JP6543970B2

JP6543970B2 - Seawater desalination equipment

Info

Publication number: JP6543970B2
Application number: JP2015046403A
Authority: JP
Inventors: 憲一郎北; 近藤　直樹; 直樹近藤; 松浦　一雄; 一雄松浦
Original assignee: NanoMistTechnologies Co., Ltd.; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: NanoMistTechnologies Co., Ltd.; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: JP2016165676A

Description

本発明は、海水から塩分などの溶解物質を除去して淡水化する装置に関し、とくに海水をミストとし、ミストを回収して淡水化する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for removing salt and other dissolved substances from seawater for desalination, and more particularly to an apparatus for converting seawater into mist and recovering the mist for desalination.

従来の海水淡水化装置には、海水を加熱して水分を気化し、気化された水蒸気を回収して淡水化する蒸発装置と、海水を逆浸透膜に通過させて淡水とする逆浸透膜装置とがあり、この二つの方法が現在の主流技術である。
蒸発装置は、気化熱の大きな水を気化させるので、水を水蒸気とするために多大な熱量を消費する。また逆浸透膜装置は、海水を高圧に加圧して逆浸透膜に透過させることから、ランニングコストが高く、また定期的に逆浸透膜を交換するので取り替えコストが高くなる欠点がある。
改良された海水淡水化装置として、海水を霧状に噴霧し、これを冷却凝集して淡水とする装置は開発されている。（特許文献１参照） In a conventional seawater desalination apparatus, an evaporator that heats seawater to vaporize water, recovers vaporized water vapor and desalinates it, and a reverse osmosis membrane device that allows seawater to pass through a reverse osmosis membrane to make it fresh water These two methods are the current mainstream technologies.
The evaporator evaporates the water having a large heat of vaporization, and thus consumes a large amount of heat to convert the water into water vapor. Further, the reverse osmosis membrane device has a drawback that the running cost is high since seawater is pressurized to a high pressure and permeated to the reverse osmosis membrane, and the reverse osmosis membrane is periodically replaced so that the replacement cost is high.
As an improved seawater desalination apparatus, an apparatus has been developed which sprays seawater in the form of a mist and cools and aggregates it into fresh water. (See Patent Document 1)

特開２００５−３４９３６９号公報JP 2005-349369 A

特許文献１に記載される、海水を霧にして淡水化する装置は、図７に示すように、大気圧以下に減圧する減圧容器９２と、この減圧容器９２内に配設されて、放熱手段９０から排出された海水をスプレーフラッシュ式により霧状に噴射して水分を一部蒸発させて水蒸気を得る一方、蒸発しなかった残りの海水を排出するフラッシュ蒸発手段９３と、フラッシュ蒸発手段９３の排出側に設けている霧取り手段９４と、この霧取り手段９４で霧の除去された水蒸気を海水で冷却して凝縮させて淡水とする凝縮器９５とを備える。 The apparatus for desalinizing seawater by atomizing seawater described in Patent Document 1 is, as shown in FIG. 7, disposed in the decompression container 92 for reducing the pressure below the atmospheric pressure and in the decompression container 92, the heat radiation means 90. The seawater discharged from 90 is sprayed in a spray flash manner in the form of a mist to evaporate water partially to obtain water vapor, while the flash evaporation means 93 for discharging the remaining non-evaporated sea water; It comprises a mist removing means 94 provided on the discharge side, and a condenser 95 which cools and condenses the water vapor removed of mist by the mist removing means 94 with seawater to make it fresh water.

以上の海水淡水化装置は、海水をスプレーフラッシュ式で霧状に噴射して水分を一部蒸発させて水蒸気とし、この水蒸気を冷却し、凝縮させて淡水を得る。スプレーフラッシュ式で海水を霧状とするときに、水蒸気を液化させるときに発生する潜熱を回収し、回収する潜熱で海水を加温してスプレーフラッシュ式で霧状に噴射する。この装置は、霧を液化させる潜熱で海水を加温して霧状に噴射して一部を水蒸気に気化させる。スプレーフラッシュ式で噴射された霧を除去し、気化された水蒸気を液化し、凝縮して淡水を得る。水蒸気は塩分を含まないので、水蒸気を液化し、凝縮して回収する水は塩分を含まない淡水となる。この装置は、気化されて水蒸気となった成分のみを液化し、凝縮させて淡水を回収するので、効率よく多量の淡水を得ることが難しい欠点がある。 The above-described seawater desalination apparatus sprays seawater in a spray flash manner in the form of a mist to evaporate water partially to form water vapor, which is cooled and condensed to obtain fresh water. When the seawater is atomized by the spray flash type, the latent heat generated when liquefying the water vapor is recovered, and the seawater is heated by the latent heat to be recovered and sprayed in the atomized form by the spray flash type. This device heats seawater with the latent heat of liquefying a mist and jets it in the form of a mist to vaporize a part into water vapor. The spray flash removes the sprayed mist, liquefies the vaporized water vapor and condenses to obtain fresh water. Since the steam does not contain salt, the steam is liquefied and the water recovered by condensation becomes a salt-free fresh water. This device has the disadvantage that it is difficult to efficiently obtain a large amount of fresh water since it liquefies only the components that have been vaporized into water vapor and condenses it to recover the fresh water.

本発明は、さらに従来の装置の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、海水を加熱して蒸発させることなく、海水から効率よく淡水を得ることができる海水淡水化装置を提供することにある。 The invention is further developed for the purpose of solving the disadvantages of the prior art devices. An important object of the present invention is to provide a seawater desalination apparatus capable of efficiently obtaining fresh water from seawater without heating and evaporating seawater.

Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明の海水淡水化装置は、海水を霧化する静電霧化機１と、静電霧化機１によって生成したミストをキャリアガスで搬送する送風機２と、送風機２で搬送されるキャリアガスに含まれるミストを粒径で分離して、設定粒径よりも大きな大粒ミストを除去するセパレータ３と、このセパレータ３から排出されるキャリアガスを通過させる親水性吸着剤５を内蔵する吸着器４とを備える。以上の海水淡水化装置は、セパレータ３で大粒ミストの除去したキャリアガスを吸着器４に通過させて、キャリアガスに含まれるミストと水蒸気からなる水分を吸着器４の親水性吸着剤５に吸着し、液化させて回収する。 The seawater desalination apparatus of the present invention comprises an electrostatic atomizer 1 for atomizing seawater, a blower 2 for transporting the mist generated by the electrostatic atomizer 1 with a carrier gas, and a carrier gas transported by the blower 2 The separator 3 separates the mist contained in the particle size by the particle size, and removes the large particle size mist larger than the set particle size, and the adsorber 4 incorporating the hydrophilic adsorbent 5 that allows the carrier gas discharged from the separator 3 to pass. And The above-described seawater desalination apparatus allows the carrier gas from which large particle mists have been removed by the separator 3 to pass through the adsorber 4 and adsorbs the moisture contained in the carrier gas and the mist contained in the carrier gas to the hydrophilic adsorbent 5 of the adsorber 4 , Liquefy and recover.

以上の海水淡水化装置は、海水を熱エネルギで加熱して蒸発させることなく、海水から効率よく淡水を得ることができる。それは、以上の海水淡水化装置が、海水を静電霧化機でキャリアガス中にミストとして噴射し、このキャリアガスから塩分濃度の高い大粒ミストをセパレータで除去して、大粒ミストの除去されたキャリアガスの水分を親水性吸着剤に吸着し、水蒸気を吸着、液化して淡水を回収するからである。親水性吸着剤は、キャリアガスに含まれる塩分濃度が低い微細ミストと水蒸気を吸着し、液化して淡水を回収する。親水性吸着剤は、キャリアガスに含まれるミストのみを回収して淡水を得るのではなく、キャリアガスに含まれる水蒸気をも吸着し、これを液化して淡水を回収するので、より効果的に淡水を回収できる。 The above-described seawater desalination apparatus can efficiently obtain fresh water from seawater without heating and evaporating seawater with thermal energy. The above seawater desalination device injects seawater as a mist into a carrier gas with an electrostatic atomizer, and a large particle mist having a high salinity concentration is removed from the carrier gas by a separator to remove large particle mist This is because the moisture of the carrier gas is adsorbed to the hydrophilic adsorbent, the water vapor is adsorbed and liquefied, and the fresh water is recovered. The hydrophilic adsorbent adsorbs the fine mist and the water vapor having a low salt concentration contained in the carrier gas and liquefies to recover the fresh water. The hydrophilic adsorbent does not recover only mist contained in the carrier gas to obtain fresh water, but also adsorbs water vapor contained in the carrier gas and liquefies it to recover the fresh water, so it is more effective. Freshwater can be recovered.

とくに、本発明の海水淡水化装置は、キャリアガスを冷却してキャリアガス内の水蒸気を液化して回収するのではない。キャリアガスを冷却して、水蒸気を凝縮し、液化して回収する装置は、キャリアガスの冷却に大きなエネルギーを必要とする。水蒸気が液化すると、大きな凝縮熱を発生するので、この凝縮熱に相当する熱エネルギでキャリアガスを冷却する必要があるからである。
さらに、本発明の海水淡水化装置は、キャリアガスに含まれる塩分濃度の低い、あるいは塩分をほとんど含まない微細ミストのみを回収して淡水を得るのでもない。本発明の海水淡水化装置は、キャリアガスを冷却しないにもかかわらず、キャリアガスに含まれる微細ミストに加えて、水蒸気をも親水性吸着剤に吸着し、液化して淡水を回収する。このため、親水性吸着剤でもって、極めて効率よく水分を吸着して多量の淡水を回収できる特徴を実現する。とくに、親水性吸着剤は吸着するミストによって常に冷却されるので、これを冷却することなく、キャリアガスに含まれる水蒸気を吸着し、液化して淡水として回収する。 In particular, the seawater desalination apparatus of the present invention does not cool the carrier gas and liquefy and recover the water vapor in the carrier gas. An apparatus for cooling a carrier gas to condense, liquefy and recover water vapor requires a large amount of energy to cool the carrier gas. When the water vapor is liquefied, a large amount of heat of condensation is generated, so it is necessary to cool the carrier gas with heat energy corresponding to the heat of condensation.
Furthermore, the seawater desalination apparatus of the present invention does not collect only the fine mist having a low salinity concentration contained in the carrier gas or hardly containing any salinity to obtain fresh water. In addition to the fine mist contained in the carrier gas, the seawater desalination apparatus of the present invention adsorbs water vapor to the hydrophilic adsorbent and liquifies it to recover fresh water, although the carrier gas is not cooled. For this reason, with the hydrophilic adsorbent, it is possible to adsorb water very efficiently and realize a feature that a large amount of fresh water can be recovered. In particular, since the hydrophilic adsorbent is always cooled by the adsorbing mist, the water vapor contained in the carrier gas is adsorbed, liquefied and recovered as fresh water without cooling it.

本発明の海水淡水化装置は、セパレータ３をデミスターとすることができる。この海水淡水化装置は、セパレータを簡単な構造としながら、ミストを粒径で分離して、大粒ミストを除去できる。また、デミスターは、多孔板の形状や構造、あるいは間隔などを調整して、除去するタイミングの設定粒径を用途に最適なようにコントロールできる。 The seawater desalination apparatus of the present invention can use the separator 3 as a demister. This seawater desalination apparatus can remove large particle mist by separating mist by particle diameter while making the separator have a simple structure. Moreover, the demister can control the setting particle diameter of the timing to remove by adjusting the shape and structure of a porous plate, or space | interval etc. so that it may be optimal for a use.

本発明の海水淡水化装置は、デミスターが、キャリアガスの送風する通路に、複数のパンチングメタル、網材、不織布の何れかからなる多孔板を配置しており、送風されるキャリアガスに含まれる大粒ミストが多孔板に衝突してキャリアガスから分離される構造とすることができる。 In the seawater desalination apparatus of the present invention, the demister arranges a perforated plate made of any of a plurality of punching metals, netting materials and non-woven fabrics in a passage where the carrier gas blows, and is included in the carrier gas blown. A large particle mist can collide with the porous plate to be separated from the carrier gas.

本発明の海水淡水化装置は、セパレータ３が分離するミストの設定粒径を１００ｎｍ以上であって１０μｍ以下とすることができる。 In the seawater desalination apparatus of the present invention, the set particle diameter of the mist separated by the separator 3 can be 100 nm or more and 10 μm or less.

本発明のある態様にかかる海水淡水化装置は、セパレータ３から排出されて、吸着器４に供給されるキャリアガスを太陽熱のエネルギーで加温する加温装置６を設ける。この海水淡水化装置は、キャリアガスを加温して、淡水の回収効率を高くできる。この海水淡水化装置は、加温装置でキャリアガスを加温する温度を８０℃以下とすることができる。 Desalination apparatus according to an aspect of the present invention is discharged from the separator 3, Keru set the heating device 6 for heating the carrier gas supplied to the adsorber 4 in solar thermal energy. This seawater desalination apparatus can heat carrier gas to increase the recovery efficiency of fresh water. In this seawater desalination apparatus, the temperature at which the carrier gas is heated by the heating apparatus can be set to 80 ° C. or less.

さらに、本発明の他の態様にかかる海水淡水化装置は、吸着器４から排出されるキャリアガスの熱エネルギを回収するヒートポンプ式の加温装置７を設け、この加温装置でもって、静電霧化機に供給されるキャリアガスと、静電霧化機に供給される海水の少なくともひとつを加温することができる。この海水淡水化装置も、淡水の回収効率を高くできる特徴がある。 Further, the seawater desalination apparatus according to another aspect of the present invention, the heat pump type heating apparatus 7 to recover heat energy of the carrier gas discharged from the adsorber 4 is provided, with this warming device, electrostatic At least one of the carrier gas supplied to the atomizer and the seawater supplied to the electrostatic atomizer can be heated. The desalination apparatus also has a feature that can increase the recovery efficiency of fresh water.

さらに、本発明の海水淡水化装置は、親水性吸着剤５が、全体を多孔質とし、あるいは、表面に２００μｍ以上の厚さを有する多孔質層を有することができる。 Furthermore, in the seawater desalination apparatus of the present invention, the hydrophilic adsorbent 5 can have a porous whole or a porous layer having a thickness of 200 μm or more on the surface.

さらに、本発明の海水淡水化装置は、親水性吸着剤５が、多孔質または多孔質層の表面の平均孔径を１０ｎｍ以上であって１０００ｎｍ以下とし、かつ比表面積を１．９８ｍ ²／ｇ以上とすることができる。 Furthermore, in the seawater desalination apparatus of the present invention, the hydrophilic adsorbent 5 has an average pore diameter of 10 nm or more and 1000 nm or less on the surface of the porous or porous layer, and a specific surface area of 1.98 m ² / g It can be more than.

さらに、本発明の海水淡水化装置は、親水性吸着剤５の多孔質または多孔質層が、チタニアとシリカの両方を有することができる。 Furthermore, in the seawater desalination apparatus of the present invention, the porous or porous layer of the hydrophilic adsorbent 5 can have both titania and silica.

さらに、本発明の海水淡水化装置は、親水性吸着剤５が、最表面では４ｍｏｌ％以上、かつ最表面より深さ方向に１５０μｍの地点において１ｍｏｌ％以上のチタン原子を有することができる。 Furthermore, in the seawater desalination apparatus of the present invention, the hydrophilic adsorbent 5 can have 4 mol% or more of titanium atoms at the outermost surface and 1 mol% or more of titanium atoms at a point of 150 μm in the depth direction from the outermost surface.

本発明の一実施の形態にかかる海水淡水化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the seawater desalination apparatus concerning one embodiment of the present invention. 図１に示す海水淡水化装置の静電霧化機の霧化ユニットを示す拡大断面図であって、図４のＩＩ−ＩＩ線断面に相当する図である。It is an expanded sectional view which shows the atomization unit of the electrostatic atomizer of the seawater desalination apparatus shown in FIG. 1, Comprising: It is a figure corresponded to the II-II line cross section of FIG. 図２に示す霧化ユニットの底面斜視図である。It is a bottom perspective view of the atomization unit shown in FIG. 図３に示す霧化ユニットの底面図である。It is a bottom view of the atomization unit shown in FIG. 本発明の他の実施の形態にかかる海水淡水化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the seawater desalination apparatus concerning other embodiment of this invention. セパレータの一例を示す一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view showing an example of a separator. 従来の海水淡水化装置の概略構成図であり。It is a schematic block diagram of the conventional seawater desalination apparatus.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための海水淡水化装置を例示するものであって、本発明は海水淡水化装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. However, the example shown below illustrates the seawater desalination apparatus for embodying the technical thought of this invention, Comprising: This invention does not specify the seawater desalination apparatus to the following. Furthermore, in order to make the claims more comprehensible, this specification shows the numbers corresponding to the members shown in the examples in the "claims" and the "section for solving the problems". It is noted on the However, the members shown in the claims are not limited to the members of the embodiment.

図１に示す海水淡水化装置は、海水を霧化する静電霧化機１と、静電霧化機１によって生成したミストをキャリアガスで搬送する送風機２と、送風機２で搬送されるキャリアガスに含まれるミストを粒径で分離して、設定粒径よりも大きな大粒ミストを除去するセパレータ３と、このセパレータ３から排出されるキャリアガスを通過させて、キャリアガスに含まれる水分を吸着し、液化して回収する親水性吸着剤５を内蔵する吸着器４とを備える。 The seawater desalination apparatus shown in FIG. 1 includes an electrostatic atomizer 1 for atomizing seawater, a blower 2 for transporting the mist generated by the electrostatic atomizer 1 with a carrier gas, and a carrier transported by the blower 2 The separator 3 separates the mist contained in the gas by particle size and removes the large particle mist larger than the set particle size, and the carrier gas discharged from the separator 3 is allowed to pass through to adsorb the water contained in the carrier gas. And an adsorber 4 incorporating a hydrophilic adsorbent 5 which is liquefied and recovered.

図１の静電霧化機１は、複数の噴霧ユニット１１からなる噴霧器１０と、この噴霧器１０から噴霧されるミストを静電気で微細な粒子とする霧化電極１８と、この霧化電極１８と噴霧器１０とに接続されて霧化電極１８と噴霧器１０とに高電圧をかけて噴霧器１０から噴霧されるミストを微細化する高圧電源１９とを噴霧ケース１２に設けている。噴霧ユニット１１を、図２ないし図４に示す。これ等の図に示す噴霧ユニット１１は、ノズルブロック１４に複数のキャピラリーチューブ１３を平行に固定している。キャピラリーチューブ１３は、内径を０．１ｍｍφ〜０．２ｍｍφとする金属製の細管で、加圧された海水を先端から噴射してミストに噴霧する。 The electrostatic atomizer 1 shown in FIG. 1 includes an atomizer 10 including a plurality of atomizing units 11, an atomization electrode 18 in which the mist sprayed from the atomizer 10 is electrostatically minute particles, and the atomization electrode 18 The spray case 12 is provided with a high voltage power supply 19 connected to the sprayer 10 to apply a high voltage to the atomization electrode 18 and the sprayer 10 to refine the mist sprayed from the sprayer 10. The spray unit 11 is shown in FIGS. In the spray unit 11 shown in these figures, a plurality of capillary tubes 13 are fixed in parallel to the nozzle block 14. The capillary tube 13 is a metal capillary having an inner diameter of 0.1 mmφ to 0.2 mmφ, and sprays pressurized seawater from the tip to mist.

ノズルブロック１４は、外周部に鍔状のフランジ１４ａを有し、複数のキャピラリーチューブ１３を中央部に設けている。図２ないし図４のノズルブロック１４は、フランジ１４ａを設けている本体部１４Ａに、キャピラリーチューブ１３を固定しているプレート部１４Ｂをネジ止めしている。プレート部１４Ｂは、キャピラリーチューブ１３を挿通する貫通孔１４ｘを設けている。貫通孔１４ｘの内形はキャピラリーチューブ１３の外形にほぼ等しく、キャピラリーチューブ１３をほぼ隙間のない状態に挿通している。キャピラリーチューブ１３と貫通孔１４ｘとの液漏れを防止するために、プレート部１４Ｂの内面にはパッキン１５を配置している。パッキン１５はゴム状弾性体で、キャピラリーチューブ１３とプレート部１４Ｂとの隙間を気密に密閉する。パッキン１５を押圧状態で固定するために、挟着プレート１６を配置している。パッキン１５は、プレート部１４Ｂと挟着プレート１６に押し潰されて、本体部１４Ａに固定される。挟着プレート１６も貫通孔１６ｘを設けている。挟着プレート１６は、本体部１４Ａの段差部１４ｂに配設され、本体部１４Ａに固定されるプレート部１４Ｂでパッキン１５を弾性的に押圧して本体部１４Ａに固定される。さらに、本体部１４Ａは、背面に突出する筒部１４ｃを有する。筒部１４ｃは、内側に複数のキャピラリーチューブ１３を配置できる内形として、外側には雄ネジ１４ｄを設けている外形としている。本体部１４Ａは、この筒部１４ｃの内側にキャピラリーチューブ１３を配置している。筒部１４ｃは、海水を供給する給水栓ソケット１７を後端に連結している。 The nozzle block 14 has a bowl-shaped flange 14a at the outer peripheral portion, and a plurality of capillary tubes 13 are provided at the central portion. The nozzle block 14 shown in FIGS. 2 to 4 is screwed to a plate portion 14B fixing a capillary tube 13 to a main body portion 14A provided with a flange 14a. The plate portion 14B is provided with a through hole 14x through which the capillary tube 13 is inserted. The inner shape of the through hole 14x is substantially equal to the outer shape of the capillary tube 13, and the capillary tube 13 is inserted in a substantially gap-free state. A packing 15 is disposed on the inner surface of the plate portion 14B in order to prevent liquid leakage between the capillary tube 13 and the through hole 14x. The packing 15 is a rubber-like elastic body and hermetically seals the gap between the capillary tube 13 and the plate portion 14B. A clamping plate 16 is disposed to fix the packing 15 in a pressed state. The packing 15 is crushed by the plate portion 14B and the sandwiching plate 16 and fixed to the main body portion 14A. The sandwiching plate 16 is also provided with a through hole 16x. The sandwiching plate 16 is disposed on the stepped portion 14b of the main body portion 14A, and is elastically fixed to the main body portion 14A by elastically pressing the packing 15 by the plate portion 14B fixed to the main body portion 14A. Furthermore, the main body portion 14A has a cylindrical portion 14c that protrudes to the rear surface. The cylindrical portion 14c has an inner shape in which a plurality of capillary tubes 13 can be disposed inside, and has an outer shape provided with an external thread 14d on the outer side. The main body portion 14A arranges the capillary tube 13 inside the cylindrical portion 14c. The cylindrical portion 14c connects a water tap socket 17 for supplying seawater to the rear end.

図４のノズルブロック１４は、プレート部１４Ｂに設けた複数の貫通孔１４ｘを複数列のリング状に配置している。キャピラリーチューブ１３は、ノズルブロック１４から突出して、その先端を放電突出部として、内部の中心孔を微細噴霧孔１３ａとしている。ノズルブロック１４に固定されるキャピラリーチューブ１３の数は、噴霧ユニット１１の微細噴霧孔１３ａの個数を特定する。噴霧ユニット１１は、好ましくは１０個以上、好ましくは２０個以上、さらに好ましくは３０個以上の微細噴霧孔１３ａを設けて、１組の噴霧ユニット１１が単位時間に噴霧するミスト量を多くしている。噴霧ユニット１１は、微細噴霧孔１３ａの個数が多すぎると、全体が大きくなるので、１００個以下の微細噴霧孔１３ａを設けている。図２と図３の噴霧ユニット１１は、ノズルブロック１４の中央部に配置するキャピラリーチューブ１３の突出量を外周部のキャピラリーチューブ１３よりも高くして、多量のキャピラリーチューブ１３で形成される先端面を中央凸の山形としている。ただ、噴霧ユニットは、キャピラリーチューブの突出量を同じとして、多量のキャピラリーチューブで形成される先端面を平面状とすることもできる。 The nozzle block 14 of FIG. 4 arranges a plurality of through holes 14x provided in the plate portion 14B in a ring shape of a plurality of rows. The capillary tube 13 protrudes from the nozzle block 14, and the tip of the capillary tube 13 is a discharge protrusion, and the central hole in the inside is a fine spray hole 13a. The number of capillary tubes 13 fixed to the nozzle block 14 specifies the number of fine spray holes 13 a of the spray unit 11. The spray unit 11 preferably has 10 or more, preferably 20 or more, and more preferably 30 or more fine spray holes 13a to increase the amount of mist sprayed by one set of spray units 11 per unit time. There is. Since the whole becomes large when the number of fine spray holes 13a is too large, the spray unit 11 is provided with 100 or less fine spray holes 13a. The spray unit 11 shown in FIGS. 2 and 3 has a tip end surface formed of a large amount of capillary tubes 13 by making the protrusion amount of the capillary tubes 13 disposed at the central portion of the nozzle block 14 higher than that of the capillary tubes 13 at the outer peripheral portion. Is a central convex chevron. However, the spray unit may have a flat tip end surface formed of a large amount of capillary tubes with the same protrusion amount of the capillary tubes.

以上の噴霧ユニット１１は、多数のキャピラリーチューブ１３からなる細管を備え、各々のキャピラリーチーブ１３から海水をミストに噴霧する。噴霧ユニット１１は、キャピラリーチューブに代わって、多数の微細な噴霧孔を設けた多孔板とすることもできる。多孔板は、金属等の導電性のある材料で製作される。この多孔板は、金属板にレーザーで微細な噴霧孔を設けて製作できる。さらに、多孔板は、微細な噴霧孔のある焼結金属とすることもできる。導電性のある多孔板は、高圧電源に接続されて、霧化電極との間に高電圧を印加できる。ただし、多孔板は必ずしも導電性のある材質とする必要はない。それは、海水が導電性を有するので、噴霧孔から噴霧される海水と霧化電極との間に高電圧を印加して、噴霧されるミストを静電気の作用で霧化できるからである。したがって、多孔板は、微細な噴霧孔を有する連続気泡のプラスチック発泡体等も使用できる。 The above spray unit 11 is provided with a thin tube consisting of a large number of capillary tubes 13, and sprays seawater from each capillary tube 13 into a mist. The spray unit 11 may be a perforated plate provided with a large number of fine spray holes instead of the capillary tube. The perforated plate is made of a conductive material such as metal. This perforated plate can be manufactured by providing fine spray holes in a metal plate by laser. Furthermore, the perforated plate can also be a sintered metal with fine spray holes. The conductive porous plate can be connected to a high voltage power supply to apply a high voltage to the atomizing electrode. However, the porous plate does not necessarily have to be made of a conductive material. The reason is that since seawater has conductivity, a high voltage can be applied between the seawater sprayed from the spray hole and the atomization electrode to atomize the sprayed mist by the action of static electricity. Therefore, as the porous plate, an open-celled plastic foam or the like having fine spray holes can also be used.

さらに、海水淡水化装置は、静電霧化機１から吸着器４に供給されるキャリアガスを加温して淡水の回収効率を高くすることができる。図１の海水淡水化装置は、吸着器４に供給されるキャリアガスを加温する加温装置６を備える。この加温装置６は、たとえば太陽熱のエネルギーでキャリアガスを加熱する。この加温装置６は、太陽熱で加熱されるパイプの内部にキャリアガスを通過してキャリアガスを加温する。加温装置６は、たとえばキャリアガスを８０℃以下に加温して吸着器４に供給する。加温されたキャリアガスは、ミストの一部を気化して水蒸気とするので、キャリアガスに含まれる水蒸気を親水性吸着剤５で回収することで淡水を効率よく回収できる。水蒸気は大粒ミストからも気化されるので、親水性吸着剤５で水蒸気を回収して、淡水の回収効率を向上できる。 Furthermore, the seawater desalination apparatus can increase the recovery efficiency of fresh water by heating the carrier gas supplied from the electrostatic atomizer 1 to the adsorber 4. The seawater desalination apparatus of FIG. 1 includes a heating device 6 that heats the carrier gas supplied to the adsorber 4. The heating device 6 heats the carrier gas, for example, with the energy of solar heat. The heating device 6 passes the carrier gas to the inside of a pipe heated by solar heat to heat the carrier gas. The heating device 6 heats, for example, the carrier gas to 80 ° C. or less and supplies the carrier gas to the adsorber 4. Since the heated carrier gas vaporizes a part of the mist to be water vapor, it is possible to efficiently collect fresh water by collecting the water vapor contained in the carrier gas with the hydrophilic adsorbent 5. Since the steam is also vaporized from the large particle mist, the steam can be recovered by the hydrophilic adsorbent 5 to improve the recovery efficiency of fresh water.

加温装置は、静電霧化機に供給するキャリアガス、あるいは海水の両方、あるいは何れか一方を加温して、淡水の回収効率を高くすることもできる。図２の海水淡水化装置は、吸着器４から排出されるキャリアガスから熱エネルギを回収して、静電霧化機１に供給するキャリアガスや海水を加温する。この図の加温装置７は、ヒートポンプ式の加温装置７でキャリアガスや海水を加熱する。ヒートポンプ式の加温装置７は、廃棄される熱エネルギを効率よく回収して、海水を加熱できる。排出されるキャリアガスから潜熱とけん熱の両方を回収して、キャリアガスや海水を加温できるからである。 The heating device can also heat the carrier gas supplied to the electrostatic atomizer, or both or either of the seawater, to increase the recovery efficiency of the fresh water. The seawater desalination apparatus shown in FIG. 2 recovers thermal energy from the carrier gas discharged from the adsorber 4 and heats the carrier gas and the seawater to be supplied to the electrostatic atomizer 1. The heating device 7 of this figure heats carrier gas and seawater with a heat pump type heating device 7. The heat pump type heating device 7 can efficiently recover the thermal energy to be discarded and heat the seawater. This is because both the latent heat and the heat from the discharged carrier gas can be recovered to heat the carrier gas and the seawater.

ヒートポンプ式の加温装置７は、排出されるキャリアガスの熱エネルギに加温されて冷媒を気化させる蒸発器２１と、この蒸発器２１で気化された冷媒を加圧するコンプレッサ２２と、このコンプレッサ２２から供給される加圧された気体状の冷媒を液化させる凝縮器２４と、この凝縮器２４で液化された冷媒を通過させて蒸発器２１に供給する膨張弁２３とを備える。蒸発器２１は周囲の熱を吸収して冷媒を加温し、凝縮器２４は周囲に放熱して冷媒を液化させる。以上のヒートポンプ式の加温装置７は、排出されるキャリアガスの熱エネルギを蒸発器２１で吸収し、吸収した熱エネルギを凝縮器２４から外部に放熱する。したがって、凝縮器２４の熱で静電霧化機１に供給するキャリアガスや海水を加温できる。キャリアガスを加温する凝縮器２４Ａは、熱交換器の凝縮器２４Ａにキャリアガスを通過させる。海水を加温する凝縮器２４Ｂは、互いに熱結合状態に配置している二重パイプとして、一方のパイプに冷媒を、他方のパイプに海水を通過させて、冷媒の凝縮熱で海水を加温する。 The heat pump type heating device 7 includes an evaporator 21 which is heated by the thermal energy of the carrier gas to be discharged to vaporize the refrigerant, a compressor 22 which pressurizes the refrigerant vaporized by the evaporator 21, and the compressor 22. And an expansion valve 23 for passing the refrigerant liquefied in the condenser 24 and supplying the refrigerant to the evaporator 21. The evaporator 21 absorbs ambient heat to heat the refrigerant, and the condenser 24 dissipates heat to the environment to liquefy the refrigerant. The heat pump type heating device 7 described above absorbs the thermal energy of the carrier gas to be discharged by the evaporator 21 and dissipates the absorbed thermal energy from the condenser 24 to the outside. Therefore, the carrier gas and the seawater which are supplied to the electrostatic atomizer 1 can be heated by the heat of the condenser 24. Condenser 24A which heats carrier gas passes carrier gas to condenser 24A of a heat exchanger. Condenser 24B which heats seawater is a double pipe arrange | positioned mutually in a heat coupled state, a refrigerant | coolant is allowed to pass through one pipe, seawater is allowed to pass through the other pipe, and seawater is heated by the condensation heat of a refrigerant | coolant Do.

加温された海水を霧化する静電霧化機１は、海水の表面張力を小さくして、微細なミストの発生量を多くして、淡水の回収率を高くできる。微細なミストはミネラル濃度が低いので、このミストを回収してより効果的に淡水を回収できるからである。静電霧化機１に供給するキャリアガスを加温する海水淡水化装置は、微細なミストの発生率を高くすると共に、キャリアガスに含まれる水蒸気量を多くして淡水の回収率を高くできる。キャリアガスの温度が高くなると、相対湿度１００％の状態で、含有できる水蒸気量が増加するからである。 The electrostatic atomizer 1 that atomizes heated seawater can reduce the surface tension of seawater, increase the amount of generation of fine mist, and increase the recovery rate of fresh water. Since the fine mist has a low mineral concentration, this mist can be collected to recover fresh water more effectively. A seawater desalination apparatus that heats the carrier gas supplied to the electrostatic atomizer 1 can increase the rate of generation of fine mist and increase the amount of water vapor contained in the carrier gas to increase the recovery rate of fresh water . When the temperature of the carrier gas rises, the amount of water vapor that can be contained increases at a relative humidity of 100%.

図５の海水淡水化装置は、ヒートポンプ式の加温装置７でもって静電霧化機１に供給するキャリアガスや海水を加温するが、この加温装置は図１の装置のように、静電霧化機１から排出されるキャリアガスを加温することもできる。 The seawater desalination apparatus shown in FIG. 5 heats the carrier gas and the seawater supplied to the electrostatic atomizer 1 by the heat pump type heating apparatus 7, and this heating apparatus is the same as the apparatus shown in FIG. The carrier gas discharged from the electrostatic atomizer 1 can also be heated.

セパレータ３は、キャリアガスに含まれるミストから、設定粒径よりも大きな大粒ミストを除去する。静電霧化機で得られるミストは、粒径によって塩分濃度が異なり、大粒ミストは塩分濃度が高く、微細なミストは塩分濃度が低くなる。それは、水の分子とＮａＣｌとの結合強度は弱く、水の分子同士の結合強度は強いので、微細な粒子に霧化されたミストにはほとんど塩分が含まれなくなるからである。 The separator 3 removes large-sized mist larger than the set particle size from mist contained in the carrier gas. The salt concentration of the mist obtained by the electrostatic atomizer differs depending on the particle size, the large particle mist has a high salt concentration, and the fine mist has a low salt concentration. That is because the bond strength between water molecules and NaCl is weak and the bond strength between water molecules is strong, so that the mist atomized into fine particles hardly contains salt.

セパレータ３は、設定粒径よりも大きなミストをキャリアガスから除去して、キャリアガスから塩分濃度の高い大粒ミストを除去する。セパレータ３は、多数の多孔板を互いに離して積層状態に配置しているデミスターである。ただ、セパレータはサイクロンなど、ミストを粒径で分離できる全てのものが使用できる。セパレータ３のデミスターは、多孔板をパンチングメタルとし、網材とし、あるいは繊維を立体的に方向性なく集合している不織布とする。デミスターは簡単な構造で大粒ミストを除去できる。図６は、デミスター３０が大粒ミストを除去する状態を示している。この図の一部拡大断面図に示すように、大粒ミストは質量が大きいので移動する方向が曲がり難く、直進して風下側の多孔板３１の表面に衝突してキャリアガスから除去される。微細なミストは質量が小さいのでキャリアガスと一緒に曲がって風下側の多孔板３１の透過孔３２を通過する。このため、多孔板３１の表面に衝突して除去されない。デミスター３０は、大粒ミストを風下側の多孔板３１の表面に衝突させて除去するので、キャリアガスの流速、多孔板３１の形状、とくに、多孔板３１の間隔と透過孔３２のピッチなどで除去する大粒ミストの粒径をコントロールする。デミスター３０は、キャリアガスの流速を遅くして、除去する大粒ミストの粒径を小さくできる。流速の遅いキャリアガスで移送されるミストは曲がりやすくなって、多孔板３１の透過孔３２を透過しやすくなる。すなわち、より大粒のミストが透過孔３２を通過するからである。また、デミスター３０は、多孔板３１の間隔を狭く、また、透過孔３２のピッチを大きくして、除去するミストの粒径を小さくできる。したがって、デミスター３０はキャリアガスの流速や多孔板３１の位置や形状で除去するミストの設定粒径を調整して、大粒ミストを分離できる。 The separator 3 removes the mist larger than the set particle diameter from the carrier gas, and removes the large particle mist having a high salt concentration from the carrier gas. The separator 3 is a demister in which a large number of porous plates are arranged in a stacked state by being separated from each other. However, the separator may be any one that can separate mist by particle diameter, such as a cyclone. The demister of the separator 3 uses a perforated plate as a punching metal, a netting material, or a non-woven fabric in which fibers are three-dimensionally assembled without directionality. Demister can remove large-sized mist with a simple structure. FIG. 6 shows a state in which the demister 30 removes large particle mist. As shown in the partially enlarged cross-sectional view of this figure, the large particle mist has a large mass, so the direction of movement is hard to bend, and it travels straight and collides with the surface of the porous plate 31 on the downwind side to be removed from the carrier gas. Since the fine mist has a small mass, it is bent together with the carrier gas and passes through the transmission holes 32 of the downwind porous plate 31. Therefore, it does not collide with the surface of the porous plate 31 and is not removed. Since the demister 30 collides with and removes the large particle mist on the surface of the porous plate 31 on the downwind side, it is removed by the flow velocity of the carrier gas, the shape of the porous plate 31, especially the interval of the porous plate 31 and the pitch of the transmission holes 32 Control the particle size of the large particle mist. The demister 30 can reduce the flow rate of the carrier gas to reduce the particle size of the large-sized mist to be removed. The mist transferred by the carrier gas having a low flow velocity tends to be bent and easily permeates the permeation holes 32 of the porous plate 31. That is, larger-sized mist passes through the transmission holes 32. Moreover, the demister 30 can narrow the space | interval of the porous plate 31, and can enlarge the pitch of the through-hole 32, and can reduce the particle size of the mist to remove. Therefore, the demister 30 can separate the large particle mist by adjusting the flow velocity of the carrier gas and the set particle diameter of the mist to be removed depending on the position and shape of the porous plate 31.

セパレータに使用されるサイクロンは、キャリアガスの流速と内径を変更して、キャリアガスから除去するミストの粒径をコントロールする。サイクロンは、接線方向に流入されるキャリアガスの流速を速くして、除去するミストの粒径を大きくできる。流速が速くなると遠心力が大きくなってサイクロンの内面に衝突して除去されるからである。円運動するミストに作用する遠心力は、流速の二乗とミストの質量の積に比例して、回転半径に反比例する。したがって、サイクロンは、内径を小さくして、流速を速くすると、遠心力が大きくなって、より微細なミストが遠心力でサイクロンの内面に衝突して除去される。したがって、サイクロンは内径とキャリアガスの流速とで、除去するミストの設定粒径を調整できる。 The cyclone used in the separator changes the flow velocity and the inner diameter of the carrier gas to control the particle size of the mist to be removed from the carrier gas. The cyclone can increase the flow velocity of the carrier gas flowing tangentially to increase the particle size of the mist to be removed. This is because as the flow velocity increases, the centrifugal force increases and collides with the inner surface of the cyclone and is removed. The centrifugal force acting on the circularly moving mist is in inverse proportion to the radius of gyration in proportion to the product of the square of the flow velocity and the mass of the mist. Therefore, as the inner diameter of the cyclone decreases and the flow velocity increases, the centrifugal force increases, and finer mist collides with the inner surface of the cyclone and is removed. Therefore, the cyclone can adjust the set particle diameter of the mist to be removed by the inner diameter and the flow velocity of the carrier gas.

デミスターやサイクロンからなるセパレータ３は、キャリアガスから除去するミストの設定粒径をキャリアガスの流速や構造でコントロールする。これ等のセパレータ３は、キャリアガスから除去する大粒ミストの設定粒径を、例えば１００ｎｍ以上であって１０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上であって５μｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以上であって３μｍ以下とする。１００ｎｍ以上のミストを大粒ミストとして除去したキャリアガスに含まれる微細ミストは、塩分濃度が極めて低く、ほとんど塩分を含有しない。したがって、セパレータ３で１００ｎｍ以下以上のミストを除去して、キャリアガスからミストを凝集して得られる淡水は、塩分を含む残留物濃度が低く、塩分濃度を１０ｐｐｍ以下とする極めて高純度な純水となる。淡水は、全ての用途において高純度なものが要求されるとは限らない。たとえば、市販されているミネラルウォーターは、塩分濃度を１０ｐｐｍ以上とするものがある。本発明の海水淡水化装置は、セパレータ３で分離する大粒ミストの設定粒径をコントロールして、得られる淡水の塩分濃度を調整でき、設定粒径を小さくして得られる淡水の塩分濃度を低く、反対に設定粒径を大きくして得られる淡水の塩分濃度を高くできる。 The separator 3 composed of a demister or a cyclone controls the set particle diameter of the mist to be removed from the carrier gas by the flow velocity and the structure of the carrier gas. These separators 3 have a set particle diameter of large particle mist to be removed from the carrier gas, for example, 100 nm or more and 10 μm or less, preferably 100 μm or more and 5 μm or less, more preferably 100 nm or more and 3 μm or less Do. The fine mist contained in the carrier gas from which the mist of 100 nm or more is removed as the large particle mist has a very low salt concentration and contains almost no salt. Therefore, the fresh water obtained by removing mist of 100 nm or less by the separator 3 and aggregating the mist from the carrier gas has a low concentration of residue containing salt and extremely pure water having a salt concentration of 10 ppm or less. It becomes. Fresh water is not always required to be of high purity in all applications. For example, some commercially available mineral waters have a salinity concentration of 10 ppm or more. The seawater desalination apparatus of the present invention can control the set particle size of the large particle mist separated by the separator 3 to adjust the salt concentration of the obtained fresh water, and reduce the salt concentration of the obtained fresh water by decreasing the set particle size. Conversely, it is possible to increase the salinity concentration of fresh water obtained by increasing the set particle size.

大粒ミストの除去されたキャリアガスは、図１と図５に示すように、親水性吸着剤５を内蔵する吸着器４を通過する。キャリアガスは、吸着器４の内部を通過するときに親水性吸着剤５に接触する。親水性吸着剤５は、接触するキャリアガスに含まれるミストと水蒸気の両方の水分を吸着し、液化して回収する。親水性吸着剤５は、キャリアガスと接触する表面積を大きくして、キャリアガスに含まれる水分を効果的に吸着し、液化して回収する。キャリアガスとの接触面積が大きい親水性吸着剤５は、棒状セラミック５Ａ、あるいは粒状セラミック５Ｂの表面に親水性の被膜を設けている。親水性被膜は、たとえばシロキサン骨格の側鎖にシラノール基を配向するシリコンコーティングである。ただ、親水性被膜は、セラミックの表面をコーティングして親水性とする全ての被膜を使用できる。 The carrier gas from which the large particle mist has been removed passes through the adsorber 4 containing the hydrophilic adsorbent 5, as shown in FIGS. The carrier gas contacts the hydrophilic adsorbent 5 when passing through the inside of the adsorber 4. The hydrophilic adsorbent 5 adsorbs water contained in both the mist and the water vapor contained in the contacting carrier gas, liquefies and recovers it. The hydrophilic adsorbent 5 increases the surface area in contact with the carrier gas, effectively adsorbs the water contained in the carrier gas, and liquefies and recovers it. The hydrophilic adsorbent 5 having a large contact area with the carrier gas is provided with a hydrophilic film on the surface of the rod-like ceramic 5A or the particulate ceramic 5B. The hydrophilic coating is, for example, a silicon coating that orients silanol groups to the side chains of the siloxane backbone. However, as the hydrophilic coating, any coating that coats the surface of the ceramic to make it hydrophilic can be used.

吸着器４は、多数の親水性吸着剤５をキャリアガスを通過させる外装ケース４０に収納している。棒状セラミック５Ａからなる親水性吸着剤５は、キャリアガスの流動方向と平行な姿勢に束ねられて外装ケース４０内に収納され、粒状セラミック５Ｂは通気性の袋４１に入れて外装ケース４０に収納される。棒状セラミック５Ａを内蔵する吸着器４は、キャリアガスの流動方向に棒状セラミック５Ａを配置して、棒状セラミック５Ａの間で棒状セラミック５Ａに沿ってキャリアガスを流動させて、キャリアガスの水分を吸着する。粒状セラミック５Ｂを内蔵する吸着器４は、粒状セラミック５Ｂの間にできる隙間にキャリアガスを通過させて、キャリアガスの水分を吸着する。 The adsorber 4 is accommodated in an outer case 40 which allows a large number of hydrophilic adsorbents 5 to pass a carrier gas. The hydrophilic adsorbent 5 composed of the rod-like ceramic 5A is bundled in a posture parallel to the flow direction of the carrier gas and stored in the outer case 40, and the granular ceramic 5B is put in the air-permeable bag 41 and stored in the outer case 40. Be done. In the adsorber 4 incorporating the rod-shaped ceramic 5A, the rod-shaped ceramic 5A is disposed in the flow direction of the carrier gas, and the carrier gas flows along the rod-shaped ceramic 5A between the rod-shaped ceramic 5A to adsorb the moisture of the carrier gas Do. In the adsorber 4 incorporating the particulate ceramic 5B, the carrier gas is allowed to pass through the gap formed between the particulate ceramic 5B to adsorb the moisture of the carrier gas.

外装ケース４０は、吸着し、液化した水を流下させて下端から排水して水槽８に供給する。図１と図５の海水淡水化装置は、吸着器４の外装ケース４０を上下に延びる細長い筒状として、内部に親水性吸着剤５を収納している。この吸着器４は、親水性吸着剤５に吸着された水を流下させて効率よく外部に排水できる。親水性吸着剤５は、表面の親水性被膜が水と水素結合を作って混ざりやすく、ミストや水蒸気に接触して吸着しやすく、これ等の水分を吸着し、液化して効果的に回収する。多量のミストを吸着する親水性吸着剤５は、次々と吸着する水で冷却される。さらに、静電霧化はキャリアガス中に多量のミストを噴射するので、キャリアガスは相対湿度が極めて高く、過飽和に近い状態にある。このキャリアガスが親水性吸着剤５の表面に接触すると、キャリアガスに含まれる水蒸気の一部が結露して親水性吸着剤５の表面に付着して回収される。したがって、親水性吸着剤５は、微細なミストのみでなく、キャリアガスに含まれる水蒸気の一部も吸着し、液化して効率よく回収する。水蒸気が結露すると気化熱を発生するが、親水性吸着剤５は次々と送られて来る無数のミストを吸着してミストで冷却されるので、温度はほとんど上昇しない。このため、親水性吸着剤５は、微細なミストと水蒸気の一部を効率よく吸着し、液化してキャリアガスに含まれる水分を極めて効果的に回収する。 The exterior case 40 makes the adsorbed and liquefied water flow down, drains it from the lower end, and supplies it to the water tank 8. The seawater desalination apparatus shown in FIGS. 1 and 5 has an outer case 40 of an adsorber 4 in the form of a long and thin cylindrical member extending in the vertical direction, in which the hydrophilic adsorbent 5 is accommodated. The adsorber 4 can drain the water adsorbed by the hydrophilic adsorbent 5 down and drain it out efficiently. In the hydrophilic adsorbent 5, the hydrophilic film on the surface easily mixes with water by forming hydrogen bonds, is easily adsorbed in contact with mist or water vapor, adsorbs such moisture, liquefies, and recovers effectively . The hydrophilic adsorbent 5 that adsorbs a large amount of mist is cooled by water that adsorbs one after another. Furthermore, since electrostatic atomization injects a large amount of mist into the carrier gas, the carrier gas has a very high relative humidity and is in a state near supersaturation. When the carrier gas comes in contact with the surface of the hydrophilic adsorbent 5, a part of the water vapor contained in the carrier gas condenses, adheres to the surface of the hydrophilic adsorbent 5, and is recovered. Therefore, the hydrophilic adsorbent 5 adsorbs not only the fine mist but also a part of the water vapor contained in the carrier gas, liquefies, and recovers efficiently. Condensation of water vapor generates heat of vaporization, but since the hydrophilic adsorbent 5 adsorbs the innumerable mists sent one after another and is cooled by the mists, the temperature hardly rises. For this reason, the hydrophilic adsorbent 5 efficiently adsorbs a part of the fine mist and the water vapor, and is liquefied to very effectively recover the water contained in the carrier gas.

親水性吸着剤５は、回収した淡水を回収することにより、水膜を伝わせること親水層の隙間を移動・充填させる事が出来る。その為、親水性吸着剤５は多孔質かつ高い比表面積を有するものが適している。充填した親水層のうち、親水層の末端もしくは最も低所にある部分から液滴が発生し、水滴として排出させる。このプロセスは高比表面積を利用して大気中の淡水を効率よく回収可能であり、また仕組みそのものが微小領域で行われているために装置自体の小型化も可能にしている。さらに、繊維・ペレット・ハニカム等の各種構造を有するセラミック基材に対して適用も可能である。 The hydrophilic adsorbent 5 can move and fill gaps in the hydrophilic layer by transmitting the water film by recovering the collected fresh water. Therefore, the hydrophilic adsorbent 5 is preferably porous and has a high specific surface area. Droplets are generated from the end or the lowest part of the hydrophilic layer in the filled hydrophilic layer, and the droplets are discharged as water droplets. This process makes it possible to efficiently recover fresh water in the air by using a high specific surface area, and also enables the miniaturization of the apparatus itself since the mechanism itself is performed in a minute area. Furthermore, application is also possible to ceramic substrates having various structures such as fibers, pellets, and honeycombs.

親水性吸着剤５の構造としては、全体が多孔質、もしくは最表面より深さ方向に対して２００μｍ以上が多孔質である形状、言い換えると２００μｍ以上の厚みを持つ多孔質層をもつ形状が望ましい。この数値は、深さ方向２００μｍ未満の範囲において親水性を付与するだけで、効率的な水蒸気の回収が可能であると考えられる為である。 As a structure of the hydrophilic adsorbent 5, it is desirable that the whole is porous or a shape having a porous structure of 200 μm or more in the depth direction from the outermost surface, in other words, a shape having a porous layer with a thickness of 200 μm or more . This numerical value is because it is considered that efficient water vapor recovery is possible only by providing hydrophilicity in the range of less than 200 μm in the depth direction.

また、効率的な水蒸気の為には比表面積を保持することが大切である。これは、水蒸気に対して接触しやすくするためであり、比表面積は大きければ大きい程良く、好ましくは１．９８ｍ ²／ｇ以上として、水蒸気の回収を効率よくする。 It is also important to maintain the specific surface area for efficient water vapor. This is to facilitate contact with water vapor, and the larger the specific surface area, the better, and preferably 1.98 m ² / g or more to efficiently collect water vapor.

また、全体又は表面を多孔質とする親水性吸着剤は、表面付近の親水性酸化物層表面の平均孔径を、回収効率と不純物の除去を考慮して、霧状淡水の直径に近くすることが望ましく、例えば１０ｎｍ以上とする。また、不純物が混入した場合は１μｍを超える場合が多いことから、表面の平均孔径を１０ｎｍ以上であって１０００ｎｍ以下とすることが望ましい。 In addition, the hydrophilic adsorbent that makes the whole or the surface porous should make the average pore diameter of the surface of the hydrophilic oxide layer near the surface close to the diameter of the misty fresh water in consideration of recovery efficiency and removal of impurities. Is desirable, for example 10 nm or more. In addition, when impurities are mixed, the average pore diameter of the surface is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less because it often exceeds 1 μm.

さらに、全体又は表面を多孔質とする親水性吸着剤は、多孔質または多孔質層に、チタニアとシリカの両方を含有し、とくに、最表面ではチタン原子の含有量を４ｍｏｌ％以上とし、かつ最表面より深さ方向に１５０μｍの地点において１ｍｏｌ％以上として、水蒸気の回収を効率よくすることができる。 Further, the hydrophilic adsorbent having the whole or the surface porous contains both titania and silica in the porous or porous layer, and in particular, the content of titanium atoms is 4 mol% or more in the outermost surface, and It is possible to efficiently recover the water vapor as 1 mol% or more at a point of 150 μm in the depth direction from the outermost surface.

以下、本発明の実施例について、詳しく説明する。ただし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to these examples.

（実施例１）
比表面積２．９４ｍ ²／ｇを有する、表面がチタニアとシリカの混合物である多孔質な親水性セラミックスペレットを作製し、試料を用いて霧状の淡水を回収した結果、７６．２％の回収率が見られた。これはガラス繊維（シリカ繊維）を用いた場合に比べ、３．１％も向上していた。 Example 1
A porous hydrophilic ceramic pellet with a specific surface area of 2.94 m ² / g and a surface of which is a mixture of titania and silica was prepared, and as a result of collecting a mist of fresh water using a sample, it was 76.2% A recovery rate was seen. This was improved by 3.1% as compared with the case of using glass fiber (silica fiber).

（実施例２）
比表面積１．９８ｍ ²／ｇを有する、表面がチタニアとシリカの混合物である多孔質な親水性セラミックスペレットを作製した。水銀ポロシにて本試料の孔径を調査した結果、平均孔径が１５０ｎｍであった。ＥＤＳ分析の結果、最表面のＴｉ原子の存在比は４ｍｏｌ％Ｔｉであり、表面より深さ方向５０μｍでは２ｍｏｌ％Ｔｉ、１００μｍでは１．５ｍｏｌ％Ｔｉ、１５０μｍでは１ｍｏｌ％Ｔｉと、連続的にＴｉ原子の存在比が減少している事が確認された。最表面より深さ２００μｍの地点ではＴｉ原子は全く観測されなかった。試料を用いて霧状の淡水を回収した結果、７５．６％の回収率が見られた。これはガラス繊維（シリカ繊維）を用いた場合に比べ、２．５％も向上していた。連続して回収試験を行った結果、回収率は７３．１％であり、連続的に使用しても回収率は２．２％しか低下しないことが確認された。 (Example 2)
Porous hydrophilic ceramic pellets having a specific surface area of 1.98 m ² / g and a surface of which is a mixture of titania and silica were produced. As a result of investigating the hole diameter of this sample with mercury porosimetry, the average hole diameter was 150 nm. As a result of EDS analysis, the existence ratio of Ti atoms on the outermost surface is 4 mol% Ti, 2 mol% Ti at 50 μm in the depth direction from the surface, 1.5 mol% Ti at 100 μm, 1 mol% Ti at 150 μm, and so on continuously. It was confirmed that the atomic ratio was decreasing. No Ti atoms were observed at a depth of 200 μm from the outermost surface. As a result of collecting the misty fresh water using the sample, a recovery rate of 75.6% was observed. This was improved by 2.5% as compared with the case of using glass fiber (silica fiber). As a result of carrying out continuous recovery tests, the recovery rate was 73.1%, and it was confirmed that the recovery rate decreased only 2.2% even when used continuously.

本発明の海水淡水化装置は、少ないエネルギーコストでもって、海水から能率よく淡水を分離し、さらに得られる淡水の塩分濃度を自由にコントロールすることで、種々の用途に最適な淡水とする用途に便利に使用できる。 The seawater desalination apparatus of the present invention can efficiently separate freshwater from seawater with little energy cost, and can freely control the salinity of the resulting freshwater, thereby making it an application suitable for various applications. It can be used conveniently.

１…静電霧化機
２…送風機
３…セパレータ
４…吸着器
５…親水性吸着剤
５Ａ…棒状セラミック
５Ｂ…粒状セラミック
６…加温装置
７…加温装置
８…水槽
１０…噴霧器
１１…噴霧ユニット
１２…噴霧ケース
１３…キャピラリーチューブ
１３ａ…噴霧孔
１４…ノズルブロック
１４Ａ…本体部
１４Ｂ…プレート部
１４ａ…フランジ
１４ｂ…段差部
１４ｃ…筒部
１４ｄ…雄ネジ
１４ｘ…貫通孔
１５…パッキン
１６…挟着プレート
１６ｘ…貫通孔
１７…給水栓ソケット
１８…霧化電極
１９…高圧電源
２１…蒸発器
２２…コンプレッサ
２３…膨張弁
２４…凝縮器
２４Ａ…凝縮器
２４Ｂ…凝縮器
３０…デミスター
３１…多孔板
３２…透過孔
４０…外装ケース
４１…通気性の袋
９０…放熱手段
９２…減圧容器
９３…フラッシュ蒸発手段
９４…霧取り手段
９５…凝縮器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrostatic atomizer 2 ... Blower 3 ... Separator 4 ... Suction device 5 ... Hydrophilic adsorption agent 5A ... Rod-like ceramic 5B ... Granular ceramic 6 ... Heating apparatus 7 ... Heating apparatus 8 ... Water tank 10 ... Sprayer 11 ... Spraying Unit 12: Spray case 13: Capillary tube 13a: Spray hole 14: Nozzle block 14A: Main body 14B: Plate 14a: Flange 14b: Step 14 14: Tubular portion 14d: Male thread 14x: Through hole 15: Packing 16: Clamping Mounting plate 16x: through hole 17: water faucet socket 18: atomizing electrode 19: high voltage power source 21: evaporator 22: compressor 23: expansion valve 24: condenser 24A: condenser 24B: condenser 30: demister 31: porous plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 32 ... Permeation hole 40 ... Outer case 41 ... Air-permeable bag 90 ... Heat dissipation means 92 ... Decompression container 93 ... Flash evaporation means 4 ... fog-up means 95 ... condenser

Claims

Electrostatic atomizer (1) which atomizes seawater,
A blower (2) for transporting the mist generated by the electrostatic atomizer (1) with a carrier gas;
A separator (3) that separates the mist contained in the carrier gas transported by the blower (2) by the particle size and removes large-sized mist larger than the set particle size;
And an adsorber (4) containing a hydrophilic adsorbent (5) for passing the carrier gas discharged from the separator (3).
The carrier gas from which large particle mists have been removed by the separator (3) is allowed to pass through the adsorber (4), and the water contained in the carrier gas is adsorbed onto the hydrophilic adsorbent (5), liquefied and recovered. A device,
A heat pump type heating device (7) for recovering thermal energy of carrier gas discharged from the adsorber (4);
Heating at least one of the carrier gas supplied to the electrostatic atomizer (1) and the seawater supplied to the electrostatic atomizer (1) by the heating device (7) A seawater desalination system characterized by

Electrostatic atomizer (1) which atomizes seawater,
  A blower (2) for transporting the mist generated by the electrostatic atomizer (1) with a carrier gas;
  A separator (3) that separates the mist contained in the carrier gas transported by the blower (2) by the particle size and removes large-sized mist larger than the set particle size;
  And an adsorber (4) containing a hydrophilic adsorbent (5) for passing the carrier gas discharged from the separator (3).
  The carrier gas from which large particle mists have been removed by the separator (3) is allowed to pass through the adsorber (4), and the water contained in the carrier gas is adsorbed onto the hydrophilic adsorbent (5), liquefied and recovered. A device,
  A seawater desalination apparatus, comprising: a heating device (6) configured to heat the carrier gas discharged from the separator (3) and supplied to the adsorber (4) with the energy of solar heat.

The seawater desalination apparatus according to claim 2 , wherein
The temperature at which the heating device (6) heats the carrier gas is 80 ° C. or less.

The seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein
A seawater desalination apparatus, characterized in that the separator (3) is a demister.

The seawater desalination apparatus according to claim 4 , wherein
The demister arranges a porous plate made of any of a plurality of punching metals, netting materials, and non-woven fabrics in a passage through which the carrier gas blows, and large particle mist contained in the blown carrier gas collides with the porous plate. Seawater desalination system to separate it from the carrier gas.

The seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein
The seawater desalination apparatus, wherein the set particle diameter of the mist separated by the separator (3) is 100 nm or more and 10 μm or less.

The seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein
The seawater desalination apparatus, characterized in that the hydrophilic adsorbent (5) is entirely porous, or has a porous layer having a thickness of 200 μm or more on the surface.

The seawater desalination apparatus according to claim 7 , wherein
The hydrophilic adsorbent (5) is characterized in that the average pore diameter of the surface of the porous or porous layer is 10 nm or more and 1000 nm or less, and the specific surface area is 1.98 m ² / g or more. Seawater desalination equipment.

A seawater desalination apparatus according to claim 7 or 8 , wherein
The seawater desalination apparatus, wherein the porous or porous layer of the hydrophilic adsorbent (5) comprises both titania and silica.

The seawater desalination apparatus according to any one of claims 7 to 9 , wherein
The seawater desalination apparatus characterized in that the hydrophilic adsorbent (5) has a titanium atom of 4 mol% or more at the outermost surface and 1 mol% or more at a point 150 μm in the depth direction from the outermost surface.