(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧よりも大きい圧力である高圧下で、水にガスを飽和量以上の濃度の高濃度に溶解させ、このガス溶解水を気泡が発生しないように大気圧まで緩やかに減圧した後、冷却してガスハイドレートを生成することを特徴とするガスハイドレートの製造方法。
【請求項２】
ガス溶解水を気泡が発生しないように大気圧まで緩やかに減圧した後に、この減圧したガス溶解水を送りながら冷却することを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレートの製造方法。
【請求項３】
水を圧送する加圧部と、水にガスを注入するガス注入部と、ガスを注入された水が加圧部で圧送されることによる加圧によって、大気圧よりも大きい圧力である高圧下で、水にガスを飽和量以上の濃度の高濃度に溶解させる加圧溶解部と、加圧溶解部でガスを溶解させたガス溶解水の圧力を、ガス溶解水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで気泡が発生しないように緩やかに減圧する減圧部と、減圧したガス溶解水を冷却してガスハイドレートを生成する冷却部と、を備えて成ることを特徴とするガスハイドレートの製造装置。
【請求項４】
加圧溶解部で水に溶解しない余剰ガスを排出する余剰ガス排出部を備えて成ることを特徴とする請求項３に記載のガスハイドレートの製造装置。
【請求項５】
減圧部を、加圧溶解部からガス溶解水を送り出す流路に設けられ、ガス溶解水の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成して成ることを特徴とする請求項３又は４に記載のガスハイドレートの製造装置。
【請求項６】
減圧部を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整でガス溶解水の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部からガス溶解水を送り出す流路で構成して成ることを特徴とする請求項３又は４に記載のガスハイドレートの製造装置。
【請求項７】
減圧部は、一つの流路で形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のガスハイドレートの製造装置。
【請求項８】
加圧溶解部からガス溶解水を送り出す流路の圧力損失とこの流路に付加した延長流路の圧力損失の和が、加圧部で圧送される水とガスの押し込み圧によって加圧溶解部内で水とガスを加圧するのに必要な圧力となるように、流路に延長流路を付加して成ることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載のガスハイドレートの製造装置。
【請求項９】
ポンプで水を圧送すると共にガス注入部をポンプの前段に設けて、ポンプによる水の攪拌作用でガスを水に溶解させるようにすることによって、ポンプで加圧部とガス溶解部を兼用させるようにして成ることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載のガスハイドレートの製造装置。
【請求項１０】
加圧溶解部をタンクで形成して成ることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載のガスハイドレートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレートの製造方法及びガスハイドレートの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスハイドレートは、水分子のカゴ状構造体の中に、天然ガス、メタン、ブタン、エタン、プロパン等の炭化水素、酸素、窒素、水素、オゾンなど、ガス分子が取り込まれた固形物質であり、ガスの運送、生鮮食料品の保存と運搬、植物栽培、炭酸飲料への利用、燃料としての利用など、ガスの種類に応じて各種の用途が期待されている。
【０００３】
このようなガスハイドレートを製造する方法としては、従来から各種のものが提案されている（例えば特許文献１等参照）。
【０００４】
図１０はガスハイドレートを製造する方法の一例を示すものであり、ガスとして天然ガスを用いる場合、酸化性ガスを除去した後、ガスは圧力容器３５に供給され、また水も圧力容器３５に供給される。ガスと水が圧力容器３５に供給されると、圧力容器３５内で水にガスが高圧で溶解され、またこのガスが高濃度に溶解した水が圧力容器３５内で冷却されることによって、ガスハイドレートが生成される。このとき、生成されるガスハイドレートを圧力容器３５から取り出すために、水を含んだガスハイドレートスラリーの状態で圧力容器３５から送り出される。このため、まず分離槽３６でガスハイドレートスラリーを水から分離し、次に脱水槽３７でガスハイドレートスラリーを脱水した後、ペレット化装置３８で凍結・脱圧・成形の各処理をしてガスハイドレートをペレット化し、貯蔵あるいは輸送されるようになっている。
【特許文献１】特開２００６−２２５５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにしてガスハイドレートを製造するにあたって、ガスハイドレートは圧力容器３５内で高圧に加圧されたガスハイドレートスラリーとして生成されている。このため、圧力容器３５内から送り出されたガスハイドレートスラリーは急激に圧力が下がり、ガスハイドレートスラリーからガスが気泡として逃げることになり、ガスハイドレートの製造効率に問題を有するものであった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、効率良くガスハイドレートを製造することができるガスハイドレートの製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガスハイドレートの製造方法は、大気圧よりも大きい圧力である高圧下で水にガスを飽和量以上の濃度の高濃度に溶解させ、このガス溶解水を気泡が発生しないように大気圧まで緩やかに減圧した後、冷却してガスハイドレートを生成することを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、高圧下でガスを高濃度に溶解させたガス溶解水を気泡が発生しないように大気圧まで緩やかに減圧した後に冷却するようにしているため、水に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを生成することができるものであり、効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。
【０００９】
また本発明は上記製造方法において、ガス溶解水を気泡が発生しないように大気圧まで緩やかに減圧した後に、この減圧したガス溶解水を送りながら冷却することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、高濃度にガスを溶解したガス溶解水から連続的にガスハイドレートを生成することができ、ガスハイドレートの生産効率を高めることができるものである。
【００１１】
本発明に係るガスハイドレートの製造装置は、水を圧送する加圧部１と、水にガスを注入するガス注入部２と、ガスを注入された水が加圧部１で圧送されることによる加圧によって、大気圧よりも大きい圧力である高圧下で、水にガスを飽和量以上の濃度の高濃度に溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３でガスを溶解させたガス溶解水の圧力を、ガス溶解水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで気泡が発生しないように緩やかに減圧する減圧部４と、減圧したガス溶解水を冷却してガスハイドレートを生成する冷却部１１と、を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、加圧によって加圧溶解部３で水にガスを効率良く溶解させることができると共に、減圧部４でガス溶解水に気泡が発生することを防止して安定した高濃度のガス溶解水を得ることができるものであり、そしてこの大気圧まで減圧したガス溶解水を冷却部１１で冷却することによって、水に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを生成することができるものであり、効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。
【００１３】
また本発明は、上記製造装置において、加圧溶解部３で水に溶解しない余剰ガスを排出する余剰ガス排出部５を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、ガスの溶解飽和量以上の溶解できない余剰ガスを加圧溶解部３から排出することによって、余剰ガスが残留することによる加圧溶解部３内のガスと水の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、ガスの溶解効率を高く維持することができるものである。
【００１５】
また本発明は、上記製造装置において、減圧部４を、加圧溶解部３からガス溶解水を送り出す流路６に設けられ、ガス溶解水の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、圧力調整弁７による圧力調整でガス溶解水の圧力を下げることができ、加圧溶解部３における圧力に応じて圧力調整弁７で減圧調整することによって、ガス溶解水に気泡が発生することを安定して防ぐことができるものである。
【００１７】
また本発明は、上記製造装置において、減圧部４を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整でガス溶解水の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部３からガス溶解水を送り出す流路６で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、加圧溶解部３からガス溶解水を送り出す流路６の流路断面積と流路長によって、ガス溶解水の圧力を下げることができ、装置の構造を簡単なものに形成することができるものである。
【００１９】
また本発明は、上記製造装置において、減圧部４を構成する流路６は、一つの流路で形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、複数の流路を設けて減圧部４を形成する場合のような、装置構成が複雑になることがないものである。
【００２１】
また本発明は、上記製造装置において、加圧溶解部３からガス溶解水を送り出す流路６の圧力損失とこの流路６に付加した延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される水とガスの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とガスを加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加して成ることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の圧力を確保することができ、この圧力で水にガスを溶解させることができるものである。
【００２３】
また本発明は、上記製造装置において、ポンプ１２で水を圧送すると共にガス注入部２をポンプ１２の前段に設けて、ポンプ１２による水の攪拌作用でガスを水に溶解させるようにすることによって、ポンプ１２で加圧部１と加圧溶解部３を兼用させるようにして成ることを特徴とすることを特徴とするものである。
【００２４】
この発明によれば、加圧部１と加圧溶解部３をポンプ１２で兼用して形成することができるため、装置の構造を簡単なものに形成することができるものである。
【００２５】
また本発明は、上記製造装置において、加圧溶解部３をタンク１３で形成して成ることを特徴とするものである。
【００２６】
この発明によれば、加圧溶解部３をタンク１３で形成することによって、加圧溶解部３内での滞留時間を長くすることができ、加圧部１を形成するポンプ１２を小型化することが可能になるものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高圧下でガスを高濃度に溶解させたガス溶解水を気泡が発生しないように大気圧まで緩やかに減圧した後に冷却するようにしているため、水に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを生成することができるものであり、効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３の流出側と流入側にそれぞれ配管で形成される流路１５，６が接続してある。流入側の流路１５は一端を加圧溶解部３に接続してあり、他端から水が供給されるようにしてある。この流路１５に加圧部１が設けてあり、加圧部１は、例えば、水を加圧溶解部３に圧送するポンプ１２などで形成されるものである。
【００３０】
加圧溶解部３はエゼクタ部４０と余剰ガス排出部５から形成されるものであり、エゼクタ部４０は水の流れの上流側、余剰ガス排出部５は下流側に配置してある。エゼクタ部４０にはガス注入部２が接続してある。ガス注入部２はガスをエゼクタ部４０内の水に供給して注入するためのものであり、開閉弁４２を介してガスボンベなどに接続してある。このガスとしては、天然ガス、メタン、ブタン、エタン、プロパン等の炭化水素、酸素、窒素、水素、オゾンなど任意のものを用いることができる。余剰ガス排出部５は、余剰ガス排出部５内の圧力が所定以上になると開口するガス抜き弁４３を有するガス抜き配管４４を備えて形成されるものである。このガス抜き配管４４は、開閉弁４２よりもエゼクタ部４０の側の位置においてガス注入部２に接続してある。
【００３１】
また上記の流路６は、一端を加圧溶解部３に接続し、他端を冷却部１１に接続してある。冷却部１１は、例えば上面が開放された容器で形成してあり、冷媒を通すジャケットなどで形成される冷却用熱交換器４５が設けてある。さらにこの流路６には、加圧溶解部３への接続部と冷却部１１への接続部の間において減圧部４が設けてある。
【００３２】
上記のように形成されるガスハイドレート製造装置にあって、ポンプ１２で形成される加圧部１を作動させると、流路１５を通して加圧溶解部３のエゼクタ部４０に水が圧送して供給される。このように加圧溶解部３のエゼクタ部４０に水が供給されると、エゼクタ部４０内を水が流れる際に、ガス注入部２からガスがエゼクタ部４０内に吸引されて水にガスが注入される。そしてこのようにガスが注入された水には加圧部１から圧送される水の押し込み力で圧力が加わって高圧になり、加圧溶解部３内で水とガスが加圧されることによって、水にガスを効率高く飽和量あるいはそれ以上に溶解させることができ、水にガスが高濃度で溶解したガス溶解水を得ることができるものである。
【００３３】
またこのように、加圧溶解部３内において水とガスを加圧して強制的に効率良くガスを溶解させ、高濃度でガスが溶解したガス溶解水を短時間で生成することができるため、加圧溶解部３内で生成されたガス溶解水を流路６へと送り出しながら、加圧溶解部３内で水にガスを溶解させるようにすることができるものである。従って、加圧溶解部３をタンクのような容積の大きなもので形成する必要がなくなるものであり、装置規模を小さくして装置のコストを低減することが可能になるものである。
【００３４】
ここで、ガスの全量が水に溶解しないと、加圧溶解部３内で水に溶解しない余剰ガスが生じる。そこで、加圧溶解部３に上記のように余剰ガス排出部５を設け、ガスの溶解飽和量以上の溶解できない余剰ガスを加圧溶解部３から排出することによって、余剰ガスが残留することによる加圧溶解部３内の水とガスの比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、ガスの溶解効率を高く維持することができるものである。このとき余剰ガスは、余剰ガス排出部５のガス抜き配管４４を通して排出されるが、このガス抜き配管４４はガス注入部２に接続してあるので、加圧溶解部３で水に溶解しなかった余剰ガスをガス注入部２に返送して、再度水に溶解させるようにすることができるものである。従って、加圧溶解部３で水に溶解しなかったガスを捨てることなく有効利用することができるものであり、またガスがオゾンなどの有害ガスである場合、有毒ガスが外部に排出されて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。
【００３５】
そして、上記のように加圧溶解部３で生成されたガス溶解水は、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内でガス溶解水は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下に排出されると、急激な圧力低下によって、ガス溶解水中に気泡が発生するおそれがあり、ガス溶解量が減少し、またキャビテーションが発生することがある。このために本発明では、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態のガス溶解水を流路６を通して送り出す際に、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。
【００３６】
ここで、加圧溶解部３内で生成されるのと同じ濃度のガス溶解水について、加圧溶解部３内で加圧されている圧力と同じ圧力から大気圧まで減圧する際に、気泡が発生しない減圧度を、予め計算や測定で求めておき、減圧部４をこの予め求めた減圧度で、ガス溶解水が流入側する側から流出側に向かって、ガス溶解水の圧力を段階的に、あるいは連続的に、徐々に大気圧まで減圧できるように設定してある。従って、加圧溶解部３内で加圧されたガス溶解水を、減圧部４において気泡が発生しない減圧度で徐々に大気圧まで減圧した後に、流路６の先端から吐出することによって、ガス溶解水に気泡が発生することなくガス溶解水を冷却部１１に供給することができるものであり、加圧溶解部３で飽和量以上にガスが溶解されたガス溶解水を、安定した高濃度の状態のまま冷却部１１に供給することが可能になるものである。
【００３７】
図２は、減圧部４の具体的な実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６に、水の流れ方向に沿って複数の圧力調整弁７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を設けることによって、減圧部４を形成するようにしてある。このように減圧部４を複数の圧力調整弁７を備えて形成することによって、気泡が発生しない減圧度でガス溶解水の圧力を段階的に徐々に下げることができるものである。
【００３８】
各圧力調整弁７ａ，７ｂ，７ｃは、ガス溶解水に気泡発生が生じない減圧度で減圧するように設定されているものであり、この減圧度は予め計算や測定で求めた数値に設定されるものである。例えば、加圧溶解部３から流路６に送り出されたガス溶解水の加圧圧力が０．５ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１２ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、圧力調整弁７ａでガス溶解水の圧力を０．１２ＭＰａ減圧して、０．３８ＭＰａに落とす。またガス溶解水の加圧圧力が０．３８ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１６ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｂでガス溶解水の圧力を０．１６ＭＰａ減圧して、０．２２ＭＰａに落とす。さらにガス溶解水の加圧圧力が０．２２ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．２２ＭＰａ以上であると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｃでガス溶解水の圧力を０．２２ＭＰａ減圧して、加圧圧力を０ＭＰａに落とし、大気圧まで減圧することができるものである。尚、圧力調整弁７による減圧量は、水温、ガスの種類、溶解濃度、加圧溶解部３内の圧力、流路６の径などに応じて変動するものであり、装置毎に、計算や測定をして、適宜設定されるものである。
【００３９】
図３は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を流路断面積が異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを備えて形成し、この流路断面積の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃで減圧部４が形成されるようにしてある。
【００４０】
図３（ａ）の実施の形態では、流路断面積が異なる、つまり内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてあり、ガス溶解水の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。また図３（ｂ）の実施の形態では、内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをレジューサ２１を介して接続して連ねるようにしてあり、ガス溶解水の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。さらに図３（ｃ）の実施の形態では、ガス溶解水の流れの上流側から下流側へと連続的に径が小さくなる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてある。
【００４１】
この図３のものにあって、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内径はφｄ１＞φｄ２＞φｄ３であるので、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のガス溶解水の流速はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３となり、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のガス溶解水の圧力はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３となる。従って、加圧溶解部３から送り出されるガス溶解水の圧力Ｐ１を気泡が発生しない減圧度で、図３（ａ）（ｂ）のものでは段階的に減圧して、また図３（ｃ）のものでは連続的に減圧して、Ｐ３の大気圧まで徐々に下げることができるものである。
【００４２】
図４は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を通してガス溶解水を排出する際に、流路６内をガス溶解水が流れる際の圧力損失によって、ガス溶解水に気泡が発生しない減圧速度でガス溶解水の圧力を徐々に連続的に低下させ、ガス溶解水の圧力を大気圧にまで低下させるようにしてある。従って図４の実施の形態では、加圧溶解部３内での圧力がＰ１のガス溶解水を、流路６内を通過させる際にＰ２〜Ｐｎ−１へと、ガス溶解水に気泡が発生しない減圧速度で徐々に連続的に圧力を低下させ（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐｎ−１）、流路６の終端ではガス溶解水の圧力Ｐｎが大気圧にまで低下するように、流路６の流路断面積と管路長さＬを設定するようにしてあり、このような流路断面積と管路長さＬを有する流路６によって減圧部４が形成されるものである。
【００４３】
この管路長さＬは、次の式から設定することができる。すなわち、
流体の関係式Ｐ＝λ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ２／２ｇ）
［Ｐは加圧溶解部３内の圧力、λは管摩擦係数、ｄは内径、ｖは流速、ｇは加速度]
から、Ｌ＝（Ｐ・ｄ・２ｇ）／（λ・ｖ２）を導くことができ、この式から計算して流路６の管路長さＬを求めることができるものである。このように、流路６の管路長さＬを所定長さに形成するだけで減圧部４を形成することができるものであり、装置の構造をより簡単なものに形成することができるものである。このような管路長さＬが長い流路６で形成される減圧部４は、例えば図４（ｂ）のような長いホース４ａで形成することができる。
【００４４】
上記のように加圧部１によって水とガスを加圧溶解部３に圧送し、この際の押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とガスを加圧してガスを溶解させるようにしているが、この押し込み圧を受けて加圧溶解部３内に必要な圧力が発生するようにする必要がある。このように加圧部１からの押し込み圧を受ける圧力を確保するために、加圧溶解部３の流出側の流路６に絞り弁などの絞り部を設けることが考えられるが、このように絞り部を流路６に設けると、加圧溶解部３で生成されたガス溶解水を流路６に送り出して排出する際に、絞り部の前後で大きな圧力差が生じ、ガス溶解水が急激に減圧されることになり、ガス溶解水に気泡が発生するおそれがある。
【００４５】
そこで図５の実施の形態では、流路６の圧力損失を利用して、流路６に絞り部を設ける必要なく、押し込み圧を受ける圧力を確保するようにしている。このとき、上記各実施形態の流路６の長さでは、流路６の圧力損失で押し込み圧を受ける圧力を確保することは難しいので、流路６の加圧溶解部３と反対側の端部に延長流路８を付加するようにしてある。すなわち、流路６の減圧部４も含めた全体の圧力損失を算出し、加圧部１からの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とガスを加圧するのに必要な圧力と、この流路６の圧力損失との差を算出し、さらにこの差の圧力損失が生じる管路の長さを上記の式から算出して、この管路長さの延長流路８を流路６に付加するようにしてある。このように、流路６の圧力損失と延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される水とガスの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とガスを加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁などの絞り部を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の加圧力を確保して、水にガスを溶解させることができるものである。
【００４６】
図６は水に高濃度でガスを溶解したガス溶解水を生成し、このガス溶解水を気泡を発生させることなく大気圧まで減圧して供給する上記の装置の具体的な一例を示すものであり、水は流路１５に導入口３０から導入される。流路１５にはガスが導入されるガス注入部２が接続してあり、ガスが注入された水はポンプで形成される加圧部１によって、小容量のタンクで形成される加圧溶解部３に圧送される。このようにガスが注入された水が加圧溶解部３に圧送されることによって、加圧溶解部３内で水にガスが溶解されたガス溶解水が生成される。そしてこのガス溶解水は加圧溶解部３から流路６に送り出され、流路６の先端の吐出口３１から吐出されて冷却部１１に供給される。この流路６には減圧部４が設けてあり、加圧溶解部３から送り出されたガス溶解水は大気圧まで減圧された後に吐出口３１から吐出され、気泡が発生しない状態でガス溶解水を供給することができる。図６の実施の形態では、減圧部４は、図３（ａ）の内径が異なる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連ねたもので形成してある。
【００４７】
この装置にあって、ポンプで形成される加圧部１を連続運転することによって、ガス注入部２、加圧溶解部３を連続的に運転させて、減圧部４にガス溶解水を連続的に供給するようにすることができるものであり、減圧部４の流出側である吐出口３１から気泡の発生のないガス溶解水を連続的に吐出させることができるものである。また、減圧部４は加圧溶解部３からガス溶解水を送り出す流路６の一部として設けられており、そしてこの減圧部４はガス溶解水の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、減圧部４を例えば内径２〜５０ｍｍ程度の比較的大きい流路として形成することができるものであり、異物が混入しても減圧部４内が詰まるようなことがないものである。さらにこのような構成の減圧部４を設けることによって、減圧部４を流れるガス溶解水のレイノルズ数が臨界レイノルズ数（Ｒｅ＝２３２０）より小さなレイノズル数である層流状態だけではなく、臨界レイノルズ数より大きなレイノルズ数である乱流状態でも対応することが可能になるものである。さらに、減圧部４をこのように内径の大きな流路として形成することによって、ガス溶解水の供給量を多くすることができ、減圧部４を一つの流路のみで形成することが可能になるものであり、装置構成を簡単なものに形成することができるものである。
【００４８】
そして、上記のように過飽和状態にまで高濃度でガスが溶解されたガス溶解水が冷却部１１に供給されると、冷却部１１に設けられた冷却用熱交換器４５でガス溶解水が冷却され、ガスハイドレートが生成されるものである。ここで、高濃度でガスが溶解されたガス溶解水は加圧溶解部３において高圧状態で生成されているが、減圧部４を通して気泡が発生しないように緩やかに減圧し、大気圧にまで圧力を下げた状態で冷却部１１に供給されているので、水に溶解したガスが逃げない状態でガスハイドレートを生成することができるものであり、効率良くガスハイドレートを製造することができるものである。例えば、加圧部１を２０ＭＰａのポンプ１２で構成し、１５℃の水に二酸化炭素（炭酸ガス）をガス注入部２から注入して、加圧溶解部３で水に飽和濃度に溶解させ、減圧部４で大気圧まで減圧すると、炭酸ガスが約５．５×１０５ｍｇ／Ｌの濃度で含まれた炭酸ガス溶解水を得ることができるものであり、溶け込んだ炭酸ガスのガス容積としては、水１Ｌに対して約２８０Ｌにものぼる。従って、水に溶解したガスが逃げない状態で冷却部１１に供給して冷却することによって、多量のガスを含むガスハイドレートを効率よく製造することができるものである。
【００４９】
冷却部１１におけるガス溶解水の冷却温度は、特に制限されるものではなく、例えば１〜３℃程度の温度で冷却すると、水中にガスハイドレートが分散されたガスハイドレートスラリーを得ることができるものであり、また−５℃程度以下の温度で冷却すると、水からなる氷中にガスハイドレートが閉じ込められた固形物を得ることができるものである。
【００５０】
図７は本発明の他の実施の形態を示すものである。図１の実施の形態では冷却部１１を冷却用熱交換器４５を備えた容器として形成してあり、減圧部４を通して大気圧まで減圧したガス溶解水を冷却部１１に所定量になるまで供給した後、冷却してガスハイドレートを生成するものであり、ガスハイドレートの生成はバッチ式になる。一方、図７の実施の形態では、減圧部４よりも下流側の位置において流路６に冷却部１１を設けるようにしてある。この冷却部１１としては、例えば、流路６を形成する管の外周に冷却用熱交換器４５を巻き付けて取り付けるなどして形成することができる。その他の構成は図１のものと同じである。
【００５１】
そしてこの図７の実施の形態にあって、上記と同様にして加圧溶解部３で生成されたガス溶解水は、流路６を通して減圧部４へ連続的に送り出され、ガス溶解水が減圧部４を通過する際に徐々に大気圧にまで減圧される。このように大気圧に減圧されたガス溶解水は減圧部４から連続的に流路６を通して冷却部１１に送られ、冷却部１１を通過する際に冷却されてガスハイドレートが生成される。ガス溶解水はこのように冷却部１１を連続して通過する際に冷却されるため、連続的にガスハイドレートを生成することができるものであり、ガスハイドレートの生産効率を高めることができるものである。この場合、ガスハイドレートは冷却部１１を通過する際や通過したあとも流動状態であることが必要であるので、流動性を有するガスハイドレートスラリーとして生成されるようにするのが望ましい。冷却部１１を通過して生成されたガスハイドレートは回収容器４８に回収されるようになっている。
【００５２】
図８は本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、ポンプ１２で加圧部１を形成するようにし、このポンプ１２よりも上流側において流路１５にガス注入部２を設けるようにしてある。このものにあって、ポンプ１２を作動させて流路１５内の水をポンプ１２へと吸引すると、流路１５内を水が流れる際にガス注入部２からガスが流路１５内に吸引されて水にガスが注入される。そしてこのようにガスが注入された水がポンプ１２に吸引されると、ポンプ１２内での水の攪拌作用と、ポンプ１２から圧送される水の圧力とによって、水にガスが効率よく飽和状態に溶解される。またガスの溶解飽和量以上の溶解できない余剰ガスは余剰ガス排出部５から排出される。このようにガスが高濃度で溶解されたガス溶解水は減圧部４に供給されて大気圧にまで減圧された後、冷却部１１に供給されて冷却され、ガスハイドレートが生成される。
【００５３】
従って図８の実施の形態では、ポンプ１２で、水を圧送する加圧部１と、ガスを注入された水を圧送する加圧で水にガスを高濃度に溶解させる加圧溶解部３が形成されるものであり、加圧溶解部３に図１の実施の形態のようなエゼクタ部４０を設けることを不要にすることができるものである。つまり、加圧部１と加圧溶解部３をポンプ１２で兼用して形成することができるものであり、装置の構成を簡単なものにすることができるものである。
【００５４】
図９は本発明のさらに他の実施の形態を示すものである。この実施の形態では加圧溶解部３をタンク１３で形成するようにしてある。加圧溶解部３でガスを高濃度に溶解したガス溶解水を生成するにあたって、多量のガス溶解水を生成することが必要になると、上記の各実施の形態のように加圧溶解部３内に水を通過させながら水にガスを溶解させるようにする場合、加圧部１を形成するポンプ１２として高圧・高流量のものが必要になり、効率が悪くなる。そこで図９の実施の形態では加圧溶解部３を容積の大きなタンク１３で形成し、タンク１３にガス注入部２を設けてタンク１３内にガスを供給するようにしたものである。
【００５５】
このものでは、加圧部１のポンプ１２で圧送された水は加圧溶解部３を形成するタンク１３に送り込まれ、タンク１３内に滞留した水にガスが溶解され、タンク１３内でガス溶解水が生成されるものである。このようにタンク１３内に滞留させた状態でガスを溶解させればよいので、ポンプ１２を小型化することが可能になるものである。タンク１３内で生成されたガス溶解水は減圧部４に供給されて大気圧にまで減圧された後、冷却部１１に供給されて冷却され、ガスハイドレートが生成される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】同上の実施の形態における減圧部の一例を示す概略図である。
【図３】同上の実施の形態における減圧部の他の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ概略図である。
【図４】同上の実施の形態における減圧部の他の一例を示すものであり、（ａ）は概略図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】同上の実施の形態における減圧部の他の一例を示す概略図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略図である。
【図１０】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  加圧部
２  気体注入部
３  加圧溶解部
４  減圧部
５  余剰気体排出部
６  流路
７  圧力調整弁
８  延長流路
１１  冷却部
１２  ポンプ
１３  タンク
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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