(57)【要約】  多管式又は二重管式熱交換器内に配置した反応管路の閉塞を防止し、長時間の連続運転を実現する。原料水ｗ及び原料ガスｇを流す反応管路２と、冷媒ｃを循環して前記反応管路２を冷却する冷媒循環領域３とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置１を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路２内に、前記反応管路２の長手方向に沿ってコイルバネ４を設置する。
2012057206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置したことを特徴とするガスハイドレート製造装置。
【請求項２】
原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路の上流側で前記原料水に前記原料ガスを合流させることを特徴とするガスハイドレート製造装置。
【請求項３】
原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路で前記原料水に前記原料ガスを合流させることを特徴とするガスハイドレート製造装置。
【請求項４】
原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路で前記原料水に前記原料ガスを合流させ、更に、前記反応管路の合流部温度を平衡温度よりも高くすることを特徴とするガスハイドレート製造装置。
【請求項５】
前記反応管路内に設置した前記コイルバネが、原料水及び原料ガスとの接触により、前記反応管路の長手方向及び前記長手方向に鉛直な方向に変形自在であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスハイドレート製造装置。
【請求項６】
前記反応管路内に設置した前記コイルバネのバネ材料の断面形状が、円形、楕円形又は矩形のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスハイドレート製造装置。
【請求項７】
前記反応管路内に設置した前記コイルバネのコイル外径が、前記反応管路の内径の５０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスハイドレート製造装置。
【請求項８】
前記反応管路内に設置した前記コイルバネに、前記原料水の流れを受けるバッフル板を設置したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガスハイドレート製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン、プロパン、或いはメタンを主成分とする天然ガス等のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、天然ガスやメタンなどの原料ガスを安全かつ経済的に輸送及び貯蔵する手段として、それら原料ガスの固体状の水和物であるガスハイドレートを用いる方法が注目されている。このガスハイドレートは、一般に、高圧・低温下（例えば、６．０ＭＰａ、４℃）で生成される。この生成方法としては、原料水に原料ガスを微細な気泡として供給し、気液接触を行う方法がある。特に、二重管式熱交換器をガスハイドレート生成装置として利用する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ところで、図８に、ガスハイドレート製造装置におけるガスハイドレート生成装置（以下、生成装置という）１Ｘの１例を示す。この生成装置１Ｘは、多管式熱交換器で構成され、その内部に、冷媒循環領域３と、分岐室２０と、複数の反応管路２Ｘと、合流室２１を有している。また、前記生成装置１Ｘは、冷媒流入口２２と、冷媒流出口２３を有している。【０００４】
今、前記生成装置１Ｘに原料水ｗ及び原料ガスｇを供給すると、原料水ｗ等は、前記分岐室２０によって複数の前記反応管路２Ｘに分けられる。この反応管路２Ｘ内で、前記原料水ｗ及び前記原料ガスｇは、気液接触により反応し、ガスハイドレートスラリーｈとなる。つまり、前記反応管路２Ｘを反応器として利用している。各反応管路２Ｘで生成されたガスハイドレートスラリーｈは、前記合流室２１で合流し、前記生成装置１Ｘ外に排出される。【０００５】
上記と平行して、前記生成装置１Ｘの冷媒流入口２２から冷媒ｃを供給する。この冷媒ｃは、前記冷媒循環領域３を循環し、複数の前記反応管路２Ｘを冷却し、前記冷媒流出口２３から排出される。つまり、冷媒ｃはガスハイドレートの生成熱を除熱する。【０００６】
上記の生成装置１Ｘは、前記原料水ｗ及び前記原料ガスｇが流れる前記反応管路２Ｘを冷却する構成により、ガスハイドレートｈの生成熱を除熱し、ガスハイドレートｈの生成速度を向上している。なお、ガスハイドレートｈの生成熱により、前記反応管路２Ｘ内の温度が上昇すると、前記ガスハイドレートｈの生成効率は低下する。【０００７】
次に、図９に、二重管式（単管式）熱交換器で構成した生成装置１Ｙを示す。この生成装置１Ｙは、単数の反応管路２Ｙと、冷媒循環領域３と、冷媒流入口２２、冷媒流出口２３を有している。この生成装置１Ｙも上記と同様に、ガスハイドレートを生成する。【０００８】
しかしながら、上記のガスハイドレート生成方法は、いずれの場合も、いくつかの問題点を有している。第１は、ガスハイドレートが前記反応管路の内壁に付着し、成長して前記反応管路を閉塞し、ガスハイドレート製造装置の長時間の連続運転が困難であるという問題がある。閉塞の原因としては、（ａ）ガスハイドレートが流れの弱い淀みに溜まり易いこと、（ｂ）ガスハイドレートが前記反応管路の冷却面で生成または付着することなどが挙げられる。【０００９】
第２は、ガスハイドレートの製造量の増加が困難であるという問題がある。ガスハイドレートの生産規模が大きいガスハイドレート製造装置においては、ガスハイドレートの生成効率を上げ、短時間で大量のガスハイドレートを製造する必要がある。このガスハイドレートの生成効率の向上には、生成熱の除熱の効率を向上することが重要であり、そのためには、反応熱除熱用の熱交換器の伝熱係数が降下することを抑制できるような対策を採ることが望ましい。【００１０】
更に、ガスハイドレートの生成量が増えない要因として、（ａ）気液界面で生成されたガスハイドレートが気泡を覆い拡散抵抗となること、（ｂ）前記反応管路内でガスが合泡することで気液面積が減少すること、（ｃ）従来のマイクロバブル発生器は、原料ガス量が多く、気液比が高いと、マイクロバブルにならず、気泡径は増大すること、等が挙げられる。ガスハイドレートの生成効率を向上するためには、これらの問題を解決し、気泡の接触界面を増大する対策をとることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本特許第４０６２４３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、多管式又は二重管式熱交換器内に配置した前記反応管路内面へのガスハイドレートの付着および前記反応管路の閉塞を防止し、長時間の連続運転を実現したガスハイドレート製造装置を提供することである。また、前記反応管路内の原料水及び原料ガスを冷却する冷却性能の向上と、前記反応管路の閉塞防止とを両立し、ガスハイドレートの製造量を増加することができるガスハイドレート製造装置を提供することである。更に、前記原料水と前記原料ガスの気液接触の機会を増加し、ガスハイドレートの製造量を増加することができるガスハイドレート製造装置を提供することである。【００１３】
なお、熱交換器の伝熱面積が小さい場合は、多管式熱交換器に代えて二重管式熱交換器を使用する。以下、多管式熱交換器の表現は二重管式（単管式）熱交換器を含むものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るガスハイドレート製造装置は、原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置したことを特徴とするものである。【００１５】
また、本発明に係るガスハイドレート製造装置は、原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路の上流側で前記原料水に前記原料ガスを合流させることを特徴とするものである。【００１６】
また、本発明に係るガスハイドレート製造装置は、原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路で前記原料水に前記原料ガスを合流させることを特徴とするものである。【００１７】
また、本発明に係るガスハイドレート製造装置は、原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路で前記原料水に前記原料ガスを合流させ、更に、前記反応管路の合流部温度を平衡温度よりも高くすることを特徴とするものである。【００１８】
また、本発明は、前記反応管路内に設置した前記コイルバネが、原料水及び原料ガスとの接触により、前記反応管路の長手方向及び前記長手方向に鉛直な方向に変形自在であることを特徴とするものである。【００１９】
また、本発明は、前記反応管路内に設置した前記コイルバネのバネ材料の断面形状が、円形、楕円形又は矩形のいずれかであることを特徴とするものである。【００２０】
また、本発明は、前記反応管路内に設置した前記コイルバネのコイル外径が、前記反応管路の内径の５０％以上１００％以下であることを特徴とするものである。【００２１】
また、本発明は、前記反応管路内に設置した前記コイルバネに、前記原料水の流れを受けるバッフル板を設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
上記のように、本発明は、原料水及び原料ガスを流す反応管路と、冷媒を循環して前記反応管路を冷却する冷媒循環領域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置を有するガスハイドレート製造装置において、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置したから、ガスハイドレート生成装置の前記反応管路内へのガスハイドレートの付着および前記反応管路の閉塞を防止し、前記ガスハイドレート生成装置の長時間の連続運転を実現することができる
。【００２３】
これは、前記反応管路内に内挿した前記コイルバネの振動および前記コイルバネが前記反応管路内の流れを乱すことにより、ガスハイドレートが流れの弱い淀みに溜まることを防ぐことができるとともに、前記ガスハイドレートが前記反応管路の冷却面で生成したり、あるいは付着することを防ぐことができるためである。このため、前記反応管路内の伝熱係数の低下を防止することができ、前記ガスハイドレートの生成反応を効果的に行うことができる。【００２４】
また、前記反応管路内に内挿した前記コイルバネが前記反応管路内の流れを乱すことにより、前記反応管路内の気泡を覆っているガスハイドレートを壊し、新しい気液界面を作ることでガスハイドレートの生成を促進することができる。また、前記反応管路内に内挿した前記コイルバネが前記反応管路内の流れを乱すことで、前記反応管路内の気泡の合泡を防いだり、低減させることができる。【００２５】
また、前記反応管路内に内挿したコイルバネによる気液分散性を維持することで、前記反応管路の下流に至るまで高い生産維持することができる。更に、前記反応管路の入り口の気液比を高くできることで、ワンスルーのガスハイドレート製造量の増大と、前記反応管路の出口のガスハイドレート割合を増大可能である。換言すれば、反応管路数の削減、ガスハイドレートの濃縮が期待できる。【００２６】
その上、本発明は、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路の上流側で前記原料水に前記原料ガスを合流させるため、反応管路の上流側では、原料水供給管と原料ガス供給管との接合となり、装置をシンプルにすることができる。なお、ガス合流部の閉塞を防止するため、ガス合流部の温度は平衡温度よりも高く設定する。【００２７】
また、本発明は、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路で前記原料水に前記原料ガスを合流させるから、前記反応管路と原料ガス供給管との接合となり、装置をシンプルにすることができる。【００２８】
また、本発明は、前記反応管路内に、前記反応管路の長手方向に沿ってコイルバネを設置し、かつ、前記反応管路で前記原料水に前記原料ガスを合流させ、更に、前記反応管路の合流部温度を平衡温度よりも高くするため、ガス合流部の閉塞を防止することができる。【００２９】
また、本発明は、前記反応管路内に設置したコイルバネのコイル外径が、前記反応管路の内径の５０％以上１００％以下であるから、前記コイルバネによって前記反応管路内の流体は乱流化が促進され、壁面付近の伝熱効果を促進させることができる。なお、実用上は、前記コイルバネのコイル外径が前記反応管路の内径の９５％以上１００％以下であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明に係るガスハイドレート製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明に係るガスハイドレート製造装置の他の一例を示す概略構成図である。
【図３】図３は本発明に係るガスハイドレート製造装置の制御手段の構成図である。
【図４】図４は本発明に係るガスハイドレート製造装置の主要部であるガスハイドレート生成装置の一部概略図である。
【図５Ａ】図５Ａはコイルバネが反応管路の長手方向に変形自在であることを示す作用説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂはコイルバネが反応管路の長手方向に鉛直な方向に変形自在であることを示す作用説明図である。
【図６Ａ】図６Ａはガスハイドレート生成装置に適用した或るコイルバネの断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂはガスハイドレート生成装置に適用した他のコイルバネの断面図である。
【図７Ａ】図７Ａはガスハイドレート生成装置に適用した更に他のコイルバネの実施形態を示した概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは図７Ａのコイルバネの正面図である。
【図８】図８は多管式熱交換器を利用した従来のガスハイドレート生成装置の概略図である。
【図９】図９は二重管式熱交換器を利用した従来のガスハイドレート生成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    ガスハイドレート生成装置
２    反応管路
３    冷媒循環領域
４    コイルバネ
７    バッフル板
ｗ    原料水
ｇ    原料ガス
ｈ    ハイドレートスラリー
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係るガスハイドレート製造装置の一例について図面を参照しながら説明する。図１に示すガスハイドレート製造装置１００ａは、ガスハイドレート生成装置１、気・固液分離器９および脱水・成形装置１０より構成されている。ガスハイドレート生成装置１は、反応管路２と、この反応管路２の外周部に装着した冷媒循環領域（例えば、冷却ジャケット）３よりなり、前記反応管路２内にコイルバネ４を内挿している。
【００３３】
その上、前記ガスハイドレート生成装置１は、上流側に第１冷却熱交換器１１を持った原料水供給管１２を備え、下流側に気・固液分離器９に連通する配管１３を備えている。第２冷却熱交換器１４を持った原料ガス供給管１５は、前記第１冷却熱交換器１１と前記ガスハイドレート生成装置１との間にあって前記原料水供給管１２に接続している。気・固液分離器９の気相部に設けた未反応ガス戻し管１６は、昇圧機１７を備えると共に前記第２冷却熱交換器１４の上流側にあって前記原料ガス供給管１５に接続している。脱水・成形装置１０に設けた配管１８は、前記第１冷却熱交換器１１よりも上流側の前記原料水供給管１２に接続している。
【００３４】
しかして、原料ガス供給管１５より供給された原料ガスｇは、前記ガスハイドレート生成装置１内を通過する間に前記原料水供給管１２より供給された原料水ｗと水和反応してガスハイドレートとなる。ガスハイドレートは、ガスハイドレートスラリーｈとなって前記気・固液分離器９に排出される。前記気・固液分離器９内で前記ガスハイドレートスラリーｈから分離した未反応ガスは、昇圧機１７によって昇圧されて原料ガスｇに混入される。一方、前記気・固液分離器９内に残ったガスハイドレートスラリーｈは、前記脱水・成形装置１０で脱水・成形されてガスハイドレートペレットとなる。
【００３５】
なお、ガスハイドレートスラリーｈの一部は、配管１８に戻される。前記脱水・成形装置１０でガスハイドレートから分離された濾液（水）ｗ’は、配管１８を通ってポンプ１９にて昇圧されて前記原料水供給管１２に戻される。この濾液（水）ｗ’中には、ガスハイドレートの種結晶が含まれているから前記濾液（水）ｗ’を前記原料水供給管１２に戻すことによりガスハイドレートの生成を促進させることができる。この例の場合は、閉塞防止のため、前記第１冷却熱交換器１１の設定温度を平衡温度よりも高く設定している。
【００３６】
図２は、本発明に係るガスハイドレート製造装置の他の一例であるが、このガスハイドレート製造装置１００ｂについては、既に説明したガスハイドレート製造装置１００ａと同じ装置については同じ符号を付け、詳しい説明については省略する。
【００３７】
先のガスハイドレート製造装置１００ａと相違する点は、原料ガス供給管１５を前記ガスハイドレート生成装置１の反応管路２に接続している点である。この例の場合は、閉塞防止のため、前記第１冷却熱交換器１１および前記第２冷却熱交換器１４の設定温度を平衡温度よりも高く設定している。
【００３８】
図３は、本発明に係るガスハイドレート製造装置の制御手段構成図であり、図中、符号１はガスハイドレート生成装置、９は気・固液分離器、１０は脱水・成形装置、２５はレベル計、２６は圧力計、２７はガス流量計、２８は流量計、２９は差圧計である。
【００３９】
前記ガスハイドレート生成装置１で生成したガスハイドレートスラリーｈは、前記気・固液分離器９を経て下流工程に送られる。前記気・固液分離器９では、下流工程に送られたガスハイドレートスラリーｈの堆積分だけ液位が下がる。このため、前記気・固液分離器９に設けた前記レベル計２５によって前記原料水供給管１２に設けたバルブ３１が制御される。
【００４０】
前記気・固液分離器９の圧力が高くなりすぎた場合は、バルブ３２を前記圧力計２６で操作してガスを抜き、圧力が低い場合は、バルブ３３を操作して原料ガスｇを供給する。供給ガス流量には制限を設け、前記流量計２７によって監視する。
【００４１】
前記気・固液分離器９と下流工程には圧力差が付けられており、ガスハイドレートスラリーｈの流量制御は、前記流量計２８で制御されるバルブ３４で行う。
【００４２】
前記ガスハイドレート生成装置１の入り口と出口の圧力差を前記差圧計２９で監視し、ガスハイドレート生成装置１の入り口と出口の圧力差が或る閾値を超えた場合、管外の冷媒温度（圧力）を上昇させるようになっている。
【００４３】
上記のガスハイドレート生成装置１について、更に詳しく説明する。
前記ガスハイドレート生成装置１は、図４に示すように、ガスハイドレートを生成する反応管路２と、冷媒ｃを循環して冷却するための冷媒循環領域３を有している。前記反応管路２は、長手方向に沿ってコイルバネ４を有している。ここで、白抜き矢印は、原料水ｗ及び原料ガスｇ（以下、原料水等と称する。）の流れる方向を示している。なお、前記原料水ｗ等の流速は、ガスハイドレート製造装置の性能等から決定することができる。この原料水ｗの流速は、例えば、０．１〜５．０ｍ／ｓが望ましい。
【００４４】
また、前記反応管路２の直径（内径）は、２０〜５０ｍｍ程度、望ましくは５０ｍｍ程度とする。これは、前記反応管路２の管径が太すぎると冷却効率が低下し、細すぎると閉塞が発生し易くなるためである。更に、前記コイルバネ４のコイル外径は、前記コイルバネ４の外周が前記反応管路２の内壁に接触する程度の範囲とする。例えば、コイル外径は、前記反応管路内径の５０〜１００％、望ましくは９５〜１００％とする。
【００４５】
これは、コイル外径が小さい場合は、前記コイルバネ４が前記反応管路２の内壁に十分に接触することができなくなり、コイル外径が大きい場合は、前記コイルバネ４の前記反応管路２内における動きが小さくなり、前記反応管路２の内壁に付着したガスハイドレートを除去し難くなるためである。なお、前記コイルバネ４の両端は、前記反応管路２に固定している。
【００４６】
上記の構成により、前記コイルバネ４は、前記反応管路２の長手方向（図４の左右方向）に伸縮自在であり、前記反応管路２の長手方向に直交する方向（図１の上下方向又は紙面を貫通する方向）に揺動可能である。
【００４７】
次に、前記コイルバネ４の働きについて説明する。図５Ａ及び図５Ｂに、前記コイルバネ４の伸縮及び揺動の状態を示す。図５Ａは、前記コイルバネ４が原料水ｗ等の流れる力により、下流方向（図５Ａの右方）が密になるように変形している状態を示している。このコイルバネ４は、一定量変形すると、バネの復元力により上流側（図５Ａの左方）が密になるように変形する。図５Ｂは、前記コイルバネ４が、原料水ｗ等の流れる力により、下方（図５Ｂの下方）の前記反応管路２の内壁面に接触している状態を示している。このコイルバネ４は、バネの復元力により、上下方向（図５Ｂの上下方向）に揺動する。
【００４８】
なお、前記コイルバネ４の伸縮及び揺動は、前記コイルバネ４の変形として複合的に発現する。また、このコイルバネ４は、原料水ｗ等の流れの力と、バネの復元力により前記反応管路２内で伸縮できる範囲のバネ定数を有するものを選定する。更に、前記コイルバネ４は、前記コイルバネ４の自重及び張力とバネの復元力により、前記反応管路２内で揺動できるものを選定する。すなわち、前記コイルバネ４は、原料水ｗ等の流れの力により、前記反応管路２の内壁に接触するように伸縮及び揺動するように構成する。
【００４９】
上記に加え、前記コイルバネ４を原料水ｗ等の流体が通過する際に、前記コイルバネ４の周辺でカルマン渦が発生し、前記反応管路２の内壁面を洗浄する効果が発生する（ハイブリッドクリーニングエフェクト）。また、前記コイルバネ４の乱流促進効果により、流体が水平流であっても原料ガスｇと原料水ｗを均一に混合することができる。更に、前記原料ガスｇよりなる気泡の合泡が防止される。
【００５０】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、前記反応管路２内のガスハイドレート付着防止および閉塞防止を実現することができる。これは、ガスハイドレートがコイルバネ４自身の振動等による掻き取り効果、或いは、前記コイルバネ４による流体の乱流促進が図られるからである。
【００５１】
第２に、前記反応管路２の下流まで気液分散を維持する効果がある。前記反応管路２の上流で原料ガスを分散させるだけでは、前記反応管路２内で徐々に気泡が合泡して気泡径が増大し、生成速度が低下してしまうが、内挿した前記コイルバネ４によって気液分散性を維持することで、前記反応管路２の下流まで高い生成速度を維持することができる。
【００５２】
第３に、前記反応管路２の入り口での原料ガス割合（気液比）が高くても、内挿したコイルバネ４による気液分散性が高い。現在のマイクロバブル発生器は、気液比が高いと、マイクロバブルにならず、気泡径が増大するが、前記反応管路２の入り口での気液比を高くできることで、ワンスルーでのガスハイドレート製造量の増大と、前記反応管路２の出口でのガスハイドレート割合を増大可能である。換言すれば、前記反応管路数の削減、ガスハイドレートの濃縮が軽減できる。
【００５３】
第４は、コイルバネ４による伝熱促進が図れることである。これは、前記コイルバネ４によって前記反応管路２内の流体は乱流化が促進され、壁面付近の伝熱促進する。これにより、ガスハイドレート生成熱の除去を効率化可能である。
【００５４】
なお、前記コイルバネ４は、前記反応管路２の全長又は一部に設置する。この構成により、前記反応管路２のバネ敷設領域において、ガスハイドレートの閉塞を防止することができる。また、原料水及び原料ガスの気液接触機会を増加することができる。
【００５５】
また、前記コイルバネ４は、上流側（図１の左方）のみを前記反応管路２に固定する構成としてもよい。下流側を固定しない構成により、前記コイルバネ４の伸縮及び揺動する自由度を向上することができる。つまり、前記反応管路２の内壁に付着したガスハイドレートの除去効率が向上し、且つ、原料水ｗと原料ガスｇの接触機会を増加することができる。
【００５６】
図６Ａ及び図６Ｂにコイルバネ４の断面図を示す。図６Ａは、バネ材料の断面形状が円形のコイルバネ４Ａを示す。このコイルバネ４Ａにより、本発明のガスハイドレート製造装置を低コストで実現することができる。
【００５７】
図６Ｂは、バネ材料の断面形状が矩形のコイルバネ４Ｂを示す。具体的には、バネ材料の下流側（図６Ｂの左方）外周を切欠いた台形とすることができる。このコイルバネ４Ｂは、原料水等の流れの力を受けると、前記コイルバネ４Ｂ自体の鉛直方向（図６Ｂの上下方向）に力が発生する。つまり、前記コイルバネ４Ｂを積極的に揺動させることができるため、前記反応管路２の内壁に付着したガスハイドレートの除去効率を向上することができる。
【００５８】
また、前記反応管路２の内壁に接触するコイルバネ４Ｂの外周が、角部となる可能性が高いため、ガスハイドレートの除去効率を向上することができる。更に、前記コイルバネ４Ｂの積極的な揺動により、原料水等の流れを乱すことができ、気液接触の機会を向上することができる。なお、バネ材料の断面を、円形、あるいは台形の他に、三角形、四角形、五角形以上の多角形等とすることができる。
【００５９】
図７Ａに、異なる実施例のガスハイドレート生成装置１Ｃを示す。なお、図７Ａはコイルバネ４の側面図、図７Ｂはコイルバネ４の正面図を示している。このコイルバネ４は、バッフル板７を有している。前記バッフル板７は、前記コイルバネ４のバネ材料から円形のコイルバネ４の中心方向に設置している。また、前記バッフル板７は、円形のコイルバネ上で４５０°ずつ回転した位置に設置している。
【００６０】
このバッフル板７は、原料水等の流れの力を受け、前記コイルバネ４を積極的に伸縮及び揺動することができる。そのため、前記反応管路２の内壁に付着したガスハイドレートの除去効率を更に向上することができる。また、前記コイルバネ４の変形が大きくなるため、原料水ｗと原料ガスｇの気液接触の機会を増加することができる。なお、前記バッフル板７の設置位置は、上記の限定されることはなく、任意に決定することができる。また、前記バッフル板７は、原料水等の流れの力を受ける構成を有していればよく、形状は矩形に限らず、円弧、円形、多角形等とすることができる。
【００６１】
前記ガスハイドレート生成装置１を縦置きとし、原料水ｗ及び原料ガスｇを上下方向に流すように構成することもできる。このとき、望ましくは、原料水ｗ及び原料ガスｇは、前記ガスハイドレート生成装置１の下方から供給する。これは、原料水中で浮くガスハイドレートを、生成装置１の上方で回収する方が、回収効率を向上することができるためである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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