JP3994829B2

JP3994829B2 - 水和物スラリ製造装置

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Publication number: JP3994829B2
Application number: JP2002256900A
Authority: JP
Inventors: 英雅生越; 信吾高雄; 繁則松本
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: JP2004093052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水和物スラリ製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゲスト化合物（テトラｎ−ブチルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−アミルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−ブチルホスホニウム塩、トリｉｓｏ−アミルスルホニウム塩などの各種塩類）を含む水溶液を冷却すると、ホスト分子である水分子によって構成された籠状の包接格子内にゲスト化合物が包み込まれて結晶化し、水和物（液系包接水和物）が生成する。この水和物は、大気圧下において０℃以上の温度で生成でき、しかも５〜１２℃程度の冷熱利用温度域で潜熱が大きく、冷水に比較して数倍の熱量の冷熱を貯蔵することができる。また、この水和物は微細な結晶粒子であり水溶液中に浮遊するため、比較的流動性の高い水和物スラリ（固液二相流体）の形態で存在する。
【０００３】
この水和物スラリは、従来の冷熱輸送媒体である冷水と比較して、所定の輸送熱密度に対して輸送動力（ポンプ動力）を低減でき省エネルギーを達成できるので、空調システムや産業用冷熱利用システムなどで利用される冷熱輸送媒体として好ましい特性を有している。
【０００４】
従来、所定の熱密度を持つ水和物スラリを製造するには、プレート式や多管式などの伝熱面積の大きい熱交換器に、冷凍機によって冷却した冷水とゲスト化合物の水溶液とを流通させて両者を熱交換させていた。
【０００５】
これは、冷凍機の蒸発器での熱交換によってゲスト化合物の水溶液を冷却して所定の熱密度を持つ水和物スラリを直接製造することが困難であったためである。すなわち、蒸発器での熱交換により水和物スラリを製造しようとすると、水和物スラリの粘性が水よりも高くかつ冷却面に水和物が付着するなどの理由から熱抵抗が大きくなる。一方、蒸発器の伝熱面積は小さいため、熱抵抗が大きいと所定の熱密度を持つ水和物スラリを直接製造することは極めて困難になる。
【０００６】
しかし、上述した従来の水和物スラリ製造装置では、プレート式や多管式などの熱交換器に加えて、冷水用のポンプと水和物スラリ用のポンプが必要になるため、設備コストが高く、消費エネルギーも多いという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、プレート式や多管式などの熱交換器およびポンプを省略して、コスト低減および省エネルギーを達成できる水和物スラリ製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水和物スラリ製造装置は、０℃より高い温度で水和物を生成するゲスト化合物の水溶液を冷却することによりゲスト化合物の水和物を含む水和物スラリを製造する装置であって、切り換え可能に設置された複数の蒸発器を有する冷凍機と、前記各蒸発器で冷媒の蒸発によりゲスト化合物水溶液を冷却するように構成されたゲスト化合物水溶液の循環系と、１つの蒸発器内においてゲスト化合物水溶液の循環系が水和物による閉塞過程に入ったときにその蒸発器内でのゲスト化合物水溶液の冷却を停止し、他の蒸発器内でのゲスト化合物水溶液の冷却を開始する制御手段と、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して冷凍機中の高温の冷媒を供給する手段とを有する。
【０００９】
本発明の水和物スラリ製造装置は、前記蒸発器内に配置された循環系が水和物による閉塞過程に入ったことを検知する手段を有することが好ましい。
【００１０】
この検知手段としては、たとえば前記循環系の蒸発器からの出口側配管に設けられた流量計および温度計、ならびに前記循環系の蒸発器への入口側配管と蒸発器からの出口側配管との間に設けられた差圧計のうち少なくとも１つが用いられる。
【００１１】
本発明の水和物スラリ製造装置としては、たとえば前記冷凍機が吸収冷凍機であり、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して、発生器で発生した冷媒ガスを供給する手段を有するものが挙げられる。
【００１２】
また、本発明の水和物スラリ製造装置は、前記冷凍機が圧縮冷凍機であり、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して、圧縮機で発生した冷媒ガスを供給する手段を有するものでもよい。
【００１３】
また、本発明の水和物スラリ製造装置は、前記冷凍機が圧縮冷凍機であり、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して、凝縮器で発生した冷媒液を膨張弁をバイパスさせて供給する手段を有するものでもよい。
【００１４】
本発明の水和物スラリ製造装置は、前記蒸発器内に配置された循環系においてゲスト化合物水溶液を過冷却し、前記蒸発器からのゲスト化合物水溶液の循環系の出口側配管に、過冷却された水溶液の過冷却状態を解除して水和物スラリを生成させる手段を設けることが好ましい。
【００１５】
この過冷却解除手段としては、小型冷凍機の冷却部、低温突起、超音波発振器の発振部、低周波振動子、水和物スラリの注入手段、スタティックミキサー、攪拌羽根、またはポンプなどが挙げられる。
【００１６】
本発明の水和物スラリ製造装置において用いられるゲスト化合物としては、テトラｎ−ブチルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−アミルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−ブチルホスホニウム塩およびトリｉｓｏ−アミルスルホニウム塩からなる群より選択される少なくとも１種が用いられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る水和物スラリ製造装置では、冷凍機の蒸発器内にゲスト化合物水溶液の循環系を配置してゲスト化合物水溶液を冷却するようにしているので、従来の装置に必要であった水和物スラリ製造熱交換器を省略でき、装置構成を簡素化することができる。また、複数の蒸発器を切り換え可能に設置し、１つの蒸発器内においてゲスト化合物水溶液の循環系が水和物による閉塞過程に入ったときにその蒸発器内でのゲスト化合物水溶液の冷却を停止し、他の蒸発器内でのゲスト化合物水溶液の冷却を開始するようにして、閉塞過程に入ったゲスト化合物水溶液の循環系を使用しないので、ゲスト化合物水溶液を輸送するポンプ動力の増大を防止できる。また、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して冷凍機中の高温の冷媒を供給し、冷凍機内部の熱を利用して閉塞過程に入った循環系での水和物の融解運転を行うようにしているので、省エネルギーを図ることができる。
【００１８】
また、本発明の水和物スラリ製造装置では、蒸発器内に配置された循環系が水和物による閉塞過程に入ったことを検知する手段を設けることにより、１つの蒸発器での水和物スラリ製造運転の停止と、他の蒸発器での水和物スラリ製造運転の開始を自動的かつ迅速に切り換えることができる。
【００１９】
さらに、本発明の水和物スラリ製造装置では、蒸発器内に配置された循環系においてゲスト化合物水溶液を過冷却し、蒸発器からのゲスト化合物水溶液の循環系の出口側配管に、過冷却された水溶液の過冷却状態を解除して水和物スラリを生成させる手段を設けることにより、蒸発器内に配置された循環系での水和物スラリの生成を極力避けることができ、循環系の閉塞防止とポンプ動力の増大防止に寄与できる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１を参照して本発明に係る水和物スラリ製造装置の一例について説明する。この水和物スラリ製造装置は、冷媒として水、吸収剤として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）を用いた二重効用吸収冷凍機１０を用いたものである。この吸収冷凍機１０の主要な構成要素は、水和物スラリ製造熱交換器を兼ねる２つの蒸発器２０ａおよび２０ｂ、吸収器３０、第一発生器４０、第二発生器５０、凝縮器６０である。また、凝縮器６０などで用いられる冷却水を供給する冷却塔７０が設けられている。
【００２１】
蓄熱槽１内のゲスト化合物水溶液は水溶液ポンプ２により蒸発器内に配置された伝熱管に輸送されて過冷却される。すなわち、水和物生成温度よりも温度が低いが溶液のままである。後述するように、蒸発器で過冷却された水溶液は過冷却解除手段（図１には図示せず）で過冷却が解除されて水和物スラリとなり蓄熱槽１へ戻る。このとき、ゲスト化合物水溶液の濃度によっては、水和数の異なる第一水和物および第二水和物（第二水和物の生成温度は第一水和物の生成温度よりも高い）が存在しうるが、このような濃度領域では過冷却を解除することにより第二水和物を生成させる。後述するように、蓄熱槽１から蒸発器内に配置された伝熱管を流通して蓄熱槽１へ戻るゲスト化合物水溶液の循環系には、伝熱管内部が水和物スラリの付着による閉塞過程に入ったことを検知する手段（図１には図示せず）が設けられている。蓄熱槽１内の水和物スラリはスラリポンプ４により負荷５へ輸送され、負荷５においてその冷熱が利用されて水溶液となり蓄熱槽１へ戻る。
【００２２】
いま、蒸発器２０ａを用いて水和物スラリ製造運転を行う場合について説明する。
蒸発器２０ａ内に配置された伝熱管３ａ内に水溶液ポンプ２により蓄熱槽１内のゲスト化合物水溶液を流通させる。蒸発器２０ａ内には凝縮器６０で凝縮された水がポンプ６１ａにより配管６２を通して輸送され、蒸発器２０ａ内で散布されて伝熱管３ａの表面で蒸発する。この結果、伝熱管３ａ内を流通するゲスト化合物水溶液が冷却される。蒸発器２０ａで蒸発した水蒸気は配管２１ａを通して吸収器３０へ送られる。
【００２３】
吸収器３０では、第二発生器５０から供給されるＬｉＢｒ濃縮溶液がノズル３１から散布される。吸収器３０内には冷却塔７０から凝縮器６０を経由して冷却水配管７２が配置されている。冷却水配管７２内には、冷却塔７０の冷却水が冷却水ポンプ７１により輸送される。吸収器３０内で散布されたＬｉＢｒ濃縮溶液は、冷却水配管７２内を流通する冷却水によって冷却され、水蒸気の吸収能が高められる。蒸発器２０ａからの水蒸気はＬｉＢｒ濃縮溶液に吸収され、吸収器３０底部にＬｉＢｒ希釈溶液が溜まる。吸収器３０底部のＬｉＢｒ希釈溶液は吸収溶液ポンプ３２により配管３３を通して第一発生器４０へ輸送される。
【００２４】
第一発生器４０内には伝熱管４１が設けられ、この伝熱管４１には工場の排熱などの比較的低温の熱源によって発生させた低温蒸気が供給される。伝熱管４１に供給される低温蒸気によって、吸収器３０からのＬｉＢｒ希釈溶液を加熱して水を蒸発させて、ＬｉＢｒ希釈溶液を濃縮する。ＬｉＢｒ濃縮溶液は配管４２を通して第二発生器５０に送られる。また、第一発生器４０で発生した水蒸気は、配管４３を通して第二発生器５０内のＬｉＢｒ濃縮溶液中を経由し、さらに配管４４を通して凝縮器６０へ送られる。
【００２５】
第二発生器５０内のＬｉＢｒ濃縮溶液中には、第一発生器４０で発生した水蒸気を流通させる配管４３が配置されている。配管４３を流通する水蒸気によってＬｉＢｒ濃縮溶液を加熱して水を蒸発させて、ＬｉＢｒ濃縮溶液をさらに濃縮する。このようにして二段階で濃縮されて水蒸気の吸収能力が回復したＬｉＢｒ濃縮溶液は、配管５１を通して吸収器３０内のノズル３１に供給され、蒸発器２０ａからの水蒸気を吸収するために用いられる。また、第二発生器５０で発生した水蒸気は、配管５２を通して、凝縮器６０へ送られる。
【００２６】
凝縮器６０内には冷却水配管７２が配置されており、冷却塔７０からの冷却水が流通される。冷却水配管７２を流通する冷却水によって、第一発生器４０および第二発生器５０で発生した水蒸気が凝縮される。凝縮器６０で凝縮された水は蒸発器２０ａへ送られる。
【００２７】
このような冷凍サイクルにより、蓄熱槽１から供給される約１２℃のゲスト化合物水溶液が蒸発器２０ａで過冷却され、蒸発器２０ａ外部で過冷却が解除されて水和物スラリが生成し、こうして生成した約５℃の水和物スラリが蓄熱槽１へ戻る。過冷却解除手段については後述する。
【００２８】
しかし、上述したような水和物スラリ製造運転時に蒸発器２０ａ内に配置された伝熱管３ａ内部で水和物が付着し、伝熱管３ａが閉塞過程に入ることがある。蒸発器２０ａ内に配置された伝熱管３ａにおいて閉塞の兆候が検知されたときには、蒸発器２０ａでの水和物スラリ製造運転を停止し、蒸発器２０ｂに切り換えて水和物スラリ製造運転を継続する。
【００２９】
具体的には、電磁弁６３ａ、２２ａを閉じて凝縮器６０から蒸発器２０ａへの凝縮水の輸送および蒸発器２０ａからの吸収器３０への水蒸気の輸送を停止し、電磁弁６３ｂ、２２ｂを開いて凝縮器６０から蒸発器２０ｂへの凝縮水の輸送および蒸発器２０ｂからの吸収器３０への水蒸気の輸送を開始するように制御する。こうして、蒸発器２０ｂによる水和物スラリ製造運転を継続できる。
【００３０】
一方、水和物スラリ製造運転を停止した蒸発器２０ａは融解運転に入る。融解運転は、第二発生器５０で発生した蒸気を融解熱源として使用するか、または第二発生器５０出口の凝縮水を融解熱源として使用する。
【００３１】
第二発生器５０で発生した蒸気を融解熱源として使用し、融解運転を行う場合を説明する。この場合、第二発生器５０−凝縮器６０間の水蒸気の配管５２に、電磁弁を備えたバイパス配管５３を設け、第二発生器５０で発生した水蒸気の一部を蒸発器２０ａへ輸送し、伝熱管３ａ内に付着した水和物を融解させる。すなわち、伝熱管３ａにおいて閉塞の兆候が検知されたときには、上述したように電磁弁６３ａ、２２ａを閉じる。この状態で、バイパス配管５３の電磁弁５４ａを開いて第二発生器５０で発生した水蒸気の一部を蒸発器２０ａへ輸送する。
【００３２】
第二発生器５０出口の凝縮水を融解熱源として使用し、融解運転を行う場合を説明する。この場合、第二発生器５０−凝縮器６０間の凝縮水の配管４４に、電磁弁を備えたバイパス配管４５を設け、第二発生器５０出口の凝縮水の一部を蒸発器２０ａへ輸送し、伝熱管３ａ内に付着した水和物を融解させる。すなわち、伝熱管３ａにおいて閉塞の兆候が検知されたときには、上述したように電磁弁６３ａ、２２ａを閉じる。この状態で、バイパス配管４５の電磁弁４６ａを開いて第二発生器５０出口の凝縮水の一部を蒸発器２０ａへ輸送する。
【００３３】
上記のような融解運転を行うことにより、蒸発器２０ａを再び水和物スラリ製造運転に使用できるように準備しておく。
【００３４】
蒸発器２０ｂ内に配置された伝熱管３ｂにおいて閉塞の兆候が検知されたときにも、上記と同様な操作により、蒸発器２０ｂでの水和物スラリ製造運転を停止し、蒸発器２０ａに切り換えて水和物スラリ製造運転を継続することができる。
【００３５】
次に、図２を参照して、蒸発器内に配置された伝熱管における閉塞過程の検知手段および閉塞防止手段について説明する。図２では蒸発器２０ａについて説明するが、蒸発器２０ｂについても同様の構成となっている。
【００３６】
図２に示すように、伝熱管３ａからの出口側配管７には流量計８１および温度計８２が取り付けられている。また、伝熱管３ａへの入口側配管６と伝熱管３ａからの出口側配管７との間には差圧計８３が接続されている。これらの機器により、水溶液の温度もしくは流量、または水溶液の入口側−出口側間の差圧が設定値から変動したことを検知することにより、伝熱管３ａが水和物による閉塞過程に入ったことを検知できるようになっている。また、これらの下流の出口側配管７には過冷却解除手段１００が設けられている。
【００３７】
流量計８１、温度計８２または差圧計８３によって伝熱管３ａが閉塞過程に入ったことが検知されると、その信号が上述したように電磁弁に入力され、蒸発器２０ａは融解運転に入る。
【００３８】
流量計８１、温度計８２または差圧計８３の信号は、ゲスト化合物水溶液を過冷却するように冷凍機の冷凍能力を制御するために用いることもできる。
【００３９】
次に、図３〜図９を参照して過冷却解除手段１００の例を説明する。図３〜図９は単独で用いてもよいし、種類の異なる複数の過冷却解除手段を併用してもよい。
【００４０】
図３の過冷却解除手段は、小型冷凍機１０１に接続された冷却部１０２からなっており、冷却部１０２は外部から出口側配管７中に挿入されている。冷却部１０２の表面には水和物が付着している。過冷却された水溶液が冷却部１０２に接触すると、冷却部１０２の表面に存在する付着水和物が生成核として作用し過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。なお、小型冷凍機１０１に接続された冷却部１０２の代わりに、ペルチェ素子などからなる低温突起を用いてもよい。
【００４１】
図４の過冷却解除手段は、超音波発振器１０３に接続された発振部１０４からなっており、発振部１０４は外部から出口側配管７中に挿入されている。過冷却された水溶液が発振部１０４に接触すると、振動によって過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。超音波発振器１０３の代わりに、数〜数百Ｈｚの低周波振動子を用いてもよい。
【００４２】
図５の過冷却解除手段は、水和物スラリ容器１０５からポンプ１０６により水和物を出口側配管７に注入するようにした注入口１０７からなっている。過冷却された水溶液が、注入口１０７から注入された水和物と接触すると、注入された水和物が生成核となって容易に水和物が生成する。
【００４３】
図６の過冷却解除手段は、出口側配管７内に設けられた流体を反転・混合させるためのねじり板のような機構を有するスタティックミキサー１０８からなっている。過冷却された水溶液はスタティックミキサー１０８によって攪拌されて過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。
【００４４】
図７の過冷却解除手段は、出口側配管７の途中に挿入された容器内に収容された、モータ１０９によって回転する攪拌羽根１１０からなっている。過冷却された水溶液は攪拌羽根１１０によって攪拌されて過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。
【００４５】
図８の過冷却解除手段は、出口側配管７の途中に設けられたポンプケーシング内をインペラが回転しているポンプ１１１である。過冷却された水溶液はポンプ１２０によって攪拌されて過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。
【００４６】
図９に示すように、出口側配管７にバイパス管路１２０を設けるとともに出口側配管７およびバイパス管路１３０にそれぞれ流路切換弁１２１，１２２を設け、バイパス管路１３０に小型冷凍機の冷却部１０２などの過冷却解除手段を設けてもよい。
【００４７】
次に、図１０および図１１を参照して本発明の他の実施形態に係る水和物スラリ製造装置について説明する。これらの水和物スラリ製造装置は切り換え可能に設置された２つ蒸発器を有する圧縮冷凍機を用いたものである。まず図１０および図１１に共通する構成について説明し、図１０と図１１とで異なる構成について個別に説明する。
【００４８】
図１０および図１１において、圧縮冷凍機の主要な構成要素は、水和物スラリ製造熱交換器を兼ねる２つの蒸発器２０１ａおよび２０１ｂ、圧縮機２０２、凝縮器２０３、それぞれの蒸発器に対応する膨張弁２０４ａ、２０４ｂである。図１０および図１１の蒸発器２０１ａおよび２０１ｂは、シェルアンドチューブ式熱交換器、またはプレート式熱交換器となっており、伝熱面を介して熱交換される。シェルアンドチューブ式の場合、チューブ（伝熱管）側にゲスト化合物水溶液を流通させ、シェル側に冷媒を流通させる。ゲスト化合物水溶液は、図示しない蓄熱槽から水溶液ポンプ２０５により蒸発器内に配置された伝熱管に輸送されて過冷却され、過冷却が解除されて水和物スラリとなって蓄熱槽へ戻る循環系を循環している。これらの図には図示していないが、図１と同様に検知手段、過冷却解除手段などの機器も設けられている。
【００４９】
図１０の水和物スラリ製造装置で、蒸発器２０１ａを用いて水和物スラリ製造運転を行っている、すなわち蒸発器２０１ａ内に配置された伝熱管を流通するゲスト化合物水溶液を冷却しているものとする。このとき、電磁弁２１３、および蒸発器２０１ａの上流・下流の電磁弁２１１ａ、２１２ａを開にし、蒸発器２０１ｂの上流・下流の電磁弁２１１ｂ、２１２ｂを閉にしている。
【００５０】
蒸発器２０１ａ内の伝熱管が閉塞過程に入った場合に、蒸発器２０１ａの上流・下流の電磁弁２１１ａ、２１２ａを閉にし、蒸発器２０１ｂの上流・下流の電磁弁２１１ｂ、２１２ｂを開にして蒸発器２０１ｂで水和物スラリ製造運転を継続する。一方、電磁弁２１４ａ、２１５ａを開にして、凝縮器２０３出口の高温・高圧の冷媒液をバイパスさせて蒸発器２０１ａに流し、融解運転を行う（凝縮冷媒液バイパス）。蒸発器２０１ａでの融解運転により温度の下がった冷媒液は他方の蒸発器２０１ｂへ送られる。逆に、蒸発器２０１ｂ内の伝熱管が閉塞過程に入った場合にも、上記と同様な操作を行う。
【００５１】
図１１の水和物スラリ製造装置で、蒸発器２０１ａを用いて水和物スラリ製造運転を行っている、すなわち蒸発器２０１ａ内に配置された伝熱管を流通するゲスト化合物水溶液を冷却しているものとする。蒸発器２０１ａ内の伝熱管が閉塞過程に入った場合に、電磁弁２１１ａを閉にし、電磁弁２１６ａを開にする。こうして、圧縮機２０２出口の高温・高圧の冷媒ガスをバイパスさせて蒸発器２０１ａに流し、融解運転を行う（圧縮冷媒ガスバイパス）。
【００５２】
図１１には図示していないが、蒸発器２０１ｂに対しても、蒸発器２０１ａに対するバイパス配管および電磁弁２１６ａに相当するバイパス配管および電磁弁が設けられており、蒸発器２０１ｂ内の伝熱管が閉塞過程に入った場合には上記と同様な操作を行う。
【００５３】
図１０および図１１の水和物スラリ製造装置でも、図１の装置と同様な効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、プレート式や多管式などの熱交換器およびポンプを省略して、コスト低減および省エネルギーを達成できる水和物スラリ製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水和物スラリ製造装置の一例を示す構成図。
【図２】本発明に係る水和物スラリ製造装置において用いられる閉塞過程の検知手段および閉塞防止手段を示す構成図。
【図３】過冷却解除手段の一例を示す構成図。
【図４】過冷却解除手段の他の例を示す構成図。
【図５】過冷却解除手段の他の例を示す構成図。
【図６】過冷却解除手段の他の例を示す構成図。
【図７】過冷却解除手段の他の例を示す構成図。
【図８】過冷却解除手段の他の例を示す構成図。
【図９】過冷却解除手段の他の例を示す構成図。
【図１０】本発明に係る水和物スラリ製造装置の他の例を示す構成図。
【図１１】本発明に係る水和物スラリ製造装置のさらに他の例を示す構成図。
【符号の説明】
１…蓄熱槽
２…水溶液ポンプ
３ａ，３ｂ…伝熱管
４…スラリポンプ
５…負荷
６…入口側配管
７…出口側配管
１０…吸収冷凍機
２０ａ，２０ｂ…蒸発器
３０…吸収器
４０…第一発生器
５０…第二発生器
６０…凝縮器
７０…冷却塔
８１…流量計
８２…温度計
８３…差圧計
１００…過冷却解除手段
１０１…小型冷凍機
１０２…冷却部
１０３…超音波発振器
１０４…発振部
１０５…水和物スラリ容器
１０６…ポンプ
１０７…注入口
１０８…スタティックミキサー
１０９…モータ
１１０…攪拌羽根
１１１…ポンプ
１２０…バイパス管路
１２１，１２２…流路切換弁
２０１ａ，２０１ｂ…蒸発器
２０２…圧縮機
２０３…凝縮器
２０４ａ，２０４ｂ…膨張弁
２０５…水溶液ポンプ

Claims

０℃より高い温度で水和物を生成するゲスト化合物の水溶液を冷却することによりゲスト化合物の水和物を含む水和物スラリを製造する装置であって、
切り換え可能に設置された複数の蒸発器を有する冷凍機と、
前記各蒸発器で冷媒の蒸発によりゲスト化合物水溶液を冷却するように構成されたゲスト化合物水溶液の循環系と、
１つの蒸発器内においてゲスト化合物水溶液の循環系が水和物による閉塞過程に入ったときにその蒸発器内でのゲスト化合物水溶液の冷却を停止し、他の蒸発器内でのゲスト化合物水溶液の冷却を開始する制御手段と、
ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して冷凍機中の高温の冷媒を供給する手段と
を有することを特徴とする水和物スラリ製造装置。
前記蒸発器内に配置された循環系が水和物による閉塞過程に入ったことを検知する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水和物スラリ製造装置。
前記検知手段が、前記循環系の蒸発器からの出口側配管に設けられた流量計および温度計、ならびに前記循環系の蒸発器への入口側配管と蒸発器からの出口側配管との間に設けられた差圧計のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の水和物スラリ製造装置。
前記冷凍機が吸収冷凍機であり、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して、発生器で発生した冷媒ガスを供給する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水和物スラリ製造装置。
前記冷凍機が圧縮冷凍機であり、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して、圧縮機で発生した冷媒ガスを供給する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水和物スラリ製造装置。
前記冷凍機が圧縮冷凍機であり、ゲスト化合物水溶液の冷却を停止した蒸発器に対して、凝縮器で発生した冷媒液を膨張弁をバイパスさせて供給する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水和物スラリ製造装置。
前記蒸発器内に配置された循環系においてゲスト化合物水溶液を過冷却し、前記蒸発器からのゲスト化合物水溶液の循環系の出口側配管に、過冷却された水溶液の過冷却状態を解除して水和物スラリを生成させる手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の水和物スラリ製造装置。
前記過冷却解除手段が、小型冷凍機の冷却部、低温突起、超音波発振器の発振部、低周波振動子、水和物スラリの注入手段、スタティックミキサー、攪拌羽根、またはポンプであることを特徴とする請求項７に記載の水和物スラリ製造装置。
前記ゲスト化合物が、テトラｎ−ブチルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−アミルアンモニウム塩、テトラｉｓｏ−ブチルホスホニウム塩およびトリｉｓｏ−アミルスルホニウム塩からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の水和物スラリ製造装置。