(57)【要約】【課題】ガスハイドレートを圧密することなく、かつ、ガスハイドレートの攪拌効果を向上させる。【解決手段】ガスハイドレートａを槽１０内に導入して低動力圧密防止翼１４により攪拌すると共に、槽１０内に天然ガス等の反応ガスｂを導入してガスハイドレートａに付着している水と再反応させ、ガスハイドレートに付着している水を除去するようにしたガスハイドレート脱水機である。前記低動力圧密防止翼１４を、前記槽１０の内壁面に沿うとともに回転軸１１の方向に延在する翼体２３と、該翼体２３を前記回転軸１１に取り付けるための脚体２２により構成したため、低動力圧密防止翼１４へのガスハイドレートの付着を抑制することが可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートを槽内に導入して低動力圧密防止翼により攪拌するとともに、前記槽内にメタンや天然ガス等の反応ガスを導入してガスハイドレートに付着している水と再反応させ、この反応により新たなガスハイドレートを生成させることによってガスハイドレートに付着している水を除去するようにしたガスハイドレート脱水機において、前記低動力圧密防止翼を、前記槽の内壁面に沿うとともに回転軸の方向に延在する翼体と、該翼体を前記回転軸に取り付けるための脚体により構成したことを特徴とするガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項２】
前記脚体と翼体により構成された低動力圧密防止翼を、回転軸の回転方向及び軸心方向に複数配置してなる請求項１記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項３】
前記脚体と翼体により構成された低動力圧密防止翼を、回転軸に固定可能なボスに複数配置して攪拌ユニットとし、該攪拌ユニットを回転軸の軸心方向に複数配置してなる請求項１又は２記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項４】
脚体の横断面形状を回転方向に突状になるように構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項５】
翼体にすくい面を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項６】
翼体にスクレーパを設けてなる請求項１、２、３又は５記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項７】
スクレーパの外縁に刃部を形成してなる請求項６記載のガイハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項８】
スクレーパの外縁部に複数の切欠部を設けてなる請求項６又は７記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【請求項９】
複数のスクレーパを設けるとともに、各スクレーパの外縁部に設けた切欠部が重複しないように切欠部の位置を回転軸の軸方向にずらしてなる請求項６〜８のいずれかに記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレートに付着している付着水を除去するガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスハイドレートを工業的に生成する方法として、メタンガスや天然ガスなどの反応ガスを充満させた反応塔内に水をスプレー状に噴霧する水スプレー方式と、水中に上記の反応ガスを気泡状に吹き込んで攪拌装置で攪拌する反応ガス吹込み方式の２つの方式が知られている。
【０００３】
しかし、このいずれの方式の場合でも生成されたガスハイドレートは、含水率が３０〜９０％と高いため、かかるガスハイドレートを貯蔵し、かつ、輸送する場合には、多大の費用が必要となる。
【０００４】
従って、生成されたガスハイドレートの含水率を低下させるための脱水機が必要であるが、かかる脱水機としては、従来、スクリュウープレス型の脱水機など機械的脱水機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−７３６７８号公報（第４〜８頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スクリュウープレス型の脱水機によってガスハイドレートの脱水を行っても完全に脱水することが困難である。また、ガスハイドレートを槽内に導入して攪拌翼で攪拌するとともに、槽内にメタンや天然ガスなどの反応ガスを導入してガスハイドレートに付着している付着水と再反応させることによってガスハイドレートに付着している水を除去するものもあるが、この脱水機に用いられている攪拌翼は、タービンの羽根のような翼を回転軸に取り付けたものであるから十分な攪拌効果が得られるとは考え難い。
【０００６】
すなわち、ガスハイドレートは、攪拌を伴う脱水工程においてシャーベット状から粉体状（粉雪状）に変化するため、ガスハイドレートがタービンの羽根のような翼に付着し、十分な攪拌効果が得られないからである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、次のように構成されている。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ガスハイドレートを槽内に導入して低動力圧密防止翼により攪拌するとともに、前記槽内にメタンや天然ガス等の反応ガスを導入してガスハイドレートに付着している水と再反応させ、この反応により新たなガスハイドレートを生成させることによってガスハイドレートに付着している水を除去するようにしたガスハイドレート脱水機において、前記低動力圧密防止翼を、前記槽の内壁面に沿うとともに回転軸の方向に延在する翼体と、該翼体を前記回転軸に取り付けるための脚体により構成したことを特徴とするガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記脚体と翼体により構成された低動力圧密防止翼を、回転軸の回転方向及び軸心方向に複数配置してなる請求項１記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記脚体と翼体により構成された低動力圧密防止翼を、回転軸に固定可能なボスに複数配置して攪拌ユニットとし、該攪拌ユニットを回転軸の軸心方向に複数配置してなる請求項１又は２記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、脚体の横断面形状を回転方向に突状になるように構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、翼体にすくい面を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、翼体にスクレーパを設けてなる請求項１、２、３又は５記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、スクレーパの外縁に刃部を形成してなる請求項６記載のガイハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、スクレーパの外縁部に複数の切欠部を設けてなる請求項６又は７記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、複数のスクレーパを設けるとともに、各スクレーパの外縁部に設けた切欠部が重複しないように切欠部の位置を回転軸の軸方向にずらしてなる請求項６〜８のいずれかに記載のガスハイドレート脱水機の攪拌翼構造である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、ガスハイドレートを槽内に導入して低動力圧密防止翼により攪拌するとともに、前記槽内にメタンや天然ガス等の反応ガスを導入してガスハイドレートに付着している水と再反応させ、この反応により新たなガスハイドレートを生成させることによってガスハイドレートに付着している水を除去するようにしたガスハイドレート脱水機において、前記低動力圧密防止翼を、前記槽の内壁面に沿うとともに回転軸の方向に延在する翼体と、該翼体を前記回転軸に取り付けるための脚体により構成したため、低動力圧密防止翼へのガスハイドレートの付着を抑制することが可能となる。その結果、低動力圧密防止翼にガスハイドレートが圧密されず、固着することもなくなる。また、消費動力も少なくしてガスハイドレートの攪拌効果を向上させることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記脚体と翼体により構成された低動力圧密防止翼を、回転軸の回転方向及び軸心方向に複数配置したため、攪拌効果が向上し、攪拌の安定性を増し反応効率をさらに高めることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記脚体と翼体により構成された低動力圧密防止翼を、回転軸に固定可能なボスに複数配置して攪拌ユニットとし、該攪拌ユニットを回転軸の軸心方向に複数配置したため、脚体と翼体とを攪拌ユニットとして組み立てることができるばかりでなく、不要な場合には、攪拌ユニット単位で取り外すことができるため、脱水機の製作や保守点検作業が容易になる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、脚体の横断面形状を回転方向に突状になるように構成したため、ガスハイドレートが脚体に付着し難くなるばかりでなく、ガスハイドレートを切り裂いて回転するため回転力を小さくすることができる。すなわち、消費動力を少なくする。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、翼体にすくい面を設けたため、遠心力により槽内面に付着したガスハイドレートを容易に除去することができる。また、回転するための回転力を小さくすることもできる。すなわち、消費動力を少なくする。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、翼体にスクレーパを設けたため、スクレーパによって槽内面に付着したガスハイドレートを極めて容易に除去することができるばかりでなく、補強部材によってスクレーパを保持しているため、スクレーパを比較的軽構造とすることができる。槽内面に付着したハイドレートは取り除かれるので、ジャケット面での伝熱効果がよくなる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、スクレーパの外縁に刃部を形成したため、槽の内面に付着したガスハイドレートをより効果的に除去することができる。このため、不必要な動力がいらなくなり、消費動力を少なくする。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、スクレーパの外縁部に複数の切欠部を設けたため、切欠部の作用により槽内面に付着したガスハイドレートをより効果的に除去することができる。このため、不必要な動力がいらなくなり、消費動力を少なくする。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、複数のスクレーパを設けるとともに、各スクレーパの外縁部に設けた切欠部が重複しないように切欠部の位置を回転軸の軸方向にずらしたため、更に効果的に槽内面に付着したガスハイドレートを除去することができる。このため、不必要な動力がいらなくなり、消費動力を少なくする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１において、１はガスハイドレート脱水装置であり、ガスハイドレート脱水機（以下、脱水機と称する。）２と、ブロワー３と、クーラー４と、ブラインユニット５と、駆動装置６により構成されている。
【００２８】
脱水機２は、ジャケット７と、図示しないガスハイドレート製造装置によって生成されたガスハイドレートａを導入するための導入口８と、脱水後のガスハイドレートａ’を排出する排出口９とを有する横型槽１０内に回転軸１１を備えている。この回転軸１１には、移送スクリュー１２と、ハンマー翼１３と、低動力圧密防止翼としての攪拌翼１４と、払出し翼１５が設けられている。更に、払出し翼１５の下方に傾斜板１６を設けるとともに、その排出側に可動堰１７を設けている。尚、ハンマー翼１３がない場合もある。
【００２９】
この低動力圧密防止翼は、槽内壁に付着したガスハイドレートをかき落とす機能と、槽下部に溜まったガスハイドレートを掻き上げる機能を持っている。なお、この低動力圧密防止翼は、ハイドレート粉体を攪拌するものであり、前記槽内に導入する反応ガスを送るものではない。
【００３０】
可動堰１７は、固定部１８と可動部１９とで構成され、可動部１９の高さは、可動部１９に回転自在に取り付けられたスクリュー軸２０を回転させることによって任意に調節できるようになっている。スクリュー軸２０は、横型槽１０に取り付けられた雌ねじ部２１に螺合されている。
【００３１】
攪拌翼１４は、門形に形成されるとともに、例えば、最上流段の攪拌翼１４は、回転軸１１に対して上下対称に取り付けられている。そして、これらの攪拌翼１４は、下流段に行くにしたがって回転軸１１の回転方向に対して位相をずらして取り付けられている。尚、攪拌翼１４は、回転軸１１に対して上下対称だけでなく、３枚翼以上の場合もある。
【００３２】
攪拌翼１４は、上記のように門形に形成されているが、具体的に説明すると、図２及び図３に示すように、一端が回転軸１１に取り付けられた２本の脚体２２と、この２本の脚体２２の他端に取り付けられ、かつ、層体１０の内壁面１０ａに沿うとともに回転軸１１の軸方向Ｘに延在する翼体（攪拌部）２３により構成されている。
【００３３】
更に詳しく説明すると、脚体２２は、図４に示すように、中空の三角柱よりなり、その一つの尖端ｓ１が脚体２２の回転方向ｄに向けられている。従って、脚体２２は、尖端ｓ１によってガスハイドレートを切り裂くようにして回転するため、駆動装置の動力負担を軽減することができるばかりでなく、ガスハイドレートの付着も防止することができる。この脚体２２の尖端部の角度θ１は、４５〜１２０°が好ましい。
【００３４】
一方、脚体２２の他端（自由端）に取り付けられた翼体２３は、図５に示すように、側面視三角形の部材により形成され、その尖端ｓ２が脚体２２の回転方向ｄに向けられている。この翼体２３は、回転方向前面に傾斜したすくい面２３ａを有しており、そのすくい角θ２は、鉛直面Ｙに対して３０〜６０°となっている。
【００３５】
また、翼体２３と鉛直面Ｙとの角θ3 は、９０°以上、つまり、９０〜１３０°とする。また、翼体２３の尖端ｓ２と横型槽１０の内面１０ａとのクルアランスは、脱水機２の規模にもよるが２〜２０ｍｍが好ましい。更に、翼体（攪拌部）２３の背面板２３ｂは、後方に傾斜させることが好ましい。この場合、翼体（攪拌部）２３の後側（背面側）に生じる負圧によって巻き込まれたガスハイドレートが槽内面１０ａへ押圧されるのを防ぐことが可能となるからである。
【００３６】
係るガスハイドレート脱水機において、可動堰１７の可動部１９を所定の高さに調整後、駆動装置６によって回転軸１１を回転させ、更に、ブラインユニット５によって所定の温度（例えば、５℃〜−２０℃）に冷却されたブラインｃを配管２４を経てジャケット７に供給するとともに、ブロワー３およびクーラー４を駆動すると、メタンや天然ガスなどの反応ガスｂが配管２５及び２６を経由して循環され、横型槽１０内が所定の温度に冷却される。このとき、反応ガスｂは、ガスハイドレートａと向流とする。
【００３７】
しかる後に、含水率が１０〜６０％程度のガスハイドレートａが導入口８から横型槽１０内に導入すると、移送スクリュー１２によって破砕部に移送され、ハンマー翼１３によって塊が破砕される。細かになったガスハイドレートａは、混合部（混合域）２７に導入され、この部位で攪拌翼１４によって攪拌されて反応ガスｂとの反応が促進される。
【００３８】
すなわち、ガスハイドレートａに付着している付着水と反応ガスｂとが反応し、新たなガスハイドレートが生成されることでガスハイドレートａの脱水が行われる。このときの水和反応熱は、ジャッケット伝熱面（攪拌翼に設ける場合もある。）を通して除去される。
【００３９】
この混合部２７でのガスハイドレートａの反応を十分に行わせるため、可動堰１７によってガスハイドレートａの滞留時間が調整され、含水率が５〜３０％程度になるように脱水される。脱水されたガスハイドレートａ’は、払出し翼１５によって排出口９から排出され、図示しない貯留タンク等へ移送される。この混合部２７により生成されたガスハイドレートａ’の排出を容易にするため傾斜板１６が設けられている。
【００４０】
上記反応工程におけるガスハイドレートａの攪拌は、攪拌翼１４の翼体２３によるガスハイドレートの掻き揚げ作用によって行われ、２本の脚体２２は、主として翼体２３の保持材として機能している。
【００４１】
ところで、上記反応工程においては、遠心力によって横型槽１０の内面１０ａにガスハイドレートａの一部が付着するが、付着したガスハイドレートａは、内面１０ａに沿って回転する攪拌翼１４の翼体２３によって掻き落とされる。このような反応工程におけるガスハイドレートの攪拌は、主として攪拌翼１４の翼体２３の掻き揚げ作用によって行われ、２本の脚体２２は保持材として機能しているため、攪拌翼１４に付着するガスハイドレートの付着量を大幅に減少させることができる。
【００４２】
従って、ガスハイドレートａの反応効率を向上させることが可能になる。なお、攪拌翼１４の翼体２３にポリテトラフルオロエチレンコーティングを施すことにより、ガスハイドレートの付着をより一層防止することができる。
【００４３】
上記の例では、攪拌翼１４を、２本の脚体２２で翼体２３の両端を支持した所謂門型（正面視）となるように構成したが、攪拌翼１４は、これに限られるものではなく、例えば、鳥居形（図６参照）やＴ形（図７参照）となるように構成してもよい。
【００４４】
図８及び図９は、攪拌翼１４をユニット化させたものである。この攪拌ユニット２８は、回転軸１１に貫入可能な所定長の管体２９の一端に複数の切欠部３０を設ける一方、他端に突起３１を設け、その外面に二つの攪拌翼１４を管体２９に対して上下対称に取り付けたものである。尚、攪拌ユニット２８は、切欠き部を設けず図示しないキーで軸に固定する場合もある。
【００４５】
この攪拌ユニット２８を用いる時は、突起３１が隣接する他の攪拌ユニット２８の切欠部３０に嵌合するように複数の攪拌ユニット２８を回転軸１１を挿入して固定する。このようにすれば、攪拌ユニット２８を工場で容易に製作することができるばかりでなく、組み立てや解体が容易になるため、製作や保守点検作業などが容易になる。
【００４６】
図１０は、攪拌翼１４の翼体２３にスクレーパ３５を取り付けた場合であり、翼体２３の下部すくい面２３ａにスクレーパ３５が押え板３３とボルト３４によって取り付けられている。スクレーパ３５に設けたボルト孔（図示せず）は、長孔とされ、スクレーパ３５の外縁３５ａと槽内面１０ａとの間隔ｈが必要に応じて調整可能になっている。
【００４７】
このように翼体２３にスクレーパ３５を取り付けると、槽内面１０ａにガスハイドレートａが強固に付着したとしてもスクレーパ３５によってガスハイドレートａを容易に掻き落とすことができる。
【００４８】
図１１のスクレーパ３５は、スクレーパ３５の外縁部（刃先部）の背面側に傾斜角αを有する傾斜面３７を設け、ガスハイドレートの付着を防止するようにしている。
【００４９】
図１２のスクレーパ３５は、外縁部（刃先部）に複数のＶ型の切欠き部３８を設けている。この場合には、スクレーパ３５は、外縁部（刃先部）が複数のブロックに分かれることから、横型槽１０の槽内面１０ａに付着したガスハイドレートａをより簡単に掻き落とすことができる。尚、所望によりスクレーパ３５の外縁部を鋸歯状にしても良い。
【００５０】
図１３は、回転軸１１に対称に設けた上下一対のスクレーパ３５にそれぞれＶ型の切欠き部３８を設けるとともに、その位相を回転軸１１の軸芯方向に所定長さＬだけずらし、互いに重複しないようにしたものである。この場合は、一方のクレーパ３５で除去されずに残った槽内面１０ａのガスハイドレートａを他の一方のクレーパ３５で除去することができる。
【００５１】
なお、本発明における攪拌翼は、低動力圧密防止翼であるから脱水だけでなく、ハイドレートを含めて圧密し易い粉体の冷却にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る攪拌翼を有するガスハイドレート脱水装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るガスハイドレート脱水機の攪拌翼正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３のＣ部拡大図である。
【図６】本発明に係るガスハイドレート脱水機の攪拌翼の他の実施形態の正面図である。
【図７】本発明に係るガスハイドレート脱水機の攪拌翼の他の実施形態の正面図である。
【図８】本発明にかかるガスハイドレート脱水機の攪拌翼をユニット化した場合の正面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ矢視図である。
【図１０】本発明にかかるガスハイドレート脱水機の攪拌翼の他の実施形態を示す横断面図である。
【図１１】本発明に係るスクレーパの要部側面図である。
【図１２】本発明に係るスクレーパの他の実施形態の正面図である。
【図１３】本発明に係るスクレーパの更に他の実施形態の正面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ガスハイドレート脱水装置            ２  ガスハイドレート脱水機
３  ブロワー                            ４  クーラー
５  ブラインユニット                    ６  駆動装置
７  ジャケット                          ８  導入口
９  排出口                              １０  横型槽
１１  回転軸                            １２  移送スクリュー
１３  ハンマー翼                        １４  攪拌翼
１５  払い出し翼                        １６  傾斜板
１７  可動堰                            １８  固定部
１９  可動部                            ２０  スクリュー軸
２２    脚体                            ２３  翼体
２４、２５、２６  配管                  ２７  混合部
２８  単位攪拌翼体                      ２９  単位管体
３０、３８  切欠き部                    ３１  突起部
３２  補強部材                          ３３  押え板                            ３４  ボルト                            ３５  スクレーパ                        ３６  傾斜面                            ３７  刃部
【図１】
2005200479.tif 000003
【図２】
2005200479.tif 000004
【図３】
2005200479.tif 000005
【図４】
2005200479.tif 000006
【図５】
2005200479.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005200479.tif 000009
【図８】
2005200479.tif 000010
【図９】
2005200479.tif 000011
【図１０】
2005200479.tif 000012
【図１１】
2005200479.tif 000013
【図１２】
2005200479.tif 000014
【図１３】
2005200479.tif 000015