特許 7440333 ハイドレート成型装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】ハイドレート成型装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 13/10 20060101AFI20240220BHJP

   C10L 3/06 20060101ALN20240220BHJP

   C01B 32/50 20170101ALN20240220BHJP

【ＦＩ】

C01B13/10 Z

C10L3/06

C01B32/50

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020077060

(22)【出願日】2020-04-24

(65)【公開番号】P2021172550

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】592009281

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩプラント

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋吉 亮

(72)【発明者】

【氏名】西塚 史郎

(72)【発明者】

【氏名】中村 亮

(72)【発明者】

【氏名】戸村 重男

(72)【発明者】

【氏名】矢島 智美

【審査官】佐藤 慶明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－３４２４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４２７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９７０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０１０２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９２３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６５００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０４２５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ １３／００ － １３／３６

Ｂ６５Ｇ １／００ － １／１３３

Ｂ６５Ｇ １／１４ － １／２０

Ｂ６５Ｇ １１／００ － １１／２０

Ｂ６５Ｇ ４９／００ － ４９／０８

Ｃ０１Ｂ ３２／５０

Ｃ０７Ｂ ６３／０２

Ｃ１０Ｌ ３／００ － ３／１２

Ｆ１７Ｃ １／００ － １３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハイドレートおよび水を含むスラリーを収容する収容部を有する収容ユニットと、
前記収容部の外表面を冷却し、前記収容部に前記スラリーを収容した状態で前記スラリーを凍結して固化させる冷却部と、
を備えるハイドレート成型装置。

【請求項2】

前記冷却部は、
前記収容部の外表面と所定の間隔離隔し、前記外表面を囲繞する囲繞部と、
前記囲繞部内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
を備える請求項１に記載のハイドレート成型装置。

【請求項3】

前記収容部の外表面を加熱する加熱部を備える請求項１または２に記載のハイドレート成型装置。

【請求項4】

前記加熱部は、
前記収容部の外表面と所定の間隔離隔し、前記外表面を囲繞する囲繞部と、
前記囲繞部内に加熱媒体を供給する加熱媒体供給部と、
を備える請求項３に記載のハイドレート成型装置。

【請求項5】

前記収容部を複数備え、
複数の前記収容部に前記スラリーを供給するスラリー供給部を備え、
前記スラリー供給部は、複数の前記収容部のうち、少なくともいずれか１の前記収容部と、他の前記収容部とに排他的に前記スラリーを供給する請求項１から４のいずれか１項に記載のハイドレート成型装置。

【請求項6】

前記収容部内にガスを供給するガス供給部を備える請求項１から５のいずれか１項に記載のハイドレート成型装置。

【請求項7】

前記収容部内からガスを排出し、前記収容部内を脱圧する脱圧部を備える請求項１から６のいずれか１項に記載のハイドレート成型装置。

【請求項8】

前記収容部は、筒形状であり、一端側に前記スラリーが通過する入口が設けられ、他端側に前記スラリーが固化された固形物が通過する出口が設けられ、
前記収容ユニットは、
前記入口を開閉する入口開閉弁と、
前記出口を開閉する出口開閉弁と、
を備える請求項１から７のいずれか１項に記載のハイドレート成型装置。

【請求項9】

前記出口開閉弁は、前記収容部の軸の直交断面形状と略等しい形状を有する弁体を備える請求項８に記載のハイドレート成型装置。

【請求項10】

前記入口は、前記出口の上方に配される請求項８または９に記載のハイドレート成型装置。

【請求項11】

前記収容部は、前記一端側から前記他端側に向かって鉛直下方に傾斜して配される請求項１０に記載のハイドレート成型装置。

【請求項12】

前記出口を通過した前記固形物を貯蔵する貯蔵槽と、
前記貯蔵槽内に設けられ、上端部から下端部に向かうに従って鉛直下方に傾斜した傾斜面を有するトレイと、
を備え、
前記出口は、前記固形物が前記傾斜面に落下する位置に配される請求項８から１１のいずれか１項に記載のハイドレート成型装置。

【請求項13】

前記ハイドレートは、オゾンハイドレートである請求項１から１２のいずれか１項に記載のハイドレート成型装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイドレート成型装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、天然ガスハイドレート、メタンハイドレート、二酸化炭素ハイドレート、オゾンハイドレート等のハイドレートを燃料、原料、殺菌等に利用する技術が検討されている。このようなハイドレートの取り扱いを容易にするために、ハイドレートをペレット化する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１の技術は、天然ガスハイドレートおよび水を含むスラリーを圧搾して含水率が５％以上１０％以下の粉体とし、さらに、粉体をピストンで圧縮して固形物に成型する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１０４２５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記特許文献１の技術では、ハイドレートを高圧で圧搾したり、圧縮したりするため、ハイドレートが破壊されてしまうおそれがある。また、圧搾や圧縮によって、ハイドレートのゲスト分子が減衰してしまう場合もある。

【0006】

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、ハイドレートの破壊およびゲスト分子の減衰を低減することが可能なハイドレート成型装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のハイドレート成型装置は、ハイドレートおよび水を含むスラリーを収容する収容部を有する収容ユニットと、収容部の外表面を冷却し、収容部にスラリーを収容した状態でスラリーを凍結して固化させる冷却部と、を備える。

【0008】

また、冷却部は、収容部の外表面と所定の間隔離隔し、外表面を囲繞する囲繞部と、囲繞部内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、を備えてもよい。

【0009】

また、収容部の外表面を加熱する加熱部を備えてもよい。

【0010】

また、加熱部は、収容部の外表面と所定の間隔離隔し、外表面を囲繞する囲繞部と、囲繞部内に加熱媒体を供給する加熱媒体供給部と、を備えてもよい。

【0011】

また、収容部を複数備え、複数の収容部にスラリーを供給するスラリー供給部を備え、
スラリー供給部は、複数の収容部のうち、少なくともいずれか１の収容部と、他の収容部とに排他的にスラリーを供給してもよい。

【0012】

また、収容部内にガスを供給するガス供給部を備えてもよい。

【0013】

また、収容部内からガスを排出し、収容部内を脱圧する脱圧部を備えてもよい。

【0014】

また、収容部は、筒形状であり、一端側にスラリーが通過する入口が設けられ、他端側にスラリーが固化された固形物が通過する出口が設けられ、収容ユニットは、入口を開閉する入口開閉弁と、出口を開閉する出口開閉弁と、を備えてもよい。

【0015】

また、出口開閉弁は、収容部の軸の直交断面形状と略等しい形状を有する弁体を備えてもよい。

【0016】

また、入口は、出口の上方に配されてもよい。

【0017】

また、収容部は、一端側から他端側に向かって鉛直下方に傾斜して配されてもよい。

【0018】

また、出口を通過した固形物を貯蔵する貯蔵槽と、貯蔵槽内に設けられ、上端部から下端部に向かうに従って鉛直下方に傾斜した傾斜面を有するトレイと、を備え、出口は、固形物が傾斜面に落下する位置に配されてもよい。

【0019】

また、ハイドレートは、オゾンハイドレートであってもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、ハイドレートの破壊およびゲスト分子の減衰を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】ハイドレート製造システムの概略的な構成を説明する図である。

【図2】ハイドレート成型装置を説明する第１の図である。

【図3】ハイドレート成型装置を説明する第２の図である。

【図4】中央制御部による固形物製造処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】均圧工程における中央制御部の処理を説明する図である。

【図6】収容工程における中央制御部の処理を説明する図である。

【図7】固化工程における中央制御部の処理を説明する図である。

【図8】脱圧工程における中央制御部の処理を説明する図である。

【図9】取出工程における中央制御部の処理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0023】

［ハイドレート製造システム１００］
図１は、ハイドレート製造システム１００の概略的な構成を説明する図である。図１に示すように、ハイドレート製造システム１００は、ハイドレート生成装置１１０と、脱水装置１２０と、ハイドレート成型装置１３０とを含む。なお、図１中、実線の矢印は、スラリー（ハイドレート）、および、水の流れを示す。

【0024】

ハイドレート生成装置１１０は、オゾンおよび二酸化炭素を含む原料ガスと、冷却水とを高圧状態（加圧状態）で混合して、オゾンハイドレートを生成する。ハイドレート生成装置１１０は、既存の様々な技術を利用できるため、ここでは、詳細な説明を省略する。ハイドレート生成装置１１０によって生成されたオゾンハイドレートおよび水（遊離水）を含むスラリーは、配管１１２を通じて、脱水装置１２０に送出される。

【0025】

脱水装置１２０は、スラリーに含まれる水の一部を脱水する。脱水装置１２０は、例えば、スクリュープレス式脱水機、または、二重円筒型慣性?過器である。脱水装置１２０によって、濃縮（脱水）されたスラリーは、供給ヘッダ管１２２を通じて、ハイドレート成型装置１３０に送出される。一方、脱水装置１２０によってスラリーから分離された水（詳細には、水および少量のオゾンハイドレート）は、ポンプ１２６によって、配管１２４、配管１２８を通じて、ハイドレート生成装置１１０に返送される。

【0026】

ハイドレート成型装置１３０は、スラリーを高圧状態で凍結して固化し、固形物に成型する。そして、ハイドレート成型装置１３０は、固形物を大気圧に脱圧して、貯蔵する。以下、ハイドレート成型装置１３０の具体的な構成について説明する。

【0027】

［ハイドレート成型装置１３０］
図２は、ハイドレート成型装置１３０を説明する第１の図である。図３は、ハイドレート成型装置１３０を説明する第２の図である。図２中、破線は、脱圧部２３０、ガス供給部２４０、冷却部２５０、および、加熱部２６０と、収容ユニット２１０との接続関係を示す。図２中、一点鎖線の矢印は、信号の流れを示す。なお、図２中、理解を容易にするために、中央制御部２９０から入口開閉弁２１４への信号の流れ、および、中央制御部２９０から出口開閉弁２１６への信号の流れを省略する。また、図３中、圧力センサ２８０、レベルセンサ２８２、および、温度センサ２８４を示し、図２では、理解を容易にするために、これらを省略する。図２、図３中、固形物Ｓをクロスハッチングで示す。図３中、実線の矢印は、熱媒体およびガスの流れを示す。また、本実施形態の図２、図３では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

【0028】

図２、図３に示すように、ハイドレート成型装置１３０は、複数の収容ユニット２１０と、脱圧部２３０と、ガス供給部２４０と、冷却部２５０と、加熱部２６０と、貯蔵槽２７０と、圧力センサ２８０と、レベルセンサ２８２と、温度センサ２８４と、中央制御部２９０とを含む。

【0029】

複数の収容ユニット２１０は、供給ヘッダ管１２２に接続される。脱水装置１２０によって脱水されたスラリーは、供給ヘッダ管１２２を通じて、複数の収容ユニット２１０に供給される。

【0030】

収容ユニット２１０は、ハイドレートおよび水を含むスラリーを収容する。収容ユニット２１０は、収容部２２０と、分配管２１２と、入口開閉弁２１４と、出口開閉弁２１６とを含む。

【0031】

収容部２２０は、供給ヘッダ管１２２の下方に設けられる。収容部２２０は、円筒の直管である。収容部２２０の内径は、例えば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。収容部２２０の長さは、例えば、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。

【0032】

収容部２２０の一端側には、入口２２２が設けられる。収容部２２０の他端側には、出口２２４が設けられる。本実施形態において、入口２２２は、出口２２４の上方に配される。収容部２２０は、一端側から他端側に向かって鉛直下方に傾斜して配される。

【0033】

分配管２１２は、供給ヘッダ管１２２と収容部２２０の入口２２２とを接続する。入口開閉弁２１４は、分配管２１２に設けられる。入口開閉弁２１４は、分配管２１２に形成される流路を開閉することで、入口２２２を開閉する。

【0034】

出口開閉弁２１６は、出口２２４を開閉する。出口開閉弁２１６は、収容部２２０の軸の直交断面形状と略等しい形状を有する弁体２１６ａを備える。本実施形態において、出口開閉弁２１６は、円形状を有する（例えば、球形状の）弁体２１６ａを備える。出口開閉弁２１６は、例えば、収容部２２０の内径と同径の貫通孔が形成されたボール弁である。

【0035】

脱圧部２３０は、収容ユニット２１０内からガスを排出し、収容ユニット２１０内を脱圧する。本実施形態において、脱圧部２３０は、脱圧管２３２と、脱圧弁２３４とを含む。脱圧管２３２は、一端が、分配管２１２における入口開閉弁２１４と収容部２２０（入口２２２）との間に接続される。脱圧管２３２は、他端がデオゾナイザ２３６に接続される。脱圧弁２３４は、脱圧管２３２に設けられる。脱圧弁２３４は、脱圧管２３２に形成される流路を開閉する。

【0036】

ガス供給部２４０は、収容ユニット２１０内に均圧押出ガスを供給する。ガス供給部２４０は、ハイドレート生成装置１１０において用いられる原料ガスに含まれるガスを均圧押出ガスとして、収容ユニット２１０内に供給する。本実施形態において、ガス供給部２４０は、オゾンおよび二酸化炭素のいずれか一方または両方を収容ユニット２１０内に供給する。

【0037】

本実施形態において、ガス供給部２４０は、ガス供給管２４２と、ブロワ２４４と、ガス供給弁２４６とを含む。ガス供給管２４２は、ブロワ２４４の吐出側と、分配管２１２における入口開閉弁２１４と収容部２２０（入口２２２）との間とを接続する。ブロワ２４４は、吸入側が均圧押出ガスの供給源に接続される。ブロワ２４４は、吐出側がガス供給管２４２に接続される。ガス供給弁２４６は、ガス供給管２４２に設けられる。ガス供給弁２４６は、ガス供給管２４２に形成される流路を開閉する。

【0038】

冷却部２５０は、収容部２２０の外表面を冷却する。本実施形態において、冷却部２５０は、囲繞部２５２と、冷却媒体供給部２５４とを含む。囲繞部２５２は、収容部２２０の外表面と所定の間隔離隔し、外表面を囲繞する。つまり、収容部２２０と囲繞部２５２とは、二重管を構成する。本実施形態において、囲繞部２５２は、収容部２２０の外径よりも大径の円筒の直管である。

【0039】

冷却媒体供給部２５４は、囲繞部２５２内、つまり、囲繞部２５２と収容部２２０との間に形成される間隙に熱媒体（冷却媒体）を供給する。熱媒体は、例えば、エチレングリコール、または、エタノールである。

【0040】

冷却媒体供給部２５４は、冷却機構３１０と、冷媒循環管３１２と、ポンプ３１４と、冷媒供給管３１６と、開閉弁３１８と、冷媒排出管３２０と、開閉弁３２２とを含む。冷却機構３１０は、オゾンハイドレートのスラリーを凍結可能な温度に熱媒体を冷却する。冷却機構３１０は、ハイドレートの物性および固化させるスラリーの量（収容部２２０の容積）に基づいて決定される温度に熱媒体を冷却する。冷却機構３１０は、例えば、－５０℃以上－５℃以下の所定の温度に熱媒体を冷却する。

【0041】

冷媒循環管３１２は、冷却機構３１０とポンプ３１４の吸入側とを接続する。冷媒供給管３１６は、ポンプ３１４の吐出側と囲繞部２５２とを接続する。本実施形態において、冷媒供給管３１６は、囲繞部２５２のうち、収容部２２０の出口２２４近傍に接続される。ポンプ３１４は、冷却機構３１０によって冷却された熱媒体を囲繞部２５２に送出する。開閉弁３１８は、冷媒供給管３１６に設けられる。開閉弁３１８は、冷媒供給管３１６内に形成される流路を開閉する。

【0042】

冷媒排出管３２０は、囲繞部２５２と冷却機構３１０とを接続する。本実施形態において、冷媒排出管３２０は、囲繞部２５２のうち、収容部２２０の入口２２２近傍に接続される。開閉弁３２２は、冷媒排出管３２０に設けられる。開閉弁３２２は、冷媒排出管３２０に形成される流路を開閉する。

【0043】

加熱部２６０は、収容部２２０の外表面を加熱する。本実施形態において、加熱部２６０は、冷却部２５０とタイミングを異にして、収容部２２０の外表面を加熱する。加熱部２６０は、囲繞部２５２と、加熱媒体供給部２６４とを含む。加熱媒体供給部２６４は、囲繞部２５２内、つまり、囲繞部２５２と収容部２２０との間に形成される間隙に熱媒体（加熱媒体）を供給する。

【0044】

加熱媒体供給部２６４は、加熱機構３３０と、熱媒循環管３３２と、ポンプ３３４と、熱媒供給管３３６と、開閉弁３３８と、熱媒排出管３４０と、開閉弁３４２とを含む。加熱機構３３０は、固形物Ｓの表面を溶解可能な温度に熱媒体を加熱する。加熱機構３３０は、例えば、１０℃以上６０℃以下の所定の温度に熱媒体を加熱する。

【0045】

熱媒循環管３３２は、加熱機構３３０とポンプ３３４の吸入側とを接続する。熱媒供給管３３６は、ポンプ３３４の吐出側と囲繞部２５２とを接続する。本実施形態において、熱媒供給管３３６は、囲繞部２５２のうち、収容部２２０の出口２２４近傍に接続される。ポンプ３３４は、加熱機構３３０によって加熱された熱媒体を囲繞部２５２に送出する。開閉弁３３８は、熱媒供給管３３６に設けられる。開閉弁３３８は、熱媒供給管３３６内に形成される流路を開閉する。

【0046】

熱媒排出管３４０は、囲繞部２５２と加熱機構３３０とを接続する。本実施形態において、熱媒排出管３４０は、囲繞部２５２のうち、収容部２２０の入口２２２近傍に接続される。開閉弁３４２は、熱媒排出管３４０に設けられる。開閉弁３４２は、熱媒排出管３４０に形成される流路を開閉する。

【0047】

貯蔵槽２７０は、収容ユニット２１０内において成型された固形物Ｓを貯蔵する。貯蔵槽２７０は、密閉された容器である。貯蔵槽２７０は、大気圧に維持される。貯蔵槽２７０は、固形物Ｓが分解しない温度に維持される。

【0048】

貯蔵槽２７０内には、トレイ２７２および貯蔵箱２７４が設けられる。トレイ２７２は、上端部から下端部に向かうに従って鉛直下方に傾斜した傾斜面２７２ａを有する。本実施形態において、収容部２２０の出口２２４は、貯蔵槽２７０内に開口する。また、出口２２４は、固形物Ｓが傾斜面２７２ａに落下する位置に配される。

【0049】

貯蔵箱２７４は、トレイ２７２の下端部から落下した固形物Ｓを貯蔵する。貯蔵箱２７４の底面には、緩衝材が敷設される。

【0050】

圧力センサ２８０は、分配管２１２における入口開閉弁２１４と入口２２２との間の圧力を検出する。レベルセンサ２８２は、収容部２２０内のスラリーの収容量を検出する。温度センサ２８４は、囲繞部２５２から排出された熱媒体の温度を検出する。

【0051】

中央制御部２９０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部２９０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部２９０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働してハイドレート成型装置１３０全体を管理および制御する。

【0052】

本実施形態において、中央制御部２９０は、収容ユニット２１０、脱圧部２３０、ガス供給部２４０、冷却部２５０、加熱部２６０を制御する。

【0053】

［固形物製造方法］
続いて、中央制御部２９０による制御について詳述する。図４は、中央制御部２９０による固形物製造処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、固形物製造処理（固形物製造方法）は、均圧工程Ｓ１１０、収容工程Ｓ１２０、固化工程Ｓ１３０、脱圧工程Ｓ１４０、取出工程Ｓ１５０を含む。なお、初期状態において、入口開閉弁２１４、出口開閉弁２１６、脱圧弁２３４、ガス供給弁２４６、開閉弁３１８、開閉弁３２２、開閉弁３３８、および、開閉弁３４２は閉弁されている。また、ハイドレート成型装置１３０は、収容ユニット２１０を複数備えるため、ポンプ３１４、ポンプ３３４、冷却機構３１０、加熱機構３３０は、固形物製造処理の開始時に駆動される。また、ハイドレート生成装置１１０は、オゾンハイドレートを連続して生成し、脱水装置１２０は、スラリーを連続してハイドレート成型装置１３０に供給するものとする。

【0054】

［均圧工程Ｓ１１０］
均圧工程Ｓ１１０は、中央制御部２９０が、ガス供給部２４０を制御して、スラリーの圧力（ハイドレート生成装置１１０におけるオゾンハイドレートの生成圧力）と実質的に等しい圧力まで収容部２２０内を加圧する工程である。

【0055】

図５は、均圧工程Ｓ１１０における中央制御部２９０の処理を説明する図である。なお、図５中、閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。

【0056】

図５に示すように、中央制御部２９０は、冷却部２５０を駆動する。具体的に説明すると、中央制御部２９０は、開閉弁３１８、開閉弁３２２を開弁する。これにより、収容部２２０内がオゾンハイドレートの分解温度未満に冷却される。

【0057】

また、中央制御部２９０は、ガス供給弁２４６を開弁し、ブロワ２４４を駆動する。これにより、収容部２２０内に均圧押出ガスが供給され、収容部２２０内がオゾンハイドレートの分解圧力未満まで加圧される。

【0058】

そして、圧力センサ２８０による検出値に基づき、収容部２２０内がスラリーと均圧になり、かつ、温度センサ２８４による検出値に基づき、収容部２２０内がオゾンハイドレートの分解温度未満に冷却されたと判定したら、中央制御部２９０は、収容工程Ｓ１２０に処理を移す。

【0059】

［収容工程Ｓ１２０］
収容工程Ｓ１２０は、中央制御部２９０（スラリー供給部）が、入口開閉弁２１４を制御して、脱水装置１２０から供給されたスラリーを収容ユニット２１０（収容部２２０）に収容する工程である。

【0060】

図６は、収容工程Ｓ１２０における中央制御部２９０の処理を説明する図である。なお、図６中、閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。

【0061】

図６に示すように、中央制御部２９０は、ガス供給弁２４６を閉弁して、入口開閉弁２１４を開弁する。上記したように、収容ユニット２１０は、供給ヘッダ管１２２の下方に設けられる。したがって、入口開閉弁２１４が開弁されるだけで、供給ヘッダ管１２２から収容部２２０にスラリーを自重で落下させることができる。また、収容工程Ｓ１２０において、中央制御部２９０がガス供給弁２４６を閉弁するため、スラリーがブロワ２４４に逆流してしまう事態を回避することが可能となる。

【0062】

そして、レベルセンサ２８２による検出値に基づき、収容部２２０内がスラリーで充填されたと判定したら、中央制御部２９０は、入口開閉弁２１４を閉弁し、ブロワ２４４を停止して、固化工程Ｓ１３０に処理を移す。

【0063】

［固化工程Ｓ１３０］
固化工程Ｓ１３０は、中央制御部２９０が、冷却部２５０を制御して、収容部２２０内のスラリーを凍結して固化させ、固形物Ｓを生成する工程である。

【0064】

図７は、固化工程Ｓ１３０における中央制御部２９０の処理を説明する図である。なお、図７中、閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。

【0065】

図７に示すように、中央制御部２９０は、開閉弁３１８および開閉弁３２２の開弁状態を維持する。これにより、収容部２２０内のスラリーが、高圧状態で凍結（冷却）され、固化される。

【0066】

そして、温度センサ２８４による検出値に基づき、収容部２２０内のスラリーが固化されたと判定したら、中央制御部２９０は、開閉弁３１８、開閉弁３２２を閉弁する。

【0067】

［脱圧工程Ｓ１４０］
脱圧工程Ｓ１４０は、中央制御部２９０が、脱圧部２３０を制御し、収容部２２０内の固形物Ｓを大気圧に脱圧する工程である。

【0068】

図８は、脱圧工程Ｓ１４０における中央制御部２９０の処理を説明する図である。なお、図８中、閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。

【0069】

図８に示すように、中央制御部２９０は、脱圧弁２３４を開弁する。これにより、収容部２２０内の固形物Ｓが、脱圧される。

【0070】

そして、圧力センサ２８０による検出値に基づき、収容部２２０内の固形物Ｓが大気圧まで脱圧されたと判定したら、中央制御部２９０は、脱圧弁２３４を閉弁する。

【0071】

［取出工程Ｓ１５０］
取出工程Ｓ１５０は、中央制御部２９０が、ガス供給部２４０、加熱部２６０、および、出口開閉弁２１６を制御して、収容部２２０内から固形物Ｓを取り出す工程である。

【0072】

図９は、取出工程Ｓ１５０における中央制御部２９０の処理を説明する図である。なお、図９中、閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。

【0073】

図９に示すように、中央制御部２９０は、開閉弁３３８、開閉弁３４２を開弁する。これにより、収容部２２０内の固形物Ｓの外表面が加熱され、外表面が溶解される。したがって、収容部２２０の内壁と固形物Ｓとの固着を解消することができる。

【0074】

また、中央制御部２９０は、ガス供給弁２４６を開弁し、ブロワ２４４を駆動させる。これにより、収容部２２０内の固形物Ｓから出口２２４を通じて、貯蔵槽２７０に落下する。

【0075】

そして、圧力センサ２８０による検出値に基づき、固形物Ｓが収容部２２０内から排出されたと判定したら、中央制御部２９０は、出口開閉弁２１６、開閉弁３３８、開閉弁３４２を閉弁して、均圧工程Ｓ１１０からの処理を繰り返す。

【0076】

また、中央制御部２９０は、複数の収容ユニット２１０のうち、いずれか１の収容ユニット２１０に対し、収容工程Ｓ１２０を行っている間、他の収容ユニット２１０に対し、均圧工程Ｓ１１０、固化工程Ｓ１３０、脱圧工程Ｓ１４０、取出工程Ｓ１５０のいずれか１または複数の工程を行う。つまり、中央制御部２９０は、複数の収容ユニット２１０のうち、少なくともいずれか１の収容ユニット２１０と、他の収容ユニット２１０とに排他的に（異なるタイミングで）スラリーを供給する。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、脱水装置１２０から連続して供給されるスラリーを順次固形物Ｓに成型することが可能となる。

【0077】

以上説明したように、本実施形態にかかるハイドレート成型装置１３０は、収容ユニット２１０（収容部２２０）にスラリーを収容した状態で、スラリーを凍結して固化させる。これにより、スラリーを高圧で圧搾したり、高圧で圧縮したりしてハイドレートを固化させる従来技術と比較して、ハイドレート成型装置１３０は、余分な圧力を付与せずにスラリーを固化させることができる。したがって、ハイドレート成型装置１３０は、オゾンハイドレートの破壊およびオゾンの減衰を低減して、オゾンハイドレートを固形物Ｓに成型することが可能となる。

【0078】

また、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０にスラリーを収容した状態で、スラリーを凍結して固化させる。このため、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０内の形状に固形物Ｓを成型することができる。したがって、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０を所望する形状に設計することで、所望する形状の固形物Ｓを容易に製造することが可能となる。

【0079】

また、従来のハイドレート成型装置は、スラリーを圧搾する圧搾装置、圧搾したスラリーを圧縮成型してペレットを製造するペレタイザ、ペレットを凍結して固化させる冷凍機、固化したペレットを脱圧する脱圧装置、脱圧されたペレットを貯蔵庫に運搬するコンベアを備えていた。したがって、従来のハイドレート成型装置は、圧搾装置、ペレタイザ、冷凍機、脱圧装置、コンベア、貯蔵庫がそれぞれ必要となり、設備費およびランニングコストが高額になっていた。

【0080】

これに対し、本実施形態のハイドレート成型装置１３０は、スラリーの成型およびスラリーの凍結を並行して行うことができる。また、ハイドレート成型装置１３０は、スラリーの成型、スラリーの凍結、および、固形物Ｓの脱圧を同一の収容ユニット２１０内で行うことができる。したがって、ハイドレート成型装置１３０は、従来のハイドレート成型装置と比較して、設備費およびランニングコストを低減することが可能となる。

【0081】

また、上記したように、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０の下方に貯蔵槽２７０が設けられる。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０の出口２２４から排出される固形物Ｓを自重で貯蔵槽２７０に落下させることができる。したがって、従来のハイドレート成型装置と比較して、固形物Ｓの運搬コストを削減することが可能となる。

【0082】

また、上記したように、貯蔵槽２７０内にトレイ２７２が設けられ、収容部２２０の出口２２４は、固形物Ｓが傾斜面２７２ａに落下する位置に配される。これにより、収容部２２０の出口２２４から排出された固形物Ｓは、傾斜面２７２ａを摺動または転動して貯蔵箱２７４に導かれる。したがって、固形物Ｓは、自由落下する場合と比較して、傾斜面２７２ａの通過過程で減速されて、貯蔵箱２７４に導かれる。このため、ハイドレート成型装置１３０は、固形物Ｓの破損を防止して、固形物Ｓを貯蔵箱２７４に移動させることが可能となる。

【0083】

また、上記したように、貯蔵箱２７４の底面には、緩衝材が敷設される。これにより、貯蔵箱２７４に導かれた固形物Ｓの破損をさらに防止することが可能となる。

【0084】

また、上記したように、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０において高圧状態を維持したままスラリーを凍結して固化させる。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、オゾンハイドレートの破壊およびオゾンの減衰を低減しつつ、オゾンハイドレートの固形物Ｓを製造することが可能となる。

【0085】

また、ハイドレート成型装置１３０の冷却部２５０は、囲繞部２５２および冷却媒体供給部２５４を備える。これにより、冷却部２５０は、収容部２２０の外表面を効率よく冷却することができる。

【0086】

同様に、ハイドレート成型装置１３０の加熱部２６０は、囲繞部２５２および加熱媒体供給部２６４を備える。これにより、加熱部２６０は、収容部２２０の外表面を効率よく加熱することができる。

【0087】

また、本実施形態の冷却部２５０および加熱部２６０は、囲繞部２５２を共用する。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０の冷却および加熱に要する機構を簡素化することが可能となる。また、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０の冷却および加熱に要するコストを低減することができる。

【0088】

また、本実施形態の冷却部２５０および加熱部２６０は、同一の熱媒体を囲繞部２５２に循環させる。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０の冷却および加熱に要するコストを低減することができる。

【0089】

また、上記したように、ハイドレート成型装置１３０は、ガス供給部２４０および加熱部２６０を備える。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、収容部２２０内から固形物Ｓをスムーズに排出することが可能となる。

【0090】

また、上記したように、収容部２２０は、入口２２２が、出口２２４の上方になるように配される。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、供給ヘッダ管１２２から収容部２２０へスラリーを自重で落下させることが可能となる。

【0091】

また、収容部２２０は、入口２２２から出口２２４に向かって鉛直下方に傾斜して配される。これにより、ハイドレート成型装置１３０は、供給ヘッダ管１２２から収容部２２０へスラリーをスムーズに落下させることができる。

【0092】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0093】

例えば、上記実施形態において、ハイドレートがオゾンハイドレートである場合を例に挙げた。しかし、ハイドレート成型装置１３０が成型するスラリーに含まれるハイドレートに限定はない。ハイドレートは、例えば、天然ガスハイドレート、メタンハイドレート、二酸化炭素ハイドレートであってもよい。

【0094】

また、上記実施形態において、収容部２２０が円筒形状である場合を例に挙げた。しかし、収容部２２０は、筒形状であれば形状に限定はない。収容部２２０は、例えば、矩形の筒形状であってもよい。この場合、出口開閉弁２１６の弁体２１６ａは、矩形形状を有するとよい。また、収容部２２０は、筒形状でなくてもよい。収容部２２０は、少なくとも中空形状であれば形状に限定はない。

【0095】

また、上記実施形態において、冷却部２５０が囲繞部２５２を備える構成を例に挙げた。しかし、冷却部２５０は、収容部２２０の外周面に巻き回されたトレース管を備えてもよい。この場合、冷却媒体供給部２５４は、トレース管に熱媒体を供給する。

【0096】

同様に、上記実施形態において、加熱部２６０が囲繞部２５２を備える構成を例に挙げた。しかし、加熱部２６０は、収容部２２０の外周面に巻き回されたトレース管を備えてもよい。この場合、加熱媒体供給部２６４は、トレース管に熱媒体を供給する。また、加熱部２６０は、収容部２２０の外表面を加熱する電気ヒータであってもよい。

【0097】

また、上記実施形態において、冷却部２５０が循環させる冷却媒体と、加熱部２６０が循環させる加熱媒体とが同一である場合を例に挙げた。しかし、冷却部２５０が循環させる冷却媒体と、加熱部２６０が循環させる加熱媒体とは異なっていてもよい。

【0098】

また、上記実施形態において、ガス供給部２４０が、均圧押出ガスとして、ハイドレート生成装置１１０において用いられる原料ガスに含まれるガスを供給する場合を例に挙げた。しかし、均圧押出ガスの種類に限定はない。

【0099】

また、上記実施形態において、中央制御部２９０は、圧力センサ２８０、レベルセンサ２８２、温度センサ２８４の検出値に基づいて、均圧工程Ｓ１１０、収容工程Ｓ１２０、固化工程Ｓ１３０、脱圧工程Ｓ１４０、取出工程Ｓ１５０を実行する場合を例に挙げた。しかし、中央制御部２９０は、タイマによって計時される時間に基づき、均圧工程Ｓ１１０、収容工程Ｓ１２０、固化工程Ｓ１３０、脱圧工程Ｓ１４０、取出工程Ｓ１５０を実行してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本発明は、ハイドレート成型装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0101】

１３０ ハイドレート成型装置
２１０ 収容ユニット
２１４ 入口開閉弁
２１６ 出口開閉弁
２１６ａ 弁体
２２０ 収容部
２２２ 入口
２２４ 出口
２３０ 脱圧部
２４０ ガス供給部
２５０ 冷却部
２５２ 囲繞部
２５４ 冷却媒体供給部
２６０ 加熱部
２６４ 加熱媒体供給部
２７０ 貯蔵槽
２７２ トレイ
２７２ａ 傾斜面
２７４ 貯蔵箱
２９０ 中央制御部（スラリー供給部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】