(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）下記一般式（１）で示されるアミノ酢酸型ベタイン系界面活性剤を含むことを特徴とする氷水スラリー用分散剤。
【化１】
0004689802.tif 000008
〔式中、Ｒ1は炭素数１４〜２２のアルキル基又はアルケニル基、Ｒ2、Ｒ3は炭素数１〜５のアルキル基又は（ＡＯ）nＨ基（但し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を示し、ｎは１〜５の実数である。）を示す。〕
【請求項２】
さらに、下記（Ｂ）〜（Ｄ）から選ばれる少なくとも１種の界面活性剤を含む請求項１記載の氷水スラリー用分散剤。
（Ｂ）オレイン酸塩、オレイン酸を主成分とする植物性天然脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩及びアンモニウム塩、並びにオレイン酸を主成分とする動物性天然脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩及びアンモニウム塩から選ばれる界面活性剤
（Ｃ）下記一般式（２）で示される脂肪族アミンのポリアルコキシレート
【化２】
0004689802.tif 000009
（式中、Ｒ4は炭素数８〜２２のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を示し、ｐ，ｑはｐ≧１、ｑ≧１、ｐ＋ｑ＝２〜１００を満たす実数である。）
（Ｄ）下記一般式（３）で示される脂肪族アミドのポリアルコキシレート
【化３】
0004689802.tif 000010
（式中、Ｒ5は炭素数７〜２１のアルキル基又はアルケニル基を示し、ＡＯ及びｐ，ｑは上記と同じ意味である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安定かつ微細な氷結晶粒子水スラリーを生成することができる氷水スラリー用分散剤に関し、特に潜熱輸送を応用した空調システムに好適に用いることができる氷水スラリー用分散剤に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、エコアイスと称される氷蓄熱空調システムが開発されつつある。このシステムは安価な夜間電力を利用して氷を製造し、これを備蓄しておいて、昼間にこの氷を溶かした冷水を循環させて空調を行うものであるが、循環により輸送される熱量は、水の顕熱のみであり輸送すべき水の量が多くなってしまうという欠点があった。
【０００３】
そこで、より効率的な手段として、添加剤を用いて微小の氷結晶を生成し、これを安定に分散させた氷水スラリーを調製して直接輸送する方法が考えられつつある。この方法によれば、氷水の潜熱を直接輸送することができるので、冷水輸送に比べてより低温まで冷却可能となり、かつ更に効率的な潜熱輸送空調システムが得られることが期待される。
【０００４】
しかしながら、この方法に有効な添加剤についての報告は、未だ非常に少なく、例えばシランカップリング剤〔斉藤ら、日本機械学会論文集（Ｂ編）、６５,４６３（１９９９）〕、ソルビタン系界面活性剤〔秋谷ら、化学工学会講演要旨集、４９６（１９９８）〕、アンチフローズプロテイン〔Ｇｒａｎｄｕｍら、Ｊ．Ｔｈｅｒｍｏｐｈｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ、１１、４６１（１９９７）〕などが僅かに提案されているにすぎず、未だ充分な性能を有する添加剤は開発されていないのが現状である。
【０００５】
一方、水を用いた熱輸送における輸送時のポンプ所要エネルギーの低下をもたらすことができる添加剤についても検討されており、特殊な界面活性剤を水に添加して棒状ミセルを形成することにより、水の輸送時のポンプ所要エネルギーの低下をもたらすことができる方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記方法で用いられている添加剤は、ポンプ所要エネルギーの低下効果をもたらす配管摩擦抵抗低減効果（以下、ＤＲ効果と略記する）は有するものの、氷水スラリー用に要求される安定かつ微細な氷結晶粒子スラリーを調製することは困難であり、十分な効果を上げるには至っていない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、安定かつ微細な氷結晶粒子水スラリーを生成することができると共に、ＤＲ効果をも兼ね備えた、極めて効率が良く、より低温まで冷却可能な潜熱輸送空調システムを得ることができる氷水スラリー用分散剤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記一般式（１）で示されるアミノ酢酸型ベタイン系界面活性剤を含む氷水スラリー用分散剤が、安定かつ微細な氷結晶粒子水スラリーを生成することができると共に、ＤＲ効果をも兼ね備えており、極めて効率が良く、より低温まで冷却可能な潜熱輸送空調システムを達成できることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
（Ａ）下記一般式（１）で示されるアミノ酢酸型ベタイン系界面活性剤
【化４】
0004689802.tif 000002
〔式中、Ｒ1は炭素数１４〜２２のアルキル基又はアルケニル基、Ｒ2、Ｒ3は炭素数１〜５のアルキル基又は（ＡＯ）nＨ基（但し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を示し、ｎは１〜５の実数である。）を示す。〕
【００１０】
以下、本発明について更に詳しく説明すると、本発明の氷水スラリー用分散剤は、下記（Ａ）の界面活性剤を含み、必要に応じてさらに（Ｂ）〜（Ｄ）から選ばれる少なくとも１種の界面活性剤を含むものである。
【００１１】
（Ａ）下記一般式（１）で示されるアミノ酢酸型ベタイン系界面活性剤
【化７】
0004689802.tif 000003
【００１２】
式（１）中、Ｒ1は炭素数８〜２２、好ましくは１４〜２０のアルキル基又はアルケニル基である。なお、Ｒ1は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基である混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わない。
【００１３】
Ｒ2，Ｒ3は炭素数１〜５のアルキル基又は（ＡＯ）nＨ基（但し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を示し、ｎは１〜５の実数である。）を示し、好ましくはメチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基である。
【００１４】
このような（Ａ）のアミノ酢酸型ベタイン系界面活性剤としては、具体的には、オクチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ドデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ミリスチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、パルミチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、オレイルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ヤシアルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、牛脂アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ミリスチルジヒドロキシエチルアミノ酢酸ベタイン、パルミチルジヒドロキシエチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジヒドロキシエチルアミノ酢酸ベタイン、オレイルジヒドロキシエチルアミノ酢酸べタインなどが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。これらの中でも、ミリスチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、パルミチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、オレイルジメチルアミノ酢酸ベタインが好ましい。
【００１５】
（Ｂ）オレイン酸塩を主成分とする界面活性剤
このオレイン酸塩を主成分とする界面活性剤としては、オレイン酸のＮａ，Ｋ等のアルカリ金属塩、Ｍｇ，Ｃａ等のアルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等のオレイン酸塩；オレイン酸を主成分とする植物性及び動物性の天然脂肪酸（例えば牛脂脂肪酸、パーム油脂肪酸等）のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらの中でも、オレイン酸Ｎａ、牛脂脂肪酸Ｎａが好ましい。
【００１６】
（Ｃ）下記一般式（２）で示される脂肪族アミンのポリアルコキシレート
【化８】
0004689802.tif 000004
【００１７】
式（２）中、Ｒ4は炭素数８〜２２、好ましくは１２〜２０のアルキル基又はアルケニル基である。なお、Ｒ4は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基である混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わない。
【００１８】
また、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、好ましくはオキシエチレン基を示し、ｐ，ｑはｐ≧１、ｑ≧１、ｐ＋ｑ＝２〜１００、好ましくは２〜５０を満たす実数である。
【００１９】
このような（Ｃ）の脂肪族アミンのポリアルコキシレートとしては、具体的には、ポリオキシエチレンオクチルアミン、ポリオキシエチレンドデシルアミン、ポリオキシエチレンパルミチルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンヤシアミン、ポリオキシエチレン牛脂アミン、ポリオキシエチレン硬化牛脂アミンなどが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。中でも、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンヤシアミン、ポリオキシエチレン牛脂アミン、ポリオキシエチレン硬化牛脂アミンが好ましい。
【００２０】
（Ｄ）下記一般式（３）で示される脂肪族アミドのポリアルコキシレート
【化９】
0004689802.tif 000005
【００２１】
式（３）中、Ｒ5は炭素数７〜２１、好ましくは１１〜１９のアルキル基又はアルケニル基である。なお、Ｒ5は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基である混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わない。
【００２２】
また、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、好ましくはオキシエチレン基を示し、ｐ，ｑはｐ≧１、ｑ≧１、ｐ＋ｑ＝２〜１００、好ましくは２〜５０である。
【００２３】
このような（Ｄ）の脂肪族アミドのポリアルコキシレートとしては、具体的には、ポリオキシエチレンオクチルアミド、ポリオキシエチレンドデシルアミド、ポリオキシエチレンパルミチルアミド、ポリオキシエチレンステアリルアミド、ポリオキシエチレンオレイルアミド、ポリオキシエチレンヤシアミド、ポリオキシエチレン牛脂アミド、ポリオキシエチレン硬化牛脂アミドなどが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。中でも、ポリオキシエチレンオレイルアミド、ポリオキシエチレンヤシアミド、ポリオキシエチレン牛脂アミド、ポリオキシエチレン硬化牛脂アミドが好ましい。
【００２４】
上記（Ａ）〜（Ｄ）の界面活性剤は、いずれも本発明の氷水スラリー用分散剤として極めて有効なものであるが、本発明においてはこれら界面活性剤を２種以上組合わせたものも氷水スラリー用分散剤として好適に用いることができる。この場合特に、（Ａ）の界面活性剤と（Ｂ）の界面活性剤とを組合せたもの、（Ａ）の界面活性剤と（Ｄ）の界面活性剤とを組合せたものなどが著効を示し、好ましい。
【００２５】
また、（Ａ）の界面活性剤と、下記（Ｅ）の脂肪族第４級アンモニウム塩或いは（Ｂ）の界面活性剤とを併用すると、優れた安定かつ微細な氷結晶粒子水スラリーを生成することができると共に、ＤＲ効果も期待できるので一層好ましい。
【００２６】
（Ｅ）下記一般式（４）で示される脂肪族第４級アンモニウム塩
【化１０】
0004689802.tif 000006
〔式中、Ｒ6は炭素数８〜２２のアルキル基又はアルケニル基、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9はいずれも炭素数１〜５のアルキル基又は（ＡＯ）sＨ基（但し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を示し、ｓは１〜５の実数である）であって、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9のうちの少なくとも一つは（ＡＯ）sＨ基である。Ｘ-は対アニオンを示す。〕
【００２７】
式（４）中、Ｒ6は炭素数８〜２２、好ましくは１２〜２０のアルキル基又はアルケニル基である。なお、Ｒ6は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基である混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わない。
【００２８】
また、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、好ましくはオキシエチレン基を示し、ｓは１〜５、好ましくは１〜２である。
【００２９】
Ｘ-は、無機又は有機アニオンを示し、例えばハロゲンイオン、酢酸アニオン残基、メトサルフェートアニオンなどである。
【００３０】
このような（Ｅ）の脂肪族第４級アンモニウム塩としては、具体的には、オクチルジメチルモノ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、ドデシルジメチルモノ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、ステアリルジメチルモノ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オレイルジメチルモノ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オクチルメチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、ドデシルメチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、ステアリルメチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オレイルメチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、牛脂メチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、ステアリルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オレイルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライドなどが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。中でも、ステアリルメチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オレイルメチルジ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オレイルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライドが好ましい。
【００３１】
この場合、（Ａ）の界面活性剤と他の界面活性剤（例えば（Ｂ）の界面活性剤、（Ｅ）の界面活性剤など）との配合比率は、質量比で、（Ａ）の界面活性剤：他の界面活性剤＝１：９〜９：１、好ましくは３：７〜７：３である。
【００３２】
なお、本発明においては、従来技術で述べた公知のソルビタン系界面活性剤であるｔｗｅｅｎ８０を（Ｅ）の脂肪族第４級アンモニウム塩と併用したものも氷水スラリー用分散剤として優れた性能を有するものである。
【００３３】
本発明の氷水スラリー用分散剤である（Ａ）〜（Ｄ）の界面活性剤は、氷水スラリー全体に対して合計量で好ましくは０．００１〜５質量％、より好ましくは０．００３〜０．３質量％配合することが好ましい。界面活性剤が少なすぎるとは安定かつ微細な氷を生成できなくなる場合がある。一方、多すぎると氷水に不溶性となったり、発泡して好ましくない場合がある。
【００３４】
次に、本発明の氷水スラリー用分散剤の使用方法は、所定の濃度の本発明の界面活性剤水溶液を調製し、これを徐々に水の氷点以下に冷却する。この際、無攪拌でもよいが、ゆるやかに攪拌しつつ冷却することが好ましい。このように冷却していくと、全体が細かな０．０１ｍｍ〜数ｍｍの微細な氷の結晶が生成してくる。これに対し、本発明の界面活性剤を添加しない場合は、結晶粒子が巨大化してくると共に、容器及び配管の壁面にはりついて氷の結晶が成長するという不都合が生じるが、本発明の界面活性剤水溶液は、このような不都合が生じることがない。
【００３５】
このようにして、氷の含有率（ＩＰＦ；氷固体質量割合）が５〜５０質量％、好ましくは１０〜４０質量％の０．０１ｍｍ〜数ｍｍの微細結晶の氷を安定に保持した氷水スラリーを得ることができる。
【００３６】
本発明の氷水スラリー用分散剤によれば、微細な結晶の氷からなる氷水スラリーを調製することができ、潜熱輸送空調システムに適用して氷水スラリーを直接輸送する場合において、配管等での詰まりを起こして、輸送不能になることがなく、また、微小の氷の結晶であるため、伝熱効率にも優れているものである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、安定かつ微細な氷結晶粒子スラリーを生成することができると共に、ＤＲ効果をも有する極めて効率が良く、より低温まで冷却可能な潜熱輸送を応用した空調システムを得ることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例と比較例とを示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３９】
〔実施例１、比較例１〕  氷水スラリーの氷性状の評価
１リットルビーカーに、表１に示した各種界面活性剤を１０００ｐｐｍ溶解させた水５００ｍＬを添加し、クールスターラー上でゆるく攪拌下、氷点まで冷却し、生成する氷の性状を目視及び手で攪拌して下記評価基準で判定した。結果を表１に示す。なお、比較として界面活性剤を無添加の場合についても同様に判定した。
【００４０】
<評価基準>
◎：氷のビーカー壁面への付着が全くなく、氷の結晶同士の融合も全くなく、微細な氷が均一に分散している。
○：氷のビーカー壁面への付着が殆どなく、氷の結晶同士の融合も殆どなく、微細な氷がほぼ均一に分散している。
△：氷のビーカー壁面への付着と氷の結晶同士の融合が少し見られる。
×：氷のビーカー壁面への付着が著しく、氷の結晶同士が融合して氷の結晶が大きく成長している。
【００４１】
【表１】
0004689802.tif 000007
【００４２】
〔実施例２〕  ＤＲ効果の評価
氷水スラリーの氷の性状評価に用いた界面活性剤水溶液の中、表１の試料Ｎｏ．１３，１５，１６について、室温での見かけ粘度を、回転円筒粘度計（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製  ＳＲ−５型）を用いて測定したところ、いずれの試料も粘度上昇が認められた。
【００４３】
このように粘度上昇の認められる場合には、棒状ミセルの存在が予想され、これら界面活性剤にはＤＲ効果が期待できるものである。