脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法
【課題】塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させること。
【解決手段】脱塩処理装置１は、多孔質板２１１によって内部空間が上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに仕切られた脱塩槽２０と、上側空間Ｅ１１に塩水を導入する塩水ライン７１と、上側空間Ｅ１１および下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスを導入する圧力ポンプ３０と、上側空間Ｅ１１の塩水をクラスレート生成温度に冷却する冷却コイル２３と、圧力ポンプ３０を制御し、クラスレートの生成時には高圧のゲストガスを下側空間Ｅ１３に導入させて上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整し、固液分離時には、高圧のゲストガスを上側空間Ｅ１１に導入させる制御部９０とを備える。
【解決手段】脱塩処理装置１は、多孔質板２１１によって内部空間が上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに仕切られた脱塩槽２０と、上側空間Ｅ１１に塩水を導入する塩水ライン７１と、上側空間Ｅ１１および下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスを導入する圧力ポンプ３０と、上側空間Ｅ１１の塩水をクラスレート生成温度に冷却する冷却コイル２３と、圧力ポンプ３０を制御し、クラスレートの生成時には高圧のゲストガスを下側空間Ｅ１３に導入させて上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整し、固液分離時には、高圧のゲストガスを上側空間Ｅ１１に導入させる制御部９０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩水を脱塩処理して淡水を得る脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、クラスレートハイドレート（以下、単に「クラスレート」と呼ぶ。）の生成を利用して海水を淡水化する技術が提案されている（例えば、非特許文献１，２を参照）。ここで、海水の淡水化（脱塩処理）では、先ず、ゲストガスがクラスレートを生成する温度および圧力の下で海水とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する。そして、生成したクラスレートと、このクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解する。
【０００３】
また、特許文献１には、ハイドレート生成槽を多段に接続し、海水を繰り返し脱塩処理する構成が開示されている。ここで、特許文献１では、クラスレートと固液分離された濃縮塩水は、ドレンとして系外に排出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１９８０５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本エネルギー学会大会講演要旨集，ハイドレート生成による塩水の淡水化に関する研究，吉岡裕之，P52-P53
【非特許文献２】Solar Engineering，Conceptual design of otec plants producing desalinated water with the gas hydrate method.，SYED M A，P625〜P631
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、固液分離したクラスレートをそのまま分解してしまうと、クラスレートと分離しきれずに周囲に残存する濃縮塩水によって、得られる脱塩水の塩分濃度が高くなってしまい、効率良く脱塩処理が行えない場合がある。このため、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解する前には、クラスレートを洗浄する工程が必要である。このクラスレートの洗浄は、一般に、回収された淡水を用いて行われており、淡水の回収率を低下させるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み為されたものであって、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる脱塩処理装置は、所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る脱塩処理装置であって、少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽と、前記上側空間に塩水を導入する塩水導入手段と、前記上側空間および前記下側空間に高圧のゲストガスを導入するゲストガス導入手段と、前記上側空間の前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却する冷却手段と、前記クラスレートの生成時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記下側空間に導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整し、前記固液分離時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記上側空間に導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くする圧力調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる脱塩処理装置は、上記の発明において、前記上側空間と連通し、前記クラスレートを回収する回収槽と、前記多孔質板の上面近傍に設けられ、前記クラスレートを前記回収槽に搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる脱塩処理装置は、上記の発明において、前記上側空間に前記淡水を導入する淡水導入手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る塩水の脱塩処理方法であって、少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽の前記下側空間に高圧のゲストガスを導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間に前記塩水を導入し、前記多孔質板によって前記ゲストガスを前記塩水内に散気させるとともに、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整しながら前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却することで、前記クラスレートを生成するクラスレート生成工程と、前記上側空間に前記高圧のゲストガスを導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くし、前記多孔質板によって前記上側空間の前記クラスレートおよび前記濃縮塩水をろ過して固液分離する固液分離工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、上記の発明において、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記脱塩槽外に搬送して回収するクラスレート回収工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、上記の発明において、前記上側空間に淡水を導入し、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記淡水によって洗浄しつつ分解するクラスレート分解工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、クラスレートの生成時には、下側空間にゲストガスを導入することで下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高い状態を維持しつつ、上側空間の圧力をクラスレート生成圧力に調整することができる。そして、上側空間に塩水を導入し、上側空間内の塩水をクラスレート生成温度に冷却することで、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水とゲストガスとを接触させてクラスレートを生成することができる。また、固液分離時には、上側空間にゲストガスを導入することで上側空間の圧力を下側空間の圧力よりも高くし、クラスレートとこのクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離することができる。これによれば、クラスレートの生成時には、多孔質板が散気板となり、下側空間に導入されたゲストガスを上側空間の塩水内に散気させることができるので、塩水とゲストガスとを効率良く接触させてクラスレートを迅速に生成することができる。一方、固液分離時には、多孔質板がろ過板となり、クラスレートの生成時に調整した上側空間のクラスレート生成圧力を利用してクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過することができるので、クラスレートと濃縮塩水とを高精度に固液分離することができる。したがって、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１における脱塩処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施の形態１における脱塩処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１におけるクラスレート生成工程を説明する説明図である。
【図４】図４は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図である。
【図５】図５は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図である。
【図６】図６は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図である。
【図７】図７は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図である。
【図８】図８は、実施の形態２における脱塩処理装置の構成を示す模式図である。
【図９】図９は、実施の形態２における脱塩処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２におけるクラスレート生成工程を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２におけるクラスレート洗浄・分解工程を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３における塩水の脱塩処理システムの全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における脱塩処理装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、脱塩処理装置１は、前処理によって濁質分が除去された塩水（海水）を貯留する海水タンク１１と、海水タンク１１の塩水（海水）を脱塩処理（淡水化処理）するための脱塩槽２０と、不図示のゲストガスタンクに貯蔵されたゲストガスＧを高圧化して圧送する圧力ポンプ３０と、脱塩槽２０から排出されたゲストガス（アウトガス）を回収するためのゲストガスホルダ４０と、脱塩槽２０で生成・固液分離されるクラスレートを回収する回収槽５０と、クラスレートを脱塩槽２０から回収槽５０に搬送する搬送手段としての搬送部６０と、回収槽５０で得られる淡水を貯留する淡水タンク１２と、脱塩槽２０での脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水を貯留する濃縮塩水タンク１３と、海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを脱塩槽２０に供給する塩水導入手段としての塩水ライン７１、圧力ポンプ３０によって圧送されたゲストガスＧを脱塩槽２０に供給するゲストガスライン７２、淡水ＷＷを淡水タンク１２に導入する淡水ライン７３、濃縮塩水ＤＷを濃縮塩水タンク１３に導入する濃縮塩水ライン７４、およびアウトガスをゲストガスホルダ４０に導入するアウトガスライン７５の各ラインにそれぞれ設けられた制御弁８１〜８６と、脱塩処理装置１の各部を制御して装置全体の動作を統括制御する制御部９０とを備える。
【００１８】
脱塩槽２０は、その内部空間の下方に配設された仕切り部材としての疎水性の多孔質板２１１を備え、この多孔質板２１１によって内部空間が上下２つの空間Ｅ１１，Ｅ１３に仕切られて構成されている。以下、多孔質板２１１によって仕切られた脱塩槽２０内部の上側の空間Ｅ１１を「上側空間Ｅ１１」と呼び、下側の空間Ｅ１３を「下側空間Ｅ１３」と呼ぶ。
【００１９】
また、脱塩槽２０は、上側空間Ｅ１１に導入された塩水（海水）を攪拌するための攪拌装置２２と、この上側空間Ｅ１１に導入された塩水（海水）を冷却するための冷却手段としての冷却コイル２３とを備える。この脱塩槽２０は、断熱性を有する。
【００２０】
搬送部６０は、一端が回収槽５０の上部と連通し、他端が脱塩槽２０の上側空間Ｅ１１と連通して上側空間Ｅ１１と回収槽５０との間のクラスレートの通路を形成する搬送路６１と、多孔質板２１１の上面に沿って延設され、一端が搬送路６１に挿通された搬送スクリュー６２と、この搬送スクリュー６２の一端側に設けられ、搬送スクリュー６２を回転駆動するモータ６３と、搬送スクリュー６２の回転駆動によって搬送路６１を通過し、回収槽５０の上部に搬送されたクラスレートを２段階で落下させて回収槽５０に導入する二重ダンパ６４とを備える。
【００２１】
ここで、脱塩槽２０と海水タンク１１との間に配管される塩水ライン７１は、脱塩槽２０の上部に接続され、海水タンク１１と上側空間Ｅ１１との間を連通する。
【００２２】
また、脱塩槽２０と不図示のゲストガスタンクとの間に配管されるゲストガスライン７２は、一端側が２股に分岐しており、一方の分岐ライン７２１が脱塩槽２０の上面近傍に接続され、他方の分岐ライン７２２が脱塩槽２０の底部に接続されている。また、ゲストガスライン７２の他端が不図示のゲストガスタンクと接続されており、一方の分岐ライン７２１によってゲストガスタンクと上側空間Ｅ１１との間を連通し、他方の分岐ライン７２２によってゲストガスタンクと下側空間Ｅ１３との間を連通する。圧力ポンプ３０は、２つの分岐ライン７２１，７２２の分岐点よりもゲストガスタンク方向の他端側に設けられており、ゲストガスライン７２とともにゲストガス導入手段として機能する。ここで、ゲストガスは、適宜選ぶこととしてよいが、例えば、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）、キセノンガス（Ｘｅ）、ＨＦＣ等の代替フロン等が挙げられる。
【００２３】
また、脱塩槽２０と濃縮塩水タンク１３との間に配管される濃縮塩水ライン７４は、脱塩槽２０の底部に接続され、濃縮塩水タンク１３と下側空間Ｅ１３との間を連通する。また、脱塩槽２０とゲストガスホルダ４０との間に配管されるアウトガスライン７５は、脱塩槽２０の上部に接続され、ゲストガスホルダ４０と上側空間Ｅ１１との間を連通する。また、淡水ライン７３は、回収槽５０と淡水タンク１２との間に配管され、これらの間を連通する。
【００２４】
以上のように構成される脱塩処理装置１は、クラスレートを生成し、生成したクラスレートとこのクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解することで脱塩処理を行う。ここで、クラスレートとは、水分子が作る籠型構造（ケージ）によってゲスト分子が包接された氷状の固体結晶であり、低温かつ高圧の条件下で生成される。具体的な温度および圧力の条件は、ゲストガスの種類によって異なる。例えば、二酸化炭素ガスを用いる場合、温度が０℃〜３℃程度、圧力が２ＭＰａ〜３ＭＰａ程度の条件下でクラスレートが生成する。一方、キセノンガスを用いる場合、温度が０℃〜５℃程度、圧力が０．２ＭＰａ程度の条件下でクラスレートが生成する。このクラスレートの生成に必要な所定の温度（クラスレート生成温度）およびクラスレートの生成に必要な所定の圧力（クラスレート生成圧力）の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させると、水分子のケージにゲストガスが取り込まれてクラスレートが生成する。また、クラスレートの生成に伴い濃縮塩水が生成する。このクラスレートを濃縮塩水と固液分離し、クラスレートを分解すると、淡水が得られる。
【００２５】
図２は、実施の形態１の脱塩処理装置１によって実現される脱塩処理の手順を示すフローチャートである。脱塩処理装置１は、図２の各工程を行うことで、塩水の脱塩処理方法を実施する。なお、各工程での脱塩処理装置１の動作は、制御部９０が装置各部を制御することで実現される。
【００２６】
図２に示すように、脱塩処理装置１は先ず、脱塩槽２０の上側空間Ｅ１１において、ゲストガスのクラスレート生成条件下、具体的には、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する（ステップＳ１１；クラスレート生成工程）。
【００２７】
図３は、実施の形態１におけるクラスレート生成工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。クラスレート生成工程では、不図示のゲストガスタンクのゲストガスＧをゲストガスライン７２の分岐ライン７２２を介して下側空間Ｅ１３に導入しながら、塩水ライン７１を介して海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に所定量導入することで、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整する。
【００２８】
具体的には、制御部９０は、圧力調整手段として、先ず、制御弁８２を閉止した状態で制御弁８３を開放し、圧力ポンプ３０を駆動して下側空間Ｅ１３へとゲストガスＧを圧送することで下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を開始する。なお、このとき、制御弁８１，８６や、図３では不図示の制御弁８５（図１を参照）は、閉止されている。
【００２９】
そして、制御部９０は、下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＜下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）を生じさせた後、制御弁８１を開放し、塩水ライン７１に設けられた不図示のポンプによって海水タンク１１から所定量の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に導入する。このとき、上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との間に生じさせた圧力差（Ｐ１＜Ｐ２）によって多孔質板２１１の供給側（上面側）から透過側（下面側）への塩水（海水）の流れが抑止されるため、上側空間Ｅ１１に導入された所定量の塩水（海水）は、下側空間Ｅ１３へと流れ出さずに上側空間Ｅ１１に留まる。一方で、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスは、多孔質板２１１の透過側から供給側へと気泡として放出され、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気される。このように、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１は、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内にゲストガスを散気させる散気板となる。
【００３０】
所定量の塩水（海水）を上側空間Ｅ１１に導入したならば、制御部９０は、不図示のポンプの駆動を停止し、制御弁８１を閉止する。その後は、制御部９０は、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１よりも下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２の方が高い状態を維持しつつ、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１がクラスレート生成圧力となるように、不図示の圧力計の計測値をもとに圧力ポンプ３０を制御するとともに制御弁８６を適宜開閉し、上側空間Ｅ１１の圧力を調整する。制御弁８６を開放した際に上側空間Ｅ１１から排出されたゲストガス（アウトガス）は、アウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入されて回収される。
【００３１】
また、制御部９０は、冷却コイル２３を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置２２を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）とこの塩水（海水）内に多孔質板２１１によって散気されたゲストガスとを混合する。この結果、上側空間Ｅ１１では、図３に示すように、塩水（海水）とゲストガスとがクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で接触して固体結晶のクラスレート１００が生成し、生成したクラスレート１００が、このクラスレート１００の生成によって濃縮された濃縮塩水中に浮遊する。
【００３２】
以上のようにしてクラスレート生成工程を実施したならば、続いて、図２に示すように、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離する（ステップＳ１３；固液分離工程）。図４および図５は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。
【００３３】
固液分離工程では、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８３を閉止し、下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を停止する。続いて、制御部９０は、制御弁８２を開放するとともに圧力ポンプ３０を再度駆動し、ゲストガスライン７２の分岐ライン７２１を介して上側空間Ｅ１１へとゲストガスＧを圧送して上側空間Ｅ１１へのゲストガスＧの導入を開始する。また、制御部９０は、制御弁８５を開放する。ここで、分岐ライン７２１は、そのゲストガスＧの導入位置が、上側空間Ｅ１１に導入される所定量の塩水（海水）の液面の高さよりも高くなるように接続されている。
【００３４】
そして、上側空間Ｅ１１に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＞下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）、上側空間Ｅ１１内のクラスレート１００および濃縮された濃縮塩水を多孔質板２１１によって加圧ろ過する。この結果、図４に示すように、クラスレート１００が上側空間Ｅ１１に残る一方、濃縮塩水は、多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３へと流れ、最終的に、図５に示すように、クラスレート１００が濃縮塩水と固液分離される。このように、固液分離時には、多孔質板２１１は、ろ過板となる。下側空間Ｅ１３へと流れた濃縮塩水ＤＷは、濃縮塩水ライン７４を介して濃縮塩水タンク１３に導入される。その後、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８２を閉止し、上側空間Ｅ１１へのゲストガスの導入を停止する。
【００３５】
なお、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレート１００を洗浄する目的で淡水タンク１２（図１を参照）に貯留されている淡水の一部（少量）を上側空間Ｅ１１に導入するようにしてもよい。このようにすることで、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水を洗い流すことができる。すなわち、クラスレートの周囲の濃縮塩水を導入した淡水によって押し流すことで多孔質板２１１を透過させて下側空間Ｅ１３に流出させることができ、クラスレートの周囲の濃縮塩水を淡水に置き換えることができる。この場合に導入する淡水の量は、クラスレートを洗浄するのに必要な量として予め設定しておけばよいが、固液分離工程では、加圧ろ過によってクラスレートと濃縮塩水とを固液分離しており、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水は微量であるため、その量は少量でよい。したがって、淡水を用いてクラスレートを洗浄することとしても、洗浄に使用する淡水の使用量を削減できるので、淡水の回収率の低下を抑制できる。
【００３６】
以上のようにして固液分離工程を実施したならば、続いて、図２に示すように、濃縮塩水と固液分離したクラスレートを回収槽５０に搬送して回収し、回収したクラスレートを分解して淡水を得る（ステップＳ１５；クラスレート回収・分解工程）。図６および図７は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。
【００３７】
クラスレート回収・分解工程では、制御部９０は、搬送部６０のモータ６３を駆動して搬送スクリュー６２を回転駆動させる。これにより、多孔質板２１１上のクラスレート１００は、図６に示すように搬送スクリュー６２によって漸次搬送され、搬送路６１を通過して回収槽５０の上部に移動案内される。また、制御部９０は、二重ダンパ６４を駆動して二段のダンパを交互に開閉させる。これにより、回収槽５０の上部に移動したクラスレート１００が二重ダンパ６４を経て段階的に落下し、回収槽５０に導入される。
【００３８】
ここで、回収槽５０は、クラスレート生成条件下ではなく例えば常温・常圧下としており、導入されたクラスレート１００は、図７に示すように回収槽５０において自然に分解し、淡水が得られる。このクラスレート回収・分解工程では、制御部９０は、制御弁８４を開放し、クラスレート１００が分解して得られた淡水ＷＷを淡水ライン７３に設けられた不図示のポンプによって淡水タンク１２に導入する。なお、回収槽５０の周囲に温水管を配置し、例えば常温以上の加温水（例えば海水）を送り込むことで回収槽５０の周囲を常温以上に加温して回収槽５０内のクラスレート１００を積極的に分解するようにしてもよい。
【００３９】
また、以上のようにしてクラスレート回収・分解工程において多孔質板２１１上のクラスレート１００の回収槽５０への搬送を終えたならば、制御部９０は、制御弁８６を開放し、脱塩槽２０内に残存するゲストガス（アウトガス）をアウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入して回収する。なお、ゲストガスホルダ４０に回収されたゲストガスは、脱塩処理装置１での別の脱塩処理で再利用される。
【００４０】
以上説明したように、実施の形態１によれば、クラスレートの生成時には、下側空間Ｅ１３に高圧化したゲストガスを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差を生じさせるとともに、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整することができる。そして、上側空間Ｅ１１に塩水（海水）を導入し、上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）をクラスレート生成温度に冷却することで、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させてクラスレートを生成することができる。これによれば、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１が散気板となり、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスを上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気させることができるので、塩水（海水）とゲストガスとを効率良く接触させてクラスレートを迅速に生成することができる。一方、固液分離時には、上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離することができる。これによれば、固液分離時には、多孔質板２１１がろ過板となり、クラスレートの生成時に調整した上側空間Ｅ１１のクラスレート生成圧力を利用してクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過することができるので、クラスレートと濃縮塩水とを高精度に固液分離することができる。
【００４１】
また、上側空間Ｅ１１内でクラスレートを生成し、このクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を下側空間Ｅ１３へと透過させることでクラスレートと濃縮塩水とを固液分離することができ、この間にクラスレートが存在する上側空間Ｅ１１の圧力を開放しないため、クラスレートを生成した後、固液分離する過程でクラスレートが自然に分解し、濃縮塩水とともに排出される事態を抑制できる。
【００４２】
以上のように、実施の形態１によれば、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２における脱塩処理装置１ｂの構成を示す模式図である。なお、図８において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付している。図８に示すように、脱塩処理装置１ｂは、海水タンク１１と、脱塩槽２０ｂと、圧力ポンプ３０と、ゲストガスホルダ４０と、淡水タンク１２と、濃縮塩水タンク１３と、塩水ライン７１、ゲストガスライン７２、淡水ライン７３ｂ、濃縮塩水ライン７４、アウトガスライン７５、および淡水タンク１２の淡水ＷＷの一部（少量）を洗浄水として脱塩槽２０ｂに供給する淡水導入手段としての洗浄水ライン７６の各ラインにそれぞれ設けられた制御弁８１〜８７と、脱塩処理装置１ｂの各部を制御して装置全体の動作を統括制御する制御部９０とを備える。
【００４４】
脱塩槽２０ｂは、その内部空間の下方に配設された仕切り部材２１を備え、この仕切り部材２１によって内部空間が上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに仕切られて構成されている。この仕切り部材２１は、中央部が平坦で、外周部が中央部に向かって下向きに傾斜した形状を有し、平坦な中央部が疎水性の多孔質板２１１で形成されている。
【００４５】
ここで、実施の形態２では、淡水ライン７３ｂは、脱塩槽２０ｂと淡水タンク１２との間に配管され、淡水タンク１２と上側空間Ｅ１１との間を連通する。この淡水ライン７３ｂは、その上側空間Ｅ１１側の端部が、仕切り部材２１の中央部を形成する多孔質板２１１の上面近傍に配置されている。また、脱塩槽２０ｂと淡水タンク１２との間に配管される洗浄水ライン７６は、脱塩槽２０ｂの上部に接続され、淡水タンク１２と上側空間Ｅ１１との間を連通する。
【００４６】
図９は、実施の形態２の脱塩処理装置１ｂによって実現される脱塩処理の手順を示すフローチャートである。脱塩処理装置１ｂは、図９の各工程を行うことで、塩水の脱塩処理方法を実施する。なお、各工程での脱塩処理装置１ｂの動作は、制御部９０が装置各部を制御することで実現される。
【００４７】
図９に示すように、脱塩処理装置１ｂは先ず、脱塩槽２０ｂの上側空間Ｅ１１において、ゲストガスのクラスレート生成条件下、具体的には、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する（ステップＳ２１；クラスレート生成工程）。
【００４８】
図１０は、実施の形態２におけるクラスレート生成工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。このクラスレート生成工程は、実施の形態１と同様の要領で行い、不図示のゲストガスタンクのゲストガスＧをゲストガスライン７２の分岐ライン７２２を介して下側空間Ｅ１３に導入しながら、塩水ライン７１を介して海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に所定量導入することで、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整する。
【００４９】
具体的には、制御部９０は、先ず、制御弁８２を閉止した状態で制御弁８３を開放し、圧力ポンプ３０を駆動して下側空間Ｅ１３へとゲストガスＧを圧送することで下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を開始する。なお、このとき、制御弁８１，８６や、図１０では不図示の制御弁８４，８５，８７（図８を参照）は、閉止されている。そして、制御部９０は、下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＜下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）を生じさせた後、制御弁８１を開放し、塩水ライン７１に設けられた不図示のポンプによって海水タンク１１から所定量の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に導入する。このとき、上側空間Ｅ１１に導入された所定量の塩水（海水）は、実施の形態１で説明したのと同様に、下側空間Ｅ１３へと流れ出さずに上側空間Ｅ１１に留まる一方、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスは、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気される。このように、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１は、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内にゲストガスを散気させる散気板となる。
【００５０】
所定量の塩水（海水）を上側空間Ｅ１１に導入したならば、制御部９０は、不図示のポンプの駆動を停止し、制御弁８１を閉止する。その後は、制御部９０は、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１よりも下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２の方が高い状態を維持しつつ、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１がクラスレート生成圧力となるように、不図示の圧力計の計測値をもとに圧力ポンプ３０を制御するとともに制御弁８６を適宜開閉し、上側空間Ｅ１１の圧力を調整する。
【００５１】
また、制御部９０は、冷却コイル２３を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置２２を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）とこの塩水（海水）内に多孔質板２１１によって散気されたゲストガスとを混合する。この結果、上側空間Ｅ１１では、図１０に示すように、塩水（海水）とゲストガスとがクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で接触して固体結晶のクラスレート１００が生成し、生成したクラスレート１００が、このクラスレート１００の生成によって濃縮された濃縮塩水中に浮遊する。
【００５２】
以上のようにしてクラスレート生成工程を実施したならば、続いて、図９に示すように、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離する（ステップＳ２３；固液分離工程）。図１１および図１２は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。
【００５３】
この固液分離工程は、実施の形態１と同様の要領で行い、制御部９０は、先ず、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８３を閉止し、下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を停止する。続いて、制御部９０は、制御弁８２を開放するとともに圧力ポンプ３０を再度駆動し、ゲストガスライン７２の分岐ライン７２１を介して上側空間Ｅ１１へとゲストガスＧを圧送して上側空間Ｅ１１へのゲストガスＧの導入を開始する。また、制御部９０は、制御弁８５を開放する。
【００５４】
そして、上側空間Ｅ１１に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＞下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）、上側空間Ｅ１１内のクラスレート１００および濃縮された濃縮塩水を多孔質板２１１によって加圧ろ過する。このとき、仕切り部材２１の外周部に位置する濃縮塩水は、外周部の下向きの傾斜によって多孔質板２１１に向けてその流動が案内される。この結果、図１１に示すように、クラスレート１００が上側空間Ｅ１１に残る一方、濃縮塩水は、多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３へと流れ、最終的に、図１２に示すように、クラスレート１００が濃縮塩水と固液分離される。このように、固液分離時には、多孔質板２１１は、ろ過板となる。下側空間Ｅ１３へと流れた濃縮塩水ＤＷは、濃縮塩水ライン７４を介して濃縮塩水タンク１３に導入される。その後、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８２を閉止し、上側空間Ｅ１１へのゲストガスの導入を停止する。
【００５５】
以上のようにして固液分離工程を実施したならば、続いて、図９に示すように、濃縮塩水と固液分離したクラスレートを分解し、淡水を得る（ステップＳ２５；クラスレート洗浄・分解工程）。図１３は、実施の形態２におけるクラスレート洗浄・分解工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。
【００５６】
図１３に示すように、このクラスレート洗浄・分解工程では、制御部９０は、制御弁８７を開放し、淡水タンク１２の淡水ＷＷを洗浄水ライン７６に設けられた不図示のポンプによって上側空間Ｅ１１に導入する。これにより、多孔質板２１１上のクラスレート１００が洗浄されてクラスレート１００の周囲に残存する濃縮塩水が洗い流される。すなわち、クラスレート１００の周囲の濃縮塩水が導入された淡水によって押し流されることで多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３に流出し、その結果、クラスレート１００の周囲の濃縮塩水が淡水と置き換えられる。また、ここで導入される淡水は、脱塩処理装置１ｂで脱塩処理されて淡水タンク１２に貯留されていたものであり、常温程度の温度となっている。したがって、導入された淡水により、低温であるクラスレート生成温度で生成したクラスレート１００が加温されて分解し、淡水が得られる。制御部９０は、制御弁８４を開放し、クラスレート１００が分解して得られた淡水ＷＷを、淡水ライン７３ｂに設けられた不図示のポンプによって淡水タンク１２に導入する。
【００５７】
なお、導入する淡水の量は、クラスレートを洗浄し、分解するのに必要な量として予め設定しておけばよいが、実施の形態１の変形例として説明したように、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水は微量であるため、その量は少量でよい。したがって、クラスレートを洗浄するための洗浄水として使用する淡水の量を削減できるので、淡水の回収率の低下を抑制できる。
【００５８】
その後、制御部９０は、制御弁８６を開放し、脱塩槽２０ｂ内に残存するゲストガス（アウトガス）をアウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入して回収する。
【００５９】
以上説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、実施の形態２の脱塩処理装置１ｂは、実施の形態１の脱塩処理装置１の構成と比べて簡単な装置構成で実現できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３における塩水の脱塩処理システム２ｃの全体構成を示す模式図である。なお、図１４において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付して示している。図１４に示すように、実施の形態３の塩水の脱塩処理システム２ｃは、塩水（海水）を脱塩処理するための複数（ｎ個）の脱塩処理装置１ｃ（１ｃ−１，２，・・・，ｎ）が多段に接続されて構成される。この塩水の脱塩処理システム２ｃでは、これらｎ個の脱塩処理装置１ｃが、最前段の脱塩処理装置１ｃ−１から順番に海水タンク１１の塩水（海水）を繰り返し脱塩処理することで、塩水（海水）の塩分濃度を段階的に低下させて最終的に塩分濃度が十分に低い淡水を得る。
【００６１】
最前段の脱塩処理装置１ｃ−１は、塩水ライン７１ｃ−１を介して海水タンク１１と接続され、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎは、それぞれ塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎを介して前段の脱塩処理装置１ｃと接続されている。また、脱塩処理装置１ｃ−１は、濃縮塩水ライン７４ｃを介して濃縮塩水タンク１３と接続されている。また、脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）は、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）を介して後段の脱塩処理装置１ｃと接続され、脱塩処理装置１ｃ−ｎは、洗浄水ライン７６ｃ−ｎを介して淡水タンク１２と接続されている。そして、脱塩処理装置１ｃ−ｎは、淡水ライン７３ｃを介して淡水タンク１２と接続されている。
【００６２】
この塩水の脱塩処理システム２ｃでは、先ず、海水タンク１１に貯留されている例えば塩分濃度４％の塩水（海水）ＳＷが、塩水ライン７１ｃ−１を介して最前段の脱塩処理装置１ｃ−１に供給される。脱塩処理装置１ｃ−１は、供給された塩水（海水）ＳＷを脱塩処理し、塩分濃度が４％よりも低い脱塩水（脱塩処理された塩水：塩分濃度Ｃ1％）ＰＷ−１を生成する。この脱塩処理装置１ｃ−１での脱塩処理によって生成する脱塩水ＰＷ−１は、塩水ライン７１ｃ−２を介して不図示の処理水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置１ｃ−２に供給される。一方、脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水ＤＷ−１（塩分濃度Ｃ1´％）は、濃縮塩水ライン７４ｃを介して濃縮塩水タンク１３に排出される。
【００６３】
続いて、脱塩処理装置１ｃ−２は、前段の脱塩処理装置１ｃ−１から供給された脱塩水をさらに脱塩処理し、脱塩水（塩分濃度Ｃ2％）ＰＷ−２を生成する。この脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理によって生成する脱塩水ＰＷ−２は、塩水ライン７１ｃ−３を介して不図示の処理水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置１ｃ−３に供給される。一方、脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´2％）ＤＷ−２は、洗浄水ライン７６ｃ−１を介して不図示の洗浄水タンクに排出・貯留された後に前段の脱塩処理装置１ｃ−１に供給され、脱塩処理装置１ｃ−１での脱塩処理時に洗浄水として利用されるようになっている。なお、この脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理時には、後段の脱塩処理装置１ｃ−３での脱塩処理に伴い生成され、不図示の洗浄水タンクに貯留された濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´3％）ＤＷ−３が洗浄水ライン７６ｃ−２を介して供給されるようになっており、洗浄水として利用される。
【００６４】
その後、脱塩処理装置１ｃ−３以降の後段の脱塩処理装置１ｃが、順次同様にして前段の脱塩処理装置１ｃから供給された脱塩水を脱塩処理する。また、この脱塩処理時において、後段の脱塩処理装置１ｃから供給された濃縮塩水が洗浄水として利用される。
【００６５】
そして、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎには、前段の脱塩処理装置１ｃ−（ｎ−１）での脱塩処理によって生成される脱塩水（塩分濃度Ｃn-1％）ＰＷ−（ｎ−１）が、不図示の処理水タンクから塩水ライン７１ｃ−ｎを介して供給される。この最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎは、供給された脱塩水を脱塩処理し、上水のレベル（例えば塩分濃度０．１％）の淡水ＷＷを生成する。生成した淡水ＷＷは、淡水ライン７３ｃを介して淡水タンク１２に導入されて貯留される。また、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理に伴い生成する濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´n％）ＤＷ−ｎは、洗浄水ライン７６ｃ−（ｎ−１）を介して不図示の洗浄水タンクに排出・貯留された後、前段の脱塩処理装置１ｃ−（ｎ−１）に供給される。なお、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理時には、洗浄水ライン７６ｃ−ｎを介して淡水タンク１２に貯留されている所定量（少量）の淡水ＷＷが供給される。すなわち、塩水の脱塩処理システム２ｃでの淡水ＷＷの収量のうちの一部（少量）が、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理において洗浄水として利用される。
【００６６】
このように、本実施の形態の塩水の脱塩処理システム２ｃにおいて、最前段の脱塩処理装置１ｃ−１には、塩水ライン７１ｃ−１によって海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷが供給され、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎには、塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎによって前段の脱塩処理装置１ｃからの脱塩水ＰＷ−１〜ＰＷ−（ｎ−１）が供給される。また、脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）には、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）によって後段の脱塩処理装置１ｃから排出された濃縮塩水ＤＷ−２〜ＤＷ−ｎが供給され、脱塩処理装置１ｃ−ｎには、洗浄水ライン７６ｃ−ｎによって淡水タンク１２の淡水ＷＷが供給される。ここで、各脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−ｎで生成される脱塩水ＰＷ−１〜ＰＷ−（ｎ−１）および淡水ＷＷの塩分濃度は、脱塩水ＰＷ−１の塩分濃度（Ｃ1％）＞脱塩水ＰＷ−２の塩分濃度（Ｃ2％）＞脱塩水ＰＷ−３の塩分濃度（Ｃ3％）＞・・・＞脱塩水ＰＷ−（ｎ−１）の塩分濃度（Ｃn-1％）＞淡水ＷＷの塩分濃度（０．１％）である。また、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎでの脱塩処理時に生成されて前段の脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）での脱塩処理時に洗浄水として利用される濃縮塩水ＤＷ−２〜ＤＷ−ｎの塩分濃度、および脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理時に洗浄水として利用される淡水ＷＷの塩分濃度は、濃縮塩水ＤＷ−２の塩分濃度（Ｃ´2）＞濃縮塩水ＤＷ−３の塩分濃度（Ｃ´3）＞濃縮塩水ＤＷ−４の塩分濃度（Ｃ´4）＞・・・＞濃縮塩水ＤＷ−ｎの塩分濃度（Ｃ´n）＞淡水ＷＷの塩分濃度（０．１％）である。
【００６７】
ここで、脱塩処理装置１ｃは、実施の形態１の構成を適用してもよいし、実施の形態２の構成を適用してもよい。例えば、実施の形態１の脱塩処理装置１を適用する場合には、図１の淡水ライン７３を図１４の塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎとし、不図示の処理水タンクを間に配してその脱塩槽の上側空間を後段の脱塩処理装置１ｃ（詳細には後段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の上側空間）と接続する。なお、実施の形態１の構成を適用する場合には、図１４の洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−ｎによる脱塩処理装置１ｃ間（詳細には前段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の上側空間と後段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の下側空間との間）の接続や、脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と淡水タンク１２との間の接続は不要である。ただし、実施の形態１で変形例として説明したように、クラスレートと濃縮塩水を固液分離した後にクラスレートを洗浄する場合には、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）によって、不図示の洗浄水タンクを間に配してその脱塩槽の下側空間を前段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続すればよい。また、洗浄水ライン７６ｃ−ｎによって、その脱塩層の上側空間を淡水タンク１２と接続すればよい。
【００６８】
一方、実施の形態２を適用する場合には、図８の淡水ライン７３ｂを図１４の塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎとし、不図示の処理水タンクを間に配してその脱塩槽の上側空間を後段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続する。また、図８の洗浄水ライン７６を図１４の洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）とし、不図示の洗浄水タンクを間に配してその脱塩槽の下側空間を前段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続する。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、多段に接続された脱塩処理装置１ｃによって海水に対する脱塩処理を繰り返し行うことができるので、塩分濃度が十分に低い淡水を得ることができる。また、個々の脱塩処理装置１ｃにおいて脱塩処理を効率良く行うことができるので、脱塩処理装置１ｃを多段に接続して脱塩処理を繰り返し行う場合であっても、塩水の脱塩処理システム２ｃの段数（脱塩処理装置１ｃの数）を減らすことが可能となる。
【００７０】
また、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎ以外の各脱塩処理装置１ｃでは、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、その脱塩処理装置１ｃより後段の脱塩処理装置１ｃで生成されて排出された濃縮塩水を洗浄水として用いてクラスレートを洗浄し、周囲に残存する濃縮塩水を洗い流すことができる。ここで、後段の脱塩処理装置１ｃからの濃縮塩水は、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水、すなわち、その脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理に伴い生成される濃縮塩水よりも塩分濃度が低く、洗浄効果がある。
【００７１】
なお、実施の形態３では、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎを除く各脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理において、１つ後ろの脱塩処理装置１ｃで生成した濃縮塩水を洗浄水として利用することとした。これに対し、洗浄水として用いる濃縮塩水は、その脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理に伴い生成する濃縮塩水よりも塩分濃度の低いものであればよく、１つ後ろの脱塩処理装置１ｃで生成した濃縮塩水に限らず、後段のいずれかの脱塩処理装置１ｃで生成したものであればよい。このとき、離れた脱塩処理装置１ｃで生成された濃縮塩水ほど塩分濃度が低い。このため、より離れた脱塩処理装置１ｃで生成された濃縮塩水を洗浄水として用いるほど、クラスレートの洗浄効果をより向上させることができる。これによれば、脱塩処理をより効率良く行うことができるので、塩水の脱塩処理システム２ｃの段数（脱塩処理装置１ｃの数）を減らすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明の脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法は、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させるのに適している。
【符号の説明】
【００７３】
１，１ｂ，１ｃ−１〜１ｃ−ｎ 脱塩処理装置
１１ 海水タンク
１２ 淡水タンク
１３ 濃縮塩水タンク
２０，２０ｂ 脱塩槽
２１１ 多孔質板
２１ 仕切り部材
２２ 攪拌装置
２３ 冷却コイル
３０ 圧力ポンプ
４０ ゲストガスホルダ
５０ 回収槽
６０ 搬送部
６１ 搬送路
６２ 搬送スクリュー
６３ モータ
６４ 二重ダンパ
７１，７１ｃ−１〜７１ｃ−ｎ 塩水ライン
７２ ゲストガスライン
７２１，７２２ 分岐ライン
７３，７３ｂ，７３ｃ 淡水ライン
７４，７４ｃ 濃縮塩水ライン
７５ アウトガスライン
７６，７６ｃ−１〜７６ｃ−ｎ 洗浄水ライン
８１〜８７ 制御弁
９０ 制御部
２ｃ 塩水の脱塩処理システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩水を脱塩処理して淡水を得る脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、クラスレートハイドレート（以下、単に「クラスレート」と呼ぶ。）の生成を利用して海水を淡水化する技術が提案されている（例えば、非特許文献１，２を参照）。ここで、海水の淡水化（脱塩処理）では、先ず、ゲストガスがクラスレートを生成する温度および圧力の下で海水とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する。そして、生成したクラスレートと、このクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解する。
【０００３】
また、特許文献１には、ハイドレート生成槽を多段に接続し、海水を繰り返し脱塩処理する構成が開示されている。ここで、特許文献１では、クラスレートと固液分離された濃縮塩水は、ドレンとして系外に排出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１９８０５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本エネルギー学会大会講演要旨集，ハイドレート生成による塩水の淡水化に関する研究，吉岡裕之，P52-P53
【非特許文献２】Solar Engineering，Conceptual design of otec plants producing desalinated water with the gas hydrate method.，SYED M A，P625〜P631
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、固液分離したクラスレートをそのまま分解してしまうと、クラスレートと分離しきれずに周囲に残存する濃縮塩水によって、得られる脱塩水の塩分濃度が高くなってしまい、効率良く脱塩処理が行えない場合がある。このため、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解する前には、クラスレートを洗浄する工程が必要である。このクラスレートの洗浄は、一般に、回収された淡水を用いて行われており、淡水の回収率を低下させるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み為されたものであって、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる脱塩処理装置は、所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る脱塩処理装置であって、少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽と、前記上側空間に塩水を導入する塩水導入手段と、前記上側空間および前記下側空間に高圧のゲストガスを導入するゲストガス導入手段と、前記上側空間の前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却する冷却手段と、前記クラスレートの生成時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記下側空間に導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整し、前記固液分離時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記上側空間に導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くする圧力調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる脱塩処理装置は、上記の発明において、前記上側空間と連通し、前記クラスレートを回収する回収槽と、前記多孔質板の上面近傍に設けられ、前記クラスレートを前記回収槽に搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる脱塩処理装置は、上記の発明において、前記上側空間に前記淡水を導入する淡水導入手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る塩水の脱塩処理方法であって、少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽の前記下側空間に高圧のゲストガスを導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間に前記塩水を導入し、前記多孔質板によって前記ゲストガスを前記塩水内に散気させるとともに、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整しながら前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却することで、前記クラスレートを生成するクラスレート生成工程と、前記上側空間に前記高圧のゲストガスを導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くし、前記多孔質板によって前記上側空間の前記クラスレートおよび前記濃縮塩水をろ過して固液分離する固液分離工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、上記の発明において、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記脱塩槽外に搬送して回収するクラスレート回収工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、上記の発明において、前記上側空間に淡水を導入し、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記淡水によって洗浄しつつ分解するクラスレート分解工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、クラスレートの生成時には、下側空間にゲストガスを導入することで下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高い状態を維持しつつ、上側空間の圧力をクラスレート生成圧力に調整することができる。そして、上側空間に塩水を導入し、上側空間内の塩水をクラスレート生成温度に冷却することで、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水とゲストガスとを接触させてクラスレートを生成することができる。また、固液分離時には、上側空間にゲストガスを導入することで上側空間の圧力を下側空間の圧力よりも高くし、クラスレートとこのクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離することができる。これによれば、クラスレートの生成時には、多孔質板が散気板となり、下側空間に導入されたゲストガスを上側空間の塩水内に散気させることができるので、塩水とゲストガスとを効率良く接触させてクラスレートを迅速に生成することができる。一方、固液分離時には、多孔質板がろ過板となり、クラスレートの生成時に調整した上側空間のクラスレート生成圧力を利用してクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過することができるので、クラスレートと濃縮塩水とを高精度に固液分離することができる。したがって、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１における脱塩処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施の形態１における脱塩処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１におけるクラスレート生成工程を説明する説明図である。
【図４】図４は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図である。
【図５】図５は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図である。
【図６】図６は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図である。
【図７】図７は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図である。
【図８】図８は、実施の形態２における脱塩処理装置の構成を示す模式図である。
【図９】図９は、実施の形態２における脱塩処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２におけるクラスレート生成工程を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２におけるクラスレート洗浄・分解工程を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３における塩水の脱塩処理システムの全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における脱塩処理装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、脱塩処理装置１は、前処理によって濁質分が除去された塩水（海水）を貯留する海水タンク１１と、海水タンク１１の塩水（海水）を脱塩処理（淡水化処理）するための脱塩槽２０と、不図示のゲストガスタンクに貯蔵されたゲストガスＧを高圧化して圧送する圧力ポンプ３０と、脱塩槽２０から排出されたゲストガス（アウトガス）を回収するためのゲストガスホルダ４０と、脱塩槽２０で生成・固液分離されるクラスレートを回収する回収槽５０と、クラスレートを脱塩槽２０から回収槽５０に搬送する搬送手段としての搬送部６０と、回収槽５０で得られる淡水を貯留する淡水タンク１２と、脱塩槽２０での脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水を貯留する濃縮塩水タンク１３と、海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを脱塩槽２０に供給する塩水導入手段としての塩水ライン７１、圧力ポンプ３０によって圧送されたゲストガスＧを脱塩槽２０に供給するゲストガスライン７２、淡水ＷＷを淡水タンク１２に導入する淡水ライン７３、濃縮塩水ＤＷを濃縮塩水タンク１３に導入する濃縮塩水ライン７４、およびアウトガスをゲストガスホルダ４０に導入するアウトガスライン７５の各ラインにそれぞれ設けられた制御弁８１〜８６と、脱塩処理装置１の各部を制御して装置全体の動作を統括制御する制御部９０とを備える。
【００１８】
脱塩槽２０は、その内部空間の下方に配設された仕切り部材としての疎水性の多孔質板２１１を備え、この多孔質板２１１によって内部空間が上下２つの空間Ｅ１１，Ｅ１３に仕切られて構成されている。以下、多孔質板２１１によって仕切られた脱塩槽２０内部の上側の空間Ｅ１１を「上側空間Ｅ１１」と呼び、下側の空間Ｅ１３を「下側空間Ｅ１３」と呼ぶ。
【００１９】
また、脱塩槽２０は、上側空間Ｅ１１に導入された塩水（海水）を攪拌するための攪拌装置２２と、この上側空間Ｅ１１に導入された塩水（海水）を冷却するための冷却手段としての冷却コイル２３とを備える。この脱塩槽２０は、断熱性を有する。
【００２０】
搬送部６０は、一端が回収槽５０の上部と連通し、他端が脱塩槽２０の上側空間Ｅ１１と連通して上側空間Ｅ１１と回収槽５０との間のクラスレートの通路を形成する搬送路６１と、多孔質板２１１の上面に沿って延設され、一端が搬送路６１に挿通された搬送スクリュー６２と、この搬送スクリュー６２の一端側に設けられ、搬送スクリュー６２を回転駆動するモータ６３と、搬送スクリュー６２の回転駆動によって搬送路６１を通過し、回収槽５０の上部に搬送されたクラスレートを２段階で落下させて回収槽５０に導入する二重ダンパ６４とを備える。
【００２１】
ここで、脱塩槽２０と海水タンク１１との間に配管される塩水ライン７１は、脱塩槽２０の上部に接続され、海水タンク１１と上側空間Ｅ１１との間を連通する。
【００２２】
また、脱塩槽２０と不図示のゲストガスタンクとの間に配管されるゲストガスライン７２は、一端側が２股に分岐しており、一方の分岐ライン７２１が脱塩槽２０の上面近傍に接続され、他方の分岐ライン７２２が脱塩槽２０の底部に接続されている。また、ゲストガスライン７２の他端が不図示のゲストガスタンクと接続されており、一方の分岐ライン７２１によってゲストガスタンクと上側空間Ｅ１１との間を連通し、他方の分岐ライン７２２によってゲストガスタンクと下側空間Ｅ１３との間を連通する。圧力ポンプ３０は、２つの分岐ライン７２１，７２２の分岐点よりもゲストガスタンク方向の他端側に設けられており、ゲストガスライン７２とともにゲストガス導入手段として機能する。ここで、ゲストガスは、適宜選ぶこととしてよいが、例えば、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）、キセノンガス（Ｘｅ）、ＨＦＣ等の代替フロン等が挙げられる。
【００２３】
また、脱塩槽２０と濃縮塩水タンク１３との間に配管される濃縮塩水ライン７４は、脱塩槽２０の底部に接続され、濃縮塩水タンク１３と下側空間Ｅ１３との間を連通する。また、脱塩槽２０とゲストガスホルダ４０との間に配管されるアウトガスライン７５は、脱塩槽２０の上部に接続され、ゲストガスホルダ４０と上側空間Ｅ１１との間を連通する。また、淡水ライン７３は、回収槽５０と淡水タンク１２との間に配管され、これらの間を連通する。
【００２４】
以上のように構成される脱塩処理装置１は、クラスレートを生成し、生成したクラスレートとこのクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解することで脱塩処理を行う。ここで、クラスレートとは、水分子が作る籠型構造（ケージ）によってゲスト分子が包接された氷状の固体結晶であり、低温かつ高圧の条件下で生成される。具体的な温度および圧力の条件は、ゲストガスの種類によって異なる。例えば、二酸化炭素ガスを用いる場合、温度が０℃〜３℃程度、圧力が２ＭＰａ〜３ＭＰａ程度の条件下でクラスレートが生成する。一方、キセノンガスを用いる場合、温度が０℃〜５℃程度、圧力が０．２ＭＰａ程度の条件下でクラスレートが生成する。このクラスレートの生成に必要な所定の温度（クラスレート生成温度）およびクラスレートの生成に必要な所定の圧力（クラスレート生成圧力）の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させると、水分子のケージにゲストガスが取り込まれてクラスレートが生成する。また、クラスレートの生成に伴い濃縮塩水が生成する。このクラスレートを濃縮塩水と固液分離し、クラスレートを分解すると、淡水が得られる。
【００２５】
図２は、実施の形態１の脱塩処理装置１によって実現される脱塩処理の手順を示すフローチャートである。脱塩処理装置１は、図２の各工程を行うことで、塩水の脱塩処理方法を実施する。なお、各工程での脱塩処理装置１の動作は、制御部９０が装置各部を制御することで実現される。
【００２６】
図２に示すように、脱塩処理装置１は先ず、脱塩槽２０の上側空間Ｅ１１において、ゲストガスのクラスレート生成条件下、具体的には、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する（ステップＳ１１；クラスレート生成工程）。
【００２７】
図３は、実施の形態１におけるクラスレート生成工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。クラスレート生成工程では、不図示のゲストガスタンクのゲストガスＧをゲストガスライン７２の分岐ライン７２２を介して下側空間Ｅ１３に導入しながら、塩水ライン７１を介して海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に所定量導入することで、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整する。
【００２８】
具体的には、制御部９０は、圧力調整手段として、先ず、制御弁８２を閉止した状態で制御弁８３を開放し、圧力ポンプ３０を駆動して下側空間Ｅ１３へとゲストガスＧを圧送することで下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を開始する。なお、このとき、制御弁８１，８６や、図３では不図示の制御弁８５（図１を参照）は、閉止されている。
【００２９】
そして、制御部９０は、下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＜下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）を生じさせた後、制御弁８１を開放し、塩水ライン７１に設けられた不図示のポンプによって海水タンク１１から所定量の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に導入する。このとき、上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との間に生じさせた圧力差（Ｐ１＜Ｐ２）によって多孔質板２１１の供給側（上面側）から透過側（下面側）への塩水（海水）の流れが抑止されるため、上側空間Ｅ１１に導入された所定量の塩水（海水）は、下側空間Ｅ１３へと流れ出さずに上側空間Ｅ１１に留まる。一方で、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスは、多孔質板２１１の透過側から供給側へと気泡として放出され、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気される。このように、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１は、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内にゲストガスを散気させる散気板となる。
【００３０】
所定量の塩水（海水）を上側空間Ｅ１１に導入したならば、制御部９０は、不図示のポンプの駆動を停止し、制御弁８１を閉止する。その後は、制御部９０は、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１よりも下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２の方が高い状態を維持しつつ、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１がクラスレート生成圧力となるように、不図示の圧力計の計測値をもとに圧力ポンプ３０を制御するとともに制御弁８６を適宜開閉し、上側空間Ｅ１１の圧力を調整する。制御弁８６を開放した際に上側空間Ｅ１１から排出されたゲストガス（アウトガス）は、アウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入されて回収される。
【００３１】
また、制御部９０は、冷却コイル２３を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置２２を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）とこの塩水（海水）内に多孔質板２１１によって散気されたゲストガスとを混合する。この結果、上側空間Ｅ１１では、図３に示すように、塩水（海水）とゲストガスとがクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で接触して固体結晶のクラスレート１００が生成し、生成したクラスレート１００が、このクラスレート１００の生成によって濃縮された濃縮塩水中に浮遊する。
【００３２】
以上のようにしてクラスレート生成工程を実施したならば、続いて、図２に示すように、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離する（ステップＳ１３；固液分離工程）。図４および図５は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。
【００３３】
固液分離工程では、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８３を閉止し、下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を停止する。続いて、制御部９０は、制御弁８２を開放するとともに圧力ポンプ３０を再度駆動し、ゲストガスライン７２の分岐ライン７２１を介して上側空間Ｅ１１へとゲストガスＧを圧送して上側空間Ｅ１１へのゲストガスＧの導入を開始する。また、制御部９０は、制御弁８５を開放する。ここで、分岐ライン７２１は、そのゲストガスＧの導入位置が、上側空間Ｅ１１に導入される所定量の塩水（海水）の液面の高さよりも高くなるように接続されている。
【００３４】
そして、上側空間Ｅ１１に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＞下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）、上側空間Ｅ１１内のクラスレート１００および濃縮された濃縮塩水を多孔質板２１１によって加圧ろ過する。この結果、図４に示すように、クラスレート１００が上側空間Ｅ１１に残る一方、濃縮塩水は、多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３へと流れ、最終的に、図５に示すように、クラスレート１００が濃縮塩水と固液分離される。このように、固液分離時には、多孔質板２１１は、ろ過板となる。下側空間Ｅ１３へと流れた濃縮塩水ＤＷは、濃縮塩水ライン７４を介して濃縮塩水タンク１３に導入される。その後、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８２を閉止し、上側空間Ｅ１１へのゲストガスの導入を停止する。
【００３５】
なお、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレート１００を洗浄する目的で淡水タンク１２（図１を参照）に貯留されている淡水の一部（少量）を上側空間Ｅ１１に導入するようにしてもよい。このようにすることで、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水を洗い流すことができる。すなわち、クラスレートの周囲の濃縮塩水を導入した淡水によって押し流すことで多孔質板２１１を透過させて下側空間Ｅ１３に流出させることができ、クラスレートの周囲の濃縮塩水を淡水に置き換えることができる。この場合に導入する淡水の量は、クラスレートを洗浄するのに必要な量として予め設定しておけばよいが、固液分離工程では、加圧ろ過によってクラスレートと濃縮塩水とを固液分離しており、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水は微量であるため、その量は少量でよい。したがって、淡水を用いてクラスレートを洗浄することとしても、洗浄に使用する淡水の使用量を削減できるので、淡水の回収率の低下を抑制できる。
【００３６】
以上のようにして固液分離工程を実施したならば、続いて、図２に示すように、濃縮塩水と固液分離したクラスレートを回収槽５０に搬送して回収し、回収したクラスレートを分解して淡水を得る（ステップＳ１５；クラスレート回収・分解工程）。図６および図７は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。
【００３７】
クラスレート回収・分解工程では、制御部９０は、搬送部６０のモータ６３を駆動して搬送スクリュー６２を回転駆動させる。これにより、多孔質板２１１上のクラスレート１００は、図６に示すように搬送スクリュー６２によって漸次搬送され、搬送路６１を通過して回収槽５０の上部に移動案内される。また、制御部９０は、二重ダンパ６４を駆動して二段のダンパを交互に開閉させる。これにより、回収槽５０の上部に移動したクラスレート１００が二重ダンパ６４を経て段階的に落下し、回収槽５０に導入される。
【００３８】
ここで、回収槽５０は、クラスレート生成条件下ではなく例えば常温・常圧下としており、導入されたクラスレート１００は、図７に示すように回収槽５０において自然に分解し、淡水が得られる。このクラスレート回収・分解工程では、制御部９０は、制御弁８４を開放し、クラスレート１００が分解して得られた淡水ＷＷを淡水ライン７３に設けられた不図示のポンプによって淡水タンク１２に導入する。なお、回収槽５０の周囲に温水管を配置し、例えば常温以上の加温水（例えば海水）を送り込むことで回収槽５０の周囲を常温以上に加温して回収槽５０内のクラスレート１００を積極的に分解するようにしてもよい。
【００３９】
また、以上のようにしてクラスレート回収・分解工程において多孔質板２１１上のクラスレート１００の回収槽５０への搬送を終えたならば、制御部９０は、制御弁８６を開放し、脱塩槽２０内に残存するゲストガス（アウトガス）をアウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入して回収する。なお、ゲストガスホルダ４０に回収されたゲストガスは、脱塩処理装置１での別の脱塩処理で再利用される。
【００４０】
以上説明したように、実施の形態１によれば、クラスレートの生成時には、下側空間Ｅ１３に高圧化したゲストガスを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差を生じさせるとともに、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整することができる。そして、上側空間Ｅ１１に塩水（海水）を導入し、上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）をクラスレート生成温度に冷却することで、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させてクラスレートを生成することができる。これによれば、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１が散気板となり、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスを上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気させることができるので、塩水（海水）とゲストガスとを効率良く接触させてクラスレートを迅速に生成することができる。一方、固液分離時には、上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離することができる。これによれば、固液分離時には、多孔質板２１１がろ過板となり、クラスレートの生成時に調整した上側空間Ｅ１１のクラスレート生成圧力を利用してクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過することができるので、クラスレートと濃縮塩水とを高精度に固液分離することができる。
【００４１】
また、上側空間Ｅ１１内でクラスレートを生成し、このクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を下側空間Ｅ１３へと透過させることでクラスレートと濃縮塩水とを固液分離することができ、この間にクラスレートが存在する上側空間Ｅ１１の圧力を開放しないため、クラスレートを生成した後、固液分離する過程でクラスレートが自然に分解し、濃縮塩水とともに排出される事態を抑制できる。
【００４２】
以上のように、実施の形態１によれば、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２における脱塩処理装置１ｂの構成を示す模式図である。なお、図８において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付している。図８に示すように、脱塩処理装置１ｂは、海水タンク１１と、脱塩槽２０ｂと、圧力ポンプ３０と、ゲストガスホルダ４０と、淡水タンク１２と、濃縮塩水タンク１３と、塩水ライン７１、ゲストガスライン７２、淡水ライン７３ｂ、濃縮塩水ライン７４、アウトガスライン７５、および淡水タンク１２の淡水ＷＷの一部（少量）を洗浄水として脱塩槽２０ｂに供給する淡水導入手段としての洗浄水ライン７６の各ラインにそれぞれ設けられた制御弁８１〜８７と、脱塩処理装置１ｂの各部を制御して装置全体の動作を統括制御する制御部９０とを備える。
【００４４】
脱塩槽２０ｂは、その内部空間の下方に配設された仕切り部材２１を備え、この仕切り部材２１によって内部空間が上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに仕切られて構成されている。この仕切り部材２１は、中央部が平坦で、外周部が中央部に向かって下向きに傾斜した形状を有し、平坦な中央部が疎水性の多孔質板２１１で形成されている。
【００４５】
ここで、実施の形態２では、淡水ライン７３ｂは、脱塩槽２０ｂと淡水タンク１２との間に配管され、淡水タンク１２と上側空間Ｅ１１との間を連通する。この淡水ライン７３ｂは、その上側空間Ｅ１１側の端部が、仕切り部材２１の中央部を形成する多孔質板２１１の上面近傍に配置されている。また、脱塩槽２０ｂと淡水タンク１２との間に配管される洗浄水ライン７６は、脱塩槽２０ｂの上部に接続され、淡水タンク１２と上側空間Ｅ１１との間を連通する。
【００４６】
図９は、実施の形態２の脱塩処理装置１ｂによって実現される脱塩処理の手順を示すフローチャートである。脱塩処理装置１ｂは、図９の各工程を行うことで、塩水の脱塩処理方法を実施する。なお、各工程での脱塩処理装置１ｂの動作は、制御部９０が装置各部を制御することで実現される。
【００４７】
図９に示すように、脱塩処理装置１ｂは先ず、脱塩槽２０ｂの上側空間Ｅ１１において、ゲストガスのクラスレート生成条件下、具体的には、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する（ステップＳ２１；クラスレート生成工程）。
【００４８】
図１０は、実施の形態２におけるクラスレート生成工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。このクラスレート生成工程は、実施の形態１と同様の要領で行い、不図示のゲストガスタンクのゲストガスＧをゲストガスライン７２の分岐ライン７２２を介して下側空間Ｅ１３に導入しながら、塩水ライン７１を介して海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に所定量導入することで、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整する。
【００４９】
具体的には、制御部９０は、先ず、制御弁８２を閉止した状態で制御弁８３を開放し、圧力ポンプ３０を駆動して下側空間Ｅ１３へとゲストガスＧを圧送することで下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を開始する。なお、このとき、制御弁８１，８６や、図１０では不図示の制御弁８４，８５，８７（図８を参照）は、閉止されている。そして、制御部９０は、下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＜下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）を生じさせた後、制御弁８１を開放し、塩水ライン７１に設けられた不図示のポンプによって海水タンク１１から所定量の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に導入する。このとき、上側空間Ｅ１１に導入された所定量の塩水（海水）は、実施の形態１で説明したのと同様に、下側空間Ｅ１３へと流れ出さずに上側空間Ｅ１１に留まる一方、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスは、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気される。このように、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１は、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内にゲストガスを散気させる散気板となる。
【００５０】
所定量の塩水（海水）を上側空間Ｅ１１に導入したならば、制御部９０は、不図示のポンプの駆動を停止し、制御弁８１を閉止する。その後は、制御部９０は、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１よりも下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２の方が高い状態を維持しつつ、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１がクラスレート生成圧力となるように、不図示の圧力計の計測値をもとに圧力ポンプ３０を制御するとともに制御弁８６を適宜開閉し、上側空間Ｅ１１の圧力を調整する。
【００５１】
また、制御部９０は、冷却コイル２３を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置２２を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）とこの塩水（海水）内に多孔質板２１１によって散気されたゲストガスとを混合する。この結果、上側空間Ｅ１１では、図１０に示すように、塩水（海水）とゲストガスとがクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で接触して固体結晶のクラスレート１００が生成し、生成したクラスレート１００が、このクラスレート１００の生成によって濃縮された濃縮塩水中に浮遊する。
【００５２】
以上のようにしてクラスレート生成工程を実施したならば、続いて、図９に示すように、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離する（ステップＳ２３；固液分離工程）。図１１および図１２は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。
【００５３】
この固液分離工程は、実施の形態１と同様の要領で行い、制御部９０は、先ず、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８３を閉止し、下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を停止する。続いて、制御部９０は、制御弁８２を開放するとともに圧力ポンプ３０を再度駆動し、ゲストガスライン７２の分岐ライン７２１を介して上側空間Ｅ１１へとゲストガスＧを圧送して上側空間Ｅ１１へのゲストガスＧの導入を開始する。また、制御部９０は、制御弁８５を開放する。
【００５４】
そして、上側空間Ｅ１１に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＞下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）、上側空間Ｅ１１内のクラスレート１００および濃縮された濃縮塩水を多孔質板２１１によって加圧ろ過する。このとき、仕切り部材２１の外周部に位置する濃縮塩水は、外周部の下向きの傾斜によって多孔質板２１１に向けてその流動が案内される。この結果、図１１に示すように、クラスレート１００が上側空間Ｅ１１に残る一方、濃縮塩水は、多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３へと流れ、最終的に、図１２に示すように、クラスレート１００が濃縮塩水と固液分離される。このように、固液分離時には、多孔質板２１１は、ろ過板となる。下側空間Ｅ１３へと流れた濃縮塩水ＤＷは、濃縮塩水ライン７４を介して濃縮塩水タンク１３に導入される。その後、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８２を閉止し、上側空間Ｅ１１へのゲストガスの導入を停止する。
【００５５】
以上のようにして固液分離工程を実施したならば、続いて、図９に示すように、濃縮塩水と固液分離したクラスレートを分解し、淡水を得る（ステップＳ２５；クラスレート洗浄・分解工程）。図１３は、実施の形態２におけるクラスレート洗浄・分解工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。
【００５６】
図１３に示すように、このクラスレート洗浄・分解工程では、制御部９０は、制御弁８７を開放し、淡水タンク１２の淡水ＷＷを洗浄水ライン７６に設けられた不図示のポンプによって上側空間Ｅ１１に導入する。これにより、多孔質板２１１上のクラスレート１００が洗浄されてクラスレート１００の周囲に残存する濃縮塩水が洗い流される。すなわち、クラスレート１００の周囲の濃縮塩水が導入された淡水によって押し流されることで多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３に流出し、その結果、クラスレート１００の周囲の濃縮塩水が淡水と置き換えられる。また、ここで導入される淡水は、脱塩処理装置１ｂで脱塩処理されて淡水タンク１２に貯留されていたものであり、常温程度の温度となっている。したがって、導入された淡水により、低温であるクラスレート生成温度で生成したクラスレート１００が加温されて分解し、淡水が得られる。制御部９０は、制御弁８４を開放し、クラスレート１００が分解して得られた淡水ＷＷを、淡水ライン７３ｂに設けられた不図示のポンプによって淡水タンク１２に導入する。
【００５７】
なお、導入する淡水の量は、クラスレートを洗浄し、分解するのに必要な量として予め設定しておけばよいが、実施の形態１の変形例として説明したように、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水は微量であるため、その量は少量でよい。したがって、クラスレートを洗浄するための洗浄水として使用する淡水の量を削減できるので、淡水の回収率の低下を抑制できる。
【００５８】
その後、制御部９０は、制御弁８６を開放し、脱塩槽２０ｂ内に残存するゲストガス（アウトガス）をアウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入して回収する。
【００５９】
以上説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、実施の形態２の脱塩処理装置１ｂは、実施の形態１の脱塩処理装置１の構成と比べて簡単な装置構成で実現できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３における塩水の脱塩処理システム２ｃの全体構成を示す模式図である。なお、図１４において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付して示している。図１４に示すように、実施の形態３の塩水の脱塩処理システム２ｃは、塩水（海水）を脱塩処理するための複数（ｎ個）の脱塩処理装置１ｃ（１ｃ−１，２，・・・，ｎ）が多段に接続されて構成される。この塩水の脱塩処理システム２ｃでは、これらｎ個の脱塩処理装置１ｃが、最前段の脱塩処理装置１ｃ−１から順番に海水タンク１１の塩水（海水）を繰り返し脱塩処理することで、塩水（海水）の塩分濃度を段階的に低下させて最終的に塩分濃度が十分に低い淡水を得る。
【００６１】
最前段の脱塩処理装置１ｃ−１は、塩水ライン７１ｃ−１を介して海水タンク１１と接続され、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎは、それぞれ塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎを介して前段の脱塩処理装置１ｃと接続されている。また、脱塩処理装置１ｃ−１は、濃縮塩水ライン７４ｃを介して濃縮塩水タンク１３と接続されている。また、脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）は、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）を介して後段の脱塩処理装置１ｃと接続され、脱塩処理装置１ｃ−ｎは、洗浄水ライン７６ｃ−ｎを介して淡水タンク１２と接続されている。そして、脱塩処理装置１ｃ−ｎは、淡水ライン７３ｃを介して淡水タンク１２と接続されている。
【００６２】
この塩水の脱塩処理システム２ｃでは、先ず、海水タンク１１に貯留されている例えば塩分濃度４％の塩水（海水）ＳＷが、塩水ライン７１ｃ−１を介して最前段の脱塩処理装置１ｃ−１に供給される。脱塩処理装置１ｃ−１は、供給された塩水（海水）ＳＷを脱塩処理し、塩分濃度が４％よりも低い脱塩水（脱塩処理された塩水：塩分濃度Ｃ1％）ＰＷ−１を生成する。この脱塩処理装置１ｃ−１での脱塩処理によって生成する脱塩水ＰＷ−１は、塩水ライン７１ｃ−２を介して不図示の処理水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置１ｃ−２に供給される。一方、脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水ＤＷ−１（塩分濃度Ｃ1´％）は、濃縮塩水ライン７４ｃを介して濃縮塩水タンク１３に排出される。
【００６３】
続いて、脱塩処理装置１ｃ−２は、前段の脱塩処理装置１ｃ−１から供給された脱塩水をさらに脱塩処理し、脱塩水（塩分濃度Ｃ2％）ＰＷ−２を生成する。この脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理によって生成する脱塩水ＰＷ−２は、塩水ライン７１ｃ−３を介して不図示の処理水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置１ｃ−３に供給される。一方、脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´2％）ＤＷ−２は、洗浄水ライン７６ｃ−１を介して不図示の洗浄水タンクに排出・貯留された後に前段の脱塩処理装置１ｃ−１に供給され、脱塩処理装置１ｃ−１での脱塩処理時に洗浄水として利用されるようになっている。なお、この脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理時には、後段の脱塩処理装置１ｃ−３での脱塩処理に伴い生成され、不図示の洗浄水タンクに貯留された濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´3％）ＤＷ−３が洗浄水ライン７６ｃ−２を介して供給されるようになっており、洗浄水として利用される。
【００６４】
その後、脱塩処理装置１ｃ−３以降の後段の脱塩処理装置１ｃが、順次同様にして前段の脱塩処理装置１ｃから供給された脱塩水を脱塩処理する。また、この脱塩処理時において、後段の脱塩処理装置１ｃから供給された濃縮塩水が洗浄水として利用される。
【００６５】
そして、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎには、前段の脱塩処理装置１ｃ−（ｎ−１）での脱塩処理によって生成される脱塩水（塩分濃度Ｃn-1％）ＰＷ−（ｎ−１）が、不図示の処理水タンクから塩水ライン７１ｃ−ｎを介して供給される。この最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎは、供給された脱塩水を脱塩処理し、上水のレベル（例えば塩分濃度０．１％）の淡水ＷＷを生成する。生成した淡水ＷＷは、淡水ライン７３ｃを介して淡水タンク１２に導入されて貯留される。また、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理に伴い生成する濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´n％）ＤＷ−ｎは、洗浄水ライン７６ｃ−（ｎ−１）を介して不図示の洗浄水タンクに排出・貯留された後、前段の脱塩処理装置１ｃ−（ｎ−１）に供給される。なお、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理時には、洗浄水ライン７６ｃ−ｎを介して淡水タンク１２に貯留されている所定量（少量）の淡水ＷＷが供給される。すなわち、塩水の脱塩処理システム２ｃでの淡水ＷＷの収量のうちの一部（少量）が、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理において洗浄水として利用される。
【００６６】
このように、本実施の形態の塩水の脱塩処理システム２ｃにおいて、最前段の脱塩処理装置１ｃ−１には、塩水ライン７１ｃ−１によって海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷが供給され、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎには、塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎによって前段の脱塩処理装置１ｃからの脱塩水ＰＷ−１〜ＰＷ−（ｎ−１）が供給される。また、脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）には、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）によって後段の脱塩処理装置１ｃから排出された濃縮塩水ＤＷ−２〜ＤＷ−ｎが供給され、脱塩処理装置１ｃ−ｎには、洗浄水ライン７６ｃ−ｎによって淡水タンク１２の淡水ＷＷが供給される。ここで、各脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−ｎで生成される脱塩水ＰＷ−１〜ＰＷ−（ｎ−１）および淡水ＷＷの塩分濃度は、脱塩水ＰＷ−１の塩分濃度（Ｃ1％）＞脱塩水ＰＷ−２の塩分濃度（Ｃ2％）＞脱塩水ＰＷ−３の塩分濃度（Ｃ3％）＞・・・＞脱塩水ＰＷ−（ｎ−１）の塩分濃度（Ｃn-1％）＞淡水ＷＷの塩分濃度（０．１％）である。また、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎでの脱塩処理時に生成されて前段の脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）での脱塩処理時に洗浄水として利用される濃縮塩水ＤＷ−２〜ＤＷ−ｎの塩分濃度、および脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理時に洗浄水として利用される淡水ＷＷの塩分濃度は、濃縮塩水ＤＷ−２の塩分濃度（Ｃ´2）＞濃縮塩水ＤＷ−３の塩分濃度（Ｃ´3）＞濃縮塩水ＤＷ−４の塩分濃度（Ｃ´4）＞・・・＞濃縮塩水ＤＷ−ｎの塩分濃度（Ｃ´n）＞淡水ＷＷの塩分濃度（０．１％）である。
【００６７】
ここで、脱塩処理装置１ｃは、実施の形態１の構成を適用してもよいし、実施の形態２の構成を適用してもよい。例えば、実施の形態１の脱塩処理装置１を適用する場合には、図１の淡水ライン７３を図１４の塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎとし、不図示の処理水タンクを間に配してその脱塩槽の上側空間を後段の脱塩処理装置１ｃ（詳細には後段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の上側空間）と接続する。なお、実施の形態１の構成を適用する場合には、図１４の洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−ｎによる脱塩処理装置１ｃ間（詳細には前段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の上側空間と後段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の下側空間との間）の接続や、脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と淡水タンク１２との間の接続は不要である。ただし、実施の形態１で変形例として説明したように、クラスレートと濃縮塩水を固液分離した後にクラスレートを洗浄する場合には、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）によって、不図示の洗浄水タンクを間に配してその脱塩槽の下側空間を前段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続すればよい。また、洗浄水ライン７６ｃ−ｎによって、その脱塩層の上側空間を淡水タンク１２と接続すればよい。
【００６８】
一方、実施の形態２を適用する場合には、図８の淡水ライン７３ｂを図１４の塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎとし、不図示の処理水タンクを間に配してその脱塩槽の上側空間を後段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続する。また、図８の洗浄水ライン７６を図１４の洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）とし、不図示の洗浄水タンクを間に配してその脱塩槽の下側空間を前段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続する。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、多段に接続された脱塩処理装置１ｃによって海水に対する脱塩処理を繰り返し行うことができるので、塩分濃度が十分に低い淡水を得ることができる。また、個々の脱塩処理装置１ｃにおいて脱塩処理を効率良く行うことができるので、脱塩処理装置１ｃを多段に接続して脱塩処理を繰り返し行う場合であっても、塩水の脱塩処理システム２ｃの段数（脱塩処理装置１ｃの数）を減らすことが可能となる。
【００７０】
また、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎ以外の各脱塩処理装置１ｃでは、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、その脱塩処理装置１ｃより後段の脱塩処理装置１ｃで生成されて排出された濃縮塩水を洗浄水として用いてクラスレートを洗浄し、周囲に残存する濃縮塩水を洗い流すことができる。ここで、後段の脱塩処理装置１ｃからの濃縮塩水は、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水、すなわち、その脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理に伴い生成される濃縮塩水よりも塩分濃度が低く、洗浄効果がある。
【００７１】
なお、実施の形態３では、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎを除く各脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理において、１つ後ろの脱塩処理装置１ｃで生成した濃縮塩水を洗浄水として利用することとした。これに対し、洗浄水として用いる濃縮塩水は、その脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理に伴い生成する濃縮塩水よりも塩分濃度の低いものであればよく、１つ後ろの脱塩処理装置１ｃで生成した濃縮塩水に限らず、後段のいずれかの脱塩処理装置１ｃで生成したものであればよい。このとき、離れた脱塩処理装置１ｃで生成された濃縮塩水ほど塩分濃度が低い。このため、より離れた脱塩処理装置１ｃで生成された濃縮塩水を洗浄水として用いるほど、クラスレートの洗浄効果をより向上させることができる。これによれば、脱塩処理をより効率良く行うことができるので、塩水の脱塩処理システム２ｃの段数（脱塩処理装置１ｃの数）を減らすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明の脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法は、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させるのに適している。
【符号の説明】
【００７３】
１，１ｂ，１ｃ−１〜１ｃ−ｎ 脱塩処理装置
１１ 海水タンク
１２ 淡水タンク
１３ 濃縮塩水タンク
２０，２０ｂ 脱塩槽
２１１ 多孔質板
２１ 仕切り部材
２２ 攪拌装置
２３ 冷却コイル
３０ 圧力ポンプ
４０ ゲストガスホルダ
５０ 回収槽
６０ 搬送部
６１ 搬送路
６２ 搬送スクリュー
６３ モータ
６４ 二重ダンパ
７１，７１ｃ−１〜７１ｃ−ｎ 塩水ライン
７２ ゲストガスライン
７２１，７２２ 分岐ライン
７３，７３ｂ，７３ｃ 淡水ライン
７４，７４ｃ 濃縮塩水ライン
７５ アウトガスライン
７６，７６ｃ−１〜７６ｃ−ｎ 洗浄水ライン
８１〜８７ 制御弁
９０ 制御部
２ｃ 塩水の脱塩処理システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る脱塩処理装置であって、
少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽と、
前記上側空間に塩水を導入する塩水導入手段と、
前記上側空間および前記下側空間に高圧のゲストガスを導入するゲストガス導入手段と、
前記上側空間の前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却する冷却手段と、
前記クラスレートの生成時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記下側空間に導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整し、前記固液分離時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記上側空間に導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くする圧力調整手段と、
を備えることを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項２】
前記上側空間と連通し、前記クラスレートを回収する回収槽と、
前記多孔質板の上面近傍に設けられ、前記クラスレートを前記回収槽に搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
【請求項３】
前記上側空間に前記淡水を導入する淡水導入手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
【請求項４】
所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る塩水の脱塩処理方法であって、
少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽の前記下側空間に高圧のゲストガスを導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間に前記塩水を導入し、前記多孔質板によって前記ゲストガスを前記塩水内に散気させるとともに、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整しながら前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却することで、前記クラスレートを生成するクラスレート生成工程と、
前記上側空間に前記高圧のゲストガスを導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くし、前記多孔質板によって前記上側空間の前記クラスレートおよび前記濃縮塩水をろ過して固液分離する固液分離工程と、
を含むことを特徴とする塩水の脱塩処理方法。
【請求項５】
前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記脱塩槽外に搬送して回収するクラスレート回収工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の塩水の脱塩処理方法。
【請求項６】
前記上側空間に淡水を導入し、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記淡水によって洗浄しつつ分解するクラスレート分解工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の塩水の脱塩処理方法。
【請求項１】
所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る脱塩処理装置であって、
少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽と、
前記上側空間に塩水を導入する塩水導入手段と、
前記上側空間および前記下側空間に高圧のゲストガスを導入するゲストガス導入手段と、
前記上側空間の前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却する冷却手段と、
前記クラスレートの生成時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記下側空間に導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整し、前記固液分離時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記上側空間に導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くする圧力調整手段と、
を備えることを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項２】
前記上側空間と連通し、前記クラスレートを回収する回収槽と、
前記多孔質板の上面近傍に設けられ、前記クラスレートを前記回収槽に搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
【請求項３】
前記上側空間に前記淡水を導入する淡水導入手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
【請求項４】
所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る塩水の脱塩処理方法であって、
少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽の前記下側空間に高圧のゲストガスを導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間に前記塩水を導入し、前記多孔質板によって前記ゲストガスを前記塩水内に散気させるとともに、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整しながら前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却することで、前記クラスレートを生成するクラスレート生成工程と、
前記上側空間に前記高圧のゲストガスを導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くし、前記多孔質板によって前記上側空間の前記クラスレートおよび前記濃縮塩水をろ過して固液分離する固液分離工程と、
を含むことを特徴とする塩水の脱塩処理方法。
【請求項５】
前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記脱塩槽外に搬送して回収するクラスレート回収工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の塩水の脱塩処理方法。
【請求項６】
前記上側空間に淡水を導入し、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記淡水によって洗浄しつつ分解するクラスレート分解工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の塩水の脱塩処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−３０１８６（Ｐ２０１２−３０１８６Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７２８６９（Ｐ２０１０−１７２８６９）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]