JP4098769B2

JP4098769B2 - 製塩装置及び製塩方法

Info

Publication number: JP4098769B2
Application number: JP2004315165A
Authority: JP
Inventors: 沼烈淺
Original assignee: 淺沼烈
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006124234A

Description

本発明は、海水などの塩水から自然塩を効率良く生成する製塩装置及び製塩方法に関する。

近年、海水に含まれるにがり成分やミネラル分などの健康面及び味覚面での効果効能が注目され、これらの成分を含んだ自然塩が見直されており、製塩技術においても、これらの成分をいかに損なうことなく塩を生成するかということを目的として提案されている。

このため、加熱された回転ドラムの外周面に海水を噴霧して焼付乾燥させ、これを掻き落すことによりミネラル成分を多量に含んだ焼塩を回収する回転ドラム外周面結晶方式が提案されている。
しかしながら、回転ドラムの外周面に海水を吹きかけると、海水に含まれる塩の成分はすべてドラムに付着されるのではなく、相当量が、自然乾燥塩となって空中に飛散してしまうため回数効率が低いという問題がある。
特許第２９０３４６６号特許第３０７７０６２号特許第３１４４４０７号

また、５０〜６０℃の室内に海水を噴霧し、自然落下や布に付着させて塩を回収する瞬間空中結晶方式が提案されている。
これによれば、にがり成分やミネラル分を海水と同様に多量に含み、苦味成分も多く残っている自然乾燥塩を回収することができる。
しかしながら、空気中に浮遊する塩の結晶を自然落下させたり、布やネットへ付着させて回収しなければならないため、温度管理された大きな「部屋」が必要になり、土地代が嵩むだけでなく、塩分の回収効率が低く、製造コストが嵩むという問題があった。
さらに、この自然乾燥塩は素晴らしい天然塩ではあるが、苦味が強いため苦味の少ない塩の需要に応じるためには、さらに加工して苦味を除去することが必要になる。
特許第３２５０７３８号

これらの焼塩や自然乾燥塩はいずれも天然塩として素晴らしいものであるが、これらは個別に生成せざるを得ず、二種類の塩を比較的簡単な構成の一つの装置で同時に生成することができれば極めて利用価値が高い。

そこで本発明は、第一に、にがり成分やミネラル分を海水と同様に多量に含み苦味成分も多く残っている自然乾燥塩と、苦味成分のない焼塩を自然乾燥塩と同時に生成できるようにすると共に、それぞれの塩を無駄なく高効率で回収できるようにして低コストで生成できるようにすることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、噴霧した塩水の水分を加熱蒸発させて塩を生成する製塩装置において、内側が加熱面に形成されて所定温度に加熱される水分蒸発用加熱チャンバ内に塩水を噴霧させる塩水霧化装置と、加熱チャンバ内で水分が蒸発された状態で浮遊する自然乾燥塩をそのチャンバ内を流通する空気流によりチャンバ外に流出させて回収する自然乾燥塩回収機構と、前記加熱面に付着して水分が蒸発された焼塩を回収する焼塩回収機構を備え、前記自然乾燥塩回収機構として、空気流から自然乾燥塩を分離するサイクロン回収装置が用いられたことを特徴としている。

本発明によれば、水分蒸発用加熱チャンバ内に海水などの塩水を噴霧すると、塩水の液滴の一部はチャンバ内を浮遊している間に水分が蒸発されて海水のにがり成分やミネラル分を苦味の多い自然乾燥塩となり、残りは加熱面に付着して水分が蒸発されてミネラル分を含む苦味の少ない焼塩となる。
そして、自然乾燥塩は水分蒸発用加熱チャンバ内を流通する空気流で移送されて、出口からチャンバ外に排出されるので、自然乾燥塩回収機項としてサイクロンなどの固気分離装置を用いてすれば高効率で回収することができる。
また、焼塩は加熱面に付着されているのでこれをスクレーパ等で掻き落すことにより回収できる。

このとき、加熱面を円柱内面状に形成し、焼塩回収機構として、加熱面に付着した焼塩を掻き落すスパイラル状の回転スクレーパにより焼塩を掻き落としながら、チャンバの一端側に形成された焼塩回収口へ導くスクリュコンベアを用いれば、極めて簡単に高効率で回収できる。

このように、本発明によれば、水分蒸発用加熱チャンバ内で塩を生成するため熱効率に優れ、温度管理などもし易く、さらに、生成された自然乾燥塩及び焼塩の全てを無駄にすることなく回収できるので、回収効率が極めて高いというメリットがある。
しかも、二種類の天然塩を１台の装置で同時に生成できるので、設備費が軽減され、製造コストを抑えることができるという効果がある。
さらに、海水の供給から自然乾燥塩の回収に至るまで、中間で外気に曝されたり、人手を介する必要がないので、すべての工程の自動管理・衛生管理を容易に行うことができ、自動運転が可能で生産性の高いシステムを構築することができる。

本例では、にがり成分やミネラル分を海水と同様に多量に含み苦味成分も多く残っている自然乾燥塩と、苦味成分のない焼塩を無駄なく高効率で回収できるようにして低コストで生成できるようにするという目的を、比較的簡単な構成の一台の装置で二種類の塩を同時に生成させることにより達成した。

図１は本発明に係る製塩装置の一例を示す説明図である。

図１に示す製塩装置１は、噴霧した塩水の水分を加熱蒸発させて塩を生成するもので、内側が加熱面２Ｂに形成されて所定温度に加熱される水分蒸発用加熱チャンバ２内に塩水を噴霧させる塩水霧化装置３と、加熱チャンバ２内で水分が蒸発された状態で浮遊する自然乾燥塩をそのチャンバ２内を流通する空気流によりチャンバ外に流出させて回収する自然乾燥塩回収機構４と、加熱面２Ｂに付着して水分が蒸発された塩を回収する焼塩回収機構５を備えている。

水分蒸発用加熱チャンバ２は、その外周面が断熱壁２Ｗで形成されると共に、内周面が円柱内面状に形成された加熱面２Ｂに形成され、本例では、円筒状ステンレス鋼板でなるドラムが用いられている。
そして断熱壁２Ｗ内には、加熱面２Ｂを所定温度に加熱するためのヒータ２Ｈが埋め込まれており、例えば、比較的低温の塩水が噴霧されるチャンバ２内の雰囲気温度を５０℃以上１２０℃以下に維持することができるように、加熱面２Ｂを２００℃以上に加熱できるようになっている。
なお、このヒータ２Ｈとしては、本例ではニクロム線などの電熱線が用いられているが、これに限るものではなく、熱媒管その他任意の加熱手段を採用しうる。

水分蒸発用加熱チャンバ２には、空気を圧縮して加圧送風するインペラ６ａを備えた加圧増速送風機６により、その入口２inから出口２outに向って空気流が形成されると共に、前記自然塩回収機構４で自然乾燥塩が分離された空気を再び前記送風機６の吸入側に循環供給する空気循環系Ｒが形成されている。

また、塩水霧化装置３は、主として自然乾燥塩生成用の塩水を空気流の入口２in側から噴霧させる自然乾燥塩生成用塩水霧化ノズル３Ａと、主として焼塩生成用の塩水を加熱面２Ｂに向って噴霧する焼塩生成用塩水霧化ノズル３Ｂを備えている。
自然乾燥塩生成用塩水霧化ノズル３Ａは、前記インペラ６ａの空気加圧部に塩水を噴霧するように配されている。
これにより、インペラ６ａから加熱チャンバ２内に圧縮空気が噴出される際に、前記ノズル３Ａから噴霧された塩水の液滴がさらに微細化されるようになされている。
すなわち、インペラ型加圧増速送風機６は、その圧縮空気で、塩水を微細化する空気流を形成すると共に、自然乾燥塩を回収する空気流を形成するという二つの機能を併せ持っている。

そして、このようにして入口２inから加熱チャンバ２内に霧状に噴霧された塩水の液滴は、出口２outに向って浮遊する間に水分が蒸発されて自然乾燥塩が生成され、その自然乾燥塩が出口２outから送り出される。
出口２outには、自然乾燥塩回収機構４として空気流から自然乾燥塩を分離回収するサイクロン４Ｓが接続され、自然乾燥塩をその下端開口部４Ａに接続された回収ボックス４Ｂに落とし込んで回収するようになされている。

また、自然乾燥塩回収機構４で分離された空気は空気循環系Ｒを通り加熱チャンバ２の入口２inへ還流するように成され、その空気循環系Ｒには、加熱チャンバ２で気化された水分を再び凝縮させて液化回収する液体分離ユニット７が介装されている。
液体分離ユニット７は、温度の異なる２種類の冷却液化装置７Ａ及び７Ｂを備えており、設定温度の高い冷却液化装置７Ａで主としてにがり分を含んだ水を液化してにがり水回収槽７Ｃに回収すると共に、これを通過した空気を設定温度の低い冷却液化装置７Ｂに通すことにより主としてミネラル分を含んだ水を液化してミネラル水回収槽７Ｄに回収するようになされている。

また、焼塩生成用塩水霧化ノズル３Ｂにより、加熱面２Ｂに向って噴霧された塩水の液滴は、加熱面２Ｂで水分が蒸発されて焼塩となって加熱面２Ｂに付着堆積していく。
そこで、前記水分蒸発用加熱チャンバ２には、焼塩回収機構５として、スパイラル状の回転スクレーパ８で加熱面２Ｂに付着した焼塩を掻き落としながら、該チャンバ２の一端側に形成された焼塩回収口９へ導いて自然乾燥塩とは別にストッカ１０に回収するスクリュコンベアが形成されている。

そして、前記焼塩生成用塩水霧化ノズル３Ｂは、回転スクレーパ８と同期して一体的に回転しながらスパイラル状の回転スクレーパ７による加熱面２Ｂの掻落位置と位相をずらした位置に塩水を吹き付けるように回転スクレーパ８の回転軸８Ｘに形成されている。

さらに、加熱面２Ｂと回転スクレーパ８の間には所定のクリアランスが形成され、加熱面２Ｂの表面に固定化された所定厚さの焼塩層を掻き落すことなく、その上に付着された焼塩のみを掻き落すことができるようになっている。
この場合に、前述のように、加熱面２Ｂを２００℃以上に加熱しておき、運転中に空気流及び塩水の噴霧により冷却されても表面温度が１２０℃以上に維持されるように塩水の噴霧量をコントロールする。
したがって、加熱面２Ｂに付着される焼塩には、苦味成分となるにがりの塩化マグネシウムが塩基性塩化マグネシウムや酸化マグネシウムに変化し、苦味の除去された塩が生成される。

塩水を前記各噴霧ノズル３Ａ及び３Ｂに供給する塩水供給系１１は、海洋深層水や表層水などの海水、岩塩を海水で溶かした塩水、あるいはこれらを濃縮した塩水などを貯留する塩水貯留タンク１２と、塩水を塩水供給配管１３Ａ，１３Ｂを介して各ノズル４Ｎ及び７Ｎに圧送するポンプ１４と、前記供給配管１３Ａ，１３Ｂを必要に応じて切換えて流量調整を行うバルブ１５Ａ，１５Ｂを備えている。
なお、塩水供給配管１３Ａ，１３Ｂは、水分蒸発用加熱チャンバ２の断熱壁２Ｗ内に挿通されており、噴霧する直前に塩水を加熱して、各ノズル３Ａ及び３Ｂから加熱塩水を噴霧することにより、加熱チャンバ２における蒸発効率が向上させている。

以上が本発明に係る製塩装置の一構成例であって、次に、これを用いた製塩方法について説明する。
例えば海洋深層水や表層水から塩を生成する場合、海の深層部及び表層部又は海水井戸から汲み上げた海水を適当な方法で濾過した後、塩水貯留タンク１２に貯留しておく。
ここで、ヒータ２Ｈにより加熱チャンバ２の加熱面２Ｂを２００℃以上に加熱してチャンバ２内雰囲気温度を５０℃以上１２０℃以下に維持し、インペラ型加圧増速送風機６により入口２inから出口２outに向かう渦状の空気流を形成し、回転スクレーパ６を起動させて、塩水貯留タンク１２から塩水供給配管１３Ａ，１３Ｂを介して各塩水噴霧ノズル３Ａ及び３Ｂに塩水を供給する。

入口２inに配された自然乾燥塩生成用塩水噴霧ノズル３Ａからインペラ６ａの空気加圧部に噴霧された塩水は、インペラ６ａから加熱チャンバ２内に圧縮空気が噴出される際にさらに微細化され、出口２outに向って空中を漂いながら、その雰囲気温度と空気流によって水分が蒸発されて自然乾燥塩が生成される。
このとき、雰囲気温度は５０℃以上１２０℃以下であるから、海水のにがり分やミネラル分のほとんどを含んだ自然乾燥塩が生成されると共に、その一部が水分と共に気化されて、サイクロン４Ｓに送られる。

サイクロン４Ｓでは、自然乾燥塩が下端開口部５Ａに接続された回収ボックス４Ｂに落とし込まれて自動回収すると共に、気化された水分が空気と共に液体分離ユニット７に送給され、液体分離ユニット７でにがり液と水分が分離回収される。

一方、焼塩生成用塩水噴霧ノズル３Ｂから噴霧されて加熱面２Ｂに均一に付着された塩水は、その加熱面２Ｂで水分が乾燥され、焼塩が生成される。
このとき、塩水噴霧ノズル３Ｂは、回転スクレーパ８と同期して一体的に回転しながらスパイラル状の回転スクレーパ８による加熱面２Ｂの掻落位置と位相をずらして加熱面２Ｂに塩水を吹き付けており、回転スクレーパ８がその位置に到来したときに焼塩が掻き落される。
すなわち、塩水が吹き付けられてから回転スクレーパ８がその位置に到来するまでに焼塩が生成されるように、その回転速度及び吹付量が設定されている。

そして、加熱面２Ｂに所定の厚さ以上焼塩が付着すると、焼塩回収装置５となるスクリュコンベアを構成する回転スクレーパ７で掻き落されて焼塩回収口９まで移送され、焼塩回収口９からストッカ１０に落とし込まれて貯留される。
なお、加熱面２Ｂが２００℃以上に加熱され、空気流及び塩水により冷却されることがあっても、その表面温度が１２０℃以上に維持されるように塩水の噴霧量が調整されているので、加熱面２Ｂに付着される焼塩は、苦味成分となるにがりの塩化マグネシウムが塩基性マグネシウムに変化され、苦味の除去された塩が生成される。
また、加熱面２Ｂに付着して蒸発された水分は、前述同様、空気流に乗って出口２outからサイクロン４Ｓを介して液化分離装置７に送られ、液化温度の違いにより、主としてにがり成分を含んだ水と、主としてミネラル分を含んだ水を液化して分離回収することができる。

このように、本例の製塩装置１によれば、一台で、にがり分やミネラル分を含み苦味の強い自然乾燥塩と、ミネラル分を多量に含み苦味の少ない焼塩の二種類の塩を生成することができ、しかも生成された塩の全量を、回収ボックスや４Ｂやストッカ１０に自動的に回収することができるので、回収効率・生産効率に優れる。
また、苦味を調整した塩を製造する場合は、このように生成された自然乾燥塩と焼塩を任意の割合でブレンドすればよく、一台の製塩装置１で苦味を段階的に変化させた何種類もの天然塩を製造できることとなる。

さらに、本例の製塩装置１は、海水を原料として用いた場合に、苦味の強い自然乾燥塩と、苦味が少ない焼塩を生成できるだけでなく、加熱チャンバ２内で蒸発されて気化された海水に残るにがり分及びミネラル分を液体分離ユニット７により液化して、主としてにがりを含む水と、主としてミネラル分を含む水を分離回収することができる。
なお、上述の説明では、液体分離ユニット７に設定温度の異なる２種類の冷却液化装置７Ａ及び７Ｂを配して二種類の水を分離回収する場合について説明したが、にがり分及びミネラル分の双方を含んだ一種類の水を回収する場合は、設定温度が低めの一台の冷却液化装置７Ｂのみを設けておけばよい。

また、本例では、海水の供給から自然乾燥塩の回収に至るまで、リンクされたパイプによって繋げることができ、中間で外気に曝されたり、人手を介する必要がないので、すべての工程の自動管理・衛生管理を容易に行うことができ、自動運転が可能で生産性の高いシステムを構築することができる。

さらに、上述の説明では、自然乾燥塩と焼塩を同時に生成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バルブ１５Ａ及び１５Ｂを切換えることにより、いずれか一方ずつでも製塩可能であることは言うまでもない。

以上述べたように、本発明は、海水などの塩水から、にがり分やミネラルを多く含んだ苦味の強い塩を高効率で製塩すると共に、ミネラルを多く含んだ苦味の少ない塩を高効率で製塩する用途に適用し得る。

本発明に係る製塩装置の一例を示す説明図。

符号の説明

１製塩装置
２水分蒸発用加熱チャンバ
２Ａ加熱面
３塩水霧化装置
４自然乾燥塩回収機構
５焼塩回収機構
６インペラ型加圧増速送風機
６ａインペラ
７液体分離ユニット
８回転スクレーパ

Claims

噴霧した塩水の水分を加熱蒸発させて塩を生成する製塩装置において、
内側が加熱面に形成されて所定温度に加熱される水分蒸発用加熱チャンバ内に塩水を噴霧させる塩水霧化装置と、加熱チャンバ内で水分が蒸発された状態で浮遊する自然乾燥塩をそのチャンバ内を流通する空気流によりチャンバ外に流出させて回収する自然乾燥塩回収機構と、前記加熱面に付着して水分が蒸発された焼塩を回収する焼塩回収機構を備え、
前記自然乾燥塩回収機構として、空気流から自然乾燥塩を分離するサイクロン回収装置が用いられたことを特徴とする製塩装置。
噴霧した塩水の水分を加熱蒸発させて塩を生成する製塩装置において、
所定温度に加熱される水分蒸発用加熱チャンバ内に塩水を噴霧させる塩水霧化装置と、加熱チャンバ内で水分が蒸発された状態で浮遊する自然乾燥塩をそのチャンバ内を流通する空気流によりチャンバ外に流出させて回収する自然乾燥塩回収機構を備え、
前記自然乾燥塩回収機構として、空気流から自然乾燥塩を分離するサイクロン回収装置が用いられたことを特徴とする製塩装置。
前記塩水霧化装置として、自然乾燥塩生成用の塩水を空気流の入口側から噴霧する自然乾燥塩生成用塩水霧化ノズルを備えた請求項１又は２記載の製塩装置。
空気を加圧送風するインペラ型加圧増速送風機で前記チャンバ内に空気流を形成すると共に、前記自然乾燥塩生成用塩水霧化ノズルがインペラ型加圧増速送風機の空気加圧部に塩水を噴霧するように配された請求項３記載の製塩装置。
前記塩水霧化装置として、焼塩生成用の塩水を前記加熱面に向って噴霧する焼塩生成用塩水霧化ノズルを備えた請求項１記載の製塩装置。
前記加熱面が円柱内面状に形成され、該加熱面に付着した焼塩を前記自然乾燥塩とは別に回収する焼塩回収口が水分蒸発用加熱チャンバの一端側に形成され、前記焼塩回収機構が、加熱面に付着した焼塩を掻き落すスパイラル状の回転スクレーパにより焼塩を掻き落としながら前記焼塩回収口へ導くスクリュコンベアに形成された請求項１記載の製塩装置。
焼塩生成用の塩水を前記加熱面に向って噴霧する塩水霧化装置が、回転スクレーパと同期して回転しながら加熱面の回転スクレーパによる掻落位置と位相をずらした位置に塩水を吹き付けるようにその回転軸に形成されて成る請求項６記載の製塩装置。
前記加熱チャンバ内で蒸発気化された水分を含む空気から、液化温度の違いにより、主としてにがりを含む水と、主としてミネラル分を含む水とに分離回収する液化装置を備えた請求項１又は２記載の製塩装置。
前記加熱チャンバ内で蒸発気化された水分を含む空気から、にがり及びミネラル分を含む水を回収する液化装置を備えた請求項１又は２記載の製塩装置。
噴霧した塩水の水分を加熱蒸発させて塩を生成する製塩方法において、内側が加熱面に形成されて所定温度に加熱される水分蒸発用加熱チャンバ内に塩水を噴霧させ、加熱チャンバ内で水分が蒸発された状態で浮遊する自然乾燥塩をそのチャンバ内を流通する空気流によりチャンバ外に流出させ、空気流から自然乾燥塩を分離するサイクロン回収装置により回収すると共に、前記加熱面に付着して水分が蒸発された焼塩を前記自然乾燥塩とは別に回収することを特徴とする製塩方法。
噴霧した塩水の水分を加熱蒸発させて塩を生成する製塩方法において、所定温度に加熱される水分蒸発用加熱チャンバ内に塩水を噴霧させ、加熱チャンバ内で水分が蒸発された状態で浮遊する自然乾燥塩をそのチャンバ内を流通する空気流によりチャンバ外に流出させ、空気流から自然乾燥塩を分離するサイクロン回収装置により回収することを特徴とする製塩方法。
前記加熱チャンバ内で蒸発気化された水分を含む空気から、液化温度の違いにより、主としてにがりを含む水と、主としてミネラル分を含む水を、分離回収する請求項１０又は１１記載の製塩方法。
前記加熱チャンバ内で蒸発気化された水分を含む空気から、にがり及びミネラル分を含む水を回収する請求項１０又は１１記載の製塩方法。