JP2001343139A - Producing method and producing device for hydrate slurry and cold utilizing system - Google Patents
Producing method and producing device for hydrate slurry and cold utilizing systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固液相変化時の潜
熱を用いた熱密度の高い液系包接水和物スラリ（以下、
「水和物スラリ」と略記することがある。）の製造方法
及びその製造装置並びにその製造装置により製造された
水和物スラリを利用する冷熱利用システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid clathrate hydrate slurry having high heat density using latent heat at the time of solid-liquid phase change (hereinafter referred to as "slurry").
It may be abbreviated as “hydrate slurry”. The present invention relates to a production method, a production apparatus thereof, and a cold heat utilization system utilizing a hydrate slurry produced by the production apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固液相変化時の潜熱を用いた冷熱媒体と
しては、例えば、氷水スラリが知られており、その製造
方式として次のようなものが知られている。 過冷却方式：水を熱交換器に通して、０℃以下の過冷
却水を生成し、熱交換器外でその過冷却を解除して氷水
スラリを生成する方式である。 カキトリ方式：冷却面に氷を生成し、刃物のようなも
ので氷を削り取り氷水スラリを作る方式である。2. Description of the Related Art As a cooling medium using latent heat at the time of a solid-liquid phase change, for example, an ice water slurry is known, and the following is known as a production method thereof. Supercooling method: A method in which water is passed through a heat exchanger to generate supercooled water of 0 ° C. or less, and the supercooling is released outside the heat exchanger to generate an ice water slurry. Kakitori method: This is a method in which ice is generated on the cooling surface, and the ice is scraped off with a tool like a knife to create an ice water slurry.
【０００３】一方、液系包接水和物スラリの一例とし
て、水和剤に臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（ＴＢ
ＡＢ）を用い、これを水に溶解したものがあり、この水
和物スラリは水よりも高い熱密度を有するため、冷熱媒
体の輸送動力を軽減することができ、大幅な省エネルギ
ー効果が得られることが知られている。On the other hand, as an example of a liquid clathrate hydrate slurry, tetra-n-butylammonium bromide (TB
AB), which is dissolved in water. Since this hydrate slurry has a higher heat density than water, the transportation power of the cooling medium can be reduced, and a significant energy saving effect can be obtained. It is known.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
氷水スラリの製造方法である上記の方法では、過冷却
度を安定させることが困難であり、製造が不安定なもの
となる。また、上記の方法では、氷を削るための装置
が複雑になり、そのための動力も必要となるうえに、完
全に氷を削り取ることも難しい。However, in the above-mentioned conventional method for producing an ice water slurry, it is difficult to stabilize the degree of supercooling, and the production becomes unstable. Further, in the above-mentioned method, a device for shaving ice is complicated, a power for the shaving is required, and it is difficult to completely shaving ice.
【０００５】一方、上記液系包接水和物スラリの場合に
は、水和剤である臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム
（ＴＢＡＢ）を水に溶解した水溶液を熱交換器等で冷却
すると、中間粒径が５０〜１００ミクロン程度の包接水
和物の粒子が生成し、それが水溶液中に分散してスラリ
状態となるが、その熱交換器の冷却面には、次第に水和
物粒子が付着し、それが熱抵抗となって冷却性能を低下
させたり、流路が狭くなり圧力損失を増大させる。ま
た、この水和物スラリを上記、の方法で生成するに
しても、氷水スラリ製造の際と同様の問題が生ずること
になる。On the other hand, in the case of the above-mentioned liquid clathrate hydrate slurry, when an aqueous solution in which tetra-n-butylammonium bromide (TBAB) as a hydrating agent is dissolved in water is cooled by a heat exchanger or the like, an intermediate is obtained. Inclusion hydrate particles having a particle size of about 50 to 100 microns are generated and dispersed in an aqueous solution to form a slurry, and the hydrate particles gradually form on the cooling surface of the heat exchanger. It adheres and becomes a thermal resistance, lowering the cooling performance and narrowing the flow path, increasing the pressure loss. Further, even if this hydrate slurry is produced by the above method, the same problem as in the production of the ice water slurry occurs.
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、水和物スラリを安定して製造するための方
法及び製造装置を提供することを目的とする。また、本
発明は、その製造装置により製造された水和物スラリを
利用する冷熱利用システムを提供することを目的とす
る。[0006] The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for stably producing a hydrate slurry. Another object of the present invention is to provide a cold heat utilization system that utilizes a hydrate slurry produced by the production apparatus.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の方法は、
水和剤を水に溶解した水溶液と冷却媒体との間で熱交換
を行って水和物スラリを生成する水和物スラリの製造方
法であって、水溶液もしくは製造途中の水和物スラリと
冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換器の冷却面に水和
物が付着したとき、該熱交換器の冷却媒体流路に加熱媒
体を供給することにより、前記付着した水和物を融解す
ることを特徴とする。ここで、本発明において、水和物
すなわち包接水和物とは、特開平１１−２６４６８１号
公報に記載するように、水分子（ホスト分子）で構成さ
れた籠状の包接格子内に以下のようなゲスト分子が包み
込まれて結晶化する化合物をいう。ゲスト分子として、
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ｎ−フォスフォニウム塩、ト
リｉｓｏ−アミルサルフォニウム塩などであり、テトラ
ｎ−ブチルアンモニウム塩の例として、フッ化テトラｎ
−ブチルアンモニウム（（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＦ）、塩化
テトラｎ−ブチルアンモニウム（（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＣ
ｌ）、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム（（ｎ−Ｃ4
Ｈ9）4ＮＢｒ）などがある。また、これらＦ，Ｃｌ，Ｂ
ｒの代わりに酢酸（ＣＨ3ＣＯ2）、クロム酸（Ｃｒ
Ｏ4）、タングステン酸（ＷＯ4）、シュウ酸（Ｃ
2Ｏ4）、リン酸（ＨＰＯ4）でもよい。その他の上記塩
も同様である。The first method of the present invention is as follows.
A method for producing a hydrate slurry by performing heat exchange between an aqueous solution in which a wettable powder is dissolved in water and a cooling medium to produce a hydrate slurry, wherein the aqueous solution or the hydrate slurry in the course of production is cooled. When the hydrate adheres to the cooling surface of the heat exchanger that exchanges heat with the medium, the hydrate adheres to the cooling surface by supplying a heating medium to the cooling medium flow path of the heat exchanger. It is characterized by doing. Here, in the present invention, the hydrate, that is, the clathrate hydrate, is, as described in JP-A-11-264681, included in a cage-like clathrate lattice composed of water molecules (host molecules). It refers to a compound that is crystallized by enclosing a guest molecule as described below. As a guest molecule,
Tetra n-butylammonium salt, tetraiso-amylammonium salt, tetran-phosphonium salt, triiso-amylsulfonium salt and the like.
- butylammonium ((n-C 4 H 9 ) 4 NF), chloride tetra n- butylammonium ((n-C 4 H 9 ) 4 NC
l), tetra n- butylammonium ((n-C 4
H 9 ) 4 NBr). In addition, these F, Cl, B
acetic acid (CH 3 CO 2 ), chromic acid (Cr
O 4 ), tungstic acid (WO 4 ), oxalic acid (C
2 O 4 ) or phosphoric acid (HPO 4 ). The same applies to other salts described above.
【０００８】また、加熱媒体とは、冷却媒体よりも温度
が高い媒体をいい、例えば、加熱された温水のほか、冷
凍機のドレン水、冷却塔の冷却水、空調機の戻り水など
でもよい。冷却媒体が気体の場合は、加熱媒体も気体と
なる。[0008] The heating medium refers to a medium having a higher temperature than the cooling medium, and may be, for example, heated hot water, drain water of a refrigerator, cooling water of a cooling tower, return water of an air conditioner, or the like. . When the cooling medium is a gas, the heating medium also becomes a gas.
【０００９】このような加熱媒体を、水和物スラリの製
造中において、熱交換器の冷却面に水和物が付着したと
きに冷却媒体の流路に供給することにより、付着した水
和物を融解するものである。したがって、加熱媒体の供
給回路を冷却媒体の熱交換回路に付加するだけでよいの
で、構成がきわめて簡単であり、しかも熱交換器の冷却
性能を常に安定した状態に維持することが可能となる。
よって、低コストで、安定した水和物スラリの製造が可
能となる。[0009] During the production of the hydrate slurry, such a heating medium is supplied to the flow path of the cooling medium when the hydrate adheres to the cooling surface of the heat exchanger, whereby the adhered hydrate is supplied. Is to melt. Therefore, it is only necessary to add the heating medium supply circuit to the cooling medium heat exchange circuit, so that the configuration is extremely simple, and the cooling performance of the heat exchanger can be constantly maintained in a stable state.
Therefore, stable production of a hydrate slurry at low cost becomes possible.
【００１０】本発明において、加熱媒体の供給時期は、
熱交換器の冷却面に水和物が付着して、熱抵抗となり熱
交換効率が低下したり、流路の圧力損失が増大したこと
を検知して定めるため、次のように定めている。 （１）冷却媒体の交換熱量を求め、その求めた交換熱量
に基づいて、加熱媒体の供給時期を定める。 （２）水溶液もしくは水和物スラリの交換熱量を求め、
その求めた交換熱量に基づいて、加熱媒体の供給時期を
定める。 （３）水溶液もしくは水和物スラリの流量に基づいて、
加熱媒体の供給時期を定める。 （４）水溶液もしくは水和物スラリの熱交換器出口温度
に基づいて、加熱媒体の供給時期を定める。 （５）熱交換器出入口間における水溶液もしくは水和物
スラリの差圧に基づいて、加熱媒体の供給時期を定め
る。 （６）水和物が第一水和物から第二水和物に変化する温
度に基づいて、加熱媒体の供給時期を定める。 （７）水溶液の濃度に基づいて、加熱媒体の供給時期を
定める。すなわち、水和物の付着判定パラメータとし
て、それぞれ冷却媒体の交換熱量、水溶液もしくは水和
物スラリの交換熱量、水溶液もしくは水和物スラリの流
量、水溶液もしくは水和物スラリの熱交換器出口温度、
水溶液もしくは水和物スラリの差圧、水和物の転移温
度、水溶液の濃度を採用したものである。In the present invention, the supply timing of the heating medium is as follows:
Hydrates are attached to the cooling surface of the heat exchanger and become thermal resistance, thereby reducing heat exchange efficiency or detecting an increase in pressure loss in the flow path. (1) The exchange heat amount of the cooling medium is obtained, and the supply time of the heating medium is determined based on the obtained exchange heat amount. (2) Calculate the exchange heat of the aqueous solution or hydrate slurry,
The supply time of the heating medium is determined based on the obtained heat exchange amount. (3) Based on the flow rate of the aqueous solution or hydrate slurry,
Determine the supply time of the heating medium. (4) The supply time of the heating medium is determined based on the temperature of the heat exchanger outlet of the aqueous solution or hydrate slurry. (5) The supply timing of the heating medium is determined based on the differential pressure of the aqueous solution or the hydrate slurry between the inlet and the outlet of the heat exchanger. (6) The supply timing of the heating medium is determined based on the temperature at which the hydrate changes from the first hydrate to the second hydrate. (7) The supply timing of the heating medium is determined based on the concentration of the aqueous solution. That is, as the hydrate adhesion determination parameters, the exchange heat of the cooling medium, the exchange heat of the aqueous solution or hydrate slurry, the flow rate of the aqueous solution or hydrate slurry, the heat exchanger outlet temperature of the aqueous solution or hydrate slurry,
The pressure difference of the aqueous solution or the hydrate slurry, the transition temperature of the hydrate, and the concentration of the aqueous solution are adopted.
【００１１】（１）の方法では、まず、冷却媒体の交換
熱量を求める。交換熱量は、次式より算出することがで
きる。 交換熱量＝温度差×流量×比熱 温度差は冷却媒体の熱交換器入口温度と出口温度の差で
あり、流量は熱交換器を流れる冷却媒体の流量である。
これらの値はそれぞれ温度計、流量計によって測定すれ
ばよく、一方冷却媒体の比熱は既知であるので、これら
の測定値を用いて冷却媒体の交換熱量を求めることがで
きる。そして、求めた交換熱量が予め設定した設定値以
下となれば、水和物が付着していると判定して、加熱媒
体の供給を開始する。 （２）の方法では、水溶液もしくは水和物スラリについ
て交換熱量を上記と同様に求めればよい。 （３）の方法では、水溶液もしくは水和物スラリの流量
だけで加熱媒体の供給時期を判定する。水和物の付着に
より流路の圧力損失が増大し水溶液もしくは水和物スラ
リの流量が変化（減少）するからである。前記（１）、
（２）の方法に比べてより簡便な方法である。 （４）の方法では、水溶液もしくは水和物スラリの熱交
換器出口温度で加熱媒体の供給時期を判定する。水和物
スラリの冷却が進むと水和物が付着しやすくなるからで
ある。 （５）の方法では、水溶液もしくは水和物スラリの熱交
換器出入口間の差圧で加熱媒体の供給時期を判定する。
水和物が付着すると、流送抵抗が増大し圧損が生じるた
め、流量に対する水溶液もしくは水和物スラリの差圧が
大きくなるからである。In the method (1), first, the heat exchange amount of the cooling medium is obtained. The exchange heat can be calculated by the following equation. Exchange heat = temperature difference x flow rate x specific heat The temperature difference is the difference between the inlet and outlet temperatures of the heat exchanger of the cooling medium, and the flow rate is the flow rate of the cooling medium flowing through the heat exchanger.
These values may be measured by a thermometer and a flow meter, respectively. On the other hand, since the specific heat of the cooling medium is known, the exchange heat of the cooling medium can be obtained using these measured values. Then, when the obtained exchange heat amount becomes equal to or less than a preset value, it is determined that the hydrate is attached, and the supply of the heating medium is started. In the method (2), the amount of heat exchanged for the aqueous solution or hydrate slurry may be determined in the same manner as described above. In the method (3), the supply timing of the heating medium is determined only by the flow rate of the aqueous solution or the hydrate slurry. This is because the flow loss of the aqueous solution or the hydrate slurry changes (decreases) due to an increase in pressure loss in the flow channel due to the adhesion of the hydrate. (1),
This is a simpler method than the method (2). In the method (4), the supply timing of the heating medium is determined based on the temperature of the heat exchanger outlet of the aqueous solution or the hydrate slurry. This is because as the cooling of the hydrate slurry proceeds, the hydrate tends to adhere. In the method (5), the supply time of the heating medium is determined based on the pressure difference between the inlet and the outlet of the aqueous solution or the hydrate slurry.
This is because the adhesion of the hydrate increases the flow resistance and causes a pressure loss, so that the differential pressure of the aqueous solution or the hydrate slurry with respect to the flow rate increases.
【００１２】（６）の方法では、水和物が第一水和物か
ら第二水和物に相変化する温度（第二水和物転移温度）
で加熱媒体の供給時期を判定する。ここで、水溶液の濃
度によって２種類の水和物が生成される場合において、
第一水和物とは、水和数が小さく生成温度の低い水和物
をいい、第二水和物とは、水和数が大きく生成温度が高
い水和物をいう。例えば、前記臭化テトラｎ−ブチルア
ンモニウムを水和剤とする水和物スラリの場合、大気圧
下において冷却により水和物の結晶を生成する水溶液濃
度と温度の関係は図３のようになっている。すなわち、
第一水和物は、水溶液濃度がおよそ２０ｗｔ％の場合約
８．４℃で生成されるが、この温度から冷却が進むと、
約８℃で第二水和物に変化する。このときの水溶液濃度
は約１５．４ｗｔ％になっている。第二水和物は第一水
和物よりも安定しており、かつ、潜熱量が大きいので、
第二水和物がより多く含まれるように水和物スラリを調
整することが好ましい。そこで、前記第二水和物転移温
度の８℃を監視し、第一水和物の過冷却を回避しつつ第
二水和物へスムーズに変化させる。もし、この温度以下
になったら加熱媒体を供給する。また、第二水和物転移
温度のときの水溶液濃度で加熱媒体の供給時期を判定す
るのが前記（７）の方法である。このように、使用する
水和物スラリの温度−濃度特性から、加熱媒体の供給時
期を定めることができる。In the method (6), the temperature at which the hydrate changes from the first hydrate to the second hydrate (second hydrate transition temperature)
Determines the supply time of the heating medium. Here, when two types of hydrates are generated depending on the concentration of the aqueous solution,
The first hydrate refers to a hydrate having a small hydration number and a low formation temperature, and the second hydrate refers to a hydrate having a large hydration number and a high formation temperature. For example, in the case of a hydrate slurry using tetra-n-butylammonium bromide as a wettable powder, the relationship between the concentration of an aqueous solution that produces hydrate crystals upon cooling under atmospheric pressure and the temperature is as shown in FIG. ing. That is,
The first hydrate is formed at about 8.4 ° C. when the concentration of the aqueous solution is about 20 wt%, and when cooling proceeds from this temperature,
It changes to a second hydrate at about 8 ° C. At this time, the concentration of the aqueous solution is about 15.4 wt%. Since the second hydrate is more stable than the first hydrate and has a large latent heat,
It is preferable to adjust the hydrate slurry so that the second hydrate is contained more. Therefore, the second hydrate transition temperature of 8 ° C. is monitored to smoothly change the first hydrate to the second hydrate while avoiding supercooling. If the temperature falls below this temperature, a heating medium is supplied. The method (7) is to determine the supply timing of the heating medium based on the concentration of the aqueous solution at the second hydrate transition temperature. Thus, the supply time of the heating medium can be determined from the temperature-concentration characteristics of the hydrate slurry used.
【００１３】本発明において、加熱媒体の供給停止すな
わち、加熱媒体から冷却媒体に切り換える時期は、冷却
媒体流路の熱交換器出口温度が上昇に転じた時とする。
加熱媒体の供給により、熱交換器の冷却面に付着した水
和物がほとんど融解すると、冷却媒体流路の熱交換器出
口温度が上昇に転ずるので、その後は加熱媒体の供給を
停止し、冷却媒体に切り換えてこれを熱交換器に送る。In the present invention, the supply of the heating medium is stopped, that is, the switching from the heating medium to the cooling medium is performed when the temperature of the outlet of the heat exchanger in the cooling medium passage starts to increase.
When the hydrate adhering to the cooling surface of the heat exchanger almost melts due to the supply of the heating medium, the temperature of the heat exchanger outlet of the cooling medium flow path starts to rise. Switch to the medium and send it to the heat exchanger.
【００１４】本発明の第２の方法は、水和剤を水に溶解
した水溶液と冷却媒体との間で熱交換を行って水和物ス
ラリを生成する水和物スラリの製造方法であって、水溶
液もしくは水和物スラリと冷却媒体との間で熱交換を行
う熱交換器の冷却面に水和物が付着したとき、水和物ス
ラリの流速を大きくすることを特徴とする。A second method of the present invention is a method for producing a hydrate slurry, wherein heat exchange is performed between an aqueous solution in which a wettable powder is dissolved in water and a cooling medium to produce a hydrate slurry. When the hydrate adheres to the cooling surface of the heat exchanger that performs heat exchange between the aqueous solution or the hydrate slurry and the cooling medium, the flow rate of the hydrate slurry is increased.
【００１５】前記第１の方法が加熱媒体の供給により熱
交換器の冷却面に付着した水和物を熱で融解するもので
あるのに対し、この第２の方法は、水和物スラリの流速
を大きくすることによって、付着した水和物を熱交換器
の冷却面から強制的に剥離するものである。[0015] While the first method melts the hydrate adhering to the cooling surface of the heat exchanger by supplying a heating medium, the second method uses a hydrate slurry. By increasing the flow rate, the attached hydrate is forcibly separated from the cooling surface of the heat exchanger.
【００１６】水和物を剥離するにあたっては、流速を段
階的に大きくすることが好ましく、例えばポンプ出力を
一定時間間隔で増大させるとよい。なお、この第２の方
法では、所定の時間経過後に流速を初期の状態に戻す。
水和物の剥離が完全かどうかは、前記（１）〜（７）の
方法で示した付着判定パラメータの少なくとも一つを検
出することで判定できる。In peeling off the hydrate, the flow rate is preferably increased stepwise, for example, the pump output may be increased at regular time intervals. In the second method, the flow velocity is returned to an initial state after a predetermined time has elapsed.
Whether or not the hydrate is completely peeled can be determined by detecting at least one of the adhesion determination parameters described in the methods (1) to (7).
【００１７】本発明においては、熱交換器にプレート式
熱交換器を用いることが好ましい。プレート式熱交換器
を用いる場合の利点は、容積当りの伝熱面積が大きく取
れることと、狭いプレート間隙を対向流で熱交換できる
ため、コンパクトで高い伝熱性能が得られることであ
る。In the present invention, it is preferable to use a plate heat exchanger as the heat exchanger. The advantages of using a plate heat exchanger are that a large heat transfer area per volume can be obtained, and that heat can be exchanged in a narrow gap between the plates by countercurrent, so that compact and high heat transfer performance can be obtained.
【００１８】本発明の製造装置は、前記第１の方法を実
施するためのものであり、水和剤を水に溶解した水溶液
もしくは水和物スラリを蓄える蓄熱槽と、冷却媒体を冷
却する冷却機器と、水溶液もしくは水和物スラリと冷却
媒体との間で熱交換を行って水和物スラリを生成する熱
交換器とを備えた水和物スラリの製造装置において、冷
却媒体の熱交換回路に接続された加熱媒体の供給回路
と、両回路の接続部に設けられた供給媒体の切換弁と、
を備えたことを特徴とする。ここで、供給媒体とは、熱
交換器に供給される冷却媒体または加熱媒体をいう。切
換弁は、冷却媒体から加熱媒体に、または、加熱媒体か
ら冷却媒体に、それぞれ切り換える作用をする。The manufacturing apparatus of the present invention is for carrying out the first method, and comprises a heat storage tank for storing an aqueous solution or hydrate slurry in which a wettable powder is dissolved in water, a cooling tank for cooling a cooling medium. In a hydrate slurry manufacturing apparatus, comprising a device and a heat exchanger for performing heat exchange between an aqueous solution or hydrate slurry and a cooling medium to generate a hydrate slurry, a cooling medium heat exchange circuit A heating medium supply circuit connected to the supply medium, a supply medium switching valve provided at a connection between the two circuits,
It is characterized by having. Here, the supply medium refers to a cooling medium or a heating medium supplied to the heat exchanger. The switching valve functions to switch from the cooling medium to the heating medium or from the heating medium to the cooling medium.
【００１９】また、前記（１）〜（７）の方法を実施す
るために、それぞれ次のように構成する。 冷却媒体の交換熱量を求め、その求めた交換熱量に基
づいて切換弁を調節する。 水溶液もしくは水和物スラリの交換熱量を求め、その
求めた交換熱量に基づいて切換弁を調節する。 水溶液もしくは水和物スラリの流量に基づいて切換弁
を調節する。 水溶液もしくは水和物スラリの熱交換器出口温度に基
づいて切換弁を調節する。 熱交換器出入口間における水溶液もしくは水和物スラ
リの差圧に基づいて切換弁を調節する。 水和物が第一水和物から第二水和物に変化する温度に
基づいて切換弁を調節する。 水溶液の濃度に基づいて切換弁を調節する。 冷却媒体流路の熱交換器の出口温度に基づいて切換弁
を調整する。Further, in order to carry out the above-mentioned methods (1) to (7), they are respectively constituted as follows. The exchange heat quantity of the cooling medium is obtained, and the switching valve is adjusted based on the obtained heat exchange quantity. The exchange heat of the aqueous solution or the hydrate slurry is obtained, and the switching valve is adjusted based on the obtained exchange heat. The switching valve is adjusted based on the flow rate of the aqueous solution or hydrate slurry. The switching valve is adjusted based on the heat exchanger outlet temperature of the aqueous solution or hydrate slurry. The switching valve is adjusted based on the pressure difference of the aqueous solution or hydrate slurry between the inlet and the outlet of the heat exchanger. The switching valve is adjusted based on the temperature at which the hydrate changes from the first hydrate to the second hydrate. The switching valve is adjusted based on the concentration of the aqueous solution. The switching valve is adjusted based on the outlet temperature of the heat exchanger in the cooling medium passage.
【００２０】また、自動制御とするために、切換弁を制
御する制御手段を設ける。切換弁を三方弁または四方弁
とすることにより、回路構成が簡単になる。熱交換器を
複数かつ並列に接続することにより、水和物スラリの製
造能力及び安定性が向上する。また、熱交換器を複数か
つ直列に接続することにより、各熱交換器の熱負荷を軽
減でき、効率のよい水和物スラリの製造が可能となる。
水溶液が流通する熱交換器の冷却面に、予め粒状物質を
付着しておき、または、表面加工を施すことにより、水
和物の過冷却を防ぐことができ、あるいは、水和物の付
着を抑制することができる。粒状物質には例えば、カオ
リンがあり、表面加工としてはめっきや樹脂コーティン
グなどがある。Further, control means for controlling the switching valve is provided for automatic control. The circuit configuration is simplified by using a three-way valve or a four-way valve as the switching valve. By connecting a plurality of heat exchangers in parallel, the production capacity and stability of the hydrate slurry are improved. In addition, by connecting a plurality of heat exchangers in series, the heat load on each heat exchanger can be reduced, and efficient hydrate slurry production becomes possible.
Precooling of the hydrate can be prevented by pre-applying particulate matter to the cooling surface of the heat exchanger through which the aqueous solution flows, or by applying surface treatment, or to prevent the hydrate from adhering. Can be suppressed. Examples of the particulate substance include kaolin, and examples of the surface processing include plating and resin coating.
【００２１】本発明の冷熱利用システムは、請求項５か
ら１４のいずれかに記載の水和物スラリの製造装置と、
前記製造装置で製造された水和物スラリを冷却媒体とし
て空調機に供給する機構とを具備したことを特徴とす
る。[0021] A cold heat utilization system according to the present invention comprises: an apparatus for producing a hydrate slurry according to any one of claims 5 to 14;
A mechanism for supplying the hydrate slurry produced by the production apparatus to an air conditioner as a cooling medium.
【００２２】本発明の製造装置は、前述のように水和物
スラリを効率よく安定的に製造できるので、その水和物
スラリを冷却媒体として空調機に供給することにより、
安定した空調作用を保つことができる。The production apparatus of the present invention can efficiently and stably produce a hydrate slurry as described above. By supplying the hydrate slurry as a cooling medium to an air conditioner,
A stable air conditioning operation can be maintained.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明の水和物スラリ製造装
置の一例を示す回路構成図である。図１において、１は
水和剤（例えば、臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム）
を水に溶解した水溶液もしくは水和物スラリが蓄積され
る蓄熱槽、５は冷却媒体（例えば、冷水）を冷却するた
めの冷凍機、ＨＸ１，ＨＸ２は水溶液もしくは水和物ス
ラリと冷水との間で熱交換を行う熱交換器である。熱交
換器はプレート式や多管式等の熱交換器である。９は加
熱媒体として、例えば、温水が入れられた温水タンクで
あり、ここではその内部に加熱装置が組み込まれている
ものとする。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the hydrate slurry production apparatus of the present invention. In FIG. 1, 1 is a wettable powder (for example, tetra-n-butylammonium bromide)
Storage tank for storing an aqueous solution or hydrate slurry in which water is dissolved in water, 5 is a refrigerator for cooling a cooling medium (for example, cold water), and HX1 and HX2 are between the aqueous solution or hydrate slurry and cold water. Is a heat exchanger that performs heat exchange. The heat exchanger is a plate-type or multi-tube heat exchanger. Reference numeral 9 denotes a hot water tank containing hot water, for example, as a heating medium. Here, it is assumed that a heating device is incorporated therein.
【００２４】蓄熱槽１の水溶液もしくは水和物スラリ
は、ポンプ４、流路２（往路）、熱交換器ＨＸ１，ＨＸ
２、及び流路３（復路）の経路を循環可能に構成してい
る。この経路を、水溶液の熱交換回路Ａという。水溶液
を冷却するための冷水は、冷凍機５、ポンプ８、流路６
（往路）、熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２、及び流路７（復
路）の経路を循環可能に構成している。この経路を、冷
却媒体の熱交換回路Ｂという。温水タンク９の温水は、
ポンプ１２、流路１０（往路）、流路６、熱交換器ＨＸ
１，ＨＸ２、流路７、及び流路１１（復路）の経路を循
環可能に構成している。この経路を、加熱媒体の供給回
路Ｃという。そして、加熱媒体の供給回路Ｃと冷却媒体
の熱交換回路Ｂは、それぞれ遮断弁（切換弁）Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３，Ｖ４を介して接続されている。The aqueous solution or hydrate slurry in the heat storage tank 1 is supplied to the pump 4, the flow path 2 (outgoing path), the heat exchangers HX1, HX
2, and the path of the flow path 3 (return path) is configured to be able to circulate. This path is referred to as an aqueous solution heat exchange circuit A. Cold water for cooling the aqueous solution is supplied to the refrigerator 5, the pump 8, the flow path 6
(Outgoing path), the heat exchangers HX1 and HX2, and the path of the flow path 7 (return path) can be circulated. This path is referred to as a cooling medium heat exchange circuit B. The hot water in the hot water tank 9 is
Pump 12, flow path 10 (outbound path), flow path 6, heat exchanger HX
1, the HX2, the flow path 7, and the flow path 11 (return path) can be circulated. This path is referred to as a heating medium supply circuit C. The supply circuit C for the heating medium and the heat exchange circuit B for the cooling medium are respectively provided with shut-off valves (switching valves) V1 and V
2, V3, and V4.
【００２５】すなわち、熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２の冷水
流路の入出口に、その流路を遮断する遮断弁Ｖ５，Ｖ
６，Ｖ７，Ｖ８を取り付け、さらにこれら各冷水遮断弁
と熱交換器の間に分岐流路を設け、この分岐流路はその
流路を遮断する温水遮断弁Ｖ１〜Ｖ４を介して、加熱用
温水流路１０，１１と接続している。なお、これら冷水
遮断弁Ｖ５〜Ｖ８及び温水遮断弁Ｖ１〜Ｖ４を三方弁も
しくは四方弁でまとめることにより、加熱媒体の供給回
路Ｃと冷却媒体の熱交換回路Ｂとの接続部を簡潔な回路
構成とすることができる。すなわち、遮断弁Ｖ１とＶ
５，Ｖ２とＶ６，Ｖ３とＶ７，Ｖ４とＶ８を、それぞれ
例えば三方弁で構成することで回路構成が簡単になる。That is, shutoff valves V5 and V5 for shutting off the cold water flow passages of the heat exchangers HX1 and HX2
6, V7, and V8, and a branch flow path is provided between each of the cold water shut-off valves and the heat exchanger. The branch flow path is provided for heating through hot water cut-off valves V1 to V4 that shut off the flow paths. The hot water channels 10 and 11 are connected. By combining the cold water shutoff valves V5 to V8 and the hot water shutoff valves V1 to V4 with a three-way valve or a four-way valve, the connection between the heating medium supply circuit C and the cooling medium heat exchange circuit B is simplified. It can be. That is, the shutoff valves V1 and V
5, V2 and V6, V3 and V7, and V4 and V8 are each constituted by, for example, a three-way valve, thereby simplifying the circuit configuration.
【００２６】熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２の水溶液流路の入
出口には、その流路を遮断する水溶液遮断弁Ｖ１１，Ｖ
１２，Ｖ１３，Ｖ１４を取り付けている。熱交換器ＨＸ
１，ＨＸ２は、ここでは水和物スラリの製造能力や安定
性を向上するために複数並列に設けてあるが、これに限
定されるものではなく、熱交換器は１台以上であればよ
い。The aqueous solution shutoff valves V11 and VV for shutting off the flow paths of the heat exchangers HX1 and HX2 are provided at the inlet and outlet of the aqueous solution flow paths.
12, V13 and V14 are attached. Heat exchanger HX
Here, a plurality of HX2s are provided in parallel in order to improve the production capacity and stability of the hydrate slurry, but the present invention is not limited to this, and the number of heat exchangers may be one or more. .
【００２７】熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２の冷水流路の出入
口には冷水の温度を測定する温度計２８，２９，３８，
３９を、そして、冷水流路の熱交換器入口には冷水の流
量を測定する流量計２７，３７を取り付けている。ま
た、熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２の水溶液流路の入出口に
は、水溶液もしくは水和物スラリの温度を測定する温度
計４１，４２，４３，４４を取り付けている。また、熱
交換器ＨＸ１，ＨＸ２の水溶液入口には水溶液の流量を
測定する流量計５１，５２を、そして、水溶液出入口間
にはその間の水溶液差圧を測定する差圧計５３，５４
を、それぞれ取り付けている。Thermometers 28, 29, 38, which measure the temperature of the chilled water, are provided at the entrances and exits of the chilled water channels of the heat exchangers HX1, HX2.
39, and flow meters 27, 37 for measuring the flow rate of the chilled water are attached to the inlet of the heat exchanger in the chilled water flow path. Further, thermometers 41, 42, 43, and 44 for measuring the temperature of the aqueous solution or the hydrate slurry are attached to the inlets and outlets of the aqueous solution channels of the heat exchangers HX1 and HX2. Further, flow meters 51 and 52 for measuring the flow rate of the aqueous solution are provided at the aqueous solution inlets of the heat exchangers HX1 and HX2, and differential pressure gauges 53 and 54 for measuring the differential pressure of the aqueous solution between the aqueous solution inlet and outlet.
Are attached respectively.
【００２８】上記の温度計２８，２９，３８，３９、４
１，４２，４３，４４、流量計２７，３７，５１，５
２、及び差圧計５３，５４の各計測値は制御手段１３に
取り込まれるようにしている。そして、制御手段１３に
おいて、交換熱量（＝温度差×流量×比熱）を演算し、
これらの温度、交換熱量、あるいは水溶液もしくは水和
物スラリの流量と差圧に応じて、前記各遮断弁Ｖ１〜Ｖ
８を制御するようになっている。すなわち、これらの付
着判定パラメータに基づいて、温水の供給時期を定めて
いる。なお、上記は説明のため、冷水の温度計、冷水の
流量計、水溶液もしくは水和物スラリの温度計、水溶液
の流量計、水溶液の差圧計の全てを設けているが、これ
らの一部のみを設けてもよい。The above thermometers 28, 29, 38, 39, 4
1, 42, 43, 44, flow meters 27, 37, 51, 5
2, and the measured values of the differential pressure gauges 53 and 54 are taken into the control means 13. Then, the control means 13 calculates the amount of heat exchanged (= temperature difference × flow rate × specific heat),
According to the temperature, the heat exchange amount, or the flow rate and the differential pressure of the aqueous solution or hydrate slurry, each of the shut-off valves V1 to V
8 is controlled. That is, the supply time of hot water is determined based on these adhesion determination parameters. For the sake of explanation, all of a cold water thermometer, a cold water flow meter, an aqueous solution or hydrate slurry thermometer, an aqueous solution flow meter, and an aqueous solution differential pressure gauge are provided. May be provided.
【００２９】次に、この製造装置により水和物スラリを
製造する方法を説明する。Next, a method for producing a hydrate slurry by this production apparatus will be described.
【００３０】蓄熱槽１内の水溶液もしくは水和物スラリ
は、製造ポンプ４によって流路２から熱交換器ＨＸ１，
ＨＸ２に流通され、その後、流路３から蓄熱槽１に戻る
経路を循環する。一方、冷凍機５で冷却された冷水は、
ポンプ８によって流路６から熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２に
流通され、その後、流路７から冷凍機５に戻る経路を循
環する。この過程で、水溶液もしくは水和物スラリが、
熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２の冷却面を隔てて冷水により冷
却されることにより、水和物スラリが生成される。The aqueous solution or hydrate slurry in the heat storage tank 1 is supplied to the heat exchanger HX 1,
It is circulated through HX2, and then circulates along a path returning from the flow path 3 to the heat storage tank 1. On the other hand, the cold water cooled by the refrigerator 5
The water is circulated from the flow path 6 to the heat exchangers HX1 and HX2 by the pump 8, and then circulates from the flow path 7 back to the refrigerator 5. In this process, the aqueous solution or hydrate slurry becomes
A hydrate slurry is generated by being cooled by cold water across the cooling surfaces of the heat exchangers HX1 and HX2.
【００３１】冷水は、２台の熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２に
等流量で流通されており、それらの熱交換器出入口の温
度計２８，２９，３８，３９の温度と流量計２７，３７
の冷水流量によって交換熱量（＝温度差×流量×比熱）
が制御手段１３にて計算される。The cold water is circulated at equal flow rates through the two heat exchangers HX1 and HX2, and the temperature of the thermometers 28, 29, 38 and 39 at the entrances and exits of the heat exchangers and the flowmeters 27 and 37.
Heat exchange quantity (= temperature difference x flow rate x specific heat)
Is calculated by the control means 13.
【００３２】一方、水溶液もしくは水和物スラリもこれ
らの熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２に等流量で流通されている
が、冷却が進む過程で、熱交換器内で水和物スラリが生
成され始めると、その冷却面に水和物が付着し、それが
熱抵抗となって交換熱量を低下させる。また、熱交換器
冷却面に水和物が付着すると、それが流送抵抗となって
流量の低下や熱交換器の水溶液出入口間の流量に対する
水溶液差圧が上昇する。On the other hand, the aqueous solution or the hydrate slurry is also circulated through these heat exchangers HX1 and HX2 at an equal flow rate, but when the hydrate slurry starts to be generated in the heat exchanger during the progress of cooling. The hydrate adheres to the cooling surface, which becomes a heat resistance and reduces the exchange heat. In addition, when hydrates adhere to the heat exchanger cooling surface, the hydrates become flow resistance, thereby decreasing the flow rate and increasing the aqueous solution differential pressure with respect to the flow rate between the aqueous solution inlet and outlet of the heat exchanger.
【００３３】そこで、例えば、熱交換器ＨＸ１の交換熱
量が予め設定した所定の交換熱量以下となったら、ある
いは、流量計５１、差圧計５３により計測された流量及
び差圧が予め設定した流量に対する差圧以上となった
ら、水溶液遮断弁Ｖ１１，Ｖ１２を閉、冷水遮断弁Ｖ
５，Ｖ６を閉とするとともに、温水遮断弁Ｖ１，Ｖ２を
開とし、さらに温水ポンプ１２を起動して、温水タンク
９の温水を熱交換器ＨＸ１の冷水流路６に供給し、熱交
換器冷却面に付着した水和物を融解させる、水和物融解
運転を行う。なお、温水の温度は冷水温度より高ければ
よいものであり、前記ＴＢＡＢの場合１２℃以上であれ
ばよい。吸収式冷凍機からの出口温水やドレン水、冷却
塔の冷却水、空調機負荷からの戻り水等を加熱媒体とし
て使用することもできる。Therefore, for example, when the exchange heat quantity of the heat exchanger HX1 becomes equal to or less than a predetermined exchange heat quantity, or when the flow rate measured by the flow meter 51 and the differential pressure gauge 53 and the differential pressure are lower than the preset flow rate. When the pressure becomes equal to or higher than the differential pressure, the aqueous solution shutoff valves V11 and V12 are closed, and the cold water shutoff valve V
5, V6 is closed, the hot water shutoff valves V1 and V2 are opened, and the hot water pump 12 is started to supply the hot water in the hot water tank 9 to the cold water flow path 6 of the heat exchanger HX1, and the heat exchanger A hydrate melting operation for melting the hydrate attached to the cooling surface is performed. It is sufficient that the temperature of the hot water is higher than the temperature of the cold water. In the case of the TBAB, the temperature may be 12 ° C. or higher. Outlet warm water or drain water from an absorption refrigerator, cooling water of a cooling tower, return water from an air conditioner load, or the like can also be used as a heating medium.
【００３４】水和物融解運転の一定時間後、あるいは、
熱交換器ＨＸ１の冷水流路側出口温度の計測値がある温
度以上の上昇に転じた後には、再度、前記遮断弁の開閉
を切り換えて温水と冷水を切り換え、再び水溶液の冷却
運転を行って、水和物スラリを生成する。After a certain time of the hydrate melting operation, or
After the measured value of the outlet temperature of the chilled water flow passage side of the heat exchanger HX1 has increased to a certain temperature or higher, the open / close of the shutoff valve is switched again to switch between hot water and cold water, and the cooling operation of the aqueous solution is performed again. Produces hydrate slurry.
【００３５】なお、もう一方の熱交換器ＨＸ２について
も、水和物の付着が生じた場合、熱交換器ＨＸ１と同様
に水和物融解運転を行う。When hydrate adheres to the other heat exchanger HX2, the hydrate melting operation is performed similarly to the heat exchanger HX1.
【００３６】そして、このような融解運転を逐次行うこ
とで、水溶液流路の閉塞等を生ずることなく水和物スラ
リを安定して製造することが可能となる。By sequentially performing such a melting operation, it is possible to stably produce a hydrate slurry without blocking the aqueous solution flow path.
【００３７】また、水溶液の熱交換器ＨＸ１，ＨＸ２出
口での温度が、水和物の凝固点以下（水溶液の過冷却状
態）となったとき、または、第二水和物転移温度以下
（第一水和物が第二水和物に変化していく約８℃以下）
となったとき等に、上記の水和物融解運転を行うように
すれば、過冷却解除後も水和物スラリを安定して製造す
ることが可能となる。When the temperature of the aqueous solution at the outlet of the heat exchangers HX1 and HX2 falls below the freezing point of the hydrate (the supercooled state of the aqueous solution) or below the second hydrate transition temperature (the first The hydrate changes to the second hydrate at about 8 ° C or less)
If the above-mentioned hydrate melting operation is performed, for example, when, the hydrate slurry can be stably produced even after the supercooling is released.
【００３８】なお、熱交換器冷却面の水溶液側表面に微
細な粒子を付着しておくと、過冷却を解除する効果があ
り、水和物の凝固点以下となる過冷却状態をできるだけ
小さくすることができ、従って、水和物スラリの安定製
造につながる。微細な粒子としては粒径が３００μｍ以
下のものが好ましく、水砕スラグ粒子やカオリンなどを
用いてよい。微細粒子を付着させる方法は冷却面表面
に、微細粒子を混和したバインダを塗布してもよい。By attaching fine particles to the aqueous solution side surface of the cooling surface of the heat exchanger, there is an effect of releasing the supercooling, and the supercooling state below the freezing point of the hydrate is reduced as much as possible. And thus lead to a stable production of hydrate slurry. The fine particles preferably have a particle size of 300 μm or less, and granulated slag particles or kaolin may be used. As a method of attaching the fine particles, a binder mixed with the fine particles may be applied to the surface of the cooling surface.
【００３９】ところで、例えば、プレート式熱交換器の
プレートには、ステンレス鋼、銅、チタン等が用いられ
ているが、従来は素材をプレートに加工したままで表面
加工を施していないため、生成された水和物スラリがプ
レート表面に付着し容易に剥離しないという問題があっ
た。そこで、次に、プレート式熱交換器のプレート表面
に水和物スラリが付着するのを防ぐ有効な手段を説明す
る。その第１は、プレート冷却面の水溶液側表面に、摩
擦係数が小さくなるよう、硬質クロムめっき、ニッケル
めっき、鉄めっき、合金めっき等の電気めっき、リンや
ホウ素等を用いた無電解ニッケルめっき、電析皮膜、無
電解ニッケル等の分散めっき、潤滑性合金めっき等のめ
っきを施すものである。その第２は、水和物スラリが流
通する側のプレート表面の摩擦係数や表面粗さが小さく
なるよう、フッ素系樹脂、シリコン樹脂、無機系樹脂等
のコーティングや塗装等の皮膜を施したり、研磨等の加
工を施すものである。By the way, for example, stainless steel, copper, titanium or the like is used for the plate of the plate type heat exchanger. There is a problem that the hydrated slurry adheres to the plate surface and does not easily peel off. Therefore, next, an effective means for preventing hydrate slurry from adhering to the plate surface of the plate heat exchanger will be described. First, electroplating such as hard chromium plating, nickel plating, iron plating, alloy plating, electroless nickel plating using phosphorus or boron, etc., on the aqueous solution side surface of the plate cooling surface so as to reduce the friction coefficient, It is to be subjected to plating such as electrodeposition coating, dispersion plating of electroless nickel, and lubricating alloy plating. The second is to apply a coating such as a coating or painting of a fluororesin, a silicone resin, an inorganic resin or the like so that the friction coefficient and the surface roughness of the plate surface on the side where the hydrate slurry flows are reduced. Processing such as polishing is performed.
【００４０】上記第１または第２のように、水和物スラ
リが流通する側のプレート表面を加工することで、水和
物スラリがプレート面に付着しにくくなり、水和物スラ
リの安定製造が可能となる。As described in the first or second aspect, by processing the plate surface on the side where the hydrate slurry flows, it becomes difficult for the hydrate slurry to adhere to the plate surface, and the hydrate slurry can be manufactured stably. Becomes possible.
【００４１】また、水和物スラリの製造においては、水
溶液の冷却が進む過程で熱交換器の冷却面から水和物が
生成されるが、さらに冷却が進むと、水和物スラリ中の
水和物の割合が高くなり水溶液の粘度が増して、熱交換
器内での水溶液の流れの乱れが抑制され、水和物が冷却
面から剥離されにくくなる。In the production of a hydrate slurry, hydrate is generated from the cooling surface of the heat exchanger in the course of cooling of the aqueous solution. The proportion of the hydrate increases, the viscosity of the aqueous solution increases, the turbulence of the flow of the aqueous solution in the heat exchanger is suppressed, and the hydrate is less likely to be separated from the cooling surface.
【００４２】これに対しては、例えば一定時間間隔で水
溶液循環用ポンプ４の出力を増大させて、熱交換器ＨＸ
１，ＨＸ２の水溶液流路の水和物スラリ流速を大きくす
ると、その動圧力によって、冷却面に付着した水和物の
剥離を促進させることができ、水和物スラリを安定製造
することが可能になる。なお、この一定時間間隔は適宜
定めてよい。In response to this, the output of the aqueous solution circulation pump 4 is increased, for example, at regular time intervals, and the heat exchanger HX
When the hydrate slurry flow rate in the aqueous solution flow path of 1, HX2 is increased, the dynamic pressure can promote the separation of the hydrate adhering to the cooling surface, and the hydrate slurry can be manufactured stably. become. Note that the fixed time interval may be determined as appropriate.
【００４３】また、水溶液循環ポンプをインバータ等に
より一定流量制御した場合にも、熱交換器ＨＸ１，ＨＸ
２の冷却面に水和物が付着すると圧損が増すため、ポン
プの回転数が増加し、ポンプの出力または吐出圧が自動
的に増大されて、冷却面に付着した水和物の剥離を促進
させることができ、水和物スラリを安定製造することが
可能になる。Also, when the flow rate of the aqueous solution circulation pump is controlled by an inverter or the like, the heat exchangers HX1, HX
If hydrate adheres to the cooling surface of 2, the pressure loss increases, so the number of rotations of the pump increases, and the output or discharge pressure of the pump is automatically increased to promote the separation of the hydrate adhering to the cooling surface. It is possible to stably produce a hydrate slurry.
【００４４】図２は、本発明の他の実施形態を示す回路
構成図である。この例では、４台の熱交換器ＨＸ１〜Ｈ
Ｘ４がそれぞれ水溶液の熱交換回路Ａと冷却媒体の熱交
換回路Ｂに並列に接続されている。また、各熱交換器に
流れる水溶液流路にはそれぞれ遮断弁Ｖ３１，Ｖ３２，
Ｖ３３，Ｖ３４が設けられている。そして、加熱媒体の
供給回路Ｃと冷却媒体の熱交換回路Ｂはそれぞれ三方弁
からなる遮断弁Ｖ２１〜Ｖ２８を介して接続されてい
る。また、水溶液の流量計５１，５２，５３，５４のみ
が示してあるが、図１のように冷却媒体の流量計、温度
計、水溶液の温度計、差圧計を設けることもできる。FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. In this example, four heat exchangers HX1 to HX1
X4 is connected in parallel to the heat exchange circuit A for the aqueous solution and the heat exchange circuit B for the cooling medium. Further, shutoff valves V31, V32,
V33 and V34 are provided. The supply circuit C for the heating medium and the heat exchange circuit B for the cooling medium are connected via cut-off valves V21 to V28, each of which is a three-way valve. Although only the flow meters 51, 52, 53, and 54 for the aqueous solution are shown, a flow meter for the cooling medium, a thermometer, a thermometer for the aqueous solution, and a differential pressure gauge can be provided as shown in FIG.
【００４５】この実施形態では、前記付着判定パラメー
タとして、水溶液の流量のみで加熱媒体の供給時期を定
めている。前述のごとく、水和物スラリの製造中に熱交
換器冷却面に水和物が付着すると、水溶液流路が狭くな
り、流量が減少するので、設定値以下の流量になったと
き、当該三方弁の遮断弁を切り換えて加熱媒体を冷却媒
体流路に供給するものである。In this embodiment, the supply timing of the heating medium is determined only by the flow rate of the aqueous solution as the adhesion determination parameter. As described above, if hydrate adheres to the heat exchanger cooling surface during the manufacture of the hydrate slurry, the aqueous solution flow path becomes narrower and the flow rate decreases. The heating medium is supplied to the cooling medium passage by switching the shutoff valve of the valve.
【００４６】例えば、熱交換器ＨＸ１において水和物の
付着が生じた場合について、図４のタイムチャートをも
参照して述べると、そのときの水溶液の流量は流量計５
１によって計測され、その計測値は表示部（または図１
の制御手段の表示部）１３ａに表示される。水溶液の流
量ＱHXが設定値Ｑ0以下となったときには、遮断弁Ｖ３
１を閉とし、遮断弁Ｖ２１を切り換え、ポートａを閉
じ、ポートｂとポートｃを連通状態にする。同様に、遮
断弁Ｖ２２のポートｄを閉じ、ポートｅとポートｆを連
通状態に切り換える。これら遮断弁Ｖ２１とＶ２２の動
作タイミングは同期して行う。これによって、冷却媒体
（冷水）流路６，７は閉じられ、加熱媒体（温水）流路
１０，１１が開状態となる。従って、加熱媒体の温水を
タンク９から供給することにより熱交換器ＨＸ１の冷却
面に付着した水和物を融解することができる。この水和
物融解運転が終了したときには、遮断弁Ｖ２１のポート
ｃを閉じ、ポートａとポートｂを連通状態に切り換え、
同時に、遮断弁Ｖ２２のポートｆを閉じ、ポートｄとポ
ートｅを連通状態に切り換えて、遮断弁Ｖ３１を開にし
て再び元通り水溶液の冷却運転を行い、水和物スラリを
生成する。なお、ほかの熱交換器ＨＸ２〜ＨＸ４につい
ても上記と同様の操作を行う。For example, referring to the time chart of FIG. 4 in the case where hydrates adhere to the heat exchanger HX1, the flow rate of the aqueous solution at that time is indicated by the flow meter 5
1 and the measured value is displayed on the display (or FIG. 1).
Is displayed on the display section 13a of the control means. When the aqueous solution flow rate QHX falls below the set value Q0, the shutoff valve V3
1 is closed, the shut-off valve V21 is switched, the port a is closed, and the port b and the port c are communicated. Similarly, the port d of the shutoff valve V22 is closed, and the ports e and f are switched to a communication state. The operation timings of the shutoff valves V21 and V22 are synchronized. As a result, the cooling medium (cold water) channels 6 and 7 are closed, and the heating medium (hot water) channels 10 and 11 are opened. Therefore, the hydrate adhering to the cooling surface of the heat exchanger HX1 can be melted by supplying the warm water of the heating medium from the tank 9. When the hydrate melting operation is completed, the port c of the shutoff valve V21 is closed, and the port a and the port b are switched to a communication state.
At the same time, the port f of the shut-off valve V22 is closed, the port d and the port e are switched to the communicating state, the shut-off valve V31 is opened, and the cooling operation of the aqueous solution is performed again to generate a hydrate slurry. The same operation as described above is performed for the other heat exchangers HX2 to HX4.
【００４７】この回路構成によれば、水溶液の流量のみ
で加熱媒体の供給時期を判定するので、きわめて簡便な
手段となる。また、遮断弁Ｖ２１〜Ｖ２８に三方弁を用
いることにより、回路構成がより簡潔なものとなる。な
お、三方弁に代え四方弁であっても同様である。この場
合、一つのポートはドレン孔として利用される。図２の
回路構成においても、図１と同様、自動制御系に構成で
きることはいうまでもない。According to this circuit configuration, the supply timing of the heating medium is determined only by the flow rate of the aqueous solution, so that it is a very simple means. Further, by using a three-way valve for the shutoff valves V21 to V28, the circuit configuration becomes simpler. The same applies to a four-way valve instead of a three-way valve. In this case, one port is used as a drain hole. It goes without saying that the circuit configuration of FIG. 2 can also be configured in an automatic control system as in FIG.
【００４８】図５は本発明の冷熱利用システムの構成を
示すブロック図である。図５において、ＨＸは水和物ス
ラリを製造するための製造熱交換器であり、前記の蓄熱
槽１、冷凍機５、及び温水タンク９を備えており、この
構成により前述のように、水和物スラリを安定して製造
することができる。従って、このように製造された水和
物スラリをポンプＰにより空調機１００に供給すること
で、安定した空調作用を保持することができる。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the cold heat utilization system of the present invention. In FIG. 5, HX is a production heat exchanger for producing a hydrate slurry, and is provided with the heat storage tank 1, the refrigerator 5 and the hot water tank 9 as described above. A Japanese slurry can be manufactured stably. Therefore, by supplying the hydrate slurry thus produced to the air conditioner 100 by the pump P, a stable air conditioning operation can be maintained.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、水和物
スラリの製造中に水和物が熱交換器冷却面に付着したと
き、加熱媒体を冷却媒体流路に供給することにより、付
着した水和物を融解するものであるので、構成が簡単で
あり、低コストで、しかも安定した水和物スラリの製造
が可能となる。また、本発明の冷熱利用システムによれ
ば、水和物スラリを安定して製造できるので、安定した
空調作用を保持することができる。As described above, according to the present invention, when the hydrate adheres to the cooling surface of the heat exchanger during the production of the hydrate slurry, the heating medium is supplied to the cooling medium flow path. Since the attached hydrate is melted, the hydrate slurry can be manufactured with a simple structure, at low cost, and stably. Moreover, according to the cold heat utilization system of the present invention, a hydrate slurry can be stably manufactured, so that a stable air conditioning operation can be maintained.
【図１】本発明の実施の形態を示す水和物スラリ製造装
置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a hydrate slurry producing apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施の形態を示す水和物スラリ製
造装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a hydrate slurry production apparatus showing another embodiment of the present invention.
【図３】臭化テトラｎ−ブチルアンモニウムを水和剤と
する水和物スラリにおける水和物を生成する水溶液濃度
と温度との関係を示す図である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the concentration of an aqueous solution producing hydrate and the temperature in a hydrate slurry using tetra-n-butylammonium bromide as a wettable powder.
【図４】熱交換器の水溶液流量に対する冷水遮断弁の動
作のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of the operation of the cold water shutoff valve with respect to the flow rate of the aqueous solution in the heat exchanger.
【図５】本発明の冷熱利用システムの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a cold heat utilization system of the present invention.
Ａ 水溶液の熱交換回路 Ｂ 冷却媒体の熱交換回路 Ｃ 加熱媒体の供給回路 ＨＸ１〜ＨＸ４ 熱交換器 Ｖ１１〜Ｖ１４ 水溶液遮断弁 Ｖ５〜Ｖ８ 冷水遮断弁 Ｖ１〜Ｖ４ 温水遮断弁 Ｖ２１〜Ｖ２８ 遮断弁（三方弁） １ 蓄熱槽 ４ ポンプ ５ 冷凍機 ８ ポンプ ９ 温水タンク １２ ポンプ １３ 制御手段 ２７，３７，５１，５２ 流量計 ２８，２９，３８，３９ 温度計 ４１，４２，４３，４４ 温度計 ５３，５４ 差圧計 A heat exchange circuit for aqueous solution B heat exchange circuit for cooling medium C heating circuit supply circuit HX1 to HX4 heat exchanger V11 to V14 aqueous solution shutoff valve V5 to V8 cold water shutoff valve V1 to V4 hot water shutoff valve V21 to V28 shutoff valve (three-way Valves) 1 heat storage tank 4 pump 5 refrigerator 8 pump 9 hot water tank 12 pump 13 control means 27, 37, 51, 52 flow meters 28, 29, 38, 39 thermometers 41, 42, 43, 44 thermometers 53, 54 Differential pressure gauge
Claims (15)
との間で熱交換を行って水和物スラリを生成する水和物
スラリの製造方法であって、 水溶液もしくは水和物スラリと冷却媒体との間で熱交換
を行う熱交換器の冷却面に水和物が付着したとき、該熱
交換器の冷却媒体流路に加熱媒体を供給することによ
り、前記付着した水和物を融解することを特徴とする水
和物スラリの製造方法。1. A method for producing a hydrate slurry, wherein heat exchange is performed between an aqueous solution in which a wettable powder is dissolved in water and a cooling medium to produce a hydrate slurry, comprising: an aqueous solution or a hydrate slurry. When the hydrate adheres to the cooling surface of the heat exchanger that performs heat exchange between the hydrate and the cooling medium, by supplying a heating medium to the cooling medium flow path of the heat exchanger, the hydrate adheres. A method for producing a hydrate slurry.
熱量を求め、その求めた交換熱量、水溶液もしくは水和
物スラリの交換熱量を求め、その求めた交換熱量、水溶
液もしくは水和物スラリの流量、水溶液もしくは水和物
スラリの熱交換器出口温度、熱交換器出入口間における
水溶液もしくは水和物スラリの差圧、水和物が第一水和
物から第二水和物に変化する温度、水溶液の濃度のいず
れか一つに基づいて、定めることを特徴とする請求項１
記載の水和物スラリの製造方法。2. The supply time of the heating medium is determined by calculating the exchange heat of the cooling medium, calculating the calculated heat of exchange, the heat of exchange of the aqueous solution or the hydrate slurry, and determining the calculated heat of exchange, the aqueous solution or the hydrate slurry. Flow rate, aqueous solution or hydrate slurry heat exchanger outlet temperature, differential pressure of aqueous solution or hydrate slurry between heat exchanger inlet and outlet, hydrate changes from primary hydrate to secondary hydrate 2. The method according to claim 1, wherein the determination is made based on one of a temperature and a concentration of the aqueous solution.
A method for producing the hydrate slurry described above.
は、冷却媒体流路の熱交換器出口温度が上昇に転じた時
とすることを特徴とする請求項１または２記載の水和物
スラリの製造方法。3. The hydrate slurry according to claim 1, wherein the timing of switching from the heating medium to the cooling medium is when the temperature of the heat exchanger outlet of the cooling medium flow path starts to rise. Production method.
との間で熱交換を行って水和物スラリを生成する水和物
スラリの製造方法であって、 水溶液もしくは水和物スラリと冷却媒体との間で熱交換
を行う熱交換器の冷却面に水和物が付着したとき、水溶
液もしくは水和物スラリの流速を大きくすることを特徴
とする水和物スラリの製造方法。4. A method for producing a hydrate slurry, wherein heat exchange is performed between an aqueous solution in which a wettable powder is dissolved in water and a cooling medium to produce a hydrate slurry, wherein the aqueous solution or the hydrate slurry is produced. A method for producing a hydrate slurry, comprising: increasing the flow rate of an aqueous solution or a hydrate slurry when the hydrate adheres to a cooling surface of a heat exchanger that performs heat exchange between the hydrate slurry and a cooling medium.
和物スラリを蓄える蓄熱槽と、冷却媒体を冷却する冷却
機器と、水溶液もしくは水和物スラリと冷却媒体との間
で熱交換を行って水和物スラリを生成する熱交換器とを
備えた水和物スラリの製造装置において、 冷却媒体の熱交換回路に接続された加熱媒体の供給回路
と、 両回路の接続部に設けられた供給媒体の切換弁と、を備
えたことを特徴とする水和物スラリの製造装置。5. A heat storage tank for storing an aqueous solution or hydrate slurry in which a wettable powder is dissolved in water, a cooling device for cooling a cooling medium, and heat exchange between the aqueous solution or hydrate slurry and the cooling medium. A hydrate slurry producing apparatus provided with a heat exchanger for producing a hydrate slurry by providing a heating medium supply circuit connected to a cooling medium heat exchange circuit; and a connecting portion between the two circuits. A hydrate slurry producing apparatus, comprising: a supply medium switching valve.
量を求め、その求めた交換熱量、水溶液もしくは水和物
スラリの交換熱量を求め、その求めた交換熱量、水溶液
もしくは水和物スラリの流量、水溶液もしくは水和物ス
ラリの熱交換器出口温度、熱交換器出入口間における水
溶液もしくは水和物スラリの差圧、水和物が第一水和物
から第二水和物に変化する温度、水溶液の濃度のいずれ
か一つに基づいて行うことを特徴とする請求項５記載の
水和物スラリの製造装置。6. The switching valve is adjusted by determining an exchange heat amount of the cooling medium, obtaining the obtained exchange heat amount, an exchange heat amount of the aqueous solution or the hydrate slurry, and obtaining the obtained exchange heat amount, the aqueous solution or the hydrate slurry. Flow rate, aqueous solution or hydrate slurry heat exchanger outlet temperature, differential pressure of aqueous solution or hydrate slurry between heat exchanger inlet and outlet, hydrate changes from primary hydrate to secondary hydrate The hydrate slurry production apparatus according to claim 5, wherein the production is performed based on one of a temperature and a concentration of the aqueous solution.
づいて前記切換弁を調整することを特徴とする請求項６
記載の水和物スラリの製造装置。7. The switching valve according to claim 6, wherein the switching valve is adjusted based on an outlet temperature of a heat exchanger in a cooling medium passage.
An apparatus for producing the hydrate slurry according to the above.
ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の水
和物スラリの製造装置。8. The hydrate slurry producing apparatus according to claim 5, further comprising control means for controlling the switching valve.
ことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の水
和物スラリの製造装置。9. The hydrate slurry producing apparatus according to claim 5, wherein the switching valve is a three-way valve or a four-way valve.
たことを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の
水和物スラリの製造装置。10. The hydrate slurry production apparatus according to claim 5, wherein a plurality of said heat exchangers are connected in parallel.
たことを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の
水和物スラリの製造装置。11. The hydrate slurry producing apparatus according to claim 5, wherein a plurality of said heat exchangers are connected in series.
用いることを特徴とする請求項５から１１のいずれかに
記載の水和物スラリの製造装置。12. The hydrate slurry producing apparatus according to claim 5, wherein a plate heat exchanger is used as the heat exchanger.
る前記熱交換器の冷却面に、水和物の過冷却を防ぐ粒状
物質を付着しておくことを特徴とする請求項５から１２
のいずれかに記載の水和物スラリの製造装置。13. The cooling device according to claim 5, wherein a granular substance for preventing the hydrate from being supercooled is attached to a cooling surface of the heat exchanger through which the aqueous solution or the hydrate slurry flows.
An apparatus for producing a hydrate slurry according to any one of the above.
る前記熱交換器の冷却面に、水和物の付着を抑制する表
面加工を施したことを特徴とする請求項５から１２のい
ずれかに水和物スラリの製造装置。14. The cooling surface of the heat exchanger, through which an aqueous solution or hydrate slurry flows, is subjected to a surface treatment for suppressing hydrate adhesion. Hydrate slurry production equipment.
水和物スラリの製造装置と、前記製造装置で製造された
水和物スラリを冷却媒体として空調機に供給する機構と
を具備したことを特徴とする冷熱利用システム。15. An apparatus for producing a hydrate slurry according to any one of claims 5 to 14, and a mechanism for supplying the hydrate slurry produced by the apparatus to an air conditioner as a cooling medium. A cold heat utilization system characterized by the following.
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