(57)【要約】【課題】オゾンの分解を抑制しつつ、原料ガス（混合ガス）を昇圧する。【解決手段】オゾンハイドレート製造装置は、収容槽（シリンダ２１２）と、収容槽内に設けられ、収容槽の内部空間を第１チャンバ２１２ａと第２チャンバ２１２ｂとに区画する摺動部２１４とを有する昇圧装置２１０Ａと、第１圧力かつ第１温度のオゾンを第１チャンバに供給するオゾン供給部２２０と、第１温度より低温の第２温度の補助剤の気液混合物を第１チャンバ２１２ａに供給する補助剤供給部２４０と、第１チャンバ２１２ａの圧力が第１圧力を上回る第２圧力となるように補助剤供給部２４０を制御する制御部３３０と、第２チャンバ２１２ｂに第２圧力を上回る第３圧力の駆動ガスを供給する駆動ガス供給部２６０と、を備える。【選択図】図２
2019123629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容槽と、前記収容槽内に設けられ、前記収容槽の内部空間を第１チャンバと第２チャンバとに区画する摺動部とを有する昇圧装置と、
第１圧力かつ第１温度のオゾンを前記第１チャンバに供給するオゾン供給部と、
前記第１温度より低温の第２温度の補助剤の気液混合物を前記第１チャンバに供給する補助剤供給部と、
前記第１チャンバの圧力が前記第１圧力を上回る第２圧力となるように前記補助剤供給部を制御する制御部と、
前記第２チャンバに前記第２圧力を上回る第３圧力の駆動ガスを供給する駆動ガス供給部と、
を備えるオゾンハイドレート製造装置。
【請求項２】
前記オゾン供給部は、オゾン発生器と、前記オゾン発生器によって生成されたオゾンを一時的に貯留する貯留部とを有する請求項１に記載のオゾンハイドレート製造装置。
【請求項３】
前記補助剤は、二酸化炭素である請求項１または２に記載のオゾンハイドレート製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、オゾンハイドレート製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスハイドレートは、自体の体積の１２０倍以上のゲスト物質を包接することができるため、ガス包蔵性が高い物質として注目されている。
【０００３】
ガスハイドレートの製造技術として、ゲスト物質を含む原料ガスをポンプで昇圧するとともに、水を所定の圧力に圧縮した後に混合して、原料ガス中のゲスト物質を水に溶解させ、ゲスト物質が溶解された水を所定の温度に冷却してガスハイドレートを生成する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５６６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、ゲスト物質としてオゾンを包接したオゾンハイドレートが、食品、容器、室内等の殺菌に利用されている。上記特許文献１の技術でオゾンハイドレートを製造する場合、オゾンを含む原料ガスを昇圧する際に、圧縮熱により原料ガスの温度が上昇してオゾンが分解してしまうという問題がある。
【０００６】
本開示は、このような課題に鑑み、オゾンの分解を抑制しつつ、原料ガスを昇圧することが可能なオゾンハイドレート製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るオゾンハイドレート製造装置は、収容槽と、収容槽内に設けられ、収容槽の内部空間を第１チャンバと第２チャンバとに区画する摺動部とを有する昇圧装置と、第１圧力かつ第１温度のオゾンを第１チャンバに供給するオゾン供給部と、第１温度より低温の第２温度の補助剤の気液混合物を第１チャンバに供給する補助剤供給部と、第１チャンバの圧力が第１圧力を上回る第２圧力となるように補助剤供給部を制御する制御部と、第２チャンバに第２圧力を上回る第３圧力の駆動ガスを供給する駆動ガス供給部と、を備える。
【０００８】
また、オゾン供給部は、オゾン発生器と、オゾン発生器によって生成されたオゾンを一時的に貯留する貯留部とを有してもよい。
【０００９】
また、補助剤は、二酸化炭素であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、オゾンの分解を抑制しつつ、原料ガスを昇圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】オゾンハイドレート製造装置の概略的な構成を説明する図である。
【図２】昇圧ユニットの具体的な構成を説明する図である。
【図３】オゾン供給部の具体的な構成を説明する図である。
【図４】補助剤調整部の具体的な構成を説明する図である。
【図５】圧縮機ユニットの具体的な構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
（オゾンハイドレート製造装置１００）
図１は、オゾンハイドレート製造装置１００の概略的な構成を説明する図である。図１に示すように、オゾンハイドレート製造装置１００は、昇圧ユニット１１０と、ハイドレート製造ユニット１２０とを含んで構成される。
【００１４】
昇圧ユニット１１０は、オゾンおよび補助剤を含む原料ガス（混合ガスＧＧ）を昇圧する。補助剤は、例えば、二酸化炭素である。昇圧ユニット１１０は、ハイドレート製造ユニット１２０で効率よくオゾンハイドレートＨＤを製造できる圧力に混合ガスＧＧを昇圧する。
【００１５】
ハイドレート製造ユニット１２０は、昇圧ユニット１１０によって昇圧された混合ガスＧＧと水とを、所定の圧力、所定の温度環境下で混合してオゾンハイドレートＨＤを製造する。上記したように、混合ガスＧＧには、オゾンに加えて二酸化炭素（補助剤）が含まれている。二酸化炭素は、オゾンハイドレートＨＤの生成反応において促進剤として機能する。このため、混合ガスＧＧに二酸化炭素を混合することで、オゾンハイドレートＨＤの生成を促進することができる。なお、オゾンハイドレートＨＤの製造自体は、既存の様々な技術を利用することができるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００１６】
このように、オゾンハイドレートＨＤを製造するためには、混合ガスＧＧを所定の圧力まで昇圧する必要がある。しかし、圧縮機で混合ガスＧＧを昇圧する従来技術では、圧縮の際に混合ガスＧＧの温度が上昇し、オゾンが分解してしまうという問題がある。
【００１７】
そこで、混合ガスＧＧをシリンダに供給した後、さらにシリンダに水を供給して、水で混合ガスＧＧを昇圧することが考えられる。この場合、オゾンの分解を抑制するために、シリンダを冷却する必要がある。しかし、シリンダは、水が凍結しない温度（０℃を上回る温度）までしか冷却できないため、昇圧の際のオゾンの分解率（減衰率）が２０モル％程度と高くなってしまう。また、シリンダ内においてオゾンハイドレートＨＤが生成されてしまうと、オゾンハイドレートＨＤによってシリンダが閉塞してしまう。このため、オゾンハイドレートＨＤが生成されない程度の低い圧力までしか混合ガスＧＧを昇圧できない。
【００１８】
そこで、本実施形態の昇圧ユニット１１０は、圧縮機や水を用いずに混合ガスＧＧを昇圧することで、オゾンの分解を抑制する。以下、昇圧ユニット１１０の具体的な構成について詳述する。
【００１９】
（昇圧ユニット１１０）
図２は、昇圧ユニット１１０の具体的な構成を説明する図である。なお、図２中、液体および気体の流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。また、理解を容易にするために、制御部３３０から各構成要素への信号の流れを省略する。図２に示すように、昇圧ユニット１１０は、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂと、オゾン供給部２２０と、補助剤供給部２４０と、駆動ガス供給部２６０と、温度測定部３１０と、流量測定部３１２と、制御部３３０とを含む。
【００２０】
昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂは、実質的に等しい構造であり、両者で対をなしている。ここでは、一方の昇圧装置２１０Ａの構造について説明し、昇圧装置２１０Ｂの構造については、同一の符号を付して説明を省略する。昇圧装置２１０Ａは、シリンダ２１２（収容槽）と、摺動部２１４とを含む。シリンダ２１２は円筒形状である。シリンダ２１２は、不図示の保冷装置で保冷されている。摺動部２１４は、シリンダ２１２内に摺動自在に配される。シリンダ２１２の内部空間は、摺動部２１４によって第１チャンバ２１２ａと、第２チャンバ２１２ｂとに区画される。
【００２１】
オゾン供給部２２０は、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａに、第１圧力（例えば、０．４ＭＰａ）かつ、第１温度（例えば、常温（２０℃））のオゾンを供給する。図３は、オゾン供給部２２０の具体的な構成を説明する図である。図３に示すように、オゾン供給部２２０は、オゾン発生器（オゾナイザ）２２２と、オゾン排出管２２４と、オゾンアキュムレータ（貯留部）２２６とを含む。
【００２２】
オゾン発生器２２２には、不図示の酸素源（例えば、酸素ボンベ）から酸素が供給される。オゾン発生器２２２は、酸素中で放電させることでオゾンを生成する。オゾン発生器２２２によって生成されるオゾン（オゾン含有ガス）の圧力は、第１圧力であり、温度は、第１温度である。
【００２３】
オゾン排出管２２４は、オゾン発生器２２２と、オゾン分配管２２８（図２参照）とを接続する。オゾン排出管２２４には、流量調整弁２２４ａが設けられる。
【００２４】
オゾンアキュムレータ２２６は、オゾン排出管２２４におけるオゾン発生器２２２と流量調整弁２２４ａとの間に接続される。オゾンアキュムレータ２２６は、オゾン発生器２２２で生成された余剰のオゾンを一時的に貯留する。オゾンアキュムレータ２２６は、例えば、ディスプレース（置換）式の縦型のベローズ型（ブラダ型）のアキュムレータである。オゾンアキュムレータ２２６は、不図示の冷却機器によって冷却される。これにより、オゾンアキュムレータ２２６に貯留されたオゾンの減衰を抑制することができる。
【００２５】
図２に戻って説明すると、オゾン分配管２２８は、一方の出口が昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａに接続され、他方の出口が昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａに接続される。オゾン分配管２２８におけるオゾン排出管２２４と第１チャンバ２１２ａとの間には逆止弁２２８ａ、２２８ｂが設けられる。また、オゾン分配管２２８における逆止弁２２８ａと第１チャンバ２１２ａとの間には、パージ配管２３０が接続される。パージ配管２３０は後述するデオゾナイザ３２０に接続される。パージ配管２３０には開閉弁２３０ａが設けられる。オゾン分配管２２８における逆止弁２２８ｂと第１チャンバ２１２ａとの間には、パージ配管２３２が接続される。パージ配管２３２はデオゾナイザ３２０に接続される。パージ配管２３２には開閉弁２３２ａが設けられる。
【００２６】
補助剤供給部２４０は、第１温度より低温の第２温度（例えば、−２７℃〜−２０℃程度）の補助剤（二酸化炭素）の気液混合物を、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａに供給する。補助剤供給部２４０は、補助剤調整部２４２と、補助剤分配管２４４とを含む。図４は、補助剤調整部２４２の具体的な構成を説明する図である。図４に示すように、補助剤調整部２４２は、補助剤貯留部２５０と、液排出管２５２と、加温器２５４とを含む。
【００２７】
補助剤貯留部２５０は、補助剤（二酸化炭素）を液体状態で貯留する。補助剤貯留部２５０は、例えば、液化炭酸ボンベで構成される。液排出管２５２は、補助剤貯留部２５０と補助剤分配管２４４（図２参照）とを接続する。液排出管２５２には、流量調整弁２５２ａが設けられる。
【００２８】
加温器２５４は、液排出管２５２における流量調整弁２５２ａの下流側（流量調整弁２５２ａと補助剤分配管２４４との間）に設けられる。加温器２５４は、液排出管２５２を通過する液体の二酸化炭素を加熱して気液混合状態とする。加温器２５４は、気液混合物の温度を、オゾン発生器２２２で生成されるオゾンの温度（第１温度）より低い、例えば、−２７℃〜−２０℃程度（第２温度）に加温（加熱）する。本実施形態において、加温器２５４は、熱交換器である。加温器２５４は、熱媒体として不凍液やガスが用いられる。加温器２５４において、二酸化炭素と熱交換されることで冷却された熱媒体は、ハイドレート製造ユニット１２０に供給される。加温器２５４における熱媒体の流路には、流量調整弁２５４ａが設けられる。
【００２９】
図２に戻って説明すると、補助剤分配管２４４は、一方の出口がオゾン分配管２２８におけるパージ配管２３０の接続箇所と、逆止弁２２８ａとの間に接続され、他方の出口がオゾン分配管２２８におけるパージ配管２３２の接続箇所と、逆止弁２２８ｂとの間に接続される。補助剤分配管２４４における液排出管２５２の接続箇所とオゾン分配管２２８（逆止弁２２８ａとパージ配管２３０との間のオゾン分配管２２８）の接続箇所との間には、開閉弁２４４ａと、逆止弁２４４ｃとが設けられる。補助剤分配管２４４における液排出管２５２の接続箇所とオゾン分配管２２８（逆止弁２２８ｂとパージ配管２３２との間のオゾン分配管２２８）の接続箇所との間には、開閉弁２４４ｂと、逆止弁２４４ｄとが設けられる。
【００３０】
昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａと、昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａとには、オゾンおよび二酸化炭素が交互に供給される。なお、上記したように、二酸化炭素は気液混合物の状態で第１チャンバ２１２ａに供給される。したがって、第１チャンバ２１２ａにおいて、オゾンの熱で液体状態の二酸化炭素が気化（膨張）し、オゾンより高圧（第２圧力）の混合ガスＧＧ（例えば、二酸化炭素が７０ｗｔ％混合される場合、２．３ＭＰａ程度）が生成されることになる。つまり、オゾンが昇圧されることになる。また、オゾンを二酸化炭素の潜熱および顕熱で冷却するため、オゾンを高速で冷却することができる。これにより、オゾンの減衰率を１モル％程度に抑制することが可能となる。
【００３１】
駆動ガス供給部２６０は、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂの第２チャンバ２１２ｂに駆動ガスを供給したり、第２チャンバ２１２ｂから供給ガスを排出したりする。駆動ガス供給部２６０は、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０と、圧縮機ユニット２８０と、高圧駆動ガスアキュムレータ２９０とを含む。
【００３２】
低圧駆動ガスアキュムレータ２７０は、第１流通管２６２、排出管２６６を介して昇圧装置２１０Ａの第２チャンバ２１２ｂに接続される。第１流通管２６２には、開閉弁２６２ａが設けられる。また、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０は、第２流通管２６４、排出管２６６を介して昇圧装置２１０Ｂの第２チャンバ２１２ｂに接続される。第２流通管２６４には、開閉弁２６４ａが設けられる。
【００３３】
低圧駆動ガスアキュムレータ２７０は、例えば、ピストン型アキュムレータである。低圧駆動ガスアキュムレータ２７０は、ガス収容部２７２と、ピストン２７４と、バランサ２７６とを含む。ガス収容部２７２は駆動ガス（例えば、計装空気）を収容する。ピストン２７４は、ガス収容部２７２に設けられ、内部空間と大気空間とを区画する。バランサ２７６は、例えば、ピストン２７４の上部に載置される重しである。なお、バランサ２７６は、ピストン２７４をガス収容部２７２の底面に向かう方向に付勢するスプリング（バネ）であってもよい。ガス収容部２７２の内部空間は、バランサ２７６によって、０．４ＭＰａより低い圧力（例えば、０．３９ＭＰａ）に維持される。なお、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０のピストン２７４のレベルが所定の下限値未満となったら、後述する制御部３３０は、流量調整弁２６８ａを開弁して低圧駆動ガスアキュムレータ２７０に駆動ガスを供給する。
【００３４】
排出管２６６には、駆動ガス供給管２６８が接続される。駆動ガス供給管２６８には、流量調整弁２６８ａが設けられる。また、排出管２６６における第１流通管２６２および第２流通管２６４の接続箇所と、駆動ガス供給管２６８の接続箇所との間には、パージ配管２７８が接続される。パージ配管２７８は、デオゾナイザ３２０に接続される。パージ配管２７８には安全弁２７８ａが設けられる。
【００３５】
圧縮管２８２は、排出管２６６におけるパージ配管２７８と駆動ガス供給管２６８との間と、主供給管２９２における高圧駆動ガスアキュムレータ２９０と逆止弁２９２ａとの間とを接続する。
【００３６】
圧縮管２８２には、圧縮機ユニット２８０が設けられる。圧縮機ユニット２８０は、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０に貯留された駆動ガス、および、駆動ガス供給管２６８から供給された駆動ガスを圧縮する。図５は、圧縮機ユニット２８０の具体的な構成を説明する図である。図５に示すように、圧縮機ユニット２８０は、第１圧縮機２８４ａと、第１冷却器２８６ａと、第２圧縮機２８４ｂと、第２冷却器２８６ｂと、駆動ガスクーラ２８８とを含む。
【００３７】
第１圧縮機２８４ａは、圧縮管２８２を通じて低圧駆動ガスアキュムレータ２７０から供給された駆動ガスを昇圧（圧縮）する。第１冷却器２８６ａは、例えば、熱交換器で構成される。第１冷却器２８６ａは、第１圧縮機２８４ａによって昇圧された駆動ガスを冷却する。第２圧縮機２８４ｂは、第１冷却器２８６ａによって冷却された駆動ガスを昇圧（圧縮）する。第２冷却器２８６ｂは、例えば、熱交換器で構成される。第２冷却器２８６ｂは、第２圧縮機２８４ｂによって昇圧された駆動ガスを冷却する。駆動ガスクーラ２８８は、第２冷却器２８６ｂによって冷却された駆動ガスをさらに冷却する。駆動ガスクーラ２８８は、例えば、熱交換器で構成される。駆動ガスクーラ２８８は、冷却後の駆動ガスが所定の温度（例えば、−２５℃）となるように、流量調整弁２８８ａによって冷媒の流量が制御される。
【００３８】
図２に戻って説明すると、圧縮管２８２における圧縮機ユニット２８０の下流側には逆止弁２８２ａが設けられる。バイパス管２８２ｂは、圧縮管２８２における圧縮機ユニット２８０と逆止弁２８２ａとの間から分岐され、排出管２６６に接続される。バイパス管２８２ｂには、流量調整弁２８２ｃが設けられる。流量調整弁２８２ｃは、第２圧縮機２８４ｂの吐出圧力を所定値に維持するように開度が調整される。
【００３９】
高圧駆動ガスアキュムレータ２９０は、圧縮管２８２から送出された高圧（第３圧力、例えば、２．４ＭＰａ）の駆動ガスを一時的に貯留する。高圧駆動ガスアキュムレータ２９０は、圧縮機ユニット２８０の吐出ガスが脈動したり、流量が変動したりした場合の緩衝タンクとして機能する。高圧駆動ガスアキュムレータ２９０は、主供給管２９２、第１流通管２６２を介して、昇圧装置２１０Ａの第２チャンバ２１２ｂに接続される。また、高圧駆動ガスアキュムレータ２９０は、主供給管２９２、分岐供給管２９４、第２流通管２６４を介して、昇圧装置２１０Ｂの第２チャンバ２１２ｂに接続される。主供給管２９２には流量調整弁２９２ｂと、開閉弁２９２ｃとが設けられる。分岐供給管２９４は、主供給管２９２における流量調整弁２９２ｂと開閉弁２９２ｃとの間から分岐され、第２流通管２６４に接続される。分岐供給管２９４には、開閉弁２９４ａが設けられる。
【００４０】
第１送出管３００は、オゾン分配管２２８を介して昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａと、ハイドレート製造ユニット１２０とを接続する。第１送出管３００には、逆止弁３００ａが設けられる。第２送出管３０２は、オゾン分配管２２８を介して昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａと、ハイドレート製造ユニット１２０とを接続する。第２送出管３０２には、逆止弁３０２ａが設けられる。
【００４１】
温度測定部３１０は、昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａ、および、昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａから送出される混合ガスＧＧの温度を測定する。
【００４２】
流量測定部３１２は、昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａ、および、昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａから送出される混合ガスＧＧの流量を測定する。
【００４３】
デオゾナイザ３２０は、第１送出管３００、第２送出管３０２から排出される混合ガスＧＧの一部、パージ配管２３０、２３２、２７８から排出されるガス中のオゾンを分解する。第１送出管３００、第２送出管３０２およびデオゾナイザ３２０は排気管３２２によって接続される。排気管３２２には、流量調整弁３２４が設けられる。
【００４４】
制御部３３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。制御部３３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリ）からＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。制御部３３０は、ワークエリアとしてのＲＡＭ（Random Access Memory：読み書き可能なメモリ）や他の電子回路と協働してオゾンハイドレート製造装置１００全体を管理および制御する。
【００４５】
続いて、制御部３３０による、昇圧ユニット１１０の起動運転および通常運転における処理について説明する。
【００４６】
（起動運転）
まず、制御部３３０は、開閉弁２３０ａ、２３２ａを開弁する。また、制御部３３０は、第１送出管３００、第２送出管３０２に設けられた不図示の開閉弁、および、液排出管２５２に設けられた不図示の開閉弁を閉弁する。制御部３３０は、開閉弁２４４ａ、２４４ｂを閉弁する。また、制御部３３０は、開閉弁２６２ａ、２６４ａ、２９２ｃ、２９４ａを開弁する。
【００４７】
そして、制御部３３０は、流量調整弁２６８ａの開度を徐々に大きくし、例えば０．４ＭＰａの駆動ガスを駆動ガス供給管２６８に供給する。この際、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂの摺動部２１４は、第２チャンバ２１２ｂの圧力上昇に伴って押し上げられる。第１チャンバ２１２ａ内のガスは、パージ配管２３０、パージ配管２３２を介してデオゾナイザ３２０でデオゾナイズ（オゾンが分解）される。また、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０の内部圧力（ガス収容部２７２の圧力）が、例えば０．３９ＭＰａとなるように安全弁２７８ａが設定されている。
【００４８】
ガス収容部２７２を除く昇圧ユニット１１０全体が０．４ＭＰａに昇圧された後、制御部３３０は、開閉弁２３０ａ、２３２ａ、流量調整弁２６８ａを閉弁する。また、制御部３３０は、第１送出管３００、第２送出管３０２に設けられた不図示の開閉弁、および、液排出管２５２に設けられた不図示の開閉弁を開弁する。そうすると、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂの摺動部２１４は、オゾン供給部２２０から供給されたオゾンによって押し下げられる。なお、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａは０．４ＭＰａのオゾンで満たされることになる。
【００４９】
続いて、制御部３３０は、開閉弁２６４ａ、開閉弁２９４ａを閉弁し、開閉弁２４４ａを開弁する。これにより、所定量（例えば、７０ｗｔ％）の二酸化炭素ガス（二酸化炭素の気液混合物）が昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａに供給される。所定量の二酸化炭素ガスの供給が終了したら、制御部３３０は、開閉弁２４４ａを閉弁する。なお、起動運転においては、気液混合物中の２０ｗｔ％が液体状態となるように、加温器２５４の流量調整弁２５４ａが制御される。液体の二酸化炭素の加熱量は、補助剤貯留部２５０の貯蔵温度と、熱媒体の温度とに基づいて算出される。そして、算出した加熱量を満たすように、制御部３３０は、流量調整弁２５４ａを制御する。昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａに二酸化炭素を供給することにより、第１チャンバ２１２ａ内が高圧（例えば、２．３ＭＰａ）の混合ガスＧＧで満たされることになる。
【００５０】
そして、制御部３３０は、圧縮機ユニット２８０を駆動して、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０内の駆動ガスを吸引して圧縮する。制御部３３０は、開閉弁２６２ａを閉弁する。また、制御部３３０は、流量調整弁２９２ｂを開弁する。そうすると、圧縮機ユニット２８０よって圧縮され、冷却された駆動ガス（例えば、−２５℃）は、所定速度で昇圧装置２１０Ａの第２チャンバ２１２ｂに供給される。これにより、第１チャンバ２１２ａで生成された混合ガスＧＧは、第１送出管３００を介してデオゾナイザ３２０に排出される。なお、温度測定部３１０によって測定された混合ガスＧＧの温度が設定値（例えば、−２５℃）になるまで、流量調整弁３２４が開弁される。
【００５１】
一方、圧縮機ユニット２８０が駆動されたことにより、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０のレベル（ピストン２７４のレベル、ガス収容部２７２内の駆動ガスの量）が低下する。
【００５２】
流量調整弁２９２ｂが開弁されてから第１所定時間経過後（例えば、４５秒後）、制御部３３０は、開閉弁２６４ａを開弁し、開閉弁２４４ｂを開弁する。これにより、所定量（例えば、７０ｗｔ％）の二酸化炭素ガス（二酸化炭素の気液混合物）が昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａに供給される。所定量の二酸化炭素ガスの供給が終了したら、制御部３３０は、開閉弁２４４ｂを閉弁する。昇圧装置２１０Ｂの第１チャンバ２１２ａに二酸化炭素を供給することにより、第１チャンバ２１２ａ内が高圧（例えば、２．３ＭＰａ）の混合ガスＧＧで満たされることになる。
【００５３】
また、制御部３３０は、流量調整弁２９２ｂが開弁されてから第２所定時間経過後（例えば、６０秒後）、開閉弁２６４ａ、２９２ｃを閉弁し、開閉弁２６２ａ、２９４ａを開弁する。開閉弁２９４ａを開弁することにより、圧縮機ユニット２８０によって圧縮され、冷却された駆動ガス（例えば、−２５℃）は、所定速度で昇圧装置２１０Ｂの第２チャンバ２１２ｂに供給される。これにより、第１チャンバ２１２ａで生成された混合ガスＧＧは、第１送出管３００を介してデオゾナイザ３２０に排出される。
【００５４】
また、開閉弁２６２ａが開弁されることにより、昇圧装置２１０Ａの第２チャンバ２１２ｂ内の駆動ガスが低圧駆動ガスアキュムレータ２７０に排出され、第２チャンバ２１２ｂ内の圧力が０．３９ＭＰａに落圧される。これにより、昇圧装置２１０Ａの第１チャンバ２１２ａにオゾンが供給される。
【００５５】
そして、制御部３３０は、昇圧装置２１０Ａへのオゾンの供給、二酸化炭素の供給（昇圧）、混合ガスＧＧの送出と、昇圧装置２１０Ｂへのオゾンの供給、二酸化炭素の供給（昇圧）、混合ガスＧＧの送出とを繰り返し、温度測定部３１０が測定した温度が設定値（例えば、−２５℃）になったら通常運転に処理を移す。
【００５６】
（通常運転）
通常運転において、制御部３３０は、オゾン発生器２２２および圧縮機ユニット２８０の駆動を維持する。また、制御部３３０は、開閉弁２３０ａ、２３２ａ、流量調整弁３２４を閉弁する。また、制御部３３０は、流量測定部３１２が測定した混合ガスＧＧの流量が所定値となるように、流量調整弁２２４ａ、２５２ａ、２９２ｂの開度を制御する。
【００５７】
また、制御部３３０は、昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂに対し、オゾン供給処理、昇圧処理、送出処理を行う。
【００５８】
昇圧装置２１０Ａのオゾン供給処理は、開閉弁２６２ａを開弁し、開閉弁２４４ａ、２６４ａ、２９２ｃを閉弁することで為される。昇圧装置２１０Ａの昇圧処理は、開閉弁２６２ａ、２４４ａを開弁し、開閉弁２６４ａ、２９２ｃを閉弁することで為される。昇圧装置２１０Ａの送出処理は、開閉弁２９２ｃを開弁し、開閉弁２４４ａ、２６２ａ、２９４ａを閉弁することで為される。
【００５９】
昇圧装置２１０Ｂのオゾン供給処理は、開閉弁２６４ａを開弁し、開閉弁２４４ｂ、２６２ａ、２９４ａを閉弁することで為される。昇圧装置２１０Ｂの昇圧処理は、開閉弁２６４ａ、２４４ｂを開弁し、開閉弁２６２ａ、２９４ａを閉弁することで為される。昇圧装置２１０Ｂの送出処理は、開閉弁２９４ａを開弁し、開閉弁２４４ｂ、２６４ａ、２９２ｃを閉弁することで為される。
【００６０】
また、制御部３３０は、昇圧装置２１０Ａが送出処理を行っている際、昇圧装置２１０Ｂがオゾン供給処理および昇圧処理を行うように、各開閉弁、流量調整弁を制御する。同様に、制御部３３０は、昇圧装置２１０Ｂが送出処理を行っている際、昇圧装置２１０Ａがオゾン供給処理および昇圧処理を行うように、各開閉弁、流量調整弁を制御する。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態のオゾンハイドレート製造装置１００によれば、液体の二酸化炭素の潜熱および顕熱でオゾンを冷却しつつ、昇圧することができる。これにより、オゾンの分解を抑制しつつ、混合ガスＧＧを昇圧することが可能となる。
【００６２】
また、水で昇圧する従来技術とは異なり、水を使用しないため、混合ガスＧＧの温度を低くすることができる。
【００６３】
また、摺動部２１４を駆動ガスで移動させるため、ピストンロッドが不要となる。これにより、ピストンロッドとシリンダ２１２との間隙からオゾンが漏出してしまう事態を回避することができる。
【００６４】
また、オゾン供給処理、昇圧処理、送出処理は、可能な限り短い時間であることが好ましい。例えば、オゾン供給処理は４５秒、昇圧処理は１５秒、送出処理は６０秒（オゾン供給処理（４５秒）＋昇圧処理（１５秒））である。これにより、オゾンの減衰を抑制することができる。
【００６５】
また、２つの昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂを備える構成により、ハイドレート製造ユニット１２０に連続して混合ガスＧＧを送出することが可能となる。
【００６６】
また、オゾンアキュムレータ２２６を備えることにより、昇圧処理を遂行している間に生成されたオゾンを一時的に貯留することができる。これにより、オゾン発生器２２２を連続運転することが可能となる。したがって、オゾン発生器２２２は安定してオゾンを生成することができる。
【００６７】
なお、第１送出管３００、第２送出管３０２にアキュムレータを設けておき、昇圧処理を遂行している間にアキュムレータから混合ガスＧＧを送出することも考えられる。しかし、オゾンアキュムレータ２２６に貯留されるオゾンと比較して混合ガスＧＧの圧力は高い。したがって、混合ガスＧＧをアキュムレータに貯留している間に、オゾンが減衰するおそれがある。これに対し、本実施形態のオゾンアキュムレータ２２６は、０．４ＭＰａでオゾンを貯留するため、減衰を低減することができる。
【００６８】
また、駆動ガスとして空気を利用する場合、駆動ガスは−２５℃程度まで冷却されるため空気を除湿する必要がある。しかし、低圧駆動ガスアキュムレータ２７０を備える構成により、駆動ガスを循環利用することができる。これにより、駆動ガスの生成に要するコストを低減することが可能となる。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
例えば、上記実施形態において、オゾンハイドレート製造装置１００が２つの昇圧装置２１０Ａ、２１０Ｂを備える構成を例に挙げて説明した。しかし、昇圧装置の数に限定はない。例えば、昇圧装置は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、補助剤として二酸化炭素を例に挙げて説明した。しかし、補助剤は、オゾンハイドレートＨＤの生成反応において促進剤として機能する物質であればよい。補助剤として、例えば、クリプトン、アルゴン、キセノンを利用してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態において、加温器２５４が熱交換器である場合を例に挙げて説明した。しかし、加温器２５４は、二酸化炭素（液体）を加温できれば、構成に限定はない。加温器２５４は、例えば、電気ヒータでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本開示は、オゾンハイドレート製造装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１００  オゾンハイドレート製造装置
２１０Ａ  昇圧装置
２１０Ｂ  昇圧装置
２１２  シリンダ（収容槽）
２１２ａ  第１チャンバ
２１２ｂ  第２チャンバ
２１４  摺動部
２２０  オゾン供給部
２２２  オゾン発生器
２２６  オゾンアキュムレータ（貯留部）
２４０  補助剤供給部
２６０  駆動ガス供給部
３３０  制御部
【図１】
2019123629.tif 000003
【図２】
2019123629.tif 000004
【図３】
2019123629.tif 000005
【図４】
2019123629.tif 000006
【図５】
2019123629.tif 000007