JP2020083701A - Ozone hydrate production device and method of producing ozone hydrate - Google Patents

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竜太郎 中山
Ryutaro Nakayama
竜太郎 中山
智美 矢島
tomomi Yajima
智美 矢島
美栄 森
Mie Mori
美栄 森
至高 中村
Noritaka Nakamura
至高 中村
秋吉 亮
Akira Akiyoshi
亮 秋吉
史郎 西塚
Shiro Nishizuka
史郎 西塚
中村 亮
Akira Nakamura
亮 中村
重男 戸村
Shigeo Tomura
重男 戸村
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Abstract

To produce ozone hydrate having a target ozone density.SOLUTION: An ozone hydrate production device 100 comprises: a composition measuring unit 190 for measuring a composition of a raw material gas to be supplied to a gas liquid mixing unit 140; a gas flow rate measuring unit 192 for measuring a flow rate of the raw material gas being supplied to the gas liquid mixing unit 140; a temperature measuring unit 194 for measuring a cooling temperature of a cooling unit (first cooling unit 150); a pressure measuring unit 196 for measuring a pressure in at least one of a circulation path 110, the gas liquid mixing unit 140, the cooling part, and a storage unit 120; and a control unit 200 for, on the basis of the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature and the pressure, controlling at least one of the raw material gas supply unit 180, the cooling unit, and a pressure adjustment unit 122.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、オゾンハイドレートを製造するオゾンハイドレート製造装置、および、オゾンハイドレートの製造方法に関する。 The present invention relates to an ozone hydrate production apparatus for producing ozone hydrate and a method for producing ozone hydrate.

近年、食品、容器、室内等の殺菌にオゾンハイドレートを利用することが検討されている。オゾンハイドレートは、オゾンを含む原料ガスと原料水とを混合し、所定の温度に冷却することによって製造される。 In recent years, the use of ozone hydrate for sterilization of foods, containers, rooms, etc. has been studied. Ozone hydrate is produced by mixing a raw material gas containing ozone and raw material water and cooling the mixture to a predetermined temperature.

また、オゾンハイドレートを効率よく製造する技術として、オゾンおよび二酸化炭素を含む原料ガスを原料水と混合させるオゾンハイドレート製造装置が開発されている(例えば、特許文献1)。 Further, as a technique for efficiently producing ozone hydrate, an ozone hydrate production apparatus for mixing a raw material gas containing ozone and carbon dioxide with raw material water has been developed (for example, Patent Document 1).

特開2016−204216号公報JP, 2016-204216, A

上記オゾンハイドレート製造装置では、製造時間の経過に伴って、装置内にオゾンハイドレートが堆積する。そうすると、装置を構成する配管等の流路が狭くなり、原料水等の流量が低下する。このため、原料ガスの供給量、原料ガスと原料水との混合物の温度、および、装置内の圧力が同一の条件で運転されていても、製造されるオゾンハイドレート中のオゾンの濃度が安定しないという課題がある。 In the above-mentioned ozone hydrate manufacturing apparatus, ozone hydrate accumulates in the apparatus as the manufacturing time elapses. Then, the flow paths such as the pipes constituting the device are narrowed, and the flow rate of the raw material water is reduced. Therefore, even if the supply amount of the raw material gas, the temperature of the mixture of the raw material gas and the raw material water, and the pressure inside the apparatus are the same, the ozone concentration in the produced ozone hydrate is stable. There is a problem not to do.

本発明は、このような課題に鑑み、目標とするオゾン濃度のオゾンハイドレートを製造することが可能なオゾンハイドレート製造装置、および、オゾンハイドレートの製造方法を提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention has an object to provide an ozone hydrate manufacturing apparatus capable of manufacturing an ozone hydrate having a target ozone concentration, and an ozone hydrate manufacturing method.

上記課題を解決するために、本発明のオゾンハイドレート製造装置は、原料水が循環する循環路と、循環路に設けられ、オゾンと補助ガスとを含む原料ガスおよび原料水を混合する気液混合部と、気液混合部に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、循環路に設けられ、原料水を冷却する冷却部と、循環路に設けられ、オゾンハイドレートと、未反応ガスと、原料水とを貯留する貯留部と、循環路、気液混合部、冷却部、および、貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力を調整する圧力調整部と、気液混合部に供給される原料ガスの組成を測定する組成測定部と、気液混合部に供給される原料ガスの流量を測定するガス流量測定部と、冷却部による冷却温度を測定する温度測定部と、循環路、気液混合部、冷却部、および、貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力を測定する圧力測定部と、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、および、圧力に基づき、原料ガス供給部、冷却部、および、圧力調整部のうち、少なくともいずれか1を制御する制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, an ozone hydrate manufacturing apparatus of the present invention is a gas-liquid that mixes a raw material gas containing ozone and an auxiliary gas and a raw material water, which is provided in the circulation path for circulating the raw material water. A mixing section, a raw material gas supply section for supplying a raw material gas to the gas-liquid mixing section, a cooling section provided in the circulation path for cooling the raw material water, and a circulation path provided with ozone hydrate and unreacted gas. A storage unit for storing the raw material water, a pressure adjusting unit for adjusting the pressure of at least one of the circulation path, the gas-liquid mixing unit, the cooling unit, and the storage unit, and the gas-liquid mixing unit. A composition measuring section for measuring the composition of the raw material gas, a gas flow rate measuring section for measuring the flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing section, a temperature measuring section for measuring the cooling temperature by the cooling section, a circulation path, Based on the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure, a pressure measuring portion that measures the pressure of at least one of the gas-liquid mixing portion, the cooling portion, and the storage portion, And a control unit that controls at least one of the supply unit, the cooling unit, and the pressure adjusting unit.

また、オゾンハイドレート製造装置は、循環路を流れる原料水の流量を測定する水流量測定部を備え、制御部は、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、および、圧力に加えて、原料水の流量に基づいて、原料ガス供給部、冷却部、および、圧力調整部のうち、少なくともいずれか1を制御してもよい。 Further, the ozone hydrate manufacturing apparatus is provided with a water flow rate measuring unit that measures the flow rate of the raw material water flowing through the circulation path, and the control unit adds the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure to At least one of the raw material gas supply unit, the cooling unit, and the pressure adjusting unit may be controlled based on the flow rate of the raw material water.

上記課題を解決するために、本発明のオゾンハイドレートの製造方法は、原料水が循環する循環路に設けられた気液混合部に供給される、オゾンと補助ガスとを含む原料ガスの組成を測定する工程と、気液混合部に供給される原料ガスの流量を測定する工程と、循環路に設けられ、原料水を冷却する冷却部による冷却温度を測定する工程と、循環路、気液混合部、冷却部、ならびに、循環路に設けられ、オゾンハイドレート、未反応ガス、および、原料水を貯留する貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力を測定する工程と、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、および、圧力に基づき、循環路、気液混合部、冷却部、および、貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力、気液混合部に供給される原料ガスの組成、ならびに、冷却部のうち、少なくともいずれか1を制御する工程と、を含む。 In order to solve the above problems, the method for producing ozone hydrate according to the present invention is a composition of a raw material gas containing ozone and an auxiliary gas, which is supplied to a gas-liquid mixing section provided in a circulation path in which raw material water circulates. And a step of measuring the flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing section, a step of measuring the cooling temperature by the cooling section provided in the circulation path for cooling the raw material water, the circulation path, the gas A step of measuring the pressure of at least one of the liquid mixing section, the cooling section, and the storage section that is provided in the circulation path and stores ozone hydrate, unreacted gas, and raw material water; Based on the composition, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure, the pressure of at least one of the circulation path, the gas-liquid mixing section, the cooling section, and the storage section, and the raw material supplied to the gas-liquid mixing section. Controlling the composition of the gas and at least one of the cooling parts.

本発明によれば、目標とするオゾン濃度のオゾンハイドレートを製造することが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to manufacture an ozone hydrate having a target ozone concentration.

本実施形態にかかるオゾンハイドレート製造装置の概略的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of the ozone hydrate manufacturing apparatus concerning this embodiment. 原料ガス供給部の概略的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of a source gas supply part. 本実施形態にかかるオゾンハイドレート製造装置による濃度調整処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining the flow of concentration adjustment processing by the ozone hydrate manufacturing device concerning this embodiment. 変形例のオゾンハイドレート製造装置の概略的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of the ozone hydrate manufacturing apparatus of a modification.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In this specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals to omit redundant description, and elements not directly related to the present invention are omitted. To do.

図1は、本実施形態にかかるオゾンハイドレート製造装置100の概略的な構成を説明する図である。図1に示すように、オゾンハイドレート製造装置100は、循環路110と、貯留部120と、圧力調整部122と、循環水ポンプ130と、気液混合部140と、第1冷却部150と、ハイドレートポンプ160と、第2冷却部162と、補給水供給部170と、原料ガス供給部180と、組成測定部190と、ガス流量測定部192と、温度測定部194と、圧力測定部196と、水流量測定部198と、制御部200とを含む。なお、図1中、実線の矢印は、ガス、液体、および、固体の流れを示し、破線の矢印は、信号の流れを示す。また、本実施形態では、補助ガスとして二酸化炭素を採用する場合を例に挙げて説明する。 FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an ozone hydrate manufacturing apparatus 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 includes a circulation path 110, a storage section 120, a pressure adjusting section 122, a circulating water pump 130, a gas-liquid mixing section 140, and a first cooling section 150. A hydrate pump 160, a second cooling unit 162, a makeup water supply unit 170, a source gas supply unit 180, a composition measurement unit 190, a gas flow rate measurement unit 192, a temperature measurement unit 194, and a pressure measurement unit. 196, the water flow rate measurement part 198, and the control part 200 are included. It should be noted that in FIG. 1, solid arrows indicate flows of gas, liquid, and solid, and broken arrows indicate flows of signals. Further, in the present embodiment, a case where carbon dioxide is used as an auxiliary gas will be described as an example.

循環路110は、少なくとも原料水が循環する流路である。循環路110は、貯留部120外に配される環形状の配管で構成される。循環路110は、貯留部120の鉛直下部(原料水が収容される箇所)に接続される。 The circulation path 110 is a flow path through which at least raw material water circulates. The circulation path 110 is configured by a ring-shaped pipe arranged outside the storage section 120. The circulation path 110 is connected to a vertically lower part of the storage section 120 (where the raw water is stored).

貯留部120は、循環路110に設けられる。貯留部120は、例えば、断熱材で被覆された円筒形状の容器で構成される。貯留部120は、後述する第1冷却部150において生成されたハイドレート(オゾンハイドレート、酸素ハイドレート、二酸化炭素ハイドレート、および、オゾン−二酸化炭素ハイドレート)、原料水、および、未反応ガスを貯留する。なお、オゾンハイドレートは、ゲスト分子としてオゾンが包接されたハイドレートである。酸素ハイドレートは、ゲスト分子として酸素が包接されたハイドレートである。二酸化炭素ハイドレートは、ゲスト分子として二酸化炭素が包接されたハイドレートである。オゾン−二酸化炭素ハイドレートは、ゲスト分子としてオゾンおよび二酸化炭素が包接されたハイドレートである。 The storage section 120 is provided in the circulation path 110. The storage unit 120 is configured by, for example, a cylindrical container covered with a heat insulating material. The storage unit 120 includes a hydrate (ozone hydrate, oxygen hydrate, carbon dioxide hydrate, and ozone-carbon dioxide hydrate) generated in a first cooling unit 150 described later, raw water, and unreacted gas. To store. The ozone hydrate is a hydrate in which ozone is included as guest molecules. The oxygen hydrate is a hydrate in which oxygen is included as a guest molecule. Carbon dioxide hydrate is a hydrate in which carbon dioxide is included as a guest molecule. Ozone-carbon dioxide hydrate is a hydrate in which ozone and carbon dioxide are included as guest molecules.

循環水ポンプ130は、循環路110に設けられる。循環水ポンプ130は、貯留部120側に吸入口が接続され、後述する気液混合部140側に吐出口が接続される。循環水ポンプ130は、制御部200による制御処理に応じて駆動される。循環水ポンプ130が駆動されると、貯留部120に貯留された原料水は、循環路110および貯留部120を循環する。 The circulating water pump 130 is provided in the circulation path 110. The circulating water pump 130 has a suction port connected to the storage section 120 side and a discharge port connected to the gas-liquid mixing section 140 side described later. The circulating water pump 130 is driven according to the control processing by the control unit 200. When the circulating water pump 130 is driven, the raw material water stored in the storage section 120 circulates in the circulation path 110 and the storage section 120.

気液混合部140は、循環路110における循環水ポンプ130の吐出側に設けられる。気液混合部140は、後述する原料ガス供給部180から供給される原料ガス(オゾン、酸素、および、二酸化炭素)と、循環水ポンプ130から供給された原料水とを混合する。気液混合部140は、例えば、液相(原料水)において原料ガスの気泡(マイクロバブル)が実質的に均等に分布するようなミキサーで構成される。 The gas-liquid mixing section 140 is provided on the discharge side of the circulating water pump 130 in the circulation path 110. The gas-liquid mixing unit 140 mixes the raw material gas (ozone, oxygen, and carbon dioxide) supplied from the raw material gas supply unit 180 described below with the raw material water supplied from the circulating water pump 130. The gas-liquid mixing section 140 is configured by, for example, a mixer in which the bubbles (micro bubbles) of the source gas are substantially evenly distributed in the liquid phase (source water).

第1冷却部150(冷却部)は、循環路110における気液混合部140と貯留部120との間に設けられる。第1冷却部150には、気液混合部140によって原料ガスが混合(溶解)された原料水(以下、「混合水」と称する場合がある)が供給される。第1冷却部150は、例えば、シェルアンドチューブや二重管型の熱交換器であり、R−404A等の冷却媒体によって混合水を冷却する。第1冷却部150は、オゾンハイドレートの生成圧力条件におけるオゾンハイドレートの生成温度条件(例えば、272K(−1℃)〜275K(2℃)程度)まで混合水を冷却する。これにより、第1冷却部150において、ハイドレートが生成されることになる。なお、オゾンハイドレートの生成圧力条件(飽和圧力条件)は、例えば、1.2MPa〜3.5MPaである。 The first cooling unit 150 (cooling unit) is provided between the gas-liquid mixing unit 140 and the storage unit 120 in the circulation path 110. The first cooling unit 150 is supplied with raw material water (hereinafter sometimes referred to as “mixed water”) in which the raw material gas is mixed (dissolved) by the gas-liquid mixing unit 140. The first cooling unit 150 is, for example, a shell-and-tube or double-tube heat exchanger, and cools the mixed water with a cooling medium such as R-404A. The first cooling unit 150 cools the mixed water to the ozone hydrate generation temperature condition (for example, about 272K (-1°C) to 275K (2°C)) under the ozone hydrate generation pressure condition. As a result, the hydrate is generated in the first cooling unit 150. The ozone hydrate generation pressure condition (saturation pressure condition) is, for example, 1.2 MPa to 3.5 MPa.

また、本実施形態では、補助ガスとして二酸化炭素が原料ガスに含まれている。二酸化炭素は、オゾンハイドレートの生成反応を促進する促進物質として機能する。二酸化炭素を原料ガスに含ませてオゾンハイドレートを生成することにより、オゾンハイドレートの生成圧力を低減させたり、生成温度を高くしたりすることが可能となる。これにより、気液混合部140、後続の機器および配管等の設計圧力を低減することができる。したがって、オゾンハイドレート製造装置100は、原料ガスの昇圧や気液混合部140、後続の機器および配管等に要するコストを削減することが可能となる。 Further, in the present embodiment, carbon dioxide is contained in the raw material gas as an auxiliary gas. Carbon dioxide functions as a promoter that promotes the reaction of ozone hydrate formation. By generating carbon dioxide by including carbon dioxide in the raw material gas, it is possible to reduce the generation pressure of ozone hydrate and increase the generation temperature. As a result, the design pressure of the gas-liquid mixing section 140, the subsequent equipment, the piping and the like can be reduced. Therefore, the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 can reduce the cost required for pressurizing the raw material gas, the gas-liquid mixing section 140, the subsequent equipment and piping, and the like.

また、気液混合部140は、反応に適した気泡径の状態でオゾンと水とを接触させている。これにより、極小バブルによるバブル内の異常昇圧を回避することが可能となる。したがって、異常昇圧に伴う温度上昇によるオゾンの減衰を防止することができる。さらに、ハイドレートの微細化を防止できるため、貯留部120において分離し易いハイドレートを生成することが可能となる。 Further, the gas-liquid mixing section 140 brings ozone and water into contact with each other in a bubble diameter suitable for the reaction. This makes it possible to avoid abnormal pressure rise in the bubbles due to the extremely small bubbles. Therefore, it is possible to prevent the ozone from being attenuated due to the temperature rise due to the abnormal pressure increase. Furthermore, since it is possible to prevent the hydrate from becoming finer, it becomes possible to generate a hydrate that is easy to separate in the storage section 120.

こうして、第1冷却部150において生成されたハイドレートは、貯留部120へ送出される。なお、ハイドレートの生成反応は、原料水と気泡(マイクロバブル)との混合接触によって行われる。このため、ハイドレートの生成反応時間は、気泡の表面積と水との混合状態によって異なるが、例えば、気泡径が100μm〜200μmでは、約80%の収率で5〜15秒程度である。したがって、第1冷却部150のみならず、混合水が第1冷却部150から貯留部120へ送出される間にもハイドレートが生成される。 In this way, the hydrate generated in the first cooling unit 150 is sent to the storage unit 120. The hydrate formation reaction is carried out by mixing and contacting the raw material water and the bubbles (micro bubbles). Therefore, the hydrate formation reaction time varies depending on the surface area of the bubbles and the state of mixing with water. For example, when the bubble diameter is 100 μm to 200 μm, the yield is about 80% and is about 5 to 15 seconds. Therefore, the hydrate is generated not only in the first cooling unit 150 but also while the mixed water is sent from the first cooling unit 150 to the storage unit 120.

また、第1冷却部150におけるガス中のオゾン濃度が、オゾンハイドレートの生成濃度条件未満となると、オゾンハイドレートの生成反応は進行しなくなる。このため、オゾンハイドレートの生成濃度条件未満となった未反応ガスは、ハイドレート、および、原料水とともに、混合物となって貯留部120に送出される。 Further, when the ozone concentration in the gas in the first cooling unit 150 becomes less than the ozone hydrate production concentration condition, the ozone hydrate production reaction does not proceed. Therefore, the unreacted gas that has become less than the ozone hydrate production concentration condition is sent to the storage unit 120 as a mixture together with the hydrate and the raw material water.

そして、貯留部120は、ハイドレートの生成をさらに行うとともに、混合物を、ハイドレート、未反応ガス、および、原料水へと分離する。ハイドレートの比重は1.15程度であり、原料水の比重1.0程度よりも大きい。したがって、比重差によって、ハイドレートは、貯留部120の底部に沈降し、ガスである未反応ガスは、貯留部120の上部の気相部に滞留することとなる。つまり、混合物を貯留部120に導入して静置するだけで、比重差によってハイドレート、未反応ガス、および、原料水に分離することができる。 Then, the storage section 120 further generates hydrate and separates the mixture into hydrate, unreacted gas, and raw material water. The specific gravity of hydrate is about 1.15, which is larger than the specific gravity of raw water of about 1.0. Therefore, due to the difference in specific gravity, the hydrate settles at the bottom of the storage section 120, and the unreacted gas, which is a gas, stays in the gas phase section above the storage section 120. That is, the mixture can be separated into the hydrate, the unreacted gas, and the raw material water simply by introducing the mixture into the storage section 120 and allowing it to stand still.

なお、本実施形態のオゾンハイドレート製造装置100は、混合物が貯留部120の接線方向に噴射されて導入される。これにより、オゾンハイドレート製造装置100は、混合物を貯留部120内で旋回させ、ハイドレートの結晶を凝集させて分離しやすくし、分離効率を向上することができる。また、オゾンハイドレート製造装置100は、未反応ガスの気泡と水との接触効率を向上させることができ、貯留部120におけるハイドレートの生成効率を向上すせることが可能となる。 In addition, in the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, the mixture is injected and introduced in the tangential direction of the storage section 120. As a result, the ozone hydrate production apparatus 100 can swirl the mixture in the storage section 120 to agglomerate the hydrate crystals to facilitate separation, thereby improving the separation efficiency. Further, the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 can improve the contact efficiency between the bubbles of the unreacted gas and water, and can improve the hydrate generation efficiency in the storage section 120.

このようにして、貯留部120によって分離されたハイドレートは、ハイドレートポンプ160により、第2冷却部162に送出される。そして、第2冷却部162において、ハイドレートは、長期間保存したときの減衰率を低減するために、−25℃程度まで冷却される。第2冷却部162によって冷却されたハイドレートは、貯蔵部において貯蔵される。 In this way, the hydrate separated by the storage section 120 is sent to the second cooling section 162 by the hydrate pump 160. Then, in the second cooling unit 162, the hydrate is cooled to about -25°C in order to reduce the attenuation rate when stored for a long period of time. The hydrate cooled by the second cooling unit 162 is stored in the storage unit.

また、ハイドレートポンプ160に導入されるハイドレートに随伴される原料水は、約60質量%〜約90質量%であり、ハイドレートに随伴された原料水は、ハイドレートポンプ160によって、例えば30質量%程度まで減水される。こうして、ハイドレートポンプ160によって分離された分離水は、バルブ164を介して循環路110に導入される。 Further, the raw material water accompanying the hydrate introduced into the hydrate pump 160 is about 60 mass% to about 90 mass %, and the raw material water accompanying the hydrate is, for example, 30% by the hydrate pump 160. The water is reduced to about mass%. In this way, the separated water separated by the hydrate pump 160 is introduced into the circulation path 110 via the valve 164.

一方、貯留部120によって分離された原料水は、上記分離水とともに循環水ポンプ130によって循環路110を循環することとなる。また、貯留部120によって分離された未反応ガスは、配管122a、圧力調整部122を通じて外部(例えば、デオゾナイザ)に排気される。 On the other hand, the raw material water separated by the storage section 120 is circulated in the circulation path 110 by the circulating water pump 130 together with the separated water. Further, the unreacted gas separated by the storage section 120 is exhausted to the outside (for example, dezonizer) through the pipe 122a and the pressure adjusting section 122.

圧力調整部122は、開度が変更可能な弁で構成される。圧力調整部122は、貯留部120の上部に接続された配管122aに設けられる。圧力調整部122は、制御部200によって、貯留部120内の気相(未反応ガス)の圧力が所定の目標圧力に維持されるように開度が調整される。 The pressure adjusting unit 122 is composed of a valve whose opening can be changed. The pressure adjusting unit 122 is provided in the pipe 122 a connected to the upper portion of the storage unit 120. The opening of the pressure adjusting unit 122 is adjusted by the control unit 200 so that the pressure of the gas phase (unreacted gas) in the storage unit 120 is maintained at a predetermined target pressure.

補給水供給部170は、ハイドレートの生成によって減少した分(結晶水分)の水(補給水)を循環路110に供給する。これにより、貯留部120において、未反応ガス中の原料ガスを吸収して回収することができる。 The makeup water supply unit 170 supplies the circulation path 110 with the amount of water (crystal water) reduced by the generation of hydrate (crystal water). As a result, the raw material gas in the unreacted gas can be absorbed and recovered in the storage section 120.

原料ガス供給部180は、気液混合部140に原料ガスを供給する。図2は、原料ガス供給部180の概略的な構成を説明する図である。図2に示すように、原料ガス供給部180は、オゾン発生器250と、オゾン供給管252と、流量調整弁254と、補助ガス供給源260と、補助ガス供給管262と、流量調整弁264と、原料ガス供給管270とを含む。なお、図2中、実線の矢印は、ガスの流れを示し、破線の矢印は、信号の流れを示す。 The raw material gas supply unit 180 supplies the raw material gas to the gas-liquid mixing unit 140. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the raw material gas supply unit 180. As shown in FIG. 2, the raw material gas supply unit 180 includes an ozone generator 250, an ozone supply pipe 252, a flow rate adjustment valve 254, an auxiliary gas supply source 260, an auxiliary gas supply pipe 262, and a flow rate adjustment valve 264. And a source gas supply pipe 270. Note that, in FIG. 2, solid arrows indicate the flow of gas, and broken arrows indicate the flow of signals.

オゾン発生器250は、例えば、オゾナイザである。オゾン発生器250には、不図示の酸素供給源(例えば、酸素ボンベ、PSA(Pressure Swing Adsorption)装置等)から酸素が供給される。そして、オゾン発生器250において、放電環境下に酸素が曝されることにより、オゾンを含むガス(例えば、10質量%以上、0.4MPa程度)が生成される。オゾン発生器250において生成されたオゾンおよび酸素を含むガス(以下、単に「オゾン」と称する)は、オゾン供給管252、および、原料ガス供給管270を通じて気液混合部140に供給される。 The ozone generator 250 is, for example, an ozonizer. Ozone is supplied to the ozone generator 250 from an oxygen supply source (not shown) (for example, an oxygen cylinder, a PSA (Pressure Swing Adsorption) device, or the like). Then, in the ozone generator 250, a gas containing ozone (for example, 10 mass% or more and about 0.4 MPa) is generated by exposing oxygen to the discharge environment. The gas containing ozone and oxygen generated in the ozone generator 250 (hereinafter, simply referred to as “ozone”) is supplied to the gas-liquid mixing section 140 through the ozone supply pipe 252 and the raw material gas supply pipe 270.

オゾン供給管252は、オゾン発生器250と原料ガス供給管270とを接続する。流量調整弁254は、オゾン供給管252に設けられる。流量調整弁254は、開度が変更可能な弁である。 The ozone supply pipe 252 connects the ozone generator 250 and the raw material gas supply pipe 270. The flow rate adjustment valve 254 is provided in the ozone supply pipe 252. The flow rate adjusting valve 254 is a valve whose opening can be changed.

補助ガス供給源260は、二酸化炭素(補助ガス)の供給源である。補助ガス供給源260は、例えば、液化二酸化炭素ボンベ等の二酸化炭素を貯留する容器である。補助ガス供給源260に貯留された二酸化炭素は、補助ガス供給管262、および、原料ガス供給管270を通じて気液混合部140に供給される。 The auxiliary gas supply source 260 is a supply source of carbon dioxide (auxiliary gas). The auxiliary gas supply source 260 is, for example, a container that stores carbon dioxide, such as a liquefied carbon dioxide cylinder. The carbon dioxide stored in the auxiliary gas supply source 260 is supplied to the gas-liquid mixing section 140 through the auxiliary gas supply pipe 262 and the raw material gas supply pipe 270.

補助ガス供給管262は、補助ガス供給源260と原料ガス供給管270とを接続する。流量調整弁264は、補助ガス供給管262に設けられる。流量調整弁264は、開度が変更可能な弁である。 The auxiliary gas supply pipe 262 connects the auxiliary gas supply source 260 and the raw material gas supply pipe 270. The flow rate adjustment valve 264 is provided in the auxiliary gas supply pipe 262. The flow rate adjusting valve 264 is a valve whose opening can be changed.

図1に戻って説明すると、組成測定部190は、原料ガス供給管270に設けられる。組成測定部190は、原料ガス供給管270を通過する原料ガスの組成を測定する。つまり、組成測定部190は、気液混合部140に供給される原料ガスの組成を測定する。組成測定部190は、例えば、ガスクロマトグラフ分析計である。 Returning to FIG. 1, the composition measuring unit 190 is provided in the source gas supply pipe 270. The composition measuring unit 190 measures the composition of the raw material gas passing through the raw material gas supply pipe 270. That is, the composition measuring unit 190 measures the composition of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing unit 140. The composition measuring unit 190 is, for example, a gas chromatograph analyzer.

ガス流量測定部192は、原料ガス供給管270に設けられる。ガス流量測定部192は、原料ガス供給管270を通過する原料ガスの流量を測定する。つまり、ガス流量測定部192は、気液混合部140に供給される原料ガスの流量を測定する。ガス流量測定部192は、流量計である。 The gas flow rate measuring unit 192 is provided in the source gas supply pipe 270. The gas flow rate measuring unit 192 measures the flow rate of the raw material gas passing through the raw material gas supply pipe 270. That is, the gas flow rate measuring unit 192 measures the flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing unit 140. The gas flow rate measuring unit 192 is a flow meter.

温度測定部194は、第1冷却部150による混合水の冷却温度を測定する。具体的に説明すると、温度測定部194は、循環路110における気液混合部140と第1冷却部150との間に設けられた温度計と、循環路110における第1冷却部150と貯留部120との間に設けられた温度計とを含む。温度測定部194は、両温度計の測定値に基づき、第1冷却部150による混合水の冷却温度を導出する。つまり、温度測定部194は、第1冷却部150と貯留部120との間を流れる混合水の温度と、気液混合部140と第1冷却部150との間を流れる混合水の温度との差分を冷却温度として導出する。 The temperature measuring unit 194 measures the cooling temperature of the mixed water by the first cooling unit 150. More specifically, the temperature measurement unit 194 includes a thermometer provided between the gas-liquid mixing unit 140 and the first cooling unit 150 in the circulation path 110, and the first cooling unit 150 and the storage section in the circulation path 110. 120 and a thermometer provided between them. The temperature measuring unit 194 derives the cooling temperature of the mixed water by the first cooling unit 150 based on the measurement values of both thermometers. That is, the temperature measuring unit 194 has a temperature of the mixed water flowing between the first cooling unit 150 and the storage unit 120 and a temperature of the mixed water flowing between the gas-liquid mixing unit 140 and the first cooling unit 150. The difference is derived as the cooling temperature.

圧力測定部196は、貯留部120内の圧力を測定する。具体的に説明すると、圧力測定部196は、貯留部120内の気相の圧力を測定する。 The pressure measurement unit 196 measures the pressure inside the storage unit 120. Specifically, the pressure measuring unit 196 measures the pressure of the gas phase in the storage unit 120.

水流量測定部198は、循環路110を流れる原料水の流量を測定する。本実施形態において、水流量測定部198は、循環路110のうち、貯留部120から循環水ポンプ130までの間を流れる原料水の流量を測定する。水流量測定部198は、流量計である。 The water flow rate measurement unit 198 measures the flow rate of the raw material water flowing through the circulation path 110. In the present embodiment, the water flow rate measuring unit 198 measures the flow rate of the raw material water flowing from the storage unit 120 to the circulating water pump 130 in the circulation path 110. The water flow rate measuring unit 198 is a flow meter.

制御部200は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。制御部200は、ROM(Read Only Memory:読み出し専用メモリ)からCPU自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。制御部200は、ワークエリアとしてのRAM(Random Access Memory:読み書き可能なメモリ)や他の電子回路と協働してオゾンハイドレート製造装置100全体を管理および制御する。 The control unit 200 is composed of a semiconductor integrated circuit including a CPU (central processing unit). The control unit 200 reads out a program and parameters for operating the CPU itself from a ROM (Read Only Memory). The control unit 200 manages and controls the entire ozone hydrate manufacturing apparatus 100 in cooperation with a RAM (Random Access Memory: readable/writable memory) as a work area and other electronic circuits.

本実施形態において、制御部200は、不図示のメモリに保持された推定関数を参照し、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、圧力、および、原料水の流量に基づき、原料ガス供給部180を構成する流量調整弁254、264、第1冷却部150、および、圧力調整部122のうち、少なくともいずれか1を制御する。 In the present embodiment, the control unit 200 refers to the estimation function stored in a memory (not shown), and based on the composition of the source gas, the flow rate of the source gas, the cooling temperature, the pressure, and the flow rate of the source water, the source gas. At least one of the flow rate adjusting valves 254, 264, the first cooling unit 150, and the pressure adjusting unit 122 that configure the supply unit 180 is controlled.

推定関数は、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、圧力、および、原料水の流量と、製造されたハイドレート中のオゾン濃度とが関連付けられたものである。推定関数は、原料ガスの組成の実測値(実験値)、原料ガスの流量の実測値、冷却温度の実測値、圧力の実測値、および、原料水の流量の実測値と、製造されたハイドレート中のオゾン濃度の実測値とを統計分析することで作成される。なお、統計分析は、例えば、重回帰分析である。また、推定関数は、統計分析に加えて、物理的モデル(例えば、熱力学)を用いて作成されてもよい。 The estimation function associates the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, the pressure, and the flow rate of the raw material water with the ozone concentration in the produced hydrate. The estimation function is the measured value of the composition of the raw material gas (experimental value), the measured value of the raw material gas flow rate, the measured value of the cooling temperature, the measured value of the pressure, the measured value of the raw material water flow rate, and the manufactured hide. It is created by statistically analyzing the measured value of ozone concentration in the rate. The statistical analysis is, for example, multiple regression analysis. The estimation function may be created using a physical model (for example, thermodynamics) in addition to the statistical analysis.

例えば、制御部200は、推定関数を参照して導かれたハイドレート中のオゾン濃度の推定値が、目標範囲の下限値未満になった場合、第1冷却部150を制御して、冷却温度を低下させる。一方、制御部200は、推定関数を参照して導かれたハイドレート中のオゾン濃度の推定値が、目標範囲の上限値を上回った場合、第1冷却部150を制御して、冷却温度を上昇させる。 For example, when the estimated value of the ozone concentration in the hydrate derived by referring to the estimation function is less than the lower limit value of the target range, the control unit 200 controls the first cooling unit 150 to set the cooling temperature. Lower. On the other hand, the control unit 200 controls the first cooling unit 150 to control the cooling temperature when the estimated value of the ozone concentration in the hydrate derived by referring to the estimation function exceeds the upper limit value of the target range. To raise.

また、制御部200は、推定関数を参照して導かれたハイドレート中のオゾン濃度の推定値が、目標範囲の下限値未満になった場合、原料ガス供給部180を制御して、原料ガス中のオゾン濃度を増加させる。具体的に説明すると、制御部200は、流量調整弁254の開度を大きくしたり、流量調整弁264の開度を小さくしたりする。一方、制御部200は、推定関数を参照して導かれたハイドレート中のオゾン濃度の推定値が、目標範囲の上限値を上回った場合、原料ガス供給部180を制御して、原料ガス中のオゾン濃度を低下させる。具体的に説明すると、制御部200は、流量調整弁254の開度を小さくしたり、流量調整弁264の開度を大きくしたりする。 Further, when the estimated value of the ozone concentration in the hydrate, which is derived by referring to the estimation function, is less than the lower limit value of the target range, the control unit 200 controls the raw material gas supply unit 180 to control the raw material gas. Increase the ozone concentration inside. More specifically, the control unit 200 increases the opening degree of the flow rate adjusting valve 254 and decreases the opening degree of the flow rate adjusting valve 264. On the other hand, when the estimated value of the ozone concentration in the hydrate, which is derived by referring to the estimation function, exceeds the upper limit value of the target range, the control unit 200 controls the raw material gas supply unit 180 to control the raw material gas. Decrease the ozone concentration. More specifically, the control unit 200 decreases the opening degree of the flow rate adjusting valve 254 or increases the opening degree of the flow rate adjusting valve 264.

また、制御部200は、推定関数を参照して導かれたハイドレート中のオゾン濃度の推定値が、目標範囲の下限値未満になった場合、圧力調整部122の開度を小さくして、循環路110、貯留部120、気液混合部140、第1冷却部150の圧力を上昇させる。一方、制御部200は、推定関数を参照して導かれたハイドレート中のオゾン濃度の推定値が、目標範囲の上限値を上回った場合、圧力調整部122の開度を大きくして、循環路110、貯留部120、気液混合部140、第1冷却部150の圧力を低下させる。 In addition, when the estimated value of the ozone concentration in the hydrate derived by referring to the estimation function is less than the lower limit value of the target range, the control unit 200 reduces the opening degree of the pressure adjusting unit 122, The pressures of the circulation path 110, the storage section 120, the gas-liquid mixing section 140, and the first cooling section 150 are increased. On the other hand, when the estimated value of the ozone concentration in the hydrate, which is derived by referring to the estimation function, exceeds the upper limit value of the target range, the control unit 200 increases the opening degree of the pressure adjustment unit 122 to circulate. The pressures of the passage 110, the storage section 120, the gas-liquid mixing section 140, and the first cooling section 150 are reduced.

[オゾンハイドレートの製造方法]
続いて、オゾンハイドレート製造装置100を用いたオゾンハイドレートの製造方法について説明する。初期状態において、制御部200は、気液混合部140に供給する原料ガスの流量が所定の供給流量となり、原料ガスの組成が所定の組成となるように、流量調整弁254、264の開度を調整する。また、制御部200は、循環路110を循環する原料水の流量が所定の循環流量となるように、循環水ポンプ130を制御する。さらに、制御部200は、第1冷却部150による冷却温度が所定の温度となるように第1冷却部150を運転させる。また、制御部200は、貯留部120の圧力が所定の圧力となるように圧力調整部122の開度を調整する。
[Method for producing ozone hydrate]
Next, a method for manufacturing ozone hydrate using the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 will be described. In the initial state, the control unit 200 opens the flow rate adjusting valves 254 and 264 so that the flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing section 140 becomes a predetermined supply flow rate and the raw material gas has a predetermined composition. Adjust. Further, the control unit 200 controls the circulating water pump 130 so that the flow rate of the raw material water circulating in the circulation path 110 becomes a predetermined circulating flow rate. Further, the control unit 200 operates the first cooling unit 150 so that the cooling temperature by the first cooling unit 150 becomes a predetermined temperature. Further, the control unit 200 adjusts the opening degree of the pressure adjusting unit 122 so that the pressure of the storage unit 120 becomes a predetermined pressure.

こうして、少なくとも原料水が循環路110を循環し、気液混合部140によって原料水および原料ガスが混合され、第1冷却部150によって混合水(原料水および原料ガス)が冷却される。これにより、オゾンハイドレート製造装置100において、オゾンハイドレート、酸素ハイドレート、二酸化炭素ハイドレート、および、オゾン−二酸化炭素ハイドレートが生成される。生成されたハイドレート(オゾンハイドレート、酸素ハイドレート、二酸化炭素ハイドレート、および、オゾン−二酸化炭素ハイドレート)と、未反応ガスと、原料水との混合物は、貯留部120に貯留される。混合物は、貯留部120において、ハイドレートと、未反応ガスと、原料水とに気固液分離される。 In this way, at least the raw material water circulates in the circulation path 110, the raw material water and the raw material gas are mixed by the gas-liquid mixing section 140, and the mixed water (the raw material water and the raw material gas) is cooled by the first cooling section 150. Thereby, in the ozone hydrate manufacturing apparatus 100, ozone hydrate, oxygen hydrate, carbon dioxide hydrate, and ozone-carbon dioxide hydrate are generated. The generated hydrate (ozone hydrate, oxygen hydrate, carbon dioxide hydrate, and ozone-carbon dioxide hydrate), the unreacted gas, and the raw material water are stored in the storage unit 120. The mixture is gas-solid separated into hydrate, unreacted gas, and raw material water in the storage section 120.

そして、本実施形態において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって濃度調整処理が繰り返し遂行される。 Then, in the present embodiment, the density adjustment processing is repeatedly performed by an interrupt that occurs at predetermined time intervals.

図3は、本実施形態にかかるオゾンハイドレート製造装置100による濃度調整処理の流れを説明するフローチャートである。図3に示すように、本実施形態にかかる濃度調整処理は、組成測定工程S110と、ガス流量測定工程S120と、冷却温度測定工程S130と、圧力測定工程S140と、水流量測定工程S150と、推定値導出工程S160と、判定工程S170と、調整工程S180とを含む。以下、各工程について詳述する。 FIG. 3 is a flowchart illustrating the flow of concentration adjustment processing by the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the concentration adjusting process according to the present embodiment includes a composition measuring step S110, a gas flow rate measuring step S120, a cooling temperature measuring step S130, a pressure measuring step S140, and a water flow rate measuring step S150. It includes an estimated value derivation step S160, a determination step S170, and an adjustment step S180. Hereinafter, each step will be described in detail.

[組成測定工程S110]
組成測定部190は、気液混合部140に供給される原料ガスの組成を測定する。
[Composition measuring step S110]
The composition measuring unit 190 measures the composition of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing unit 140.

[ガス流量測定工程S120]
ガス流量測定部192は、気液混合部140に供給される原料ガスの流量を測定する。
[Gas flow rate measuring step S120]
The gas flow rate measuring unit 192 measures the flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing unit 140.

[冷却温度測定工程S130]
温度測定部194は、第1冷却部150による混合水の冷却温度を測定する。
[Cooling temperature measuring step S130]
The temperature measuring unit 194 measures the cooling temperature of the mixed water by the first cooling unit 150.

[圧力測定工程S140]
圧力測定部196は、貯留部120内の圧力を測定する。
[Pressure measurement step S140]
The pressure measurement unit 196 measures the pressure inside the storage unit 120.

[水流量測定工程S150]
水流量測定部198は、循環路110を流れる原料水の流量を測定する。
[Water flow rate measuring step S150]
The water flow rate measurement unit 198 measures the flow rate of the raw material water flowing through the circulation path 110.

[推定値導出工程S160]
制御部200は、メモリに保持された推定関数を参照し、組成測定工程S110で測定された原料ガスの組成、ガス流量測定工程S120で測定された原料ガスの流量、冷却温度測定工程S130で測定された冷却温度、圧力測定工程S140で測定された圧力、および、水流量測定工程S150で測定された原料水の流量に基づき、ハイドレート中のオゾン濃度を推定する。
[Estimated value derivation step S160]
The control unit 200 refers to the estimation function stored in the memory, and measures the composition of the raw material gas measured in the composition measuring step S110, the flow rate of the raw material gas measured in the gas flow rate measuring step S120, and the cooling temperature measuring step S130. The ozone concentration in the hydrate is estimated based on the cooling temperature, the pressure measured in the pressure measuring step S140, and the flow rate of the raw material water measured in the water flow rate measuring step S150.

[判定工程S170]
制御部200は、推定値導出工程S160で導出されたオゾン濃度の推定値が目標範囲内であるか否かを判定する。その結果、推定値が目標範囲内であると判定した場合に(S170におけるYES)、制御部200は、当該濃度調整処理を終了する。一方、推定値が目標範囲外であると判定した場合に(S170におけるNO)、制御部200は、調整工程S180に処理を移す。
[Determination Step S170]
The control unit 200 determines whether the estimated value of the ozone concentration derived in the estimated value deriving step S160 is within the target range. As a result, when it is determined that the estimated value is within the target range (YES in S170), the control unit 200 ends the density adjustment process. On the other hand, when it is determined that the estimated value is outside the target range (NO in S170), the control unit 200 shifts the processing to the adjusting step S180.

[調整工程S180]
制御部200は、オゾン濃度の推定値が、目標範囲の下限値未満になった場合、第1冷却部150を制御して、冷却温度を低下させたり、原料ガス供給部180を制御して、原料ガス中のオゾン濃度を増加させたり、圧力調整部122の開度を小さくして、循環路110、貯留部120、気液混合部140、第1冷却部150の圧力を上昇させたりする。
[Adjustment step S180]
When the estimated value of the ozone concentration is less than the lower limit value of the target range, the control unit 200 controls the first cooling unit 150 to reduce the cooling temperature or controls the raw material gas supply unit 180. The ozone concentration in the raw material gas is increased, or the opening of the pressure adjusting unit 122 is reduced to increase the pressures of the circulation path 110, the storage unit 120, the gas-liquid mixing unit 140, and the first cooling unit 150.

一方、制御部200は、オゾン濃度の推定値が、目標範囲の上限値を上回った場合、第1冷却部150を制御して、冷却温度を上昇させたり、原料ガス供給部180を制御して、原料ガス中のオゾン濃度を低下させたり、圧力調整部122の開度を大きくして、循環路110、貯留部120、気液混合部140、第1冷却部150の圧力を低下させたりする。 On the other hand, when the estimated value of the ozone concentration exceeds the upper limit value of the target range, the control unit 200 controls the first cooling unit 150 to raise the cooling temperature or control the raw material gas supply unit 180. , Lowering the ozone concentration in the raw material gas or increasing the opening of the pressure adjusting unit 122 to lower the pressures of the circulation path 110, the storage unit 120, the gas-liquid mixing unit 140, and the first cooling unit 150. ..

以上説明したように、本実施形態のオゾンハイドレート製造装置100およびオゾンハイドレートの製造方法は、推定関数を参照して、ハイドレート中のオゾン濃度を推定することができる。これにより、ハイドレートを溶解させ、滴定によってオゾン濃度を直接測定する従来技術と比較して、迅速(リアルタイム)にハイドレート中のオゾン濃度を推定することが可能となる。 As described above, the ozone hydrate production apparatus 100 and the ozone hydrate production method of the present embodiment can estimate the ozone concentration in the hydrate by referring to the estimation function. This makes it possible to estimate the ozone concentration in the hydrate more quickly (real time) than in the conventional technique in which the hydrate is dissolved and the ozone concentration is directly measured by titration.

また、制御部200は、推定したオゾン濃度に基づいて、原料ガス供給部180、第1冷却部150、および、圧力調整部122のうち、少なくともいずれか1を制御するため、目標とするオゾン濃度のオゾンハイドレートを製造することができる。 Further, the control unit 200 controls at least one of the raw material gas supply unit 180, the first cooling unit 150, and the pressure adjusting unit 122 based on the estimated ozone concentration. The ozone hydrate of

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the claims, and it should be understood that these also belong to the technical scope of the present invention. To be done.

例えば、上記実施形態において、圧力調整部122が、貯留部120の圧力を調整する構成を例に挙げた。しかし、圧力調整部122は、循環路110、気液混合部140、および、貯留部120のうち、少なくともいずれか1の圧力を調整すればよい。例えば、圧力調整部122は、循環路110または気液混合部140の圧力を調整してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the pressure adjusting unit 122 adjusts the pressure of the storage unit 120 is taken as an example. However, the pressure adjustment unit 122 may adjust the pressure of at least one of the circulation path 110, the gas-liquid mixing unit 140, and the storage unit 120. For example, the pressure adjusting unit 122 may adjust the pressure of the circulation path 110 or the gas-liquid mixing unit 140.

また、上記実施形態において、オゾンハイドレート製造装置100が、水流量測定部198を備える構成を例に挙げた。しかし、水流量測定部198は、必須の構成ではない。水流量測定部198を備えない場合、制御部200は、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、および、圧力を入力値とする。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 includes the water flow rate measurement unit 198 is taken as an example. However, the water flow rate measuring unit 198 is not an essential component. When the water flow rate measuring unit 198 is not provided, the control unit 200 uses the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure as input values.

また、上記実施形態において、制御部200が、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、圧力、および、原料水の流量を入力値とする場合を例に挙げた。しかし、制御部200は、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、圧力、および、原料水の流量に加えて、未反応ガス(配管122aから排気された未反応ガス)の組成や、気液混合部140の構造(スパージャー細孔径や、気液ミキサの構造)を入力値としてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the control unit 200 takes the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, the pressure, and the flow rate of the raw material water as input values is taken as an example. However, in addition to the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, the pressure, and the flow rate of the raw material water, the control unit 200 determines the composition of the unreacted gas (the unreacted gas exhausted from the pipe 122a), The structure of the gas-liquid mixing section 140 (the sparger pore size or the structure of the gas-liquid mixer) may be used as the input value.

また、上記実施形態において、制御部200が、原料ガス供給部180、第1冷却部150、および、圧力調整部122のうち、少なくともいずれか1を制御対象とする場合を例に挙げた。しかし、制御部200は、原料ガスの組成、原料ガスの流量、冷却温度、および、圧力に基づき、推定値が目標範囲内となるように循環水ポンプ130を制御してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the control unit 200 sets at least one of the raw material gas supply unit 180, the first cooling unit 150, and the pressure adjustment unit 122 as a control target has been described as an example. However, the control unit 200 may control the circulating water pump 130 so that the estimated value falls within the target range based on the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure.

また、上記実施形態において、補助ガスとして二酸化炭素を原料ガスに含ませる場合を例に挙げて説明した。しかし、補助ガスは、オゾンハイドレートの生成を促進させるガスであれば、種類に限定はない。例えば、補助ガスとしてキセノンを原料ガスに含ませてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where carbon dioxide is included in the raw material gas as the auxiliary gas has been described as an example. However, the type of the auxiliary gas is not limited as long as it is a gas that promotes the production of ozone hydrate. For example, xenon may be included in the raw material gas as an auxiliary gas.

また、上記実施形態において、気液混合部140の下流側に第1冷却部150が設けられたオゾンハイドレート製造装置100について説明した。しかし、気液混合部140と第1冷却部150との位置関係に限定はない。図4は、変形例のオゾンハイドレート製造装置300の概略的な構成を説明する図である。図4に示すように、オゾンハイドレート製造装置300は、第1冷却部150の下流側に気液混合部140を備えてもよい。 Further, in the above embodiment, the ozone hydrate manufacturing apparatus 100 in which the first cooling unit 150 is provided on the downstream side of the gas-liquid mixing unit 140 has been described. However, the positional relationship between the gas-liquid mixing section 140 and the first cooling section 150 is not limited. FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of an ozone hydrate manufacturing apparatus 300 of a modified example. As shown in FIG. 4, the ozone hydrate manufacturing apparatus 300 may include a gas-liquid mixing section 140 on the downstream side of the first cooling section 150.

なお、本明細書の濃度調整処理の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。 It should be noted that each step of the density adjustment processing in the present specification does not necessarily have to be processed in time series in the order described as a flowchart, and may include processing in parallel or by a subroutine.

本発明は、オゾンハイドレート製造装置、および、オゾンハイドレートの製造方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the ozone hydrate manufacturing apparatus and the manufacturing method of an ozone hydrate.

100、300 オゾンハイドレート製造装置
110 循環路
120 貯留部
122 圧力調整部
140 気液混合部
150 第1冷却部(冷却部)
180 原料ガス供給部
190 組成測定部
192 ガス流量測定部
194 温度測定部
196 圧力測定部
198 水流量測定部
200 制御部
100, 300 Ozone hydrate production apparatus 110 Circulation path 120 Storage section 122 Pressure adjusting section 140 Gas-liquid mixing section
150 First cooling unit (cooling unit)
180 Raw Material Gas Supply Section 190 Composition Measuring Section 192 Gas Flow Measuring Section 194 Temperature Measuring Section 196 Pressure Measuring Section 198 Water Flow Measuring Section 200 Control Section

Claims (3)

原料水が循環する循環路と、
前記循環路に設けられ、オゾンと補助ガスとを含む原料ガスおよび前記原料水を混合する気液混合部と、
前記気液混合部に前記原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記循環路に設けられ、前記原料水を冷却する冷却部と、
前記循環路に設けられ、オゾンハイドレートと、未反応ガスと、前記原料水とを貯留する貯留部と、
前記循環路、前記気液混合部、前記冷却部、および、前記貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力を調整する圧力調整部と、
前記気液混合部に供給される前記原料ガスの組成を測定する組成測定部と、
前記気液混合部に供給される前記原料ガスの流量を測定するガス流量測定部と、
前記冷却部による冷却温度を測定する温度測定部と、
前記循環路、前記気液混合部、前記冷却部、および、前記貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力を測定する圧力測定部と、
前記原料ガスの組成、前記原料ガスの流量、前記冷却温度、および、前記圧力に基づき、前記原料ガス供給部、前記冷却部、および、前記圧力調整部のうち、少なくともいずれか1を制御する制御部と、
を備えるオゾンハイドレート製造装置。
A circulation path through which raw material water circulates,
A gas-liquid mixing section which is provided in the circulation path and which mixes a raw material gas containing ozone and an auxiliary gas and the raw material water,
A source gas supply unit for supplying the source gas to the gas-liquid mixing unit,
A cooling unit which is provided in the circulation path and cools the raw water;
A storage unit that is provided in the circulation path and stores ozone hydrate, unreacted gas, and the raw material water,
A pressure adjusting unit that adjusts the pressure of at least one of the circulation path, the gas-liquid mixing unit, the cooling unit, and the storage unit;
A composition measuring unit for measuring the composition of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing unit,
A gas flow rate measuring section for measuring a flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing section;
A temperature measuring unit for measuring a cooling temperature by the cooling unit,
A pressure measuring unit that measures the pressure of at least one of the circulation path, the gas-liquid mixing unit, the cooling unit, and the storage unit;
Control for controlling at least one of the raw material gas supply unit, the cooling unit, and the pressure adjusting unit based on the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure. Department,
Ozone hydrate manufacturing apparatus equipped with.
前記循環路を流れる前記原料水の流量を測定する水流量測定部を備え、
前記制御部は、前記原料ガスの組成、前記原料ガスの流量、前記冷却温度、および、前記圧力に加えて、前記原料水の流量に基づいて、前記原料ガス供給部、前記冷却部、および、前記圧力調整部のうち、少なくともいずれか1を制御する請求項1に記載のオゾンハイドレート製造装置。
A water flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the raw material water flowing through the circulation path,
The control unit, in addition to the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure, based on the flow rate of the raw material water, the raw material gas supply unit, the cooling unit, and, The ozone hydrate manufacturing apparatus according to claim 1, wherein at least one of the pressure adjusting units is controlled.
原料水が循環する循環路に設けられた気液混合部に供給される、オゾンと補助ガスとを含む原料ガスの組成を測定する工程と、
前記気液混合部に供給される前記原料ガスの流量を測定する工程と、
前記循環路に設けられ、前記原料水を冷却する冷却部による冷却温度を測定する工程と、
前記循環路、前記気液混合部、前記冷却部、ならびに、前記循環路に設けられ、オゾンハイドレート、未反応ガス、および、前記原料水を貯留する貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力を測定する工程と、
前記原料ガスの組成、前記原料ガスの流量、前記冷却温度、および、前記圧力に基づき、前記循環路、前記気液混合部、前記冷却部、および、前記貯留部のうち、少なくともいずれか1の圧力、前記気液混合部に供給される原料ガスの組成、ならびに、前記冷却部のうち、少なくともいずれか1を制御する工程と、
を含むオゾンハイドレートの製造方法。
A step of measuring the composition of a raw material gas containing ozone and an auxiliary gas, which is supplied to a gas-liquid mixing section provided in a circulation path in which the raw material water circulates,
Measuring the flow rate of the raw material gas supplied to the gas-liquid mixing section,
A step of measuring a cooling temperature by a cooling unit which is provided in the circulation path and cools the raw material water;
The pressure of at least one of the circulation path, the gas-liquid mixing section, the cooling section, and a storage section which is provided in the circulation path and stores ozone hydrate, unreacted gas, and the raw material water. And the step of measuring
Based on the composition of the raw material gas, the flow rate of the raw material gas, the cooling temperature, and the pressure, at least one of the circulation path, the gas-liquid mixing section, the cooling section, and the storage section Controlling the pressure, the composition of the source gas supplied to the gas-liquid mixing section, and at least one of the cooling sections;
A method for producing an ozone hydrate containing:
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