(57)【要約】【課題】高温の蒸気やヒーターで熱した金属などの熱エネルギーを使うことなく塩を生成する省エネルギーな塩生成装置の開発。【解決手段】本発明は、金属または樹脂で形成されている２流体ノズルに供給する高圧の気体によって発生する高速の回転気流によって塩等の固形分が溶存する海水等の低圧の液体が１〜５０μｍの微粒径に分解され、微粒化された液体が効率よく揮発する性質を利用し、内部に溶存する塩等の固形分を熱等によるネルギーを使用することなく固体化するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属または樹脂で形成されている２流体ノズル１と、２流体ノズル１に高圧エアまたは高圧窒素等の高圧の気体を送る樹脂製または金属製の配管２と、その内部を通る高圧の気体３と、２流体ノズル１に塩等の固形物が溶存する海水や塩水または液体を送る樹脂製または腐食しない金属製の配管４と、その内部を通る低圧の海水や塩水または液体５と、高圧エアまたは高圧窒素等の高圧の気体を送る配管２に接続されていて高圧の気体の流量を測定する流量計６と、高圧エア又は高圧窒素等の高圧の気体を送る配管２に接続されていて高圧気体の圧力を一定に保つ圧力調整器７と、高圧エアまたは高圧窒素等の高圧の気体を送る配管２に接続されていて高圧の気体内に含まれるごみや水分、油等を除去するフィルター８と、塩等の固形物が溶存する海水や塩水または液体を送る配管３に接続されていて液体の流量を測定する流量計９と、塩等の固形物が溶存する海水や塩水または液体を送る配管３に接続されていて海水や塩水または液体内に含まれるごみや不純物等を除去するフィルター１０とからなる噴霧部１１と、
高圧エアまたは高圧窒素等の高圧の気体を発生させる気体発生部１２と、
塩等の固形物が溶存する海水や塩水または液体を貯蔵するタンク１３と、タンク１３内の海水や塩水または液体を送液する為のポンプ１４または圧送用に使われる低圧エアまたは低圧窒素をタンク１３内に一定圧力で供給する圧力調整器１５とからなる液供給部１６と、２流体ノズル１によって噴霧され気化した液体から溶存の塩等の固形分を捕集する空間１７と、２流体ノズル１によって噴霧され気化した液体を再液化する復水器１８と、空間１７内の気体を排気する排気配管１９とからなる塩等の固形分捕集部２０とからなる液中溶存塩等固形分捕集装置において、２流体ノズル１に供給する高圧の気体３によって低圧の液体５を１〜５０μｍの粒径に分解し、微細化された液体２１を効率よく揮発させ、内部に溶存する固形分２２を熱等によるネルギーを使用せず塩を固体化することを特徴とするノズル式塩生成装置。
【請求項２】
２流体ノズル１は、ノズル先端が０〜１ｍｍ張り出したノズル出口２９で高圧の気体３が高速に回転し、その旋回流によって低圧の液体５を微細に分解することを特徴とするノズル式塩生成装置。
【請求項３】
噴霧部１１は複数台使用する事で、液中溶存の固形分を台数倍生成することが出来ることを特徴とするノズル式塩生成装置。
【請求項４】
高圧の気体３は、コンプレッサー２３で圧縮しタンク２４内に貯蔵した高圧の空気や、液体の窒素２５を気化器２６で気体化したものでもよいことを特徴とするノズル式塩生成装置。
【請求項５】
低圧の液体５を濾過するフィルター８は、ゴミの除去だけでなく不要重金属等の除去用フィルターでもよいことを特徴とするノズル式塩生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、２流体ノズル１に供給する高圧の気体３によって低圧の液体５を１〜５０μｍの粒径に分解し、微細化された液体２１を効率よく揮発させ、内部に溶存する固形分２２を熱等によるネルギーを使用せず固体化することに関する。
【背景技術】
【０００２】  日本国内では岩塩が存在しないとされており、もっぱら海水を原料とする製塩法が一般的であった。その製造方法は、塩田製法が古くから行われていたが、近年はイオン交換膜法によって大量生産されている。【０００３】  しかしながら海水を原料とする製法では、海水の塩分濃度はわずか３％程度であるためしかも日本は多雨多湿であることから、海水は単に天日製塩法では結晶化せず煮詰める必要がありそのため膨大な熱エネルギーを消費する。広い土地を持ち降雨量が少なく湿度が低い地域とは異なり、日本では３０ｇの塩をつくるのにも１リットル近い水分を蒸発させなくてはならない。そのため、海水をそのまま煮詰めるのではなく、濃縮してから煮詰めるという方法で塩づくりが行われてきた。【０００４】  その海水から塩を製造する方法においても種々の技術革新が行われており、蒸気を利用するもの（特許文献１、２）、逆透過膜を利用するもの（特許文献３）、析出を利用するもの（特許文献４）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６８７３８号
【特許文献２】特開２００２−１６７２１７号
【特許文献３】特開２００３−２１２５３７号
【特許文献４】特開昭５４−１１２７９６号
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、上記特許は大量水分を蒸発させる手段として大量の熱エネルギーを使用するため大量の燃料を消費したり、真空環境で蒸発させるために常時真空ポンプを作動させる等大量の電気エネルギーを消費するとともに、その熱エネルギーによって塩以外に含まれるビタミン等を分解する等その弊害は大きい。
【０００７】  本発明は、それら過大に消費される熱エネルギーや電気エネルギーを使わずに、２流体ノズルによる高圧の気体だけで生成することができる省エネルギーの塩生成装置を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、金属または樹脂で形成されている２流体ノズルに供給する高圧の気体によって発生する高速の回転気流によって、塩等の固形分が溶存する海水や塩水等の低圧の液体が１〜５０μｍの微粒径に分解され微粒化された液体が効率よく揮発する性質を利用し、内部に溶存する塩等の固形分を熱等によるネルギーを使用することなく固体化するものである。
【０００９】  また、効率よく気化させる為に固形分を捕集する部屋等の空間の湿度を下げる目的から空間の排気を行うと共に、気化に至らず液滴のまま排気装置に進む液体を再度液タンクに戻すことで液の濃縮を行うことが出来る技術を有する。
【００１０】  さらに効率よく気化させる為に、空間に導入する空気をドライエアまたは窒素等の水分を含まないまたは低水分濃度の気体を使用する。
【００１１】  気化した水は溶存固形分が除去されたものであり不純物が含まれない水であるため、復水器によって液体の水に戻された水は、滅菌等の処理をした後は飲料用として使用する技術を有する。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の２流体ノズル１を使ったノズル式塩生成装置によれば、２流体ノズル１のノズル出口２９から高圧の気体３が高速で回転吐出することによって発生する高速の回転気流によって、効率よく海水や塩水または液体５が分解し微粒化される。この時海水や塩水または液体５の流量を高圧の気体流量の１０００分の１程度の流量で制御する時、図７のように１〜５０μｍの粒径の液滴に分解微粒化される。例えば１ｍｌの液体を噴霧したときの粒径を１０μｍだったとするとその表面積はおよそ２×１０の６乗倍増える。
【００１３】  このように２流体ノズルによる効果によって作り出された微粒化海水や塩水または液体５は、増大した表面積によって非常に気化しやすくなり、ヒーターや蒸気熱、太陽熱等によって水分を蒸発させる必要がなく省エネルギーで効率よく塩を作ることができる。２流体ノズル１に使用する高圧の気体３は、ドライエアを使用する他液体窒素を気化器で気化させた気体の窒素を使うことでもよい。この場合気化するために使用する気化器は熱交換型のものを使用するため電力等エネルギーを使う必要がない利点がある。
【００１４】  また本発明の２流体ノズル１を使ったノズル式塩生成装置によれば、その工程において一切熱を加えることがないため、海水や塩水または液体５に溶存又は混入する各種ミネラル分やビタミン等の栄養素を熱によって分解することがない。また海水や塩水または液体５や高圧の気体３を送る配管は、塩等による腐食のないステンレス等の金属またはフッ素樹脂や塩ビ等の樹脂製の材質を使用するため、長時間の使用でも得られた塩等の固体２２に不純物が混入することは極めて少ない利点がある。
【００１５】  本発明の２流体ノズル１を使ったノズル式塩生成装置によれば、塩等固体分２２を捕集する空間１７内に可動部分は存在しない。単にノズルから噴霧するだけである。そのため可動部分の定期点検等の必要がなく連続で運転できる利点がある。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施するための全体図である。
【図２】噴霧部の図である。
【図３】気体発生部の図である。
【図４】液供給部の図である。
【図５】固形捕集部の図である。
【図６】２流体ノズルの概念図である。
【図７】液滴の粒度分布図である。
【図８】複数のノズルを使用した時の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１９】  図１は本装置の全体図である。２流体ノズル１を含む噴霧部１１と、気体発生部１２と液供給部１６と、ノズルによって噴霧された超微粒子が気化し固体の塩を捕集する空間である固形捕集部１７とから構成されているノズル式塩生成装置である。
【００２０】  図２は噴霧部１１の図である。塩分によるさび等がない安定な金属であるステンレスや硬く塩分による腐食等がないピークやフッ素樹脂で形成されている２流体ノズル１と、２流体ノズル１に圧力調整器７によって３００〜５００ＫＰａの圧力に調整され、且つ流量計６によって毎分１０〜３０ｌに流量調整された高圧エアまたは高圧窒素等の高圧の気体３を送るフッ素樹脂や塩ビ等の樹脂製またはステンレス等の金属製の配管２が接続され２流体ノズル１の気体導入口２８に供給されている。
【００２１】  また２流体ノズル１に塩分によるさび等がない安定な金属であるステンレスや硬く塩分による腐食等がないピークやフッ素樹脂で形成されている配管４に、流量計９によって毎分５〜２０ｍｌに流量調整された液体５を送液する配管４が２流体ノズル１の液導入口２７に接続されている。
【００２２】  高圧の気体用配管２にはゴミを除去する為のフィルター８が設けてあり、高圧の気体中に含まれている可能性のある水分や油分、ゴミ等を除去する。
【００２３】  海水や塩水または液体などの固形分溶存液体中に含まれる不純物やゴミ等を除去するため、液体の送液用配管４にはフィルター１０が取付けられており、海水中に含まれるゴミを除去する。また重金属が心配される場合は重金属の除去用としての機能を持ったフィルターに変更するか両者同時に使用することでもよい。
【００２４】  図３は気体発生部１２である。高圧の気体３の発生は、容量の大きなタンクを持つコンプレッサー式１２−２や液体窒素を気化器によって気化し供給する１２−１がある。コンプレッサー式１２−２によって発生させた圧縮空気は、多くの場合水分を多く含むためフィルター８の前段又は同時に水分除去フィルター３０を通す必要がある。液体窒素を気化器によって気体とした１２−１の場合は、元々水分が含まれていないため水分除去フィルターを通す必要はない。
【００２５】  図４は液体供給部１６である。液体５の供給は貯蔵タンク１３によって行われる。貯蔵タンク１３は、２流体ノズル１の出口高さより高い位置にある場合、またはフィルター１０の圧損が小さい場合２流体ノズル１による引圧によって吸引されるため、加圧等による積極的送液を行う必要がないことから、貯蔵タンク１３は圧力容器である必要がない。
【００２６】  フィルター１０の圧損が引圧より勝る場合は、流量調整の機能を持つポンプ１４使用した送液ポンプ式１６−２にて行う。この方式の場合流量調整機能を有するポンプを使用することが可能で、この場合トータルの液量の管理をすることができるため塩の生産量の管理をすることができる利点を持つ。またタンク１３は加圧されないため圧力容器である必要はない。
【００２７】  フィルター１０の圧損が引圧より勝る場合の他方の方式として貯蔵タンク１３に加圧して液体５を送液する液圧送式１６−１にて行うこともできる。この方式の場合圧送用に使われる低圧エアまたは低圧窒素をタンク１３内にレギュレータ１５によって一定圧力で気体を供給することでタンク１３内部の液体が押し出されることにより液を供給する。この場合の貯蔵タンク１３は圧力容器に準ずる耐圧が必要となると共に圧力リリーフ弁等の安全装置も必要となる。また液流量を管理するためには、別途流量計を設置する。
【００２８】  図５は固形捕集部１７である。２流体ノズル１によって噴霧された海水や塩水または液体５超微粒子の液滴２１は十分気化し溶存の塩等の固形分２２をまき散らす。２流体ノズル１の出口２９から出た超微粒子の液滴２１は最長で１０ｍ程遠方に到達するため、固形分２２を捕集する空間１７はノズル出口２９から１０ｍ長程度あるのが望ましい。また捕集空間１７は水分が気化することによって湿度が増加するため、ノズル１から吐出される気体の合計流量と水分が気化することで膨張する量を合わせた量を排出する排気配管１９を設置する。
【００２９】  超微粒子の液滴２１は、捕集空間１７内で気化し固形分２２が捕集部２０上に積層されて行く。この捕集空間１７内には可動部分がないためメンテナンスをする必要がなく、且つ異物の混入も極めて少なくすることができる。また無人で２４時間連続運転が可能であり低コスト省エネルギーの装置である。
【００３０】  超微粒子の液滴２１が気化することによって捕集空間１７内の湿度は増加する。気化性能を保つためには捕集空間１７内の湿度を低く保つ必要がある。そのため捕集空間１７内の湿った空気を外部に排出する排気配管１９が設置されて空間１７内の湿度の上昇を抑える働きをする。排気中には液体が気化したものが大量に存在するため、復水器１８によって気化した液体を再液化する。この液体は不純物のない水である。
【００３１】  図６は２流体ノズル１の概念図である。この２流体ノズル１には液導入口２７と気体導入口２８の２つの入り口と０〜１ｍｍ張り出したノズル出口２９で構成されている。液導入口２７から入った海水や塩水等の液体は２流体ノズル１の中心を通りノズル出口２９に到達する。液導入口２７からノズル出口２９に至る配管の内径は１ｍｍ以上と太いため固形分が溶存又は混在している液体でも詰まることなく流すことができる。
【００３２】  気体導入口２８から流入した３００〜５００ＫＰａの高圧の気体は、２流体ノズル１内部で液と完全に分離されているため混ざり合うことなく内部のスリットを経てノズル出口２９に到達する。高圧の気体は内部のスリットで高速な回転流に整流され、高速回転流のままノズル出口２９から吐出され液と出会う。
【００３３】  高速回転流の高圧気体はそのエネルギーを保ったまま液を細かく分解し噴霧する。ノズル出口２９から出る高速回転流の気体は圧力と流量によって毎秒５０〜２００ｍの初速度で吐出され、液の分解と大気との摩擦でそのエネルギーを失い速度が著しく低下する。図７は２流体ノズル１に供給する気体の流量と液の流量による液滴の大きさの粒度分布図である。この図には液の流量と気体の流量とその粒度を測定したノズルからの距離が描かれている。この図によれば液流量が少なく気体流量が多い時その液滴の粒径は小さく、且つノズルノズル出口２９から遠い程液滴の粒径は小さいことが分かる。
【００３４】  気体流量が大きい時ノズル出口２９からの高速回転流の気体速度は大きく且つ質量も大きいため液を分解するエネルギーも比例して大きくなる。またノズルと出口２９から遠ざかるにつれ微粒化した液滴が気化しながら進行するのでその粒径は小さくなって行く。
【００３５】  図８はこのノズルシステムを複数使用した時の概念図である。塩の生産量に合わせて噴霧部１１の数量を増やすことで比例して増加する。ノズルから吐出される液滴は同一の捕集空間１７に噴霧することができ、その流量に比例して排気配管１９から排出される量も多くすればよく、大量生産可能なノズル式塩生成装置を提供する。
【符号の説明】１        ２流体ノズル
２        高圧気体用配管
３        高圧気体
４        液体用配管
５        液体
６        気体用流量計
７        気体用圧力調整器
８        気体用フィルター
９        液体用流量計
１０      液体用フィルター
１１      噴霧部
１２      高圧気体供給装置
１２−１  液体窒素による高圧気体供給装置
１２−２  コンプレッサーによる高圧気体供給装置
１３      液貯蔵タンク
１４      送液ポンプ
１５      液圧送用圧力調整器
１６      液供給部
１６−１  液圧送式による液供給部
１６−２  送液ポンプ式による液供給部
１７      捕集室
１８      復水器
１９      排気配管
２０      捕集部
２１      微粒化液体
２２      固体
２３      コンプレッサー
２４      圧縮空気用タンク
２５      液体窒素
２６      気化器
２７      液体導入口
２８      気体導入口
２９      ノズル出口
３０      水分除去フィルター
【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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