(57)【要約】【課題】原料液体と熱媒液との間の液液直接接触熱交換により水和物を製造する技術であって、特に、熱媒液を冷却用伝熱面により繰返し冷却しても、冷却用伝熱面に水和物が付着して、流体経路配管内の閉塞、圧力損失の増加、熱交換効率の低下その他の不具合が起こり難い技術を提供すること。【解決手段】水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体を異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造方法であって、熱媒液の層から取り出した熱媒液を冷却用伝熱面に接触させて冷却した後、原料液体の層の中に放出することを特徴とする水和物の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造方法であって、熱媒液の層から取り出した熱媒液を冷却用伝熱面に接触させて冷却した後、原料液体の層の中に放出することを特徴とする水和物の製造方法。
【請求項２】
水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、ゲスト物質、水及び水和物のそれぞれとの相互溶解性が低く、原料液体又はゲスト物質と相互に反応し難く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造方法であって、熱媒液の層から取り出した熱媒液を強制的な流れにして冷却用伝熱面に接触させて冷却した後、原料液体の層の中に放出することを特徴とする水和物の製造方法。
【請求項３】
前記冷却用伝熱面に水和物の付着を抑制する表面処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水和物の製造方法。
【請求項４】
前記原料液体の層に生成した水和物を原料液体とともに取り出す際に取り込まれた熱媒液を、原料液体から分離することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水和物の製造方法。
【請求項５】
水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造装置であって、原料液体の層と、熱媒液の層と、熱媒液の層から取り出された熱媒液を原料液体の層の中に放出する流体経路と、流体経路を流れる熱媒液と接触して、これを冷却する冷却用伝熱面とを備えることを特徴とする水和物の製造装置。
【請求項６】
水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造装置であって、原料液体の層と、熱媒液の層と、熱媒液の層から取り出された熱媒液を原料液体の層の中に放出する流体経路と、流体経路を流れる熱媒液と接触して、これを冷却する冷却用伝熱面と、流体経路の中に熱媒液の強制的な流れを作り出し、冷却用伝熱面に向けて送り出す流体移送装置とを備えることを特徴とする水和物の製造装置。
【請求項７】
水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、この原料液体と異なる比重を有し、ゲスト物質、水及び水和物のそれぞれとの相互溶解性が低く、原料液体又はゲスト物質と相互に反応し難く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造装置であって、原料液体の層、及び原料液体の層の直上又は直下に配置された熱媒液の層を収容する液層収容槽と、液層収容槽の中の熱媒液の層と連通し、熱媒液を取り出す取出用配管と、取出用配管の下流に配置され、熱媒液を冷却する冷却用伝熱面を備える冷却室と、熱媒液の流れに強制力を与え、その熱媒液を冷却用伝熱面に向かって送出する流体移送装置と、冷却室の下流に配置され、液層収容槽の中の原料液体の層と連通し、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を液層収容槽の中の原料液体の層の中に放出する放出用配管とを備えることを特徴とする水和物の製造装置。
【請求項８】
前記冷却用伝熱面に水和物の付着を抑制する表面処理が施されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の水和物の製造装置。
【請求項９】
前記原料液体の層から原料液体とともに取り出された水和物を収容する水和物貯蔵槽と、この水和物貯蔵槽の中に形成される熱媒液の層から熱媒液を水和物貯蔵槽の外部に取り出すための配管経路とを備えることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の水和物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解性が互いになく、比重が互いに異なる液体間の所謂液液直接接触熱交換により水和物を製造する技術に関し、より詳しくは、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体を、原料液体と異なる比重を有し、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液との間の、所謂液液直接接触熱交換により水和物を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱性物質を製造する技術として、蓄熱性物質を生成し得る液体(以下「原料液体」という場合がある)と、当該液体とは異なる比重を有し、且つ当該液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液との間の所謂液液直接接触熱交換法が知られている。
【０００３】
その一例（以下「従来技術１」という場合がある）においては、単一の槽内に、原料液体と熱媒液との接触界面の上下に各液体の層を配置せしめ、熱媒液の層の中に配置した伝熱管の伝熱面により熱媒液に熱を付与しつつ、接触界面の撹拌や槽外に取り出された熱媒液を槽の中の原料液体の層に放出する循環により、接触界面での熱媒液と原料液体との間や槽の中に放出された熱媒液と原料液体との間で熱交換を促進させ、接触界面の近傍や原料液体の中に蓄熱性物質を生成させる技術が開示されており、熱媒液を槽の中の原料液体の層に放出する際に、その熱媒液を原料液体の層に配設された熱交換用配管の表面に流下させることにより、その表面における凝固物の付着や塊状化を防止する技術も開示されている（特許文献１、図２参照）。
【０００４】
また、別の例（以下「従来技術２」という場合がある）においては、液体ゲスト物質とホスト物質である水を蓄熱槽に充填して蓄熱性物質である水和物を製造するに際して、蓄熱槽内の水を取り出して外部熱交換器が備える冷却用伝熱面により冷却し、この冷却した水を液体ゲスト物質と水との接触界面に向けて戻すことにより、その接触界面を変動させ、これにより両物質間の熱交換を促進させ、水和物を生成させる技術が開示されている（特許文献２参照）。液体ゲスト物質は、それ単独では蓄熱性物質である水和物を生成するものとはいえないが、水との反応により水和物を生成し得るという観点から広義にとらえれば、原料液体に該当する。従来技術２では、水は、ホスト物質として水和物の原料となるとともに、蓄熱槽と外部熱交換器との間の循環を通じて、原料液体である液体ゲスト物質を冷却するための熱媒液となる（換言すれば、原料液体の一部が熱媒液を兼ねている）。また、水のみならず、水和物が懸濁又は分散している水リッチ状態にある水も、蓄熱槽と外部熱交換器との間の循環を通じて、熱媒液となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８５０２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−２８６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、所謂液液直接接触熱交換法においては、熱交換に資する液体同士の分離が問題になることが多い。上記従来技術との関係でいうならば、原料液体と熱媒液との間の熱交換を促進させるために両液体の接触界面の撹拌・変動や一方の液体から他方の液体の層への放出を行うと、熱媒液の層の中に原料液体が多かれ少なかれ取り込まれる。このような熱媒液を冷却用伝熱面により冷却すると、その冷却用伝熱面に蓄熱性物質の凝固物が付着し、流体経路配管内の閉塞、圧力損失の増加、熱交換効率の低下その他の不具合の原因となる。
【０００７】
従来技術１には、原料液体の層の中に配置した冷却用伝熱面に対し熱媒液を流下させることにより、凝固物の付着や塊状化を防止する技術も開示されている。しかし、原料液体の層の中に配置された冷却用伝熱面により原料液体を冷却することにより水和物を生成させようとしているとき、同じく水和物を生成させるために冷却されている熱媒液をその冷却用伝熱面に流下させたところで、凝固物の付着や塊状化が助長されることはあり得ても、防止されるとは考え難い。
【０００８】
従来技術２では、原料液体の一部（ホスト物質である水）が熱媒液を兼ねている。このため、ゲスト物質の液体と水との接触界面を変動させた結果、水の層の中にゲスト物質が取り込まれると、混入しているゲスト物質の周囲は、すべてホスト物質ということになり、当該ゲスト物質へのホスト物質の潤沢な供給源となる。このような熱媒液（水）を冷却用伝熱面により冷却すると、ゲスト物質の混入量に相応の水和物が冷却用伝熱面及びその近傍に生成することになるので、上記の不具合の原因となる。ゲスト物質の水への混入量が少ない場合であっても、両液体の接触界面の変動が継続すると、水和物の付着が累積し、上記の問題の原因となる。水和物が懸濁又は分散している水リッチ状態にある原料液体を熱媒液として使用する場合であっても、局所的に過冷却状態のままで冷却用伝熱面に到達することが現実には（特に製造装置の運転開始段階や水和物製造装置及びその付帯機器・装置等の不安定動作時には）起こり得るので、上記の問題の原因を払拭することは容易なことではない。
【０００９】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、原料液体と熱媒液との間の所謂液液直接接触熱交換により水和物を製造する技術、特に、熱媒液を冷却用伝熱面により繰返し冷却しても、当該冷却用伝熱面に水和物が付着して、流体経路配管内の閉塞、圧力損失の増加、熱交換効率の低下その他の不具合が起こり難いという実機に好適な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の形態は、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体を異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造方法であって、熱媒液の層から取り出した熱媒液を冷却用伝熱面に接触させて冷却した後、原料液体の層の中に放出することを特徴とする水和物の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の第２の形態は、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、ゲスト物質、水及び水和物のそれぞれとの相互溶解性が低く、原料液体又はゲスト物質と相互に反応し難く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造方法であって、熱媒液の層から取り出した熱媒液を強制的な流れにして冷却用伝熱面に接触させて冷却した後、原料液体の層の中に放出することを特徴とする水和物の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明の第３の形態は、第１又は第２の形態に係る水和物の製造方法であって、冷却用伝熱面に水和物の付着を抑制する表面処理が施されていることを特徴とする水和物の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれかの形態に係る水和物の製造方法であって、原料液体の層に生成した水和物を原料液体とともに取り出す際に取り込まれる熱媒液を、原料液体から分離することを特徴とする水和物の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の第５の形態は、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造装置であって、原料液体の層と、熱媒液の層と、熱媒液の層から取り出された熱媒液を原料液体の層の中に放出する流体経路と、流体経路を流れる熱媒液と接触して、これを冷却する冷却用伝熱面とを備えることを特徴とする水和物の製造装置を提供する。
【００１５】
本発明の第６の形態は、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造装置であって、原料液体の層と、熱媒液の層と、熱媒液の層から取り出された熱媒液を原料液体の層の中に放出する流体経路と、流体経路を流れる熱媒液と接触して、これを冷却する冷却用伝熱面と、流体経路の中に熱媒液の強制的な流れを作り出し、冷却用伝熱面に向けて送り出す流体移送装置とを備えることを特徴とする水和物の製造装置を提供する。
【００１６】
本発明の第７の形態は、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、ゲスト物質、水及び水和物のそれぞれとの相互溶解性が低く、原料液体又はゲスト物質と相互に反応し難く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させる水和物の製造装置であって、原料液体の層、及び原料液体の層の直上又は直下に配置する熱媒液の層を収容する液層収容槽と、液層収容槽の中の熱媒液の層と連通し、熱媒液を取り出す取出用配管と、取出用配管の下流に配置され、熱媒液を冷却する冷却用伝熱面を備える冷却室と、熱媒液の流れに強制力を与え、その熱媒液を冷却用伝熱面に向かって送出する流体移送装置と、冷却室の下流に配置され、液層収容槽の中の原料液体の層と連通し、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を液層収容槽の中の原料液体の層の中に放出する放出用配管とを備えることを特徴とする水和物の製造装置を提供する。
【００１７】
本発明の第８の形態は、第５乃至第７のいずれかの形態に係る水和物の製造装置であって、冷却用伝熱面に水和物の付着を抑制する表面処理が施されていることを特徴とする水和物の製造装置を提供する。
【００１８】
本発明の第９の形態は、第５乃至第８のいずれかの形態に係る水和物の製造装置であって、原料液体の層から原料液体とともに取り出された水和物を収容する水和物貯蔵槽と、水和物貯蔵槽の中に形成される熱媒液の層から熱媒液を水和物貯蔵槽の外部に取り出すための配管経路とを備えることを特徴とする水和物の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
（１）本発明は、まず、所謂直接液液熱交換による水和物の製造技術として、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、この原料液体と異なる比重を有し、水和物との相互溶解性が低く、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液とを接触させ、その際の熱交換により原料液体を冷却し、これにより原料液体の中に水和物を生成させるという点に特徴がある。このような構成によれば、冷却用伝熱面により熱媒液を冷却しても、その冷却用伝熱面に水和物が付着し難く、従ってその付着に起因する不具合が発生し難くすることができる。
【００２０】
即ち、従来技術２では、所謂直接液液熱交換による水和物の製造技術ではあるものの、原料物質の一部（液体ホスト物質である水）が熱媒液を兼ねるため、それらは同じ層となり、その上で水和物を生成させる。このため、水和物生成温度より高い温度の熱媒液の中に原料物質の残部（液体ゲスト物質）が混入すると、混入した液体ゲスト物質の周囲はすべて液体ホスト物質となり、水和物生成の際必要なホスト物質の潤沢な供給源となる。そして、その熱媒液が冷却用伝熱面により水和物生成温度以下に冷却されると、混入した液体ホスト物質が水が出会う確率は極めて高いことから、その高い確率と液体ゲスト物質の混入量相応の水和物が生成することになる。この傾向は、水と液体ゲスト物質との間の熱交換効率を高めてより多くの水和物を生成させるために接触界面を変動させる又は接触界面に向けて若しくは液体ゲスト物質の層の中にホスト物質である水を戻すと、より顕著となる。
【００２１】
これに対し、本発明では、原料液体と熱媒液とを互いに別の液体物質とし、層分離させ、その上で水和物を生成させる。熱媒液は、原料液体と接触界面を形成又は保持し得るものであるので、ゲスト物質、水及び水和物のそれぞれとの相互溶解性もある程度又はかなり低く、原料液体中のゲスト物質や水が混入する量はそもそも少ない。また、熱媒液が冷却用伝熱面により水和物生成温度以下に冷却されても、周囲の熱媒液の中で水和物のゲスト物質やホスト物質である水とが出会う確率は小さいので、低い確率とゲスト物質の混入量相応の相対的により少量の水和物しか生成しないことになる。熱媒液と原料液体との間の熱交換効率を高め、より多くの水和物を生成させるために接触界面を変動させても又は接触界面に向けて若しくは原料液体の層の中に熱媒液を放出させても、水和物の生成量が増加する傾向があったとしても、従来に比べてより少量しか生成しないという傾向は変わらない。従って、本発明によれば、冷却用伝熱面により熱媒液を冷却しても、その冷却用伝熱面に水和物をより付着し難く、その付着に起因する不具合をより発生し難くすることができる。
【００２２】
（２）次に、本発明は、熱媒液の層から取り出した熱媒液を強制的な流れにして冷却用伝熱面に接触させて冷却するとともに、原料液体の層の中に放出する点、換言すれば、熱媒液の層から取り出した熱媒液を冷却用伝熱面により冷却する際、強制的な流れにして冷却用伝熱面に接触させる点に特徴がある。このような構成によれば、冷却用伝熱面が常に熱媒液の強制的な流れに晒されるので、そこに付着した水和物の離脱が容易になり、塊状への成長を抑制又は防止することができる。
【００２３】
液体の流れの力により付着物を除去する手法は、多くの場合、付着物の量が少ない段階では効果的であるものの、付着量が増し、表面を覆う面積が大きくなるほど液体の流れの力では剥がれ難くなり、効果的ではなくなる。熱媒液を槽の中の原料液体の層に放出する際に、その熱媒液を、原料液体の層に配設された熱交換用配管の表面に流下させるという従来技術１では、効果が全くか又はそれほど期待できない。これに対し、本発明では、上記（１）の通り、原料液体中のゲスト物質や水が混入する量自体がそもそも少ないことに加えて、混入したとしても、周囲の熱媒液の中で水和物を生成させるに足るゲスト物質や水が出会う確率は小さいので、ゲスト物質の混入量相応の水和物は生成し難く、生成したとしても相対的に少量となるので、熱媒液の強制的な流れを作り出す手法による効果が維持され易いか又は低下し難い。
【００２４】
熱媒液の強制的な流れを作り出す手法の典型例は、熱媒液の流体経路に適当な流体移送装置を取り付けることである（本発明の第６及び第７の各形態参照）。配管及びポンプが、それぞれ、流体経路及び流体移送装置の例である。
【００２５】
流体移送装置は、冷却用伝熱面の上流に設けても、下流に設けても、熱媒液の強制的な流れを作り出すことができる。この意味から、本発明は、冷却用伝熱面に対する流体移送装置の設置場所により限定されず、流体移送装置が冷却用伝熱面の上流に配置していても、下流に配置していても、本発明の射程内となる（ただし、本発明の特定の形態は、冷却用伝熱面に対する流体移送装置の設置場所により限定される）。
【００２６】
（３）本発明は、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を原料液体の層の中に放出させるという点にも特徴がある。即ち、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を原料液体の層の中に放出させる場合、その放出口及びその近傍を構成する部材（例えば、熱媒液の放出口を開口部とし、その熱媒液が流通可能な管材）が伝熱性を有する限り、当該部材により、その周囲の原料液体が冷却される。それ故、このような構成によれば、例えば、原料液体の層の中に、熱媒液との直接接触による熱交換が不十分な（従って十分冷却されていない）原料液体が存在していても、その原料液体を当該部材により冷却又は予冷することができ、熱媒液の冷却の効果を無駄なく活用することができるとともに、熱媒液と原料液体との直接接触熱交換による水和物の製造を補うことができ、全体として水和物の効率的製造が可能になる。
【００２７】
（４）更に、本発明は、上記（１）との関連で、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を原料液体の層の中に放出させるという点にも特徴がある。
【００２８】
即ち、従来技術２では、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液（ホスト物質である水）を接触界面に向けて又は液体ゲスト物質の層の中に放出している。この構成によれば、液体ゲスト物質との熱交換に寄与しない位置（即ち、接触界面近傍から離隔した位置）にある水により水和物を生成させることができる。しかし、上記（１）にて既述した通り、液体ゲスト物質を取り込んだ水が冷却用伝熱面により水和物生成温度以下に冷却されると、その冷却用伝熱面への水和物の付着が起こり易くなる。この場合、従来技術２では、接触界面近傍から離隔した位置にある水により水和物を生成させるという長所を十分活かし切れない。
【００２９】
本発明でも、従来技術２と同様、冷却された熱媒液を原料液体の層の中に放出している（原料液体の層の中に放出しているのであれば、接触界面に向けて放出していても、そうでなくてもよい）ので、原料液体との熱交換に寄与しない位置（例えば接触界面近傍から離隔した位置）にある熱媒液により水和物を生成させることができる。しかし、上記（１）にて既述した通り、本発明では、熱媒液がゲスト物質や水を取り込むとしても、そして、ゲスト物質や水を取り込んだ熱媒液が冷却用伝熱面により水和物生成温度以下に冷却されても、水和物の生成量は少なく、冷却用伝熱面への水和物の付着も起こり難い。
【００３０】
要するに、本発明では、従来技術２の場合と異なり、原料液体との熱交換に寄与しない位置にある水により水和物を生成させるという長所をより活かし易い。現実的な水和物製造（例えば、水和物製造装置の実機の設計）を念頭に置くと、この長所が活かせる本発明は好適又は有益である。
【００３１】
なお、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を原料液体の層の中に放出させる際、その放出のさせ方には制限はない。しかし、水和物の生成を促進させるためには、原料液体と冷却された熱媒液との接触面積を実質的に増加させ、両液体間の熱交換効率を高めることが望ましい。この意味から、上記の放出の際には、熱媒液をより小さな塊（液滴）にして、従って表面積がより大きくなるようにして、放出させることが好ましい。
【００３２】
また、接触界面に向けて放出させ、その放出により接触界面を撹拌又は変動させることが好ましい。冷却された熱媒液を原料液体の層の中に放出させることにより、原料液体が取り込まれても、冷却用伝熱面への水和物が付着やそれに起因する不具合が発生し難いことは、上記（１）において説明したとおりである。
【００３３】
以上は、本発明の各形態に共通する効果であり、各形態及びそれが奏する効果は、実施例に記載のものを除き、以下のとおりである。
【００３４】
本発明の第１の形態によれば、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液との直接接触熱交換により、原料液体の中に水和物を生成させる方法を実現することができ、特に、熱媒液を冷却する冷却用伝熱面に水和物を付着し難く、従って付着に起因する不具合を発生し難くすることができ、より現実的に好適又は有益な水和物の製造方法を実現することができる。
【００３５】
本発明の第２の形態によれば、第１の形態が奏するものと同じ効果を奏する。
【００３６】
なお、本発明の第２の形態においては、原料液体と異なる比重を有し、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液が、原料液体に含まれるゲスト物質及び水のそれぞれとの相互溶解性が低く、原料液体又はゲスト物質と相互に反応し難いものに限定される。このような熱媒液であれば、そこにゲスト物質や水が取り込まれたとしても、混入量は高くならず、混入したゲスト物質がホスト物質である水と出会う確率も高くならないことがより鮮明になる。また、従来技術２の場合には、熱媒液がホスト物質である水であり、ゲスト物質と水和物を形成する反応を起こすが、第２の形態では、そのような反応を起こす熱媒液は射程外である。
【００３７】
本発明の第３の形態においては、冷却用伝熱面に水和物の付着を抑制する表面処理が施されている。熱媒液が、シリコンオイル、フッ素系オイル、パラフィンなどの油又は油性物質ならば、親油性被膜の形成処理が当該表面処理の典型例である。この第３の形態によれば、原料液体を取り込んだ熱媒液が冷却用伝熱面により冷却され、水和物が生成したとしても、当該冷却用伝熱面への水和物の付着が更に起こり難くなり、従って付着に起因する不具合を更に発生し難くすることができ、より現実的に好適又は有益な水和物の製造方法を実現することができる。なお、付着に起因する不具合の発生を極力抑えるためには、水和物の付着を抑制する表面処理を、冷却用伝熱面のみならず、その近傍又は下流の部材表面にも施すことが望ましい。
【００３８】
例えば、原料液体の層に生成した水和物を別の槽に移すこと、原料液体の層に生成した水和物を熱利用に供することなどを目的として、水和物を原料液体とともに取り出す際には、熱媒液のような目的外の物質が取り込まれないようにする必要がある。本発明の第４の形態によれば、それが可能になる。水和物とともに取り出された原料液体の中から、既に取り込まれている熱媒液を取り除く手法の典型例は、原料液体の取出用配管の途中に、原料液体と熱媒液との分離を促進させる装置を設けることである。例えば、その取出用配管の途中に遠心分離装置や液溜装置に代表される液流速を低減させる装置を設けることが出来る。
【００３９】
本発明の第５の形態によれば、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする原料液体と、原料液体と異なる比重を有し、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液との直接接触熱交換により、原料液体の中に水和物を生成させる水和物製造装置を実現することができ、特に、熱媒液を冷却する冷却用伝熱面に水和物を付着し難く、従って付着に起因する不具合を発生し難くし得る、より現実的に好適又は有益な水和物の製造装置を実現することができる。
【００４０】
流体移送装置（より正確には、流体移送装置が備える熱媒液の送出口）を冷却用伝熱面の上流に設けても、下流に設けても、熱媒液の強制的な流れを作り出すことができるとはいえ、流体移送装置を冷却用伝熱面の上流に設けた方が熱媒液の流れの力が冷却用伝熱面に作用するので、水和物の付着をより抑制又は防止し易い。
【００４１】
本発明の第６の形態においては、流体移送装置により、流体経路の中に熱媒液の強制的な流れを作り出し、これを冷却用伝熱面に向けて送り出す。このことは、流体移送装置（より正確には、流体移送装置が備える熱媒液の送出口）が、冷却用伝熱面の上流に配置することを意味している。それ故、この第６の形態によれば、冷却用伝熱面への水和物の付着をより抑制又は防止し易い水和物の製造装置を実現することができる。
【００４２】
本発明の第７の形態においては、原料液体と異なる比重を有し、原料液体と接触界面を形成又は保持し得る熱媒液が、原料液体に含まれるゲスト物質及び水のそれぞれとの相互溶解性が低く、原料液体又はゲスト物質と相互に反応し難いものに限定される。このような熱媒液であれば、そこに原料液体が取り込まれたとしても、混入量は高くならず、混入したゲスト物質がホスト物質である水と出会う確率も高くならない。従来技術２の場合には、熱媒液がホスト物質である水であり、ゲスト物質と水和物を形成する反応を起こすが、本発明では、そのような反応を起こす熱媒液は射程外となる。それ故、本発明の第７の形態によれば、熱媒液を冷却する冷却用伝熱面に水和物を付着し難く、従って付着に起因する不具合を発生し難くし得る、より現実的に好適又は有益な水和物の製造装置を実現することができる。
【００４３】
また、本発明の第７の形態においては、熱媒液の層から取り出した熱媒液を冷却用伝熱面に接触させて冷却した後、原料液体の層の中に放出するという構成が、液層収容槽の中の熱媒液の層と連通し、熱媒液を取り出す取出用配管と、取出用配管の下流に配置され、熱媒液を冷却する冷却用伝熱面を備える冷却室と、熱媒液の流れに強制力を与え、その熱媒液を冷却用伝熱面に向かって送出する流体移送装置と、冷却室の下流に配置され、液層収容槽の中の原料液体の層と連通し、冷却用伝熱面により冷却された熱媒液を液層収容槽の中の原料液体の層の中に放出する放出用配管とにより実現される。このとき、流体移送装置は、強制力が与えられた熱媒液の流れを冷却用伝熱面に向かって送出する機能を有することから、冷却用伝熱面の上流に配置する装置（より正確には、熱媒液の送出口を冷却用伝熱面の上流に配置する装置）であることが分かる。それ故、熱媒液の流れの力が冷却用伝熱面に直に作用するので、水和物の付着をより抑制又は防止し易い。それ故、この第７の形態によれば、冷却用伝熱面への水和物の付着をより抑制又は防止し易い水和物の製造装置を実現することができる。
【００４４】
なお、流体移送装置（より正確には、流体移送装置が備える熱媒液の送出口）の配置場所は、冷却用伝熱面の上流であれば足り、配置可能な場所である限り制限はない。しかし、熱媒液の流れの力を冷却用伝熱面に直に作用させるためには、冷却用伝熱面の上流の、できるだけ近接した位置に配置させることが望ましい。
【００４５】
本発明の第８の形態においては、冷却用伝熱面に水和物の付着を抑制する表面処理が施されている。熱媒液が、シリコンオイル、フッ素系オイルなどの油又は油性物質ならば、親油性被膜の形成処理が当該表面処理の典型例である。この第８の形態によれば、冷却用伝熱面への水和物の付着が更に起こり難くなり、従って付着に起因する不具合を更に発生し難くすることができ、より現実的に好適又は有益な水和物の製造装置を実現することができる。付着に起因する不具合の発生を極力抑えるためには、水和物の付着を抑制する表面処理を、冷却用伝熱面のみならず、その近傍又は下流の部材表面にも施すことが望ましい。
【００４６】
本発明の第９の形態においては、原料液体の層から原料液体とともに取り出された水和物が水和物貯蔵槽に収容されたとき、その中に形成される熱媒液の層から熱媒液が配管経路を通じて水和物貯蔵槽の外部に取り出される。それ故、この第９の形態によれば、例えば、原料液体の層に生成した水和物を別の槽に移すとき、原料液体の層に生成した水和物を熱利用に供するときなど、水和物を原料液体とともに取り出すときに、熱媒液のような目的外の物質が取り込まれない水和物製造装置を実現することができる。水和物とともに取り出された原料液体の中から、既に取り込まれている熱媒液を取り除く装置の典型例は、原料液体の取出用配管の途中に設置された、原料液体と熱媒液との分離を促進させる装置であり、例えば、その取出用配管の途中に設置された、遠心分離装置や液溜装置に代表される液流速を低減させる装置である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１に係る水和物製造装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係る水和物製造装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例３に係る水和物製造装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施例４に係る水和物製造装置を示す構成図である。
【図５】本発明の実施例５に係る水和物製造装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例６に係る水和物製造装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施形態又は実施例を示し、本発明を詳細に説明する。その際、必要に応じて図表を参照しつつ説明するが、各図表において同じ部分又は相当する若しくは共通する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。いうまでもなく、本発明は、図面に記載された実施の形態や実施例に限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る水和物製造装置を示す構成図である。なお、図１に示す水和物製造装置で実行される水和物製造方法は、本発明の一実施形態に係る水和物製造方法でもあり、従って、実施例１は本発明に係る水和物製造方法の実施例でもある。
【００５０】
図中、参照符号１は水和物製造装置、２は収容槽、３は原料液体、Ｌmは熱媒液の層、４は熱媒液、Ｌｓは原料液体の層、５はＬmとＬsとの接触界面、６は流体移送装置、７は熱媒液の取出用の流体経路、８は熱媒液の放出用の流体経路、９は熱交換装置、１０は冷却用伝熱面、１１は原料液体の取出用の流体経路、１２は原料液体の放出用の流体経路、Ｓは冷却用伝熱面１０に付着した水和物をそれぞれ示す。
【００５１】
原料液体３と熱媒液４との間には比重差があるので、接触界面５を境にして上層と下層とに分離する。図１は、原料液体３の方が熱媒液４よりも比重が大きい場合を示しており、下層が原料液体の層（Ｌs）、上層が熱媒液の層（Ｌm）となる。
【００５２】
原料液体３と熱媒液４とは比重差があり、それによりＬmとＬsとに層分離するものであれば足り、本発明の奏効性を完全に阻害するものでない限り、一方が他方に全く溶解しないことまで必要とされず（従って、一方が他方に多少溶解してもよく）、一方が他方に全く反応（水和物生成反応を含む）しないことまで必要とされない（従って、一方が他方と多少反応してもよい）。
【００５３】
原料液体３は、水和物のゲスト物質を溶質とし水を溶媒とする液体であるが、水和物を生成する原料となり得るものである限り、他の物質を組成物や添加物として含んでいてもよい。原料液体３の中に水和物が生成し、その水和物が原料液体３の中に分散又は懸濁している（例えばスラリー状を呈する）状態のものであっても、水和物を生成する原料となり得るものである限り、それは原料液体３に含まれる。
【００５４】
熱媒液４の典型例は、シリコン系オイルやフッ素系オイルである。熱媒液４としては、原料液体との比重差が大きいものほど好ましく、毒性、揮発性などがないか又は実用の妨げにならない程度に低いものが好ましい。
【００５５】
接触界面５は、厚みのない面である必要はなく、上下方向にある程度の幅があってもよい。原料液体３と熱媒液４との組み合わせによっては、原料液体の層Ｌsと熱媒液Ｌmとが接触界面５により明確に分かれずに、原料液体と熱媒液とが混在する層が介在する場合もある。この場合には、接触界面５は、原料液体と熱媒液とが混在する層の中にも存在することになる。
【００５６】
流体移送装置６の典型例はポンプである。流体経路７は、収容槽２から取り出された熱媒液４を流体移送装置６に送入する流体経路である。流体経路８は、熱交換装置９から送出された熱媒液４を収容槽８内の原料液体の層Ｌsの中に放出する流体経路である。流体経路７，８の各典型例は、配管である。流体経路７を通じて熱媒液４を収容槽２から取り出す際には、可能な限り又は必要な限り、原料液体３の混入量を減らす必要があるので、原料液体の層Ｌsから離隔した位置からこれを取り出すことが好ましい。
【００５７】
流体経路８を通じて熱媒液４を原料液体の層Ｌsの中に放出する際には、可能な限り又は必要な限り、原料液体の層Ｌsの中でより効率的に原料液体３と接触するように放出することが好ましい。原料液体３との接触を効率化するための典型的手法は、収容槽２の内部の流体経路８先端にディフューザ（放散装置）を設けて、より表面積の大きな熱媒液４の塊（例えば、小径の液滴や、小径の液滴が連なった液の塊や流れ）として原料液体の層Ｌsの中で分布が均一になるように放出することが好ましい。
【００５８】
熱媒液４を原料液体の層Ｌsの中に放出するための流体経路８の放出口及びその近傍の部材が伝熱性を有する素材で形成されている場合、その部材により、原料液体の層Ｌsの中で原料液体３が冷却又は予冷される。このような構成により水和物を効率的に生成することが好ましい。例えば、原料液体の層Ｌsの中に、熱媒液４との直接接触による熱交換が不十分な（従って十分冷却されていない）原料液体３が存在していても、その原料液体３を当該部材により冷却又は予冷することができるので、熱交換装置９による熱媒液４の冷却の効果を無駄なく活用することができるとともに、原料液体３と熱媒液４との直接接触熱交換による水和物の製造を補うことができ、全体として水和物の効率的製造が可能になる。
【００５９】
冷却用伝熱面１０を備える熱交換装置９の典型例は、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器である。この場合、各熱交換器の熱交換面が冷却用伝熱面１０に該当する。ヒートシンクとそのヒートシンクと熱的に接続する冷却用熱源も熱交換装置９に該当する。この場合、ヒートシンクの表面が冷却用伝熱面１０に該当する。熱的接続の典型例は、冷媒やヒートパイプを介してなされるヒートシンクと冷却用熱源との間の熱伝達である。
【００６０】
冷却用伝熱面１０は、流体移送装置６が熱媒液４を放出する方向の下流に配置され、その熱媒液４を水和物生成温度以下に冷却する。冷却用伝熱面１０は、流体移送装置６から放出される熱媒液４と直接接触するように配置するのが望ましく、特に、流体移送装置６との間隔ができるだけ小さくなるように配置するのが好ましく、流体移送装置６から放出される熱媒液４が冷却用伝熱面１０を直撃するように配置するのがより好ましい。冷却用伝熱面１０には、必要に応じて、適当な表面処理を施すことにより、水和物が付着し難くなる、又は、付着した水和物が剥離し易くなるようにすることが出来る。熱媒液４がシリコン系オイル、フッ素系オイル、パラフィンなどの油又は油性物質である場合、当該表面処理の典型例は、親油性被膜の形成処理である。
【００６１】
流体経路１１は、収容槽２から取り出された原料液体３を、熱負荷側、別の収容槽、流体経路１２などに向けて送出する流体経路である。流体経路１２は、流体経路１１から送出された原料液体３を収容槽２内の熱媒液の層Ｌmの中に放出する流体経路である。流体経路１１、１２の各典型例は、配管である。流体経路１１を通じて原料液体３を収容槽２から取り出す際には、可能な又は必要な限り、熱媒液４の混入量を減らす必要があるので、熱媒液の層Ｌmから離隔した位置からこれを取り出すことが好ましい。流体経路１２を通じて原料液体３を熱媒液の層Ｌmの中に放出する際には、可能な又は必要な限り、熱媒液の層Ｌmの中でより効率的に熱媒液４と接触するように放出することが好ましい。熱媒液４との接触を効率化するための典型的手法は、収容槽２内部の流体経路１２の先端にディフューザを設けて、より表面積の大きな原料液体３の塊（例えば、小径の液滴や、小径の液滴が連なった流れ）として熱媒液の層Ｌmの中で分布が均一になるように放出することが好ましい。
【００６２】
収容槽２において、流体経路７の送出口と流体経路１２の放出口との位置関係は、例えば、流体経路１２から放出される原料液体３と熱媒液４との熱交換効率がより高くなり、且つ、熱交換装置９に向かって送出される熱媒液４への原料液体３の混入量がより少なくなるように調整される。流体経路８の放出口と流体経路１１の送出口との位置関係も概ね同様であり、例えば、流体経路８から放出される熱媒液４と原料液体３との熱交換効率がより高くなり、且つ、流体経路１１から送出される原料液体３への熱媒液４の混入量がより少なくなるように調整される。
【００６３】
図１では、液体移送装置６の液体送出方向と冷却用伝熱面１０により冷却された熱媒液４が液体経路８を通じて原料液体の層Ｌsに放出される放出方向とが略直交する向きに描かれているが、これは、実施例１に係るプロセス及び装置が、両方向が略直交する向きである場合に限定されるという意味ではない。実施例１では、液体移送装置６の液体送出方向と熱媒液４の原料液体の層Ｌsへの放出方向との間に特に制限はない。
【００６４】
かくして、収容槽２の中の原料液体３と熱媒液４との間の熱交換が、接触界面５において（より正確には、接触界面及びそれを挟んだ近傍の領域において）原料液体３と熱媒液４とが直接接触することにより生じ、これに加えて、流体経路８を通じて放出された熱媒液４が、原料液体の層Ｌsの中を移動する過程及び流体経路１２を通じて放出された原料液体３が、熱媒液の層Ｌmの中を移動する過程で、原料液体３と熱媒液４とが直接接触することにより生ずる。
【００６５】
接触界面５における原料液体３と熱媒液４との熱交換をより効率化するためには、接触界面５の面積を増やせばよい。接触界面５の面積を増やすための典型的手法は、接触界面５を振動させることである。実施例１では、流体経路８を通じて放出された熱媒液４及び流体経路１２を通じて放出された原料液体３が、接触界面５を横切って反対側の熱媒液の層Ｌm及び原料液体の層Ｌsにそれぞれ移動する過程で、接触界面５を振動させることができる。その振動だけでは不十分な場合には、接触界面５の撹拌に代表される公知の手法を追加的に適用すればよい。
【００６６】
以上の構成によれば、原料液体３と熱媒液４とが互いに別の液体物質として、層分離（Ｌs、Ｌm）し、両液体３、４の直接接触による熱交換により生成する水和物は、熱媒液４への溶解度が低いので、原料液体の層Ｌsの中に偏在することになる。そして、熱媒液４は、原料液体３と接触界面５を形成又は保持し得るものであるので、ゲスト物質や水との相互溶解性もある程度又はかなり低く、原料液体中のゲスト物質や水が混入する量はそもそも少ない。このため、その熱媒液４が冷却用伝熱面１０により水和物生成温度以下に冷却されても、周囲の熱媒液４の中で水和物のゲスト物質やホスト物質（水）である水とが出会う確率は小さく、故に低い確率とゲスト物質の混入量相応の、より少量の水和物しか生成しないことになる。
【００６７】
従って、実施例１における水和物製造装置又はその水和物製造装置において実行される水和物製造方法によれば、冷却用伝熱面５により熱媒液４を冷却しても、その冷却用伝熱面５に水和物Ｓがそもそも付着し難いことに加えて、たとえ水和物Ｓが付着するとしても、その付着の増加又は強固な付着を抑制又は防止することができ、その付着に起因する不具合をより発生し難くすることができる。この効果は、原料液体との熱交換に寄与しない位置にある水により水和物を生成させるという長所をより活かし易くする意味もあり、現実的な水和物製造（例えば、水和物製造装置の実機の設計）の実現に際しては、好適又は有益なものといえる。
【００６８】
なお、流体経路８の放出口及びその近傍の部材が伝熱性を有する素材で形成されている場合には、その  部材により、原料液体の層Ｌsの中の原料液体３を冷却し、水和物を生成することができ、また、予冷し、水和物の生成を効率化することができる。このことは、熱交換装置９による熱媒液４の冷却の効果を無駄なく活用することができるとともに、原料液体３と熱媒液４の直接接触熱交換による水和物の製造を補うことができ、全体として水和物の効率的製造が可能になることでもある。
【００６９】
流体経路７，８，１１，１２には、原料液体３や熱媒液４の流通のため、収容槽２の中での両液体の直接接触のため、或いはその他の目的のために、流体移送装置６以外の流体移送装置が設置される場合がある。しかし、図１では、本発明の理解の便のため、あえて図示を省略している（他の図においても、同じ理由から、実際には必要な流体移送装置のすべてを描写していない）。
【００７０】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施例２に係る水和物製造装置を示す構成図である。なお、図２に示す水和物製造装置で実行される水和物製造方法は、本発明の一実施形態に係る水和物製造方法でもあり、従って、実施例２は本発明に係る水和物製造方法の実施例でもある。
【００７１】
図中、参照符号１〜１２，Ｓ，Ｌs，Ｌmの意味は、図１に示すものと同じである。しかし、図２は、原料液体３の方が熱媒液４よりも比重が小さい場合を描写しており、上層が原料液体の層（Ｌs）、下層が熱媒液の層（Ｌm）となる。この点に起因する事項、即ち、次に述べる原料液体３と熱媒液４との間の比重差に起因する事項を除き、図１における説明は、図２においても当て嵌まるので、省略する。
【００７２】
即ち、流体経路１１を通じて原料液体３を収容槽２から取り出す際には、可能な又は必要な限り、熱媒液４の混入量を減らす必要があるので、流体経路１１の送出口は、熱媒液の層Ｌmから離隔した位置に設置されることが好ましい。図２に示す装置の場合、熱媒液の層Ｌmから離隔した位置とは、より鉛直上方の位置を意味している。
【００７３】
尤も、原料液体の層Ｌsの中で発生した水和物は,原料液体３が、流体経路１２から熱媒液の層Ｌmの中に放出されると同時に流体経路１１から送出され、熱媒液４が、流体経路８から原料液体の層Ｌsの中に放出されると同時に流体経路７から送出されることにより、原料液体の層Ｌsの中で撹拌される。この撹拌により、流体経路１１を通じて収容槽２から取り出される原料液体３への熱媒液４の混入量が増加するおそれがある。しかし、そのようなおそれがある場合には、流体経路１１の途中に分離装置１３（図示せず；図４参照）を設けて、原料液体３から、それに混入している熱媒液４を分離すればよい。
【００７４】
＜実施例３＞
図３は、本発明の実施例３に係る水和物製造装置を示す構成図である。なお、図３に示す水和物製造装置で実行される水和物製造方法は、本発明の一実施形態に係る水和物製造方法でもあり、従って、実施例３は本発明に係る水和物製造方法の実施例でもある。
【００７５】
図中、参照符号１〜１２，Ｓ，Ｌs，Ｌmの意味は、図１に示すものと同じであり、次の点を除き、図１における説明は、図３においても当て嵌まるので、省略する。
【００７６】
実施例１では、液体移送装置６の液体送出方向と熱媒液４の原料液体の層Ｌsへの放出方向との間に特に制限はない。これに対し、実施例３では、熱媒液４が、液体移送装置６から冷却用伝熱面１０を経由して原料液体の層Ｌsに向かって略直線的に送出され、そのまま原料液体の層Ｌsの中に放出される（流体経路８の先端にディフューザが装着されている場合には、熱媒液４が、液体移送装置６から冷却用伝熱面１０を経由して原料液体の層Ｌsに向かって略直線的に送出され、そのままディフューザを経由して原料液体の層Ｌsの中に放出される）。換言すれば、実施例３では、液体移送装置６の液体送出方向と熱媒液４の原料液体の層Ｌsへの放出方向とは、同じ向きであって、概ね直線上に位置する。この状況を表したのが、図３である。
【００７７】
このような構成によれば、液体移送装置６の持つ液体送出力が原料液体の層Ｌsの中への熱媒液４の放出力として伝達され易くなる。その結果、液体移送装置６から送出される熱媒液４は、無用な減速作用を受けることがないので、冷却用伝熱面１０により冷却される熱媒液４の中に原料液体３が取り込まれているために、液体経路８の中で水和物が付着するか又はそのおそれがある場合であっても、熱媒液４の流れの力により水和物を剥がすことができ、従って、液体経路８の中で水和物が付着したり、その付着に起因する流体経路配管内の閉塞、圧力損失の増加、熱交換効率の低下その他の不具合を起こり難くすることができる。
【００７８】
＜実施例４＞
図４は、本発明の実施例４に係る水和物製造装置を示す構成図である。なお、図４に示す水和物製造装置で実行される水和物製造方法は、本発明の一実施形態に係る水和物製造方法でもあり、従って、実施例４は本発明に係る水和物製造方法の実施例でもある。
【００７９】
図４に示す水和物製造装置は、液体経路１１、７の途中に分離装置１３、１４をそれぞれ備える点を除き、図２に示すものと同じである。従って、分離装置１３、１４に関する事項を除き、図２における説明は、図４においても当て嵌まるので、省略する。
【００８０】
分離装置１３は、流体経路１１の途中に設置され、流体経路１１を移動する原料液体３の中から、そこに取り込まれた又は混入した熱媒液４を分離する機能を有する。熱媒液４が分離された原料液体３は、流体経路１１の下流に向けて送出される。分離装置１３により原料液体３から分離された熱媒液４は、回収経路１１ａを通じて回収される。
【００８１】
分離装置１４は、流体経路７の途中の、冷却用伝熱面９よりも上流に設置され、流体経路７を移動する熱媒液４の中から、そこに取り込まれた又は混入した原料液体３を分離する機能を有する。原料液体３が分離された熱媒液４は、流体経路７の下流に向けて送出され、冷却用伝熱面９により冷却される。分離装置１４により熱媒液４から分離された原料液体３は、回収経路７ａを通じて回収される。
【００８２】
回収経路７ａ、１１ａは、常時開状態（即ち、分離装置１３、１４内に一時的に貯蔵するのではなく、分離された熱媒液４及び原料液体３を、それぞれ、回収経路１１ａ、７ａを通じて常時回収している状態）にしておく必要はなく、通常は閉状態であるが、分離装置１３、１４によりそれぞれ分離された熱媒液４及び原料液体３の貯蔵量が所定値に達した後又は一定時間の経過後に開状態とすることで、分離装置１３、１４内にそれぞれ蓄積された熱媒液４及び原料液体３を回収経路１１ａ、７ａを通じて回収するようにしてもよい。回収経路７ａ、１１ａの典型例は、開閉バルブを伴う配管である。
【００８３】
回収経路７ａ、１１ａを通じてそれぞれ回収された原料液体３及び熱媒液４は、例えば、一時的にそれぞれの回収タンク（図示せず）に貯蔵される。そして、その後、再度、収容槽２の中で起こる原料液体３と熱媒液４との直接接触熱交換に供される。
【００８４】
分離装置１３、１４の典型例は、流体経路１１、７を移動する液体の流速を低下させ、原料液体３と熱媒液４との比重差を利用して両液体を上下に層分離させるバッファタンクである。両液体が遠心分離可能である場合には、遠心分離装置も一例である。
【００８５】
原料液体３への熱媒液４の混入量が多い場合には分離装置１３を設置し、熱媒液４への原料液体３の混入量が多い場合には分離装置１４を設置すれば、水和物製造装置１における水和物の効率的生成を安定的に維持することができる。水和物製造装置１の稼動の異常事態に備えて、両方の分離装置１３、１４をあえて設置してもよい。言うまでもなく、実施例１、３において、分離装置１３、１４の少なくとも一方を設置してもよい。
【００８６】
＜実施例５＞
図５は、本発明の実施例４に係る水和物製造装置を示す構成図である。なお、図５に示す水和物製造装置で実行される水和物製造方法は、本発明の一実施形態に係る水和物製造方法でもあり、従って、実施例５は本発明に係る水和物製造方法の実施例でもある。
【００８７】
図５は、水和物製造装置の中核部分に加えて、周辺装置をも描写している。この意味から、実施例５は、実施例１〜４のような水和物製造装置及び方法というよりは、より大規模な水和物製造設備及びその稼動方法という方が的確である（このことは、後述の実施例６、７についても当て嵌まる）。
【００８８】
図中、参照符号１〜１２，Ｓ，Ｌm，Ｌsの意味は、図１中のそれらと同じであるので、説明は省略する。また、参照符号７ａ，１４は、図４中のそれらと同じであるので、説明は省略する（実施例５は、原料液体３の方が熱媒液４よりも比重が大きい場合の実施例であるという点で、実施例４とは逆である。しかし、分離装置１４やそれに接続する原料液体の回収経路７ａの役割や機能は同じである）。
【００８９】
参照符号１５及び１６は、それぞれ、収容槽２の中の、流体経路８及び１２の放出口の先端に設置されたディフューザを示す。参照符号１７は、分散板を示す。参照符号１８は、流体経路１１及び１２と接続する貯蔵タンクを示し、参照符号１８ａは、貯蔵タンク１８に接続する熱媒液の回収経路を示す。参照符号１９は、貯蔵タンク１８に接続する水和物の送出経路を示す。
【００９０】
また、参照符号５１４及び５１８は、それぞれ、分離装置１４及び貯蔵タンク１８の中の原料液体の層と熱媒液の層との間の接触界面を示す。参照符号６１１，６１２及び６１３は、それぞれ、流体経路１１，１２及び７に設置された流体移送装置を示し、いずれもその典型例はポンプである。流体移送装置６１３は、収容槽２の下流であって、分離装置１４の上流に配置する。
【００９１】
貯蔵タンク１８は、当初は原料液体３を貯蔵し、収容槽２の中で水和物が生成されるに応じて、原料液体３の中に水和物が分散又は懸濁してなる水和物のスラリー（以下、「水和物スラリー」という場合がある）を少なくとも一時的に貯蔵する機能を有する。
【００９２】
貯蔵タンク１８の中に当初貯蔵されている原料液体３は、流体経路１２を通じて流体移送装置６１２により収容槽２に送入され、ディフューザ１６から、熱媒液の層Ｌmの中に放出される。一方、収容槽２の上部から流体経路７を通じて流体移送装置６１３により送出される熱媒液４は、分離装置１４に送入される。分離装置１４では、送入された熱媒液４に混入している原料液体３が分離される。混入している原料液体３が分離された熱媒液４は、流体移送装置６により、分離装置１４から流体経路７を通じて送出され、強制的な流れとなり、冷却用伝熱面１０に接触する。この接触により、熱媒液４は、水和物生成温度以下に冷却される。熱交換装置９を通過することにより水和物生成温度以下に冷却された熱媒液４は、収容槽２の下部から流体経路８を通じて、収容槽２に送入され、原料液体の層Ｌsを通過して、ディフューザ１５から原料液体の層Ｌsの中に放出される。
【００９３】
ディフューザ１６から熱媒液の層Ｌmの中に放出された原料液体３は、収容槽２の中を移動する過程で熱媒液４と直接接触することに加え、ディフューザ１５から原料液体の層Ｌsの中に放出された熱媒液４も、収容槽２の中を移動する過程で原料液体３と直接接触することにより、熱交換が起こる。二つのディフューザ１５、１６の間には、分散板１７が設けられているので、これを通過する流体が収容槽２の内断面において均一化され、熱交換の効率が高められる。原料液体３と熱媒液４との直接接触熱交換は、接触界面５において（より正確には、接触界面及びそれを挟んだ近傍の領域において）も起こる。これらの熱交換により原料液体３の中に水和物が生成する。
【００９４】
収容槽２の中では、原料液体３と熱媒液４とが互いに別の液体物質として、層分離（Ｌs、Ｌm）し、両液体３、４の直接接触による熱交換により生成する水和物が、熱媒液４への溶解度が低いが故に、原料液体の層Ｌsの中に偏在することになる。原料液体の層Ｌsの中の水和物は原料液体３とともに（又は、水和物が原料液体３の中に分散又は懸濁してなる水和物のスラリーとして）、液体経路１１を通じて流体移送装置６１１により、収容槽２から送出され、貯蔵タンク１８に送入される。
【００９５】
以上の結果、当初は原料液体３のみであった貯蔵タンク１８の内容物は、収容槽２の中で水和物が生成されるに応じて、水和物が原料液体３の中に分散又は懸濁してなる水和物のスラリーに置き換わって行く。
【００９６】
水和物の送出経路１９は、貯蔵タンク１８に貯蔵された水和物又はそれが原料液体３の中に分散又は懸濁してなる水和物のスラリーを、それが保有する熱の利用側（その熱を利用するために別の熱媒体と熱交換する必要がある場合には、その熱交換を行う熱交換器の側を含む。以下まとめて「水和物利用系」という場合がある）に送出することを可能にする。熱媒液の回収経路１８ａと水和物の送出経路１９の典型例は、開閉バルブを伴う配管である。
【００９７】
分離装置１４において熱媒液４から分離された原料液体３及び貯蔵タンク１８において原料液体３又は水和物のスラリーから分離された熱媒液４は、それぞれ回収されて、後に収容槽２内における、両液体の直接接触熱交換に供される。
【００９８】
以上の構成において、熱媒液４は、原料液体３と接触界面５を形成又は保持し得るものであるので、ゲスト物質や水との相互溶解性もある程度又はかなり低く、原料液体中のゲスト物質や水が混入する量はそもそも少ない。このため、その熱媒液４が冷却用伝熱面１０により水和物生成温度以下に冷却されても、周囲の熱媒液４の中で水和物のゲスト物質やホスト物質（水）である水とが出会う確率は小さく、故に低い確率とゲスト物質の混入量相応の、より少量の水和物しか生成しない。このため、冷却用伝熱面１０により冷却される熱媒液４に原料液体３が混入していたとしても、冷却用伝熱面１０に付着する水和物の量は少なく、故に水和物の付着に起因する流体経路配管内の閉塞、圧力損失の増加、熱交換効率の低下その他の不具合は基本的に発生し難い。
【００９９】
また、冷却用伝熱面１０への水和物の付着が起こっても、熱媒液４の強制的な流れの力により、冷却用伝熱面１０への水和物の付着が低減される又は付着した水和物の剥離が促進される。冷却用伝熱面１０に水和物が付着し難くなるよう、又は付着した水和物が剥離し易くなるように表面処理が施されていれば、熱媒液４の強制的な流れの力により、上記の効果は更に顕著になる。
【０１００】
更に、以上の構成においては、流体経路８が収容槽２の下部から。原料液体の層Ｌsを通過してディフューザ１５にまで到達している。それ故、原料液体の層Ｌsを通過する流体経路８の部分を伝熱性が高い素材で構成すれば、当該部分の周囲の原料液体３を水和物生成温度以下に冷却された熱媒液４により冷却又は予冷することができる（原料液体３が水和物生成温度以下に冷却されると、当該部分に水和物Ｓ１が生成されるので合理的である）。これにより、例えば、原料液体の層Ｌsの中に、熱媒液４との直接接触による熱交換が不十分な（従って十分冷却されていない）原料液体３が存在していても、その原料液体３を当該部材により冷却又は予冷することができ、熱交換装置９による熱媒液４の冷却の効果を無駄なく活用することができるとともに原料液体３と熱媒液４の直接接触熱交換による水和物の製造を補うことができ、全体として水和物の効率的製造が可能になる。
【０１０１】
＜実施例６＞
図６は、本発明の実施例６に係る水和物製造装置を示す構成図である。なお、図６に示す水和物製造装置で実行される水和物製造方法は、本発明の一実施形態に係る水和物製造方法でもあり、従って、実施例６は本発明に係る水和物製造方法の実施例でもある。
【０１０２】
図中、参照符号により表される部材の意味は、図５に示すものと同じである。
【０１０３】
図６に示す水和物製造装置は、熱媒液４が、液体移送装置６から冷却用伝熱面１０を経由して原料液体の層Ｌsに向かって略直線的に送出され、そのままディフューザを経由して原料液体の層Ｌsの中に放出される点を除き、図５に示すものと同じである。この点に関する事項を除き、図５における説明は、図６においても当て嵌まるので、省略する。
【０１０４】
熱媒液４が、液体移送装置６から冷却用伝熱面１０を経由して原料液体の層Ｌsに向かって略直線的に送出され、そのままディフューザを経由して原料液体の層Ｌsの中に放出されるようにする構成によれば、液体移送装置６の持つ液体送出力が原料液体の層Ｌsの中への熱媒液４の放出力として伝達され易くなる。その結果、液体移送装置６から送出される熱媒液４は、無用な減速を受けることがないので、冷却用伝熱面１０により冷却される熱媒液４の中に原料液体３が取り込まれているために、液体経路８の中で水和物が付着する又はそのおそれがある場合であっても、熱媒液４の流れの力により水和物を剥がすことができ、従って、液体経路８の中で水和物が付着することや、その付着に起因する流体経路配管内の閉塞、圧力損失の増加、熱交換効率の低下その他の不具合を起こり難くすることができる。
【０１０５】
更に、収容槽２の中の原料液体の層Ｌsを通過する流体経路を構成する部材が伝熱性を有する限り、当該部材により、その周囲の原料液体３が冷却される。それ故、この構成によれば、原料液体３の当該部材による冷却や予冷を行うことができる。このような長所は、冷却用伝熱面１０により冷却された熱媒液４による水和物の効率的製造において特に好適又は有益である。
【０１０６】
例えば、原料液体の層Ｌsの中に、熱媒液４との直接接触による熱交換が不十分な（従って十分冷却されていない）原料液体３が存在していても、その原料液体３を当該部材により冷却又は予冷することができ、熱交換装置９による熱媒液４の冷却の効果を無駄なく活用することができるとともに原料液体３と熱媒液４の直接接触熱交換による水和物の製造を補うことができ、全体として水和物の効率的製造が可能になる。
【０１０７】
実施例５，６において、貯蔵タンク１８は、一つしかない。しかし、二つの貯蔵タンクを用意し、一方の貯蔵タンクを原料液体３の貯蔵専用とし、他方の貯蔵タンクを収容槽２から送出された水和物スラリーの貯蔵専用とし、その水和物スラリーの貯蔵専用貯蔵タンクから水和物スラリーを水和物利用系に送出した後に戻ってくる原料液体３を、当該一方の原料液体３の貯蔵専用貯蔵タンクに貯蔵するようにしてもよい（特開２００７−５１８６７号公報参照）。
【０１０８】
また、少なくとも三つの貯蔵タンクを用意し、二つ以上の貯蔵タンクに水和物スラリーが貯蔵された状態にし、一つの貯蔵タンクから水和物スラリーを水和物利用系に向けて送出させて、水和物利用系から戻ってくる原料液体３を空の貯蔵タンクに送入させて貯蔵させる操作を順次繰り返すようにしてもよい（特開２００４−２７１０９０号公報参照）。
【符号の説明】
【０１０９】
１・・・水和物製造装置
２・・・収容槽
３・・・原料液体
４・・・熱媒液
５・・・接触界面
６・・・流体移送装置
７・・・熱媒液の取出用の流体経路
７ａ・・・原料液体の回収経路
８・・・熱媒液の放出用の流体経路
９・・・熱交換装置
１０・・・冷却用伝熱面
１１・・・原料液体の取出用の流体経路
１１ａ・・・熱媒液の回収経路
１２・・・原料液体の放出用の流体経路
１３，１４・・・分離装置
１５，１６・・・ディフューザ
１７・・・分散板
１８・・・貯蔵タンク
１８ａ・・・熱媒液の回収経路
１９・・・水和物の送出経路
５１４，５１８・・・接触界面
６１１，６１２，６１３・・・流体移送装置
Ｓ，Ｓ１・・・水和物
Ｌm・・・熱媒液の層
Ｌs・・・原料液体の層。
【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５】
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【図６】
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