JP2014105154A - Nozzle type salt generator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 In the present invention, the low-
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。 It is said that there is no rock salt in Japan, and salt production methods using seawater as a raw material were common. As the production method, the Shioda production method has been performed for a long time, but in recent years it has been mass-produced by the ion exchange membrane method.
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。 However, in the production method using seawater, the salt concentration of seawater is only about 3%, and because Japan is wet and humid, seawater needs to be boiled without being crystallized in the sun salt production method. Consume heat energy. Unlike areas with large land, low rainfall and low humidity, Japan must evaporate nearly 1 liter of water to produce 30 grams of salt. For this reason, salt production has been carried out by concentrating and boiling the seawater instead of boiling it as it is.
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。 Various technological innovations have also been made in the method for producing salt from seawater, using steam (
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。 However, the above patent consumes a large amount of fuel because it uses a large amount of heat energy as a means to evaporate a large amount of water, and consumes a large amount of electrical energy, such as operating a vacuum pump at all times to evaporate in a vacuum environment. The detrimental effects such as the decomposition of vitamins other than salt by the heat energy are great.
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。 This invention implement | achieves the energy-saving salt production | generation apparatus which can produce | generate only with the high pressure gas by a 2 fluid nozzle, without using the heat energy and electric energy which are consumed excessively.
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。 In the present invention, a low-pressure liquid such as seawater or salt water in which a solid content such as salt is dissolved by a high-speed rotating air flow generated by a high-pressure gas supplied to a two-fluid nozzle formed of metal or resin is 1 to 50 μm. The solid content such as salt dissolved in the inside is solidified without using heat or the like by utilizing the property that the liquid that has been decomposed to a fine particle size is volatilized efficiently.
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。 In addition, in order to efficiently vaporize, the space is exhausted for the purpose of reducing the humidity of the space such as a room for collecting solids, and the liquid that does not evaporate but proceeds to the exhaust device as droplets is returned to the liquid tank again. Therefore, it has a technology that can concentrate the liquid.
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。 In order to vaporize more efficiently, the air introduced into the space is dry air or a gas containing no moisture such as nitrogen or having a low moisture concentration.
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。 Vaporized water is water from which dissolved solids have been removed and does not contain impurities. Water that has been returned to liquid water by a condenser is used for beverages after sterilization and other treatments. Have technology to do.
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。 According to the nozzle type salt production apparatus using the two-
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。 Thus, the atomized seawater, salt water or
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。 Moreover, according to the nozzle type salt production apparatus using the two-
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。 According to the nozzle type salt production apparatus using the two-
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is an overall view of the apparatus. A
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。 FIG. 2 is a diagram of the
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。 In addition, the flow rate of 9 to 20 ml per minute is applied to the pipe 4 formed of stainless steel, which is a stable metal free from salt rust, etc., and a peak that is hard and free from corrosion due to salinity, or fluororesin. A pipe 4 for feeding the adjusted
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。 The high-
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。 In order to remove impurities, dust, and the like contained in a solid-dissolved liquid such as seawater, salt water, or liquid, a
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。 FIG. 3 shows the
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。 FIG. 4 shows the
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。 When the pressure loss of the
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。 As another method in the case where the pressure loss of the
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。 FIG. 5 shows the
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。 The
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。 The humidity in the
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。 FIG. 6 is a conceptual diagram of the two-
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。 Since the high-pressure gas of 300 to 500 KPa flowing in from the
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。 The high-speed gas of high-speed rotating flow decomposes and sprays the liquid finely while maintaining its energy. The gas of the high-speed rotating flow that exits from the
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。 When the gas flow rate is large, the gas velocity of the high-speed rotary flow from the
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。 FIG. 8 is a conceptual diagram when a plurality of nozzle systems are used. It increases in proportion by increasing the quantity of the
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DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。A two-fluid nozzle 1 made of metal or resin, a resin or metal pipe 2 for sending a high-pressure gas such as high-pressure air or high-pressure nitrogen to the two-fluid nozzle 1, and a high-pressure gas 3 passing through the inside A resin-made or non-corrosive metal pipe 4 for sending seawater, saltwater or liquid in which solid matter such as salt is dissolved in the two-fluid nozzle 1, low-pressure seawater, saltwater or liquid 5 passing through the interior, high-pressure air or A high-pressure gas connected to a pipe 2 that sends a high-pressure gas such as high-pressure nitrogen and that measures the flow rate of the high-pressure gas and a pipe 2 that sends a high-pressure gas such as high-pressure air or high-pressure nitrogen A pressure regulator 7 that keeps the pressure of the gas constant, and a filter 8 that is connected to a pipe 2 that sends a high-pressure gas such as high-pressure air or high-pressure nitrogen and removes dust, moisture, oil, etc. contained in the high-pressure gas, , Solids such as salt dissolve Connected to the piping 3 for sending the sea water, salt water or liquid to be measured and measuring the flow rate of the liquid, and to the piping 3 for sending the sea water, salt water or liquid in which solid matter such as salt is dissolved, A spraying part 11 comprising a filter 10 for removing dust or impurities contained in salt water or liquid;
A gas generator 12 for generating a high-pressure gas such as high-pressure air or high-pressure nitrogen;
Tank 13 for storing sea water, salt water or liquid in which solids such as salt are dissolved, and tank 14 for feeding sea water, salt water or liquid in tank 13 or low pressure air or low pressure nitrogen used for pressure feeding A liquid supply section 16 comprising a pressure regulator 15 for supplying a constant pressure into the interior 13; a space 17 for collecting solids such as dissolved salt from the liquid sprayed and vaporized by the two-fluid nozzle 1; and a two-fluid nozzle The solid content such as salt dissolved in the liquid comprising the condenser 18 for re-liquefying the liquid sprayed and vaporized by the gas 1 and the exhaust pipe 19 for exhausting the gas in the space 17 is obtained. In the collection device, the high-pressure gas 3 supplied to the two-fluid nozzle 1 decomposes the low-pressure liquid 5 into a particle size of 1 to 50 μm, efficiently volatilizes the refined liquid 21, and the solid content dissolved inside Heat 22 Nozzle type salt formation apparatus characterized by solidifying a salt without the use of energy by.
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Cited By (2)
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JP2019020255A (en) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | スガ試験機株式会社 | Salt particle generator, corrosion promotion testing machine, and method for testing corrosion promotion |
JP2019205963A (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 有限会社浦野技研 | Solid matter production device and solid matter production facility |
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