(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレードを除熱源とする冷却装置であって、
前記ガスハイドレートを貯蔵するタンクと、
水に凝固点降下剤を溶かした水溶液であって前記ガスハイドレートに熱を供給してガスと水とに分解するための気化用水を、前記タンクに供給する気化用水供給部と、
前記ガスハイドレートが分離して生成された分解水と前記気化用水とが前記タンクで混合して生成された回収水を前記タンクから回収する回収部と、
前記回収水の冷熱により冷媒を冷却する熱交換器と、
前記回収水の前記凝固点降下剤の濃度を高めて前記気化用水として再生させる気化用水再生部と、
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部は、浸透膜で前記回収水から水を分離することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部は、前記タンク内のガス圧力を利用して前記回収水に圧力を掛けることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部の前記回収水に掛ける圧力を調節する圧力調節部を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部は、前記回収水の水分を蒸発させることで前記回収水に含まれる凝固点降下剤の濃度を高めることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の冷却装置であって、
前記気化用水供給部は、前記気化用水再生部で再生された前記気化用水の一部のみを前記タンクに供給することを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
ガスハイドレードを除熱源とする冷却方法であって、
前記ガスハイドレートをタンクに貯蔵するステップと、
水に凝固点降下剤を溶かした水溶液であって前記ガスハイドレートに熱を供給してガスと水とに分解するための気化用水を前記タンクに供給するステップと、
前記ガスハイドレートが分離して生成された分解水と前記気化用水とが前記タンクで混合して生成された回収水を前記タンクから回収するステップと、
前記回収水の冷熱により冷媒を冷却するステップと、
前記回収水の前記凝固点降下剤の濃度を高めて前記気化用水として再生させるステップと、
を含むことを特徴とする冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガスハイドレートを除熱源に利用した冷却装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却装置には除熱源が必要であるが、近年、ガスハイドレートの有する冷熱を除熱源として利用する様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１では、ガスハイドレートそのものを除熱源に利用する技術の他、ガスハイドレートの脱水時に生じる水を除熱源に利用する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３９３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された技術では、ガスハイドレートから生じる水の温度が０℃以上（大気圧下）となるので、０℃以下の温度に冷却する冷凍システムではこの水を除熱源として利用できないという課題があった。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ガスハイドレートから分離して生じる水を利用して０℃以下に冷却できる冷却装置及び方法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】
【０００５】
第１の発明は、ガスハイドレードを除熱源とする冷却装置であって、
前記ガスハイドレートを貯蔵するタンクと、
水に凝固点降下剤を溶かした水溶液であって前記ガスハイドレートに熱を供給してガスと水とに分解するための気化用水を前記タンクに供給する気化用水供給部と、
前記ガスハイドレートが分離して生成された分解水と前記気化用水とが前記タンクで混合して生成された回収水を前記タンクから回収する回収部と、
前記回収水の冷熱により冷媒を冷却する熱交換器と、
前記回収水の前記凝固点降下剤の濃度を高めて前記気化用水として再生させる気化用水再生部と、
を備えることを特徴とする冷却装置である。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部は、浸透膜で前記回収水から水を分離することを特徴とする冷却装置である。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部は、前記タンク内のガス圧力を利用して前記回収水に圧力を掛けることを特徴とする冷却装置である。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部の前記回収水に掛ける圧力を調節する圧力調節部を備えることを特徴とする冷却装置である。
【０００９】
第５の発明は、第１の発明に記載の冷却装置であって、
前記気化用水再生部は、前記回収水の水分を蒸発させることで前記回収水に含まれる凝固点降下剤の濃度を高めることを特徴とする冷却装置である。
【００１０】
第６の発明は、第１〜第５の発明に記載の冷却装置であって、
前記気化用水供給部は、前記気化用水再生部で再生された前記気化用水の一部のみを前記タンクに供給することを特徴とする冷却装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガスハイドレートから分離して生じる水を利用して０℃以下に冷却できる冷却装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態である冷却装置１の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態の冷却装置１は、タンク１０、気化用水供給部１２、回収部１４、熱交換器２０、気化用水再生部３０、気化用水調節バルブ４６、ポンプ４７、ガス圧調節バルブ６３などを備えている。
【００１３】
タンク１０は、耐圧性及び断熱性に優れた、ガスハイドレートを貯蔵することのできるタンクである。なお、本発明で用いるガスハイドレートのゲストガスには、天然ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、水素等の可燃ガスを用いてもよく、この場合には発生したガスを燃料として用いることができる。また、ゲストガスとして窒素、酸素や二酸化炭素等のガスを用いてもよい。
【００１４】
気化用水供給部１２は、ガスハイドレートに熱を供給してガスと水とに分解するための気化用水をタンク１０に供給する。これにより、タンク１０に貯蔵されたガスハイドレートが水とガスとに分解され、この分解して生成された分解水と気化用水供給部１２により供給された気化用水とがタンク１０で混合して回収水となる。
【００１５】
なお、本発明で用いる気化用水は、塩化カルシウムや塩化ナトリウム、塩化アンモニウムなどの凝固点降下剤を水に溶かした水溶液であって凝固点が０℃よりも低い液体である。
【００１６】
一方で、ガスハイドレートから分離生成されるガスは、配管６１を通じて送られて、適宜利用することができる。例えば、ガスハイドレートのゲストガスが可燃ガスであれば、燃料として用いることができる。
【００１７】
回収部１４は、タンク１０で生成された回収水を回収する。ここで回収された回収水は、配管４１を通じて熱交換器２０に送られる。
【００１８】
熱交換器２０は、回収水と冷媒との間で熱交換させることにより冷媒を冷却する。ここで冷却された冷媒は、配管５１を通じて冷凍や冷蔵、冷房などの用途に利用される。また、冷媒から熱の供給を受けた回収水は、ポンプ４７により配管４２を通じて気化用水再生部３０に送られる。
【００１９】
気化用水再生部３０では、回収水を気化用水と水とに分離する。すなわち、タンク１０においてはガスハイドレートから分離生成された分解水と気化用水とが混合されており、回収水における凝固点降下剤の濃度は当初の気化用水と比べて低下している。そこで、回収水の中の水を一部除去して濃度を高めて気化用水を再生する。ここでの分離は、回収水に浸透圧以上の圧力を加え、回収水中の水のみ浸透膜に透過させることで、濃度を高めてもよい。また、回収水の一部を蒸発させることで回収水に含まれる水を減少させ、濃度を高めてもよい。
【００２０】
なお、気化用水再生部３０において、浸透膜を用いる場合、ガス配管６１及び６２を通じてタンク１０内のガスを供給することにより、回収水に圧力をかけて、分離を促進してもよい。その場合、ガス配管６２にガス圧力調節バルブ６３を設けて回収水に加える圧力を調節し、気化用水再生部３０で生成する気化用水の量及び濃度を調節することとしてもよい。すなわち、ガス圧力調節バルブ６３で圧力を高めれば、回収水にかかる圧力が上がり、回収水中の水が浸透膜を透過するのを促進するので、高濃度の気化用水を再生できる。一方、ガス圧力調節バルブ６３で圧力を下げれば、回収水にかかる圧力が下がり、回収水中の水が浸透膜を透過するのを抑制するので、低濃度の気化用水を生成できる。このように、ガス圧力調節バルブ６３を備えれば、気化用水の凝固点降下剤の濃度を調節することができる。
【００２１】
気化用水再生部３０において、回収水から分離されて生じる水は、適宜利用することができる。
【００２２】
気化用水再生部３０で再生された気化用水は、配管４３を通じて気化用水供給部１２に供給される。その際、気化用水再生部３０で生成された気化用水を全て配管４５を通じてタンク１０に供給することとしてもよいが、気化用水再生部３０で再生された気化用水の一部を配管４４に分流させて回収部１４に供給することとしてもよい。この配管４４に分流させる気化用水の水量は、気化用水量調節バルブ４６により調節できるようにしてもよい。
【００２３】
以上の通り、本実施形態の冷却装置１によれば、ガスハイドレートが分解することにより生じる分解水を利用して０℃以下に冷却できる冷却装置及び方法を提供することができる。すなわち、大気圧下では水は０℃で凝固するが、本実施形態では、塩化カルシウム等の凝固点降下剤を溶かした気化用水を用いることにより、混合水の凝固点を０℃より低下させて、０℃以下の除熱源を得ることができる。よって、熱交換器２０により冷媒を０℃以下に冷却して、冷凍など０℃以下であることが必要な用途へも利用可能とすることができる。
【００２４】
なお、本実施形態において、気化用水調節バルブ４６で配管４４へ分流させる気化用水の水量を増加させれば、タンク１０のガスハイドレートへの熱の供給量が減少し、ガスハイドレートの分離を抑制することができるとともに、回収水の温度を上げることができるので、熱交換器２０での冷媒の過冷却を防止することができる。一方で、気化用水調節バルブ４６で配管４４へ分流させる気化用水の水量を増加させれば、タンク１０のガスハイドレートへの熱の供給が増加し、ガスハイドレートの分離を促進することができるとともに、回収水の温度を下げることができるので、熱交換器２０において冷媒をより低い温度に冷却することができる。
【００２５】
なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態である冷却装置１の全体構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  冷却装置
１０  ハイドレート貯蔵タンク
１２  気化用水供給部
１４  回収部
２０  熱交換器
３０  気化用水再生部
４１，４２，４３，４４，４５  配管
４６  気化用水量調節バルブ
４７  ポンプ
５１  冷媒用配管
６１，６２  ガス配管
６３  ガス圧調節バルブ
【図１】
0004744359.tif 000002