JP2002263470A - 水和物スラリ製造装置 - Google Patents
水和物スラリ製造装置Info
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Abstract
の増加および熱交換器の閉塞を防止できる水和物スラリ
製造装置を提供する。 【解決手段】 冷却媒体を供給する冷凍機と、0℃より
高い温度で水和物を生成するゲスト化合物の水溶液を通
過させ冷却媒体との熱交換により冷却して水和物を含む
水和物スラリを製造する装置において、直列に接続され
た少なくとも2つの熱交換器と、水溶液もしくは水和物
スラリの流路に設けられた過冷却解除手段とを有する水
和物スラリ製造装置。
Description
置に関する。
ニウム塩、テトラiso−アミルアンモニウム塩、テト
ラiso−ブチルホスホニウム塩、トリiso−アミル
スルホニウム塩などの各種塩類)を含む水溶液を冷却す
ると、水和物(液系包接水和物)が生成される。この水
和物は0℃以上の温度で生成でき、しかも潜熱が大きく
冷水に比較して数倍の熱量の冷熱を貯蔵することができ
る。また、この水和物は微細な粒子となって水溶液中に
浮遊して比較的流動性の高い水和物スラリを形成する。
このため、このような水和物スラリは、空調設備などの
蓄冷材または冷熱の搬送媒体として好ましい特性を有し
ている。
いられている装置を図1に示す。蓄熱槽1には水溶液中
に水和物が分散した水和物スラリが貯蔵される。蓄熱槽
1内の水溶液は水溶液ポンプ2により水和物スラリ製造
用熱交換器3へ送られる。この熱交換器3において、水
溶液は冷凍機4で冷却されて冷却媒体ポンプ5で循環さ
れる冷却媒体と熱交換して冷却され、水和物を含む水和
物スラリが生成される。この水和物スラリは蓄熱槽1へ
送られる。また、蓄熱槽1内の水和物スラリはスラリポ
ンプ6により負荷に送られてその冷熱が利用され、蓄熱
槽1へ戻る。
モニウムブロマイド(TBAB)の水溶液を用いた場
合、水和数26の第一水和物と水和数36の第二水和物
とが生成する。TBABの水溶液濃度が約20wt%の
場合、第一水和物の凝固点は約8.2℃であり、第一水
和物から第二水和物への変化温度は約8.0℃である。
図1の熱交換器3において水溶液を冷却媒体により冷却
していくと、第一水和物の凝固点では第一水和物が生成
されず、凝固点より数度低い温度まで過冷却された後に
第一水和物が生成される。また、第一水和物の温度が
8.0℃になっても第二水和物に変化せず、変化温度よ
りも数度低い温度まで過冷却された後に第二水和物に変
化する。
生じるため、冷却媒体との温度差が小さくなって熱交換
量が低下したり大きな過冷却が生じた後に過冷却が解除
されると、急激に水和物が生成して粘性が増加し、流動
抵抗が大きくなってポンプ動力が増加するうえ、最悪の
場合には熱交換器が閉塞することもある。
物生成時の過冷却に起因するポンプ動力の増加および熱
交換器の閉塞を防止できる水和物スラリ製造装置を提供
することにある。
リ製造装置は、冷却媒体を供給する冷凍機と、水和物を
生成するゲスト化合物の水溶液を前記冷却媒体との熱交
換により冷却して水和物を含む水和物スラリを製造する
装置において、直列に接続された少なくとも2つの熱交
換器と、水溶液もしくは水和物スラリの流路に設けられ
た過冷却解除手段とを具備したことを特徴とする。
の間に管路を設け、この管路に過冷却解除手段を設けて
もよい。
の間に管路を設け、この管路にバイパス管路および流路
切換え弁を設け、このバイパス管路に過冷却解除手段を
設けてもよい。
は、小型冷凍機の冷却部、超音波発振器の発振部、低周
波振動子、水和物注入口、スタティックミキサー、攪拌
羽根、ポンプまたは低温突起などが用いられる。
口から該熱交換器の入口より上流側に返流する管路、遮
断弁およびポンプを設けてもよい。
ート式熱交換器またはシェルアンドチューブ式熱交換器
が用いられる。
テトラn−ブチルアンモニウム塩、テトラiso−アミ
ルアンモニウム塩、テトラiso−ブチルホスホニウム
塩およびトリiso−アミルスルホニウム塩からなる群
より選択される少なくとも1種が用いられる。
る。図2は本発明の一実施形態に係る熱交換器の部分を
示す図であり、図1の熱交換器3として設置される。図
2に示すように、第1のプレート式熱交換器11と第2
のプレート式熱交換器12が直列に接続されている。蓄
熱槽からのゲスト化合物の水溶液は管路13から第1の
プレート式熱交換器11に入って冷却され、管路14を
通して第2のプレート式熱交換器12に入ってさらに冷
却される。この間に水溶液中で水和物が生成し、水和物
スラリが製造される。製造された水和物スラリは管路1
5を通して蓄熱槽へ戻る。一方、冷凍機からの冷却媒体
は管路16から第2のプレート式熱交換器12に入って
水和物スラリと熱交換し、管路17を通して第1のプレ
ート式熱交換器11に入って水溶液と熱交換し、管路1
8を通して冷凍機へ戻る。そして、第1のプレート式熱
交換器11と第2のプレート式熱交換器12とを接続す
る管路14には過冷却解除手段19が設けられている。
冷却媒体は、第1、第2の熱交換器に直列で流送しなく
ても、並列もしくは一部バイパスさせて流送させてもよ
い。
手段の一例を示す。図4の過冷却解除手段は、小型冷凍
機31に接続された冷却部32からなっており、冷却部
32は外部から管路14中に挿入されている。
は第1のプレート式熱交換器11に入り、冷凍機からの
冷却媒体と熱交換して、およそ第一水和物の凝固点また
は第二水和物への変化温度まで冷却される。図4に示す
ように、管路14に設けられた冷却部32は小型冷凍機
31により予め第二水和物への変化温度以下に冷却され
ており、その表面に第二水和物が付着している。第一水
和物の凝固点または第二水和物への変化温度より低い温
度まで過冷却された水溶液が冷却部32に接触すると、
冷却部32の表面に存在する付着水和物が生成核として
作用し過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。こ
のように、わずかな過冷却を経て水和物スラリが生成す
る。したがって、第2のプレート式熱交換器12中で急
激に水和物が生成して粘性が増加し、流動抵抗が大きく
なってポンプ動力が増加したり、第2のプレート式熱交
換器12が閉塞することが避けられる。
器の部分を示す図である。図3は、図2における第1の
プレート式熱交換器11と第2のプレート式熱交換器1
2の代わりに、第1のシェルアンドチューブ式熱交換器
21と第2のシェルアンドチューブ式熱交換器22を用
いた以外は、図2と同様の構成を有する。この場合も、
上記と同様な効果が得られる。
した小型冷凍機の冷却部に限らず、図5〜図8に示す他
の過冷却解除手段を用いてもよい。
3に接続された発振部34からなっており、発振部34
は外部から管路14中に挿入されている。第一水和物の
凝固点または第二水和物への変化温度より低い温度まで
過冷却された水溶液が発振部34に接触すると、振動に
よって過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。ま
た超音波振動でなくても、数〜数百Hzの低周波振動子
でもよい。
器35からポンプ36により水和物を管路14に注入す
るようにした注入口37からなっている。第一水和物の
凝固点または第二水和物への変化温度より低い温度まで
過冷却された水溶液が、注入口37から注入された水和
物と接触すると、注入された水和物が生成核となって容
易に水和物が生成する。この場合、注入口37から注入
する水和物は第二水和物であることが好ましい。
けられた流体を反転・混合させるためのねじり板のよう
な機構を有するスタティックミキサー38からなってい
る。第一水和物の凝固点または第二水和物への変化温度
より低い温度まで過冷却された水溶液はスタティックミ
キサー38によって攪拌されて過冷却が解除され、容易
に水和物が生成する。
に挿入された容器内に収容された、モータ39によって
回転する攪拌羽根40からなっている第一水和物の凝固
点または第二水和物への変化温度より低い温度まで過冷
却された水溶液は攪拌羽根40によって攪拌されて過冷
却が解除され、容易に水和物が生成する。
からなる低温突起を管路に挿入してもよい。このような
低温突起も、図4に示した小型冷凍機の冷却部と同様
に、予め第二水和物への変化温度以下に冷却されてお
り、その表面に第二水和物が付着している。第一水和物
の凝固点または第二水和物への変化温度より低い温度ま
で過冷却された水溶液が低温突起に接触すると、低温突
起の表面に存在する付着水和物が生成核として作用し過
冷却が解除され、容易に水和物が生成する。
に設けられたポンプケーシング内をインペラが回転して
いるポンプである。第一水和物の凝固点または第二水和
物への変化温度より低い温度まで過冷却された水溶液は
ポンプ50によって攪拌されて過冷却が解除され、容易
に水和物が生成する。この場合、図1の水溶液ポンプ2
を第1の熱交換器と第2の熱交換器との間に設置しても
よい。
ら第1と第2の熱交換器の間の管路14に水和物スラリ
の一部を返流する返流管60、バルブ61およびポンプ
62を設け、第2の熱交換器12出口の水和物スラリを
一部取り出して、第1の熱交換器11出口の過冷却され
た水溶液と混ぜることで、過冷却を解除する。
置位置は、直列に接続された少なくとも2つの熱交換器
を含む水溶液もしくは水和物スラリが生成し得る位置で
あれば、特に限定されない。たとえば、図2に示す第2
のプレート式熱交換器12の入口や、図3に示す第2の
シェルアンドチューブ式熱交換器22の入口に過冷却解
除手段を設けてもよい。また、図3に示す第1のシェル
アンドチューブ式熱交換器21のAで示す管室内に過冷
却解除手段を設けてもよい。また、図11に示すよう
に、第1の熱交換器と第2の熱交換器との間の管路14
にバイパス管路41を設けるとともに管路14およびバ
イパス管路41にそれぞれ流路切換え弁42,43を設
け、バイパス管路41に小型冷凍機の冷却部32などの
過冷却解除手段を設けてもよい。さらに、過冷却解除手
段は1個所に限らず、複数個所に設けてもよい。また、
複数の種類の異なる過冷却解除手段を併用してもよい。
和物生成時の過冷却に起因するポンプ動力の増加および
熱交換器の閉塞を防止できる水和物スラリ製造装置を提
供することができる。
部分を示す構成図。
換器部分を示す構成図。
図。
成図。
成図。
成図。
成図。
成図。
構成図。
構成図。
Claims (7)
- 【請求項1】 冷却媒体を供給する冷凍機と、水和物を
生成するゲスト化合物の水溶液を前記冷却媒体との熱交
換により冷却して水和物を含む水和物スラリを製造する
装置において、直列に接続された少なくとも2つの熱交
換器と、水溶液もしくは水和物スラリの流路に設けられ
た過冷却解除手段とを具備したことを特徴とする水和物
スラリ製造装置。 - 【請求項2】 前記熱交換器と熱交換器との間に管路を
設け、該管路に前記過冷却解除手段を設けたことを特徴
とする請求項1に記載の水和物スラリ製造装置。 - 【請求項3】 前記熱交換器と熱交換器との間に管路を
設け、該管路にバイパス管路および流路切換え弁を設
け、該バイパス管路に前記過冷却解除手段を設けたこと
を特徴とする請求項1に記載の水和物スラリ製造装置。 - 【請求項4】 前記過冷却解除手段が、小型冷凍機の冷
却部、超音波発振器の発振部、低周波振動子、水和物注
入口、スタティックミキサー、攪拌羽根、ポンプまたは
低温突起であることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれかに記載の水和物スラリ製造装置。 - 【請求項5】 下流側の熱交換器の出口から該熱交換器
の入口より上流側に返流する管路、遮断弁およびポンプ
を設けたことを特徴とする請求項1に記載の水和物スラ
リ製造装置。 - 【請求項6】 前記熱交換器が、プレート式熱交換器ま
たはシェルアンドチューブ式熱交換器であることを特徴
とする請求項1ないし5のいずれかに記載の水和物スラ
リ製造装置。 - 【請求項7】 前記ゲスト化合物は、テトラn−ブチル
アンモニウム塩、テトラiso−アミルアンモニウム
塩、テトラiso−ブチルホスホニウム塩およびトリi
so−アミルスルホニウム塩からなる群より選択される
少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載
の水和物スラリ製造装置。
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