[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� �、夜間にスラリー製造用冷凍機を運転して� �熱し、昼間に蓄熱を放熱する冷房運転を行� �、昼間の冷房負荷が高い時にはスラリー製� �用冷凍機を運転して蓄熱しながら放熱冷房� �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� ��特徴がある。

 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� �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� �物スラリーを製造するスラリー製造用冷凍� �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� �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� ��ラリーと水との熱交換により冷水を生成す� ��冷水/スラリー熱交換器86、蓄熱槽85の水和� �スラリーを冷水/スラリー熱交換器86に送る� �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� �ンプ89、空調負荷90と、を備えている。

 実施例1で用いた原料溶液は、臭化テトラn� �チルアンモニウム(TBAB)水溶液であり、その� �度は、12.4wt%で水和物生成開始温度は7.5℃で� ��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/m ³ 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� �であり、圧縮機、蒸発器、凝縮器で構成さ� �る。蒸発器であるシェル・アンド・チュー� �式熱交換器のチューブに原料溶液又は原料� �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� �付着量の増大を抑制するため、チューブ内� �流れる原料溶液又は原料スラリーの流速を� �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� �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� ��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� �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� ��が冷水1次ポンプ88、冷水2次ポンプ89により� ��調負荷90に送られ冷熱を供給し冷房に供さ� �る。

<蓄熱運転>
 夜間に、スラリー製造用冷凍機81、再循環� �ンプ84、蓄熱ポンプ82を運転し、蓄熱槽85に� �定の水和物スラリー(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� ��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� ��ている。

<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、� ��水1次ポンプ88及び放熱ポンプ87を起動し、� �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� ��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� �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。

<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� ��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。

[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� �スラリー製造用冷凍機を運転し蓄熱し、昼� �に蓄熱を放熱する冷房運転を行なうことを� �本とし、昼間に冷房負荷が高い場合に別の� �凍機により冷水を製造して補完できるよう� �したものである。

 図19は本実施例2の機器構成の説明図であ� ��、図18と同一部分には同一の符号を付して� �る。図19に示されるように、本実施例2にお� �ては、図18に示した構成に、7℃の冷水を製� �する冷水用冷凍機91と、冷水用冷凍機91から� ��水を送る冷水1次ポンプ92を加えたものであ� ��。

 夜間の蓄熱運転と昼間の蓄熱利用冷房運� ��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� �機91(200RT)が運転され冷水を供給して、蓄熱� �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。

[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� ��蒸発器と冷水製造用蒸発器とに切替えて送� ��ダブル蒸発器型である点に特徴がある。夜� ��にスラリー製造運転して蓄熱し、昼間に蓄� ��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� ��行い補完する。

 図20は本実施例3の機器構成の説明図であ� ��、図19と同一部分には同一の符号を付して� �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� ��用蒸発器95を備えている冷凍機であり、フ� �ン冷媒の流れを切り替えることにより、冷� �の製造または水和物スラリーの製造が可能� �したものである。

 夜間蓄熱時は、水和物スラリー製造用蒸� ��器95を使用して、水和物スラリーを製造・� �熱する。

 昼間は、蓄熱槽85の水和物スラリーの蓄� �を放熱して冷房運転を行い、冷房負荷が高� �場合にはスラリー/冷水製造用冷凍機93を運� �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� ��冷却される冷水と合わせて空調負荷90に供� �する。

 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� �機を採用した蓄熱空調システムについて詳� �に説明する。まず、ダブル蒸発器型の冷凍� �(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。

<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� ��101を駆動する電動機、103は凝縮器、104は冷� ��製造用満液式蒸発器、105は水和物スラリー� ��造用蒸発器、106は冷水製造用冷凍サイクル� ��おける膨張弁又はオリフィス、107は水和物� ��ラリー製造用冷凍サイクルにおける膨張弁� ��はオリフィス、108は冷媒液遮断弁、109は冷� ��ガス遮断弁である。108a及び108bはそれぞれ� �水製造用冷凍サイクル及び水和物スラリー� �造用冷凍サイクルを構成する冷媒液遮断弁10 8、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。

 図中の実線矢印は、冷水製造用液満式蒸� ��器104を使用して冷水を製造しているときの� ��媒の流れ方向を示し、点線矢印は、水和物� ��ラリー製造用蒸発器105を使用して水和物ス� ��リーを製造しているときの冷媒の流れ方向� ��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� ��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� �接続する冷媒用配管を用い、遠心式圧縮機10 1、凝縮器103、冷媒液遮断弁108a、膨張弁又は� ��リフィス106、冷水製造用満液式蒸発器104、� ��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。

 水和物スラリー製造用冷凍サイクルは、� ��心式圧縮機101、電動機102、凝縮器103、冷媒� ��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10 8b、膨張弁又はオリフィス107、水和物スラリ� ��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。

 水和物スラリー製造用蒸発器105の型式は� ��に問わないが、満液式であることが好まし� ��。水和物生成温度は、原料水溶液の濃度に� ��り変動し、その濃度は原料水溶液から包接� ��和物が生成するに従って変動するので、水� ��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� �が高いものであることが望まれる。この意� �から、伝熱効率が高く、冷媒の温度(特に冷� ��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。

 両冷凍サイクルの切替手段は、膨張弁又� ��オリフィス106、107、冷媒液遮断弁108(108a、10 8b)及び冷媒ガス遮断弁109(109a、109b)並びにこ� �らを駆動する駆動装置(K1~K4)及び該駆動装置� ��制御する制御装置CTL(図示せず)から構成さ� �る。この切替手段により、水和物スラリー� �造用蒸発器と冷水製造用満液式蒸発器とが� �凍サイクルに択一的に接続可能となり、水� �物スラリー製造用冷凍サイクルと冷水製造� �冷凍サイクルとの切り替えが可能になり、� �体として単一の冷凍サイクルが構成される� �とになる。そして、当該単一の冷凍サイク� �を構成する少なくとも遠心式圧縮機101及び� �縮器103、より詳しくは遠心式圧縮機101、電� �機102、凝縮器103及びこれらを接続する冷媒� �配管は、水和物スラリー製造用冷凍サイク� �と冷水製造用冷凍サイクルとの間で兼用さ� �る。

<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� ��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� �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� �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� �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� �び冷媒ガス遮断弁109bを開とし、膨張弁又は� ��リフィス107を開(動作可能)の状態にする。� �れにより水和物スラリー製造用冷凍サイク� �における冷媒の流通経路(図中の点線矢印に� ��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� ��せ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機101� ��圧縮された冷媒ガスは、凝縮器103に送られ� ��、そこで冷却水によって冷却される。この� ��却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続� ��冷媒液は、膨張弁又はオリフィス107に送ら� ��、減圧される。減圧された冷媒液は、水和� ��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1 05において原料水溶液が冷却されて水和物ス� ��リーが製造される。

(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� �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� �弁109aをすべて開とし、膨張弁又はオリフィ� ��106を開(動作可能)の状態にする。これによ� �冷水製造用冷凍サイクルにおける冷媒の流� �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� ��せ、冷媒ガスを圧縮する。遠心式圧縮機101� ��圧縮された冷媒ガスは、凝縮器103に送られ� ��、そこで冷却水によって冷却される。この� ��却により冷媒はほぼ飽和液になる。引き続� ��冷媒液は、膨張弁又はオリフィス106に送ら� ��、減圧される。減圧された冷媒液は、冷水� ��造用満液式蒸発器104に送られ、当該冷水製� ��用液満式蒸発器104内の伝熱管を流れる水を� ��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� ��られ、以後、以上の循環が繰り返される。� ��れ故、冷媒は冷水製造用満液式蒸発器104の� ��を流れる。

 この結果、冷水製造用満液式蒸発器104に� ��いて供給された水が冷却されて冷水が製造� ��れる。

(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(� �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� ��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� ��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。

 (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� ��る冷媒蒸発温度及び冷水の出口温度をそれ� ��れ2℃及び5℃とし、水和物スラリー製造用� �発器105における冷媒蒸発温度及び水和物ス� �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� �縮機101の運転条件は、それが水和物スラリ� �製造用冷凍サイクルを構成している場合で� �れ、冷水製造用冷凍サイクルを構成してい� �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� ��物スラリー製造用冷凍サイクルと冷水製造� ��冷凍サイクルとの間で圧縮機101が兼用され� ��だけでなく、いずれの冷凍サイクルに切り� ��わったとしても、それに応じて圧縮機101の� ��転条件を変更する必要がなくなる。

<小括>
 従って、本実施例に用いる冷凍機において� ��、水和物スラリー製造用蒸発器と冷水製造� ��満液式蒸発器とは切替手段により単一の冷� ��サイクルに択一的に接続可能となり、冷水� ��造用冷凍サイクルと水和物スラリー製造用� ��凍サイクルとが択一的に切り替わる。それ� ��、水和物スラリー空調設備と冷水空調設備� ��いずれにも、また、水和物スラリーを製造� ��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� �の冷凍機となる。そして、両冷凍サイクル� �おいては、少なくとも遠心式圧縮機101及び� �縮器103が、より詳しくは遠心式圧縮機101、� �動機102、凝縮器103及びこれらを接続する冷� �用配管が兼用される。それ故、相対的に低� �設備費用又は高い費用対効果を実現するこ� �ができる。

 なお、図中の遠心式圧縮機101は単段式で� ��かれているが、多段式でもよい。そして単� ��式よりも多段式の方が高額になるので、圧� ��機を兼用することにより奏する設備費用の� ��対的低減又は費用対効果の相対的増加とい� ��本発明の効果は単段式よりも多段式の圧縮� ��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� �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)� �機能をQ点に配置した一つの三方弁により置� ��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� �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。

 <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� �る。

 図21中、111は冷却塔、112は三方弁、113は� �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� ��用側負荷(例えば空調機)、117~121はポンプ、� ��に117は水和物スラリー再循環用ポンプ、118� ��原料水溶液搬送用ポンプ、119は水和物スラ� ��ー取り出し用ポンプ、120は冷水搬送用ポン� ��、121は冷却水搬送用ポンプである。122は流� ��計、123~127及び130~132は温度センサ、128、129� �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� ��ーの収容量を検知するレベル計(図示せず)� �設置される。

 図21に示す空調設備は、冷凍機100、冷却� �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� ��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� �経路C、水和物スラリー製造用蒸発器105とバ� ��ファタンク113との間の水和物スラリーの再� ��環経路D、水和物スラリー蓄熱槽114と冷水/� �和物スラリー熱交換器115との間の水和物ス� �リー/原料水溶液の循環経路E、冷水/水和物� �ラリー熱交換器115と熱利用側負荷116との間� �冷水/水の循環経路Fを備える。

 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� �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� ��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� �とその冷水が有する熱エネルギーの熱利用� �負荷における熱利用が行われ、経路A、冷凍� ��、経路C及び経路Dにより水和物スラリーの� �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。

(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� ��る冷却水の温度を計測する温度センサ123の� ��力に基づき三方弁112の動作により行う。即� ��、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� ��おいて演算し、その演算値だけ三方弁112を� ��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� �高温の水を取り込まないようにして、冷却� �の温度を低下させる。

(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� �おいて、冷水製造用液満式蒸発器104から送� �される冷水は、ポンプ120により搬送され、� �利用側負荷116において熱利用に供され、そ� �後水温が上がった水としてポンプ120、R点、� ��閉バルブ129を通じて冷水製造用液満式蒸発� ��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� ��器104から送出される冷水の温度を計測する� ��度センサ124の出力に基づき電動機102のイン� ��ータ制御を行い、圧縮機101の回転数を必要� ��だけ変化させることにより行う。即ち、冷� ��の温度が目標値よりも低く、温度センサ124� ��出力が設定値に満たない場合には、その偏� ��に相応分の電動機102の出力変更量をTICにお� ��て演算し、その演算値だけ電動機102、従っ� ��圧縮機101の回転数を下げ、冷水製造用液満� ��蒸発器104における冷媒蒸発温度を高め、冷� ��の出口温度が上昇するようにする。他方、� ��水の温度が目標値よりも高く、温度センサ1 24の出力が設定値を越えている場合には、そ� ��偏差に相応分の電動機102の出力変更量をTIC� ��おいて演算し、その演算値だけ電動機102、� ��って圧縮機101の回転数を上げ、冷水製造用� ��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� ��の制御を、温度センサ124の出力と設定値と� ��偏差がゼロになるように行う。

(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� �物スラリー製造用冷凍サイクルを構成して� �る場合の経路である。経路Dは、水和物スラ� ��ー製造用蒸発器105に搬送する原料水溶液の� ��量を制御するために、バッファタンク113か� ��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� �バッファタンク113から搬送される水和物ス� �リーと合流した後、水和物スラリー製造用� �発器105に到達し、水和物スラリー製造用蒸� �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� �リーが製造される。即ち、冷却された原料� �溶液から包接水和物が生成し、生成した水� �物が原料水溶液に分散又は懸濁にすること� �より水和物スラリーとなる。この水和物ス� �リーは水和物スラリー製造用蒸発器105から� �出され、その一部はバッファタンク113に蓄� �られ、残部は水和物スラリー蓄熱槽114に送� �されて、そこで蓄えられる。このような水� �物スラリー製造用蒸発器105と水和物スラリ� �蓄熱槽114との間の原料水溶液/水和物スラリ� ��の循環が繰り返されることにより、バッフ� ��タンク113及び水和物スラリー蓄熱槽114に蓄� ��られている水和物スラリーの固相割合、従� ��て蓄熱量は徐々に増加してゆく。

 水和物スラリーの温度制御は、次の(i)及� ��(ii)の手法のうち少なくとも一つにより行う 。

  (i) 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。

  (ii) 温度センサ126の出力に基づきポン� �118のインバータ制御を行い、水和物スラリ� �製造用蒸発器105への原料水溶液(原料水溶液� ��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。

 (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� �より搬送される原料水溶液(原料水溶液とし� ��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� ��ラリーが製造される。即ち、冷却された原� ��水溶液から包接水和物が生成し、生成した� ��和物が原料水溶液に分散又は懸濁すること� ��より水和物スラリーとなる。この水和物ス� ��リーは水和物スラリー製造用蒸発器105から� ��出され、その一部はバッファタンク113に蓄� ��られ、残部は水和物スラリー蓄熱槽114に送� ��される。このような水和物スラリー製造用� ��発器105とバッファタンク113との間の水和物� ��ラリーの循環が繰り返されることにより、� ��ッファタンク113及び水和物スラリー蓄熱槽1 14に蓄えられている水和物スラリーの固相分� ��、従って蓄熱量は徐々に増加してゆく。

 水和物スラリー製造用蒸発器105が満液式� ��発器である場合には、伝熱管の内壁面に付� ��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� �り取り除き、その残部を当該伝熱管の内壁� �を覆うように残すようにして水和物スラリ� �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� ��溶液の流速を所定値以上の一定速度に制御� ��るために、流量を制御する。水和物スラリ� ��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� �量制御は、水和物スラリー製造用蒸発器105� �供給される原料水溶液の流量を計測する流� �計122の出力に基づきポンプ117のインバータ� �御を行い、バッファタンク113からN点への水� ��物スラリーの送出量を必要分だけ変化させ� ��ことにより行う。即ち、原料水溶液の流量� ��目標値よりも低く、流量計122の出力が設定� ��に満たない場合には、その偏差に相応分の� ��ンプ117の出力変更量をFICにおいて演算し、� ��の演算値だけポンプ117の出力を上昇させ、� ��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� �造用蒸発器105に向かう原料水溶液の流量が� �加するようにする。他方、原料水溶液の流� �が目標値よりも高く、流量計122の出力が設� �値を超えている場合には、その偏差に相応� �のポンプ117の出力変更量をFICにおいて演算� �、その演算値だけポンプ117の出力を低下さ� �、バッファタンク113からN点への水和物スラ� ��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。

 (3-3)
 水和物スラリー製造用蒸発器105における冷� ��蒸発温度の制御は、その変動幅が小さくな� ��ように行う。

 具体的には、水和物スラリー製造用蒸発� ��105内の冷媒温度を計測する温度センサ125の� ��力に基づき電動機102のインバータ制御を行� ��、圧縮機101の回転数を必要分だけ変化させ� ��。即ち、冷媒蒸発温度が目標値より低く、� ��って温度センサ125の出力が設定値に満たな� ��場合には、その偏差に相応分の電動機102の� ��力変更量をTICにおいて演算し、その演算値� ��け電動機102、従って圧縮機101の回転数を下� ��、水和物スラリー製造用蒸発器105における� ��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� ��ンサ125の出力が設定値を越えている場合に� ��、その偏差に相応分の電動機102の出力変更� ��をTICにおいて演算し、その演算値だけ電動� ��102、従って圧縮機101の回転数を上げ、水和� ��スラリー製造用蒸発器105における冷媒蒸発� ��度を下げる。

 以上の制御を、温度センサ125の出力と設� ��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� ��測する圧力センサであってもよい。上記の� ��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。

 (3-4)
 水和物スラリーの製造を行う場合には、ま� ��、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� �、経路Cを重畳する。

 水和物スラリー蓄熱槽114に予め蓄えられ� ��いた原料水溶液は、ポンプ118により搬送さ� ��、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� �造用蒸発器105へ搬送される原料水溶液の流� �を制御するための水和物スラリーの再循環� �路となっている。また、水和物スラリー蓄� �槽114に送出される水和物スラリーの温度を� �測する温度センサ126の出力が設定値になる� �うにポンプ118が制御される(上記(3-1)(ii)参照) 。

(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11 4に蓄えられている水和物スラリーが有する� �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� �換器115に供給され、冷水/水和物スラリー熱� ��換器115において水を冷水にするための熱交� ��に供され、その後水溶液の状態で水和物ス� ��リー蓄熱槽114に戻る。以後この循環が繰り� ��される。経路Fにおいて、冷水/水和物スラ� �ー熱交換器115における水和物スラリーとの� �交換により製造された冷水は、ポンプ120に� �り搬送され、熱利用側負荷116において熱利� �に供され、その後水温が上がった水として� �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� ��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。

 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� �ー熱交換器115から送出される冷水の温度を� �測する温度センサ127の出力に基づきポンプ11 9のインバータ制御を行い、冷水/水和物スラ� ��ー熱交換器115への水和物スラリーの供給量� ��必要分だけ変化させることにより行う。即� ��、冷水の温度が目標値よりも低く、温度セ� ��サ127の出力が設定値に満たない場合には、� ��の偏差に相応分のポンプ119の出力変更量をT ICにおいて演算し、その演算値だけポンプ119� ��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� �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� �の制御を、温度センサ127の出力と設定値と� �偏差がゼロになるように行う。

<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� �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� �の(M1)~(M4)に掲げる運転モードがある。

(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� ��る運転モード)
 この運転モードにおいては、制御装置CTLが� ��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� ��弁108b、109bを閉じ、これにより冷凍機にお� �て冷水製造用冷凍サイクルを構成する。同� �に、制御装置CTLが制御信号g5、g6を発信し、� ��閉バルブ128、129の各駆動装置(K5、K6)を作動� ��せ、バルブ128を閉じ、バルブ129を開き、こ� ��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� �路Bとが冷水製造用液満式蒸発器104を介して� ��続し、冷水製造用液満式蒸発器104において� ��造された冷水のみが熱利用側負荷116に供給� ��れるようになる。

(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� ��御信号g1~g4を発信し、各駆動装置(K1~K4)を作� ��させ、遮断弁108a、109aを閉じ、遮断弁108b、1 09b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� ��造用蒸発器105を介して接続し、冷水製造用� ��満式蒸発器104において製造された水和物ス� ��リーが水和物スラリー蓄熱槽114に供給され� ��ようになる。

(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(� �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� ��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� ��。これにより、熱利用側負荷116と水和物ス� ��リー蓄熱槽114とが経路E、冷水/水和物スラ� �ー熱交換器115及び経路Fを介して接続し、水� ��物スラリー蓄熱槽114に蓄えられた水和物ス� ��リーが有する潜熱相当の熱エネルギーが冷� ��/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。

(M4) その他の運転モード:水和物スラリー製� �用蒸発器105において製造された水和物スラ� �ーを水和物スラリー蓄熱槽114に十分蓄える� �に、当該水和物スラリーが有する熱エネル� �ーを熱利用側負荷116に供給する運転モード(� ��ち、冷凍機、経路C及び経路Dと同時に経路E� ��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� ��御信号g1~g4を発信し、各駆動装置(K1~K4)を作� ��させ、遮断弁108a、109aを閉じ、遮断弁108b、1 09b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� �128、129の各駆動装置(K5、K6)を作動させ、バ� �ブ128を開き、バルブ129を閉じ、これにより� �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。

 以上により、冷凍機と経路C及び経路Dと� �水和物スラリー製造用蒸発器105を介して接� �し、冷水製造用液満式蒸発器104において製� �された水和物スラリーが水和物スラリー蓄� �槽114に供給されるとともに、熱利用側負荷11 6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� �接続し、水和物スラリー蓄熱槽114に蓄えら� �た水和物スラリーが有する潜熱相当の熱エ� �ルギーが冷水/水和物スラリー熱交換器115に� ��ける水和物スラリーと水との熱交換を通じ� ��冷却された水が有する顕熱相当の熱エネル� ��ーとして熱利用側負荷116に供給されるよう� ��なる。

<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� ��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� �場合には、まず、冷凍機100において冷水製� �用液満式蒸発器104ではなく水和物スラリー� �造用蒸発器105を冷凍システムに接続し、水� �物製造用冷凍システムを構成し、上記(M2)の� ��転モードで当該空調設備を運転する。この� ��合、水和物スラリー製造用蒸発器105におけ� ��冷媒蒸発温度の変動幅が小さくなるように� ��御する。具体的には、水和物スラリー製造� ��蒸発器105内の冷媒液温度を計測する温度セ� ��サ125の出力と設定値との偏差がゼロになる� ��うに電動機102のインバータ制御を行い、圧� ��機101の回転数を必要分だけ変化させる。

 水和物スラリー製造用蒸発器105が満液式� ��発器である場合には、伝熱管の内壁面に付� ��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� �り取り除き、その残部を当該伝熱管の内壁� �を覆うように残すようにして水和物スラリ� �を製造する。その際には、伝熱管の内部を� �れる原料水溶液の流速を一定に制御すると� �もに、満液式蒸発器における冷媒蒸発温度� �過度に低下させないことが重要である。そ� �で、N点から水和物スラリー製造用蒸発器105� ��向かう原料水溶液の流量が目標値になるよ� ��に又は流量計122の出力と設定値との偏差が� ��ロになるように水和物スラリーを再循環さ� ��るポンプ117のインバータ制御を行い、バッ� ��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� ��本構成>(3-2)(3-4)参照)。同時に、水和物ス� ��リー製造用蒸発器105内の冷媒液温度を計測� ��る温度センサ125の出力と設定値との偏差を� ��ロになるように電動機102のインバータ制御� ��行い、圧縮機101の回転数を必要分だけ変化� ��せる(<空調設備の基本構成>(3-3)参照)。

 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� ��ように電動機102を制御し、圧縮機101の回転� ��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� ��発器105が満液式蒸発器であると否とを問わ� ��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、� ��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� �リー蓄熱槽114における水和物スラリーの入� �温度が設定値になるようにポンプ118が制御� �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� ��で満たされたとき又は蓄熱時間が終了した� ��き、遠心式圧縮機101、電動機102を停止し、� ��ンプ118、ポンプ117の順に作業員の手動操作� ��より又は制御装置CTLからの制御信号により� ��止する。

 蓄熱運転中に水和物スラリー製造用蒸発� ��105の伝熱管の内壁面に付着する水和物量が� ��大し堆積して、伝熱管内の圧力損失が増加� ��て水和物スラリーの製造に支障が生じるこ� ��がある場合には、付着した水和物を融解し� ��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� ��パスして水和物スラリー製造用蒸発器105と� ��縮器103とを連通するバイパス経路とバイパ� ��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� ��、融解運転時には圧縮機101、電動機102を停� ��し、バイパス弁を開け、水和物スラリー製� ��用蒸発器105と凝縮器103とを圧縮機101をバイ� ��スして連通する。これにより、凝縮器103内� ��高温高圧の冷媒がバイパス経路を介して水� ��物スラリー製造用蒸発器105内に流通し、凝� ��器103内の高温高圧の冷媒が保有する温熱に� ��り伝熱管内に付着した水和物を融解して除� ��することができる。

(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� ��運転を、水和物スラリー蓄熱槽114内に蓄熱� ��れている水和物スラリーが有する熱エネル� ��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� �転する。この場合、冷水/水和物スラリー熱� ��換器115における冷水の出口温度が目標値に� ��るようにポンプ119を制御する(<空調設備� �基本構成>(4)参照)。

(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� ��熱を賄うためには、水和物スラリー蓄熱槽1 14内に蓄熱されている水和物スラリーの冷熱� ��けでは不足分がある場合に、別途製造した� ��水の冷熱により当該不足分を補填するため� ��空調運転である。

 例えば、本発明に係る冷凍機において水� ��物スラリー製造用蒸発器105ではなく冷水製� ��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� �製造用液満式蒸発器104からの冷水とを熱利� �側負荷116に搬送する。これにより両冷水が� �する冷熱エネルギーを熱利用側負荷116に供� �する。

 別の例としては、まず、水和物スラリー� ��熱槽114に蓄えられた水和物スラリーが有す� ��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� �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。

 次に、本発明の水和物スラリー製造装置� ��備える伝熱管の内部の原料溶液又は原料ス� ��リーの流れに乱れを形成する乱れ形成手段� ��例を、以下の実施例において示す。

 図22は乱れ形成手段の例として、ねじれ� �ープを示す図である。伝熱管内にねじれテ� �プを挿入し、このねじれテープによって、� �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� �攪拌することによって、対流熱伝達を促進� �冷媒から原料溶液又は原料スラリーへの伝� �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� ��入しても良いし、伝熱管内部の全てに挿入� ��ても良い。

 図23は乱れ形成手段の他の例として、伝� �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)、� ��列間隔及び配列形状(碁盤目上、千鳥状等)� �問わず、最適なものを選択すればよい。ま� �、伝熱管入口部など一部に挿入しても良い� �、伝熱管内部の全てに挿入しても良い。

 次に、本発明の水和物スラリー製造装置� ��おいて、伝熱管の内壁面及び外壁面のうち� ��なくとも一つに、水溶液又は前記スラリー� ��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。

 図24は伝熱管内壁面及び外壁面に凹凸を� �けた管の例として、コルゲート管を示す図� �ある。伝熱管内壁面に幅の狭い凸部が螺旋� �に成形加工され、原料溶液又は原料スラリ� �が流れる方向に沿って凸部に挟まれた凹部� �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� �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� ��角50度で螺旋状に設けられている。

 伝熱管内壁面の形状によって、伝熱性能� ��び圧力損失がどのように変わるか二重管単� ��実験装置を用いて計測した。図26は管内流� �と熱通過率の関係を示す図である。図27は管 内流速と圧力損失として計測したスラリー差 圧の関係を示す図である。

 試験に使用した伝熱管は、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)を用いた。

 図26に示すように、熱通過率は、内面平� �管に比べて内面溝付管とコルゲート管では14 ~32%大きくなっている。内面溝付管とコルゲ� �ト管には伝熱管内壁面に凸部が螺旋状に形� �されているため、原料溶液又は原料スラリ� �の流れに旋回を与えて乱れを生じさせ、伝� �管内壁面近傍の境界層を攪拌することによ� �て、対流熱伝達を促進し冷媒から原料溶液� �は原料スラリーへの伝熱効率を向上させる� �とができる。また、原料溶液又は原料スラ� �ーの流れに旋回を与えるので、伝熱管内壁� �との接触面積すなわち伝熱面積を増大させ� �ため、さらに伝熱効率を向上させることが� �きる。

 また、伝熱管の内壁面の凹部に生成した� ��接水和物が付着したまま残留し、残る包接� ��和物が生成核として機能するので、新たな� ��接水和物をより容易に生成させることがで� ��る。

 一方、図27に示すように、圧力損失(スラ� ��ー差圧)は、内面平滑管に比べて内面溝付管 とコルゲート管では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� ��料スラリーを流送するポンプの動力増加と� ��る。そのため伝熱管内壁面の形状の選定に� ��たっては、熱交換器としての伝熱性能およ� ��ポンプ動力の両面から適切な形状を選定す� ��ことが必要である。

 図28は外壁面に凹凸を設けた伝熱管の他� �例を示す図である。伝熱管の外壁面に短い� �隔で低いフィンを付けたローフィン管、外� �面に微小なキャビティ、溝、トンネル構造� �るいは微小突起を機械加工・成形加工によ� �設けた伝熱管などがある。

 キャビティ加工管の例として、日立電線� ��「サーモエクセル」(型番TE-E)がある。これ� ��外表面に微細な開口部と外表面下でこれら� ��連結する螺旋状のトンネルを形成させたも� ��であり、液冷媒が熱交換されて発生する気� ��が連続的に、かつ効率よく発生するため、� ��めて高い蒸発伝熱性能が得られる伝熱管で� ��る。キャビティ加工管では熱通過率がロー� ��ィン管に比べて10倍程度高くなり、蒸発伝� �性能が極めて向上する。

 これらのような外壁面に凹凸を設けた伝� ��管を用いることにより、伝熱管の伝熱面積� ��増加するので、冷媒から原料溶液又は原料� ��ラリーへの伝熱効率が向上する。また、冷� ��の温度を高めに設定しても伝熱効率が高い� ��め包接水和物スラリーを製造することがで� ��るので、冷媒の冷凍システムの負荷を相対� ��に軽減することができ、あるいは冷凍機の� ��績係数を向上させることができる。

 次に、本発明の包接水和物スラリー製造� ��置において、原料溶液又は原料スラリーと� ��媒との間で熱交換を行う熱交換器の伝熱面� ��付着した包接水和物を融解させ、除去する� ��転(融解運転という)に関して説明する。図16 に示す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において、熱交換器が圧 縮式冷凍機の蒸発器であり、圧縮機、凝縮器 、減圧装置、蒸発器が順次配管により接続さ れて冷凍サイクルが構成されている場合に、 包接水和物スラリー製造装置の融解運転を行 う例を、以下の実施例において示す。

〔包接水和物製造装置の融解運転方法〕
 実施例6は、熱交換器内を流れる冷媒による 冷却によって包接水和物を生成する冷凍サイ クルを運転する際、当該熱交換器の伝熱面に 付着した包接水和物を融解させ、除去する包 接水和物製造装置の融解運転方法を説明する ものである。当該包接水和物は、当該冷凍サ イクルを構成する蒸発器内で生成される場合 もあれば、当該蒸発器とは別に設けた熱交換 器において生成される場合もある。

 この融解運転方法は、熱交換器内を流れ� ��冷媒によって包接水和物のゲスト化合物の� ��溶液を冷却し、当該水溶液から包接水和物� ��安定的に生成させるため又は当該熱交換器� ��保守するために有益であり、その水溶液に� ��接水和物が分散又は懸濁してできる包接水� ��物のスラリーを多量に、安定的に又は連続� ��に製造するために特に有益である。

 以下の説明において、次に掲げる用語の� ��義又は解釈は以下のとおりとする。

(1)「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。

(2)冷凍サイクルが圧縮機、凝縮器、減圧装 置、蒸発器が順次配管によって接続され、そ の配管を流通する冷媒の圧縮、凝縮、減圧及 び蒸発が順次行われるものである場合、その 冷凍サイクルにおける「圧縮機、凝縮器及び これらを接続する配管並びに凝縮器、減圧装 置及びこれらを接続する配管のいずれかの場 所又はその場所の中」のことを「特定領域」 と略称する場合がある。

(3)冷媒を「正流」させるとは、冷凍サイク ル内において圧縮機、凝縮器、減圧装置及び 蒸発器の順の方向(図29乃至31のいずれの場合� ��反時計回り)に、これらの機器や装置を接続 する配管の少なくとも一部を通じて冷媒を流 すことをいい、冷媒を「逆流」させるとは、 冷凍サイクル内において蒸発器、減圧装置、 凝縮器及び圧縮機の順の方向(図29乃至31のい� ��れの場合も時計回り)に、これらの機器や装 置を接続する配管の少なくとも一部を通じて 冷媒を流すことをいう。

 包接水和物のゲスト化合物の水溶液を冷� ��との熱交換により冷却し、当該水溶液から� ��接水和物を生成させる場合、その熱交換を� ��う熱交換器の伝熱面に包接水和物が付着し� ��伝熱効率を低下させることや、該付着した� ��接水和物が物理的障害となって配管の閉塞� ��通流障害を引き起こすことがある。このよ� ��な問題を解決するための典型的手法は、熱� ��換器と接触する原料溶液又は原料スラリー� ��温度を上昇させることや、熱交換器を流れ� ��冷媒の温度を上昇させることにより、包接� ��和物の付着を未然に防ぐ又は付着したもの� ��融解させるというものである。

 例えば、原料溶液又は原料スラリーと冷� ��との熱交換器を介した冷却により当該包接� ��和物を生成させる際に、冷媒の温度を高め� ��ことで熱交換器の伝熱面に付着した包接水� ��物を融解させ、除去しているものが知られ� ��いる(特開2004-93052号公報参照)。特開2004-93052 号公報には、冷凍機により低温にされた冷媒 により包接水和物生成用熱交換器(蒸発器)を� ��して原料溶液を冷却して包接水和物のスラ� ��ーを製造する際に、原料溶液の循環系が包� ��水和物により閉塞したとき、その閉塞を解� ��する手法として、原料溶液の冷却を停止し� ��包接水和物生成用熱交換器(蒸発器)に対し� �冷凍機中の高温の冷媒を供給することによ� �、包接水和物を融解させ、除去する技術が� �示されている。

 ここで、包接水和物生成用熱交換器内の� ��媒の温度を速やかに上昇させる手法やその� ��交換器の伝熱面に付着した包接水和物を除� ��する手法は、簡便且つ安価であり、エネル� ��ー消費も低いものであることが望ましい。

 一方、包接水和物を製造するための熱エ� ��ルギーを作り出す冷凍サイクルが圧縮機、� ��縮器、減圧装置、蒸発器が順次配管によっ� ��接続され、その配管を流通する冷媒の圧縮� ��凝縮、減圧及び蒸発が順次行われるという� ��成であり、蒸発器が包接水和物生成用熱交� ��器である場合、前記圧縮機、前記凝縮器及� ��これらを接続する配管並びに前記凝縮器、� ��記減圧装置及びこれらを接続する配管のい� ��れかの場所に存在する冷媒が蒸発器内の冷� ��に比して高温・高圧の状態になることや、� ��縮機を停止したとき又はその出力を低下さ� ��たとき、当該冷媒(特に凝縮器内にある冷媒 及び圧縮機の吐出口から凝縮器に至る配管内 にある冷媒)が蒸発器内の冷媒に比して高温� �高圧の状態になることは既によく知られて� �た。そして、当該冷媒が有する熱エネルギ� �を包接水和物の融解や除去に利用したのが� �特開2004-93052号公報に開示された技術である� ��

 しかし、特開2004-93052号公報に開示された 技術は、圧縮機を停止したりその出力を低下 させることをせずに圧縮機の通常運転を継続 しながら、当該冷媒が有する熱エネルギーを 、冷凍サイクルを構成する配管とは別に設け たバイパス配管を通じて包接水和物の融解や 除去が必要な蒸発器へ輸送することにより、 包接水和物の融解や除去に利用するという手 法を基礎としている。具体的には圧縮機出口 配管から分岐した高温冷媒ガス供給バイパス 配管により高温冷媒ガスを供給したり、凝縮 器出口配管から分岐した高温冷媒液供給バイ パス配管により高温冷媒液を包接水和物の融 解や除去が必要な蒸発器へ供給したりしてい る。それ故、特開2004-93052号公報に開示され� �技術を採用した包接水和物の製造装置は高� �冷媒ガス供給バイパス配管もしくは高温冷� �液供給バイパス配管が必要であり、また包� �水和物の融解や除去を行うために常に圧縮� �が定格出力以上で運転されるので、装置が� �雑化し又は高価なものになってしまい、余� �な動力を消費するという問題がある。

 実施例6で説明する包接水和物スラリー製 造装置の融解運転方法は、特開2004-93052号公� �に開示された技術の問題に鑑みてなされた� �のであり、冷凍サイクル内に存在する比較� �高温・高圧の冷媒の有する熱エネルギーに� �目し、簡便且つ安価であり、エネルギー消� �も低い、包接水和物生成用熱交換器の伝熱� �に付着した包接水和物を融解させる融解運� �方法である。

<実施例6の基本原理>
<蒸発器が包接水和物生成用熱交換器を備� �る場合>
 図29は実施例6の基本原理を示す図である。� ��29には、冷凍サイクルを構成するための機� �である、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発� �が配管によって連結されている状態を示し� �いる。

 冷凍サイクルにおいて、圧縮機が運転中� ��しくは停止直後には、圧縮機、凝縮器及び� ��れらを接続する配管並びに凝縮器、減圧装� ��及びこれらを接続する配管のいずれかの場� ��に存在する冷媒が蒸発器内の冷媒よりも高� ��・高温の熱エネルギーを有している。この� ��うに、圧縮機が運転中もしくは停止直後に� ��発器内の冷媒よりも高圧・高温の熱エネル� ��ーを有する冷媒が存在する領域を特定領域� ��称し、図29において灰色部で示す。

 圧縮機を停止した直後又は圧縮機の出力� ��低減した時に、蒸発器から圧縮機、凝縮器� ��至る配管にある弁が閉鎖されていなければ� ��圧縮機、凝縮器及びこれらを接続する配管� ��存在する冷媒は、蒸発器内の冷媒よりも高� ��であるので、圧力の低い蒸発器に逆流して� ��動する。これにより高圧・高温の熱エネル� ��ーを有する冷媒を蒸発器に供給して、蒸発� ��内の冷媒の温度を上昇させることができる� ��

 また、圧縮機を停止した直後又は圧縮機� ��出力を低減した時に、凝縮器から減圧装置� ��蒸発器に至る配管にある弁が閉鎖されてい� ��ければ、凝縮器、減圧装置及びこれらを接� ��する配管に存在する冷媒は、蒸発器内の冷� ��よりも高圧であるので、圧力の低い蒸発器� ��正流して移動する。これにより高圧・高温� ��熱エネルギーを有する冷媒を蒸発器に供給� ��て、蒸発器内の冷媒の温度を上昇させるこ� ��ができる。

 また、圧縮機を停止した直後又は圧縮機� ��出力を低減した時に、蒸発器から圧縮機、� ��縮器に至る配管にある弁及び凝縮器から減� ��装置、蒸発器に至る配管にある弁が閉鎖さ� ��ていなければ、圧縮機、凝縮器及びこれら� ��接続する配管並びに凝縮器、減圧装置及び� ��れらを接続する配管のいずれかの場所(特定 領域)に存在する冷媒は、蒸発器内の冷媒よ� �も高圧であるので、圧力の低い蒸発器に冷� �の一部が逆流し、その残部の少なくとも一� �が正流して移動する。これにより高圧・高� �の熱エネルギーを有する冷媒を蒸発器に供� �して、蒸発器内の冷媒の温度を上昇させる� �とができる。

 蒸発器が包接水和物生成用熱交換器を備� ��る場合、包接水和物のゲスト化合物の水溶� ��を冷媒との熱交換により冷却して包接水和� ��を生成する。

 この場合において、包接水和物生成用熱� ��換器の伝熱面に付着した包接水和物を融解� ��せるために、上記のように冷媒が有する熱� ��ネルギーを蒸発器に供給して、蒸発器内の� ��媒の温度を上昇させることができる。

<蒸発器が冷媒/熱媒体熱交換器を備える場� ��>
 図30は図29に示す実施例6の基本原理に、さ� �に蒸発器が冷媒/熱媒体熱交換器を備えるこ� ��を付加し、その冷媒/熱媒体熱交換器は包接 水和物生成用熱交換器に熱エネルギーを伝達 する熱媒体と冷媒との熱交換を行う熱交換器 であることを付加した基本原理の説明図であ る。

 蒸発器に備えられた冷媒/熱媒体熱交換器 で冷媒により熱媒体が熱交換されて冷却され 、さらに、包接水和物生成用熱交換器で包接 水和物のゲスト化合物の水溶液を熱媒体との 熱交換により冷却して包接水和物を包接水和 物として生成する。

 包接水和物生成用熱交換器の伝熱面に付� ��した包接水和物を融解させるために、上記� ��ように冷媒が有する熱エネルギーを蒸発器� ��供給して、蒸発器内の冷媒の温度を上昇さ� ��、さらに冷媒との熱交換により熱媒体の温� ��を上昇させて、包接水和物生成用熱交換器� ��の熱媒体の温度を上昇させることができる� ��

 このような包接水和物の融解作用は、冷� ��サイクル内に元々存在する熱エネルギーと� ��の冷凍サイクルを構成する配管を利用した� ��果であり、格段の機器、装置、配管等を必� ��としないので、簡便且つ安価であり、エネ� ��ギー消費も低いという効果がある。

 従って、本発明によれば、特定領域に存� ��する冷媒が有する熱エネルギーを蒸発器に� ��給することにより、簡便且つ安価であり、� ��ネルギー消費も低い、包接水和物生成用熱� ��換器の伝熱面に付着した包接水和物を融解� ��せる包接水和物スラリー製造装置の融解運� ��方法を実現することができる。

 なお、蒸発器又はそれが備える熱交換器� ��冷媒/熱媒体熱交換器として機能する場合に おいて、熱媒体の有する熱エネルギーを冷凍 サイクル外に設けられた包接水和物生成用熱 交換器に間接的に供給する手法は、本発明の 作用効果を奏する限りにおいて特に制限がな い。この手法の具体例は、(i)当該熱媒体を別 途設けた配管を通じて当該包接水和物生成用 熱交換器に供給し、当該包接水和物生成用熱 交換器内で流通させる、(ii)当該熱媒体との� �なくとも1回の熱交換を通じて別の熱媒体に� ��該熱エネルギーを伝達し、当該別の熱媒体� ��当該包接水和物生成用熱交換器に供給し、� ��該包接水和物生成用熱交換器内で流通させ� ��、(iii)当該熱媒体と熱的に接続する伝熱部� �を介して、当該熱媒体が有するエネルギー� �当該包接水和物生成用熱交換器に伝達する� �などである。

 また、本発明においては、冷凍サイクル� ��特定領域に存在する冷媒が有する熱エネル� ��ーを蒸発器に供給する際、当該冷凍サイク� ��を構成する配管を通じて、即ち当該冷凍サ� ��クルの構成をそのまま利用して当該冷媒を� ��動させてやれば、より簡便で安価になるの� ��好ましい。当該冷凍サイクルを構成する配� ��を通じて当該冷媒を移動させる方向は、例� ��ば冷凍システムの構造(例えば減圧装置の種 類や構造)や操作の仕方などによって変わる� �、正流の方向、逆流の方向及び両方向のい� �れでもよい。このことは、次の場合におい� �も同様にいえる。

 上記の冷凍サイクルを運転中に圧縮機を� ��止するか、その出力を低下させると、特定� ��域において相対的に高温・高圧の状態にあ� ��冷媒の蒸気が相対的に低温・低圧の状態に� ��る側に移動する。その移動方向は、正流の� ��向の場合もあれば、逆流の方向の場合もあ� ��、両方向の場合もあり、いずれであるかは� ��凍サイクルの構造(例えば減圧装置の種類や 構造)や操作の仕方などによっても変わる。� �かし、その移動先である低温・低圧の状態� �ある側には、蒸発器が存在するので、結果� �に相対的に高温・高圧の状態にある冷媒の� �気が蒸発器に移動することになる。これに� �り、蒸発器又はそれが備える熱交換器が包� �水和物生成用熱交換器として機能する場合� �あれ、冷媒/熱媒体熱交換器として機能する� ��合であれ、相対的に高温・高圧の状態にあ� ��冷媒が有する熱エネルギーが包接水和物生� ��用熱交換器の伝熱面に伝達され、当該伝熱� ��に付着した包接水和物を融解させる。

 より詳しくは、蒸発器又はそれが備える� ��交換器が包接水和物生成用熱交換器として� ��能する場合には、当該比較的高温・高圧の� ��媒が有する熱エネルギーを蒸発器に供給し� ��蒸発器内の冷媒の温度を包接水和物の融点� ��はそれ以上にまで上昇させ、包接水和物生� ��用熱交換器の伝熱面の温度を上昇させ、そ� ��伝熱面に付着していた当該包接水和物を融� ��させる。

 また、蒸発器又はそれが備える熱交換器� ��冷媒/熱媒体熱交換器として機能する場合に は、当該熱エネルギーにより蒸発器内の冷媒 の温度を上昇させ、当該冷媒と熱交換してい る熱媒体の温度を上昇させ、冷媒/熱媒体熱� �換器の温度、延いては熱媒体の温度を上昇� �せる。そして当該熱媒体の有する熱エネル� �ーを冷凍サイクル外に設けられた包接水和� �生成用熱交換器に直接又は間接的に供給す� �ことにより、包接水和物生成用熱交換器の� �熱面の温度を上昇させ、その伝熱面に付着� �ていた当該包接水和物を融解させる。

 このような包接水和物の融解は、冷凍サ� ��クル内に元々存在する熱エネルギーを利用� ��た結果であり、格段の機器、装置、配管等� ��必要としないので、簡便且つ安価であり、� ��ネルギー消費も低い。しかも、圧縮機の停� ��又は出力低減という冷凍サイクルにおいて� ��常行う運転操作により実現でき、また、特� ��領域及び特定領域と蒸発器をつなぐ配管と� ��う冷凍サイクルの構成をそのまま利用して� ��現できるので、より簡便で安価である。

 また、特開2004-93052号公報に開示されてい るような包接水和物の融解操作中も圧縮機を 定格出力以上で運転することが必要でなく、 余分な動力を消費しない。

 従って、実施例6によれば、圧縮機を停止 するか、その出力を低下させることにより、 特定領域に存在する冷媒が有する熱エネルギ ーを蒸発器に供給するので、より簡便且つ安 価であり、エネルギー消費も低い、包接水和 物生成用熱交換器の伝熱面に付着した包接水 和物を融解させる包接水和物スラリー製造装 置の融解運転方法を実現することができる。

 なお、実施例6は、冷凍サイクルの特定領 域に存在する冷媒が有する熱エネルギーを蒸 発器に供給することを特徴とするが、当該冷 媒の集まり易さ(従って熱エネルギーの多さ)� ��着目すると、当該特定領域の中でも圧縮機� ��凝縮器及びこれらを接続する配管のいずれ� ��の場所に存在する冷媒が有する熱エネルギ� ��を蒸発器に供給するのが効果的であり、特� ��凝縮器内に存在する冷媒が有する熱エネル� ��ーを蒸発器に供給するのがより効果的であ� ��といえる。

 以下の実施例7及び実施例8によって、実� �例6を具体的に説明する。

 本実施例7は、蒸発器209又はそれが備える 熱交換器が包接水和物生成用熱交換器である 場合である。

<装置の説明>
 図31は本発明の実施例7の説明図である。電� ��機201によって駆動される圧縮機203、凝縮器2 05、減圧装置207(オリフィス又は流量調整弁)� �び、蒸発器209並びにこれらを接続する配管21 1により冷凍機ユニットが構成され、冷凍機� �ニットを起動することで冷凍サイクルが構� �される。圧縮機203の吸入側にはインレット� �イドベーン213が設けられている。

 圧縮機203は、遠心式圧縮機が好適である� ��、これに限定されない。圧縮機203が遠心式� ��場合には、減圧装置207はオリフィスの場合� ��多い。

 また、凝縮器205には冷却水を循環するた� ��の冷却水配管215が接続され、冷却水配管215� ��は冷却水ポンプ217、冷却塔219が設置されて� ��る。そして、凝縮器205、冷却塔219及び冷却� ��ポンプ217並びにこれらを接続する冷却水配� ��215により凝縮用熱媒体(水)の循環サイクル� �構成される。

 冷凍サイクルを構成する蒸発器209に相当� ��る包接水和物生成用熱交換器209はシェル・� ��ンド・チューブ式熱交換器であり、包接水� ��物スラリー製造装置の要部をなす。このシ� ��ル・アンド・チューブ式熱交換器のチュー� ��側に原料溶液又は原料スラリーが供給され� ��シェル側のフロン冷媒(ここではR134a)が蒸発 する際の冷熱によりチューブの伝熱面を介し て原料溶液又は原料スラリーが冷却される。 この冷却により包接水和物が生成する。生成 した包接水和物を原料溶液又は原料スラリー に分散又は懸濁させることにより、包接水和 物スラリーが製造される。

 包接水和物生成用熱交換器209のチューブ� ��に原料溶液又は原料スラリーを供給する原� ��流路221は、原料溶液又は原料スラリーを貯� ��するタンク223(製造開始時には原料溶液が貯 留されている)と、タンク223の下流側に設け� �れた供給ポンプ225とを備えている。包接水� �物スラリーを蓄熱式空調システムの蓄熱剤� �は冷熱輸送媒体として用いる場合には、タ� �ク223は蓄熱槽として包接水和物スラリーを� �蔵し、空調運転時には熱利用機器に包接水� �物スラリーを供給する。

 図示されていないが、凝縮器205、蒸発器2 09には圧力計、温度計が設けられており、蒸� ��器209の包接水和物スラリー側の入口出口に� ��温度計、差圧計、流量計などの計測器が設� ��られている。

 上記のように構成された冷凍サイクルに� ��いては、圧縮機203にて昇圧された高温の冷� ��ガスが凝縮器205に送られる。凝縮器205のチ� ��ーブ側には、冷却塔219から冷却水ポンプ217� ��介して冷却水が供給されており、この冷却� ��によって上記の冷媒ガスが冷却されて凝縮� ��れ、高圧の冷媒液となる。高圧の冷媒液は� ��圧装置207(オリフィス又は流量調整弁)にて� �圧され、蒸発器209に送られる。蒸発器209で� �発した冷媒のガスはインレットガイドベー� �213を経て、圧縮機203に供給される。

 一方、包接水和物生成用熱交換器209のチ� ��ーブ側に原料溶液又は原料スラリーが供給� ��れ、シェル側の冷媒が蒸発する冷熱により� ��ューブの伝熱面を介して原料溶液又は原料� ��ラリーが冷却され、上記のとおり、包接水� ��物スラリーが製造される。

<運転方法>
 本実施例においては、原料溶液として臭化� ��トラnブチルアンモニウム水溶液(以下、「TB AB水溶液」という)であって、濃度14.4wt%のも� �を用いた。この濃度のTBAB水溶液の水和物生� ��開始温度は、約8℃である。

〔包接水和物スラリー製造装置の運転〕
 包接水和物スラリー製造装置の運転は、以� ��のように行う。

 所定の流量になるように、供給ポンプ225� ��インバータを調整して原料溶液又は原料ス� ��リーを包接水和物生成用熱交換器209内に供� ��した後、冷凍サイクルと凝縮用熱媒体の循� ��サイクルとを起動し、包接水和物生成用熱� ��換器209で冷媒を蒸発させて原料溶液又は原� ��スラリーを冷却し、包接水和物を生成して� ��接水和物スラリーを製造する。

 冷凍機ユニットの圧縮機203を調節して包� ��水和物生成用熱交換器209の冷媒温度を一定� ��保ち、包接水和物スラリーの製造を連続し� ��行う。

 フロン冷媒としてR134aを使用すると、蒸� �器9内で蒸発する際の冷媒の温度は約2~4℃(飽 和圧力で、0.31~0.34MPa)。また凝縮器5では、冷� ��水温度を32℃とすると凝縮器5内の冷媒の温� ��は32~38℃(飽和圧力で、0.82~0.96MPa)となる。

 包接水和物生成用熱交換器209の包接水和� ��スラリー出口と入口の差圧を計測すると徐� ��に差圧が増加することが観測されるが、こ� ��はチューブ内壁面に包接水和物が付着し付� ��厚さが増加して、圧力損失が増加している� ��とを示している。包接水和物の付着厚さが� ��加して、圧力損失が増加して包接水和物ス� ��リー出口と入口の差圧があらかじめ定めた� ��定値より高くなったときには、以下の融解� ��転を行う。

〔融解運転〕
 包接水和物生成用熱交換器209内のチューブ� ��では、包接水和物スラリーの製造を連続し� ��行っていると、チューブ内壁面に包接水和� ��が付着し、圧力損失が増加しやがて圧力損� ��が過大となり原料溶液、原料スラリー及び� ��接水和物スラリーの流通に支障が生じ、ひ� ��ては閉塞が生じ、安定した包接水和物スラ� ��ー製造が不可能になる。そこで、包接水和� ��スラリーを安定して製造するために、包接� ��和物生成用熱交換器209内のチューブ内壁面� ��付着した水和物を融解・除去する融解運転� ��行う。

 この融解運転は、以下のようにする。

 圧縮機203の運転を停止する。必要に応じ� ��冷却水ポンプ217も停止し凝縮用熱媒体の循� ��サイクルも停止する。インレットガイドベ� ��ン213を全開とし、また、減圧装置である流� ��調節弁207を開とする。このようにして冷凍� ��イクル内を冷媒が冷凍サイクル稼動時(圧縮 機運転時)と逆方向(逆流の方向)に循環する経 路を形成する。

 圧縮機203の運転を停止する直前には、凝� ��器205内の冷媒は高圧で高温であり、一方、� ��発器209内の冷媒は低圧で低温である。

 この状態で、冷媒が逆方向に循環する経� ��を形成すると、凝縮器205内の高圧・高温の� ��媒ガスが圧縮機203を逆流して蒸発器209に入� ��、蒸発器209内が低温のため凝縮される。凝� ��器205内の冷媒の圧力・温度は低下していく� ��、蒸発器209内の冷媒の圧力・温度は上昇し� ��圧縮機運転時の凝縮器205と蒸発器209との冷� ��の圧力・温度の中間値でバランスする。そ� ��ぞれの冷媒量にもよるが概ね10~20℃(圧力で0 .4~0.6MPa)となる。蒸発器209内の冷媒の温度が� �昇することにより蒸発器内に存在する包接� �和物が融解される。より具体的には、蒸発� �209、即ち包接水和物生成用熱交換器209に供� �される冷媒の温度が上昇し、これによりチ� �ーブ内壁面に付着した水和物が融解され、� �去される。

 包接水和物生成用熱交換器209の包接水和� ��スラリー出口と入口の差圧を計測して、包� ��水和物が付着していない製造開始時の差圧� ��まで低下したことが認められる場合又は別� ��手段により付着していた包接水和物は全て� ��解させ除去できていることが確認できれば� ��圧縮機3を(凝縮用熱媒体の循環サイクルを� �止していた場合には当該循環サイクルも)起� ��して包接水和物スラリー製造運転を再開す� ��。

(凝縮用熱媒体(冷却水)の温度を調整する操作 )
 上記の圧縮機203の運転を停止し凝縮器5から 高温高圧の冷媒を蒸発器209に逆流させて蒸発 器209内の冷媒温度を上昇させる操作により、 チューブ内壁面に付着した水和物を完全には 融解できない場合や蒸発器209内の冷媒の温度 が包接水和物の融点未満の場合には、その操 作に代えて、または当該操作に加えて、凝縮 器205に供給される凝縮用熱媒体の温度を調整 する操作を行ってもよい。

 凝縮器205に供給される凝縮用熱媒体の温� ��を調整するには、冷凍機ユニットの圧縮機3 を停止し、凝縮器205に供給される凝縮用熱媒 体の循環サイクルの冷却塔ファンと冷却水ポ ンプ217を稼動して、凝縮用熱媒体の温度を調 整する。外気温が包接水和物の融点以上のと きに冷却塔ファン及び冷却水ポンプ217を稼動 すれば、凝縮用熱媒体(冷却水)は概ね外気温( 正確には外気湿球温度)まで上昇するので、� �縮器205内の冷媒の温度を概ね外気温まで上� �させ、その結果、包接水和物生成用熱交換� �209内の冷媒の温度も概ね外気温まで上昇さ� �ることができる。これにより包接水和物の� �点以上の温度になるので、包接水和物生成� �熱交換器209の伝熱面に付着している包接水� �物を融解させることができる。

 なお、外気温が包接水和物の融点以下で� ��ったときには、凝縮器205及び蒸発器209内の� ��度を包接水和物の融点以上に上昇させるこ� ��はできない。しかし、上記の包接水和物生� ��用熱交換器を備える包接水和物スラリー製� ��装置の実用上は、その包接水和物スラリー� ��冷房用蓄熱材として使用される限り、特に� ��題にはならない。外気温が包接水和物の融� ��未満であれば、通常は、包接水和物スラリ� ��を蓄熱材として使用する必要がないからで� ��る。

(融解運転開始時期の判定)
 融解運転を開始する時期は、包接水和物ス� ��リー製造装置の稼動状態に関連するパラメ� ��タを計測し、パラメータの計測結果に基づ� ��、包接水和物生成用熱交換器209の伝熱面へ� ��包接水和物の付着又はその兆候を示す包接� ��和物スラリー製造装置の稼動状態の変化を� ��知したときとすることが有用である。

 本実施例では、包接水和物生成用熱交換� ��209の包接水和物スラリー出口と入口の差圧� ��は圧力損失を当該パラメータとしていたが� ��これに限定されない。例えば、包接水和物� ��成用熱交換器に流通する包接水和物スラリ� ��の流量及び流速、包接水和物生成用熱交換� ��の入口と出口での原料溶液、原料スラリー� ��は包接水和物スラリーの温度、包接水和物� ��成用熱交換器における原料溶液、原料スラ� ��ー又は包接水和物スラリーの交換熱量、包� ��水和物生成用熱交換器から抜出される包接� ��和物スラリーの固相率(包接水和物スラリー に占める包接水和物の重量割合)、包接水和� �生成用熱交換器の入口と出口での冷媒の温� �、包接水和物生成用熱交換器における冷媒� �交換熱量等を当該パラメータとして採用す� �こともでき、これを検知し、監視し、所定� �を超えたときに、融解運転に移行するよう� �してもよい。

(補足事項)
 1) 上記においては、凝縮器205内の冷媒の有 する熱エネルギーが蒸発器209に供給されるも のとして説明したが、厳密には、凝縮器5内� �含む特定領域に存在する冷媒が有する熱エ� �ルギーが蒸発器209に供給されると説明すべ� �である。尤も、熱エネルギーを蒸発器209に� �給し得る冷媒の特定領域における量的分布� �念頭に入れると、凝縮器9内に存在する冷媒� ��より多いことから、凝縮器209内の冷媒が有� ��る熱エネルギーが蒸発器209に供給されると� ��明しても、正確さは欠くが誤りではない。

 2) 上記においては、インレットガイドベ ーン213を全開とし、流量調節弁207を開とする ことにより、特定領域に存在する冷媒が逆流 する場合について説明したが、当該冷媒のう ち少なくとも一部は蒸発器209に向かって正流 の方向に移動し得る。減圧装置207としてオリ フィスを採用する場合も同様であり、少なく とも一部の冷媒は蒸発器209に向かって正流の 方向に移動し得る。尤も、どの程度の量の冷 媒が正流の方向、逆流の方向又は各方向に移 動するかは、冷凍サイクルの装置構成や構造 、インレットガイドベーン213や減圧装置207の 種類・構造の選択、開の程度などによって異 なる。

 3) 上記においては、圧縮機203の運転を停 止する場合について説明しているが、圧縮機 203の出力を低下させた場合であっても特定領 域に存在する冷媒は相対的に高温・高圧とな るので当該冷媒を有する熱エネルギーを蒸発 器に供給すれば、その中に存在する包接水和 物を融解し、除去することは可能である。こ の場合、出力が低下しているとはいえ圧縮機 203は冷媒を正流の方向に移動させるように動 作していることから、特定領域に存在する冷 媒は逆流しにくい。それ故、当該冷媒が蒸発 器209に到達したとすれば、そのうちの少なか らずのものが正流の方向に移動して蒸発器209 に供給されたと推察できる。

〔蒸発器又はそれが備える熱交換器が冷媒/� �媒体熱交換器である場合〕
 本実施例8は、蒸発器又はそれが備える熱交 換器が、包接水和物生成用熱交換器231で原料 溶液と熱交換される熱媒体と、冷凍サイクル の冷媒とを熱交換する冷媒/熱媒体熱交換器24 1である場合である。

<装置の説明>
 図32は実施例8の説明図である。

 包接水和物生成用熱交換器231は、SUS304製� ��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パス構成のシェル・アンド・チューブ式熱� �換器である。チューブ内に原料溶液又は原� �スラリーが流れ、シェル側に熱媒体が流れ� �。

 包接水和物生成用熱交換器231のチューブ� ��に原料溶液又は原料スラリーを供給する原� ��流路233は、原料溶液又は原料スラリーを貯� ��するタンク235(製造開始時には原料溶液が貯 留されている)と、タンク235の下流側に設け� �れた供給ポンプ237とを備えている。

 包接水和物生成用熱交換器231に送られる� ��料溶液又は原料スラリーの流量は、供給ポ� ��プ237に取り付けたインバータによって、ポ� ��プの回転数が調整され所定量に調整される� ��

 包接水和物生成用熱交換器231のシェル側� ��は、熱媒体回路239を通じてフロン冷媒のR134 aが熱媒体として供給される。熱媒体回路239� �は、冷媒/熱媒体熱交換器241と、気液分離器2 43と、熱媒体ポンプ245が設けられている。冷� ��/熱媒体熱交換器241には、圧縮機247、凝縮器 249、減圧装置251(膨張弁251)を備えてなる冷凍� ��ユニット253によって冷却されたフロン冷媒R 404aが送られ、熱媒体R134aと熱交換を行う。

 圧縮機247、凝縮器249、減圧装置251(膨張弁 251)及び蒸発器並びにこれらを接続する配管� �より冷凍機ユニット253が構成され、蒸発器� �冷媒/熱媒体熱交換器41に相当する。

 また、凝縮器249には冷却水を循環するた� ��の冷却水配管255が接続され、冷却水配管255� ��は冷却水ポンプ257、冷却塔259が設置されて� ��る。そして、凝縮器249、冷却塔259及び冷却� ��ポンプ257並びにこれらを接続する冷却水配� ��255により凝縮用熱媒体(水)の循環サイクル� �構成される。

 圧縮機247にて昇圧された高温の冷媒ガス( フロン冷媒R404a)は凝縮器249に送られる。凝縮 器249のチューブ側には、冷却塔259から冷却水 ポンプ257を介して冷却水が供給され、この冷 却水によって冷媒ガスが冷却されて凝縮され 、高圧の冷媒液となる。高圧の冷媒液は減圧 装置251(膨張弁251)にて減圧され、蒸発器に送� ��れる。蒸発器で蒸発したガスは、圧縮機247� ��吸い込まれる。

 蒸発器である冷媒/熱媒体熱交換器41はシ� ��ル・アンド・チューブ式熱交換器であって� ��チューブ側に熱媒体(R134a)を流し、シェル側 の冷媒(R404a)が蒸発する際に熱媒体を冷却す� �。

 冷媒/熱媒体熱交換器241で冷却された約2� �の熱媒体は、熱媒体ポンプ245によって、気� �分離器243を経て、包接水和物生成用熱交換� �231のシェル内に供給され、シェル内で熱媒� �液の一部が蒸発することで、チューブ内の� �料溶液又は原料スラリーが冷却され、包接� �和物を生成し包接水和物スラリーが製造さ� �る。蒸発した熱媒体ガスと熱媒体液は気液� �離器243に戻される。

 気液分離器243で分離された熱媒体ガスは� ��媒/熱媒体熱交換器241に送られ冷却され凝縮 して液熱媒体になり気液分離器243に戻る。

 なお、図示されていないが、包接水和物� ��成用熱交換器231に送られる原料溶液又は原� ��スラリーの包接水和物生成用熱交換器231の� ��口と入口の差圧を計測する差圧計と、包接� ��和物生成用熱交換器231から抜出される包接� ��和物スラリーの温度を計測する温度計と、� ��媒体の温度を計測する温度計が設けられて� ��る。

<運転方法>
 原料溶液として濃度14.4wt%のTBAB水溶液を用� �た。このTBAB水溶液の水和物生成開始温度は� ��約8℃である。

〔包接水和物スラリー製造運転〕
 所定の流量になるように、循環ポンプのイ� ��バータを調整して原料溶液又は原料スラリ� ��を循環流路に循環させた後、冷凍機ユニッ� ��253、凝縮用熱媒体の循環サイクルおよび熱� ��体ポンプ245を起動し、冷媒/熱媒体熱交換器 241で冷媒を蒸発させ熱媒体を冷却し、冷却さ れた熱媒体を包接水和物生成用熱交換器231内 に送り、チューブ内の原料溶液又は原料スラ リーを冷却し包接水和物スラリーを製造する 。

 冷凍機ユニット253の圧縮機247を調節して� ��媒/熱媒体熱交換器241の冷媒温度を一定に保 ち、包接水和物生成用熱交換器231の熱媒体温 度を一定に保ち、包接水和物スラリーの製造 を連続して行う。

 包接水和物生成用熱交換器231の包接水和� ��スラリー出口と入口の差圧を計測すると徐� ��に増加し、チューブ内壁面に包接水和物が� ��着し付着厚さが増加して、圧力損失が増加� ��ていることを示している。

〔融解運転〕
 図33は、包接水和物生成用熱交換器231の出� �と入口の差圧、包接水和物生成用熱交換器23 1から抜出される包接水和物スラリーの温度� �熱媒体の温度の時間変化を示すグラフであ� �。

 図33においては、横軸に包接水和物スラ� �ーの製造開始から数十分経過してからの時� �を表し、左側縦軸に包接水和物スラリーの� �度と熱媒体の温度、右側縦軸に差圧を表し� �いる。

 包接水和物スラリーの製造開始から数十� ��経過すると、包接水和物生成用熱交換器231� ��出口と入口の差圧は27.5kPaまで上昇しており 、チューブ内壁面に包接水和物が付着して圧 力損失が大きくなっていることがわかる。

 そこで、23分時に、冷凍機を停止し凝縮� �249の高温高圧の冷媒を蒸発器すなわち冷媒/� ��媒体熱交換器241に逆流させると、熱媒体は� ��熱され包接水和物生成用熱交換器31内の熱� �体は図33のように温度が高くなる。

 包接水和物生成用熱交換器231のシェル内� ��熱媒体温度が上昇することにより、チュー� ��内壁面に付着している包接水和物が融解し� ��去され、差圧が低下する。冷凍機を停止し� ��から24分後には包接水和物スラリーの製造� �始時に包接水和物が付着していない時の差� �18kPaにまで低下する。

 包接水和物が付着していない包接水和物� ��ラリー製造開始時の差圧にまで低下するこ� ��から、付着していた包接水和物を全て融解� ��せ除去できていることが確認できる。

 その後、冷凍機を起動して包接水和物ス� ��リー製造運転を再開する。

(凝縮用熱媒体の温度を調整する操作)
 チューブ内壁面に付着している包接水和物� ��融解する運転として、冷凍機を停止し凝縮� ��249の高温高圧の冷媒を蒸発器に逆流させて� ��媒体温度を上昇させる操作に代えて、また� ��当該操作に加えて、凝縮器249に供給される� ��縮用熱媒体の温度を調整する操作を行なっ� ��もよい。

 凝縮器249に供給される凝縮用熱媒体の温� ��を調整するには、冷凍機の圧縮機247を停止� ��、凝縮器249に供給される凝縮用熱媒体の循� ��サイクルの冷却塔ファンと冷却水ポンプ257� ��稼動して、凝縮用熱媒体の温度を調整する� ��外気温が包接水和物の融点以上のときに冷� ��塔ファンおよび冷却水ポンプ257を稼動すれ� ��、冷却水は概ね外気温(正確には外気湿球温 度)まで上昇するので、凝縮器249内の冷媒の� �度を概ね外気温まで上昇させ、その結果包� �水和物生成用熱交換器231内の熱媒体の温度� �概ね外気温まで上昇させることができる。� �のようにすれば、熱媒体の温度を少なくと� �包接水和物の融点以上の温度にすることが� �き、包接水和物生成用熱交換器231の伝熱面� �付着している包接水和物を融解させること� �できる。

 特に、冷凍機を停止し凝縮器249の高温高� ��の冷媒を蒸発器に逆流させて熱媒体温度を� ��昇させる操作だけでは、包接水和物生成用� ��交換器231の伝熱面に付着している包接水和� ��を融解させることができなかった場合、も� ��くは包接水和物生成用熱交換器231内の熱媒� ��の温度が包接水和物の融点以下の温度にま� ��しか上昇できないような場合には、凝縮器2 49に供給される凝縮用熱媒体の温度を調整す� ��操作を行うことが有効である。