(57)【要約】【課題】輸送容器、貯槽及びガス化槽の三つの機能を有するものでありながら、ガスハイドレートを安定して熱分解する。【解決手段】ペレット状のガスハイドレートｃを輸送、貯蔵及び再ガス化するための可搬タンクである。前記タンク１内に、該タンク１を二分する多孔板状支持体２を設けると共に、温水供給手段４を上向きに設ける。更に、温水供給手段４に凍結防止用電熱ヒータ５を設ける。【選択図】        図１
2006138349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペレット状のガスハイドレートを輸送、貯蔵及び再ガス化するための可搬タンクであって、前記タンク内に、該タンクを二分する多孔板状支持体を設けると共に温水供給手段を上向きに設け、且つ、該温水供給手段に凍結防止用電熱ヒータを設けたことを特徴とするガスハイドレート可搬タンク。
【請求項２】
前記タンクの外方に、前記温水供給手段とタンク底部を連通するための循環経路を着脱自在に設け、該循環経路にタンク底部に溜まった混合水を前記温水供給手段に供給する循環ポンプと、該循環ポンプによってくみ上げた混合水を所定温度に加熱する加熱器を設けたことを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート可搬タンク。
【請求項３】
前記循環経路に水位制御弁を設け、該水位制御弁によってタンク内の水位を多孔板状支持体よりも下方に維持することを特徴とする請求項２記載のガスハイドレート可搬タンク。
【請求項４】
前記温水供給手段である温水噴射ノズルの先端部を裁頭円錐状に形成すると共に、該裁頭円錐部に温水噴射スリットを放射状に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のガスハイドレート可搬タンク。
【請求項５】
前記タンクにガスハイドレートの崩落を防ぐためのテーパーを付与することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート可搬タンク。
【請求項６】
前記タンクの内面に付着防止材をコーティングすることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート可搬タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタンを主成分とする天然ガスと水との水和物であるガスハイドレートをガス導管の敷設されていない遠隔地に輸送するためのガスハイドレート可搬タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メタンを主成分とする天然ガスと水との水和物であるガスハイドレート（ＮＧＨ）は、ＬＮＧ（液化天然ガス）に比べて極めて緩和された条件で輸送および貯蔵することが可能である。すなわち、ＬＮＧは、−１６２℃、０．１ＭＰａの過酷な条件下で輸送および貯蔵する必要があるが、ガスハイドレートは、常圧下において、−２５℃〜０℃程度の比較的緩和された条件下で輸送および貯蔵することが可能である。
【０００３】
しかしながら、ガスハイドレートは、上記のように、メタンを主成分とする天然ガスと水との水和物であるからＬＮＧと比較した場合、同一エネルギーを貯蔵する貯蔵設備が大掛かりになることが否めない。因に、単位貯蔵容量当たりのエネルギー密度（％）を比較した場合、ＬＮＧを１００とすると、ガスハイドレートは３０に過ぎないため、同一エネルギーを貯蔵する場合には、タンクの容積が約３倍以上となる。
【０００４】
他方、ガスハイドレートをガス導管が敷設されていない郊外のコンビニエンスストアなどの小口の需要者にガスハイドレートを供給する場合、従来は、輸送、貯蔵及びガス化槽をそれぞれ具備することが求められたことから、設備コストや設置コストなどの負担が少なくなかった。
【０００５】
このような問題を改善するため、輸送、貯蔵及びガス化槽の三つの機能を一つの容器で実現すべく、鋭意検討した。
【０００６】
ところで、一つのタンクを使用して天然ガスハイドレートを製造し、貯蔵し、そして、それを気化させて燃料ガスとして消費者に供給する天然ガスハイドレート輸送方法として、輸送容器内に水を収容し、その水を冷却すると共に、上記輸送容器内に天然ガスを吹き込んで天然ガスハイドレートを生成し、その輸送容器を消費地まで輸送した後、その輸送容器を加熱して天然ガスを再ガス化する天然ガスハイドレート輸送方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、ハイドレート生成のためのタンクと、このタンク内部の温度及び圧力を、ハイドレートを生成するための条件、ハイドレートを貯蔵するための条件、ハイドレートを気化させるための条件、のいずれか１つの条件に設定維持する温度圧力設定手段とを備えたハイドレートタンク装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２０００−３０４１９６号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開２００３−３０７２９９号公報（第４頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前者の場合は、消費地に輸送した天然ガスハイドレートを再ガス化する際に、天然ガスハイドレートを内蔵した輸送容器を輸送トラックに搭載したまま再ガス化させている。
【０００９】
従って、天然ガスハイドレートを再ガス化する間、輸送トラックは、消費地に止まることになることから、輸送トラックの稼働率が極めて低いものとなる。また、輸送トラックは、輸送容器内の天然ガスハイドレートを再ガス化する加熱装置を備えているため、その分、輸送容器が小型化することが否めない。
【００１０】
更に、天然ガスハイドレートを熱分解して再ガス化すると、天然ガスの他に融解水が副次的に発生するが、この融解水を輸送容器から排水しないものと思われることから、天然ガスハイドレートを再ガス化するための熱エネルギーの一部が融解水の昇温にも使用されることになる。従って、余分な熱エネルギーが必要になり、不経済である。
【００１１】
他方、後者の場合は、前者のような問題が少ないが、タンクの側壁面に冷却ジャケットや冷却コイルなどの熱交換器が設けられているため、再ガス化工程において、ガスハイドレートを再ガス化する際、タンクの側壁面に設けられている熱交換器に熱媒を供給すると、タンクの側壁面に接触しているガスハイドレートのみが局所的に熱分解し、タンクの中心部に位置しているガスハイドレートが熱分解し難いなどの問題がある。仮に、熱分解するにしても時間が掛かり、天然ガスの安定供給が困難となる。
【００１２】
そこで、図８に示すように、可搬タンク１の内部上方にノズル３０を設け、このノズル３０から可搬タンク１に充填されているペレット状のガスハイドレートｃの最上部に向けて温水ａを掛けることを考えた。
【００１３】
しかし、この場合、温水が掛かったペレット状のガスハイドレートｃの最上部から、順次、再ガス化するが、ペレット状のガスハイドレートｃの温度は、通常、−２０℃程度の低温に保持されているから、ノズル３０から噴射された温水や、ガスハイドレートが熱分解した際に生じた融解水は、ペレット状のガスハイドレートｃの隙間を通って流下する間に次第に温度が低下し、最悪の場合、凍結する恐れがある。
【００１４】
この場合には、可搬タンク１の底部に温水と融解水の混合した混合水が流下しないので、循環ポンプ１０によって前記ノズル３０に温水を供給することができず、運転不能に陥る恐れがある。尚、図中、１１は熱交換器を示している。
【００１５】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、輸送容器、貯槽及びガス化槽の三つの機能を有するものでありながら、ガスハイドレートを安定して熱分解することができるガスハイドレート可搬タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち、本発明は、次のような構成を採用するものである。
【００１７】
請求項１に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、ペレット状のガスハイドレートを輸送、貯蔵及び再ガス化するための可搬タンクであって、前記タンク内に、該タンクを二分する多孔板状支持体を設けると共に温水供給手段を上向きに設け、且つ、該温水供給手段に凍結防止用電熱ヒータを設けたことを特徴とするガスハイドレート可搬タンクである。
【００１８】
請求項２に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記タンクの外方に、前記温水供給手段とタンク底部を連通するための循環経路を着脱自在に設け、該循環経路にタンク底部に溜まった混合水を前記温水供給手段に供給する循環ポンプと、該循環ポンプによってくみ上げた混合水を所定温度に加熱する加熱器を設けたことを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート可搬タンクである。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記循環経路に水位制御弁を設け、該水位制御弁によってタンク内の水位を前記多孔板状支持体よりも下方に維持することを特徴とする請求項２記載のガスハイドレート可搬タンクである。
【００２０】
請求項４に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記温水供給手段である温水噴射ノズルの先端部を裁頭円錐状に形成すると共に、該裁頭円錐部に温水噴射スリットを放射状に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のガスハイドレート可搬タンクである。
【００２１】
請求項５に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記タンクにガスハイドレートの崩落を防ぐためのテーパーを付与することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート可搬タンクである。
【００２２】
請求項６に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記タンクの内面に付着防止材をコーティングすることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート可搬タンクである。
【発明の効果】
【００２３】
上記のように、請求項１に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、温水供給手段が上向きに設けられているため、温水供給手段から上向きに噴出された温水は、ペレット状のガスハイドレートの最下部に供給される。
【００２４】
このため、ペレット状のガスハイドレートは、その最下部から、順次、熱分解して再ガス化するが、ペレット状のガスハイドレートの再ガス化に寄与した温水と、ペレット状のガスハイドレートが熱分解した際に副次的に生じた融解水とが混じった混合水は、重力の作用によってペレット状のガスハイドレートの最下部から直ちに離脱するため、従来のように凍結することがない。
【００２５】
また、上記のように、温水供給手段は、電熱ヒータを保持しているため、ペレット状のガスハイドレートを再ガス化する際に、予め、電熱ヒータに通電して温水供給手段を予熱しておくことにより、再ガス化開始時に、温水供給手段に供給される温水の凍結を防止することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記タンクの外方に、前記温水供給手段とタンク底部を連通するための循環経路を着脱自在に設け、該循環経路にタンク底部に溜まった混合水を前記温水供給手段に供給する循環ポンプと、該循環ポンプによってくみ上げた混合水を所定温度に加熱する加熱器を設けたため、再ガス化開始時には、外部から温水を供給する必要があるが、ペレット状のガスハイドレートが熱分解すると、ペレット状のガスハイドレートが熱分解した際に副次的に発生する融解水の一部を温水として使用できる。このため、従来のように、全ての融解水を加熱する必要が無いため、経済的である。
【００２７】
請求項３に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記循環経路に水位制御弁を設け、該水位制御弁によってタンク内の水位を前記多孔板状支持体よりも下方に維持するため、ペレット状のガスハイドレートが融解水の混合した低温の混合水に晒されることが無く、ペレット状のガスハイドレートの熱分解を円滑に行うことができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記温水供給手段である温水噴射ノズルの先端部を裁頭円錐状に形成すると共に、該裁頭円錐部に温水噴射スリットを放射状に設けたため、温水を放射状に噴射することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記タンクにガスハイドレートの崩落を防ぐためのテーパーを付与したので、ペレット状のガスハイドレートの熱分解が進行してもペレット状のガスハイドレートが一気に落下し難くなる。このため、温水供給手段や多孔板状支持体などの破損を未然に防止することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明に係るガスハイドレート可搬タンクは、前記タンクの内面に付着防止材をコーティングするため、タンクの摩擦抵抗が低減し、ペレット状のガスハイドレートの熱分解が進行するにしたがってペレット状のガスハイドレートが徐々に下方にずり落ちる。このため、温水供給手段や多孔板状支持体などの破損を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００３２】
図１は本発明に係るガスハイドレート可搬タンクの概略構成図である。図１において、１は、中空円筒状の可搬タンク（以下、タンクと称する。）であり、輸送容器、貯槽及び再ガス化槽の三つの機能を備えている。
【００３３】
このタンク１は、再ガス化槽にも適用するため、耐圧性を有している。また、このタンク１は、その内面にテフロン（商品名）などの付着防止材をコーティングし、摩擦抵抗を低減するようにしている。
【００３４】
上記タンク１は、タンク１の内部に多孔板状支持体である分離板２を設け、タンク１内を上下に二分している。この分離板２は、図２に示すように、ペレット状のガスハイドレートの直径よりも小径の多数の通水孔３を持っている。また、この分離体２には、温水供給手段である多数の温水噴射ノズル４を上向きに設けている。
【００３５】
この温水噴射ノズル４は、それぞれ、伝熱ヒータ５を有し、ノズルの凍結を防止するようになっている。また、これらの伝熱ヒータ５は、それぞれ、耐圧防爆ケーブル６に接続している。
【００３６】
この温水噴射ノズル４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、その先端部を裁頭円錐状に形成すると共に、この裁頭円錐部７に温水噴射スリット８を放射状に設け、温水を斜め上方に向かって放射状に噴射するようにしている。
【００３７】
再度、図１に戻って説明すると、タンク１は、その外方に、タンクの底部１ａと温水噴射ノズル４とを連通させるための温水循環経路９を着脱自在に設けている。この温水循環経路９は、反時計方向に、循環ポンプ１０と、熱交換器１１と、温水量調整弁１２とを備えている。
【００３８】
更に詳しく説明すると、タンクの底部１ａには、バルブ１３の付いた第１の管体１４が設けられ、温水噴射ノズル４には、バルブ１５を持つ第２の管体１６が設けられている。そして、第１の管体１４と第２の管体１６の間に上記温水循環経路９が接続されている。更に、第２の管体１６から分岐した配管にドレン排出弁１７が設けられている。このドレン排出弁１７は、通常、閉止されている。
【００３９】
上記温水量調整弁１２は、温水量を調整し、温水噴射ノズル４から噴射する温水ａのヘッドＨが所定の高さになるようにしている（図２参照。）。更に、温水循環経路９から分岐した分岐管に水位制御弁１８を備え、タンク１の底部水面ｂを一定に維持するようにしている（図２参照。）。
【００４０】
負荷の変化が生じた場合、発生ガス量は、噴霧する温水量によって変化する。温水量の増減は、上記ヘッドＨによって決まると同時に、容器１内のガス圧力に変化が生ずる。そこで、その圧力を検出して、温水噴射ノズル４の開度を調整することが考えられるが、多数の温水噴射ノズル４に、それぞれ、開度調整機能を持たせるのは実際的でないので、図１のように実施する。
【００４１】
即ち、温水供給ポンプとしての循環ポンプ１０にバイパス回路２４を設けると共に、検出器２５によって容器内圧力を検出して圧力制御装置２６に入力する。圧力制御装置２６は、検出器２５の検出値に基づいてバイパス弁２７の開閉を行って供給温水量を制御して負荷調整を行う。
【００４２】
また、上記タンク１は、図１に示すように、タンク頂部にバルブ１９の付いたガス排出管２０及びガスハイドレート導入口２１を備えている。
【００４３】
続いて、上記ガスハイドレート可搬タンクの作用について説明する。
【００４４】
ペレット状のガスハイドレートを輸送及び貯蔵する場合は、図４に示すように、容器１内にペレット状のガスハイドレートｃを充填後、輸送又は貯蔵する。その際、バルブ１３、１５、１９は、閉止されている。
【００４５】
顧客先で、タンク１に充填されているペレット状のガスハイドレートｃを再ガス化する場合には、図５に示すように、タンク１に、循環ポンプ１０と、熱交換器１１と、温水量調整弁１２と、水位制御弁１８を有する温水循環経路９を接続する。更に、検出器２５によって検出した容器内圧力を圧力制御装置２６に入力し、バイパス回路２４に設けたバイパス弁２７の開閉を行って供給温水量を制御して負荷調整を行うようにする。
【００４６】
続いて、温水循環経路９内に所定量の温水を注水すると共に、循環ポンプ１０および熱交換器１１を稼働させる。この熱交換器１１によって所定温度（例えば、３０℃）に加熱された温水ａは、図６に示すように、温水噴射ノズル４より上方に向けて噴出し、最下層のペレット状のガスハイドレートｃを熱分解させる。
【００４７】
ペレット状のガスハイドレートの熱分解により再ガス化した天然ガスｄは、タンク頂部のガス排出管２０に接続させた図示しないガス導管を経てマイクロガスタービンなどの機器に供給される。一方、ペレット状のガスハイドレートの熱分解時に派生的に生じた分解水と温水との混合水ｅは、分離板２に設けた多数の通水孔３を通過してタンク１の底部に貯留する。
【００４８】
この混合水ｅは、循環ポンプ１０によってくみ出された後、熱交換器１１によって所定温度に加熱され、温水噴射ノズル４に供給されるのであるが、余分な混合水は、水位制御弁１８を通って外方に排出される。その際、タンク１内の混合水ｅの水位が一定になるように水位制御弁１８によって制御する。尚、所望により、タンク１内に水位計を設けて水位制御弁１８を自動的に制御するようにしてもよい。
【００４９】
以上の説明では、中空円筒状のタンクについて説明したが、タンク１に、上から下に行くにしたがって断面積が次第に小さくなるように、テーパーを付与してもよい。この場合には、ペレット状のガスハイドレートの再ガス化が進行しても、ペレット状のガスハイドレートの崩落を防止することができる。
【００５０】
小口需要（３０ｋＷ級）以上の場合に適用するガスハイドレート可搬タンク１として、枕状の槽内に仕切板２３を設けることも考えられ、謂わば、集合型可搬タンクというのも、より需要対応が可能である（図７参照。）。
【００５１】
次に、小口需要（３０ｋＷ級分散電源）にペレット状ガスハイドレートを供給する場合について説明する。
【実施例】
【００５２】
（実施例）
マイクロガスタービン（３０ｋＷ）へ供給する設備容量５９．４ｋｇ／ｈ（ＮＧＨ換算）により３０時間分の貯槽と、必要な加熱手段となる温水供給量および温水噴射ノズル諸元を以下のように設計した。
１）容器容積：４ｍ3 
２）容器胴径：１．５ｍ
３）容器長さ：２．３ｍ
４）胴断面積：１．８ｍ2 
５）包蔵ガス量：３１１Ｎｍ3 
６）供給ガス量：１０．４Ｎｍ3 ／ｈ
７）相当ＮＧＨ量：５９．４ｋｇ／ｈ
８）ガスタービン運転時間：３０時間
９）分解エネルギー：６，７５３ｋｃａｌ／ｈ
10) 分解時間（熱源３０℃におけるものとする。）：２０ｓｅｃ／ｇ
11) 分解速度：０．２ｋｇ／ｈ
12) 温水供給量（ＮＧＨ量の３３０倍の通水量）：１９，５８９ｋｇ／ｈ
13) 温水温度：３０℃
14) 混合水温度：２９．６℃
15) 温水噴射ノズル径：８ｍｍ
16) ノズル流量：０．１ｍ3 ／ｈ
17) ノズル本数：２１７本
18) ノズル占有面積：０．０１７ｍ2 
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る第１のガスハイドレート可搬タンクの概略構成図である。
【図２】図１のガスハイドレート可搬タンクの要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）温水噴射ノズルの側面図、（ｂ）温水噴射ノズルの平面図である。
【図４】図１のガスハイドレート可搬タンクによる輸送及び貯蔵状態を示す説明図である。
【図５】図１のガスハイドレート可搬タンクによる再ガス化作業の説明図である。
【図６】図５のガスハイドレート可搬タンクの要部拡大説明図である。
【図７】本発明に係る第２のガスハイドレート可搬タンクの概略構成図である。
【図８】従来の再ガス化作業の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
ｃ  ペレット状のガスハイドレート
１  ガスハイドレート可搬タンク
２  分離板
３  通水孔
４  温水噴射ノズル
５  電熱ヒータ
【図１】
2006138349.tif 000003
【図２】
2006138349.tif 000004
【図３】
2006138349.tif 000005
【図４】
2006138349.tif 000006
【図５】
2006138349.tif 000007
【図６】
2006138349.tif 000008
【図７】
2006138349.tif 000009
【図８】
2006138349.tif 000010