(57)【要約】本発明は、冷凍システムにおいて、ガスハイドレートの分解に際して吸収する大きな分解熱を利用して、ガスハイドレートの分解で発生する液体成分はポンプで昇圧し、ガス成分のみを圧縮機で圧縮する冷凍方法及び冷凍システムであり、ハイドレート生成リアクター（１１）でガスハイドレート（Ｈ）を生成し、このガスハイドレート（Ｈ）を減圧してからハイドレート分解システム（１５）で液体成分（Ｌ）とガス成分（Ｇ）に分解して熱を吸収し、分解した液体成分（Ｌ）とガス成分（Ｇ）を液・ガス分離して、液体成分（Ｌ）をポンプ（１６）で昇圧して、ハイドレート生成リアクター（１１）に移送すると共に、ガス成分（Ｇ）のみを圧縮機（１７）で加圧及び圧縮してハイドレート生成リアクター（１１）に移送する。
2003071199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートを冷媒に利用した冷凍方法であって、
ハイドレート生成リアクターでガスハイドレートを生成する生成過程と、
該生成されたガスハイドレートを減圧する減圧過程と、
該減圧されたガスハイドレートをハイドレート分解リアクターで液体成分とガス成分に分解し、熱を吸収する分解・吸熱過程と、
前記分解したガス成分と前記分解した液体成分を分離する気液分離過程と、
前記分解した液体成分をポンプで昇圧して、前記ハイドレート生成リアクターに移送すると共に、前記分解したガス成分を圧縮機で加圧及び圧縮して前記ハイドレート生成リアクターに移送する昇圧・移送過程を、
有するガスハイドレートを利用した冷凍方法。
【請求項２】
前記生成過程において、前記ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却器に移送して冷却し、冷却された固体を含む混合液又は液体成分を前記ハイドレート生成リアクターに戻すことを特徴とする請求の範囲第１項記載のガスハイドレートを利用した冷凍方法。
【請求項３】
前記ガスハイドレートを、前記ハイドレート分解システムに入れる前に、該ハイドレート分解システムで発生した液体成分で冷却することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のガスハイドレートを利用した冷凍方法。
【請求項４】
ガスハイドレードを冷媒として利用する冷凍システムであって、ハイドレート生成リアクター、冷却器、減圧装置、ハイドレート分解システム、ポンプ及び圧縮機を有すると共に、
前記ハイドレート生成リアクター、前記減圧装置、前記ハイドレート分解システムを順次接続し、ガスハイドレードを移送するハイドレートラインと、
前記ハイドレート分解システムと前記圧縮機と前記ハイドレート生成リアクターとを順次接続し、ガスハイトレートから分解したガス成分を移送するガスラインと、
前記ハイドレート分解システム、前記ポンプ、前記ハイドレート生成リアクターを順次接続し、ガスハイトレートから分解した液体成分を移送する液体ラインと、
前記ハイドレート生成リアクターと前記冷却器とハイドレート生成リアクターとを順次接続し、前記ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却して戻す冷却ラインとを、
備えて構成されるガスハイトレートを利用した冷凍システム。
【請求項５】
前記液体ラインで移送される前記液体成分で前記ハイドレートラインのガスハイトレートを冷却する冷熱回収装置を、前記ハイドレートラインの前記ハイドレート生成リアクターと前記減圧装置との間に設けることを特徴とする請求の範囲第４項記載のガスハイトレートを利用した冷凍システム。
【請求項６】
前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入するための、前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインを設けることを特徴とする請求の範囲第４項又は第５項に記載のガスハイトレートを利用した冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
技  術  分  野
本発明は、冷凍方法及び冷凍システムに関し、より詳細には、冷媒にガスハイドレートを使用した冷凍方法及び冷凍システムに関する。
背  景  技  術
食品の保存や空調等の広い分野で冷凍システムが使用されているが、第２図に示すように、従来技術の冷凍システム４０は、圧縮機（コンプレッサー）４１、凝縮器４２、受液器４３、膨張弁（減圧装置）４４及び蒸発器（チラー）４５を有して構成されている。
また、冷媒に、非常に蒸発し易い液体であるアンモニアやフルオロカーボンガスを使用している。このアンモニアは大気圧で−３３．３℃という低温になり、この冷たい液が気体になるときに、周囲から熱を奪い冷却する。
この従来技術の冷凍システム４０においては、圧縮機４１で蒸発器４５でガス状態となった冷たいガスＧ１を吸引して圧縮し、高温高圧のガスＧ２とする。この圧縮したガスＧ２を凝縮器４２で水や空気によって冷却して凝縮させて液体Ｌ１とする。この液体となった冷媒Ｌ１受液器４３で一時的に溜めてから、蒸発器４５の入口に取り付けられた膨張弁４４に送る。
高温、高圧の冷媒Ｌ１この膨張弁４４で膨張させて減圧するが、この膨張弁４４の通過時に、冷媒Ｌ１の一部が蒸発して温度が下がり、低温低圧の冷媒Ｌ２となる。この冷媒Ｌ２を蒸発器４５内で蒸発させ、この蒸発時に周囲から熱を奪い、蒸発器４５の周囲を冷却し、冷凍作用を発生させている。
しかしながら、この従来の冷凍システムにおいては、冷凍サイクルを形成する冷媒に、アンモニアやフルオロカーボンガス等の単一流体を使用し、この単一流体である冷媒の全量をガス状態で圧縮機により圧縮していために、圧縮機の所要動力が大きくなり、装置が大きくなったり、消費電力が多くなったりするという問題がある。
つまり、冷凍効率を示す、冷凍能力を圧縮仕事の熱当量で割った「成績係数（ＣＯＰ）」、特に、冷凍能力を冷凍機を運転するモータの出力に相当する熱量で割った「実際の成績係数＝冷凍能力（ｋＷ）／電動機（ｋＷ）」が悪くなる。
一方、タービン等の動力源、蓄冷熱材やガス吸蔵物質等として、特開昭５７−１５７００５号公報、特開平４−３４００３５号公報、特開平６−５８６４６号公報、特開２００１−１０９９０号公報等で利用されているガスハイドレートがある。
このガスハイドレートは、水和包接化合物、気体包接化合物とも呼ばれ、低級炭化水素等のガスと水などの液体（水和物）が一緒になったものであり、このガスハイドレートの分解熱は、ガスの単位質量当たりに換算した分解熱が非常に大きく、例えば、水の略１．３倍程度の大きさにもなることが知られている。
本発明はこの知見を得て上記の問題点を解決するためになされたものであって、冷凍システムの冷媒にガスハイドレートを使用することにより、ガスハイドレートの分解に際して吸収する大きな分解熱を利用することができると共に、ガスハイドレートの分解で発生する液体成分はポンプで昇圧し、ガス成分のみを圧縮機で圧縮することにより、圧縮機で圧縮するガス量を減少させ、冷凍システムに必要な動力を著しく低減できる冷凍方法及び冷凍システムを提供することを目的にしている。
発  明  の  開  示
本発明のガスハイドレートを利用した冷凍方法は、ガスハイドレートを冷媒に利用した冷凍方法であって、ハイドレート生成リアクターでガスハイドレートを生成する生成過程と、該生成されたガスハイドレートを減圧する減圧過程と、該減圧されたガスハイドレートをハイドレート分解システムで液体成分とガス成分に分解し、熱を吸収する分解・吸熱過程と、前記分解したガス成分と前記分解した液体成分を分離する気液分離過程と、前記分解した液体成分をポンプで昇圧して、前記ハイドレート生成リアクターに移送すると共に、前記分解したガス成分を圧縮機で加圧及び圧縮して前記ハイドレート生成リアクターに移送する昇圧・移送過程を有する冷凍方法である。
この冷凍方法によれば、冷凍システムの冷媒にガスハイドレートを使用することにより、ハイドレート分解システムにおけるガスハイドレートの分解に際して、ガスハイドレートの大きな分解熱を利用して、効率的に吸熱して周囲を冷却することができるので、効率よく冷凍でき、装置がコンパクトになる。
従って、比較的利用し易い海水、冷却水、低温水、ブライン等を使用して、−５℃〜１５℃程度のブラインを作ることができる。
しかも、ガスハイドレートが分解した液体成分とガス成分を別々にして気液分離し、液体成分はポンプで昇圧し、ガスハイドレート中の一部分であるガス成分のみを圧縮機で圧縮するので、圧縮機を通過するガス量即ち圧縮機で圧縮するガス量が従来技術の冷凍システムに比べ少量となり、圧縮機の所要動力が著しく少なくなる。
例えば、第２図に示すような、従来のガスを冷媒とし、冷媒のガス全量を圧縮する冷凍システムの圧縮機に比べて、この冷凍方法で使用する圧縮機の所要動力は１／３〜１／６となる。
そして、前記生成過程において、ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却器に移送して冷却し、冷却された固体を含む混合液又は液体成分を前記ハイドレート生成リアクターに戻すことにより、冷却器で外部の気体や液体等に放熱して温度を下げて、効率よくガスハイドレートを生成することができる。
また、前記ガスハイドレートを、前記ハイドレート分解システムに入れる前に、該ハイドレート分解システムで発生した液体成分で冷却することにより、ハイドレート分解システムでの冷熱回収量を多くすることができる。
そして、本発明のガスハイドレートを利用した冷凍システムは、ガスハイドレードを冷媒として利用する冷凍システムであって、ハイドレート生成リアクター、冷却器、減圧装置、ハイドレート分解システム、ポンプ及び圧縮機を有すると共に、前記ハイドレート生成リアクター、前記減圧装置、前記ハイドレート分解システムを順次接続し、ガスハイドレードを移送するハイドレートラインと、前記ハイドレート分解システムと前記圧縮機と前記ハイドレート生成リアクターとを順次接続し、ガスハイトレートから分解したガス成分を移送するガスラインと、前記ハイドレート分解システム、前記ポンプ、前記ハイドレート生成リアクターを順次接続し、ガスハイトレートから分解した液体成分を移送する液体ラインと、前記ハイドレート生成リアクターと前記冷却器とハイドレート生成リアクターとを順次接続し、前記ハイドレート生成リアクターの液体又は固体成分を含む液体を冷却して戻す冷却ラインとを備えて構成される。
この構成により、上述したガスハイドレートを利用した冷凍方法を実施することができる。
また、上記のガスハイトレートを利用した冷凍システムにおいて、前記液体ラインで移送される前記液体成分で前記ハイドレートラインのガスハイトレートを冷却する冷熱回収装置を、前記ハイドレートラインの前記ハイドレート生成リアクターと前記減圧装置との間に設けることにより、ハイドレート分解システムで発生した液体成分で、ガスハイドレートを冷却してから、ハイドレート分解システムに入れることができ、ハイドレート分解システムでの冷熱回収量を多くすることができる。
更に、上記のガスハイトレートを利用した冷凍システムにおいて、前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入するための、前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインを設けることにより、添加剤を循環させて、効率よくガスハイドレートの生成を促進できる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のガスハイドレートを利用した冷凍方法及び冷凍システムについて第１図を参照しながら説明する。
本発明のガスハイドレートを利用した冷凍方法に使用する冷凍システムは、冷媒にエタン等の低級炭化水素のガス成分Ｇと水（又は油）等の液体成分Ｌからなるガスハイトレート（気体包接化合物）Ｈを使用する。
このガスハイドレートＨを形成するガス成分Ｇとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の低級炭化水素の単一成分又はこれらの複数成分の混合ガス等を使用することができる。また、液体成分Ｌとしては、水や油等を使用することができる。
更に、冷凍システム１０におけるガスハイドレートＨの生成及び分解条件を調整するために、添加剤Ａを使用することもできる。このガスハイドレートＨの液体成分Ｌに加える添加剤Ａとしては、水和包接促進剤、水和物安定剤、水和物分解剤と呼ばれものがあるが、ここでは水和物の生成を促進する水和包接促進剤を使用する。この水和包接促進剤を使用することにより、ハイドレート生成時における圧力を低下させ、また、温度を上昇させることができる。
この水和包接促進剤Ａとしては、例えば、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、フラン、シクロブタノン、シクロペンタノン、特殊塩類、レシチン、ＰＶＡ，ＰＶＣａｐ、アセトン、メタノール、食塩、グリコール等を使用することができる。
そして、第１図に示すように、この冷凍システム１０は、ハイドレート生成リアクター１１、冷却器（クーラー）１２、冷熱回収装置１３、減圧装置１４、ハイドレート分解システム（チラー）１５、ポンプ１６及び圧縮機（コンプレッサー）１７を有して構成される。
そして、この冷凍システム１０は、ハイドレートライン３１、ガスライン３２、液体ライン３３、冷却ライン３４、添加物用ライン３５により各機器を接続している。
ハイドレートライン３１は、ハイドレート生成リアクター１１、冷熱回収装置１３、減圧装置１４、ハイドレート分解システム１５を順次接続し、ガスライン３２は、ハイドレート分解システム１５と圧縮機１７とハイドレート生成リアクター１１を順次接続している。
また、液体ライン３３は、ハイドレート分解システム１５、ポンプ１６、冷熱回収装置１３、ハイドレート生成リアクター１１を順次接続し、冷却ライン３４はハイドレート生成リアクター１１とポンプ３６と冷却器１２とハイドレート生成リアクター１１とを順次接続している。
また、添加剤用ライン３５は、ハイドレート生成リアクター１１と添加剤受け容器２２とポンプ１６上流側の液体ライン３３とを接続している。
この冷凍システム１０において、ハイドレート生成リアクター１１で生成されたスラリー状のガスハイドレートＨは、ハイドレートライン３１により、冷熱回収装置１３で、ポンプ１６からハイドレート生成リアクター１１に加圧されて送られてくる液体成分Ｌで冷却されてから、減圧装置１４に入り減圧し、その下流のハイドレート分解システム１５で、周囲から熱を吸収してガス成分Ｇと液体成分Ｌに分解する。
このハイドレート分解システム１５は、ハイドレート分解リアクター１５ａと液・ガス分離器１５ｂと受液器１５ｃとからなり、ガスハイドレートＨの分解に際して、ガスハイドレートＨの大きな分解熱を利用することにより効率的に周囲を冷却することができる。
なお、ハイドレート分解リアクター１５ａ、液・ガス分離器１５ｂ及び受液器１５ｃは、一体物としても、又は、吸熱量が大きい時は、吸熱器をその一体物の外部循環ラインに設けることもできるが、前記のように分離したそれぞれの容器で形成することもできる。
そして、このハイドレート分解リアクター１５ａで分解した液体成分Ｌとガス成分Ｇは、液・ガス分離器１５ｂで分離され、受液器１５ｃに溜まった液体成分Ｌは、液体ライン３３により、ポンプ１６で加圧され、冷熱回収装置１３で減圧前のガスハイドレートＨを冷却した後、ハイドレート生成リアクター１１に送られる。また、分離されたガス成分Ｇは、ガスライン３２により、圧縮機１７で加圧及び圧縮されてハイドレート生成リアクター１１に送られる。
この構成では、ハイドレート分解システム１５で液・ガス分離した後に、ガスハイドレートＨが分解したガス成分Ｇと液体成分Ｌを別々に昇圧する。そのため、液体成分Ｌはポンプ１６で昇圧しハイドレート生成リアクター１１に送るので、所要動力が少なくて済む。
また、圧縮機１７で圧縮するガス成分ＧはガスハイドレートＨ中の一部分であるため、ガス量が従来技術の冷凍システムに比べ少量となり、圧縮機１７の所要動力が著しく少なくなり、例えば、第２図に示すような、従来のガスを冷媒とし、冷媒のガス全量を圧縮する冷凍システム４０の圧縮機４１に比べて、この第１図の構成の圧縮機１７の所要動力は１／３〜１／６となる。
そして、ハイドレート生成リアクター１１においては、高圧に維持されると共に、固体を含む混合液又は液体成分Ｌｈは冷却器１２で海水、冷却水、低温水、ブライン等で形成される外部冷却媒体と熱交換し、ガスハイドレートＨ側の熱を外部冷却媒体に放熱し、冷却されてハイドレート生成リアクター１１に戻り、ガスハイドレートＨ側を冷却する。
また、ハイドレート生成リアクター１１でガスハイドレートＨの生成時に分離された、ガスハイドレートＨの生成を促進する添加物Ａを添加物用ライン３５により、ポンプ１６の上流側に供給し、液体成分Ｌに混合する。
この冷却器１２の冷却とポンプ１６と圧縮機１７の昇圧により、高圧低温状態で、ガス成分Ｇは液体成分Ｌに取り込まれてガスハイドレートＨが生成される。
この冷凍サイクルを繰り返すことにより、ハイドレート分解システム１５において冷凍機能を発揮する。
そして、このハイドレート生成リアクター１１では、圧力が高いと容器の耐圧が問題になり、圧力が低いとガスハイドレートＨが生成しなくなり、又、温度が高いとガスハイドレートＨが分解したり、温度が０℃以下になると液体成分Ｌが氷結したりして、ガスハイドレートＨの生成効率が低下するので、適正な圧力及び温度に維持することが重要となる。
そのため、図示しないセンサや圧力制御装置により、ガスハイドレートＨ、液体成分Ｌ、ガス成分Ｇの循環量や、ハイドレート分解システム１５、冷熱回収装置１３、冷却器１２の熱交換量を制御し、各機器における圧力及び温度を調整制御する。
なお、各機器における圧力や温度の一例を示すと、圧力の大きさは、ハイドレート生成リアクター１１においては、１．０ＭＰａ〜１０ＭＰａで、減圧装置１４の下流においては、２．０ＭＰａ以下であり、また、冷却器１２の外部冷却媒体の温度は１０℃〜３５℃であり、ハイドレート分解システム１５で冷却し、外部に供給するブラインの温度は、−５℃〜１５℃である。
また、平衡データの一例を示すと、メタンとエタンの混合ガスと添加剤を使用した場合に、ガスハイドレートＨが生成する高圧側では、５．０ＭＰａ、２５℃、ガスハイドレートＨが分解してガス成分Ｇが発生する低圧側では、０．５ＭＰａ、２℃となる。
次に、ガスハイドレートＨの分解熱の計算例を示すと、重量比でメタン：水が１：６．７５のメタンハイドレートの場合は、ＭＷ（分子量）＝１２５、モル分解熱が１２．９５ｋｃａｌ／ｍｏｌで、ハイドレート１ｋｇ当たりの分解熱が１０３．６ｋｃａｌ／ｋｇとなる。
また、重量比でエタン：水が１：４．６０のエタンハイドレートの場合は、ＭＷ＝１６８、モル分解熱が１６．１６ｋｃａｌ／ｍｏｌで、ハイドレート１ｋｇ当たりの分解熱が１０２．１ｋｃａｌ／ｋｇとなる。
そして、重量比でプロパン：水が１：６．９５のプロパンハイドレートの場合は、ＭＷ＝３５０、モル分解熱が３０．８８ｋｃａｌ／ｍｏｌで、ハイドレート１ｋｇ当たりの分解熱が８８．２ｋｃａｌ／ｋｇとなる。
以上の説明から明らかなように、本発明のガスハイドレートＨを利用した冷凍方法及び冷凍システムによれば、冷凍システムの冷媒にガスハイドレートＨを使用することにより、ガスハイドレートＨの分解に際して吸収する大きな分解熱を利用できるので、効率よく冷凍できる。
従って、比較的利用し易い海水、冷却水、低温水、ブライン等を使用して、−５℃〜１５℃程度のブラインを作ることができる。
そして、ガスハイドレートＨの分解で発生する液体成分Ｌをポンプ１６で昇圧し、ガス成分Ｇのみを圧縮機１７で圧縮するので、圧縮機１７で圧縮するガス量を減少することができ、冷凍システムに必要な動力を著しく低減することができる。そのため、従来のガスを冷媒とし、冷媒のガス全量を圧縮する冷凍システムの圧縮機に比べて、本発明では圧縮機の所要動力を１／３〜１／６位にすることができる。
産業上の利用可能性
本発明は、冷凍システムにおいて、ガスハイドレートの分解に際して吸収する大きな分解熱を利用でき、しかも、ガスハイドレートの分解で発生する液体成分はポンプで昇圧し、ガス成分のみを圧縮機で圧縮することにより、冷凍システムに必要な動力を著しく低減できる冷凍方法及び冷凍システムを提供するものである。
従って、本発明は、食品の保存や空調等の広い分野で使用されている冷凍方法及び冷凍システムとして利用することができ。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る実施の形態の冷凍システムの構成を示す図であり、第２図は、従来技術の冷凍システムの構成の一例を示す図である。
【図１】
2003071199.tif 000003
【図２】
2003071199.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月18日(2003.11.18)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートを冷媒に利用した冷凍方法であって、
ハイドレート生成リアクターでガスハイドレートを生成する生成過程と、
該生成されたガスハイドレートを減圧する減圧過程と、
該減圧されたガスハイドレートをハイドレート分解リアクターで液体成分とガス成分に分解し、熱を吸収する分解・吸熱過程と、
前記分解したガス成分と前記分解した液体成分を分離する気液分離過程と、
前記分解した液体成分をポンプで昇圧して、前記ハイドレート生成リアクターに移送すると共に、前記分解したガス成分を圧縮機で加圧及び圧縮して前記ハイドレート生成リアクターに移送する昇圧・移送過程を有するガスハイドレートを利用した冷凍方法において、
前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインにより、前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入することを特徴とするガスハイドレートを利用した冷凍方法。
【請求項２】
前記生成過程において、前記ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却器に移送して冷却し、冷却された固体を含む混合液又は液体成分を前記ハイドレート生成リアクターに戻すことを特徴とする請求の範囲第１項記載のガスハイドレートを利用した冷凍方法。
【請求項３】
前記ガスハイドレートを、前記ハイドレート分解システムに入れる前に、該ハイドレート分解システムで発生した液体成分で冷却することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のガスハイドレートを利用した冷凍方法。
【請求項４】
ガスハイドレードを冷媒として利用する冷凍システムであって、ハイドレート生成リアクター、冷却器、減圧装置、ハイドレート分解システム、ポンプ及び圧縮機を有すると共に、
前記ハイドレート生成リアクター、前記減圧装置、前記ハイドレート分解システムを順次接続し、ガスハイドレードを移送するハイドレートラインと、
前記ハイドレート分解システムと前記圧縮機と前記ハイドレート生成リアクターとを順次接続し、ガスハイドレートから分解したガス成分を移送するガスラインと、
前記ハイドレート分解システム、前記ポンプ、前記ハイドレート生成リアクターを順次接続し、ガスハイドレートから分解した液体成分を移送する液体ラインと、
前記ハイドレート生成リアクターと前記冷却器とハイドレート生成リアクターとを順次接続し、前記ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却して戻す冷却ラインとを、
備えた構成されるガスハイドレートを利用した冷凍システムにおいて、
前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入するための、前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインを設けることを特徴とするガスハイドレートを利用した冷凍システム。
【請求項５】
前記液体ラインで移送される前記液体成分で前記ハイドレートラインのガスハイドレートを冷却する冷熱回収装置を、前記ハイドレートラインの前記ハイドレート生成リアクターと前記減圧装置との間に設けることを特徴とする請求の範囲第４項記載のガスハイドレートを利用した冷凍システム。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
割った「実際の成績係数＝冷凍能力（ｋＷ）／電動機（ｋＷ）」が悪くなる。
一方、タービン等の動力源、蓄冷熱材やガス吸蔵物質等として、特開昭５７−１５７００５号公報、特開平４−３４００３５号公報、特開平６−５８６４６号公報、特開２００１−１０９９０号公報等で利用されているガスハイドレートがある。
このガスハイドレートは、水和包接化合物、気体包接化合物とも呼ばれ、低級炭化水素等のガスと水などの液体（水和物）が一緒になったものであり、このガスハイドレートの分解熱は、ガスの単位質量当たりに換算した分解熟が非常に大きく、例えば、水の略１．３倍程度の大きさにもなることが知られている。
本発明はこの知見を得て上記の問題点を解決するためになされたものであって、冷凍システムの冷媒にガスハイドレートを使用することにより、ガスハイドレートの分解に際して吸収する大きな分解熱を利用することができると共に、ガスハイドレートの分解で発生する液体成分はポンプで昇圧し、ガス成分のみを圧縮機で圧縮することにより、圧縮機で圧縮するガス量を減少させ、冷凍システムに必要な動力を著しく低減できる冷凍方法及び冷凍システムを提供することを目的にしている。
発  明  の  開  示
本発明のガスハイドレートを利用した冷凍方法は、ガスハイドレートを冷媒に利用した冷凍方法であって、ハイドレート生成リアクターでガスハイドレートを生成する生成過程と、該生成されたガスハイドレートを減圧する減圧過程と、該減圧されたガスハイドレートをハイドレート分解システムで液体成分とガス成分に分解し、熱を吸収する分解・吸熱過程と、前記分解したガス成分と前記分解した液体成分を分離する気液分離過程と、前記分解した液体成分をポンプで昇圧して、前記ハイドレート生成リアクターに移送すると共に、前記分解したガス成分を圧縮機で加圧及び圧縮して前記ハイドレート生成リアクターに移送する昇圧・移送過程を有するガスハイドレートを利用した冷凍方法において、前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインにより、前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入することを特徴とするガスハイドレートを利用した冷凍方法である。
この冷凍方法によれば、冷凍システムの冷媒にガスハイドレートを使用することにより、ハイドレート分解システムにおけるガスハイドレートの分解に際してガスハイドレートの大きな分解熱を利用して、効率的に吸熱して周囲を冷却する


【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ことができるので、効率よく冷凍でき、装置がコンパクトになる。
従って、比較的利用し易い海水、冷却水、低温水、ブライン等を使用して、−５℃〜１５℃程度のブラインを作ることができる。
しかも、ガスハイドレートが分解した液体成分とガス成分を別々にして気液分離し、液体成分はポンプで昇圧し、ガスハイドレート中の一部分であるガス成分のみを圧縮機で圧縮するので、圧縮機を通過するガス量即ち圧縮機で圧縮するガス量が従来技術の冷凍システムに比べ少量となり、圧縮機の所要動力が著しく少なくなる。
例えば、第２図に示すような、従来のガスを冷媒とし、冷媒のガス全量を圧縮する冷凍システムの圧縮機に比べて、この冷凍方法で使用する圧縮機の所要動力は１／３〜１／６となる。
そして、前記生成過程において、ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却器に移送して冷却し、冷却された固体を含む混合液又は液体成分を前記ハイドレート生成リアクターに戻すことにより、冷却器で外部の気体や液体等に放熱して温度を下げて、効率よくガスハイドレートを生成することができる。
また、前記ガスハイドレートを、前記ハイドレート分解システムに入れる前に、該ハイドレート分解システムで発生した液体成分で冷却することにより、ハイドレート分解システムでの冷熱回収量を多くすることができる。
そして、本発明のガスハイドレートを利用した冷凍システムは、ガスハイドレードを冷媒として利用する冷凍システムであって、ハイドレート生成リアクター、冷却器、減圧装置、ハイドレート分解システム、ポンプ及び圧縮機を有すると共に、前記ハイドレート生成リアクター、前記減圧装置、前記ハイドレート分解システムを順次接続し、ガスハイドレートを移送するハイドレートラインと、前記ハイドレート分解システムと前記圧縮機と前記ハイドレート生成リアクターと順次接続し、ガスハイドレートから分解したガス成分を移送するガスラインと、前記ハイドレート分解システム、前記ポンプ、前記ハイドレート生成リアクターを順次接続し、ガスハイドレートから分解した液体成分を移送する液体ラインと、前記ハイドレート生成リアクターと前記冷却器とハイドレート生成リアクターと


【手続補正００４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
を順次接続し、前記ハイドレート生成リアクターの固体を含む混合液又は液体成分を冷却して戻す冷却ラインとを備えたガスハイドレートを利用した冷凍システムにおいて、前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入するための、前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインを設けて構成される。
この構成により、上述したガスハイドレートを利用した冷凍方法を実施することができる。
また、上記のガスハイドレートを利用した冷凍システムにおいて、前記液体ラインで移送される前記液体成分で前記ハイドレートラインのガスハイドレートを冷却する冷熱回収装置を、前記ハイドレートラインの前記ハイドレート生成リアクターと前記減圧装置との間に設けることにより、ハイドレート分解システムで発生した液体成分で、ガスハイドレートを冷却してから、ハイドレート分解システムに入れることができ、ハイドレート分解システムでの冷熱回収量を多くすることができる。
更に、上記のガスハイドレートを利用した冷凍システムにおいて、前記ハイドレート生成リアクターで分離する添加剤を前記液体ラインで移送される前記液体成分に混入するための、前記ハイドレート生成リアクターと前記液体ラインを接続する添加剤用ラインを設けることにより、添加剤を循環させて、効率よくガスハイドレートの生成を促進できる。
図面の簡単な説明
第１図は、本発明に係る実施の形態の冷凍システムの構成を示す図であり、第２図は、従来技術の冷凍システムの構成の一例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のガスハイドレートを利用した冷凍方法及び冷凍システムについて第１図を参照しながら説明する。
本発明のガスハイドレートを利用した冷凍方法に使用する冷凍システムは、冷媒にエタン等の低級炭化水素のガス成分Ｇと水（又は油）等の液体成分Ｌからなるガスハイドレート（気体包接化合物）Ｈを使用する。
このガスハイドレートＨを形成するガス成分Ｇとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の低級炭化水素の単一成分又はこれらの複数成分の混合ガス等を使用することができる。また、液体成分Ｌとしては、水や油等を使用することができる。




【国際調査報告】
2003071199.tif 000005
2003071199.tif 000006