(57)【要約】【課題】  生成する水和物によってノズル等が閉塞することがなく、また生成効率に優れる包接水和物生成方法および装置を得る。【解決手段】  包接水和物生成物質の水溶液に冷媒凝縮液を混合し、その混合液を減圧して該混合液中の冷媒を気化して水溶液を冷却して包接水和物を生成する包接水和物生成装置であって、冷媒の蒸発ガスを圧縮する圧縮機１と、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスを凝縮する凝縮装置３と、凝縮装置３によって凝縮された冷媒凝縮液と包接水和物生成物質の水溶液とを混合する混合器５と、混合器５で混合された混合液の圧力を減圧して混合液中の冷媒を気化させる減圧弁７と、冷媒が気化するときの冷熱を利用して前記水溶液を冷却して包接水和物を生成するための生成容器９と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
包接水和物生成物質の水溶液に冷媒凝縮液を混合し、その混合液を減圧して該混合液中の冷媒を気化して水溶液を冷却し、包接水和物を生成することを特徴とする包接水和物の製造方法。
【請求項２】
冷媒凝縮液が包接水和物生成物質の水溶液に微細液滴となるように混合されることを特徴とする請求項１記載の包接水和物の製造方法。
【請求項３】
包接水和物の生成を貯留槽内で行うことを特徴とする請求項１または２に記載の包接水和物の製造方法。
【請求項４】
包接水和物の生成を、混合液を流送しながら行うことを特徴とする請求項１または２記載の包接水和物の製造方法。
【請求項５】
包接水和物を、包接水和物生成物質の水溶液と冷媒凝縮液の混合液に添加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の包接水和物の製造方法。
【請求項６】
包接水和物生成物質がテトラ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n−ブチルフォスフォニウム塩、トリiso−アミルサルフォニウム塩のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の包接水和物の製造方法。
【請求項７】
包接水和物生成物質の水溶液に冷媒凝縮液を混合し、その混合液を減圧して該混合液中の冷媒を気化して水溶液を冷却して包接水和物を生成する包接水和物生成装置であって、冷媒の蒸発ガスを圧縮する圧縮装置と、該圧縮装置で圧縮された冷媒ガスを凝縮する凝縮装置と、該凝縮装置によって凝縮された冷媒凝縮液と包接水和物生成物質の水溶液とを混合する混合装置と、該混合装置で混合された混合液の圧力を減圧して混合液中の冷媒を気化させる減圧弁と、冷媒が気化するときの冷熱を利用して前記水溶液を冷却して包接水和物を生成するための生成器と、を備えたことを特徴とする包接水和物の製造装置。
【請求項８】
混合装置は冷媒凝縮液が包接水和物生成物質の水溶液に微細液滴となるように混合する機能を有するものであることを特徴とする請求項７記載の包接水和物の製造装置。
【請求項９】
生成器は貯留槽であることを特徴とする請求項７または８に記載の包接水和物の製造装置。
【請求項１０】
生成器は混合液を流送する流送管であることを特徴とする請求項７または８に記載の包接水和物の製造装置。
【請求項１１】
包接水和物を、包接水和物生成物質の水溶液と冷媒凝縮液の混合液に添加する包接水和物添加装置を備えたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の包接水和物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調設備等の冷熱供給装置および／または冷熱蓄熱装置に使用される包接水和物の製造方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空調設備等の冷熱蓄熱装置、または冷熱供給装置において、包接水和物を使用する技術が開発されている。
例えば、特許文献１には、テトラn−ブチルアンモニウム塩（以下、TBAB）等の水和物形成物質の水溶液を用いる包接水和物製造方法が示されている。
この特許文献１に記載された包接水和物製造方法は、冷却すると包接水和物を生成する水溶液を蓄熱槽内に貯溜し、冷凍装置により包接水和物を生成する温度以下の温度で蒸発する圧力まで減圧された自然冷媒液を前記蓄熱槽内に直接散布し、その蒸発潜熱を利用して前記水溶液を冷却し、前記蓄熱槽内に包接水和物スラリーを生成することを特徴とするものである。
【特許文献１】特開２０００−１１１２８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、減圧されて一部が気化した冷媒凝縮液、すなわち温度が低下した凝縮液−凝縮液蒸気の混合流体を包接水和物生成物質の水溶液中にノズルで散布するため、ノズル部で水和物が生成、付着、成長するため、生成した水和物によってノズルが閉塞するおそれがある。
また、包接水和物生成物質の水溶液中にノズル及びノズルを取付けた配管を浸漬しており、その中を一部が気化して温度が低下した凝縮液−凝縮液蒸気の混合流体が流れているため、ノズルや配管の周面には生成した包接水和物が付着するという問題がある。
さらに、貯留槽に貯留された水溶液中に冷媒凝縮液を散布するため、冷媒凝縮液が包接水和物生成物質の水溶液と十分に接することができず、ノズル部の近傍を中心として包接水和物が生成されることになり、生成効率があまりよくないという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、生成する水和物によってノズル等が閉塞することがなく、また生成効率に優れる包接水和物生成方法および装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は上記特許文献１の問題点をさらに分析したところ、冷媒凝縮液が減圧され、その一部が気化した後に包接水和物生成物質の水溶液に散布されることに起因していることに気づいた。
そして、この問題は、冷媒凝縮液を包接水和物生成物質の水溶液と混合した後に減圧することによって解決できるとの着想を得て、本発明を完成したものであり、具体的には以下の構成を有する。
【０００６】
（１）本発明に係る包接水和物の製造方法は、包接水和物生成物質の水溶液に冷媒凝縮液を混合し、その混合液を減圧して該混合液中の冷媒を気化して水溶液を冷却し、包接水和物を生成することを特徴とするものである。
【０００７】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、冷媒凝縮液が包接水和物生成物質の水溶液に微細液滴となるように混合されることを特徴とするものである。
【０００８】
（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、包接水和物の生成を貯留槽内で行うことを特徴とするものである。
【０００９】
（４）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、包接水和物の生成を、混合液を流送しながら行うことを特徴とするものである。
【００１０】
（５）また、上記（１）〜（４）に記載のものにおいて、包接水和物を、包接水和物生成物質の水溶液と冷媒凝縮液の混合液に添加することを特徴とするものである。
包接水和物を添加する直接の対象は、混合前の包接水和物生成物質の水溶液であってもよいし、混合液であってもよく、結果として混合液に包接水和物が添加されればよい。また、混合液に直接添加する場合には、減圧前であってよいし、減圧後であってもよい。
【００１１】
（６）また、上記（１）〜（５）に記載のものにおいて、包接水和物生成物質がテトラ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n−ブチルフォスフォニウム塩、トリiso−アミルサルフォニウム塩のいずれかであることを特徴とするものである。
【００１２】
（７）本発明に係る包接水和物の製造装置は、包接水和物生成物質の水溶液に冷媒凝縮液を混合し、その混合液を減圧して該混合液中の冷媒を気化して水溶液を冷却して包接水和物を生成する包接水和物生成装置であって、冷媒の蒸発ガスを圧縮する圧縮装置と、該圧縮装置で圧縮された冷媒ガスを凝縮する凝縮装置と、該凝縮装置によって凝縮された冷媒凝縮液と包接水和物生成物質の水溶液とを混合する混合装置と、該混合装置で混合された混合液の圧力を減圧して混合液中の冷媒を気化させる減圧弁と、冷媒が気化するときの冷熱を利用して前記水溶液を冷却して包接水和物を生成するための生成器と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
（８）また、上記（７）に記載のものにおいて、混合装置は冷媒凝縮液が包接水和物生成物質の水溶液に微細液滴となるように混合する機能を有するものであることを特徴とするものである。
【００１４】
（９）また、上記（７）または（８）に記載のものにおいて、生成器は貯留槽内であることを特徴とするものである。
【００１５】
（１０）また、上記（７）または（８）に記載のものにおいて、生成器は混合液を流送する流送管であることを特徴とするものである。
【００１６】
（１１）また、上記（７）〜（１０）に記載のものにおいて、包接水和物を包接水和物生成物質の水溶液と冷媒凝縮液の混合液に添加する包接水和物添加装置を備えたことを特徴とするものである。
なお、包接水和物を添加する直接の対象は、混合前の包接水和物生成物質の水溶液であってもよいし、混合液であってもよく、結果として混合液に包接水和物が添加されればよい。また、混合液に直接添加する場合には、減圧前であってよいし、減圧後であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、包接水和物生成物質の水溶液に冷媒凝縮液を混合し、その混合液を減圧して該混合液中の冷媒を気化して水溶液を冷却し、包接水和物を生成するようにしたので、冷媒凝縮液が減圧される際にはその周囲は水溶液で囲まれており、減圧に伴う冷媒凝縮液の気化による冷却（温度低下）の直接的効果は主として凝縮液の周囲に存在する水溶液に及ぶ。このため、配管や容器壁等の固体面が水和物生成に寄与するほど冷却されることがなく、冷却の効果が水和物生成に直接かつ効果的に及び水和物の生成が効果的に行われる。そして、水和物の生成が主として水溶液中で進行するため、配管や容器壁等に付着することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る包接水和物製造装置の説明図である。本実施の形態に係る包接水和物製造装置は、冷媒の蒸発ガスを圧縮する圧縮機１、圧縮機１によって圧縮された蒸発ガスを凝縮する凝縮器３、該凝縮器３によって凝縮された冷媒凝縮液と包接水和物生成物質の水溶液とを混合する混合器５、混合器５で混合された混合液の圧力を減圧して混合液中の冷媒を気化させる減圧弁７、冷媒が気化するときの冷熱を利用して前記水溶液を冷却して包接水和物を生成するための生成容器９、生成容器９から取り出された包接水和物と冷媒蒸気との混合物から気液を分離してスラリー状の包接水和物と冷媒蒸気とに分離する気液分離器１１、を備えている。
【００１９】
包接水和物生成物質としては、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n−ブチルフォスフォニウム塩、トリiso−アミルサルフォニウム塩を用いる。
【００２０】
なお、図１においては減圧弁以外の制御弁（圧力制御弁、液面制御弁等）を図示していないが、これらの制御弁は適宜設けられる。また、同様に、図１では水溶液や水和物を移送するためのポンプを図示していないが、これらも適宜設けられる。
【００２１】
また、上記構成における混合器５の形式は任意であるが、例えば市販のスタティックミキサー（静止型混合器）等を用いることができる。スタティックミキサーを用いることで、冷媒凝縮液は包接水和物生成物質の水溶液中に微細な液滴として分散する。
混合器５はスタティックミキサー以外のものであってもよいが、冷媒凝縮液をできるだけ微細な液滴として水溶液中に混合できるものであることが望ましい。例えばベンチュリを使用してもよい。
【００２２】
また、気液分離器１１の形式も任意であり、例えばサイクロンセパレータなどを利用することができるが、分離した冷媒蒸気中へのスラリー液滴混入を可能な限り少なくするため、例えば衝突分離式のミストセパレータを併せて用いることが望ましい。
【００２３】
上記のように構成された本実施の形態の包接水和物製造装置によって包接水和物を生成する方法について説明する。
冷熱を取出した後の水和物形成物質水溶液（以下、単に「水溶液」という。）と冷媒の凝縮液が混合器５で混合される。このとき、冷媒の凝縮液は微細液滴となって水溶液中に分散する。
水溶液と冷媒凝縮液の混合液は、水和物を生成する温度以下の温度で冷媒凝縮液が蒸発する圧力まで減圧弁７によって減圧され、生成容器９に流入する。
生成容器内では冷媒の蒸発が進行し、その蒸発潜熱によって水溶液が冷却され、水和物が生成されて包接水和物スラリーが製造される。冷媒凝縮液が減圧される際にはその周囲は水溶液で囲まれており、減圧に伴う冷媒凝縮液の気化による冷却（温度低下）の直接的効果は主として凝縮液の周囲に存在する水溶液に及ぶ。このため、配管や容器壁等の固体面が水和物生成に寄与するほど冷却されることがなく、冷却の効果が水和物生成に直接かつ効果的に及び水和物の生成が効果的に行われる。そして、水和物の生成が主として水溶液中で進行するため、配管や容器壁等に付着することもない。
【００２４】
生成容器内で蒸発し、容器上部に集合して分離された冷媒蒸気は圧縮機１に送られ、圧縮機１で圧縮され、さらに凝縮器３で凝縮して再び混合器５に供給される。
なお、容器上部の冷媒蒸気を抜き出す部分には、後述の気液分離器１１と同様に、冷媒蒸気中へスラリー液滴混入を可能な限り少なくするため、例えば衝突分離式のミストセパレータを備えることが望ましい。
【００２５】
生成容器内で製造された水和物は、生成容器９の液面より低い位置にあるスラリー取出し口から取り出され、配管を経由して気液分離器１１に送られ、水和物スラリーと冷媒蒸気が分離される。
気液分離器１１で分離された冷媒蒸気は、生成容器９で分離された冷媒蒸気と合流して圧縮機１で圧縮され、凝縮器３で凝縮して再び混合器５に供給される。
このように、冷媒は圧縮機１の吐出側から吐出されて凝縮器３、混合器５、減圧弁７、生成容器９を経て、あるいは一部の冷媒は生成容器９の後気液分離器１１を経て圧縮機１の吸入側に供給され、冷凍サイクルを形成する。
【００２６】
気液分離器１１で冷媒蒸気を分離した後の水和物は冷熱の利用先に供給される。また、冷熱の利用先で利用されて冷熱が取り出されて水和物が融解した後の水溶液は再び混合器５に戻され、放冷サイクルを形成する。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては、冷媒凝縮液と水溶液を予め混合器５によって混合し、冷媒凝縮液を水溶液中に微細液滴として分散させ、その後に減圧することで冷媒凝縮液を気化させて冷媒の蒸発潜熱の利用によって水溶液を冷却するようにしたので、冷却の効果が水和物生成に直接かつ効果的に及び水和物の生成が効果的に行われる。そして、水和物の生成が主として水溶液中で進行するため、配管や容器壁等に付着することもない。
【００２８】
なお、混合器５と生成容器９を接続する配管途中にオリフィスを設けたり、生成容器内へ水溶液と冷媒の混合液を分散させるノズルを用いたりするなどして、それらの絞り機構を減圧弁７に代えることもできる。
また、生成容器９を蓄熱槽とすることも可能であり、その場合には生成容器９の底部に水溶液（または濃度の低い水和物スラリー）の取出し口を設け、そこから取出した流体を戻り水溶液と同様に混合器５に供給するようにすればよい。
【００２９】
なお、図示していないが、製造した水和物の一部を抜き出し、抜き出した水和物を混合器５に供給する水溶液、あるいは混合器５を出た水溶液と冷媒の混合液、またあるいは減圧後の水溶液と冷媒の混合液のいずれかに注入するようにしてもよい。水和物の注入することにより、それが水和物結晶核となり、小さい過冷却度で水和物の生成を開始でき、いわゆる過冷却解除ができるので効率よく水和物を生成することが可能となる。
【００３０】
［実施の形態２］
図２は本発明の他の実施の形態に係る包接水和物生成装置の説明図であり、図２において図１と同一部分には同一の符号を付してある。
なお、図１と同様に減圧弁以外の制御弁（圧力制御弁、液面制御弁等）、および水溶液や水和物のポンプを図示していない。
本実施の形態においては、実施の形態１における生成容器９に代えて管式生成装置１５を用いたものであり、他の構成は実施の形態と基本的には同様である。
【００３１】
管式生成装置１５は保冷した配管であり、管径、流量、およびその他の条件に対応した水和物生成に必要な滞留時間を十分に確保できる長さに設定されている。
上記の構成を有する本実施の形態においては、実施の形態１と同様に水溶液と冷媒液とが混合器５によって混合され、さらに減圧弁７によって混合液が水和物を生成する温度以下の温度で冷媒凝縮液が蒸発する圧力まで減圧される。減圧された混合液は管式生成装置１５に送られ、混合液はそのまま管式生成装置１５を流れ、流れている間に冷媒の蒸発が進行し、その蒸発潜熱によって水溶液が冷却されて水和物が生成される。
【００３２】
管式製造装置内で蒸発した冷媒蒸気と製造された水和物の混合物は気液分離器１１に流入し、冷媒蒸気が分離される。気液分離器１１で分離した冷媒蒸気は圧縮機１で圧縮され、凝縮器３で凝縮して再び混合器５に供給される。また、気液分離器１１で冷媒蒸気を分離した後の水和物は冷熱の利用先に供給される。
【００３３】
本実施の形態においては、管式生成装置１５を用いたことにより、一般に圧力容器として設計、製作する必要のある生成容器を用いる必要がなく、水和物製造装置の簡略化、コストダウンが可能となる。
【００３４】
なお、実施の形態１と同様に減圧弁に代えて混合器５と管式生成装置１５を接続する配管途中にオリフィス等の絞り機構を設けることにより、減圧弁と同様の効果を得ることができる。
また、気液分離器１１で冷媒蒸気を分離した後の水和物を蓄熱槽に供給して蓄冷することも可能である。
【００３５】
なお、製造した水和物の一部を抜き出し、抜き出した水和物を混合器５に供給する水溶液、あるいは混合器５を出た水溶液と冷媒の混合液、またあるいは減圧後の水溶液と冷媒の混合液のいずれかに注入することにより、過冷却解除ができ、効率よく水和物を生成することができる点は実施の形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る包接水和物製造装置の説明図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る包接水和物製造装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  圧縮機、３  凝縮器、５  混合器、７  減圧弁、９  生成容器、１１  気液分離器、１５  管式生成装置。
【図１】
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【図２】
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