JP3555481B2 - 水和物スラリーの製造方法および装置 - Google Patents
水和物スラリーの製造方法および装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3555481B2 JP3555481B2 JP03629299A JP3629299A JP3555481B2 JP 3555481 B2 JP3555481 B2 JP 3555481B2 JP 03629299 A JP03629299 A JP 03629299A JP 3629299 A JP3629299 A JP 3629299A JP 3555481 B2 JP3555481 B2 JP 3555481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrate
- aqueous solution
- particles
- producing
- hydrate slurry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
- F28F13/125—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation by stirring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/066—Cooling mixtures; De-icing compositions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/007—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/008—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using scrapers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
- F25B2315/003—Hydrates for sorption cycles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C1/00—Producing ice
- F25C1/12—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs
- F25C1/14—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs to form thin sheets which are removed by scraping or wedging, e.g. in the form of flakes
- F25C1/145—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs to form thin sheets which are removed by scraping or wedging, e.g. in the form of flakes from the inner walls of cooled bodies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
- F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲスト化合物を含んだ水溶液を冷却して水和物スラリーを製造する方法および装置に関する。さらに特定すれば、本発明は上記の水溶液を冷却して水和物を生成する際の過冷却を防止し、水和物スラリーを確実かつ効率的に製造する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上記のような各種の塩類等のゲスト化合物を含んだ水溶液を冷却すると、水和物が生成されることが知られている。この水和物は、０°Ｃ以上の温度で生成でき、また微細な粒子となって水溶液中に浮遊して流動性の高い水和物スラリーを形成するので、空調設備等の貯冷材、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。
【０００３】
ところで、上記のような水溶液を冷却してゆくと、水和物が生成されるべき温度になっても水和物が生成されず、この温度より低温まで冷却された後に水和物が生成されるいわゆる過冷却が生じることが知られている。
【０００４】
このような過冷却は、水和物を生成する際に、不所望に低い温度まで冷却する必要を生じ、これを冷却する冷凍装置の効率を低下させるばかりでなく、この過冷却された水溶液が装置の各部で不所望に水和物を生成し、装置の配管や弁等を閉塞するという不具合を生じる。
【０００５】
このため、従来から、この過冷却を防止する各種の技術が開発されている。
【０００６】
この過冷却防止技術の代表的なものは、この水溶液中に各種の過冷却防止用の薬剤を添加するものである。しかし、このような薬剤を添加しても、なおかつ過冷却を効果的に防止することはできず、また添加する薬剤の種類によっては水溶液の腐食性が高くなる等の不具合を生じるものがある。
【０００７】
また、このような過冷却は、水溶液を部材の表面や金網等に衝突させる等、水溶液に機械的な刺激を与えることにより軽減されることも知られている。しかし、このような方法は、その過冷却防止の効果が薄く、また上記の部材の表面や金網上に水和物が生成されてしまう。このため、この金網や管路が閉塞されてしまうという不具合を招き、また微細な水和物粒子の生成が困難となり、水和物スラリーの製造には適さないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の事情に基づいてなされたもので、過冷却を効果的に防止するとともに、微細な水和物粒子の生成を容易とし、流動性に優れた水和物スラリーを効率的に製造することができる水和物スラリーの製造方法および装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明の方法は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する方法であって、上記の水溶液を流動させつつ伝熱面を介して冷却する工程と、上記の水和物粒子の核となる核粒子を上記の流動状態の水溶液と接触させることにより水和物粒子を生成する工程とを備えたものである。
【００１０】
このような流動状態の水溶液が伝熱面を介して冷却され、かつこの流動状態の水溶液に核粒子が接触した場合には、極めて効果的に過冷却が防止され、また水溶液中の微細な水和物粒子が生成されやすくなり、流動性の高い水和物スラリーが製造される。
【００１１】
すなわち、このような流動状態の水溶液は、その微小部分が次々に伝熱面と接触し、この微小部分が順次過冷却状態に冷却されてゆく。もちろん、ある程度の時間が経過すると、この水溶液の微小部分は混合されて均一な温度となるものであるが、この流動状態の水溶液中に核粒子が接触、たとえば浮遊していると、この核粒子が過冷却状態にある水溶液の微小部分にただちに接触し、その過冷却を解消して水和物の粒子を生成する。
【００１２】
したがって、この水溶液の全体が過冷却の状態に至る前に、過冷却状態が解消されるので、過冷却を効果的に防止でき、また水和物粒子が生成されてゆくので流動性の高い水和物スラリーを効率的に製造することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の方法は、前記の核粒子は水和物粒子であることを特徴とするものである。この水和物粒子は、同種の水和物であるので、これを核として容易に水和物が形成され、過冷却防止の効果が極めて高い。
【００１４】
また、請求項３に記載の方法は、前記の核粒子は、微粒子であることを特徴とするものである。こような微粒子は、その表面積が大きいので、過冷却防止の効果が高く、また水和物粒子のように融解することがないので消費されることが無く、後の補給等も不要となり、取扱いや保守が容易である。
【００１５】
また、請求項４に記載の方法は、前記の微粒子はその比重が前記の水溶液の比重より大きい沈降性の微粒子であり、前記の核粒子を水溶液と接触させる工程は、この微粒子を前記の流動状態の水溶液中に供給してこの水溶液中に浮遊させることを特徴とするものである。
【００１６】
この水溶液の比重と異なる比重の微粒子は、流動する水溶液中に浮遊した場合には、この水溶液の各微小部分とは異なる挙動を示し、過冷却状態の各水溶液微小部分と次々に接触してゆくので、過冷却解消の効果が高い。また、この微粒子は、この水溶液の流通経路の底部に沈殿するので、その回収および再使用が容易である。
【００１７】
また、請求項５に記載の方法は、前記の微粒子は、前記の流動する水溶液の流通経路の底部に沈殿した微粒子を供給するものである。よって、この微粒子の補給の必要がない。
【００１８】
また、請求項６に記載の方法は、前記の微粒子は、前記の流動状態の水溶液が接触する部材の表面に付着されているものである。したがって、この水溶液の過冷却された微小部分が次々とこの付着された微粒子に接触し、過冷却が解消されるとともに、この微粒子は水溶液中に浮遊しないので、これらが装置の弁等の機器に付着して故障の原因となる可能性がない。
【００１９】
また、請求項７に記載の方法は、前記の微粒子はその比重が前記の水溶液の比重と略等しく、この水溶液中に浮遊するものである。したがつて、この微粒子は水溶液とともに流通し、その沈殿に起因する故障等の可能性が低く、またこの微粒子の回収等の必要もない。
【００２０】
また、請求項８に記載の本発明の装置は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する装置であって、上記の水溶液を冷却する伝熱面を有するとともに、上記の水溶液を流動状態でこの伝熱面に接触させて冷却する生成熱交換器と、上記の生成熱交換器内を流通する流動状態の水溶液に上記の水和物粒子の核となる核粒子を供給する核粒子供給機構とを備えたものである。したがって、構造が簡単であるとともに、既存の設備に小改修を加えるだけで実施が可能であり、装置のコストも低減する。
【００２１】
また、請求項９に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、水和物粒子を供給するものである。したがって、過冷却防止の効果が極めて高い。
【００２２】
また、請求項１０に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、前記の生成熱交換器とは独立して運転可能な水和物粒子生成機構であることを特徴とするものである。このような水和物製造装置が停止している状態から起動する場合には、特に過冷却が生じやすいものであるが、この水和物粒子生成機構を先に運転しておくことにより、起動時に効果の高い水和物粒子を供給することができる。
【００２３】
また、請求項１１に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、前記の生成熱交換器で製造された水和物スラリーの一部を貯蔵しておく貯蔵容器を備えていることを特徴とするものである。したがって、上記のような水和物粒子生成機構を必要とせずに、水和物粒子を供給することができる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、前記の水溶液が流通経路の底部に沈殿した微粒子を回収して前記の生成熱交換器内に供給する微粒子回収管路を備えているものである。よって、この微粒子を補給する必要はなく、装置の保守管理が容易である。
【００２５】
また、請求項１３に記載の本発明の装置は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する装置であって、上記の水溶液を冷却する伝熱面を有するとともに、上記の水溶液を流動状態でこの伝熱面に接触させて冷却する生成熱交換器と、この生成熱交換器の内部の水溶液の接触する部材の表面の少なくとも一部に被着され上記の水和物粒子の核となる微粒子層とを備えたものである。
【００２６】
したがって、この微粒子層により過冷却を防止できるとともに、この微粒子が水溶液中に浮遊しないので、この微粒子に起因する故障等の可能性がなく、また微粒子の回収や補給の必要がない。
【００２７】
また、請求項１４に記載の装置は、前記の生成熱交換器は、円筒状の伝熱面と、この伝熱面と摺接しつつ回転しこの伝熱面上に生成された水和物を剥離する剥離羽根部材とを備えており、前記の微粒子層はこの剥離羽根部材の表面に被着されていることを特徴とするものである。したがって、この微粒子層は、この剥離羽根部材とともに回転しながら水溶液に接触してゆくので、過冷却防止の効果が高い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の方法およびこれを実施する装置の一実施形態について説明する。この実施形態のものは、ゲスト化合物として臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）を含んだ水溶液を冷却して水和物スラリーを製造するものである。なお、この実施形態では、説明および理解を容易にするために、本発明の特徴を備えた複数の態様の機構を併用し、かつ本発明の方法の複数の態様を実施するように構成されているが、実際の装置および方法では、これら全てを併用する必要は必ずしもない。
【００２９】
図１中の符号１は、上記の水溶液を冷却して水和物スラリーを生成する生成熱交換器を示す。この実施形態の場合、図２に示すように、この生成熱交換器１は円筒状をなし、その内周面が伝熱面１ａとして形成され、この伝熱面１ａの周囲は冷却媒体が流通される冷却ジャケット８で囲まれている。そして、この冷却ジャケット８には、冷凍装置２からポンプ３により冷却媒体が循環され、上記の伝熱面１ａを介して内部の水溶液を冷却し、水和物を生成するように構成されている。
【００３０】
また、この生成熱交換器１の内部中心には、回転軸５が配置されており、この回転軸５は駆動機構４により所定の速度で回転駆動される。また、この回転軸５には、螺旋形をなす剥離羽根部材９が取付けられており、この剥離羽根部材９は上記の伝熱面１ａに摺接しながら上記の回転軸５とともに回転し、この伝熱面１ａに付着した水和物を剥離してこの伝熱面１ａの熱交換効率の低下を防止するとともに、剥離した水和物を水溶液中に分散させ、より均一な水和物スラリーを生成する。
【００３１】
また、上記の剥離羽根部材９は、上記のような作用とともに、この生成熱交換器１内の水溶液を攪拌して流動状態とする。なお、この水溶液を流動状態とする手段は、このようなものには限らず、この水溶液が層流状態で伝熱面１ａに接触しながら流れてこの伝熱面１ａに接触する微小部分が入れ替わらないような状態が発生するのを防止するように、この水溶液を流動状態に維持する手段であれば、どのようなものでも良い。
【００３２】
そして、上記の剥離羽根部材９の表面には、図３に示すように、微粒子層１０が被着されている。この微粒子層１０は、微粒子、たとえば溶鉱炉のスラグに水を噴射して微細に破砕した水砕スラグを適切なバインダと混和して塗布したものである。なお、この微粒子層１０は、上記のような剥離羽根部材の表面に被着するものには限定されず、流動状態の水溶液が接触する部材の表面であれば、どこでも良い。
【００３３】
次に、上記の生成熱交換器１に水溶液を供給して循環する機構を説明する。図中の１１は、この水溶液を貯蔵する水溶液タンクであって、この水溶液タンク１１内の水溶液は、ポンプ１３により供給配管１５、混合器１６を介して上記の生成熱交換器１の供給口６に供給される。
【００３４】
そして、この生成熱交換器１内で冷却されて生成された水和物スラリーは、排出口７から排出され、分配器２１を介して水和物スラリータンク２２に送られ、貯蔵される。なお、この水和物スラリータンク２２および前記の水溶液タンク１１には、攪拌装置１２が設けられている。
【００３５】
この水和物スラリータンク２２内の水和物スラリーは、このタンクの底部から取り出され、水和物濃度調節器２３に送られる。この水和物濃度調節器２３には、前記の水溶液タンク１１からポンプ２８により配管２９を介して水溶液が送られ、この水和物スラリーと適宜混合されてこの水和物スラリーの固相分率等濃度が調節され、ポンプ２４により送り配管２５を介して空調機器等の負荷側機器２６に供給される。そして、この負荷側機器２６で利用された後の水溶液は、戻り配管２７を介して前記の水溶液タンク１１に戻される。
【００３６】
次に、上記のような管路に設けられ、過冷却を防止する核粒子供給機構を説明する。まず、この系統を流通する水溶液には、あらかじめ所定量の微粒子が混入されている。この微粒子は、各種のものが使用できるが、前述して水砕スラグが好ましく、この水砕スラグは、安価であるとともに、特性が安定し、また過冷却を防止する効果が高い。なお、この水砕スラグはその比重が水溶液より大きく、沈降性を有している。
【００３７】
そして、まず第１に、上記の生成熱交換器１の排出口７から排出された水和物スラリーの一部は、前記の分配器２１から配管３１を介してポンプ３２により前記の混合器１６に供給され、水溶液とともに上記の生成熱交換器１の供給口６に送られるように構成されている。
【００３８】
また、上記の水和物スラリータンク２２の底部から取り出された水和物スラリーの一部は、配管３３を介して過冷却防止用の水和物粒子タンク３４に送られ、貯蔵される。この水和物粒子タンク３４は、たとえば断熱タンクであり、送られて来た水和物スラリーを、その水和物粒子を融解させずに所定期間貯蔵する能力を有している。
【００３９】
そして、この水和物粒子タンク３４内の水和物スラリーは、ポンプ３５により配管３６を介して前記の混合器１６に送られ、水溶液とともに上記の生成熱交換器１の供給口６に送られるように構成されている。
【００４０】
また、この装置には、水和物粒子生成機構１４が設けられている。この水和物粒子生成機構は、上記の生成熱交換器を含むこの水和物製造装置とは独立して運転が可能なもので、少量の水和物粒子を含む水和物スラリーを製造する能力を有している。
【００４１】
そして、この水和物粒子生成機構１４で製造された水和物スラリーは、上記の混合器１６に送られ、水溶液とともに上記の生成熱交換器１の供給口６に送られるように構成されている。
【００４２】
次に、上記のような装置の作用、および本発明の過冷却防止の方法を説明する。まず、この装置が運転されると、前述のように生成熱交換器１内で水溶液が流動状態で伝熱面１ａに接触し、冷却される。この場合に、この水溶液の微小部分は伝熱面１ａに接触して過冷却の状態となっても、この微小部分は直ちに流動し、前述した剥離羽根部材９の微粒子層１０に接触する。そして、この微粒子層１０の微粒子すなわち水砕スラグとの接触により、この微小部分の過冷却が解消され、水和物の粒子が生成される。これにより、この生成熱交換器１内の水溶液全体が過冷却になることはなく、過冷却が効果的に防止される。
【００４３】
また、前述したように、この水溶液中には水砕スラグ等の微粒子が混入されており、その一部がこの水溶液とともに生成熱交換器１内に流入する。したがって、この微粒子がこの水溶液の過冷却状態の微小部分と接触することにより、上記のように過冷却を解消して水和物の粒子を生成する。
【００４４】
上記のような微粒子は、これを核として水和物粒子が生成されると、この生成された粒子から排除される。したがって、この水溶液中の微粒子は、生成された水和物スラリーとともに水和物スラリータンク２２に送られ、このタンク内で分離してその底部に沈殿してゆく。よって、この装置の運転を続けると、この微粒子は次第にこの水和物スラリータンク２２の底部に沈殿堆積してゆき、水溶液中に浮遊する微粒子の量が減少してゆく。
【００４５】
そして、このような場合に対処するために、前記の配管３１を介して、排出される水和物スラリーの一部がポンプ３２により混合器１６を介して生成熱交換器１内に供給される。この水和物スラリー中の水和物粒子は、前記の微粒子と同様に、過冷却を解消し、水和物粒子を生成する。この水和物粒子は、生成すべき水和物と同種の水和物であるので、この水和物生成の核としては最も効果的で、過冷却防止の効果が極めて高い。
【００４６】
また、この装置が運転を休止した後、再起動するような場合には、上記のような生成熱交換器１から排出される水和物スラリーが得られない。このような場合には、前記の水和物粒子貯蔵タンク３４内に貯蔵されている水和物スラリーを配管３６を介して生成熱交換器１の供給口６に供給する。
【００４７】
なお、この水和物粒子貯蔵タンク３４内の水和物粒子がすべて融解してしまった場合でも、このタンク内の水溶液を生成熱交換器１に供給することにより、過冷却防止の効果が得られる。すなわち、上記のように、微粒子は上記の水和物スラリータンク２２の底部に堆積しているので、この微粒子は上記の水和物粒子貯蔵タンク３４内に回収されている。したがって、この微粒子を水溶液とともに生成熱交換器１に供給することとにとより、過冷却を防止することができる。したがって、この水和物粒子貯蔵タンク３４およびこれに関連した管路は、微粒子の回収、再供給機構を兼用している。
【００４８】
また、この装置の起動の際に、上記の水和物粒子貯蔵タンク３４からの水和物スラリーの供給ができない場合には、前記の水和物粒子生成機構１４を独立して先に運転し、生成された水和物スラリーを上記の生成熱交換器１に供給することにより、過冷却を防止することができる。
【００４９】
前述のように、この装置の運転を続けると、微粒子が水和物スラリータンク２２の底部に堆積して水溶液中に浮遊する微粒子がほとんど無くなってしまうことがある。このような状態でこの装置を再起動する場合には、極めて大きな過冷却が生じてしまうことがあるが、上記のように、水和物粒子生成機構からあらかじめ水和物粒子を生成熱交換器１に供給しておくことにより、過冷却を効果的に防止することができる。
【００５０】
なお、説明すべき実施形態の数が不所望に多くなるのを避けるために、前述のようにこの実施形態には本発明の装置の各機構の態様、方法の態様を複数兼備して説明してあるが、上記の機構や方法の態様をすべて兼備する必要はなく、実際の装置では、いずれかひとつまたは複数のものを採用すれば良い。
【００５１】
次に、上記の各方法および機構の態様の効果を確認するためにおこなった実験の結果を図４ないし図７を参照して説明する。この実験は、ＴＢＡＢの水溶液を冷却しながら攪拌し、上記の各手段、すなわち水砕スラグを混入した結果、容器内に水砕スラグを被着した部材を浸漬した場合、水和物粒子を混入した場合等の効果を確認したものである。
【００５２】
なお、参考例として、水溶液を攪拌せずに冷却した場合についての過冷却の状態を測定するため、ＴＢＡＢの濃度２５ｗｔ％の水溶液を攪拌せずに冷却し、示差熱量計を用いて測定をした。この結果、水溶液は−１６°Ｃまで冷却されてから過冷却が解除された。
【００５３】
図４は、水溶液中に何も混入しなかった場合のものである。この図から明らかなように、水溶液濃度が４０％、１９．８％のいずれの場合も、約−２°Ｃまで過冷却が生じた。
【００５４】
図５は、水溶液中に水砕スラグを混入した場合のものである。この図から明らかなように、過冷却は約５°Ｃまでで、過冷却防止の効果が高いことが示されている。
【００５５】
また、図６は、水砕スラグを付着させたガラス棒を水溶液中に浸漬した場合のもので、濃度が１９．８％の場合は約１°Ｃまで過冷却が生じたが、濃度４０％の場合には約６°Ｃ程度の過冷却であり、濃度によつては過冷却防止の効果が高いことが示されている。
【００５６】
また、図７は、水溶液中に水和物粒子を混入した場合のものである。なお、この場合は、参考のために水溶液の調製に蒸留水と上水を使用した場合の両方の結果を示してある。この図から明らかなように、いずれの場合も、濃度１９．８％の場合は、約７°Ｃ、濃度４０％の場合は１０°Ｃまでしか過冷却が生じておらず、極めて高い効果が得られている。
【００５７】
なお、本発明は上記の実施形態には限定されない。たとえば、上記の実施形態では、剥離羽根部材を備えた冷却胴形の生成熱交換器を使用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、たとえばシェルアンドチューブ型の生成熱交換器を使用した場合にも適用できる。
【００５８】
また、本発明で使用する微粒子は、比重の大きいものには限らず、たとえば水溶液の比重と略等しい比重の微粒子を使用しても良い。このような微粒子は、水溶液とともに流通し、沈降することがないので、この微粒子の沈殿に起因する各種の不具合を防止することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上述のように、本発明の方法および装置によれば、水溶液を冷却して水和物スラリーを製造する場合の過冷却を極めて効果的に防止することができ、また本発明の方法および装置は簡単かつ容易に実施することができる等、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の装置の概略構成図。
【図２】一実施形態の生成熱交換器の一部の縦断面図。
【図３】図２の３−３線に沿う剥離羽根部材の断面図。
【図４】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【図５】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【図６】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【図７】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【符号の説明】
１ 生成熱交換器
１ａ 伝熱面
９ 剥離羽根部材
１０ 微粒子層
１４ 水和物粒子生成機構
２２ 水和物スラリータンク
３４ 水和物粒子タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲスト化合物を含んだ水溶液を冷却して水和物スラリーを製造する方法および装置に関する。さらに特定すれば、本発明は上記の水溶液を冷却して水和物を生成する際の過冷却を防止し、水和物スラリーを確実かつ効率的に製造する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上記のような各種の塩類等のゲスト化合物を含んだ水溶液を冷却すると、水和物が生成されることが知られている。この水和物は、０°Ｃ以上の温度で生成でき、また微細な粒子となって水溶液中に浮遊して流動性の高い水和物スラリーを形成するので、空調設備等の貯冷材、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。
【０００３】
ところで、上記のような水溶液を冷却してゆくと、水和物が生成されるべき温度になっても水和物が生成されず、この温度より低温まで冷却された後に水和物が生成されるいわゆる過冷却が生じることが知られている。
【０００４】
このような過冷却は、水和物を生成する際に、不所望に低い温度まで冷却する必要を生じ、これを冷却する冷凍装置の効率を低下させるばかりでなく、この過冷却された水溶液が装置の各部で不所望に水和物を生成し、装置の配管や弁等を閉塞するという不具合を生じる。
【０００５】
このため、従来から、この過冷却を防止する各種の技術が開発されている。
【０００６】
この過冷却防止技術の代表的なものは、この水溶液中に各種の過冷却防止用の薬剤を添加するものである。しかし、このような薬剤を添加しても、なおかつ過冷却を効果的に防止することはできず、また添加する薬剤の種類によっては水溶液の腐食性が高くなる等の不具合を生じるものがある。
【０００７】
また、このような過冷却は、水溶液を部材の表面や金網等に衝突させる等、水溶液に機械的な刺激を与えることにより軽減されることも知られている。しかし、このような方法は、その過冷却防止の効果が薄く、また上記の部材の表面や金網上に水和物が生成されてしまう。このため、この金網や管路が閉塞されてしまうという不具合を招き、また微細な水和物粒子の生成が困難となり、水和物スラリーの製造には適さないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の事情に基づいてなされたもので、過冷却を効果的に防止するとともに、微細な水和物粒子の生成を容易とし、流動性に優れた水和物スラリーを効率的に製造することができる水和物スラリーの製造方法および装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明の方法は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する方法であって、上記の水溶液を流動させつつ伝熱面を介して冷却する工程と、上記の水和物粒子の核となる核粒子を上記の流動状態の水溶液と接触させることにより水和物粒子を生成する工程とを備えたものである。
【００１０】
このような流動状態の水溶液が伝熱面を介して冷却され、かつこの流動状態の水溶液に核粒子が接触した場合には、極めて効果的に過冷却が防止され、また水溶液中の微細な水和物粒子が生成されやすくなり、流動性の高い水和物スラリーが製造される。
【００１１】
すなわち、このような流動状態の水溶液は、その微小部分が次々に伝熱面と接触し、この微小部分が順次過冷却状態に冷却されてゆく。もちろん、ある程度の時間が経過すると、この水溶液の微小部分は混合されて均一な温度となるものであるが、この流動状態の水溶液中に核粒子が接触、たとえば浮遊していると、この核粒子が過冷却状態にある水溶液の微小部分にただちに接触し、その過冷却を解消して水和物の粒子を生成する。
【００１２】
したがって、この水溶液の全体が過冷却の状態に至る前に、過冷却状態が解消されるので、過冷却を効果的に防止でき、また水和物粒子が生成されてゆくので流動性の高い水和物スラリーを効率的に製造することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の方法は、前記の核粒子は水和物粒子であることを特徴とするものである。この水和物粒子は、同種の水和物であるので、これを核として容易に水和物が形成され、過冷却防止の効果が極めて高い。
【００１４】
また、請求項３に記載の方法は、前記の核粒子は、微粒子であることを特徴とするものである。こような微粒子は、その表面積が大きいので、過冷却防止の効果が高く、また水和物粒子のように融解することがないので消費されることが無く、後の補給等も不要となり、取扱いや保守が容易である。
【００１５】
また、請求項４に記載の方法は、前記の微粒子はその比重が前記の水溶液の比重より大きい沈降性の微粒子であり、前記の核粒子を水溶液と接触させる工程は、この微粒子を前記の流動状態の水溶液中に供給してこの水溶液中に浮遊させることを特徴とするものである。
【００１６】
この水溶液の比重と異なる比重の微粒子は、流動する水溶液中に浮遊した場合には、この水溶液の各微小部分とは異なる挙動を示し、過冷却状態の各水溶液微小部分と次々に接触してゆくので、過冷却解消の効果が高い。また、この微粒子は、この水溶液の流通経路の底部に沈殿するので、その回収および再使用が容易である。
【００１７】
また、請求項５に記載の方法は、前記の微粒子は、前記の流動する水溶液の流通経路の底部に沈殿した微粒子を供給するものである。よって、この微粒子の補給の必要がない。
【００１８】
また、請求項６に記載の方法は、前記の微粒子は、前記の流動状態の水溶液が接触する部材の表面に付着されているものである。したがって、この水溶液の過冷却された微小部分が次々とこの付着された微粒子に接触し、過冷却が解消されるとともに、この微粒子は水溶液中に浮遊しないので、これらが装置の弁等の機器に付着して故障の原因となる可能性がない。
【００１９】
また、請求項７に記載の方法は、前記の微粒子はその比重が前記の水溶液の比重と略等しく、この水溶液中に浮遊するものである。したがつて、この微粒子は水溶液とともに流通し、その沈殿に起因する故障等の可能性が低く、またこの微粒子の回収等の必要もない。
【００２０】
また、請求項８に記載の本発明の装置は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する装置であって、上記の水溶液を冷却する伝熱面を有するとともに、上記の水溶液を流動状態でこの伝熱面に接触させて冷却する生成熱交換器と、上記の生成熱交換器内を流通する流動状態の水溶液に上記の水和物粒子の核となる核粒子を供給する核粒子供給機構とを備えたものである。したがって、構造が簡単であるとともに、既存の設備に小改修を加えるだけで実施が可能であり、装置のコストも低減する。
【００２１】
また、請求項９に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、水和物粒子を供給するものである。したがって、過冷却防止の効果が極めて高い。
【００２２】
また、請求項１０に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、前記の生成熱交換器とは独立して運転可能な水和物粒子生成機構であることを特徴とするものである。このような水和物製造装置が停止している状態から起動する場合には、特に過冷却が生じやすいものであるが、この水和物粒子生成機構を先に運転しておくことにより、起動時に効果の高い水和物粒子を供給することができる。
【００２３】
また、請求項１１に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、前記の生成熱交換器で製造された水和物スラリーの一部を貯蔵しておく貯蔵容器を備えていることを特徴とするものである。したがって、上記のような水和物粒子生成機構を必要とせずに、水和物粒子を供給することができる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の装置は、前記の核粒子供給機構は、前記の水溶液が流通経路の底部に沈殿した微粒子を回収して前記の生成熱交換器内に供給する微粒子回収管路を備えているものである。よって、この微粒子を補給する必要はなく、装置の保守管理が容易である。
【００２５】
また、請求項１３に記載の本発明の装置は、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する装置であって、上記の水溶液を冷却する伝熱面を有するとともに、上記の水溶液を流動状態でこの伝熱面に接触させて冷却する生成熱交換器と、この生成熱交換器の内部の水溶液の接触する部材の表面の少なくとも一部に被着され上記の水和物粒子の核となる微粒子層とを備えたものである。
【００２６】
したがって、この微粒子層により過冷却を防止できるとともに、この微粒子が水溶液中に浮遊しないので、この微粒子に起因する故障等の可能性がなく、また微粒子の回収や補給の必要がない。
【００２７】
また、請求項１４に記載の装置は、前記の生成熱交換器は、円筒状の伝熱面と、この伝熱面と摺接しつつ回転しこの伝熱面上に生成された水和物を剥離する剥離羽根部材とを備えており、前記の微粒子層はこの剥離羽根部材の表面に被着されていることを特徴とするものである。したがって、この微粒子層は、この剥離羽根部材とともに回転しながら水溶液に接触してゆくので、過冷却防止の効果が高い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の方法およびこれを実施する装置の一実施形態について説明する。この実施形態のものは、ゲスト化合物として臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）を含んだ水溶液を冷却して水和物スラリーを製造するものである。なお、この実施形態では、説明および理解を容易にするために、本発明の特徴を備えた複数の態様の機構を併用し、かつ本発明の方法の複数の態様を実施するように構成されているが、実際の装置および方法では、これら全てを併用する必要は必ずしもない。
【００２９】
図１中の符号１は、上記の水溶液を冷却して水和物スラリーを生成する生成熱交換器を示す。この実施形態の場合、図２に示すように、この生成熱交換器１は円筒状をなし、その内周面が伝熱面１ａとして形成され、この伝熱面１ａの周囲は冷却媒体が流通される冷却ジャケット８で囲まれている。そして、この冷却ジャケット８には、冷凍装置２からポンプ３により冷却媒体が循環され、上記の伝熱面１ａを介して内部の水溶液を冷却し、水和物を生成するように構成されている。
【００３０】
また、この生成熱交換器１の内部中心には、回転軸５が配置されており、この回転軸５は駆動機構４により所定の速度で回転駆動される。また、この回転軸５には、螺旋形をなす剥離羽根部材９が取付けられており、この剥離羽根部材９は上記の伝熱面１ａに摺接しながら上記の回転軸５とともに回転し、この伝熱面１ａに付着した水和物を剥離してこの伝熱面１ａの熱交換効率の低下を防止するとともに、剥離した水和物を水溶液中に分散させ、より均一な水和物スラリーを生成する。
【００３１】
また、上記の剥離羽根部材９は、上記のような作用とともに、この生成熱交換器１内の水溶液を攪拌して流動状態とする。なお、この水溶液を流動状態とする手段は、このようなものには限らず、この水溶液が層流状態で伝熱面１ａに接触しながら流れてこの伝熱面１ａに接触する微小部分が入れ替わらないような状態が発生するのを防止するように、この水溶液を流動状態に維持する手段であれば、どのようなものでも良い。
【００３２】
そして、上記の剥離羽根部材９の表面には、図３に示すように、微粒子層１０が被着されている。この微粒子層１０は、微粒子、たとえば溶鉱炉のスラグに水を噴射して微細に破砕した水砕スラグを適切なバインダと混和して塗布したものである。なお、この微粒子層１０は、上記のような剥離羽根部材の表面に被着するものには限定されず、流動状態の水溶液が接触する部材の表面であれば、どこでも良い。
【００３３】
次に、上記の生成熱交換器１に水溶液を供給して循環する機構を説明する。図中の１１は、この水溶液を貯蔵する水溶液タンクであって、この水溶液タンク１１内の水溶液は、ポンプ１３により供給配管１５、混合器１６を介して上記の生成熱交換器１の供給口６に供給される。
【００３４】
そして、この生成熱交換器１内で冷却されて生成された水和物スラリーは、排出口７から排出され、分配器２１を介して水和物スラリータンク２２に送られ、貯蔵される。なお、この水和物スラリータンク２２および前記の水溶液タンク１１には、攪拌装置１２が設けられている。
【００３５】
この水和物スラリータンク２２内の水和物スラリーは、このタンクの底部から取り出され、水和物濃度調節器２３に送られる。この水和物濃度調節器２３には、前記の水溶液タンク１１からポンプ２８により配管２９を介して水溶液が送られ、この水和物スラリーと適宜混合されてこの水和物スラリーの固相分率等濃度が調節され、ポンプ２４により送り配管２５を介して空調機器等の負荷側機器２６に供給される。そして、この負荷側機器２６で利用された後の水溶液は、戻り配管２７を介して前記の水溶液タンク１１に戻される。
【００３６】
次に、上記のような管路に設けられ、過冷却を防止する核粒子供給機構を説明する。まず、この系統を流通する水溶液には、あらかじめ所定量の微粒子が混入されている。この微粒子は、各種のものが使用できるが、前述して水砕スラグが好ましく、この水砕スラグは、安価であるとともに、特性が安定し、また過冷却を防止する効果が高い。なお、この水砕スラグはその比重が水溶液より大きく、沈降性を有している。
【００３７】
そして、まず第１に、上記の生成熱交換器１の排出口７から排出された水和物スラリーの一部は、前記の分配器２１から配管３１を介してポンプ３２により前記の混合器１６に供給され、水溶液とともに上記の生成熱交換器１の供給口６に送られるように構成されている。
【００３８】
また、上記の水和物スラリータンク２２の底部から取り出された水和物スラリーの一部は、配管３３を介して過冷却防止用の水和物粒子タンク３４に送られ、貯蔵される。この水和物粒子タンク３４は、たとえば断熱タンクであり、送られて来た水和物スラリーを、その水和物粒子を融解させずに所定期間貯蔵する能力を有している。
【００３９】
そして、この水和物粒子タンク３４内の水和物スラリーは、ポンプ３５により配管３６を介して前記の混合器１６に送られ、水溶液とともに上記の生成熱交換器１の供給口６に送られるように構成されている。
【００４０】
また、この装置には、水和物粒子生成機構１４が設けられている。この水和物粒子生成機構は、上記の生成熱交換器を含むこの水和物製造装置とは独立して運転が可能なもので、少量の水和物粒子を含む水和物スラリーを製造する能力を有している。
【００４１】
そして、この水和物粒子生成機構１４で製造された水和物スラリーは、上記の混合器１６に送られ、水溶液とともに上記の生成熱交換器１の供給口６に送られるように構成されている。
【００４２】
次に、上記のような装置の作用、および本発明の過冷却防止の方法を説明する。まず、この装置が運転されると、前述のように生成熱交換器１内で水溶液が流動状態で伝熱面１ａに接触し、冷却される。この場合に、この水溶液の微小部分は伝熱面１ａに接触して過冷却の状態となっても、この微小部分は直ちに流動し、前述した剥離羽根部材９の微粒子層１０に接触する。そして、この微粒子層１０の微粒子すなわち水砕スラグとの接触により、この微小部分の過冷却が解消され、水和物の粒子が生成される。これにより、この生成熱交換器１内の水溶液全体が過冷却になることはなく、過冷却が効果的に防止される。
【００４３】
また、前述したように、この水溶液中には水砕スラグ等の微粒子が混入されており、その一部がこの水溶液とともに生成熱交換器１内に流入する。したがって、この微粒子がこの水溶液の過冷却状態の微小部分と接触することにより、上記のように過冷却を解消して水和物の粒子を生成する。
【００４４】
上記のような微粒子は、これを核として水和物粒子が生成されると、この生成された粒子から排除される。したがって、この水溶液中の微粒子は、生成された水和物スラリーとともに水和物スラリータンク２２に送られ、このタンク内で分離してその底部に沈殿してゆく。よって、この装置の運転を続けると、この微粒子は次第にこの水和物スラリータンク２２の底部に沈殿堆積してゆき、水溶液中に浮遊する微粒子の量が減少してゆく。
【００４５】
そして、このような場合に対処するために、前記の配管３１を介して、排出される水和物スラリーの一部がポンプ３２により混合器１６を介して生成熱交換器１内に供給される。この水和物スラリー中の水和物粒子は、前記の微粒子と同様に、過冷却を解消し、水和物粒子を生成する。この水和物粒子は、生成すべき水和物と同種の水和物であるので、この水和物生成の核としては最も効果的で、過冷却防止の効果が極めて高い。
【００４６】
また、この装置が運転を休止した後、再起動するような場合には、上記のような生成熱交換器１から排出される水和物スラリーが得られない。このような場合には、前記の水和物粒子貯蔵タンク３４内に貯蔵されている水和物スラリーを配管３６を介して生成熱交換器１の供給口６に供給する。
【００４７】
なお、この水和物粒子貯蔵タンク３４内の水和物粒子がすべて融解してしまった場合でも、このタンク内の水溶液を生成熱交換器１に供給することにより、過冷却防止の効果が得られる。すなわち、上記のように、微粒子は上記の水和物スラリータンク２２の底部に堆積しているので、この微粒子は上記の水和物粒子貯蔵タンク３４内に回収されている。したがって、この微粒子を水溶液とともに生成熱交換器１に供給することとにとより、過冷却を防止することができる。したがって、この水和物粒子貯蔵タンク３４およびこれに関連した管路は、微粒子の回収、再供給機構を兼用している。
【００４８】
また、この装置の起動の際に、上記の水和物粒子貯蔵タンク３４からの水和物スラリーの供給ができない場合には、前記の水和物粒子生成機構１４を独立して先に運転し、生成された水和物スラリーを上記の生成熱交換器１に供給することにより、過冷却を防止することができる。
【００４９】
前述のように、この装置の運転を続けると、微粒子が水和物スラリータンク２２の底部に堆積して水溶液中に浮遊する微粒子がほとんど無くなってしまうことがある。このような状態でこの装置を再起動する場合には、極めて大きな過冷却が生じてしまうことがあるが、上記のように、水和物粒子生成機構からあらかじめ水和物粒子を生成熱交換器１に供給しておくことにより、過冷却を効果的に防止することができる。
【００５０】
なお、説明すべき実施形態の数が不所望に多くなるのを避けるために、前述のようにこの実施形態には本発明の装置の各機構の態様、方法の態様を複数兼備して説明してあるが、上記の機構や方法の態様をすべて兼備する必要はなく、実際の装置では、いずれかひとつまたは複数のものを採用すれば良い。
【００５１】
次に、上記の各方法および機構の態様の効果を確認するためにおこなった実験の結果を図４ないし図７を参照して説明する。この実験は、ＴＢＡＢの水溶液を冷却しながら攪拌し、上記の各手段、すなわち水砕スラグを混入した結果、容器内に水砕スラグを被着した部材を浸漬した場合、水和物粒子を混入した場合等の効果を確認したものである。
【００５２】
なお、参考例として、水溶液を攪拌せずに冷却した場合についての過冷却の状態を測定するため、ＴＢＡＢの濃度２５ｗｔ％の水溶液を攪拌せずに冷却し、示差熱量計を用いて測定をした。この結果、水溶液は−１６°Ｃまで冷却されてから過冷却が解除された。
【００５３】
図４は、水溶液中に何も混入しなかった場合のものである。この図から明らかなように、水溶液濃度が４０％、１９．８％のいずれの場合も、約−２°Ｃまで過冷却が生じた。
【００５４】
図５は、水溶液中に水砕スラグを混入した場合のものである。この図から明らかなように、過冷却は約５°Ｃまでで、過冷却防止の効果が高いことが示されている。
【００５５】
また、図６は、水砕スラグを付着させたガラス棒を水溶液中に浸漬した場合のもので、濃度が１９．８％の場合は約１°Ｃまで過冷却が生じたが、濃度４０％の場合には約６°Ｃ程度の過冷却であり、濃度によつては過冷却防止の効果が高いことが示されている。
【００５６】
また、図７は、水溶液中に水和物粒子を混入した場合のものである。なお、この場合は、参考のために水溶液の調製に蒸留水と上水を使用した場合の両方の結果を示してある。この図から明らかなように、いずれの場合も、濃度１９．８％の場合は、約７°Ｃ、濃度４０％の場合は１０°Ｃまでしか過冷却が生じておらず、極めて高い効果が得られている。
【００５７】
なお、本発明は上記の実施形態には限定されない。たとえば、上記の実施形態では、剥離羽根部材を備えた冷却胴形の生成熱交換器を使用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、たとえばシェルアンドチューブ型の生成熱交換器を使用した場合にも適用できる。
【００５８】
また、本発明で使用する微粒子は、比重の大きいものには限らず、たとえば水溶液の比重と略等しい比重の微粒子を使用しても良い。このような微粒子は、水溶液とともに流通し、沈降することがないので、この微粒子の沈殿に起因する各種の不具合を防止することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上述のように、本発明の方法および装置によれば、水溶液を冷却して水和物スラリーを製造する場合の過冷却を極めて効果的に防止することができ、また本発明の方法および装置は簡単かつ容易に実施することができる等、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の装置の概略構成図。
【図２】一実施形態の生成熱交換器の一部の縦断面図。
【図３】図２の３−３線に沿う剥離羽根部材の断面図。
【図４】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【図５】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【図６】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【図７】本発明の効果を確認するために実施した実験結果を示す線図。
【符号の説明】
１ 生成熱交換器
１ａ 伝熱面
９ 剥離羽根部材
１０ 微粒子層
１４ 水和物粒子生成機構
２２ 水和物スラリータンク
３４ 水和物粒子タンク
Claims (14)
- 臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する方法であって、
上記の水溶液を流動させつつ伝熱面を介して冷却する工程と、
上記の水和物粒子の核となる核粒子を上記の流動状態の水溶液と接触させることにより水和物粒子を生成する工程とを備えたことを特徴とする水和物スラリーの製造方法。 - 前記の核粒子は水和物粒子であることを特徴とする請求項１の水和物スラリーの製造方法。
- 前記の核粒子は、微粒子であることを特徴とする請求項１の水和物スラリーの製造方法。
- 前記の微粒子はその比重が前記の水溶液の比重より大きい沈降性の微粒子であり、前記の核粒子を水溶液と接触させる工程は、この微粒子を前記の流動状態の水溶液中に供給してこの水溶液中に浮遊させることを特徴とする請求項３の水和物スラリーの製造方法。
- 前記の微粒子は、前記の流動する水溶液の流通経路の底部に沈殿した微粒子を供給するものであることを特徴とする請求項４の水和物スラリーの製造方法。
- 前記の微粒子は、前記の流動状態の水溶液が接触する部材の表面に付着されているものであることを特徴とする請求項４の水和物スラリーの製造方法。
- 前記の微粒子はその比重が前記の水溶液の比重と略等しく、この水溶液中に浮遊するものであることを特徴とする請求項１の水和物スラリーの製造方法。
- 臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する装置であって、
上記の水溶液を冷却する伝熱面を有するとともに、上記の水溶液を流動状態でこの伝熱面に接触させて冷却する生成熱交換器と、
上記の生成熱交換器内を流通する流動状態の水溶液に上記の水和物粒子の核となる核粒子を供給する核粒子供給機構とを備えたことを特徴とする水和物スラリーの製造装置。 - 前記の核粒子供給機構は、水和物粒子を供給するものであることを特徴とする請求項８の水和物スラリーの製造装置。
- 前記の核粒子供給機構は、前記の生成熱交換器とは独立して運転可能な水和物粒子生成機構であることを特徴とする請求項９の水和物スラリーの製造装置。
- 前記の核粒子供給機構は、前記の生成熱交換器で製造された水和物スラリーの一部を貯蔵しておく貯蔵容器を備えていることを特徴とする請求項９の水和物スラリーの製造装置。
- 前記の核粒子供給機構は、前記の水溶液が流通経路の底部に沈殿した微粒子を回収して前記の生成熱交換器内に供給する微粒子回収管路を備えていることを特徴とする請求項８の水和物スラリーの製造方法。
- 臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを含んだ水溶液を冷却して水和物粒子を生成させて水和物スラリーを製造する装置であって、
上記の水溶液を冷却する伝熱面を有するとともに、上記の水溶液を流動状態でこの伝熱面に接触させて冷却する生成熱交換器と、
この生成熱交換器の内部の水溶液の接触する部材の表面の少なくとも一部に被着され上記の水和物粒子の核となる微粒子層とを備えたことを特徴とする水和物スラリーの製造装置。 - 前記の生成熱交換器は、円筒状の伝熱面と、この伝熱面と摺接しつつ回転しこの伝熱面上に生成された水和物を剥離する剥離羽根部材とを備えており、前記の微粒子層はこの剥離羽根部材の表面に被着されていることを特徴とする請求項１３の水和物スラリーの製造装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03629299A JP3555481B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 水和物スラリーの製造方法および装置 |
| US09/396,291 US20010047662A1 (en) | 1999-02-15 | 1999-09-15 | Air conditioning and thermal storage systems using clathrate hydrate slurry |
| US10/039,949 US6560971B2 (en) | 1999-02-15 | 2001-10-24 | Air conditioning and thermal storage systems using clathrate hydrate slurry |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03629299A JP3555481B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 水和物スラリーの製造方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000233101A JP2000233101A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3555481B2 true JP3555481B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=12465742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03629299A Expired - Fee Related JP3555481B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 水和物スラリーの製造方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20010047662A1 (ja) |
| JP (1) | JP3555481B2 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1235046B1 (en) | 1999-11-26 | 2011-10-05 | JFE Engineering Corporation | Thermal storage material using hydrate and thermal storage device therefor, and production method of the thermal storage material |
| JP4617548B2 (ja) * | 2000-08-15 | 2011-01-26 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 水和物スラリーの製造方法、水和物スラリーの製造装置および水溶液 |
| DE10111322B4 (de) * | 2001-03-08 | 2004-11-18 | Integral Energietechnik Gmbh | Vorrichtung zum Erzeugen eines zum Kühlen eines Koch- oder Bratgerätes dienenden Eisbreis |
| JP4599733B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2010-12-15 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 水和物スラリ製造装置 |
| JP2008238169A (ja) * | 2001-05-30 | 2008-10-09 | Jfe Engineering Kk | 水和物スラリ生成薬剤を含む水溶液の濃度調整方法及び水和物スラリ生成薬剤の供給方法 |
| GB2385120B (en) * | 2002-02-09 | 2004-05-19 | Thermetica Ltd | Thermal storage apparatus |
| WO2003102474A1 (fr) | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Jfe Engineering Corporation | Dispositif de production de bouillie d'hydrate |
| MY134335A (en) * | 2002-09-11 | 2007-12-31 | Jfe Eng Corp | Process for producing gas clathrate and production apparatus |
| US7581698B2 (en) * | 2004-04-23 | 2009-09-01 | Airbus Deutschland Gmbh | Method and apparatus for tempering gaseous and/or liquid media in transportation vehicles, particularly in aircraft |
| DE102004053627A1 (de) * | 2004-11-01 | 2006-05-04 | Bernd Bonso | Verfahren zur Herstellung, Transport und Lagerung von Gashydraten (Gasclathrat) |
| CN101171318B (zh) * | 2005-06-08 | 2012-05-23 | 杰富意工程股份有限公司 | 蓄热性物质、蓄热剂、蓄热材料、传热介质、保冷剂、保冷材料、蓄热剂用熔点调节剂、蓄热剂用过冷却防止剂、以及蓄热剂、传热介质和保冷剂中任意一种的主剂的制造方法 |
| CN100387897C (zh) * | 2005-06-24 | 2008-05-14 | 中国石油大学(北京) | 水合物储罐及利用该储罐生成水合物的方法 |
| WO2007002608A2 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-04 | Solid Gas Technologies Llc | Clathrate hydrate modular storage, applications and utilization processes |
| FR2891839B1 (fr) * | 2005-10-11 | 2010-01-08 | Ct Nat De Machinisme Agricole | Materiau de stockage d'energie frigorifique sous forme de chaleur latente de fusion |
| WO2008078590A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Jfe Engineering Corporation | 包接水和物スラリーの製造方法及び製造装置並びにその製造装置の運転方法 |
| JP5003213B2 (ja) * | 2007-03-06 | 2012-08-15 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 蓄熱剤、包接水和物の蓄熱速度を増加させる方法 |
| JP4835745B2 (ja) * | 2009-10-21 | 2011-12-14 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 水和物スラリ製造装置 |
| US8544284B2 (en) * | 2010-06-25 | 2013-10-01 | Petrochina North China Petrochemical Company | Method and apparatus for waste heat recovery and absorption gases used as working fluid therein |
| US8931277B2 (en) * | 2010-09-20 | 2015-01-13 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | System and method for storing energy and purifying fluid |
| US8857194B1 (en) * | 2010-10-08 | 2014-10-14 | William Rusty Sutterlin | Host-guest complexes used as thermal energy systems |
| WO2012172613A1 (ja) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
| CN102644980A (zh) * | 2012-05-04 | 2012-08-22 | 上海理工大学 | 一种co2水合物浆循环蓄冷放冷型的汽车空调装置 |
| US10161688B2 (en) * | 2014-04-02 | 2018-12-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Heat storage apparatus, method for storing heat, and method for producing heat storage apparatus |
| KR101591188B1 (ko) * | 2014-07-07 | 2016-02-18 | 엘지전자 주식회사 | 축열식 공조장치 및 그 제어방법 |
| JP6566860B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2019-08-28 | 日本碍子株式会社 | ケミカルヒートポンプ |
| WO2017135231A2 (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | シャープ株式会社 | 蓄熱材、これを用いた蓄熱パック、恒温容器および輸送用容器 |
| JP6590093B2 (ja) * | 2018-01-15 | 2019-10-16 | ダイキン工業株式会社 | 製氷システムとこれに用いる蒸発温度の制御方法 |
| EP4083542B1 (en) * | 2019-12-27 | 2024-02-14 | Daikin Industries, Ltd. | Ice supply device and ice making system |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57170977A (en) | 1981-04-15 | 1982-10-21 | Dow Chemical Co | Reversible phase transfer composition of calcium chloride hexahydrate and potassium chloride |
| JPS58168891A (ja) | 1982-03-29 | 1983-10-05 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 無機塩類の水和物法による蓄熱装置 |
| JPS61145274A (ja) | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蓄冷剤 |
| US4821794A (en) * | 1988-04-04 | 1989-04-18 | Thermal Energy Storage, Inc. | Clathrate thermal storage system |
| FR2654500B1 (fr) | 1989-11-10 | 1992-10-16 | Thermique Generale Vinicole | Procede et dispositif de transfert de froid. |
| US5140824A (en) * | 1991-05-28 | 1992-08-25 | Hunt Steven C | Gas hydrate thermal energy storage system |
| US6237346B1 (en) | 1997-04-14 | 2001-05-29 | Nkk Corporation | Method for transporting cold latent heat and system therefor |
| JP3309760B2 (ja) | 1997-01-20 | 2002-07-29 | 日本鋼管株式会社 | 冷熱輸送媒体、冷熱輸送方法、冷熱輸送システム及び準包接水和物の融点変更方法 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP03629299A patent/JP3555481B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-15 US US09/396,291 patent/US20010047662A1/en not_active Abandoned
-
2001
- 2001-10-24 US US10/039,949 patent/US6560971B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000233101A (ja) | 2000-08-29 |
| US20010047662A1 (en) | 2001-12-06 |
| US20020083720A1 (en) | 2002-07-04 |
| US6560971B2 (en) | 2003-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3555481B2 (ja) | 水和物スラリーの製造方法および装置 | |
| US7246506B2 (en) | Thermal storage medium using a hydrate and apparatus thereof, and method for producing the thermal storage medium | |
| JP5293760B2 (ja) | 過冷却解除方法及び過冷却解除装置、貯留槽を備える装置並びに、包接水和物の存在比率を増加させる方法及びそのための装置 | |
| JP4853851B2 (ja) | 潜熱輸送無機水和物スラリーを用いた高温域冷却装置 | |
| JP4617548B2 (ja) | 水和物スラリーの製造方法、水和物スラリーの製造装置および水溶液 | |
| JP2850264B2 (ja) | 蓄放熱方法 | |
| JP2007285627A (ja) | 蓄熱材の凝固融解促進方法及び蓄熱装置 | |
| JPH06185762A (ja) | 冷却または加熱方法 | |
| JP2004003718A (ja) | 水和物スラリ製造装置 | |
| JP2002062073A5 (ja) | 水和物スラリーの製造方法、水和物スラリーの製造装置方法および水溶液 | |
| JPH0370928A (ja) | 氷蓄熱装置 | |
| JP4385506B2 (ja) | 水和物蓄熱方法および装置 | |
| JP2003275748A (ja) | 凍結濃縮型廃水処理装置 | |
| JP2008215654A (ja) | 包接化合物の生成方法、熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法並びに、蓄熱装置及びその運転方法 | |
| JP2016172199A (ja) | 水処理剤および水処理方法 | |
| JP2005291516A (ja) | 水和物スラリ空調システムにおける過冷却解除装置 | |
| JP2001131538A (ja) | 高密度冷熱蓄熱輸送用組成物 | |
| JP2014052120A (ja) | 蓄熱性物質の製造方法 | |
| JPH0914705A (ja) | 流体移送装置 | |
| JPH09234302A (ja) | パルプ蒸解薬品中のカリウム塩除去装置及びその温度調節方法 | |
| JP2005300043A (ja) | 氷蓄熱装置 | |
| JP3132897B2 (ja) | 冷熱輸送装置の氷輸送方法及びそのｐｉ槽 | |
| JP4905690B2 (ja) | 蓄熱装置 | |
| JP2002283223A (ja) | 水和物スラリの輸送方法および装置 | |
| JPH1163752A (ja) | 製氷装置および製氷方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040324 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040420 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040503 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080521 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080521 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140521 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |