(57)【要約】【課題】熱交換器の熱交換面に付着した包接水和物による新たな包接水和物の生成促進効果という長所を維持しつつ、包接水和物スラリーを長時間に亘り安定的に製造することができる技術を提供する。【解決手段】包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを伝熱管の内部に流し、前記伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物を生成する工程を有する包接水和物スラリーの製造方法であって、前記冷媒との熱交換の過程で前記伝熱管の内壁面に付着する前記包接水和物の量の増加を、前記伝熱管の内部を流れる前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により抑制することを特徴とする包接水和物スラリーの製造方法。【選択図】  図１６
2009068826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを伝熱管の内部に流し、前記伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物を生成する工程を有する包接水和物スラリーの製造方法であって、
前記冷媒との熱交換の過程で前記伝熱管の内壁面に付着する前記包接水和物の量の増加を、前記伝熱管の内部を流れる前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により抑制することを特徴とする包接水和物スラリーの製造方法。
【請求項２】
包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを伝熱管の内部に流し、前記伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物を生成する工程とを有する包接水和物スラリーの製造方法であって、
前記冷媒との熱交換の過程で前記伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を前記伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とする包接水和物スラリーの製造方法。
【請求項３】
前記伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を、その伝熱管に還流させることを特徴とする請求項１又は２に記載の包接水和物スラリーの製造方法。
【請求項４】
前記冷媒の温度を調整する工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の包接水和物スラリーの製造方法。
【請求項５】
前記冷媒の温度を前記包接水和物の凝固点より低温であって、凝固点に近い温度又は伝熱管の内部に流す前記水溶液又は前記スラリーの温度に近い温度に調整することを特徴とする請求項４に記載の包接水和物スラリーの製造方法。
【請求項６】
複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置とを備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置であって、
流速設定装置により、各伝熱管の内壁面に付着する前記包接水和物の量の増加が、各伝熱管の内部を流れる前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により抑制されるように前記水溶液又は前記スラリーの流速が設定されることを特徴とする包接水和物スラリーの製造装置。
【請求項７】
複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置とを備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置であって、
流速設定装置により、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部が前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除かれ、その残部が各伝熱管の内壁面を覆うように残るように前記水溶液又は前記スラリーの流速が設定されることを特徴とする包接水和物スラリー製造装置。
【請求項８】
各伝熱管の内部に供給される前記水溶液又は前記スラリーの流れに乱れを形成する乱れ形成手段を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の包接水和物スラリー製造装置。
【請求項９】
各伝熱管の内壁面及び外壁面のうち少なくとも一つに、前記水溶液又は前記スラリーが流れる方向に沿って凹凸が形成されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の包接水和物スラリー製造装置。
【請求項１０】
前記伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を、その伝熱管に還流する循環装置を備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の包接水和物スラリー製造装置。
【請求項１１】
前記冷媒の温度を調整する冷媒温度調整装置を備えることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載の包接水和物スラリーの製造装置。
【請求項１２】
複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置と、各伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流する循環装置を備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置の運転方法であって、
前記製造装置の初回運転時、休止後の再開運転時又は性能確認運転時に、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とする包接水和物スラリーの製造装置の運転方法。
【請求項１３】
複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、前記冷媒の温度を調整する冷媒温度調整装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置と、各伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流する循環装置を備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置の運転方法であって、
前記製造装置の初回運転時、休止後の再開運転時又は性能確認運転時に、前記冷媒温度調整装置により前記冷媒の温度を前記包接水和物の凝固点よりも高い温度に設定し、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とする包接水和物スラリーの製造装置の運転方法。
【請求項１４】
複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、前記冷媒の温度を調整する冷媒温度調整装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置と、各伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流する循環装置を備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置の運転方法であって、
前記製造装置の通常運転時に、前記冷媒温度調整装置により前記冷媒の温度の変動を抑制し、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とする包接水和物スラリーの製造装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器として伝熱管を使用する包接水和物スラリーの製造技術に関し、詳しくは、包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は包接水和物を水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを伝熱管の内部に流し、その伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に包接水和物を生成する工程を有する包接水和物スラリーの製造方法及びその製造方法を実現する装置並びに、その装置の運転方法に関する。
【０００２】
本発明において、次に掲げる用語の定義又は解釈は以下のとおりとする。
（１）  「包接水和物」には準包接水和物が含まれる。以下においては、単に「水和物」と略称する場合がある。
（２）  「包接水和物スラリー」又は「水和物スラリー」とは、包接水和物がそのゲスト化合物の水溶液又は水溶媒に分散又は懸濁してできるスラリー状の物質をいい、当該水溶液又は水溶媒の中に別の組成物（添加物を含む）が存在していても、包接水和物が分散又は懸濁している限り、「包接水和物スラリー」又は「水和物スラリー」に該当する。
（３）  「包接水和物のゲスト化合物の水溶液」とは、包接水和物のゲスト化合物を溶質とする水溶液をいい、当該水溶液の中に包接水和物や別の組成物（添加物を含む）が存在していても、包接水和物のゲスト化合物を溶質とする水溶液である限り、「包接水和物のゲスト化合物の水溶液」に該当する。
（４）  「原料溶液」とは、冷却すると包接水和物を生成する性質を有する、包接水和物のゲスト化合物の水溶液をいう。
（５）  「原料スラリー」とは、冷却すると包接水和物を生成する性質を有する、包接水和物スラリー又は水和物スラリーをいう。
（６）  「冷媒」及び「熱媒体」とは、用語の文字表現上の違いや、水和物生成用、凝縮用等の用途の違いはあるものの、いずれも熱エネルギーを蓄積して搬送することができる物質を意味する。
【背景技術】
【０００３】
例えば熱利用の分野において、蓄熱媒体、潜熱輸送媒体等の熱媒体として利用される包接水和物のスラリーは、原料溶液又は原料スラリーを冷媒との熱交換を通じて冷却することにより製造することができる（特許文献１）。その熱交換を可能にする熱交換器の一例は、伝熱管を用いるものであり、これは更に単管式及び多管式（シェルアンドチューブ式を含む）に細分化することができ、また伝熱管の外周囲に冷媒を、その内部に原料溶液又は原料スラリーをそれぞれ配置することで熱交換を行うものと、逆に伝熱管の内部に冷媒を、その外周囲に原料溶液又は原料スラリーをそれぞれ配置することで熱交換を行うものとに分けることができる（特許文献２及び３参照）。
【０００４】
ところで、熱交換器の熱交換面に付着した包接水和物には、これが生成核となって新たな包接水和物の生成を促進する効果があることが知られている（特許文献４及び５）。
他方、熱交換器の熱交換面に包接水和物が付着していると熱交換面が露出せず熱交換に支障を来たす。特に伝熱管の外周囲に冷媒を、その内部に原料溶液又は原料スラリーをそれぞれ配置することで熱交換を行う構成の熱交換器を使用する場合には、伝熱管の内壁面に付着し堆積した包接水和物が原料溶液又は原料スラリーの流通を妨げてしまう。そして、延いては包接水和物スラリーを長時間に亘り安定的に製造することができなくなる。このため、原料溶液又は原料スラリーの流速を大きくすることによって、付着した包接水和物を当該熱交換面から強制的に剥離させ、その剥離が完全に行われたかどうかを適当なパラメータを検出することで判定している（特許文献６）。
【特許文献１】特開２００４−９３０５２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３４７０号公報
【特許文献３】特開２００４−８５００８号公報
【特許文献４】特開２０００−２３４７６９号公報
【特許文献５】特開２００２−２８３２２３号公報
【特許文献６】特許２００１−３４３１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、熱交換器の熱交換面に付着した包接水和物を完全に剥離させれば、包接水和物スラリーを安定的に製造することができるという長所を得られるとはいえ、安定的製造を重視する余り、前記熱交換面に付着した包接水和物が生成核となることによる新たな包接水和物の生成促進効果という長所を犠牲にしている事実は否めない。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、熱交換器の熱交換面に付着した包接水和物による新たな包接水和物の生成促進効果という長所を維持しつつ、包接水和物スラリーを長時間に亘り安定的に製造することができる技術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】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明の第１の形態に係る包接水和物の製造方法は、包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを伝熱管の内部に流し、前記伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物を生成する工程とを有する包接水和物スラリーの製造方法であって、前記冷媒との熱交換の過程で前記伝熱管の内壁面に付着する前記包接水和物の量の増加を、前記伝熱管の内部を流れる前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により抑制することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の形態に係る包接水和物の製造方法は、包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを伝熱管の内部に流し、前記伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物を生成する工程とを有する包接水和物スラリーの製造方法であって、前記冷媒との熱交換の過程で前記伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を前記伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第３の形態に係る包接水和物スラリーの製造方法は、第１又は第２の形態に係る製造方法であって、前記伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を、その伝熱管に還流させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第４の形態に係る包接水和物スラリーの製造方法は、第１乃至第３のいずれかの形態に係る製造方法であって、前記冷媒の温度を調整する工程を有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第５の形態に係る包接水和物スラリーの製造方法は、第４の形態に係る包接水和物スラリーの製造方法であって、前記冷媒の温度を前記包接水和物の凝固点より低温であって、凝固点に近い温度又は伝熱管の内部に流す前記水溶液又は前記スラリーの温度に近い温度に調整することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第６の形態に係る包接水和物の製造装置は、複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置とを備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置であって、流速設定装置により、各伝熱管の内壁面に付着する前記包接水和物の量の増加が、各伝熱管の内部を流れる前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により抑制されるように前記水溶液又は前記スラリーの流速が設定されることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第７の形態に係る包接水和物の製造装置は、複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置とを備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置であって、流速設定装置により、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部が前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除かれ、その残部が各伝熱管の内壁面を覆うように残るように前記水溶液又は前記スラリーの流速が設定されることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第８の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置は、第６又は第７の形態に係る製造装置であって、各伝熱管の内部に供給される前記水溶液又は前記スラリーの流れに乱れを形成する乱れ形成手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第９の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置は、第６乃至８のいずれかの形態に係る製造装置であって、各伝熱管の内壁面及び外壁面のうち少なくとも一つに、前記水溶液又は前記スラリーが流れる方向に沿って凹凸が形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第１０の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置は、第６乃至９のいずれかの形態に係る製造装置であって、前記伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を、その伝熱管に還流する循環装置を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第１１の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置は、第６乃至第１０のいずれかの形態に係る製造装置であって、前記冷媒の温度を調整する冷媒温度調整装置を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第１２の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置の運転方法は、複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置と、各伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流する循環装置を備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置の運転方法であって、前記製造装置の初回運転時、休止後の再開運転時又は性能確認運転時に、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第１３の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置の運転方法は、複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、前記冷媒の温度を調整する冷媒温度調整装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置と、各伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流する循環装置を備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置の運転方法であって、前記製造装置の初回運転時、休止後の再開運転時又は性能確認運転時に、前記冷媒温度調整装置により前記冷媒の温度を前記包接水和物の凝固点よりも高い温度に設定し、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第１４の形態に係る包接水和物スラリーの製造装置の運転方法は、複数の伝熱管と、各伝熱管の外周囲に冷媒を供給する冷媒供給装置と、前記冷媒の温度を調整する冷媒温度調整装置と、各伝熱管の内部に包接水和物のゲスト化合物の水溶液又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリーを供給する原液供給装置と、前記水溶液又は前記スラリーの流速を設定する流速設定装置と、各伝熱管を通過した前記水溶液又は前記スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流する循環装置を備え、前記冷媒との熱交換を通じて前記水溶液又は前記スラリー中に前記包接水和物が生成される包接水和物スラリーの製造装置の運転方法であって、
前記製造装置の通常運転時に、前記冷媒温度調整装置により前記冷媒の温度の変動を抑制し、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の原理について説明する。
図１〜３は包接水和物の生成状況の概念説明図であり、より詳しくは、包接水和物のゲスト化合物の水溶液（原料溶液）又は前記包接水和物を前記水溶液若しくは水に分散若しくは懸濁させてなるスラリー（原料スラリー）を伝熱管の内部に流し、前記伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて原料溶液又は原料スラリー中に前記包接水和物を生成させ、包接水和物スラリーにする状況を概念的に示したものである。
【００２２】
上記の原料溶液又は原料スラリーを伝熱管内部に流し、冷媒温度を伝熱管の内壁面の温度が包接水和物の凝固点（又は生成開始温度）以下になるように設定する。すると、内壁面と原料溶液若しくは原料スラリーとの界面に又は内壁面近傍の原料溶液中に水和物が生成し、内壁面に付着又は堆積してゆく（図１参照）。伝熱管を介した冷媒による冷却の効果は、伝熱管内壁面に付着又は堆積した水和物を介して原料溶液にまで及ぶので、当該水和物表面において柱状、針状の水和物結晶が生成され、包接水和物の付着厚又は堆積厚（伝熱管の内面から管中心方向の厚みの意。以下、同様とする。）が増加してゆく（図２参照）。
【００２３】
伝熱管内壁面に付着した水和物のうち、原料溶液又は原料スラリーに露出しているものは、水和物生成の核となるので、包接水和物の付着厚又は堆積厚の増加に拍車を掛ける。これらの結果、内壁面に付着した水和物の層の厚みは徐々に増加していく。
【００２４】
他方、包接水和物の付着厚又は堆積厚が増加するにつれて、伝熱管内の流路断面積が減少すると（図２参照）、伝熱管内を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速が徐々に増加し、原料溶液又は原料スラリーの流れの力（例えばせん断力）も徐々に増加してゆく。ここで、伝熱管内壁面に付着し堆積する包接水和物のうち、原料溶液又は原料スラリーの側又は伝熱管の内面から管中心方向の側にある部分（即ち、原料溶液又は原料スラリーに晒されている部分）は、かなり軟質であり、比較的剥離し易い。その軟質の程度や剥離容易性は種々の条件（例えば原料溶液又は原料スラリーと冷媒との温度差）により変動するが、氷に比して明らかに軟質である。それ故、原料溶液又は原料スラリーの流れの力により、伝熱管内壁面に付着した水和物の層のうちより軟質な部分、即ち原料溶液又は原料スラリーの側に露出している部分から水和物結晶が剥離していくが、内壁面に付着した水和物の層の厚みは徐々に増加していく（図３参照）。
【００２５】
そして最終的には、伝熱管内壁面に付着又は堆積してゆく水和物粒子の量と、そこに付着又は堆積した水和物の層から剥離してゆく水和物粒子の量とが均衡し、伝熱管の内壁面における付着厚又は堆積厚の変動がなくなる又は変動が非常に小さくなる。
【００２６】
このとき、伝熱管の内壁面に付着又は堆積した水和物の層から剥離した水和物結晶は、通常５０〜１００ミクロン程度の微細粒子であり、新たな水和物の生成核として機能し、故に原料溶液又は原料スラリーの過冷却状態が解除されてゆく。しかも、この水和物結晶は原料溶液又は原料スラリーの中に分散又は懸濁して取り込まれ、全体として包接水和物スラリーとなる。
また、伝熱管内壁面における水和物の付着厚又は堆積厚が増加して一定以上になると、伝熱管を介した冷媒による冷却効果が原料溶液又は原料スラリーに及ばなくなり、その増加はいずれ頭打ちになる。しかし、原料溶液又は原料スラリーの流れの力による上記の水和物の剥離効果により、当該付着厚又は堆積厚が冷媒により冷却効果が原料溶液又は原料スラリーに及ぶ範囲に抑えられるので、新たな水和物結晶の生成と剥離が継続的に起こる。そして、この新たな水和物結晶は原料溶液又は原料スラリーの中に分散又は懸濁して取り込まれ、全体として包接水和物スラリーとなる。
【００２７】
本発明では、上記の本発明の原理に基づき、包接水和物の原料溶液又は原料スラリーを伝熱管の内部に流し、伝熱管の外周囲にある冷媒との熱交換を通じて原料溶液又は原料スラリー中に包接水和物を生成する際に、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加を、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流れの力により抑制する。より具体的には、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部（原料溶液又は原料スラリーの側又は伝熱管の管中心方向の側にある、軟質で剥離し易い部分）を原料溶液又は原料スラリーの流れのせん断力その他の力により剥離させ又は削ぎ落として、その流れとともに除去し、残部を前記伝熱管の内壁面を覆うように敢えて残すようにする。
【００２８】
しかして、本発明によれば、以下の作用効果を奏する。
（ａ）伝熱管の内壁面に残存する包接水和物の付着厚又は堆積厚は、原料溶液又は原料スラリーの流れの強さとのバランスにより定まる水準を上回らなくなる（頭打ちになる）ので、熱交換器による冷却効果は、原料溶液又は原料スラリーから包接水和物を生成させるに足る程度に維持することができる。
（ｂ）原料溶液又は原料スラリーの流れの力により取り除かれた包接水和物は、原料溶液又は原料スラリーに分散若しくは懸濁する。それ故、当初の原料溶液又は原料スラリーよりも包接水和物の存在比率又は固相分率が高い包接水和物スラリーを製造することができる。
（ｃ）伝熱管の内壁面に付着したまま残る包接水和物が生成核として機能するので、新たな包接水和物を容易に生成させることができる。
【００２９】
（ｄ）原料スラリーを伝熱管の内部に流す場合においては、当初の原料スラリー中に存在する包接水和物が生成核として機能するので、新たな包接水和物を容易に生成させることができる。
（ｅ）伝熱管から取り除かれた包接水和物が、伝熱管を通過する過程で過冷却された原料溶液又は原料スラリー中に分散若しくは懸濁して、新たな包接水和物の生成核となり、過冷却解除剤として機能するので、当該伝熱管を通過した後においても包接水和物スラリーにおける包接水和物の存在比率又は固相分率の増加を促進させることができる。
かくして、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
【００３０】
なお、上記の説明が示唆するとおり、包接水和物スラリーの製造装置の性能や能力又は包接水和物スラリーの製造能力を調整又は制御する際には、伝熱管の内壁面に残存する包接水和物の付着厚又は堆積厚を調整又は制御することが重要である。
当該付着厚又は堆積厚については、原料溶液又は原料スラリーの流れの力又はこの力と相関関係があるパラメータによりこれを調整又は制御することができる。当該パラメータの典型例としては、流速（即ち、単位時間当たりの原料溶液又は原料スラリーの流量を伝熱管の内断面積で割って得られる値）、伝熱管の材質や寸法、熱交換器における交換熱量、原料溶液の濃度、凝固点（生成開始温度）、原料溶液や原料スラリーの粘性や温度、原料溶液又は原料スラリーが伝熱管を通過する前後の圧力損失、伝熱管の外周囲にある冷媒の温度や流し方などが挙げられる。
【００３１】
尤も、上記のパラメータの中には、包接水和物スラリーの製造を開始する時点で既に決まっているパラメータ（例えば伝熱管の寸法や材質など）とそうでないパラメータがある。包接水和物スラリーの製造を長時間に亘り安定的に行うことを目指す場合には、包接水和物スラリーの製造装置の稼動中に調整又は制御が容易なパラメータにより調整又は制御することが好ましい。そのようなパラメータとしては流速が最適である。包接水和物スラリーの製造中に流速以外のパラメータが変動したとしても、その変動に応じて流速を調整又は制御すれば、伝熱管の内壁面に残存する包接水和物の付着厚又は堆積厚、延いては包接水和物スラリーの製造装置の性能や能力又は包接水和物スラリーの製造能力を調整又は制御することができる場合が多いからである。
【００３２】
なお、包接水和物の生成量や伝熱管内壁面への付着量を調整又は制御するためには、冷媒の温度及び原料溶液や原料スラリーの温度のうち少なくとも一方の温度をパラメータとして選択し、これを調整又は制御することも効果的である。この場合、冷媒の温度を調整又は制御する方が、原料溶液や原料スラリーの温度を調整又は制御するよりも、包接水和物の生成量や伝熱管内壁面への付着量への応答性や即効性が高く、また実機装置の複雑化を回避できるという点で、好ましい。
【００３３】
伝熱管の管軸方向においてその内壁面を包接水和物が覆う範囲は、全範囲であっても一部の範囲であっても構わないが、包接水和物スラリー製造の安定性という観点からは、当該内壁面に付着して残る包接水和物は均一である方が好ましい。
現実問題として、伝熱管の内壁面の広い範囲に包接水和物が厚く堆積している場合には、その中を流れる原料溶液又は原料スラリーの圧力損失が高くなり、それを流し続けるためのポンプの動力も高くなり、最終的には機器・設備類の高コスト化を招来し兼ねない。かかる経済的な側面を念頭に入れつつ包接水和物スラリーの長時間安定製造に好適となるように上記のパラメータを変動させると上記パラメータの変動許容範囲を、実証的に又は合理的推測をもって評価することができる。その確定作業の過程で又は結果として、伝熱管の内壁面における包接水和物の付着厚又は堆積厚及びそれが覆う程度の好適な範囲も実証的に又は合理的推測をもって決まってくる。
【００３４】
以下、本発明の各形態が奏する作用効果について説明する。
本発明の第１の形態によれば、冷媒との熱交換の過程で伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加を、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流れの力により抑制するので、上記（ａ）乃至（ｅ）の作用効果、延いては包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができるという作用効果を奏する。
【００３５】
本発明の第２の形態によれば、冷媒との熱交換の過程で伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の一部を原料溶液又は原料スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を前記伝熱管の内壁面を覆うように残すので、上記（ａ）乃至（ｅ）の作用効果、延いては包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができるという作用効果を奏する。
なお、本発明の第２の形態では、包接水和物の生成核が伝熱管の内壁面に広く分布することになり、当該伝熱管の内部を包接水和物が生成し易い環境にすることができるので、上記（ｃ）の作用効果が顕著に現れる。
【００３６】
本発明の第３の形態によれば、上記（ａ）乃至（ｅ）の作用効果、延いては包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができるという作用効果を奏することに加えて、下記（ｆ）及び（ｇ）の作用効果を奏する。
（ｆ）伝熱管を通過した水溶液又はスラリーの一部又は全部が原料溶液又は原料スラリーとしてその伝熱管に再度流れるので、包接水和物スラリーにおける包接水和物の存在比率又は固相分率を、その還流のたびに高めることができる。
（ｇ）当初は包接水和物が全く又は少量若しくは不均一にしか付着していなかった伝熱管の内壁面に、その還流のたびに当該包接水和物を付着させ、伝熱管の内壁面の広い範囲でより均一に堆積させることができる。また、伝熱管の内壁面から、そこに当初付着又は堆積していた包接水和物が何らかの理由で剥離してしまっても、その還流のたびに、剥離箇所に再度包接水和物を付着させ、堆積させ、最終的にその剥離箇所を包接水和物が均一に付着した状態にまで修復させることができる。それ故、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
上記（ｆ）及び（ｇ）の作用効果は、包接水和物スラリーの製造装置の初回運転時、休止後の運転再開時又は性能確認運転時に、当該製造装置をより早期に安定稼動状態にさせるために活用でき、有益である（本発明の第１２乃至１４の形態参照）。
また、原料溶液の流れによる力は、原料溶液のみの作用により生じるが、原料スラリーの流れによる力は、原料スラリー中の水溶液と水和物微粒子の両方の作用により生じる。このため、下記（ｈ）の作用効果を奏する。
（ｈ）原料溶液中に水和物が分散又は懸濁するに至った包接水和物スラリー又は原料スラリーの一部または全部をその伝熱管に原料スラリーとして還流させることにより剥離効果を高めることができる。
この剥離効果は、原料スラリー中の水和物微粒子の濃度が高いとき、従って原料スラリーの粘性が高いときほど高くなるが、伝熱管内の流路断面積をより増加させるように、従って伝熱管を通過する時に生じる圧力損失の増加を抑制するように働く。従って、本発明の第３の形態によれば、伝熱管を通過する時に生じる圧力損失の増加を抑制することができるので、包接水和物スラリーの製造装置の稼動状態が急激に悪化するような事態を回避することができ、包接水和物スラリーの安定的製造に資することができる。
【００３７】
包接水和物スラリーを製造する際、伝熱管の外周囲にある冷媒の温度は、当該冷媒を冷却する冷凍機の冷凍能力の変化や、冷凍機の冷凍能力と熱利用側の負荷とのバランスにより変動する。このような冷媒温度の変動は、伝熱管を介した熱交換により生成する包接水和物の量や当該伝熱管の内壁面への付着量に影響し、延いては包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続的して、安定的に製造することが難しくなる。
これに対し、本発明の第４の形態によれば、冷媒温度の調整を通じて、より具体的には、冷媒温度の変動を抑制して又はその変動を積極的に制御して、伝熱管の内部で生成する包接水和物の量や当該伝熱管の内壁面への付着量を調節することができるので、上記のような問題は生じることなく、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
なお、「冷媒温度の変動を積極的に制御して、伝熱管の内部で生成する包接水和物の量や当該伝熱管の内壁面への付着量を調節する」ことには、「冷媒の温度を包接水和物の凝固点より高温にして伝熱管の内壁面に付着している包接水和物の堆積物の少なくとも一部を短時間で融解し、原料溶液又は原料スラリーの力で剥離除去し、付着量をゼロ又は僅少にする」ことも含まれる。このような操作は、伝熱管の内壁面における包接水和物の付着又は堆積の状態が何らかの事情で望ましいものではなくなった場合において、当該内壁面を初期状態（即ち、全く又は殆ど包接水和物が付着していない状態）に復帰させる際に必要であり、包接水和物スラリーの製造装置の初期化やリセットに役立つ。
【００３８】
本発明の第５形態によれば、冷媒の温度を包接水和物の凝固点より低温であって、凝固点に近い温度又は伝熱管の内部に流す前記水溶液又は前記スラリーの温度に近い温度、すなわち包接水和物の凝固点より低温でできるだけ高い温度に調整するので、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加を、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流れの力により抑制することをより効果的に行なうことができる。このことについて、詳しく説明する。
【００３９】
伝熱管に付着する包接水和物の量の増加を、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流れの力のみにより抑制する場合には、出力が大きい送液ポンプを採用しなければならなくなる。しかし、冷媒の温度を調整することでもその増加を抑制することができる。即ち、冷媒の温度を包接水和物の凝固点より低温で、凝固点に近い温度又は伝熱管の内部に流す前記水溶液又は前記スラリーの温度に近い温度、すなわち包接水和物の凝固点より低温でできるだけ高い温度にすれば、伝熱管の熱交換面に接する原料溶液又は原料スラリーの冷却の程度（具体的には過冷却度）が小さくなる。そうすると、伝熱管の熱交換面で冷却されて生成する水和物の堆積層内の隙間の割合（水溶液の含有率）が多くなり、水和物の堆積層は柔らかく、原料溶液又は原料スラリーの流れの力により剥離され易くなる。
【００４０】
一方、冷媒の温度を包接水和物の凝固点より低温でできるだけ高い温度にすると、交換熱量が小さくなり水和物スラリーを製造する能力が小さくなることが予想されるが、水和物の付着厚さが小さくなるため熱交換における熱抵抗が小さくなるので、原料溶液又は原料スラリーを冷却する能力は低下せず水和物スラリーを製造する能力は低下しない。
以上の結果、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の厚さは、総じて小さくなる。従って、本発明の第５の形態によれば、原料溶液又は原料スラリーの流速を低減でき、送液ポンプの出力をより小さくできる若しくは小型のポンプを採用できる又は更にはエネルギー消費を低減できるという作用効果を奏する。
さらに、冷媒の温度を包接水和物の凝固点より低温であって、凝固点に近い温度又は伝熱管の内部に流す前記水溶液又は前記スラリーの温度に近い温度にすることにより、冷媒を供給する冷凍機の消費電力を低減できるため、水和物スラリー製造システムのＣＯＰを向上できる。
冷媒の温度を包接水和物の凝固点より低温であって、伝熱管の内部に流す前記水溶液又は前記スラリーの温度に近い温度に調整することにより、上記のように伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の増加を原料溶液又は原料スラリーの流れの力により抑制することをより効果的に行なうことができる。なお、冷媒と原料溶液又は原料スラリーとの温度差を小さくし過ぎると伝熱効率が低くなるため、冷媒の温度を原料溶液又は原料スラリーの温度より１〜４℃低い温度とすることが好ましい。
【００４１】
本発明の第６の形態によれば、本発明の第１の形態に係る製造方法に基づく包接水和物スラリーの製造装置を実現することができる。
【００４２】
本発明の第７の形態によれば、本発明の第２の形態に係る製造方法に基づく包接水和物スラリーの製造装置を実現することができる。
【００４３】
本発明の第８の形態によれば、乱れ形成手段を伝熱管の内部に設けることにより、伝熱管の内部に供給される原料溶液又は原料スラリーの流れに乱れを形成することができ、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加をその流れの力により抑制することがより確実にでき、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
また、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の付着量を減少できるので、付着した包接水和物に起因する熱抵抗が減少し、冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率が向上し伝熱量が増大する。これは伝熱面積（伝熱管本数）を減少させることができることに繋がる。
また、伝熱管の内部の原料溶液又は原料スラリーの流れに乱れを生じさせるため、冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率が向上するため、包接水和物スラリーの製造能力を向上させることができる。
また、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速を、乱れ形成手段を設けない場合よりも低下させても、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加をその流れの力により抑制することができ、伝熱管の熱交換効率を維持できる。これにより原料溶液又は原料スラリーを流すためのポンプ装置にかかる負荷を相対的に低減することができる。
【００４４】
本発明の第９の形態によれば、伝熱管の伝熱面積が増加するので、冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率が向上するため、包接水和物スラリーの製造能力を向上させることができる。
また、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速を、伝熱管に凹凸を形成しない場合よりも高めても、伝熱管の熱交換効率を維持できる。これにより伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加をその流れの力により抑制することがより確実にでき、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
また、伝熱管の内壁面に原料溶液又は原料スラリーが流れる方向に沿って設けられた凹部には、生成した包接水和物が付着したまま残り易くなり、残る包接水和物が生成核として機能するので、新たな包接水和物をより容易に生成させることができる。そのため、冷媒の温度を伝熱管に凹凸を形成しない場合よりも高めに設定しても、生成核として機能する包接水和物が凹部に付着したまま残っているので、確実に包接水和物スラリーを製造することができる。それ故、冷媒の温度を高めに設定しても包接水和物スラリーを製造することができるので、冷媒の冷凍システムの負荷を相対的に軽減することができ、あるいは冷凍機の成績係数を向上させることができる。
【００４５】
本発明の第１０の形態によれば、本発明の第３の形態に係る製造方法に基づく包接水和物スラリーの製造装置を実現することができる。
【００４６】
本発明の第１１の形態によれば、本発明の第４の形態に係る製造方法に基づく包接水和物スラリーの製造装置を実現することができる。
第１０の形態における循環装置と第１１の形態における冷媒温度調整装置との併用により、伝熱管の内壁面における包接水和物の付着量又は堆積厚の微調整が可能になる当該製造装置の運転制御上の長所もある。
なお、冷媒温度調整装置によれば、冷媒の温度を包接水和物の凝固点より高温にして伝熱管の内壁面に付着している包接水和物の堆積物の少なくとも一部を短時間で融解し、原料溶液又は原料スラリーの力で剥離除去し、付着量をゼロ又は僅少にすることもできる。このような操作は、伝熱管の内壁面における包接水和物の付着又は堆積の状態が何らかの事情で望ましいものではなくなった場合において、当該内壁面を初期状態（即ち、全く又は殆ど包接水和物が付着していない状態）に復帰させる際に必要であり、包接水和物スラリーの製造装置の初期化やリセットに役立つ。
【００４７】
包接水和物スラリーの製造装置における伝熱管の内壁面の状態は、包接水和物スラリーの製造装置の初回運転時においては、全く包接水和物が付着しておらず、休止後の運転再開時においては、一旦付着していた包接水和物が融解して一部又は全部が剥離して不均一にしか付着又は堆積しておらず、性能確認運転時においては運転条件を変動させているので、包接水和物が付着しているか否か、均一に付着しているか否か等の判断を適確に行うことができない。
それ故、本発明の第１２の形態によれば、包接水和物スラリーの製造装置の初回運転時、休止後の運転再開時又は性能確認運転時に、各伝熱管の内壁面に付着した包接水和物の一部を前記水溶液又は前記スラリーの流れの力により取り除くとともに、その残部を各伝熱管の内壁面を覆うように残すように、そして伝熱管を通過した原料溶液又は原料スラリーの一部又は全部を常時又は必要に応じてその伝熱管に還流させる運転することで、前記（ｆ）及び（ｇ）の作用効果により、当該製造装置をより早期に安定稼動状態にさせることができる。また、前記（ｈ）の作用効果も奏する。
【００４８】
なお、複数の伝熱管において各伝熱管の内壁面の状態は同一ではなく、むしろ伝熱管ごとに異なる。このような場合、より多くの伝熱管の内壁面に均一に包接水和物を付着させ堆積させることで、包接水和物スラリーの製造を安定化させる必要がある。しかして、本発明の第３、第１０及び第１２の形態は、これらにより原料溶液又は原料スラリーを循環させることで伝熱管の内壁面に均一に包接水和物を付着させ堆積させることができるので、包接水和物スラリーの製造装置が複数の伝熱管を備える場合に特に有益である。
【００４９】
本発明の第１３の形態によれば、第１２の形態と同様の作用効果を奏する。これに加えて、第１３の形態によれば、包接水和物スラリーの製造装置が備える冷媒温度調整装置により冷媒の温度を調節することができ、冷媒温度の調整を通じて、より具体的には、冷媒温度の変動を抑制して又はその変動を積極的に制御して、伝熱管の内部で生成する包接水和物の量や当該伝熱管の内壁面への付着量を調節することができるので、第１２の形態よりもより早期に又は効率的に通常運転できる条件を見出すことができ、前記装置の初回運転、休止後の再開運転又は性能確認運転を終えることができる。
なお、本発明において「通常運転」とは、包接水和物スラリーの製造装置の運転開始後継続してこれを運転している場合において、当該製造装置の性能、能力又は包接水和物スラリーの製造能力が運転継続時間にあまり依存することなく一定値又は一定範囲に収束しているときの当該運転をいう。
【００５０】
さらに、本発明の第１３の形態によれば、循環装置と冷媒温度調整装置の併用により、伝熱管の内壁面における包接水和物の付着厚又は堆積厚を微調整することが可能になり、包接水和物スラリー製造装置の運転制御上の長所も得られる。
なお、冷媒温度調整装置によれば、冷媒の温度を包接水和物の凝固点より高温にして伝熱管の内壁面に付着している包接水和物の堆積物の少なくとも一部を短時間で融解し、原料溶液又は原料スラリーの力で剥離除去し、付着量をゼロ又は僅少にすることもできる。このような操作は、既述のとおり、包接水和物スラリーの製造装置の初期化やリセットに役立つが、特に当該製造装置の初回運転、休止後の再開運転又は性能確認運転その他通常運転に必要な条件を試行錯誤により早期に収束させ、確定する必要がある局面において、いったん設定した条件を見直すために、伝熱管の内壁面を初期状態に復帰させる操作として重要である。
【００５１】
本発明の第１４の形態によれば、包接水和物スラリーの製造装置の初回運転、休止後の再開運転又は性能確認運転を終えた後の通常運転時においても、冷媒温度調整装置により冷媒の温度を調節することができるので、第４、第５及び第１１の形態と同様に、冷媒温度の調整を通じて、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明の原理を実証するために、以下に示す実験を行った。
〔二重管単管実験〕
シェルアンドチューブ型熱交換器に相当する二重管式熱交換器を用い、原料溶液又は原料スラリーの流れの力により、伝熱管の内壁面に付着する水和物の量を制御することについて、流れの力に関係するパラメータとして原料溶液又は原料スラリーの流速に着目し、この流速を変え、伝熱管内を流れるスラリー流速によって、水和物付着厚みがどのように変化するかを調べる実験を行なった。
【００５３】
＜実験装置＞
図４はこの実験装置の説明図である。
内径φ15mm外径φ18mm、長さ2.5mのSUS304の直管（一般に市販されているSUS管で管表面の加工は施していない）を、内径φ28mm長さ2mのSUS管内に装入して二重管とした熱交換器を用いる。
実験装置は、図４に示すように、４組の二重管熱交換器５１〜５４を直列に接続し、その一端側（後流側）に、長さ1.5mのSUS直管(内径φ15mm外径φ18mm)を非冷却区間５５として接続して構成した。
４組の二重管熱交換器５１〜５４の連結部及び両端部にそれぞれ内管内の温度を測定する温度計を設置した。また、非冷却区間５５の端部にも温度計を設置した。
二重管熱交換器５１〜５４の内管に原料溶液又は原料スラリーを通流するための循環流路５６を設けた。そして、循環流路５６に、原料溶液又は原料スラリーを貯留するバッファタンク５７、原料溶液又は原料スラリーを循環するインバータ付の循環ポンプ５８、循環流路５６を流れる原料溶液又は原料スラリーの流量を検知する流量計５９、をそれぞれ設置した。
また、二重管熱交換器５１〜５４における内管と外管の間隙の環状部に、冷媒として冷水を供給できるようにした。
原料溶液（包接水和物の水溶液）として、濃度２３ｗｔ％の臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液を用いた。このＴＢＡＢ水溶液の水和物生成開始温度は、約１０℃である。また、冷媒としての冷水の温度は、６〜７℃とした。
【００５４】
＜実験方法＞
以上のように構成された実験装置において、バッファタンク５７より、原料溶液を循環ポンプ５８によって、二重管熱交換器５１〜５４の内管に設定流量で供給し、一方、冷水（6〜7℃）を水溶液と対向する方向に流し、内管内の原料溶液を冷却する。
原料溶液が冷却されることによって水和物が生成され、出口で約8.6℃の水和物スラリーとなる。水和物の生成に伴い、各測定区間（Pd1〜Pd3）の差圧は上昇する。
原料溶液若しくは原料スラリーの流量は、ポンプ回転数を変えることで変化させ、その時の最大差圧を計測する。
内管内の流速は、流量を管内断面積で割って求める。
【００５５】
管内壁に付着した水和物の厚み（みかけ付着厚さ）は、計測された測定区間の差圧から非冷却部の差圧PdS（水和物スラリの圧損に相当する）を差し引き、水和物の付着による内径変化による差圧上昇から算出する。具体的には、以下のようにして求めた。
管内を流体が通過する場合において、管内の圧損は、流速の２乗に比例し、管内径に反比例することが知られている。そこで、見かけ付着厚さをδとして、下式を用いてδを算出した。
Pd31’／Pd30＝｛ｖ12/(D-2δ)｝/(ｖ02/D)
ただし、
添字0：送液開始時(水溶液)  1：水和物生成後
v：流速
D：内管内径
δ：みかけ付着厚さ
Pd3：二重熱交換器５４の入口と出口の差圧
Pd31’：二重熱交換器５４におけるスラリー圧損を除去した管内圧損
なお、Pd31’は、下式によって求める。
Pd31’=Pd31−(PdS1−PdS0)×2.5/1.5
【００５６】
＜実験結果＞
（１）包接水和物のみかけ付着厚さと流速の関係
流速を変えて圧損を測定し、上記の式に基づいて水和物のみかけ付着厚さを算定した。図５は算定結果をグラフで示した図である。図５のグラフにおいては、縦軸が見かけ付着厚さδで、横軸が原料溶液（水溶液時の）流速を示している。図５のグラフに示されるように、流速が速くなるほど付着厚さが低減している。そして、流速が１.８ｍ/ｓを超えると付着厚さは急激に減少し、その後は急激な変化がなくほぼ同じ厚さを維持していることが分かる。
このことから、熱交換器の冷却面での原料溶液又は原料スラリーの流速を１.８ｍ/ｓ以上にすることにより、冷却面への水和物の付着量の増加を抑制することができる。
【００５７】
（２）包接水和物のみかけ付着厚さ及び熱通過率の時間変化
原料溶液の流速を１.８ｍ/ｓにしたときの水和物の付着による内径変化による差圧（計測した差圧からスラリー圧損を除去した差圧）の時間変化と、冷水による入熱が原料溶液に熱伝達された熱通過率の時間変化を求めた。
【００５８】
実験条件は以下の通りである。
原料溶液流速：１.８ｍ/ｓ
冷水入口：６.４℃
冷水出口：６.７℃
原料溶液入口温度：８.９℃
水和物スラリー出口温度：８.６℃
熱密度：１６.６Ｍｃａｌ/ｍ3
【００５９】
水和物の付着による内径変化による差圧（スラリ圧損を除去した１ｍあたりの差圧）Ｐおよび熱通過率Ｋ１を下式によって算出した。
Ｐ=(Pd1+Pd2+Pd3)/(5+2.5+2.5)-(PdS-PdS0)/1.5
Ｋ１=Ｑ/ＡΘ=Cp・ρ・u(To-Ti)/πＤＬΘ
但し、
Pdｎ、PdSの添字  0：送液開始時(水溶液)  なし：水和物生成後
Ｑ:入熱量
Ａ:伝熱面積
Cp：水比熱
ρ：水密度
u：冷水流量
To：冷水出口温度
Ti：冷水入口温度
Ｄ：内管内径
Ｌ：伝熱長さ
Θ：水溶液温度差
【００６０】
図６は算出結果を示すグラフである。図中左側の縦軸が水和物の付着による内径変化による差圧（スラリ圧損を除去した差圧）を示し、図中右側の縦軸が熱通過率を示し、横軸が試験時間を示している。
図６のグラフから分かるように、熱交換器管内の圧力損失の時間変化はほぼ一定となり、圧力損失の増加を抑制できている。また、熱通過率もほぼ一定であり、伝熱面への水和物の付着量の増加を抑制して熱抵抗の増加を抑制することができている。
以上のように、熱交換器を通過する原料溶液又は原料スラリーの流速を１.８ｍ/ｓ以上にすることによって、伝熱面への水和物の付着を抑制することが実証された。
【００６１】
〔シェル＆チューブ熱交換器による実験〕
次に、シェル＆チューブ式熱交換器を用いて、フロン冷媒によって原料溶液又は原料スラリーを冷却して水和物スラリーを製造する製造実験を行なったので、これについて述べる。
【００６２】
＜実験装置の説明＞
図７はこの実験装置の説明図である。
シェル＆チューブ式熱交換器は、SUS304製呼び径150A鋼管を加工したシェル内に、外径17.3mm内径14mmのSUS304製のパイプが27本配置された1パス構成の熱交換器である。チューブ内に原料溶液又は原料スラリーが流れ、シェル側に冷媒が流れる。
【００６３】
シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ側に原料溶液又は原料スラリーを循環供給する循環流路６２は、原料溶液又は原料スラリーを貯留するタンク６３（実験開始時には原料溶液が貯留されている）と、タンク６３の下流側に設けられた循環ポンプ６４と、循環ポンプ６４の出口側に設けられた模擬負荷用の電気ヒータ６５と、を備えている。
タンク６３には、冷却コイル（図示せず）が設けられるか、発核用の水和物スラリー投入を行い、熱交換器から送られた過冷却状態の原料溶液の過冷却解除を行なう。
模擬負荷用の電気ヒータ６５により、タンク６３から送られた水和物スラリーの冷熱を相殺するように加熱して熱交換器入口に供給する原料溶液又は原料スラリーの温度を一定して実験を行なえるように調整する。
【００６４】
また、タンク６３と、循環流路６２における電気ヒータ６５の下流側とを連結する再循環流路６６が設けられており、この再循環流路６６には再循環ポンプ６７が設けられている。
シェル＆チューブ式熱交換器６１に送られる原料溶液又は原料スラリーの流量は、再循環ポンプ６７および循環ポンプ６４に取り付けたインバータによって、ポンプの回転数が調整され所定量に調整される。
【００６５】
シェル＆チューブ式熱交換器６１のシェル側には、冷媒回路６８を通じてフロン冷媒のR134aが供給される。冷媒回路６８には、冷媒熱交換器６９と、気液分離器７０と、冷媒ポンプ７１が設けられている。冷媒熱交換器６９には、圧縮機７２、凝縮機７３、膨張弁７４を備えてなる冷凍機ユニット７５によって冷却されたフロン冷媒R404aが送られ、冷媒R134aと熱交換を行なう。
冷媒ポンプ７１によって、気液分離器７０から約２℃の冷媒液がシェル内に供給され、シェル内で冷媒液の一部が蒸発することで、チューブ内の原料溶液又は原料スラリーが冷却される。蒸発した冷媒ガスと冷媒液は気液分離器７０に戻される。気液分離器７０で分離されたR134a冷媒ガスは冷媒熱交換器６９に送られ冷却され凝縮して液冷媒になり気液分離器７０に戻る。
【００６６】
＜実験方法＞
本実験には、原料溶液として濃度１４.４ｗｔ％のＴＢＡＢ水溶液を用いた。このＴＢＡＢ水溶液の水和物生成開始温度は、約８℃である。
所定の流量になるように、再循環ポンプ６７および循環ポンプ６４のインバータを調整して原料溶液又は原料スラリーを循環流路６２と再循環流路６６に循環させた後、冷凍機ユニット７５および冷媒ポンプ７１を起動し冷媒をシェル＆チューブ式熱交換器６１内に送り、チューブ内の原料溶液又は原料スラリーを冷却する。
【００６７】
冷凍機ユニット７５内の圧縮機７２を調節してシェル内の冷媒温度を一定に保つ。シェル＆チューブ式熱交換器６１出口の原料溶液温度が７℃以下となり過冷却状態になったら、別途生成させた水和物スラリーをタンク６３内に投入し、過冷却解除させる。
これ以降、冷媒温度、原料溶液又は原料スラリー流量を一定にした条件で、シェル＆チューブ式熱交換器６１出口の水和物スラリー温度、熱交換器チューブ圧力損失（熱交換器出口と入口の差圧）を計測する。
シェル＆チューブ式熱交換器６１に流入する原料溶液又は原料スラリーの温度を一定にするように調整される模擬負荷用の電気ヒータ６５の入力電力と各ポンプでの発熱量の和が、生成された水和物スラリーの保有冷熱に相当するので、これらを計測して、水和物スラリーの製造能力として求める。
シェル＆チューブ式熱交換器６１出口の水和物スラリー温度から水和物スラリーの固相分率ＳＰＦ（水和物スラリ中の水和物の割合）を求める。
【００６８】
＜実験結果１＞
シェル＆チューブ式熱交換器６１に原料溶液又は原料スラリーを流し、諸データの経時変化を調べた。図８は、シェル＆チューブ式熱交換器６１を流れる原料溶液又は原料スラリー流量を450Ｌ/ｍｉｎ(チューブ内流速で１.８ｍ/ｓ)にした場合の実験結果を示すグラフである。
図８においては、横軸に時間を表し、左側縦軸にシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ圧力損失、水和物スラリーの固相分率ＳＰＦ、右側縦軸にシェル＆チューブ式熱交換器６１出口の水和物スラリー温度、熱交換器入口の冷媒温度、模擬負荷用ヒータの負荷を表している。
【００６９】
過冷却解除後はシェル＆チューブ式熱交換器６１入口の冷媒温度は約２℃に、シェル＆チューブ式熱交換器６１出口の水和物スラリー温度は７℃に維持されており、一定の実験条件で実験が行なえていることを確認できた。
過冷却解除した後、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ圧力損失は徐々に増加し、チューブ内壁面の水和物付着厚さが増加していることを示しており、運転開始してから４時間後にほぼ一定の26kPaとなり、水和物付着厚さの増大が抑制されていることを確認できた。
過冷却解除した後、模擬負荷用ヒータの負荷は徐々に低下し、運転開始してから４時間後にほぼ一定の3.6kWとなり、安定して所定の冷熱を保有する水和物スラリーが製造されていることを示している。
水和物スラリーの固相分率ＳＰＦも運転開始してから４時間後にほぼ一定の14％となり、安定して水和物スラリーが製造されていることを示している。
【００７０】
以上のように、シェル＆チューブ式熱交換器６１を流れる原料溶液又は原料スラリーのチューブ内流速を１.８ｍ/ｓにした場合には、チューブ内壁面の水和物付着厚さの増大を抑制でき、安定して水和物スラリーを製造できることを確認できた。
【００７１】
＜実験結果２＞
次に、再循環ポンプ６７および循環ポンプ６４を調整してシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ内を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速を１.５〜２.４ｍ/ｓの範囲で変えて実験を行い、チューブ圧力損失とチューブ内水溶液流速との関係を調べた。
【００７２】
図９は、この実験結果を示すグラフであり、横軸にチューブ内原料溶液又は原料スラリー流速を表し、縦軸にチューブ圧力損失が定常となったときのチューブ圧力損失を表したものである。
図９に示されるように、冷媒温度が２℃の場合、チューブ内原料溶液又は原料スラリー流速がおよそ１.８ｍ/ｓ以上であれば、チューブ圧力損失は低い値となることが分かった。逆に、チューブ内原料溶液又は原料スラリー流速が１.８ｍ/ｓより小さいとチューブ圧力損失が高い値となることが分かった。
【００７３】
この結果から、冷媒温度が２℃の場合、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ内の原料溶液又は原料スラリー流速を１.８ｍ/ｓ以上となるようにシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブに原料溶液又は原料スラリーを流通させれば、原料溶液又は原料スラリーの流れの力によりチューブ内壁面に付着する水和物の量の増加を抑制することができることを確認した。これにより、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブで熱交換が長時間円滑に行なわれ、水和物スラリーを安定して製造することができる。
【００７４】
また、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ内の原料溶液又は原料スラリー流速を１.８ｍ/ｓ以上となるように原料溶液又は原料スラリーを流通させれば、チューブ内壁面に付着する水和物量の増加を抑制できるとともに、チューブ内壁面に水和物を一部付着させたまま残存させることができるので、残存する水和物が水和物結晶生成核として機能するため新たに水和物を容易に生成することができ、水和物スラリーの固相分率を適正な範囲にすることができ、円滑に冷熱を蓄熱または輸送することができる。
【００７５】
＜実験結果３＞
冷媒温度を変えて冷媒温度の影響を調べた。冷媒温度を、１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液の水和物生成開始温度（水和物の凝固点）である８℃より低い温度で、０〜４.７℃まで変えてシェル＆チューブ式熱交換器６１による製造試験を実施し、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ部の圧力損失に対する冷媒温度の影響を調べた。なお、熱交換器チューブ内の原料溶液又は原料スラリー流速は、２ｍ/ｓとした。
図１０に実験結果のグラフを示す。横軸は冷媒温度、縦軸はシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ部の圧力損失と、シェル＆チューブ式熱交換器６１の冷却能力を表す。
【００７６】
図１０に示されるように、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ部圧力損失は、冷媒温度が実験の温度範囲で高いほど減少している。この理由は以下のように考えられる。
冷媒の温度を包接水和物の凝固点より低い範囲でできるだけ高い温度にすれば（換言すれば包接水和物の凝固点により近くすれば）、伝熱管の熱交換面に接する原料溶液又は原料スラリーの冷却の程度（具体的には過冷却度）が小さくなる。そうすると、伝熱管の熱交換面で冷却されて生成する水和物の堆積層内の隙間の割合（水溶液の含有率）が多くなり、水和物の堆積層は柔らかく、水溶液又は水和物スラリーの流れの力により剥離され易くなる。冷媒温度が高いほど伝熱管内面に付着する水和物の堆積層は柔らかくなり、剥離され易く水和物の量が抑制される。その結果、冷媒温度が高いほど、熱交換器チューブ部圧力損失は小さくなっている。
【００７７】
また、シェル＆チューブ式熱交換器６１の冷却能力は下記のように求めるが、冷媒温度が０〜４℃の範囲では、チューブ単位長さ当たりの冷却能力は0.095〜0.097[kW/m/本]で、冷媒温度によらずほぼ一定である。冷媒温度が高いと、同じ冷却能力を得るために冷媒を供給する冷凍機を高い冷媒温度条件で運転できるため、冷凍機の消費電力を削減することができる。
【００７８】
熱交換器の冷却能力の算出
冷却能力Ｑ＝Ａ・Ｋ・ΔTm
但し、Ａ：伝熱面積[m2]＝π・Do・L・n
Ｋ：熱通過率[W/m2k]
ΔTm：対数平均温度差（≒Ti―To）
To：冷媒温度
Ti：チューブ内原料溶液又は原料スラリー温度
Ｄo：チューブ外径
Ｄ：チューブ内水溶液流路径
ｔ：チューブ管厚
σ：水和物層厚
ｈo：チューブ外熱伝達率
ｈi：チューブ内熱伝達率
λSUS：SUSチューブ熱伝導率
λCHS：水和物熱伝導率
なお、熱通過率は、下式から求められる。
【００７９】
【数１】
2009068826.tif 000003
【００８０】
＜実験結果４＞
さらに、原料スラリーの種類、流速を変えた場合についても、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ部の圧力損失に対する冷媒温度の影響を調べた。
原料溶液として１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液（水和物生成開始温度（水和物の凝固点）８℃）を用いて、あらかじめ冷却して水和物を生成し、固相分率ＳＰＦ１５％と２０％の水和物スラリーを製造して原料スラリーとして供した。
なお、１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液から製造したＳＰＦ１５％水和物スラリーの温度は７℃、ＳＰＦ２０％水和物スラリーの温度は６℃である。
また、１１ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液（水和物生成開始温度（水和物の凝固点）７℃）を用いて、あらかじめ冷却して水和物を生成し、固相分率ＳＰＦ１５％と２０％の水和物スラリーを製造して原料スラリーとして供した。なお、１１ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液から製造したＳＰＦ１５％水和物スラリーの温度は５℃、ＳＰＦ２０％水和物スラリーの温度は４℃である。
つまり、原料スラリーの種類としては、以下の４種類とした。
(1)１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液を冷却してなる固相分率ＳＰＦ１５％の水和物スラリー
(2)１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液を冷却してなる固相分率ＳＰＦ２０％の水和物スラリー
(3) １１ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液を冷却してなる固相分率ＳＰＦ１５％の水和物スラリー
(4) １１ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液を固相分率ＳＰＦ２０％の水和物スラリー
【００８１】
上記の４種類の原料スラリーについて、冷媒温度を、それぞれの水和物生成開始温度（水和物の凝固点）より低い温度で、０〜４.７℃まで変えて、また、再循環ポンプ６７および循環ポンプ６４を調整してシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ内を流れる原料スラリーの流速を１.６〜２.４ｍ/ｓの範囲で変えて実験を行い、チューブ部の圧力損失に対する冷媒温度の影響を調べた。そして、チューブ部の圧力損失計測値からチューブ内面に付着した水和物の厚さを二重管単管実験と同様にして算出した。
【００８２】
図１１、図１２に実験結果のグラフを示す。図１１及び図１２において、横軸は冷媒温度、縦軸はシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ部の圧力損失値から算出した水和物の相当付着厚さを表す。
図１１は１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液から製造した原料スラリーについて、図１２は１１ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液から製造した原料スラリーについてそれぞれの実験結果を示している。
【００８３】
図１１、図１２に示されるように、どの原料スラリーについても、またどの流速についても水和物の相当付着厚さは、冷媒温度が高いほど減少している。冷媒温度が高いほど伝熱管内面に付着する水和物の堆積層は柔らかくなり、水溶液又は水和物スラリーの流れの力により剥離され易く付着する水和物の量が抑制されることが、原料スラリーの種類や流速を変えても確認できる。
【００８４】
次に、図１１、図１２に示した実験結果に基づいて、冷媒と原料スラリーとの温度差と水和物の相当付着厚さの関係を調べた。図１３、図１４にこの結果のグラフを示す。横軸は冷媒温度と原料スラリーとの温度差、縦軸はシェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ部の圧力損失値から算出した水和物の相当付着厚さを表す。
図１３は１４.４ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液から製造した原料スラリーについて、図１４は１１ｗｔ％ＴＢＡＢ水溶液から製造した原料スラリーについての結果をそれぞれ示している。
【００８５】
図１３、図１４に示されるように、どの原料スラリーについても、またどの流速についても水和物の相当付着厚さは、冷媒と原料スラリーとの温度差が小さいほど減少している。冷媒と原料スラリーとの温度差が小さいほど、すなわち冷媒温度が高いほど伝熱管内面に付着する水和物の堆積層は柔らかくなり、水溶液又は水和物スラリーの流れの力により剥離され易く付着する水和物の量が抑制されることが、原料スラリーの種類や流速を変えても確認できる。
【００８６】
次に、シェル＆チューブ式熱交換器６１のチューブ内面に付着した水和物の付着厚さと、チューブ部の圧力損失との関係を調べた。図１５はこの結果を示すグラフであり、横軸に付着厚さを示し、縦軸に水和物の付着がない時を１００％とした圧力損失増加率を示している。チューブ部の圧力損失は流速の２乗に比例しチューブの有効内径に反比例するので、付着厚さが増加するにつれて有効内径が減少し、圧力損失が大きくなる。
【００８７】
原料溶液又は原料スラリーを流送するポンプ動力の変動許容範囲の点から、シェル＆チューブ式熱交換器のチューブ部の圧損増加率を１５０％以下とすることが好ましいが、そのためには水和物の付着厚さは、図１５のグラフによると約０．５ｍｍ以下とすることが必要となる。水和物の付着厚さを約０．５ｍｍ以下とするためには、図１３、図１４から冷媒と原料スラリーとの温度差を４℃以下にすることが好ましい。
また、冷媒と原料スラリーとの温度差が小さ過ぎると伝熱効率が低下するため、温度差が１℃以上あることが必要である。このように冷媒と原料スラリーとの温度差を１℃以上４℃以下にすることにより、適切な伝熱効率で熱交換でき、チューブ内面の水和物の付着厚さの増加を抑制することができる。
【００８８】
[実施の形態１]
図１６は本発明の一実施の形態に係る包接水和物スラリー製造装置の構成を説明する説明図である。
本実施の形態に係る包接水和物スラリー製造装置は、原料溶液（水和物を生成するゲスト化合物の水溶液）又は原料スラリーと冷媒との間で熱交換を行う熱交換器１と、熱交換器１に冷媒を供給する冷媒供給装置２１と、原料溶液又は原料スラリー及び生成された水和物スラリーを貯留する蓄熱槽５と、一端が蓄熱槽５に連通し、他端が熱交換器１の入側に連通する入側流路８と、一端が熱交換器１の出側に連通し、他端が蓄熱槽５に連通する出側流路９と、出側流路８と入側流路９を連結する再循環流路１２と、を備えている。
熱交換器１は、シェルアンドチューブ型熱交換器でシェル側にはR134a等のフロン冷媒が、チューブ側には原料溶液又は原料スラリーが流れるように構成されている。
【００８９】
冷媒供給装置２１は、ガス冷媒を圧縮する圧縮機２、圧縮されたガス冷媒を凝縮して液冷媒とする凝縮器３、冷媒配管4、冷媒流量を制御して熱交換器に供給する冷媒温度を調整する冷媒温度調整装置としての冷媒流量制御装置（ターボ圧縮機の場合インレットガイドベーン）１９とを備えている。
【００９０】
入側流路８における再循環流路１２との連結部１０よりも上流側（入側流路８において上流側とは蓄熱槽５に近い側をいう）には、蓄熱槽５の水溶液を送り出すための製造ポンプ６と、水溶液の流量を計測する流量計１４Ｂ、水溶液の温度を計測する第１温度計１７が設置されている。
【００９１】
また、再循環流路１２には、貯留槽１３と、水和物スラリーを送り出す再循環ポンプ７と、水和物スラリーの温度を計測する第２温度計１６が、設置されている。
貯留槽１３には供給される過冷却状態の水溶液の過冷却を解除する過冷却解除装置（図示なし）が設けられている。
【００９２】
過冷却解除装置としては、例えば小型冷凍機に接続された冷却部からなっており、冷却部が過冷却状態の水溶液が通る配管中に挿入されているようなものがある。冷却部は小型冷凍機により水和物生成温度以下に冷却されており、その表面に水和物が付着している。過冷却された水溶液が冷却部に接触すると、冷却部の表面に付着した水和物が生成核として作用し過冷却が解除され、容易に水和物が生成する。
【００９３】
また、過冷却解除装置として、過冷却ペルチェ素子などからなる低温突起を過冷却状態の水溶液が通る配管に挿入したものでもよい。このような低温突起も、前記した小型冷凍機の冷却部と同様に、水和物生成温度以下に冷却されており、その表面に水和物が付着している。過冷却された水溶液が低温突起に接触すると、低温突起の表面に付着した水和物が生成核として作用し過冷却が解除され、容易に水和物が生成する
【００９４】
また、過冷却解除装置として、別に製造した水和物スラリーを添加するものでもよい。
入側流路８における再循環流路１２との連結部１０よりも下流側には、原料溶液又は原料スラリーと再循環流路１２から供給される水和物スラリーとの混合物の流量を計測する流量計１４Ａと、前記混合物の温度を計測する第３温度計１５が設置されている。
【００９５】
また、出側流路９における再循環流路１２との連結部１１よりも上流側（出側流路９において上流側とは熱交換器１に近い側をいう）には、熱交換器１から流出する原料溶液又は原料スラリーもしくは水和物スラリーの温度を計測する第４温度計１８が設置されている。また、出側流路９における再循環流路１２との連結部１１よりも下流側には、開閉弁４１が設置されている。
【００９６】
また、水和物スラリー製造装置は、流量計１４、第１温度計１７、第２温度計１６、第３温度計１５のそれぞれの計測値を入力して、製造ポンプ６および／または再循環ポンプ７の流量を制御する制御手段３０を備えている。
蓄熱槽５には蓄熱槽５に蓄えた水和物スラリーの供給を受けて空調を行う空調負荷２０が水和物スラリー配管により接続されている。
【００９７】
以上のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
＜水和物製造の概略説明＞
熱交換器１のシェル側にはR134a等のフロン冷媒が、チューブ側には、原料溶液又は原料スラリーが流れる。
蓄熱槽５からは、１２〜１５℃の水溶液が、製造ポンプ６によって取り出され、入側配管８を通って、熱交換器１に供給される。
熱交換器１に供給される原料溶液又は原料スラリーは、圧縮機２で圧縮され、凝縮器３で液化されたフロン液冷媒がシェル内で蒸発する熱で冷却され、水和物スラリーが製造される。熱交換器１から水和物スラリーは出側配管９を通り、蓄熱槽５に送られ貯蔵される。
蓄熱槽５から原料スラリーが熱交換器１に供給される場合には、水和物がさらに生成され、水和物スラリー中の水和物の割合すなわち固相分率(ＳＰＦ)の高い水和物スラリーが製造される。
蓄熱槽５に貯蔵された水和物スラリーは、空調負荷２０に送られ冷熱を供給し、水溶液または固相分率が低くなった水和物スラリーが蓄熱槽５に戻る。
【００９８】
＜製造装置の運転方法説明＞
水和物を生成するゲスト化合物として臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）を例として用いて水和物スラリーを製造する製造装置の運転方法を説明する。初回運転又は休止後の再開運転である準備運転と、定常的に水和物スラリーを製造する通常運転とに分けて説明する。
水溶液濃度１４.４ｗｔ％のとき、水和物生成開始温度は８℃となる。７℃の水和物スラリーの固相分率(ＳＰＦ)は１４%となり、熱密度は１４Ｍｃａｌ/ｍ3(14℃基準)である。
【００９９】
＜準備運転＞
［１］水和物スラリー製造開始時においては、入側流路８、出側流路９及び熱交換器１内のチューブ内には、１２℃以上の原料溶液が存在しており、蓄熱槽５及び貯留槽１３には１２℃以上の原料溶液が貯留されている。
水和物スラリー製造開始時には、開閉弁４１を閉にする。再循環ポンプ７を起動し、熱交換器１内のチューブ内の原料溶液流速が所定流量で一定になるように、流量計１４Ａで検出して、再循環ポンプ７のインバータを調節して流量を制御する。このときの原料溶液の流路は１３→７→１２→１４Ａ→８→１→９→１３である。
［２］次に冷凍機の圧縮機2を起動し、熱交換器１に冷媒を供給しチューブ内を流れる原料溶液を冷却する。冷却時の冷凍機の制御は、例えば、シェル内の冷媒蒸発温度（圧力）が所定値になるように、圧縮機の容量制御装置（インバータ）または冷媒流量制御装置１９（ターボ圧縮機の場合インレットガイドベーン）を調整する。熱交換器１のチューブ内で原料溶液を過冷却状態まで冷却する。
【０１００】
［３］原料溶液を１３→７→１２→１４Ａ→８→１→９→１３の流路を冷却しながら循環させ、貯留槽１３内の原料溶液の温度が水和物生成温度近くになったら、過冷却解除装置として内蔵されている冷却管を冷却し、冷却管表面に水和物を付着させる。熱交換器１で過冷却状態まで冷却された原料溶液がこの冷却管表面に付着した水和物に触れると、付着水和物が水和物生成核となって過冷却が解除され、水和物が生成し水和物スラリーが生成され貯留される。過冷却が解除されると、貯留槽１３内の温度が上昇し、目標とする水和物スラリー温度になる。貯留槽１３内に一定量の水和物スラリーが貯留されると準備運転を終了し、通常運転に移行する。
貯留槽１３に流入する水和物スラリーの固相分率が０より大きくなったなら冷却管の冷却を止めても良い。固相分率の算定方法については後述する。
【０１０１】
＜通常運転＞
［４］開閉弁４１を開にし、製造ポンプ６を起動して、蓄熱槽５内の原料溶液を入側流路８に流すと共に、再循環ポンプ７の運転を継続して貯留槽１３の水和物スラリーを、再循環流路１２を介して入側流路８に供給する。これによって、原料溶液に貯留槽１３からの水和物スラリーが供給されて固相分率の低い水和物スラリーとなって熱交換器１に供給される。固相分率の低い水和物スラリーが熱交換器１で冷却されて水和物がさらに生成し所定の固相分率の水和物スラリーが生成される。
【０１０２】
熱交換器１で製造された水和物スラリーは出側流路９に送り出され、その一部が再循環流路１２側に供給され、残りが蓄熱槽５に供給され貯留される。再循環流路１２に供給された水和物スラリーは貯留槽１３に貯留され、再び再循環ポンプ７によって入側流路８に供給される。一方、蓄熱槽５に供給された水和物スラリーは空調負荷２０に供給されるまで蓄熱槽５内で貯留される。また、熱交換器１から送られる水和物スラリーの温度を第４の温度計１８により計測し、固相分率を求め所望の固相分率となるように水和物スラリー製造装置の運転を継続する。
蓄熱槽５に貯留された水和物スラリーは、空調負荷２０に供給されて室内の冷房などに供される。
【０１０３】
このとき、熱交換器１に供給される固相分率の低い水和物スラリーの流量を流量計１４Ａにより計測し、熱交換器１のチューブ内の固相分率の低い水和物スラリーの流速を、流れの力によりチューブ内壁面に付着した水和物の一部が取り除かれ残部がチューブ内壁面に残るような流速、例えば１.８ｍ/ｓ以上となるように、製造ポンプ６と再循環ポンプ７のインバータを調節して流量を制御し流速を設定する。ここで、流量計１４Ａ、製造ポンプ６と再循環ポンプ７のインバータは流速設定装置として機能している。
【０１０４】
［５］また、蓄熱槽５からの原料溶液と貯留槽１３からの水和物スラリーとが混合したものにおいて水和物粒子が残存するように、すなわち混合後の固相分率の低い水和物スラリーの固相分率が０にならないように、蓄熱槽５からの原料溶液および貯留槽１３からの水和物スラリーの流量を調整する。このようにすると、熱交換器１には水和物の微小粒子が存在する状態で流入するため、水和物の微小粒子が生成核として機能して水和物を生成し熱交換器1内は過冷却状態にはならないので、急激な過冷却解除がチューブ内で生じて圧力損失が過大となったり閉塞が生じるなどの支障が生じたりすることなく安定した水和物スラリー製造が可能となる。
【０１０５】
ここで、蓄熱槽５からの原料溶液と貯留槽１３からの水和物スラリーの流量調整方法を説明する。
水和物を生成するゲスト化合物の水溶液を冷却すると、水和物生成温度以下になると水和物粒子が生成し、水和物粒子は水溶液中に分散もしくは懸濁して水和物スラリーが生成される。冷却を続けると水和物粒子は増加し、固相分率（水和物粒子の水和物スラリーに対する重量比率をいう）が増加する。水和物を生成するゲスト化合物の水溶液の初期濃度によって定まるが、水和物スラリーの温度と固相分率との間に一定の関係がある。
【０１０６】
例えば、初期濃度が１４ｗｔ％の臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液の水和物スラリーの温度と固相分率の関係を図１７のグラフに示す。この例では、図１７に示すように、水和物スラリー温度が低いと固相分率は高く、水和物スラリー温度が８.４℃以上になると固相分率がゼロとなる。
【０１０７】
本実施の形態においては、蓄熱槽５からの原料溶液と貯留槽１３からの水和物スラリーとが混合したものにおいて水和物粒子が残存するように、すなわち混合後の水和物スラリーの固相分率が０にならないように、送られる原料溶液および水和物スラリーの流量が調整される。例えば、蓄熱槽５からの原料溶液の温度が１２℃以上で、貯留槽１３からの水和物スラリーの温度が７℃とした場合に、原料溶液の流量が貯留槽１３からの水和物スラリーの流量に比べて過剰であると、混合後の水和物スラリーの温度が、固相分率が０になる温度よりも高くなり、水和物粒子が存在しなくなる。
【０１０８】
混合後の水和物スラリーの固相分率が０にならないように、換言すれば、原料溶液に貯留槽１３からの水和物スラリーが供給された混合物の温度を固相分率が０になる温度よりも低くなるように原料溶液および貯留槽１３からの水和物スラリーの流量が調整される。具体的には以下のように行う。
【０１０９】
図１６に示されるように、蓄熱槽５から送られる原料溶液の流量、温度が流量計１４Ｂ、第１温度計１７で計測され、計測値が制御手段３０に入力される。また、貯留槽１３から送られる水和物スラリーの温度が第２流量計１６で計測され、計測値が制御手段３０に入力される。また、熱交換器１に送られる原料溶液と貯留槽１３から送られる水和物スラリーとの混合物の流量、温度が流量計１４Ａ、第３温度計1５で計測され、計測値が制御手段３０に入力される。貯留槽１３から送られる水和物スラリーの流量は、流量計１４Ａと流量計１４Ｂの計測値の差に相当する。
【０１１０】
制御手段３０は、入力された各計測値に基づいて、原料溶液に貯留槽１３から送られる水和物スラリーが供給された混合物の固相分率が０よりも大きくなるように制御して、熱交換器１に送られるようにする。すなわち、原料溶液に貯留槽１３から送られる水和物スラリーが供給された混合物の温度を、その固相分率が０になる温度よりも低い所定の温度になるように、製造ポンプ６および／または再循環ポンプ７の流量を制御する。
ポンプ流量を調整した後は、流量計１４Ａ、第３温度計１５によって前記混合物の流量、温度を計測し、計測値を制御手段３０に入力して、流量、温度が目標値になっているかを確認し、なっていない場合には目標流量、温度になるように製造ポンプ６および／または再循環ポンプ７の流量を制御する。
【０１１１】
上記のように流量調整することによって、原料溶液に貯留槽１３から送られる水和物スラリーが供給された混合物中には水和物粒子が残存した状態で熱交換器１に流入する。水和物粒子を含む原料溶液が熱交換器１で冷却されると、水和物粒子を核として水和物が生成されるので、熱交換器１内は過冷却状態にはならないので、急激な過冷却解除がチューブ内で生じて圧力損失が過大となったり閉塞が生じたりするなどの支障が生じることなく安定した水和物スラリー製造が可能となる。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態においては、熱交換器１に供給される固相分率の低い水和物スラリーもしくは原料溶液の流量を調整して、熱交換器１のチューブ内の流速を、流れの力によりチューブ内壁面に付着した水和物の一部が取り除かれ残部がチューブ内壁面に残るような流速、例えば１.８ｍ/ｓ以上となるように設定するとともに、熱交換器１に供給される原料溶液中に水和物粒子を含むようにしたので、熱交換器１内での過冷却解除が生じることなく、水和物スラリーを安定して製造することができる。
【０１１３】
また、再循環流路１２を設け、再循環流路１２に過冷却解除装置を設けた貯留槽１３を設置したので、準備運転時においても熱交換器１内で過冷却解除が生ずることなく水和物スラリーを製造できる。
【０１１４】
なお、上記の実施の形態においては、制御手段３０による流量調整を製造ポンプ６および／または再循環ポンプ７の流量制御によって行うようにしたが、入側流路８及び再循環流路１２に流量制御弁を設け、この流量制御弁を制御するようにしてもよい。
なお、製造ポンプ６の運転を調整するインバータまたは入側流路８に設けた流量制御弁、および／または再循環ポンプ７の運転を調整するインバータまたは再循環流路１２に設けた流量制御弁および流量計１５が、本発明の原料溶液又は原料スラリーの流速を設定する流速設定装置に相当する。
また、上記の実施の形態においては、熱交換器に供給する冷媒温度を調整する冷媒温度調整装置として、熱交換器に供給する冷媒流量を制御する冷媒流量制御装置（ターボ圧縮機の場合インレットガイドベーン）１９または圧縮機の容量制御装置（インバータ）を備えている場合を例に挙げたが、他の方式により冷媒温度を調整するものでもよい。
また、上記の実施の形態においては、熱交換器が圧縮式冷凍機の蒸発器である場合を例に挙げたが、熱交換器が冷凍機で冷却された冷水と熱交換する形式のものでもよいし、他の冷凍機を用いるものでもよい。
【０１１５】
また、上記の実施の形態においては、再循環流路１２を設けた製造装置の構成にした。しかし、このような再循環流路１２を設けることなく、蓄熱槽５内の水和物スラリーを払い出して入側流路８に、上述したように混合物の固相分率が０よりも大きくなるように供給するようにしてもよい。
また、上記の例では固相分率が０よりも大きくなると述べているが、具体的に固相分率が何％になるのが最適であるかについては、水和物の種類等によって適宜設定するのが好ましい。
【０１１６】
なお、水和物を形成して高い潜熱量を有する水和物形成物質としては、テトラｎブチルアンモニウム塩、テトラｉｓｏアミルアンモニウム塩、テトラｉｓｏブチルホスホニウム塩、トリｉｓｏアミルスルホニウム塩などの各種塩類などであり、テトラｎブチルアンモニウム塩の例として、臭化テトラｎブチルアンモニウム（（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＢｒ、ＴＢＡＢ）、フッ化テトラｎブチルアンモニウム（（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＦ）、塩化テトラｎブチルアンモニウム（（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＣｌ）、などがある。
また、これらＢｒ、Ｆ、Ｃｌの代わりに酢酸（ＣＨ3ＣＯ2）、クロム酸（ＣｒＯ4）、タングステン酸（ＷＯ4）、シュウ酸（Ｃ2Ｏ4）、リン酸（ＨＰＯ4）でもよい。その他の上記塩についても同様である。
【０１１７】
次に、本発明の水和物スラリー製造装置を用いた蓄熱空調システムの例を、以下の実施例において示す。
なお、以下の実施例の説明においては、水和物スラリー製造装置の流量、温度制御に必要な計測・制御機器および過冷却解除用貯留槽は、記載を省略している。
【実施例１】
【０１１８】
［蓄熱空調システム１］
実施例１に係る蓄熱空調システム１においては、夜間にスラリー製造用冷凍機を運転して蓄熱し、昼間に蓄熱を放熱する冷房運転を行い、昼間の冷房負荷が高い時にはスラリー製造用冷凍機を運転して蓄熱しながら放熱冷房運転を行なう。昼間の冷房負荷が高い時にも、スラリー製造用冷凍機1台で対応できるという特徴がある。
【０１１９】
図１８は実施例１の機器構成の説明図であり、最大冷房負荷400RT相当のビルに適用した場合の機器構成を示している。
実施例１に係る蓄熱空調システム１は、水和物スラリーを製造するスラリー製造用冷凍機８１、水和物スラリー製造ラインに設けられて原料溶液又は原料スラリーを循環させる蓄熱ポンプ８２、再循環流路８３に設けられた再循環ポンプ８４、原料溶液又は原料スラリー若しくは水和物スラリーを貯留する蓄熱槽８５、水和物スラリーと水との熱交換により冷水を生成する冷水/スラリー熱交換器８６、蓄熱槽８５の水和物スラリーを冷水/スラリー熱交換器８６に送るための放熱ポンプ８７、冷水を循環するための冷水１次ポンプ８８、冷水を負荷側に送る冷水２次ポンプ８９、空調負荷９０と、を備えている。
【０１２０】
実施例１で用いた原料溶液は、臭化テトラｎブチルアンモニウム（ＴＢＡＢ）水溶液であり、その濃度は、１２.４ｗｔ％で水和物生成開始温度は７.５℃である。水和物スラリーが５.５℃から１２.５℃に変化する際の供給熱量は約１４Ｍｃａｌ/ｍ3であり、水和物スラリーが５.５℃のときの固相分率(ＳＰＦ)は１７％である。
スラリー製造用冷凍機８１は、ターボ冷凍機であり、圧縮機、蒸発器、凝縮器で構成される。蒸発器であるシェル＆チューブ式熱交換器のチューブに原料溶液又は原料スラリーが流れる。また、シェル側には、R134aなどのフロン冷媒が流れ、フロン冷媒が蒸発する潜熱でチューブ内を流れる原料溶液又は原料スラリーを冷却する。
再循環ポンプ８４は、チューブ内の水和物の付着量の増大を抑制するため、チューブ内を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速を所定の流速以上にする作用を有する。
蓄熱ポンプ８２は、前述した製造ポンプと同じ役割のポンプである。
蓄熱槽８５は、多槽連結槽で、約2000RThの蓄熱量を貯蔵できる。
蓄熱槽８５から水和物スラリーを抜き出し放熱ポンプ８７により冷水/スラリー熱交換器８６に送り、冷水/スラリー熱交換器８６で冷水に冷熱を供給する。
冷水/スラリー熱交換器８６で冷却された冷水が冷水１次ポンプ８８、冷水２次ポンプ８９により空調負荷９０に送られ冷熱を供給し冷房に供される。
【０１２１】
＜蓄熱運転＞
夜間に、スラリー製造用冷凍機８１、再循環ポンプ８４、蓄熱ポンプ８２を運転し、蓄熱槽８５に所定の水和物スラリ(５.５℃、ＳＰＦ１７％)を貯蔵し蓄熱する。
蓄熱開始前の蓄熱槽８５には、概ね１２.５℃の原料溶液が貯留されており、蓄熱完了時には、概ね５.５℃、ＳＰＦ１７％の水和物スラリーで満たされている。
【０１２２】
＜蓄熱利用冷房運転＞
昼間、ビル内で冷房負荷が発生したとき、冷水１次ポンプ８８及び放熱ポンプ８７を起動し、冷水/スラリー熱交換器８６にて、蓄熱槽８５から放熱ポンプ８７により抜出した５.５℃の水和物スラリーと冷水の熱交換によって、７℃の冷水を製造する放熱運転を行なう。また、冷水２次ポンプ８９を起動し、室内の空調機からなる空調負荷９０に冷水が供給され冷房に供される。
【０１２３】
＜追加蓄熱・冷房運転＞
一日の冷房負荷が蓄熱量の2000RTh以上と予想される場合は、スラリー製造用冷凍機８１、再循環ポンプ８４、蓄熱ポンプ８２を運転し、追加蓄熱を行なうと同時に放熱運転を行なう。
【実施例２】
【０１２４】
［蓄熱空調システム２］
実施例２に係る蓄熱空調システム２は、夜間にスラリー製造用冷凍機を運転し蓄熱し、昼間に蓄熱を放熱する冷房運転を行なうことを基本とし、昼間に冷房負荷が高い場合に別の冷凍機により冷水を製造して補完できるようにしたものである。
【０１２５】
図１９は本実施例２の機器構成の説明図であり、図１８と同一部分には同一の符号を付してある。図１９に示されるように、本実施例２においては、図１８に示した構成に、7℃の冷水を製造する冷水用冷凍機９１と、冷水用冷凍機９１から冷水を送る冷水１次ポンプ９２を加えたものである。
【０１２６】
夜間の蓄熱運転と昼間の蓄熱利用冷房運転は実施例１と同様に行なう。一日の冷房負荷が蓄熱量である2000RTh以上の場合、冷水用冷凍機９１(200RT)が運転され冷水を供給して、蓄熱槽８５の水和物スラリーの放熱により冷却される冷水と合わせて空調負荷９０に供給される。
【実施例３】
【０１２７】
［蓄熱空調システム３］
本実施例は、冷凍機が冷媒をスラリー製造用蒸発器と冷水製造用蒸発器とに切替えて送るダブル蒸発器型である点に特徴がある。夜間にスラリー製造運転して蓄熱し、昼間に蓄熱を放熱して冷房運転を行うことを基本とし、昼間に冷房負荷が高い場合に冷水製造運転を行い補完する。
【０１２８】
図２０は本実施例３の機器構成の説明図であり、図１９と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施例３のスラリー/冷水製造用冷凍機９３は、冷水製造用蒸発器９４と水和物スラリー製造用蒸発器９５を備えている冷凍機であり、フロン冷媒の流れを切り替えることにより、冷水の製造または水和物スラリーの製造が可能としたものである。
夜間蓄熱時は、水和物スラリー製造用蒸発器９５を使用して、水和物スラリーを製造・蓄熱する。
昼間は、蓄熱槽８５の水和物スラリーの蓄熱を放熱して冷房運転を行い、冷房負荷が高い場合にはスラリー/冷水製造用冷凍機９３を運転し冷水製造用蒸発器９４を使用して、冷水を製造し、蓄熱槽８５の水和物スラリーの放熱により冷却される冷水と合わせて空調負荷９０に供給する。
【０１２９】
図２１は、実施例３の蓄熱空調システム３と同様のダブル蒸発器型の冷凍機を採用した蓄熱空調システムの説明図である。
以下、図２１に基づいてダブル蒸発器型冷凍機を採用した蓄熱空調システムについて詳細に説明する。まず、ダブル蒸発器型の冷凍機（図中、括弧で括った符号１００で示す部分）の構成について説明し、その後全体の構成を説明する。
【０１３０】
＜冷凍機の基本構成＞
図中、１０１は遠心式圧縮機、１０２は遠心式圧縮機１０１を駆動する電動機、１０３は凝縮器、１０４は冷水製造用満液式蒸発器、１０５は水和物スラリー製造用蒸発器、１０６は冷水製造用冷凍サイクルにおける膨張弁又はオリフィス、１０７は水和物スラリー製造用冷凍サイクルにおける膨張弁又はオリフィス、１０８は冷媒液遮断弁、１０９は冷媒ガス遮断弁である。１０８ａ及び１０８ｂはそれぞれ冷水製造用冷凍サイクル及び水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成する冷媒液遮断弁１０８、１０９ａ及び１０９ｂはそれぞれ冷水製造用冷凍サイクル及び水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成する冷媒ガス遮断弁１０９である。
【０１３１】
図中の実線矢印は、冷水製造用液満式蒸発器１０４を使用して冷水を製造しているときの冷媒の流れ方向を示し、点線矢印は、水和物スラリー製造用蒸発器１０５を使用して水和物スラリーを製造しているときの冷媒の流れ方向を示す。冷媒としてはＲ１３４ａやＲ１２３が好適である。
冷水製造用冷凍サイクルは、遠心式圧縮機１０１、電動機１０２、凝縮器１０３、冷媒液遮断弁１０８ａ、膨張弁又はオリフィス１０６、冷水製造用満液式蒸発器１０４、冷媒ガス遮断弁１０９ａ及びこれらを接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機１０１、凝縮器１０３、冷媒液遮断弁１０８ａ、膨張弁又はオリフィス１０６、冷水製造用満液式蒸発器１０４、冷媒ガス遮断弁１０９ａ、遠心式圧縮機１０１、・・・の順に冷媒が循環することによって実現される。冷水製造用満液式蒸発器１０４では、送り込まれてきた水が冷媒との熱交換により冷却され、冷水となって送出される。
【０１３２】
水和物スラリー製造用冷凍サイクルは、遠心式圧縮機１０１、電動機１０２、凝縮器１０３、冷媒液遮断弁１０８ｂ、膨張弁又はオリフィス１０７、水和物スラリー製造用蒸発器１０５、冷媒ガス遮断弁１０９ｂ及びこれらを接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機１０１、凝縮器１０３、冷媒液遮断弁１０８ｂ、膨張弁又はオリフィス１０７、水和物スラリー製造用蒸発器１０５、冷媒ガス遮断弁１０９ｂ、遠心式圧縮機１０１、・・・の順に冷媒が循環することによって実現される。水和物スラリー製造用蒸発器１０５では、送り込まれてきた原料水溶液が冷媒との熱交換により冷却され、水和物スラリーとなって送出される。
【０１３３】
水和物スラリー製造用蒸発器１０５の型式は特に問わないが、満液式であることが好ましい。水和物生成温度は、原料水溶液の濃度により変動し、その濃度は原料水溶液から包接水和物が生成するに従って変動するので、水和物スラリー製造用蒸発器は、冷媒の温度（特に蒸発温度）の制御が容易で、その制御の精度が高いものであることが望まれる。この意味から、伝熱効率が高く、冷媒の温度（特に冷媒の蒸発温度）の制御の精度が高い満液式蒸発器は水和物スラリー製造用蒸発器として好適といえる。
【０１３４】
両冷凍サイクルの切替手段は、膨張弁又はオリフィス１０６、１０７、冷媒液遮断弁１０８（１０８ａ、１０８ｂ）及び冷媒ガス遮断弁１０９（１０９ａ、１０９ｂ）並びにこれらを駆動する駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）及び該駆動装置を制御する制御装置ＣＴＬ（図示せず）から構成される。この切替手段により、水和物スラリー製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とが冷凍サイクルに択一的に接続可能となり、水和物スラリー製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの切り替えが可能になり、全体として単一の冷凍サイクルが構成されることになる。そして、当該単一の冷凍サイクルを構成する少なくとも遠心式圧縮機１０１及び凝縮器１０３、より詳しくは遠心式圧縮機１０１、電動機１０２、凝縮器１０３及びこれらを接続する冷媒用配管は、水和物スラリー製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの間で兼用される。
【０１３５】
＜冷凍機の動作及び運転方法＞
次に、冷凍機の動作及び運転方法について説明する。冷媒液遮断弁（１０８ａ、１０８ｂ）及び冷媒ガス遮断弁（１０９ａ、１０９ｂ）は、冷媒の遮断のみを目的とする場合には、いずれか一方で足りるが、以下の説明においては、両遮断弁があるものとする。
（１）水和物スラリー製造用蒸発器１０５を使用して水和物スラリーを製造する場合
まず、切替手段により、冷媒液遮断弁１０８ａ及び冷媒ガス遮断弁１０９ａの少なくとも一方を閉とし、膨張弁又はオリフィス１０６を閉（動作不能）の状態にするとともに、冷冷媒液遮断弁１０８ｂ及び冷媒ガス遮断弁１０９ｂを開とし、膨張弁又はオリフィス１０７を開（動作可能）の状態にする。これにより水和物スラリー製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流通経路（図中の点線矢印に沿った経路）が構成される。
【０１３６】
次に、遠心式圧縮機１０１を電動機１０２で駆動させ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機１０１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器１０３に送られて、そこで冷却水によって冷却される。この冷却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続き冷媒液は、膨張弁又はオリフィス１０７に送られ、減圧される。減圧された冷媒液は、水和物スラリー製造用満液式蒸発器５に送られ、当該水和物スラリー製造用蒸発器１０５内の伝熱管を流れる原料水溶液を冷却して包接水和物を生成させ、これが原料水溶液に分散又は顕濁してなる水和物スラリーにし、自らは蒸発しガス化する。ガス化した冷媒は、再び遠心式圧縮機１０１に送られ、以後、以上の循環が繰り返される。それ故、冷媒は水和物スラリー製造用蒸発器１０５のみを流れる。
この結果、水和物スラリー製造用蒸発器１０５において原料水溶液が冷却されて水和物スラリーが製造される。
【０１３７】
（２）冷水製造用満液式蒸発器１０４を使用して冷水を製造する場合
まず、切替手段により、冷媒液遮断弁１０８ｂ及び冷媒ガス遮断弁１０９ｂの少なくとも一つを閉とし、膨張弁又はオリフィス１０７を閉（動作不能）の状態とし、冷媒液遮断弁１０８ａ、冷媒ガス遮断弁１０９ａをすべて開とし、膨張弁又はオリフィス１０６を開（動作可能）の状態にする。これにより冷水製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流通経路（図中の実線矢印に沿った経路）が構成される。
次に、遠心式圧縮機１０１を電動機１０２で駆動させ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機１０１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器１０３に送られて、そこで冷却水によって冷却される。この冷却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続き冷媒液は、膨張弁又はオリフィス１０６に送られ、減圧される。減圧された冷媒液は、冷水製造用満液式蒸発器１０４に送られ、当該冷水製造用液満式蒸発器１０４内の伝熱管を流れる水を冷却して冷水にし、自らは蒸発しガス化する。ガス化した冷媒は、再び遠心式圧縮機１０１に送られ、以後、以上の循環が繰り返される。それ故、冷媒は冷水製造用満液式蒸発器１０４のみを流れる。
この結果、冷水製造用満液式蒸発器１０４において供給された水が冷却されて冷水が製造される。
【０１３８】
（３）冷水及び水和物スラリーの製造時の温度条件
（３−１）  冷水製造用満液式蒸発器１０４及び水和物スラリー製造用蒸発器１０５においてそれぞれ製造される冷水及び水和物スラリーの各温度（いずれも各蒸発器１０４、１０５における出口温度）は、４〜８℃程度に設定される。冷水空調設備の場合には、既述の凍結問題を回避する必要上４℃が下限となり、一方、上限は、冷房負荷側設備（空調機、ＡＨＵ、ＦＣＵなど）において要求される温度が一般的に７〜８℃であることから８℃程度となる。水和物スラリー空調設備の場合も、同様である。
【０１３９】
（３−２）  冷水製造用満液式蒸発器１０４と水和物スラリー製造用蒸発器１０５の各冷媒蒸発温度が同じになるように設計すれば、遠心式圧縮機１０１の運転条件は、それが水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、冷水製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、同じにすることができる。
例えば、冷水製造用満液式蒸発器１０４における冷媒蒸発温度及び冷水の出口温度をそれぞれ２℃及び５℃とし、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度及び水和物スラリーの出口温度をそれぞれ２℃及び５℃となるように設計すれば、両蒸発器１０４、１０５における冷媒蒸発温度はいずれも２℃なので、遠心式圧縮機１０１の運転条件は、それが水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、冷水製造用冷凍サイクルを構成している場合であれ、同じになる。
それ故、上記のような設計を行えば、水和物スラリー製造用冷凍サイクルと冷水製造用冷凍サイクルとの間で圧縮機１０１が兼用されるだけでなく、いずれの冷凍サイクルに切り替わったとしても、それに応じて圧縮機１０１の運転条件を変更する必要がなくなる。
【０１４０】
＜小  括＞
従って、本実施例に用いる冷凍機においては、水和物スラリー製造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とは切替手段により単一の冷凍サイクルに択一的に接続可能となり、冷水製造用冷凍サイクルと水和物スラリー製造用冷凍サイクルとが択一的に切り替わる。それ故、水和物スラリー空調設備と冷水空調設備のいずれにも、また、水和物スラリーを製造する夜間運転と冷水を製造する昼間運転（特に追掛運転）を行う空調設備にも適用可能な単一の冷凍機となる。そして、両冷凍サイクルにおいては、少なくとも遠心式圧縮機１０１及び凝縮器１０３が、より詳しくは遠心式圧縮機１０１、電動機１０２、凝縮器１０３及びこれらを接続する冷媒用配管が兼用される。それ故、相対的に低い設備費用又は高い費用対効果を実現することができる。
【０１４１】
なお、図中の遠心式圧縮機１０１は単段式で描かれているが、多段式でもよい。そして単段式よりも多段式の方が高額になるので、圧縮機を兼用することにより奏する設備費用の相対的低減又は費用対効果の相対的増加という本発明の効果は単段式よりも多段式の圧縮機の方が顕著となる。
図２１に示す冷凍機１００においては、二つの冷媒用遮断弁（１０８ａ、１０８ｂ）の機能をＰ点に配置した一つの三方弁により置き換えることができる。また、二つの冷媒ガス用遮断弁（１０９ａ、１０９ｂ）の機能をＱ点に配置した一つの三方弁により置き換えることができる。
なお、膨張弁又はオリフィス１０６及び１０７は、それぞれ、駆動装置（図示せず）を備え、制御装置ＣＲＬ（図示せず）により開度を制御可能になるようにしてもよい。これにより、各冷凍サイクルにおいてそれぞれ好適な運転条件になるように膨張弁又はオリフィス１０６又は１０７の開度を各冷凍サイクルに応じて調整することが可能になる。例えば、蒸発器出口の冷媒ガスの過熱度を検出し、過熱度が一定値になるように膨張弁又はオリフィス１０６又は１０７の開度を調整する。また、蒸発器に液面計を設け液面位置を検出し、液面位置が一定になるように膨張弁又はオリフィス１０６又は１０７の開度を調整する。
【０１４２】
＜空調設備の基本構成＞
次に図２１に示す他の構成機器について説明する。
図２１中、１１１は冷却塔、１１２は三方弁、１１３はバッファタンク、１１４は水和物スラリー蓄熱槽、１１５は冷水／水和物スラリー熱交換器、１１６は熱利用側負荷（例えば空調機）、１１７〜１２１はポンプ、特に１１７は水和物スラリー再循環用ポンプ、１１８は原料水溶液搬送用ポンプ、１１９は水和物スラリー取り出し用ポンプ、１２０は冷水搬送用ポンプ、１２１は冷却水搬送用ポンプである。１２２は流量計、１２３〜１２７及び１３０〜１３２は温度センサ、１２８、１２９は開閉バルブである。
水和物スラリー蓄熱槽１１４には水和物スラリーの収容量を検知するレベル計（図示せず）が設置される。
【０１４３】
図２１に示す空調設備は、冷凍機１００、冷却塔１１１と凝縮器１０３との間の冷却水／水の循環経路Ａ、冷水製造用液満式蒸発器１０４と熱利用側負荷１１６との間の冷水／水の循環経路Ｂ、水和物スラリー製造用熱交換器５と水和物スラリー蓄熱槽１１４との間の水和物スラリー／原料水溶液の循環経路Ｃ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５とバッファタンク１１３との間の水和物スラリーの再循環経路Ｄ、水和物スラリー蓄熱槽１１４と冷水／水和物スラリー熱交換器１１５との間の水和物スラリー／原料水溶液の循環経路Ｅ、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５と熱利用側負荷１１６との間の冷水／水の循環経路Ｆを備える。
【０１４４】
経路Ａは１１１、１１２、１２１、１２３、１０３、Ｍ点、１１１、・・・を、経路Ｂは１０４、１２４、Ｓ点、１１６、１２０、Ｒ点、１２９、１０４、・・・をそれぞれ辿り巡る配管の経路である。経路Ｃは１０５、１１３、１２６、１１４、１１８、Ｎ点、１２２、１０５、１３０、１１３・・・を、経路Ｄは１０５、１１３、１１７、Ｎ点、１２２、１０５、・・・をそれぞれ辿り巡る配管の経路である。経路Ｅは１１４、１１９、１１５、１１４、・・・を、経路Ｆは１１５、１２７、Ｓ点、１１６、１２０、Ｒ点、１１５、・・・をそれぞれ辿り巡る配管の経路である。
経路Ａ、冷凍機及び経路Ｂにより冷水の製造とその冷水が有する熱エネルギーの熱利用側負荷における熱利用が行われ、経路Ａ、冷凍機、経路Ｃ及び経路Ｄにより水和物スラリーの製造と蓄積が行われ、経路Ｅ及び経路Ｆにより、蓄積された水和物スラリーが有する熱エネルギーの熱利用側負荷における熱利用が行われる。
【０１４５】
（１）  経路Ａについて
経路Ａにおいて、冷却塔１１１から送出される冷却水は、ポンプ１２１により搬送され、三方弁１１２、ポンプ１２１、温度センサ１２３を通過して凝縮器１０３に供給され、凝縮器１０３において冷媒ガスを凝縮させるための熱交換に供され、その後水温が上がった水として冷却塔１１１に戻る。以後この循環が繰り返される。
冷却水の温度制御は、凝縮器１０３に供給される冷却水の温度を計測する温度センサ１２３の出力に基づき三方弁１１２の動作により行う。即ち、冷却水の温度が目標値より低い場合には、その偏差に相応分の三方弁１１２の駆動量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ三方弁１１２を駆動させて、Ｍ点から相対的に高温の水を取り込んで冷却水に混ぜ、冷却水の温度を上昇させる。冷却水の温度が目標値より高い場合には、三方弁１１２を動作させて、Ｍ点から相対的に高温の水を取り込まないようにして、冷却水の温度を低下させる。
【０１４６】
（２）経路Ｂについて
経路Ｂは、冷凍機１００が冷水製造用冷凍サイクルを構成している場合の経路である。経路Ｂにおいて、冷水製造用液満式蒸発器１０４から送出される冷水は、ポンプ１２０により搬送され、熱利用側負荷１１６において熱利用に供され、その後水温が上がった水としてポンプ１２０、Ｒ点、開閉バルブ１２９を通じて冷水製造用液満式蒸発器１０４に戻る。以後この循環が繰り返される。
冷水の温度制御は、冷水製造用液満式蒸発器１０４から送出される冷水の温度を計測する温度センサ１２４の出力に基づき電動機１０２のインバータ制御を行い、圧縮機１０１の回転数を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、冷水の温度が目標値よりも低く、温度センサ１２４の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機１０２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機１０２、従って圧縮機１０１の回転数を下げ、冷水製造用液満式蒸発器１０４における冷媒蒸発温度を高め、冷水の出口温度が上昇するようにする。他方、冷水の温度が目標値よりも高く、温度センサ１２４の出力が設定値を越えている場合には、その偏差に相応分の電動機１０２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機１０２、従って圧縮機１０１の回転数を上げ、冷水製造用液満式蒸発器１０４における冷媒蒸発温度を下げ、冷水の出口温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ１２４の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１４７】
（３）経路Ｃ及び経路Ｄについて
経路Ｃ及び経路Ｄはいずれも、冷凍機１００が水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成している場合の経路である。経路Ｄは、水和物スラリー製造用蒸発器１０５に搬送する原料水溶液の流量を制御するために、バッファタンク１１３から水和物スラリーを経路Ｃに合流させる経路である。
（３−１）
経路Ｃにおいて、水和物スラリー蓄熱槽１１４に予め蓄えられていた原料水溶液は、ポンプ１１８により搬送され、Ｎ点においてポンプ１１７によりバッファタンク１１３から搬送される水和物スラリーと合流した後、水和物スラリー製造用蒸発器１０５に到達し、水和物スラリー製造用蒸発器１０５において冷媒液との熱交換に供される。ここで、原料水溶液が冷却され、水和物スラリーが製造される。即ち、冷却された原料水溶液から包接水和物が生成し、生成した水和物が原料水溶液に分散又は懸濁にすることにより水和物スラリーとなる。この水和物スラリーは水和物スラリー製造用蒸発器１０５から送出され、その一部はバッファタンク１１３に蓄えられ、残部は水和物スラリー蓄熱槽１１４に送出されて、そこで蓄えられる。このような水和物スラリー製造用蒸発器１０５と水和物スラリー蓄熱槽１１４との間の原料水溶液／水和物スラリーの循環が繰り返されることにより、バッファタンク１１３及び水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられている水和物スラリーの固相割合、従って蓄熱量は徐々に増加してゆく。
【０１４８】
水和物スラリーの温度制御は、次の（ア）及び（イ）の手法のうち少なくとも一つにより行う。
（ア）  水和物スラリー蓄熱槽１１４に送出される水和物スラリーの温度を計測する温度センサ１２６の出力に基づき電動機１０２のインバータ制御を行い、圧縮機１０１の回転数を必要分だけ変化させる。即ち、水和物スラリーの温度が目標値より低く、従って温度センサ１２６の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機１０２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機１０２、従って圧縮機１０１の回転数を下げ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度を高め、水和物スラリーの出口温度、延いてはバッファタンク１１３から水和物スラリー蓄熱槽１１４に向かう水和物スラリーの温度が上昇するようにする。水和物スラリーの温度が目標値よりも高く、温度センサ１２６の出力が設定値を越えている場合には、その偏差に相応分の電動機１０２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機１０２、従って圧縮機１０１の回転数を上げ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度を下げ、水和物スラリーの出口温度、延いてはバッファタンク１１３から水和物スラリー蓄熱槽１１４に向かう水和物スラリーの温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ１２６の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１４９】
（イ）  温度センサ１２６の出力に基づきポンプ１１８のインバータ制御を行い、水和物スラリー製造用蒸発器１０５への原料水溶液（原料水溶液としての水和物スラリーを含む）の供給量を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、水和物スラリーの温度が目標値よりも低く、温度センサ１２６の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１１８の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１１８の出力を上昇させ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５への原料水溶液の供給量を高め、水和物スラリーの出口温度が上昇するようにする。水和物スラリーの温度が目標値よりも高く、温度センサ１２６の出力が設定値を越えている場合には、その偏差に相応分のポンプ１１８の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１１８の出力を低下させ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５への原料水溶液の供給量を下げ、水和物スラリーの出口温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ１２６の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１５０】
（３−２）
経路Ｄにおいて、水和物スラリー製造用蒸発器１０５から送出される水和物スラリーのうち、バッファタンク１１３に蓄えられるものは、ポンプ１１７により搬送され、Ｎ点においてポンプ１１８により搬送される原料水溶液（原料水溶液としての水和物スラリーを含む）と合流した後、水和物スラリー製造用蒸発器１０５に到達し、水和物スラリー製造用蒸発器１０５において冷媒液との熱交換に供される。
ここで、原料水溶液が冷却され、水和物スラリーが製造される。即ち、冷却された原料水溶液から包接水和物が生成し、生成した水和物が原料水溶液に分散又は懸濁することにより水和物スラリーとなる。この水和物スラリーは水和物スラリー製造用蒸発器１０５から送出され、その一部はバッファタンク１１３に蓄えられ、残部は水和物スラリー蓄熱槽１１４に送出される。このような水和物スラリー製造用蒸発器１０５とバッファタンク１１３との間の水和物スラリーの循環が繰り返されることにより、バッファタンク１１３及び水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられている水和物スラリーの固相分率、従って蓄熱量は徐々に増加してゆく。
【０１５１】
水和物スラリー製造用蒸発器１０５が満液式蒸発器である場合には、伝熱管の内壁面に付着する水和物の一部を原料水溶液（又は原料水溶液としての水和物スラリー）の流れの力により取り除き、その残部を当該伝熱管の内壁面を覆うように残すようにして水和物スラリーを製造することが望ましい。
その際には、伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流速を所定値以上の一定速度に制御するために、流量を制御する。水和物スラリー製造用蒸発器１０５に供給される原料水溶液（原料水溶液としての水和物スラリーを含む）の流量制御は、水和物スラリー製造用蒸発器１０５に供給される原料水溶液の流量を計測する流量計１２２の出力に基づきポンプ１１７のインバータ制御を行い、バッファタンク１１３からＮ点への水和物スラリーの送出量を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、原料水溶液の流量が目標値よりも低く、流量計１２２の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１１７の出力変更量をＦＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１１７の出力を上昇させ、バッファタンク１１３からＮ点への水和物スラリーの送出量を増やし、Ｎ点から水和物スラリー製造用蒸発器１０５に向かう原料水溶液の流量が増加するようにする。他方、原料水溶液の流量が目標値よりも高く、流量計１２２の出力が設定値を超えている場合には、その偏差に相応分のポンプ１１７の出力変更量をＦＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１１７の出力を低下させ、バッファタンク１１３からＮ点への水和物スラリーの送出量を減らし、Ｎ点から水和物スラリー製造用蒸発器１０５に向かう原料水溶液の流量が減少するようにする。以上の制御を、流量計１２２の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１５２】
（３−３）
水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度の制御は、その変動幅が小さくなるように行う。
具体的には、水和物スラリー製造用蒸発器１０５内の冷媒温度を計測する温度センサ１２５の出力に基づき電動機１０２のインバータ制御を行い、圧縮機１０１の回転数を必要分だけ変化させる。即ち、冷媒蒸発温度が目標値より低く、従って温度センサ１２５の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分の電動機１０２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機１０２、従って圧縮機１０１の回転数を下げ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度を高める。
冷媒蒸発温度が目標値よりも高く、温度センサ１２５の出力が設定値を越えている場合には、その偏差に相応分の電動機１０２の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけ電動機１０２、従って圧縮機１０１の回転数を上げ、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度を下げる。
以上の制御を、温度センサ１２５の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。なお、１２５は温度センサでなく、冷媒ガスの圧力を計測する圧力センサであってもよい。上記の目標値及び設定値は複数個（例えば、上限値と下限値）であってもよい。
【０１５３】
（３−４）
水和物スラリーの製造を行う場合には、まず、経路Ｄにおいてこれを開始する。水和物スラリーの製造を開始する時、バッファタンク１１３内には原料水溶液が貯留されており、ポンプ１１７を起動して原料水溶液を水和物スラリー製造用蒸発器１０５へ送出し冷媒液と熱交換して冷却する。バッファタンク１１３内に、別に製造した水和物スラリーを添加することや冷却手段など原料水溶液の過冷却を解除する手段を設けることにより、過冷却解除され水和物が生成して水和物スラリーが製造される。また、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における水和物スラリーの出口温度及びバッファタンク１１３内の水和物スラリーの温度をそれぞれ温度センサ１３０及び１３１により計測し、監視する。温度センサ１３０又は１３１の出力が所定値に達したら、作業員による手動操作により又は制御装置ＣＴＬからの制御信号（ｇ７）によりポンプ１１８を起動し、経路Ｃを重畳する。
【０１５４】
水和物スラリー蓄熱槽１１４に予め蓄えられていた原料水溶液は、ポンプ１１８により搬送され、Ｎ点においてバッファタンク１１３から搬送される水和物スラリーと合流した後、水和物スラリー製造用蒸発器１０５に到達し、水和物スラリー製造用蒸発器１０５において冷媒液との熱交換に供され、原料水溶液が冷却され水和物スラリーが製造される。この水和物スラリーは水和物スラリー製造用蒸発器１０５から送出され、その一部はバッファタンク１１３に蓄えられ、残部は水和物スラリー蓄熱槽１１４に送出されて、そこで蓄えられる。水和物スラリー製造用蒸発器１０５の伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流速を所定値以上の一定速度に制御するために、流量計１２２の出力に基づきポンプ１１７のインバータ制御を行い、バッファタンク１１３から水和物スラリー製造用蒸発器１０５への水和物スラリーの送出流量を制御する。水和物スラリーの製造を行う際、経路Ｄは水和物スラリー製造用蒸発器１０５へ搬送される原料水溶液の流量を制御するための水和物スラリーの再循環経路となっている。また、水和物スラリー蓄熱槽１１４に送出される水和物スラリーの温度を計測する温度センサ１２６の出力が設定値になるようにポンプ１１８が制御される（上記（３−１）（イ）参照）。
【０１５５】
（４）経路Ｅ及び経路Ｆについて
経路Ｅ及び経路Ｆは、水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられている水和物スラリーが有する熱エネルギー（冷熱）を熱利用に供するための経路である。
経路Ｅにおいて、水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられている水和物スラリーは、ポンプ１１９により搬送され、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５に供給され、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５において水を冷水にするための熱交換に供され、その後水溶液の状態で水和物スラリー蓄熱槽１１４に戻る。以後この循環が繰り返される。経路Ｆにおいて、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５における水和物スラリーとの熱交換により製造された冷水は、ポンプ１２０により搬送され、熱利用側負荷１１６において熱利用に供され、その後水温が上がった水としてポンプ１２０、Ｒ点、開閉バルブ１２８を通じて冷水／水和物スラリー熱交換器１１５に戻る。以後この循環が繰り返される。それ故、経路Ｅ及び経路Ｆは冷水／水和物スラリー熱交換器１１５を介して互いに熱伝達的に繋がり、これにより水和物スラリーが有する潜熱相当の熱エネルギーが、冷水が有する顕熱相当の熱エネルギーに変換され、熱利用側負荷１１６に供給される。
【０１５６】
冷水／水和物スラリー熱交換器１１５における冷水の出口温度の制御は、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５から送出される冷水の温度を計測する温度センサ１２７の出力に基づきポンプ１１９のインバータ制御を行い、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５への水和物スラリーの供給量を必要分だけ変化させることにより行う。即ち、冷水の温度が目標値よりも低く、温度センサ１２７の出力が設定値に満たない場合には、その偏差に相応分のポンプ１１９の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１１９の出力を低下させ、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５への水和物スラリーの供給量を下げ、冷水の出口温度が上昇するようにする。他方、冷水の温度が目標値よりも高く、温度センサ１２７の出力が設定値を越えている場合には、その偏差に相応分のポンプ１１９の出力変更量をＴＩＣにおいて演算し、その演算値だけポンプ１１９の出力を上昇させ、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５への水和物スラリーの供給量を高め、冷水の出口温度が低下するようにする。以上の制御を、温度センサ１２７の出力と設定値との偏差がゼロになるように行う。
【０１５７】
＜空調設備の動作及び運転モード＞
図２１に示す空調設備の全体動作は、冷凍機の動作を含め、制御装置ＣＴＬにより制御される。当該空調設備の運転方式には、少なくとも次の（Ｍ１）〜（Ｍ４）に掲げる運転モードがある。
【０１５８】
（Ｍ１）  熱利用側負荷１１６に対し、冷水製造用液満式蒸発器１０４において製造された冷水を供給する運転モード（即ち、冷凍機及び経路Ｂを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ１〜ｇ４を発信し、冷媒用遮断弁１０８ａ、１０８ｂ及び冷媒ガス用遮断弁１０９ａ、１０９ｂの各駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）を作動させ、遮断弁１０８ａ、１０９ａを開き、遮断弁１０８ｂ、１０９ｂを閉じ、これにより冷凍機において冷水製造用冷凍サイクルを構成する。同時に、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ５、ｇ６を発信し、開閉バルブ１２８、１２９の各駆動装置（Ｋ５、Ｋ６）を作動させ、バルブ１２８を閉じ、バルブ１２９を開き、これにより熱利用側負荷１１６を経路Ｂに接続し、経路Ｆに非接続とする。以上により、冷凍機と経路Ｂとが冷水製造用液満式蒸発器１０４を介して接続し、冷水製造用液満式蒸発器１０４において製造された冷水のみが熱利用側負荷１１６に供給されるようになる。
【０１５９】
（Ｍ２）  水和物スラリー蓄熱槽１１４に対し、水和物スラリー製造用蒸発器１０５において製造された水和物スラリーを供給する運転モード（即ち、冷凍機、経路Ｃ及び経路Ｄを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ１〜ｇ４を発信し、各駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）を作動させ、遮断弁１０８ａ、１０９ａを閉じ、遮断弁１０８ｂ、１０９ｂを開き、冷凍機において水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成する。これにより、冷凍機と経路Ｃ及び経路Ｄとが水和物スラリー製造用蒸発器１０５を介して接続し、冷水製造用液満式蒸発器１０４において製造された水和物スラリーが水和物スラリー蓄熱槽１１４に供給されるようになる。
【０１６０】
（Ｍ３）  熱利用側負荷１１６に対し、水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられている水和物スラリーが有する熱エネルギーを供給する運転モード（即ち、経路Ｅ及び経路Ｆを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ５、ｇ６を発信し、開閉バルブ１２８、１２９の各駆動装置（Ｋ５、Ｋ６）を作動させ、バルブ１２８を開き、バルブ１２９を閉じ、これにより熱利用側負荷１１６を経路Ｂに非接続とし、経路Ｆに接続とする。これにより、熱利用側負荷１１６と水和物スラリー蓄熱槽１１４とが経路Ｅ、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５及び経路Ｆを介して接続し、水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられた水和物スラリーが有する潜熱相当の熱エネルギーが冷水／水和物スラリー熱交換器１１５における水和物スラリーと水との熱交換を通じて冷却された水が有する顕熱相当の熱エネルギーとして熱利用側負荷１１６に供給されるようになる。
【０１６１】
（Ｍ４）  その他の運転モード：水和物スラリー製造用蒸発器１０５において製造された水和物スラリーを水和物スラリー蓄熱槽１１４に十分蓄える前に、当該水和物スラリーが有する熱エネルギーを熱利用側負荷１１６に供給する運転モード（即ち、冷凍機、経路Ｃ及び経路Ｄと同時に経路Ｅ及び経路Ｆを使用する運転モード）
この運転モードにおいては、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ１〜ｇ４を発信し、各駆動装置（Ｋ１〜Ｋ４）を作動させ、遮断弁１０８ａ、１０９ａを閉じ、遮断弁１０８ｂ、１０９ｂを開き、冷凍機において水和物スラリー製造用冷凍サイクルを構成する。同時に、制御装置ＣＴＬが制御信号ｇ５、ｇ６を発信し、開閉バルブ１２８、１２９の各駆動装置（Ｋ５、Ｋ６）を作動させ、バルブ１２８を開き、バルブ１２９を閉じ、これにより熱利用側負荷１１６を経路Ｂに非接続とし、経路Ｆに接続とする。
【０１６２】
以上により、冷凍機と経路Ｃ及び経路Ｄとが水和物スラリー製造用蒸発器１０５を介して接続し、冷水製造用液満式蒸発器１０４において製造された水和物スラリーが水和物スラリー蓄熱槽１１４に供給されるとともに、熱利用側負荷１１６と水和物スラリー蓄熱槽１１４とが経路Ｅ、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５及び経路Ｆを介して接続し、水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられた水和物スラリーが有する潜熱相当の熱エネルギーが冷水／水和物スラリー熱交換器１１５における水和物スラリーと水との熱交換を通じて冷却された水が有する顕熱相当の熱エネルギーとして熱利用側負荷１１６に供給されるようになる。
【０１６３】
＜空調設備の運転方法の具体例＞
（１）  夜間の蓄熱運転
水和物スラリーを製造し、これを蓄熱槽に蓄えておく運転、即ち蓄熱運転を夜間に行う。図２１に示す空調設備において蓄熱運転を行う場合には、まず、冷凍機１００において冷水製造用液満式蒸発器１０４ではなく水和物スラリー製造用蒸発器１０５を冷凍システムに接続し、水和物製造用冷凍システムを構成し、上記（Ｍ２）の運転モードで当該空調設備を運転する。この場合、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における冷媒蒸発温度の変動幅が小さくなるように制御する。具体的には、水和物スラリー製造用蒸発器１０５内の冷媒液温度を計測する温度センサ１２５の出力と設定値との偏差がゼロになるように電動機１０２のインバータ制御を行い、圧縮機１０１の回転数を必要分だけ変化させる。
【０１６４】
水和物スラリー製造用蒸発器１０５が満液式蒸発器である場合には、伝熱管の内壁面に付着する水和物の一部を原料水溶液（又は原料水溶液としての水和物スラリー）の流れの力により取り除き、その残部を当該伝熱管の内壁面を覆うように残すようにして水和物スラリーを製造する。その際には、伝熱管の内部を流れる原料水溶液の流速を一定に制御するとともに、満液式蒸発器における冷媒蒸発温度を過度に低下させないことが重要である。そこで、Ｎ点から水和物スラリー製造用蒸発器１０５に向かう原料水溶液の流量が目標値になるように又は流量計１２２の出力と設定値との偏差がゼロになるように水和物スラリーを再循環させるポンプ１１７のインバータ制御を行い、バッファタンク１１３からＮ点への水和物スラリーの送出量を必要分だけ変化させる（＜空調設備の基本構成＞（３−２）（３−４）参照）。同時に、水和物スラリー製造用蒸発器１０５内の冷媒液温度を計測する温度センサ１２５の出力と設定値との偏差をゼロになるように電動機１０２のインバータ制御を行い、圧縮機１０１の回転数を必要分だけ変化させる（＜空調設備の基本構成＞（３−３）参照）。
【０１６５】
なお、上記の設定値の設定の仕方次第で、温度センサ１２５の出力が所定値以下にならないように電動機１０２を制御し、圧縮機１０１の回転数を必要分だけ変化させることも可能であり、図２１に示す空調設備（水和物スラリー製造用蒸発器１０５が満液式蒸発器であると否とを問わない）の蓄熱運転において採用することができる。
水和物スラリーの製造を行う場合には、まず、経路Ｄにおいてこれを開始し、水和物スラリー製造用蒸発器１０５における水和物スラリーの出口温度又はバッファタンク１１３内の水和物スラリーの温度が所定値になったとき、ポンプ１１８を起動し、経路Ｃを重畳し、水和物スラリー蓄熱槽１１４における水和物スラリーの入口温度が設定値になるようにポンプ１１８が制御される（＜空調設備の基本構成＞（３−４）参照）。
水和物スラリー蓄熱槽１１４が水和物スラリーで満たされたとき又は蓄熱時間が終了したとき、遠心式圧縮機１０１、電動機１０２を停止し、ポンプ１１８、ポンプ１１７の順に作業員の手動操作により又は制御装置ＣＴＬからの制御信号により停止する。
【０１６６】
蓄熱運転中に水和物スラリー製造用蒸発器１０５の伝熱管の内壁面に付着する水和物量が増大し堆積して、伝熱管内の圧力損失が増加して水和物スラリーの製造に支障が生じることがある場合には、付着した水和物を融解して除去する融解運転が必要である。
融解運転のために冷凍機の圧縮機１０１をバイパスして水和物スラリー製造用蒸発器１０５と凝縮器１０３とを連通するバイパス経路とバイパス経路を開閉するバイパス弁を設けてもよい。このようなバイパス弁をもうけることにより、融解運転時には圧縮機１０１、電動機１０２を停止し、バイパス弁を開け、水和物スラリー製造用蒸発器１０５と凝縮器１０３とを圧縮機１０１をバイパスして連通する。これにより、凝縮器１０３内の高温高圧の冷媒がバイパス経路を介して水和物スラリー製造用蒸発器１０５内に流通し、凝縮器１０３内の高温高圧の冷媒が保有する温熱により伝熱管内に付着した水和物を融解して除去することができる。
【０１６７】
（２）  昼間の運転
（２−１）蓄熱利用運転
熱利用側負荷１１６側を冷房する運転、即ち空調運転を、水和物スラリー蓄熱槽１１４内に蓄熱されている水和物スラリーが有する熱エネルギー（冷熱）を利用して昼間に行う。図２１に示す空調設備において蓄熱利用運転を行う場合には、上記（Ｍ３）の運転モードで当該空調設備を運転する。この場合、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５における冷水の出口温度が目標値になるようにポンプ１１９を制御する（＜空調設備の基本構成＞（４）参照）。
【０１６８】
（２−２）冷凍機追掛運転
熱利用側負荷１１６側を冷房するために必要な冷熱を賄うためには、水和物スラリー蓄熱槽１１４内に蓄熱されている水和物スラリーの冷熱だけでは不足分がある場合に、別途製造した冷水の冷熱により当該不足分を補填するための空調運転である。
例えば、本発明に係る冷凍機において水和物スラリー製造用蒸発器１０５ではなく冷水製造用液満式蒸発器１０４を冷凍システムに接続し、冷水製造用冷凍システムを構成し、上記（Ｍ１）の運転モードで当該空調設備を運転する。このとき冷水製造用液満式蒸発器１０４の出口側に設けられた温度センサ１２４によって、冷水の出口温度を計測し、その出口温度が一定になるように遠心式圧縮機１０１の回転数を制御するようにする。そして、開閉弁１２８を開とし、冷水／水和物スラリー熱交換器１１５からの冷水と冷水製造用液満式蒸発器１０４からの冷水とを熱利用側負荷１１６に搬送する。これにより両冷水が有する冷熱エネルギーを熱利用側負荷１１６に供給する。
別の例としては、まず、水和物スラリー蓄熱槽１１４に蓄えられた水和物スラリーが有する冷熱エネルギーを冷水／水和物スラリー熱交換器１１５により冷水に熱交換して当該冷水が有する冷熱エネルギーを熱利用側負荷１１６に供給し、できるだけ使い切るようにする（使い切る必要はない）。その後、上記（Ｍ１）の運転モードで当該空調設備を運転し、冷水製造用液満式蒸発器１０４において製造した冷水が有する冷熱エネルギーを熱利用側負荷１１６に供給する。
上記の２例のいずれによっても追掛運転を実現できる。
【０１６９】
次に、本発明の水和物スラリー製造装置に備える伝熱管の内部の原料溶液又は原料スラリーの流れに乱れを形成する乱れ形成手段の例を、以下の実施例において示す。
【実施例４】
【０１７０】
図２２は乱れ形成手段の例として、ねじれテープを示す図である。伝熱管内にねじれテープを挿入し、このねじれテープによって、原料溶液又は原料スラリーの流れを旋回させ、乱れを形成して伝熱管内壁面近傍の境界層を攪拌することによって、対流熱伝達を促進し冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率を向上させることができる。
ねじれテープを伝熱管入口部など一部に挿入しても良いし、伝熱管内部の全てに挿入しても良い。
【０１７１】
図２３は乱れ形成手段の他の例として、伝熱管内面に突起物（タービュレンスプロモータ）を配置したものを示す図である。突起物により伝熱管の内部の原料溶液又は原料スラリーの流れに乱れを形成して伝熱管内壁面近傍の境界層に撹乱を与え、対流熱伝達を促進し冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率を向上させることができる。
突起物の形状（円筒、矩形、円錐、平板）、寸法（高さ、幅）、取付け形態（直立、傾斜）、配列間隔及び配列形状（碁盤目上、千鳥状等）は問わず、最適なものを選択すればよい。また、伝熱管入口部など一部に挿入しても良いし、伝熱管内部の全てに挿入しても良い。
【０１７２】
乱れ形成手段を伝熱管の内部に設けることにより、伝熱管の内部に供給される原料溶液又は原料スラリーの流れに乱れを形成することができ、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加をその流れの力により抑制することがより確実にでき、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造することができる。
また、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の付着量を減少できるので、付着した包接水和物に起因する熱抵抗が減少し、冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率が向上し伝熱量が増大する。これは伝熱面積（伝熱管本数）を減少させることができることに繋がる。
また、伝熱管の内部の原料溶液又は原料スラリーの流れに乱れを生じさせるため、冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率が向上するため、包接水和物スラリーの製造能力を向上させることができる。
また、伝熱管の内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速を、乱れ形成手段を設けない場合よりも低下させても、伝熱管の内壁面に付着する包接水和物の量の増加をその流れの力により抑制することができ、伝熱管の熱交換効率を維持できる。これにより原料溶液又は原料スラリーを流すためのポンプ装置にかかる負荷を相対的に低減することができる。
【０１７３】
次に、本発明の水和物スラリー製造装置において、伝熱管の内壁面及び外壁面のうち少なくとも一つに、水溶液又は前記スラリーが流れる方向に沿って凹凸が形成される例を、以下の実施例において示す。
【実施例５】
【０１７４】
図２４は伝熱管内壁面及び外壁面に凹凸を設けた管の例として、コルゲート管を示す図である。伝熱管内壁面に幅の狭い凸部が螺旋状に成形加工され、原料溶液又は原料スラリーが流れる方向に沿って凸部に挟まれた凹部が形成されている。
図２５は伝熱管内壁面に凹凸を設けた管の例として、内面溝付管（フルーテッド管）を示す図である。伝熱管内壁に深さ0.4mmの溝がねじれ角50度で螺旋状に設けられている。
【０１７５】
図４に示す二重管単管実験装置を用いて、伝熱管内壁面の形状によって、伝熱性能及び圧力損失がどのように変わるかを調べた。試験に使用した伝熱管は、内面に凹凸の無い内面平滑管(内径16.2mm)、内面溝付管（溝深さ0.4mm、溝数34/inch、日立電線製型番TE-iE）、コルゲート管（内面凸部高さ0.6mm、凸部ピッチ14mm、日立電線製型番JISH3300）である。その結果が図２６及び図２７であり、図２６は、管内流速と熱通過率の関係を示し、図２７は、管内流速と圧力損失として計測した伝熱管入口と出口のスラリ差圧の関係を示す。
図２６に示すように、熱通過率は、○印で示す内面平滑管に比べて△印で示す内面溝付管と×印で示すコルゲート管では14〜32％大きくなっている。その理由は、内面溝付管とコルゲート管には伝熱管内壁面に凸部が螺旋状に形成されているため、原料溶液又は原料スラリーの流れに旋回を与えて乱れを生じさせ、伝熱管内壁面近傍の境界層を攪拌することによって、対流熱伝達を促進し冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率を向上させることができるため、また、原料溶液又は原料スラリーの流れに旋回を与えるので、伝熱管内壁面との接触面積すなわち伝熱面積を増大させるため、さらに伝熱効率を向上させることができるため、と推定される。
また、伝熱管の内壁面の凹部があると、その凹部に生成した包接水和物が付着したまま残留し、残る包接水和物が生成核として機能し、新たな包接水和物をより容易に生成させることができる。
それ故、熱交換器の伝熱性能の向上という観点や包接水和物の生成の容易化という観点からは、内面平滑管よりも、内面溝付管やコルゲート管の方が好ましいといえる。
【０１７６】
一方、図２７に示すように、圧力損失（スラリ差圧）は、○印で示す内面平滑管に比べて△印で示す内面溝付管と×印で示すコルゲート管では30〜88%大きくなっている。伝熱管の圧力損失の増加は原料溶液又は原料スラリーを流送するポンプの動力増加となり、エネルギー消費を増加させる。それ故、ポンプ動力の増加を抑制する又は省エネルギーという観点からは、内面溝付管やコルゲート管よりも、内面平滑管の方が好ましいといえる。
【０１７７】
従って、伝熱管内壁面の形状の選定にあたっては、熱交換器としての伝熱性能の向上効果とポンプ動力の増加の両方を考慮して、伝熱管内壁面の適切な形状を選定することが肝要であるといえる。
【０１７８】
図２８は外壁面に凹凸を設けた伝熱管の他の例を示す図である。伝熱管の外壁面に短い間隔で低いフィンを付けたローフィン管、外壁面に微小なキャビティ、溝、トンネル構造あるいは微小突起を機械加工・成形加工により設けた伝熱管などがある。このような外壁面に凹凸を設けた伝熱管を用いることにより、伝熱管の伝熱面積が増加し伝熱性能が向上するので、冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝熱効率が向上するため、包接水和物スラリーの製造能力を向上させることができる。また、伝熱効率が高いということは、冷媒の温度を高めに設定しても包接水和物スラリーを製造することができることを意味しているので、外壁面に凹凸を設けた伝熱管を用いれば、冷媒の冷凍システムの負荷を相対的に軽減することができ、あるいは冷凍機の成績係数を向上させることができる。
なお、キャビティ加工管の例として、日立電線製「サーモエクセル」（型番TE-E）がある。これは外表面に微細な開口部と外表面下でこれらを連結する螺旋状のトンネルを形成させたものであり、液冷媒が熱交換されて発生する気泡が連続的に、かつ効率よく発生するため、極めて高い蒸発伝熱性能が得られる伝熱管である。外壁面に凹凸を設けた伝熱管の中でも特にキャビティ加工管は熱通過率がローフィン管に比べても10倍程度高く、外壁面に凹凸を設けない平滑管に比べて伝熱性能が極めて向上する。キャビティ加工管は、包接水和物スラリーの製造能力を向上させる、或いは冷媒の冷凍システムの負荷を相対的に軽減させる伝熱管として好適である。
【０１７９】
外壁面に凹凸を設けた伝熱管は、上記のとおり伝熱効率が高いので、その内部を流れる原料溶液又は原料スラリーの流速をより高めても、当該原料溶液又は原料スラリーとの熱交換効率を高いまま維持できる。このことは、伝熱管の外壁面に凹凸を設ければ、その伝熱管の内壁面に凹凸を設けなくても、伝熱管の熱交換効率を高いまま維持することが可能であることを意味している。それ故、内壁面が平滑で、外壁面に凹凸がある伝熱管を採用すれば、ポンプ動力の増加を抑制することができると同時に、熱交換効率を高く維持することができる。
内壁面が平滑で、外壁面に凹凸がある伝熱管は、基本的に内壁面に包接水和物が付着しにくく、付着したとしても原料溶液又は原料スラリーの流れの力により剥離し易いので、内壁面に付着する包接水和物の増加を抑制し、延いては、包接水和物スラリーを長時間に亘り又は連続して、安定的に製造するための、或いは冷媒の冷凍システムの負荷を相対的に軽減させる伝熱管として、より好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の原理を説明するための、包接水和物生成状況を示した概念説明図である。
【図２】図１の管直交方向の断面図である。
【図３】図１の丸で囲んだＡ部の拡大図である。
【図４】本発明の原理を実証するための実験装置の説明図である。
【図５】図４に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図６】図４に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図７】本発明の原理を実証するための実験装置の説明図である。
【図８】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図９】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１０】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１１】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１２】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１３】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１４】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１５】図７に示した実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態１の機器構成の説明図である。
【図１７】ＴＢＡＢ水溶液の水和物スラリーの温度と、固相分率の関係を示すグラフである。
【図１８】実施例１の機器構成の説明図である。
【図１９】実施例２の機器構成の説明図である。
【図２０】実施例３の機器構成の説明図である。
【図２１】実施例３の機器構成の説明図である。
【図２２】実施例４の乱れ形成手段の説明図である。
【図２３】実施例４の他の乱れ形成手段の説明図である。
【図２４】実施例５に係る伝熱管内壁面及び外壁面に凹凸を設けた管の例としてのコルゲート管の説明図である。
【図２５】実施例５に係る伝熱管内壁面に凹凸を設けた管の例としての溝付管の説明図である。
【図２６】伝熱管内面形状と熱透過率の関係を示すグラフである。
【図２７】伝熱管内面形状と圧力損失の関係を示すグラフである。
【図２８】実施例５に係る外壁面に凹凸を設けた伝熱管の他の例の説明図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１  熱交換器
２  圧縮機
３  凝縮器
４  冷媒配管
５  蓄熱槽
６  製造ポンプ
７  再循環ポンプ
８  入側流路
９  出側流路
１２  再循環流路
１３  貯留槽
１４Ａ、１４Ｂ  流量計
１５、１６、１７、１８  温度計
１９  冷媒流量制御装置
２０  空調負荷
２１  冷媒供給装置
３０  制御装置
４１  開閉弁
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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