(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を濃縮した濃縮塩水を煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶であって、
濃縮塩水が投入され煎熬されることで濃縮塩水の水分が蒸発し、製塩液を生成する生成室と、
前記生成室を囲繞することで前記生成室を外部から遮断し、前記蒸発濃縮缶の外形を保つための外殻部材と、
前記外殻部材の前記生成室に臨む内面側を覆うように配置され、前記外殻部材の腐食を防止するための内殻部材と、を備え、
前記外殻部材と前記内殻部材との間に、前記内殻部材の形態を保持するための形態保持室が設けられると共に、
前記生成室内の気圧と前記形態保持室内の気圧とを均衡させるための気圧均衡手段が設けられていることを特徴とする蒸発濃縮缶。
【請求項２】
前記気圧均衡手段は、前記生成室と前記形態保持室とを連通する連通管路を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸発濃縮缶。
【請求項３】
前記連通管路は、前記生成室内の蒸気を取り出すための蒸気取出管の一部と、この蒸気取出管の一部と前記形態保持室とを連通する接続管とによって構成されることを特徴とする請求項２に記載の蒸発濃縮缶。
【請求項４】
前記形態保持室に水を導入するための水導入手段を備え、
前記水導入手段は、前記形態保持室に導入する水を、前記生成室内の濃縮塩水の水位よりも上の基準水位まで溜めるように導入することを特徴とする請求項１〜３に記載の蒸発濃縮缶。
【請求項５】
前記水導入手段は、前記形態保持室に導入した水を排出する一方で新たに水を導入し、その導入する水の水位が前記基準水位に維持されるように導入することを特徴とする請求項４に記載の蒸発濃縮缶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水を濃縮した濃縮塩水を煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶に関する。
【背景技術】
【０００２】
岩塩のように塩の結晶を含む鉱物が採掘されない地域では、海水から塩の結晶を取り出すことが古くから行われている。海水の塩分濃度は３％程度であるため、海水から塩の結晶を取り出す効率を高めるために様々な工夫がなされている。海水から塩の結晶を取り出す手法は、主に採かん工程と煎熬（せんごう）工程とを含むものである。
【０００３】
採かん工程は、海水を濃縮して「かん水」と呼ばれる濃縮塩水を得る工程である。採かん工程では、まず海水を汲み上げ、濾過装置によって海水に含まれるごみや濁質を取り除き、次にイオン交換膜透析槽で海水の塩分をすくい集めて濃縮塩水を作る。イオン交換膜透析層で濃縮塩水を作る方法は、電気の力を借りて、濃縮塩水と薄い海水に漉し分ける方法である。具体的には、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に並べた間に海水を流し、両端に電極を置いて直流電流を通す。この通電によって、液中でイオンとなっている物質は、イオンの性質によって陽イオンは陰極に、陰イオンは陽極に移動する。この時に、陽イオンは陽イオン交換膜を通り抜けることができる一方で、陰イオンは陽イオン交換膜を通り抜けることができないように構成されている。このような原理によって、膜と膜に挟まれた空間に交互に濃縮室と希釈室ができ、濃縮室には海水の５〜６倍の塩分濃度の濃縮塩水を得ることができる。
【０００４】
煎熬工程は、採かん工程で得た濃縮塩水（かん水）を加熱し、その水分を蒸発させて塩を結晶化させ、結晶化した塩を含む製塩液（塩と「にがり」を含む溶液）を得る工程である。煎熬工程では、濃縮塩水を真空式蒸発装置で煮詰めて、塩の結晶を析出させる。真空式蒸発装置は、複数の蒸発濃縮缶を効用缶として用いる多重効用システムとして構成されている。一例として、４つの蒸発濃縮缶を用いるシステムに基づいて説明する。まず、第一蒸発濃縮缶（第一効用缶）において濃縮塩水を加熱した水蒸気によって、第二蒸発濃縮缶（第二効用缶）を加熱する。続いて、第二蒸発濃縮缶（第二効用缶）において濃縮塩水を加熱した水蒸気によって、第三蒸発濃縮缶（第三効用缶）を加熱する。同様に、第三蒸発濃縮缶（第三効用缶）において濃縮塩水を加熱した水蒸気によって、第四蒸発濃縮缶（第四効用缶）を加熱する。
【０００５】
第四蒸発濃縮缶から出てくる水蒸気には、海水をかけて冷却する。このように冷却すると蒸気が水に戻るので、その際に体積が小さくなることを利用し、第四蒸発濃縮缶の内部を真空に近い状態（０．０７気圧程度）としている。この第四蒸発濃縮缶における真空に近い状態を利用し、第三蒸発濃縮缶及び第二蒸発濃縮缶の内部の気圧も下げて、それぞれ０．２気圧、０．５気圧程度の適切な気圧に制御する。
【０００６】
第二蒸発濃縮缶から第四蒸発濃縮缶における気圧制御を適切なものとすれば、第一蒸発濃縮缶を沸騰させるために作り出した水蒸気の熱だけで、全ての蒸発濃縮缶を沸騰させることができる。これは気圧が低下すると水の沸騰温度が下がることを利用するものであって、一例としては、第一蒸発濃縮缶では１００℃（１気圧）、第二蒸発濃縮缶では８０℃（０．５気圧）、第三蒸発濃縮缶では６０℃（０．２気圧）、第四蒸発濃縮缶では３８℃（０．０７気圧）となるように制御する。
【０００７】
このように各蒸発濃縮缶で濃縮塩水を沸騰させることで析出した塩は、にがりと混ざった製塩液として排出される。この製塩液を遠心脱水機にかけることで、にがりを分離し、湿り気のある塩（湿塩）を取り出す。この湿塩を乾燥機にかけて熱風乾燥することで、乾燥した製品（乾燥塩）を得ることができる。
【０００８】
尚、このような製塩工程は公知のものであるが、その内容が記載された特許文献等がないため、記載すべき先行技術文献が無い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような、海水を濃縮した濃縮塩水を煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶は、内部の空間（生成室）に濃縮塩水を入れて煮詰めるものであ。この蒸発濃縮缶は、後段の効用缶として用いられれば、内部が減圧した状態で用いられるものである。従って、内部が真空に近い状態まで減圧されても変形しないようにするため、蒸発濃縮缶の生成室を囲繞して外部と遮断する殻となる外殻部材は、機械的強度が高いものが求められる。そのため、厚みが数センチある鋼材によって外殻部材が構成される。
【００１０】
一方、生成室内には濃縮塩水が投入されて煮詰められるため、通常の鋼材では錆びてしまい、要求される耐久性を満たすことができない。そこで、鋼材の内側にステンレスを貼り付けて、耐食性を高めた外殻部材が用いられている。具体的には、軟鋼の厚板を母材とし、その少なくとも片面にステンレス鋼を熱間圧延又は鍛接によって圧着した金属板であるクラッド鋼板を複数準備し、それら複数のクラッド鋼板を互いに溶接接合することで外殻部材を構成している。そのため、この溶接部に生じた傷や隙間、又は母材に生じた傷などから濃縮塩水が浸入し、鋼材が錆びてしまうことを完全に排除することはできなかった。
【００１１】
そこで、鋼材の内側に設けられたステンレス板材層の更に内側に、より耐食性の高い金属層を形成することが検討されている。このように耐食性の極めて高い耐食性金属（ニッケル基合金など）は、極めて高価なものであるため、耐食性金属によって形成する金属層は極力薄くせざるを得ない。薄い板状の耐食性金属板を外殻部材の内側に配置する場合には、隣接した耐食性金属板同士を溶接して接合することが必要になる。耐食性金属板そのものは極めて高い耐食性を備えているものの、耐食性金属板同士を溶接して接合すればその接合部分の欠陥から濃縮塩水が浸透するおそれがある。特に耐食性金属板は極めて薄い板材であるから、そのような濃縮塩水が浸透する欠陥が生じやすいものである。
【００１２】
更に、薄い板材である耐食性金属板を、鋼材及びステンレス板材からなる外殻部材の内側に強固に密着させることは困難である。そのため、例えば第四効用缶として用いられた場合には、内部が真空に近い状態まで減圧されることで耐食性金属板が脱落するおそれもある。
【００１３】
更に、耐食性金属板に欠陥が生じ、外殻部材と耐食性金属板との間に濃縮塩水が入り込んだ場合に、濃縮塩水が入り込んだ状態で欠陥を補修し再度起動させて昇温すると、その濃縮塩水が蒸発し外殻部材と耐食性金属板との間の空間の内圧が蒸発圧力によって高まるおそれがある。このように外殻部材と耐食性金属板との間の空間の内圧が高まると、耐食性金属板が膨れて大きく変形するおそれがある。
【００１４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、海水を濃縮した濃縮塩水を煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶であって、内部の耐食性をより向上させると共にその耐久性も向上させることができる蒸発濃縮缶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明に係る蒸発濃縮缶は、海水を濃縮した濃縮塩水を煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶であって、濃縮塩水が投入され煎熬されることで濃縮塩水の水分が蒸発し、製塩液を生成する生成室と、生成室を囲繞することで生成室を外部から遮断し、蒸発濃縮缶の外形を保つための外殻部材と、外殻部材の生成室に臨む内面側を覆うように配置され、外殻部材の腐食を防止するための内殻部材と、を備えている。更に、外殻部材と内殻部材との間に、内殻部材の形態を保持するための形態保持室が設けられると共に、生成室内の気圧と形態保持室内の気圧とを均衡させるための気圧均衡手段が設けられている。
【００１６】
本発明に係る蒸発濃縮缶によれば、生成室内の気圧と形態保持室内の気圧とを均衡させるための気圧均衡手段が設けられているので、生成室内が減圧されて真空に近い状態になっても、形態保持室内の気圧もそれと同等に真空に近い状態とすることができる。更に、生成室内の気圧が変動しても、その気圧と形態保持室内の気圧とが均衡するように気圧均衡手段が機能するので、内殻部材が生成室側から受ける力と形態保持室側から受ける力が均衡する。従って、生成室内が減圧されても、内殻部材が生成室側に引き込まれることなく、その形態を保持することができる。
【００１７】
また本発明に係る蒸発濃縮缶では、気圧均衡手段は、生成室と形態保持室とを連通する連通管路を有することも好ましい。
【００１８】
この好ましい態様では、気圧均衡手段が連通管路を有しており、連通管路は生成室と形態保持室とを連通するものであるので、連通管路を設けるという簡易な構成で生成室内の気圧と形態保持室内の気圧とを均衡させることができる。
【００１９】
また本発明に係る蒸発濃縮缶では、連通管路は、生成室内の蒸気を取り出すための蒸気取出管の一部と、この蒸気取出管の一部と形態保持室とを連通する接続管とによって構成されることも好ましい。
【００２０】
この好ましい態様では、連通管路が、蒸気取出管の一部と、当該一部と形態保持室とを連通する接続管とによって構成されるので、生成室内の圧力と略同等の圧力となっている蒸気取出管を利用して気圧均衡手段を実現することができる。生成室内には濃縮塩水が投入され煮詰められるので、その濃縮塩水と確実に所定の距離をおくことができる蒸気取出管の一部と形態保持室とを連通することで、濃縮塩水が形態保持室内に流入することを抑制できる。
【００２１】
また本発明に係る蒸発濃縮缶では、形態保持室に水を導入するための水導入手段を備え、水導入手段は、形態保持室に導入する水を、生成室内の濃縮塩水の水位よりも上の基準水位まで溜めるように導入することも好ましい。
【００２２】
この好ましい態様では、形態保持室に水を導入するので、万が一、内殻部材に亀裂が生じて濃縮塩水が形態保持室に入り込んでも水によって希釈することができ、外殻部材が侵食されることを抑制できる。形態保持室に導入される水の水位は、生成室内の濃縮塩水の水位よりも上の基準水位までためるので、外殻部材の侵食抑制効果をより発揮させることができる。
【００２３】
また本発明に係る蒸発濃縮缶では、水導入手段は、形態保持室に導入した水を排出する一方で新たに水を導入し、その導入する水の水位が基準水位に維持されるように導入することも好ましい。
【００２４】
この好ましい態様では、形態保持室に導入される水が入れ替えられるように、形態保持室に導入した水を排出する一方で新たに水を導入するので、形態保持室に導入される水を滞留させずに循環させることができる。従って、万が一、内殻部材に亀裂が生じて濃縮塩水が形態保持室に入り込んでも、塩分を含まない水によって希釈することができ、外殻部材が侵食されることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、海水を濃縮した濃縮塩水を煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶であって、内部の耐食性をより向上させると共にその耐久性も向上させることができる蒸発濃縮缶を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本願発明の実施形態である蒸発濃縮缶を用いた製塩プラントを示す概略構成図である。
【図２】本願発明の実施形態である蒸発濃縮缶の構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２８】
本願発明の実施形態である蒸発濃縮缶を用いた製塩プラントについて、図１を参照しながら説明する。図１は、製塩プラントＳＰの概略構成図である。製塩プラントＳＰは、蒸発濃縮缶ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３，ＶＣ４と、ボイラー１０と、タービン１２と、遠心脱水機１４と、乾燥機１６と、バロメトリックコンデンサー１８とを備えている。
【００２９】
蒸発濃縮缶ＶＣ１は、加熱缶３０と、塩水循環管３１，３２と、濃縮塩水導入管３３とを有している。塩水循環管３１，３２は、蒸発濃縮缶ＶＣ１内の濃縮塩水を循環させ、加熱缶３０によって加熱させるように流路を形成するものである。加熱缶３０は、ボイラー１０によって生成された高温の蒸気によって、塩水循環管３１，３２を通る濃縮塩水を加熱するように構成されている。ボイラー１０によって生成された高温の蒸気は、タービン１２を通って加熱缶３０に供給される。
【００３０】
塩水循環管３１，３２及び加熱缶３０を循環させることで濃縮塩水を加熱すると、その水分が蒸発して塩が結晶化される。結晶化した塩と「にがり」を含む製塩液は、蒸発濃縮缶ＶＣ１下部に接続されたソルトレグ３５から搬送管１４１を通って、遠心脱水機１４に搬送される。ソルトレグ３５からの製塩液の排出に対応させて、濃縮塩水導入管３３から濃縮塩水が供給される。濃縮塩水導入管３３には、イオン交換膜透析槽（図示しない）によって海水から濃縮された濃縮塩水が供給される。イオン交換膜透析槽は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に並べた間に海水を流し、両端に電極を置いて直流電流を通している。この通電によって、液中でイオンとなっている物質は、イオンの性質によって陽イオンは陰極に、陰イオンは陽極に移動する。この時に、陽イオンは陽イオン交換膜を通り抜けることができる一方で、陰イオンは陽イオン交換膜を通り抜けることができないように構成されている。このような原理によって、膜と膜に挟まれた空間に交互に濃縮室と希釈室ができ、濃縮室には海水の５〜６倍の塩分濃度の濃縮塩水を得ることができる。このように得られた濃縮塩水が、濃縮塩水導入管３３から塩水循環管３２へと供給される。
【００３１】
塩水循環管３１，３２及び加熱缶３０を循環させることで濃縮塩水を加熱した際に発生する蒸気は、蒸気管３４を通って蒸発濃縮缶ＶＣ１外に排出される。蒸気管３４は、蒸発濃縮缶ＶＣ２の加熱缶４０に繋がっており、蒸発濃縮缶ＶＣ１の後段の蒸発濃縮缶ＶＣ２の加熱缶４０を通る濃縮塩水を加熱している。
【００３２】
蒸発濃縮缶ＶＣ２は、加熱缶４０と、塩水循環管４１，４２と、濃縮塩水導入管４３とを有している。塩水循環管４１，４２は、蒸発濃縮缶ＶＣ２内の濃縮塩水を循環させ、加熱缶４０によって加熱させるように流路を形成するものである。加熱缶４０は、蒸発濃縮缶ＶＣ１から蒸気管３４を経由して供給される高温の蒸気によって、塩水循環管４１，４２を通る濃縮塩水を加熱するように構成されている。
【００３３】
塩水循環管４１，４２及び加熱缶４０を循環させることで濃縮塩水を加熱すると、その水分が蒸発して塩が結晶化される。結晶化した塩と「にがり」を含む製塩液は、蒸発濃縮缶ＶＣ２下部に接続されたソルトレグ４５から搬送管１４１を通って、遠心脱水機１４に搬送される。ソルトレグ４５からの製塩液の排出に対応させて、濃縮塩水導入管４３から濃縮塩水が供給される。濃縮塩水導入管４３には、イオン交換膜透析槽（図示しない）によって海水から濃縮された濃縮塩水が供給される。
【００３４】
塩水循環管４１，４２及び加熱缶４０を循環させることで濃縮塩水を加熱した際に発生する蒸気は、蒸気管４４を通って蒸発濃縮缶ＶＣ２外に排出される。蒸気管４４は、蒸発濃縮缶ＶＣ３の加熱缶５０に繋がっており、蒸発濃縮缶ＶＣ２の後段の蒸発濃縮缶ＶＣ３の加熱缶５０を通る濃縮塩水を加熱している。
【００３５】
蒸発濃縮缶ＶＣ３は、加熱缶５０と、塩水循環管５１，５２と、濃縮塩水導入管５３とを有している。塩水循環管５１，５２は、蒸発濃縮缶ＶＣ３内の濃縮塩水を循環させ、加熱缶５０によって加熱させるように流路を形成するものである。加熱缶５０は、蒸発濃縮缶ＶＣ２から蒸気管４４を経由して供給される高温の蒸気によって、塩水循環管５１，５２を通る濃縮塩水を加熱するように構成されている。
【００３６】
塩水循環管５１，５２及び加熱缶５０を循環させることで濃縮塩水を加熱すると、その水分が蒸発して塩が結晶化される。結晶化した塩と「にがり」を含む製塩液は、蒸発濃縮缶ＶＣ３下部に接続されたソルトレグ５５から搬送管１４１を通って、遠心脱水機１４に搬送される。ソルトレグ５５からの製塩液の排出に対応させて、濃縮塩水導入管５３から濃縮塩水が供給される。濃縮塩水導入管５３には、イオン交換膜透析槽（図示しない）によって海水から濃縮された濃縮塩水が供給される。
【００３７】
塩水循環管５１，５２及び加熱缶５０を循環させることで濃縮塩水を加熱した際に発生する蒸気は、蒸気管５４を通って蒸発濃縮缶ＶＣ３外に排出される。蒸気管５４は、蒸発濃縮缶ＶＣ４の加熱缶６０に繋がっており、蒸発濃縮缶ＶＣ３の後段の蒸発濃縮缶ＶＣ４の加熱缶６０を通る濃縮塩水を加熱している。
【００３８】
蒸発濃縮缶ＶＣ４は、加熱缶６０と、塩水循環管６１，６２と、濃縮塩水導入管６３とを有している。塩水循環管６１，６２は、蒸発濃縮缶ＶＣ４内の濃縮塩水を循環させ、加熱缶６０によって加熱させるように流路を形成するものである。加熱缶６０は、蒸発濃縮缶ＶＣ３から蒸気管５４を経由して供給される高温の蒸気によって、塩水循環管６１，６２を通る濃縮塩水を加熱するように構成されている。
【００３９】
塩水循環管６１，６２及び加熱缶６０を循環させることで濃縮塩水を加熱すると、その水分が蒸発して塩が結晶化される。結晶化した塩と「にがり」を含む製塩液は、蒸発濃縮缶ＶＣ４下部に接続されたソルトレグ６５から搬送管１４１を通って、遠心脱水機１４に搬送される。ソルトレグ６５からの製塩液の排出に対応させて、濃縮塩水導入管６３から濃縮塩水が供給される。濃縮塩水導入管６３には、イオン交換膜透析槽（図示しない）によって海水から濃縮された濃縮塩水が供給される。
【００４０】
塩水循環管６１，６２及び加熱缶６０を循環させることで濃縮塩水を加熱した際に発生する蒸気は、蒸気管６４を通って蒸発濃縮缶ＶＣ４外に排出される。蒸気管６４は、バロメトリックコンデンサー１８に繋がっている。
【００４１】
バロメトリックコンデンサー１８は、蒸発濃縮缶ＶＣ４から蒸気管６４を経由して排出される水蒸気に海水をかけて冷却し、蒸発濃縮缶ＶＣ４を減圧するためのものである。
バロメトリックコンデンサー１８は、真空下で水蒸気を擬縮したり、空気を冷却したりするように構成されている。バロメトリックコンデンサー１８には、減圧管１８１と、冷却水導入管１８２と、冷却水導出管１８３とが繋がれている。製塩プラントＳＰの運転初期（メンテナンス時の運転再開時も含む）においては、減圧管１８１の先に繋がっている真空ポンプによって、バロメトリックコンデンサー１８、蒸気管６４、蒸発濃縮缶ＶＣ４の内部を減圧する。製塩プラントＳＰの定常運転期においては、蒸気管６４から排出される水蒸気に冷却水導入管１８２から導入される海水を接触させて冷却し、水蒸気を凝縮させることで減圧する。冷却水導入管１８２から導入される冷却水としての海水及び凝縮液は、冷却水導出管１８３から排出される。
【００４２】
搬送管１４１から排出される製塩液は、遠心脱水機１４に供給される。遠心脱水機１４において、製塩液を「にがり」と「湿塩」とに分離する。湿塩は、乾燥機１６に供給され、乾燥機１６で熱風乾燥されることで、乾燥した製品（乾燥塩）が得られる。
【００４３】
上述した製塩プラントＳＰによって、次のような製塩運転が可能となる。まず、第一効用缶としての蒸発濃縮缶ＶＣ１において濃縮塩水を加熱した水蒸気によって、第二効用缶としての蒸発濃縮缶ＶＣ２を加熱する。続いて、蒸発濃縮缶ＶＣ２において濃縮塩水を加熱した水蒸気によって、第三効用缶としての蒸発濃縮缶ＶＣ３を加熱する。同様に、蒸発濃縮缶ＶＣ３において濃縮塩水を加熱した水蒸気によって、第四効用缶としての蒸発濃縮缶ＶＣ４を加熱する。
【００４４】
蒸発濃縮缶ＶＣ４から出てくる水蒸気には、バロメトリックコンデンサー１８において海水をかけて冷却する。このように冷却すると蒸気が水に戻るので、その際に体積が小さくなることを利用し、蒸発濃縮缶ＶＣ４の内部を真空に近い状態（０．０７気圧程度）とする。この蒸発濃縮缶ＶＣ４における真空に近い状態を利用し、蒸発濃縮缶ＶＣ３及び蒸発濃縮缶ＶＣ２の内部の気圧も下げて、それぞれ０．２気圧、０．５気圧程度の適切な気圧に制御する。
【００４５】
蒸発濃縮缶ＶＣ２から蒸発濃縮缶ＶＣ４における気圧制御を適切なものとすれば、蒸発濃縮缶ＶＣ１を沸騰させるためにボイラー１０によって作り出した水蒸気の熱だけで、全ての蒸発濃縮缶ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３，ＶＣ４を沸騰させることができる。これは気圧が低下すると水の沸騰温度が下がることを利用するものであって、一例としては、蒸発濃縮缶ＶＣ１では１００℃（１気圧）、蒸発濃縮缶ＶＣ２では８０℃（０．５気圧）、蒸発濃縮缶ＶＣ３では６０℃（０．２気圧）、蒸発濃縮缶ＶＣ４では３８℃（０．０７気圧）となるように制御する。
【００４６】
続いて、蒸発濃縮缶ＶＣ１〜ＶＣ４の構成について説明する。この説明では、蒸発濃縮缶ＶＣ２について図２を参照しながら説明し、同様の構成である蒸発濃縮缶ＶＣ３〜ＶＣ４の説明を省略する。また、蒸発濃縮缶ＶＣ１は、以下に詳述するシール水ＴＷを導入するシステムを具備しない点を除いては、蒸発濃縮缶ＶＣ２〜ＶＣ４と構成が同様であるのでその説明を省略する。図２は、蒸発濃縮缶ＶＣ２の構成を示す部分断面図である。
【００４７】
図２に示されるように、蒸発濃縮缶ＶＣ２は、本体部２０を備えている。本体部２０は、上コニカル部２０Ａと、直胴部２０Ｂと、下コニカル部２０Ｃとを有している。上コニカル部２０Ａと、直胴部２０Ｂと、下コニカル部２０Ｃとは一体的に構成されている。上コニカル部２０Ａは、直胴部２０Ｂの上側に繋がれており、直胴部２０Ｂから縮径しながら図中上方に延びている。下コニカル部２０Ｃは、直胴部２０Ｂの下側に繋がれており、直胴部２０Ｂから縮径しながら図中下方に延びている。
【００４８】
蒸気管４４は、上コニカル部２０Ａの最上端に繋がれている。塩水循環管４２は、直胴部２０Ｂに繋がれており、本体部２０内の生成室２１に塩水循環口４２１を介して繋がっている。塩水循環管４１は、下コニカル部２０Ｃに繋がれており、本体部２０内の生成室２１に塩水循環口４１１を介して繋がっている。
【００４９】
生成室２１は、濃縮塩水導入管４３から塩水循環管４２に供給され塩水循環管４１を通って供給される濃縮塩水ＳＷを煎熬し、濃縮塩水ＳＷの水分を蒸発させ、製塩液を生成する領域である。生成室２１において発生した蒸気ＶＰは、蒸気管４４を通って蒸発濃縮缶ＶＣ２の外部へ排出される。
【００５０】
本体部２０は、外殻部材２０１と、内殻部材２０２とによって構成されている。外殻部材２０１は、生成室２１を囲繞することで生成室２１を外部から遮断し、蒸発濃縮缶ＶＣ２の外形を保つための部材である。外殻部材２０１は、軟鋼の厚板を母材とし、その少なくとも片面にステンレス鋼を熱間圧延又は鍛接によって圧着した金属板であるクラッド鋼板を複数準備し、それら複数のクラッド鋼板を互いに溶接接合することで構成されている。
【００５１】
内殻部材２０２は、外殻部材２０１の生成室２１に臨む内面側を覆うように配置され、外殻部材２０１の腐食を防止するための部材である。内殻部材２０２は、ニッケル基にモリブデンやクロムを多く加えて耐食性を高めた合金によって形成されている。内殻部材２０２は、このようなニッケル基合金の薄板を複数準備し、それら複数のニッケル基合金の薄板を互いに溶接接合することで構成されている。
【００５２】
外殻部材２０１と内殻部材２０２との間には隙間が設けられ、形態保持室２０３が形成されている。内殻部材２０２は上述したようにニッケル基合金の薄板で形成されており、変形しやすいので、その内殻部材２０２の形態を保持するために形態保持室２０３が設けられている。形態保持室２０３と蒸気管４４とは、接続管２０４によって繋がっている。従って、蒸気管４４の一部と接続管２０４とは、形態保持室２０３と生成室２１とを繋ぐ連通管路として機能している。またこのように構成することで、生成室２１内の気圧と形態保持室２０３内の気圧とが均衡されるので、蒸気管４４の一部と接続管２０４とは、生成室２１内の気圧と形態保持室２０３内の気圧とを均衡するための気圧均衡手段として機能している。
【００５３】
本実施形態の場合、形態保持室２０３内には、シール水ＴＷが導入されている。形態保持室２０３内にシール水ＴＷを導入するための手段として、シール水管２０５，２０６，２０７，２０８が設けられている。シール水管２０６には、バルブ２０６ａが設けられている。シール水管２０７には、バルブ２０７ａが設けられている。シール水管２０８には、バルブ２０８ａが設けられている。
【００５４】
シール水管２０５は、上コニカル部２０Ａと直胴部２０Ｂとの境界部近傍において、形態保持室２０３内に繋がっている。シール水管２０６は、直胴部２０Ｂとの境界部近傍において、形態保持室２０３内に繋がっている。シール水管２０７は、直胴部２０Ｂとの境界部近傍のシール水管２０６が繋がっている部分よりも下方において、形態保持室２０３内に繋がっている。シール水管２０８は、下コニカル部２０Ｃの下端近傍において、形態保持室２０３内に繋がっている。
【００５５】
シール水管２０５，２０６，２０７，２０８は、給排水管２０９に繋がっている。給排水管２０９の下流側には、バルブ２０９ａが設けられており、バルブ２０９ａが開かれると給排水管２０９内の水が排出されるように構成されている。給排水管２０９のバルブ２０９ａ側から順に、シール水管２０８、シール水管２０７、シール水管２０６、シール水管２０５が接続されている。
【００５６】
給排水管２０９のシール水管２０７が繋がっている部分とシール水管２０８が繋がっている部分との間には、給水管２１２が繋がっている。給水管２１２は、給水タンクＷＴと給排水管２０９とを繋ぐための管路を構成している。給水管２１２には、バルブ２１２ａが設けられている。
【００５７】
給水タンクＷＴには、給水タンクＷＴに給水するための給水管２１０が繋がっている。給水管２１０にはボールタップ２１０ｂが設けられおり、給水タンクＷＴ内の給水液面ＷＬｃが所定の水位よりも下がるとバルブ２１０ａを開いて給水するように構成されている。給水タンクＷＴには、排水管２１１が繋がっている。給水タンクＷＴ内の水位が過度に上昇してオーバーフローすると、排水管２１１から排水されるように構成されている。
【００５８】
給排水管２０９のシール水管２０６が繋がっている部分とシール水管２０７が繋がっている部分との間には、逆止弁２０９ｂが設けられている。逆止弁２０９ｂは、給水タンクＷＴ側から、シール水管２０５，２０６側へ向かう水のみを通すように構成されている。
【００５９】
本実施形態では上述した構成によって、形態保持室２０３内にシール水ＴＷを供給している。シール水ＴＷのシール水液面ＷＬａは、濃縮塩水ＳＷの塩水液面ＷＬｂよりも上方に位置するように調整されている。
【００６０】
製塩プラントＳＰのスタートアップ時においては、シール水ＴＷは、シール水管２０８からフィードされ、形態保持室２０３内の真空度の上昇に伴ってシール水液面ＷＬａが上昇する。シール水液面ＷＬａの上昇に伴って、シール水ＴＷは、シール水管２０７，２０６，２０５からも供給される。
【００６１】
生成室２１内の真空度の変動に伴って、形態保持室２０３内の気圧も変動し、シール水液面ＷＬａは変動する。生成室２１内の真空度が上昇し、その内圧が低下すると、シール水液面ＷＬａは上昇する。一方、生成室２１内の真空度が低下し、その内圧が上昇すると、シール水液面ＷＬａは下降する。
【００６２】
シール水液面ＷＬａが下降したことに伴って、形態保持室２０３内のシール水ＴＷは、シール水管２０７，２０８を経由し給水管２１２を通って給水タンクＷＴに還流する。給水タンクＷＴ内の水位が上昇すると、オーバーフローし、排水管２１１から排水される。このようにシール水管２０７，２０８のみを経由して排水されるのは、給排水管２０９に逆止弁２０９ｂを設けているためである。この逆止弁２０９ｂによって、シール水管２０５，２０６は給水用の管路として機能し、シール水管２０７，２０８は給水用及び排水用の管路として機能している。
【００６３】
万が一、内殻部材２０２に亀裂等が発生し、濃縮塩水ＳＷが形態保持室２０３内に入ってきた場合には、シール水管２０５，２０６から水道水をシール水ＴＷとして補給し、塩分を含む水をシール水管２０７，２０８から排出することができる。このように給排水を実行することで、形態保持室２０３内に塩分を含む水を残さずに洗浄することが可能となる。
【００６４】
上述したように本実施形態に係る蒸発濃縮缶ＶＣ２（ＶＣ３，ＶＣ４も同様である。以下同じ）は、海水を濃縮した濃縮塩水ＳＷを煎熬して更に濃縮させ、塩を含む製塩液を生成するための蒸発濃縮缶である。蒸発濃縮缶ＶＣ２は、濃縮塩水ＳＷが投入され煎熬されることで濃縮塩水ＳＷの水分が蒸発し、製塩液を生成する生成室２１と、生成室２１を囲繞することで生成室２１を外部から遮断し、蒸発濃縮缶ＶＣ２の外形を保つための外殻部材２０１と、外殻部材２０１の生成室２１に臨む内面側を覆うように配置され、外殻部材２０１の腐食を防止するための内殻部材２０２と、を備えている。更に、外殻部材２０１と内殻部材２０２との間に、内殻部材２０２の形態を保持するための形態保持室２０３が設けられると共に、生成室２１内の気圧と形態保持室２０３内の気圧とを均衡させるための気圧均衡手段として蒸気管４４及び接続管２０４が設けられている。
【００６５】
この蒸発濃縮缶ＶＣ２では、生成室２１内の気圧と形態保持室２０３内の気圧とを均衡させるための気圧均衡手段が設けられているので、生成室２１内が減圧されて真空に近い状態になっても、形態保持室２０３内の気圧もそれと同等に真空に近い状態とすることができる。更に、生成室２１内の気圧が変動しても、その気圧と形態保持室２０３内の気圧とが均衡するように構成しているので、内殻部材２０２が生成室２１側から受ける力と形態保持室２０３側から受ける力が均衡する。従って、生成室２１内が減圧されても、内殻部材２０２が生成室２１側に引き込まれることなく、その形態を保持することができる。
【００６６】
本実施形態では、気圧均衡手段として連通管路（蒸気管４４の一部と接続管２０４）を形成し、連通管路は生成室２１と形態保持室２０３とを連通するものとしている。このように連通管路を設けるという簡易な構成で生成室２１内の気圧と形態保持室２０３内の気圧とを均衡させることができる。
【００６７】
また本実施形態では、連通管路は、生成室２１内の蒸気を取り出すための蒸気取出管としての蒸気管４４の一部と、この蒸気管４４の一部と形態保持室２０３とを連通する接続管２０４とによって構成されている。このように構成することで、生成室２１内の圧力と略同等の圧力となっている蒸気管４４を利用して気圧均衡手段を実現することができる。生成室２１内には濃縮塩水ＳＷが投入され煮詰められるので、その濃縮塩水ＳＷと確実に所定の距離をおくことができる蒸気管４４の一部と形態保持室２０３とを連通することで、濃縮塩水ＳＷが形態保持室２０３内に流入することを抑制できる。
【００６８】
また本実施形態では、形態保持室２０３に水を導入するための水導入手段として、シール水管２０５，２０６，２０７，２０８を備え、形態保持室２０３に導入するシール水ＴＷを、生成室２１内の濃縮塩水ＳＷの水位である塩水液面ＷＬｂよりも上の基準水位まで溜めるように導入している。このように構成することで、万が一、内殻部材２０２に亀裂が生じて濃縮塩水ＳＷが形態保持室２０３に入り込んでもシール水ＴＷによって希釈することができ、外殻部材２０１が侵食されることを抑制できる。形態保持室２０３に導入されるシール水の水位は、生成室２１内の濃縮塩水ＳＷの水位よりも上の基準水位までためるので、外殻部材２０１の侵食抑制効果をより発揮させることができる。
【００６９】
また本実施形態では、水導入手段（シール水管２０５，２０６，２０７，２０８）は、形態保持室２０３に導入したシール水ＴＷ（若しくは進入した濃縮塩水ＳＷ）を排出する一方で新たにシール水ＴＷを導入し、その導入するシール水ＴＷの水位が基準水位に維持されるように導入している。
【００７０】
このように、形態保持室２０３に導入される水が入れ替えられるように、形態保持室２０３に導入したシール水ＴＷを排出する一方で新たにシール水ＴＷを導入するので、形態保持室２０３に導入される水を滞留させずに循環させることができる。従って、万が一、内殻部材２０２に亀裂が生じて濃縮塩水ＳＷが形態保持室２０３に入り込んでも、塩分を含まない水によって希釈することができ、外殻部材２０１が侵食されることを抑制できる。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７２】
ＳＰ：製塩プラント
ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３，ＶＣ４：蒸発濃縮缶
１０：ボイラー
１２：タービン
１４：遠心脱水機
１４１：搬送管
１６：乾燥機
１８：バロメトリックコンデンサー
１８１：減圧管
１８２：冷却水導入管
１８３：冷却水導出管
３０，４０，５０，６０：加熱缶
３１，３２，４１，４２，５１，５２，６１，６２：塩水循環管
３３，４３，５３，６３：濃縮塩水導入管
３４，４４，５４，６４：蒸気管
３５，４５，５５，６５：ソルトレグ部
２０：本体部
２０１：外殻部材
２０２：内殻部材
２０３：形態保持室
２０４：接続管
４１１，４２１：塩水循環口
２０５，２０６，２０７，２０８：シール水管
２１１：排水管
２１０，２１２：給水管
２０９：給排水管
２０９ａ：逆止弁
２０６ａ，２０７ａ，２０８ａ，２１０ａ，２１２ａ：バルブ
２１０ｂ：ボールタップ
ＷＴ：給水タンク
ＴＷ：シール水
ＳＷ：濃縮塩水
ＶＰ：蒸気
ＷＬａ：シール水液面
ＷＬｂ：塩水液面
【図１】
0005535005.tif 000002
【図２】
0005535005.tif 000003