製塩設備及び製塩方法
【課題】製塩設備の簡素化、製塩工程の効率化を図ることのできる製塩技術を提供する。
【解決手段】 製塩設備は、天然海水などの液体を収容する主処理容器１１と、主処理容器１１内の収容物を加熱する水蒸気を通すジャケット１６と、主処理容器１１内の収容物を撹拌する撹拌機構１２と、主処理容器１１内の収容物を排出するため主処理容器１１の底部１１ｂに設けられた第一排液経路２４及び第二排液経路２５と、を有する濃縮装置１０ｘと、主処理容器１１から第一排液経路２４を経由して移送された収容物を収容可能な副処理容器と、副処理容器と連通する排出経路と、を有する分離装置と、を備え、主処理容器１１内の底部１１ｂに、第一排液経路２４に連通し且つ主処理容器１１内の上方に向かって突出した円筒状の集液部２６を設けている。
【解決手段】 製塩設備は、天然海水などの液体を収容する主処理容器１１と、主処理容器１１内の収容物を加熱する水蒸気を通すジャケット１６と、主処理容器１１内の収容物を撹拌する撹拌機構１２と、主処理容器１１内の収容物を排出するため主処理容器１１の底部１１ｂに設けられた第一排液経路２４及び第二排液経路２５と、を有する濃縮装置１０ｘと、主処理容器１１から第一排液経路２４を経由して移送された収容物を収容可能な副処理容器と、副処理容器と連通する排出経路と、を有する分離装置と、を備え、主処理容器１１内の底部１１ｂに、第一排液経路２４に連通し且つ主処理容器１１内の上方に向かって突出した円筒状の集液部２６を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋から採取した海水を原料とする食塩製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然海水を加熱濃縮して食塩を製造する工程においては、食用に適さない硫酸カルシウムが生じるため、これを除去する必要がある。硫酸カルシウムは、水に溶け難く、水中で沈殿する性質があるため、従来の製塩工程においては、濃縮釜内にて塩分濃度が１２〜１５％になるまで煮詰めた海水を沈殿除去槽へ移し、沈静状態に保って硫酸カルシウムを沈殿させた後、当該硫酸カルシウムを沈殿除去槽の下端に設けられたドレインパイプから排出、除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１３６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の製塩方法においては、濃縮釜で煮詰めた海水の全量を沈殿除去槽へ移送しなければならないので、移送作業に長時間を要している。また、沈殿除去槽において硫酸カルシウムを除去する際に、沈殿した塩の一部が流出することがあるため、歩留まりの悪化の原因となっている。
【０００５】
また、特許文献１記載の製塩方法は、沈殿除去槽にて硫酸カルシウムが除去された後の濃縮海水（上澄み）を、さらに蒸発結晶釜へ移送して食塩を得る構成であるため、少なくとも、濃縮釜、沈殿除去槽及び除蒸発結晶釜と、これらの装置間で濃縮塩水などを移送するための多数の配管が必要であり、製塩設備の複雑化を招いている。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製塩設備の簡素化、製塩工程の効率化を図ることのできる製塩技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の製塩設備は、天然海水などの原料塩水を収容する主処理容器と、前記主処理容器内の収容物を加熱する加熱手段と、前記主処理容器内の収容物を撹拌する撹拌機構と、前記主処理容器内に生成される濃縮塩水中の沈殿物を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第一排液経路と、前記主処理容器内に生成される結晶塩を含む飽和塩水を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第二排液経路と、前記第一排液経路に連通し当該主処理容器内の底部から上方へ突出した状態で設けられた筒状の集液部と、を有する濃縮装置と、
前記主処理容器から前記第一排液経路を経由して排出される前記沈殿物を含む濃縮塩水を収容する副処理容器と、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物を排出するため当該副処理容器の底部に設けられた排出経路と、を有する分離装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすれば、濃縮装置の主処理容器内で原料塩水を加熱して生成された濃縮塩水中に生じた硫酸カルシウムなどの沈殿物を、第一排液経路を経由して、分離装置の副処理容器に移送することができる。このとき、沈殿物は、主処理容器内の底部から上方へ突出した筒状の集液部内を経由して排出されるため、主処理容器内の底部に析出した結晶塩が沈殿物と共に流出するのを抑制することができる。また、主処理容器内の沈殿物を副処理容器に移送し終えた後の上澄み濃縮塩水はそのまま主処理容器内に残すので、主処理容器内の収容物の全量を他の処理容器へ移送する場合に比べ、移送時間を短縮することができる。
【０００９】
副処理容器内への移送完了後、静置すると、当該副処理容器内の底部に硫酸カルシウムなどの再沈殿物層が形成され、その上方に上澄み濃縮塩水が形成されるため、再沈殿物は副処理容器の底部の排出経路を経由して選択的に排出することができる。また、当該副処理容器内に残った濃縮塩水（上澄み液）は前記主処理容器内へ戻して、再び加熱濃縮工程に供することができる。
【００１０】
このように、本発明の製塩設備は、濃縮装置の主処理容器において原料塩水の濃縮、硫酸カルシウムなどの沈殿を行い、分離装置の副処理容器において硫酸カルシウムなどの再沈殿及び排出除去を行うため、主処理容器内の収容物全量を副処理容器へ移送する必要がなくなり、製塩工程の効率化を図ることができる。また、副処理容器内に残った濃縮塩水（上澄み液）は主処理容器内へ戻して、再び加熱濃縮工程に供するので、主処理容器及び副処理容器の二つの反応容器で製塩作業を進めることが可能となり、製塩設備を簡素化することができる。
【００１１】
ここで、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に出し入れ可能に配置される隔離部材を備えることが望ましい。このような構成とすれば、副処理容器内に形成された上澄み濃縮塩水と再沈殿物との再混合を防ぐことができるので、副処理容器内の再沈殿物を効率的に排出することができる。
【００１２】
この場合、前記隔離部材の嵩比重を、前記沈殿物の比重より小さく、前記濃縮塩水の比重より大とすることが望ましい。このような構成とすれば、再沈殿物と上澄み濃縮塩水とが分離した状態にある副処理容器内に隔離部材を静かに装入すれば、前述した比重差により、隔離部材は上澄み濃縮塩水中を沈下し、上澄み濃縮塩水と再沈殿物との境界に止まるので、配置作業が容易となる。
【００１３】
一方、前記隔離部材の嵩比重を前記上澄み濃縮塩水の比重より小さくし、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界まで前記隔離部材を沈下させるための重錘を当該隔離部材に着脱可能に装着することもできる。このような構成とすれば、重錘無し状態の前記隔離部材を前記副処理容器内に装入して上澄み濃縮塩水に浮かべた後、適切な質量の重錘を前記隔離部材に装着することにより、再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界まで当該隔離部材を沈下させることができる。従って、上澄み濃縮塩水の比重が変動した場合も前記重錘の質量を増減することにより、隔離部材を再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に正確に配置することができる。
【００１４】
ここで、前記集液部に貫通孔を設けることが望ましい。このような構成とすれば、硫酸カルシウムなどの沈殿物は、前記集液部の貫通孔を通して排出された後、副処理容器内へ移送されるため、移送時間をさらに短縮化することができる。なお、処理容器内の底部付近に析出した塩は貫通孔に流入する際に速やかにブリッジを形成するため、その後の貫通孔への塩の流入を抑制することができる。
【００１５】
前記主処理容器内の底面における前記第二排液経路の開口部の周縁形状を楕円形若しくは長円形とすることが望ましい。このような構成とすれば、処理容器内に析出した結晶塩を飽和塩水とともに前記第二排液経路から排出する際に、開口部に結晶塩のブリッジが形成されるのを回避することができるため、排液作業の効率化に有効である。
【００１６】
一方、本発明の製塩方法は、海水などの原料塩水中の水分を減少させて形成した濃縮塩水を主処理容器内で静置して沈殿物を生成させる一次沈静工程と、前記主処理容器内に生成された沈殿物を副処理容器内へ移送して静置する二次沈静工程と、前記副処理容器内に生成された再沈殿物を排出する分離工程と、前記分離工程において前記副処理容器内に残した濃縮塩水を前記主処理容器内へ移送する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、主処理容器において原料塩水の濃縮及び硫酸カルシウムなどの沈殿物の除去を行い、副処理容器において硫酸カルシウムなどの再沈殿物の除去を行うことができる。従って、主副二つの処理容器で製塩作業を行うことが可能となり、製塩設備の簡素化を図ることができ、主処理容器の収容物の全量を副処理容器へ移送する必要もなくなり、製塩工程の効率化を図ることができる。
【００１８】
また、前記分離工程において、前記副処理容器内に生成された再沈殿物とその上澄みである濃縮塩水との境界に隔離部材を配置した状態で前記再沈殿物を排出することが望ましい。このような構成とすれば、副処理容器内に形成された上澄み濃縮塩水と再沈殿物との再混合を防ぐことができるので、副処理容器内の再沈殿物を効率的に排出することができる。この場合、隔離部材の嵩比重を上澄み濃縮塩水の比重より大きく、再沈殿物の比重より小さく設定したり、隔離部材に着脱可能な重錘を装着したりすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、製塩設備の簡素化、製塩工程の効率化を図ることのできる製塩技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である製塩設備を構成する濃縮装置を示す一部省略垂直断面図、図２は図１の一部拡大図、図３は図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。また、図４は本発明の実施の形態である製塩設備を構成する分離装置を示す一部省略垂直断面図、図５及び図６は図４に示す分離装置内の状態を示す一部省略垂直断面図である。
【００２１】
本実施形態の製塩設備は、図１に示す濃縮装置１０ｘと、図４に示す分離装置１０ｙと、を備えている。図１に示すように、濃縮装置１０ｘは、天然海水などの原料塩水を収容可能であって、その後の製塩作業を行うための主処理容器１１と、主処理容器１１内の収容物の加熱手段である水蒸気を通すためのジャケット１６と、主処理容器１１内の収容物を撹拌する撹拌機構１２と、主処理容器１１内の収容物を排出するため主処理容器１１の底部１１ｂに設けられた第一排液経路２４及び第二排液経路２５と、を有している。
【００２２】
第一排液経路２４及び第二排液流路２５には、それぞれ開閉弁２４ａ，２５ａが設けられている。また、図示していないが、主処理容器１１内で発生する水蒸気を排出するための吸引ポンプ及び凝縮器と、主処理容器１１と凝縮器とを連通する排気管と、凝縮器と吸引ポンプとを連通する吸引管と、が設けられている。
【００２３】
主処理容器１１は、中央部１１ｃが円筒形状で、その天井部１１ａ及び底部１１ｂがそれぞれ滑らかな凸曲面状をした気密性容器であり、設置面Ｇ上に立設された複数の支柱１５により、中央部１１ｃの軸心（図示せず）が鉛直方向をなす状態で固定されている。図１に示すように、撹拌機構１２は、主処理容器１１内の前記軸心位置に配置されたシャフト１２ａと、その下端部に取り付けられたプロペラ状の撹拌翼１２ｂと、シャフト１２ａを回転駆動するため主処理容器１１の天井部１１ａに配置されたモータ（図示せず）及び減速機１４と、を備えている。モータ（図示せず）の回転は減速機１４を介してシャフト１２ａに伝達され、シャフト１２ａの回転に伴って撹拌翼１２ｂが底部１１ｂの内面に沿って回転する。
【００２４】
主処理容器１１の底部１１ｂの下面に沿って設けられたジャケット１６内へ水蒸気を供給するための給気チューブ（図示せず）と、ジャケット１６内を循環した水蒸気を排出するための排気チューブ（図示せず）とが、ジャケット１６の下面に接続されている。また、ジャケット１６内に溜まった水分などを排出するため、その下面にドレイン（図示せず）が設けられている。
【００２５】
また、図１〜図３に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂには、第一排液経路２４に連通し且つ主処理容器１１内の上方に向かって突出した円筒状の集液部２６が設けられている。集液部２６の上端には開口部２６ａが設けられ、集液部２６と主処理容器１１内の底部１１ｂとの境界付近には、複数の貫通孔２６ｂが円周方向に沿って等間隔に設けられている。さらに、図３に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂに開口する第二排液経路２５の開口部２５ｂの周縁形状は楕円形をなしている。
【００２６】
一方、図４に示すように、分離装置１０ｙは、第一排液経路２４を経由して主処理容器１１から移送された収容物（硫酸カルシウムの沈殿物など）を収容可能であって、円筒状の本体部６０ａ及びその下方に連設された緩やかな勾配で浅い漏斗形状の底部６０ｂとを有する副処理容器６０と、底部６０ｂ下端の開口部６０ｃと連通する排出経路２７と、を備えている。排出経路２７には開閉弁２７ａが設けられている。
【００２７】
次に、図１〜図６及び図７〜図９に基づいて、濃縮装置１０ｘ及び分離装置１０ｙを備えた製塩設備による製塩方法について説明する。図７及び図８は濃縮装置内の状態を示す垂直断面図、図９は濃縮装置内の飽和塩水と結晶塩を排出する状態を示す垂直断面図である。
【００２８】
主処理容器１１内に収容した天然海水（図示せず）に、当該天然海水より塩分濃度の高い塩水（図示せず）を添加することにより、塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水を形成する（濃化工程）。そして、撹拌翼１２ｂを回転させながら、主処理容器１１のジャケット１６へ高温水蒸気を供給することによって高濃度海水を加熱して水分を蒸発させる（加熱工程）。これにより、主処理容器１１内の高濃度海水の水分は徐々に減少していく（一次濃縮工程の開始）。
【００２９】
前記加熱工程において、主処理容器１１は気密状態に保たれているため、加熱された高濃度海水から発生する水蒸気は、吸引ポンプ（図示せず）により排気管（図示せず）を経由して排出される。主処理容器１１から排出された水蒸気は凝縮器（図示せず）に集められ、その内部で液化した後、所定の場所へ排出される。
【００３０】
前記加熱工程の水分蒸発により高濃度海水の水分が減少したら、吸引ポンプ（図示せず）による吸引を停止し、前記減少した水分と略同量の天然海水を主処理容器１１内へ補給し（補給工程）、その後、前記加熱工程を再開する。加熱工程の再開により、主処理容器１１内の高濃度海水中の水分が所定量まで減少したら、前記と同様の手順で天然海水を補給する。このような加熱工程と補給工程とを複数回反復すると、高濃度海水は徐々に濃縮されていき、さらに塩分濃度の高い濃縮塩水３０が形成されるとともに、当該濃縮塩水３０中に硫酸カルシウム４０が析出する（一次濃縮工程の終了）。
【００３１】
前記一次濃縮工程により、主処理容器１１内に濃縮塩水３０が形成されたら、撹拌翼１２ｂの回転及び吸引ポンプ（図示せず）を停止するとともに、ジャケット１６への水蒸気供給を停止し、その状態で静置すると（一次静置工程）、図１に示すように、主処理容器１１内に、硫酸カルシウム４０などの沈殿物４０ａと、その上澄みである濃縮塩水３０とが出現する。なお、一次静置工程中に、ジャケット１６内へ冷水を供給して高濃度塩水を冷却すれば、硫酸カルシウム４０などの沈殿速度を速めることができる。
【００３２】
図１に示す状態となった後、主処理容器１１の底部に接続された第一排液経路２４の開閉弁２４ａを開けば、主処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａが排液経路２４を経由して排出され（精製工程）、図４に示すように、分離装置１０ｙの副処理容器６０内へ移送される。この場合、図２に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂ上面には、結晶塩Ｓが析出していることがあるが、結晶塩Ｓの上方に沈殿した硫酸カルシウム４０は、底部１１ｂより高い位置にある集液部２６の開口部２６ａに流入するので、硫酸カルシウム４０とともに結晶塩Ｓが流出するのを抑制することができる。
【００３３】
また、集液部２６の底部１１ｂ寄りの部分には、その周方向に沿って複数の貫通孔２６ｂが９０度間隔で設けられているため、底部１１ｂ付近に沈殿した硫酸カルシウム４０は、これらの貫通孔２６ｂを経由して効率良く排出される。なお、主処理容器１１内の底部１１ｂ付近に析出した結晶塩Ｓの一部は、開閉弁２４ａを開いた直後、貫通孔２６ｂに流入するが、流入中に速やかにブリッジを形成するため、その後の貫通孔２６ｂへの結晶塩Ｓの流入を抑制することができる。
【００３４】
このように、前記一次濃縮工程において主処理容器１１内に析出、沈殿した硫酸カルシウム４０のほぼ全量が、第一排液経路２４を経由して、分離装置１０ｙの副処理容器６０内へ移送される。副処理容器６０内への硫酸カルシウム４０の移送完了後、静置すると（二次静置工程）、図４に示すように、副処理容器６０内に、硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと、その上澄みである濃縮塩水３０とが現れる。
【００３５】
二次静置工程より副処理容器６０内において、硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと濃縮塩水３０とが明確に分離したら、図５に示すように、副処理容器６０内の濃縮塩水３０中へ非透水性シート状の隔離部材６１を装入する。隔離部材６１の嵩比重は、硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂの比重より小さく、濃縮塩水３０の比重より大であるため、再沈殿物４０ｂと上澄み濃縮塩水３０とが分離した状態にある副処理容器６０内に隔離部材６１を静かに装入すると、前述した比重差により、隔離部材６１は上澄み濃縮塩水３０中を沈下していき、図５に示しように、上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの境界に止まるので、隔離部材６１の配置作業は容易である。
【００３６】
上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの境界に隔離部材６１が静止した後、副処理容器６０下方の開閉弁２７ａを開くと、図６に示すように、再沈殿物４０ｂが排出経路２７から徐々に排出され、所定場所へ移送される。このように、副処理容器６０内に隔離部材６１を配置すれば、副処理容器６０内に形成された上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの再混合を防ぐことができるので、副処理容器６０内の再沈殿物４０ｂを効率的に排出することができる。
【００３７】
副処理容器６０内の硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂの排出が完了したら、一旦開閉弁２７ａを閉め、隔離部材６１を副処理容器６０内から取り出し、排出経路２７の下流側を、図７に示す送液管２８に連通させる。そして、開閉弁２７ａを開くと、副処理容器６０内の濃縮塩水３０が、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内へ移送され、前記精製工程において主処理容器１１内に残留していた濃縮塩水３０（図１参照）と混じり合う。
【００３８】
この後、主処理容器１１を気密状態とし、モータ及び吸引ポンプ（いずれも図示せず）を作動させ、ジャケット１６へ高温水蒸気を供給して主処理容器１１内の濃縮塩水３０を加熱することにより、濃縮塩水３０中の水分を蒸発させる（二次濃縮工程）。二次濃縮工程において濃縮塩水３０から所定量の水分が蒸発すると、図８に示すように、体積が減少するとともに主処理容器１１内に結晶塩Ｓが沈殿し、その上澄みとして飽和塩水５０が生成される。
【００３９】
二次濃縮工程が完了したら、図９に示すように、シャフト１２ａを介して撹拌翼１２ｂを回転させ、主処理容器１１内の飽和塩水５０と結晶塩Ｓとを十分に撹拌する。この撹拌により、飽和塩水５０と結晶塩Ｓとが十分に混じり合った状態になったら、底部１１ｂに設けられた第二排液経路２５の開閉弁２５ａを開いて、飽和塩水５０と塩粒子Ｓとの混合流体を主処理容器１１から排出し、所定の遠心分離装置（図示せず）へ送り込む。
【００４０】
図３に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂに開口している、第二排液経路２５の開口部２５ｂが楕円形であるため、結晶塩Ｓが集まってブリッジが形成されるのを抑制することができる。従って、飽和塩水５０と結晶塩Ｓとの混合流体は主処理容器１１からスムーズに排出され、遠心分離装置（図示せず）へ送り込まれる。そして、前記遠心分離装置において結晶塩Ｓから飽和塩水５０を分離除去すると、製品である食塩（結晶塩Ｓの集合体）が得られる。
【００４１】
本実施形態の製塩設備においては、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内で加熱、濃縮して形成された濃縮塩水３０を静置して形成された硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａを、第一排液経路２４を経由して、分離装置１０ｙの副処理容器６０に移送することができる。このとき、硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａは、主処理容器１１内の底部１１ｂから上方に向かって突出状に開口した円筒状の集液部２６に流入して排出されるため、主処理容器１１内の底部１１ｂ付近に析出した結晶塩Ｓが硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａと共に流出するのを抑制することができる。
【００４２】
また、主処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａを副処理容器６０へ移送した後の濃縮塩水３０（上澄み液）は主処理容器１１内に残すため、主処理容器１１内の全量を移送して他の処理を行う場合に比べ、移送時間を短縮することができる。
【００４３】
さらに、副処理容器６０内に形成される硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂとその上澄みの濃縮塩水３０との間に隔離部材６１を配置した状態で、排出経路２７の開閉弁２７ａを開くので、濃縮塩水３０と硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂとの再混合を防ぐことができる。硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂを排出した後、副処理容器６０内に残った濃縮塩水３０は主処理容器１１内へ戻して、再び濃縮工程に供することができる。
【００４４】
このように、濃縮装置１０ｘにおいて原料遠視の濃縮、硫酸カルシウム４０の沈殿を行い、分離装置１０ｙにおいて硫酸カルシウム４０の再沈殿、除去を行うことにより、主処理容器１１内の収容物全量を副処理容器６０へ移送する手間を省くことができるため、製塩工程の効率化を図ることができる。また、濃縮装置１０ｘ及び分離装置１０ｙの二つの装置によって飽和塩水５０及び結晶塩Ｓを形成することができるため、製塩設備の簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａは、集液部２６の開口部２６ａだけでなく、複数の貫通孔２６ｂを通して副処理容器６０内へ移送されるため、移送時間をさらに短縮化することができる。なお、主処理容器１１内の底部１１ｂ付近に析出した結晶塩Ｓは貫通孔２６ｂに流入する際に速やかにブリッジを形成するため、その後の貫通孔２６ｂへの結晶塩Ｓの流入を抑制することができる。
【００４６】
また、主処理容器１１内の底部１１に開口する第二排液経路２５の開口部２５ｂの周縁形状を楕円形としたことにより、主処理容器１１内に析出した結晶塩Ｓが飽和塩水５０とともに第二排液経路２５から排出される際に、結晶塩Ｓのブリッジが開口部２５ｂに形成されるのを回避することができるため、排液作業の効率化に有効である。
【００４７】
次に、図１０，図１１及び図１２に基づいて、分離装置に関するその他の実施の形態について説明する。図１０，図１１及び図１２はその他の実施の形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。なお、図１０〜図１２において、図１〜図９と同符号を付している部分は、前述した分離装置１０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。
【００４８】
図１０に示すように、分離装置１０ｖで使用する隔離部材６５は、副処理容器６０内の上澄み濃縮塩水３０の水面全体を覆う形状のフロート部６５ａと、フロート部６５ａ上面の中央に立設された支持ポール６５ｂと、重錘６６を着脱可能に保持するため支持ポール６５ｂの上方に設けられた重錘装着部６５ｄと、その下方に設けられた被検知体６５ｃと、を備えている。フロート部６５ａの嵩比重は上澄み濃縮塩水３０の比重より小さく、重錘６６を装着しない状態で上澄み濃縮塩水３０に浮くように設定されている。また、支持ポール６５ｂが軸方向に下降して被検知体６５ｃが所定位置に達したとき、それを検知して開閉弁２７ｂを閉止するセンサ６７が設けられている。
【００４９】
図１０に示すように、分離装置１０ｖの副処理容器６０内へ硫酸カルシウム４０を移送して静置すると（二次静置工程）、前述と同様、副処理容器６０内に硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと、その上澄みである濃縮塩水３０とが現れる。この工程において副処理容器６０内で硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと濃縮塩水３０とが明確に分離したら、重錘６６無し状態の隔離部材６５を副処理容器６０内に装入してフロート部６５ａを上澄み濃縮塩水３０の水面に浮かべる。
【００５０】
そして、図１１に示すように、副処理容器６０の上面開口部から突出した支持ポール６５ｂ上方の重錘装着部６５ｄに適切な質量の重錘６６を装着することにより、当該隔離部材６５のフロート部６５ａを再沈殿物４０ｂと上澄み濃縮塩水３０との境界まで沈下させる。このとき、フロート部６５ａの沈下距離は、支持ポール６５ｂに設けられた目盛り（図示せず）によって目視確認することができる。
【００５１】
隔離部材６５のフロート部６５ａが、上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの境界に静止した後、副処理容器６０下方の開閉弁２７ｂを開くと、図１１に示すように、再沈殿物４０ｂが排出経路２７から徐々に排出される。このとき、再沈殿物４０ｂの減少に伴って隔離部材６５のフロート部６５ａ及び支持ポール６５ｂも下降するため、支持ポール６５ｂの目盛り（図示せず）を目視確認することにより再沈殿物４０ｂの排出状況を把握することができる。このように、副処理容器６０内に隔離部材６５を配置すれば、副処理容器６０内に形成された上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの再混合を防ぐことができるので、副処理容器６０内の再沈殿物４０ｂを効率的に排出することができる。
【００５２】
本実施形態の分離装置１０ｖの場合、再沈殿物４０ｂの排出作業が進行し、支持ポール６５ｂの被検知体６５ｃが所定位置まで下降すると、センサ６７がそれを検知して開閉弁２７ｂを自動閉止するので、再沈殿物４０ｂの排出完了後、上澄み濃縮塩水３０が誤って排出されるのを防止することができる。再沈殿物４０ｂの排出完了後、支持ポール６５ｂの重錘装着部６５ｄから重錘６６を離脱させれば、フロート部６５ａが上澄み濃縮塩水３０の水面に浮上するので、副処理容器６０内から隔離部材６５を容易に取り出すことができる。
【００５３】
隔離部材６５を副処理容器６０内から取り出した後、排出経路２７の下流側を、図７に示す送液管２８に連通させ、開閉弁２７ｂを開くと、副処理容器６０内の濃縮塩水３０が、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内へ移送され、前記精製工程において主処理容器１１内に残留していた濃縮塩水３０（図１参照）と混じり合う。この後の工程は、図７〜９に基づいて説明した通りである。
【００５４】
このように、隔離部材６５においては、支持ポール６５ｂの重錘装着部６５ｄに対し重錘６６が着脱可能であるため、上澄み濃縮塩水３０の比重が変動した場合も重錘６６の質量を増減することにより、隔離部材６５の本体部６５ａを再沈殿物４０ｂと上澄み濃縮塩水３０との境界に正確に配置することができる。
【００５５】
次に、図１２に示す分離装置１０ｚは、第一排液経路２４を経由して主処理容器１１（図１参照）から移送された収容物（硫酸カルシウムなどの沈殿物）を収容可能であって円筒状の本体部７０ａ及びその下方に連設された漏斗状の凝集沈殿部７０ｂを有する副処理容器７０と、凝集沈殿部７０ｂ下端の開口部７０ｃと連通する排出経路７７と、を備えている。排出経路７７には開閉弁７７ａが設けられている。
【００５６】
第一排液経路２４を経由して、硫酸カルシウムの沈殿物などを副処理容器７０内へ移送した後、静置すると（二次静置工程）、副処理容器７０内に硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｃと上澄み濃縮塩水３０とに分離するので、副処理容器７０下方の開閉弁７７ａを開くと排出経路７７から再沈殿物４０ｃが排出され、所定場所へ移送される。副処理容器７０の下部に漏斗状の凝集沈殿部７０ｂが設けられているため、再沈殿物４０ｃ中の硫酸カルシウム４０はスムーズに開口部７０ｃへ流入し、排出経路２７から効率良く排出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る製塩設備及び製塩方法は、天然海水などの原料塩水から食塩を製造する製塩産業の分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態である製塩設備を構成する濃縮装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態である製塩設備を構成する分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図５】図４に示す分離装置内の状態を示す一部省略垂直断面図である。
【図６】図４に示す分離装置内の状態を示す一部省略垂直断面図である。
【図７】濃縮装置内の状態を示す垂直断面図である。
【図８】濃縮装置内の状態を示す垂直断面図である。
【図９】濃縮装置から飽和塩水と結晶塩を排出する状態を示す垂直断面図である。
【図１０】その他の実施形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図１１】その他の実施形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図１２】その他の実施の形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ｘ 濃縮装置
１０ｖ，１０ｙ，１０ｚ 分離装置
１１ 主処理容器
１１ａ 天井部
１１ｂ，６０ｂ 底部
１１ｃ 中央部
１２ 撹拌機構
１２ａ シャフト
１２ｂ 撹拌翼
１４ 減速機
１５ 支柱
１６ ジャケット
２３ 吸引パイプ
２４ 第一排液流路
２５ 第二排液経路
２４ａ，２５ａ，２７ａ，２７ｂ，７７ａ 開閉弁
２８ 送液管
２６ 集液部
２６ａ，６０ｃ，７０ｃ 開口部
２６ｂ 貫通孔
２７，７７ 排出経路
３０ 濃縮塩水
４０ 硫酸カルシウム
４０ａ 沈殿物
４０ｂ，４０ｃ 再沈殿物
５０ 飽和塩水
６０，７０ 副処理容器
６０ａ，７０ａ 本体部
６１，６５ 隔離部材
６５ａ フロート部
６５ｂ 支持ポール
６５ｃ 被検知体
６５ｄ 重錘装着部
６６ 重錘
６７ センサ
７０ｂ 凝集沈殿部
Ｇ 設置面
Ｓ 結晶塩
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋から採取した海水を原料とする食塩製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然海水を加熱濃縮して食塩を製造する工程においては、食用に適さない硫酸カルシウムが生じるため、これを除去する必要がある。硫酸カルシウムは、水に溶け難く、水中で沈殿する性質があるため、従来の製塩工程においては、濃縮釜内にて塩分濃度が１２〜１５％になるまで煮詰めた海水を沈殿除去槽へ移し、沈静状態に保って硫酸カルシウムを沈殿させた後、当該硫酸カルシウムを沈殿除去槽の下端に設けられたドレインパイプから排出、除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１３６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の製塩方法においては、濃縮釜で煮詰めた海水の全量を沈殿除去槽へ移送しなければならないので、移送作業に長時間を要している。また、沈殿除去槽において硫酸カルシウムを除去する際に、沈殿した塩の一部が流出することがあるため、歩留まりの悪化の原因となっている。
【０００５】
また、特許文献１記載の製塩方法は、沈殿除去槽にて硫酸カルシウムが除去された後の濃縮海水（上澄み）を、さらに蒸発結晶釜へ移送して食塩を得る構成であるため、少なくとも、濃縮釜、沈殿除去槽及び除蒸発結晶釜と、これらの装置間で濃縮塩水などを移送するための多数の配管が必要であり、製塩設備の複雑化を招いている。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製塩設備の簡素化、製塩工程の効率化を図ることのできる製塩技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の製塩設備は、天然海水などの原料塩水を収容する主処理容器と、前記主処理容器内の収容物を加熱する加熱手段と、前記主処理容器内の収容物を撹拌する撹拌機構と、前記主処理容器内に生成される濃縮塩水中の沈殿物を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第一排液経路と、前記主処理容器内に生成される結晶塩を含む飽和塩水を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第二排液経路と、前記第一排液経路に連通し当該主処理容器内の底部から上方へ突出した状態で設けられた筒状の集液部と、を有する濃縮装置と、
前記主処理容器から前記第一排液経路を経由して排出される前記沈殿物を含む濃縮塩水を収容する副処理容器と、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物を排出するため当該副処理容器の底部に設けられた排出経路と、を有する分離装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすれば、濃縮装置の主処理容器内で原料塩水を加熱して生成された濃縮塩水中に生じた硫酸カルシウムなどの沈殿物を、第一排液経路を経由して、分離装置の副処理容器に移送することができる。このとき、沈殿物は、主処理容器内の底部から上方へ突出した筒状の集液部内を経由して排出されるため、主処理容器内の底部に析出した結晶塩が沈殿物と共に流出するのを抑制することができる。また、主処理容器内の沈殿物を副処理容器に移送し終えた後の上澄み濃縮塩水はそのまま主処理容器内に残すので、主処理容器内の収容物の全量を他の処理容器へ移送する場合に比べ、移送時間を短縮することができる。
【０００９】
副処理容器内への移送完了後、静置すると、当該副処理容器内の底部に硫酸カルシウムなどの再沈殿物層が形成され、その上方に上澄み濃縮塩水が形成されるため、再沈殿物は副処理容器の底部の排出経路を経由して選択的に排出することができる。また、当該副処理容器内に残った濃縮塩水（上澄み液）は前記主処理容器内へ戻して、再び加熱濃縮工程に供することができる。
【００１０】
このように、本発明の製塩設備は、濃縮装置の主処理容器において原料塩水の濃縮、硫酸カルシウムなどの沈殿を行い、分離装置の副処理容器において硫酸カルシウムなどの再沈殿及び排出除去を行うため、主処理容器内の収容物全量を副処理容器へ移送する必要がなくなり、製塩工程の効率化を図ることができる。また、副処理容器内に残った濃縮塩水（上澄み液）は主処理容器内へ戻して、再び加熱濃縮工程に供するので、主処理容器及び副処理容器の二つの反応容器で製塩作業を進めることが可能となり、製塩設備を簡素化することができる。
【００１１】
ここで、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に出し入れ可能に配置される隔離部材を備えることが望ましい。このような構成とすれば、副処理容器内に形成された上澄み濃縮塩水と再沈殿物との再混合を防ぐことができるので、副処理容器内の再沈殿物を効率的に排出することができる。
【００１２】
この場合、前記隔離部材の嵩比重を、前記沈殿物の比重より小さく、前記濃縮塩水の比重より大とすることが望ましい。このような構成とすれば、再沈殿物と上澄み濃縮塩水とが分離した状態にある副処理容器内に隔離部材を静かに装入すれば、前述した比重差により、隔離部材は上澄み濃縮塩水中を沈下し、上澄み濃縮塩水と再沈殿物との境界に止まるので、配置作業が容易となる。
【００１３】
一方、前記隔離部材の嵩比重を前記上澄み濃縮塩水の比重より小さくし、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界まで前記隔離部材を沈下させるための重錘を当該隔離部材に着脱可能に装着することもできる。このような構成とすれば、重錘無し状態の前記隔離部材を前記副処理容器内に装入して上澄み濃縮塩水に浮かべた後、適切な質量の重錘を前記隔離部材に装着することにより、再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界まで当該隔離部材を沈下させることができる。従って、上澄み濃縮塩水の比重が変動した場合も前記重錘の質量を増減することにより、隔離部材を再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に正確に配置することができる。
【００１４】
ここで、前記集液部に貫通孔を設けることが望ましい。このような構成とすれば、硫酸カルシウムなどの沈殿物は、前記集液部の貫通孔を通して排出された後、副処理容器内へ移送されるため、移送時間をさらに短縮化することができる。なお、処理容器内の底部付近に析出した塩は貫通孔に流入する際に速やかにブリッジを形成するため、その後の貫通孔への塩の流入を抑制することができる。
【００１５】
前記主処理容器内の底面における前記第二排液経路の開口部の周縁形状を楕円形若しくは長円形とすることが望ましい。このような構成とすれば、処理容器内に析出した結晶塩を飽和塩水とともに前記第二排液経路から排出する際に、開口部に結晶塩のブリッジが形成されるのを回避することができるため、排液作業の効率化に有効である。
【００１６】
一方、本発明の製塩方法は、海水などの原料塩水中の水分を減少させて形成した濃縮塩水を主処理容器内で静置して沈殿物を生成させる一次沈静工程と、前記主処理容器内に生成された沈殿物を副処理容器内へ移送して静置する二次沈静工程と、前記副処理容器内に生成された再沈殿物を排出する分離工程と、前記分離工程において前記副処理容器内に残した濃縮塩水を前記主処理容器内へ移送する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、主処理容器において原料塩水の濃縮及び硫酸カルシウムなどの沈殿物の除去を行い、副処理容器において硫酸カルシウムなどの再沈殿物の除去を行うことができる。従って、主副二つの処理容器で製塩作業を行うことが可能となり、製塩設備の簡素化を図ることができ、主処理容器の収容物の全量を副処理容器へ移送する必要もなくなり、製塩工程の効率化を図ることができる。
【００１８】
また、前記分離工程において、前記副処理容器内に生成された再沈殿物とその上澄みである濃縮塩水との境界に隔離部材を配置した状態で前記再沈殿物を排出することが望ましい。このような構成とすれば、副処理容器内に形成された上澄み濃縮塩水と再沈殿物との再混合を防ぐことができるので、副処理容器内の再沈殿物を効率的に排出することができる。この場合、隔離部材の嵩比重を上澄み濃縮塩水の比重より大きく、再沈殿物の比重より小さく設定したり、隔離部材に着脱可能な重錘を装着したりすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、製塩設備の簡素化、製塩工程の効率化を図ることのできる製塩技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である製塩設備を構成する濃縮装置を示す一部省略垂直断面図、図２は図１の一部拡大図、図３は図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。また、図４は本発明の実施の形態である製塩設備を構成する分離装置を示す一部省略垂直断面図、図５及び図６は図４に示す分離装置内の状態を示す一部省略垂直断面図である。
【００２１】
本実施形態の製塩設備は、図１に示す濃縮装置１０ｘと、図４に示す分離装置１０ｙと、を備えている。図１に示すように、濃縮装置１０ｘは、天然海水などの原料塩水を収容可能であって、その後の製塩作業を行うための主処理容器１１と、主処理容器１１内の収容物の加熱手段である水蒸気を通すためのジャケット１６と、主処理容器１１内の収容物を撹拌する撹拌機構１２と、主処理容器１１内の収容物を排出するため主処理容器１１の底部１１ｂに設けられた第一排液経路２４及び第二排液経路２５と、を有している。
【００２２】
第一排液経路２４及び第二排液流路２５には、それぞれ開閉弁２４ａ，２５ａが設けられている。また、図示していないが、主処理容器１１内で発生する水蒸気を排出するための吸引ポンプ及び凝縮器と、主処理容器１１と凝縮器とを連通する排気管と、凝縮器と吸引ポンプとを連通する吸引管と、が設けられている。
【００２３】
主処理容器１１は、中央部１１ｃが円筒形状で、その天井部１１ａ及び底部１１ｂがそれぞれ滑らかな凸曲面状をした気密性容器であり、設置面Ｇ上に立設された複数の支柱１５により、中央部１１ｃの軸心（図示せず）が鉛直方向をなす状態で固定されている。図１に示すように、撹拌機構１２は、主処理容器１１内の前記軸心位置に配置されたシャフト１２ａと、その下端部に取り付けられたプロペラ状の撹拌翼１２ｂと、シャフト１２ａを回転駆動するため主処理容器１１の天井部１１ａに配置されたモータ（図示せず）及び減速機１４と、を備えている。モータ（図示せず）の回転は減速機１４を介してシャフト１２ａに伝達され、シャフト１２ａの回転に伴って撹拌翼１２ｂが底部１１ｂの内面に沿って回転する。
【００２４】
主処理容器１１の底部１１ｂの下面に沿って設けられたジャケット１６内へ水蒸気を供給するための給気チューブ（図示せず）と、ジャケット１６内を循環した水蒸気を排出するための排気チューブ（図示せず）とが、ジャケット１６の下面に接続されている。また、ジャケット１６内に溜まった水分などを排出するため、その下面にドレイン（図示せず）が設けられている。
【００２５】
また、図１〜図３に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂには、第一排液経路２４に連通し且つ主処理容器１１内の上方に向かって突出した円筒状の集液部２６が設けられている。集液部２６の上端には開口部２６ａが設けられ、集液部２６と主処理容器１１内の底部１１ｂとの境界付近には、複数の貫通孔２６ｂが円周方向に沿って等間隔に設けられている。さらに、図３に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂに開口する第二排液経路２５の開口部２５ｂの周縁形状は楕円形をなしている。
【００２６】
一方、図４に示すように、分離装置１０ｙは、第一排液経路２４を経由して主処理容器１１から移送された収容物（硫酸カルシウムの沈殿物など）を収容可能であって、円筒状の本体部６０ａ及びその下方に連設された緩やかな勾配で浅い漏斗形状の底部６０ｂとを有する副処理容器６０と、底部６０ｂ下端の開口部６０ｃと連通する排出経路２７と、を備えている。排出経路２７には開閉弁２７ａが設けられている。
【００２７】
次に、図１〜図６及び図７〜図９に基づいて、濃縮装置１０ｘ及び分離装置１０ｙを備えた製塩設備による製塩方法について説明する。図７及び図８は濃縮装置内の状態を示す垂直断面図、図９は濃縮装置内の飽和塩水と結晶塩を排出する状態を示す垂直断面図である。
【００２８】
主処理容器１１内に収容した天然海水（図示せず）に、当該天然海水より塩分濃度の高い塩水（図示せず）を添加することにより、塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水を形成する（濃化工程）。そして、撹拌翼１２ｂを回転させながら、主処理容器１１のジャケット１６へ高温水蒸気を供給することによって高濃度海水を加熱して水分を蒸発させる（加熱工程）。これにより、主処理容器１１内の高濃度海水の水分は徐々に減少していく（一次濃縮工程の開始）。
【００２９】
前記加熱工程において、主処理容器１１は気密状態に保たれているため、加熱された高濃度海水から発生する水蒸気は、吸引ポンプ（図示せず）により排気管（図示せず）を経由して排出される。主処理容器１１から排出された水蒸気は凝縮器（図示せず）に集められ、その内部で液化した後、所定の場所へ排出される。
【００３０】
前記加熱工程の水分蒸発により高濃度海水の水分が減少したら、吸引ポンプ（図示せず）による吸引を停止し、前記減少した水分と略同量の天然海水を主処理容器１１内へ補給し（補給工程）、その後、前記加熱工程を再開する。加熱工程の再開により、主処理容器１１内の高濃度海水中の水分が所定量まで減少したら、前記と同様の手順で天然海水を補給する。このような加熱工程と補給工程とを複数回反復すると、高濃度海水は徐々に濃縮されていき、さらに塩分濃度の高い濃縮塩水３０が形成されるとともに、当該濃縮塩水３０中に硫酸カルシウム４０が析出する（一次濃縮工程の終了）。
【００３１】
前記一次濃縮工程により、主処理容器１１内に濃縮塩水３０が形成されたら、撹拌翼１２ｂの回転及び吸引ポンプ（図示せず）を停止するとともに、ジャケット１６への水蒸気供給を停止し、その状態で静置すると（一次静置工程）、図１に示すように、主処理容器１１内に、硫酸カルシウム４０などの沈殿物４０ａと、その上澄みである濃縮塩水３０とが出現する。なお、一次静置工程中に、ジャケット１６内へ冷水を供給して高濃度塩水を冷却すれば、硫酸カルシウム４０などの沈殿速度を速めることができる。
【００３２】
図１に示す状態となった後、主処理容器１１の底部に接続された第一排液経路２４の開閉弁２４ａを開けば、主処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａが排液経路２４を経由して排出され（精製工程）、図４に示すように、分離装置１０ｙの副処理容器６０内へ移送される。この場合、図２に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂ上面には、結晶塩Ｓが析出していることがあるが、結晶塩Ｓの上方に沈殿した硫酸カルシウム４０は、底部１１ｂより高い位置にある集液部２６の開口部２６ａに流入するので、硫酸カルシウム４０とともに結晶塩Ｓが流出するのを抑制することができる。
【００３３】
また、集液部２６の底部１１ｂ寄りの部分には、その周方向に沿って複数の貫通孔２６ｂが９０度間隔で設けられているため、底部１１ｂ付近に沈殿した硫酸カルシウム４０は、これらの貫通孔２６ｂを経由して効率良く排出される。なお、主処理容器１１内の底部１１ｂ付近に析出した結晶塩Ｓの一部は、開閉弁２４ａを開いた直後、貫通孔２６ｂに流入するが、流入中に速やかにブリッジを形成するため、その後の貫通孔２６ｂへの結晶塩Ｓの流入を抑制することができる。
【００３４】
このように、前記一次濃縮工程において主処理容器１１内に析出、沈殿した硫酸カルシウム４０のほぼ全量が、第一排液経路２４を経由して、分離装置１０ｙの副処理容器６０内へ移送される。副処理容器６０内への硫酸カルシウム４０の移送完了後、静置すると（二次静置工程）、図４に示すように、副処理容器６０内に、硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと、その上澄みである濃縮塩水３０とが現れる。
【００３５】
二次静置工程より副処理容器６０内において、硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと濃縮塩水３０とが明確に分離したら、図５に示すように、副処理容器６０内の濃縮塩水３０中へ非透水性シート状の隔離部材６１を装入する。隔離部材６１の嵩比重は、硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂの比重より小さく、濃縮塩水３０の比重より大であるため、再沈殿物４０ｂと上澄み濃縮塩水３０とが分離した状態にある副処理容器６０内に隔離部材６１を静かに装入すると、前述した比重差により、隔離部材６１は上澄み濃縮塩水３０中を沈下していき、図５に示しように、上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの境界に止まるので、隔離部材６１の配置作業は容易である。
【００３６】
上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの境界に隔離部材６１が静止した後、副処理容器６０下方の開閉弁２７ａを開くと、図６に示すように、再沈殿物４０ｂが排出経路２７から徐々に排出され、所定場所へ移送される。このように、副処理容器６０内に隔離部材６１を配置すれば、副処理容器６０内に形成された上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの再混合を防ぐことができるので、副処理容器６０内の再沈殿物４０ｂを効率的に排出することができる。
【００３７】
副処理容器６０内の硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂの排出が完了したら、一旦開閉弁２７ａを閉め、隔離部材６１を副処理容器６０内から取り出し、排出経路２７の下流側を、図７に示す送液管２８に連通させる。そして、開閉弁２７ａを開くと、副処理容器６０内の濃縮塩水３０が、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内へ移送され、前記精製工程において主処理容器１１内に残留していた濃縮塩水３０（図１参照）と混じり合う。
【００３８】
この後、主処理容器１１を気密状態とし、モータ及び吸引ポンプ（いずれも図示せず）を作動させ、ジャケット１６へ高温水蒸気を供給して主処理容器１１内の濃縮塩水３０を加熱することにより、濃縮塩水３０中の水分を蒸発させる（二次濃縮工程）。二次濃縮工程において濃縮塩水３０から所定量の水分が蒸発すると、図８に示すように、体積が減少するとともに主処理容器１１内に結晶塩Ｓが沈殿し、その上澄みとして飽和塩水５０が生成される。
【００３９】
二次濃縮工程が完了したら、図９に示すように、シャフト１２ａを介して撹拌翼１２ｂを回転させ、主処理容器１１内の飽和塩水５０と結晶塩Ｓとを十分に撹拌する。この撹拌により、飽和塩水５０と結晶塩Ｓとが十分に混じり合った状態になったら、底部１１ｂに設けられた第二排液経路２５の開閉弁２５ａを開いて、飽和塩水５０と塩粒子Ｓとの混合流体を主処理容器１１から排出し、所定の遠心分離装置（図示せず）へ送り込む。
【００４０】
図３に示すように、主処理容器１１内の底部１１ｂに開口している、第二排液経路２５の開口部２５ｂが楕円形であるため、結晶塩Ｓが集まってブリッジが形成されるのを抑制することができる。従って、飽和塩水５０と結晶塩Ｓとの混合流体は主処理容器１１からスムーズに排出され、遠心分離装置（図示せず）へ送り込まれる。そして、前記遠心分離装置において結晶塩Ｓから飽和塩水５０を分離除去すると、製品である食塩（結晶塩Ｓの集合体）が得られる。
【００４１】
本実施形態の製塩設備においては、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内で加熱、濃縮して形成された濃縮塩水３０を静置して形成された硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａを、第一排液経路２４を経由して、分離装置１０ｙの副処理容器６０に移送することができる。このとき、硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａは、主処理容器１１内の底部１１ｂから上方に向かって突出状に開口した円筒状の集液部２６に流入して排出されるため、主処理容器１１内の底部１１ｂ付近に析出した結晶塩Ｓが硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａと共に流出するのを抑制することができる。
【００４２】
また、主処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａを副処理容器６０へ移送した後の濃縮塩水３０（上澄み液）は主処理容器１１内に残すため、主処理容器１１内の全量を移送して他の処理を行う場合に比べ、移送時間を短縮することができる。
【００４３】
さらに、副処理容器６０内に形成される硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂとその上澄みの濃縮塩水３０との間に隔離部材６１を配置した状態で、排出経路２７の開閉弁２７ａを開くので、濃縮塩水３０と硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂとの再混合を防ぐことができる。硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂを排出した後、副処理容器６０内に残った濃縮塩水３０は主処理容器１１内へ戻して、再び濃縮工程に供することができる。
【００４４】
このように、濃縮装置１０ｘにおいて原料遠視の濃縮、硫酸カルシウム４０の沈殿を行い、分離装置１０ｙにおいて硫酸カルシウム４０の再沈殿、除去を行うことにより、主処理容器１１内の収容物全量を副処理容器６０へ移送する手間を省くことができるため、製塩工程の効率化を図ることができる。また、濃縮装置１０ｘ及び分離装置１０ｙの二つの装置によって飽和塩水５０及び結晶塩Ｓを形成することができるため、製塩設備の簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿物４０ａは、集液部２６の開口部２６ａだけでなく、複数の貫通孔２６ｂを通して副処理容器６０内へ移送されるため、移送時間をさらに短縮化することができる。なお、主処理容器１１内の底部１１ｂ付近に析出した結晶塩Ｓは貫通孔２６ｂに流入する際に速やかにブリッジを形成するため、その後の貫通孔２６ｂへの結晶塩Ｓの流入を抑制することができる。
【００４６】
また、主処理容器１１内の底部１１に開口する第二排液経路２５の開口部２５ｂの周縁形状を楕円形としたことにより、主処理容器１１内に析出した結晶塩Ｓが飽和塩水５０とともに第二排液経路２５から排出される際に、結晶塩Ｓのブリッジが開口部２５ｂに形成されるのを回避することができるため、排液作業の効率化に有効である。
【００４７】
次に、図１０，図１１及び図１２に基づいて、分離装置に関するその他の実施の形態について説明する。図１０，図１１及び図１２はその他の実施の形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。なお、図１０〜図１２において、図１〜図９と同符号を付している部分は、前述した分離装置１０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。
【００４８】
図１０に示すように、分離装置１０ｖで使用する隔離部材６５は、副処理容器６０内の上澄み濃縮塩水３０の水面全体を覆う形状のフロート部６５ａと、フロート部６５ａ上面の中央に立設された支持ポール６５ｂと、重錘６６を着脱可能に保持するため支持ポール６５ｂの上方に設けられた重錘装着部６５ｄと、その下方に設けられた被検知体６５ｃと、を備えている。フロート部６５ａの嵩比重は上澄み濃縮塩水３０の比重より小さく、重錘６６を装着しない状態で上澄み濃縮塩水３０に浮くように設定されている。また、支持ポール６５ｂが軸方向に下降して被検知体６５ｃが所定位置に達したとき、それを検知して開閉弁２７ｂを閉止するセンサ６７が設けられている。
【００４９】
図１０に示すように、分離装置１０ｖの副処理容器６０内へ硫酸カルシウム４０を移送して静置すると（二次静置工程）、前述と同様、副処理容器６０内に硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと、その上澄みである濃縮塩水３０とが現れる。この工程において副処理容器６０内で硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｂと濃縮塩水３０とが明確に分離したら、重錘６６無し状態の隔離部材６５を副処理容器６０内に装入してフロート部６５ａを上澄み濃縮塩水３０の水面に浮かべる。
【００５０】
そして、図１１に示すように、副処理容器６０の上面開口部から突出した支持ポール６５ｂ上方の重錘装着部６５ｄに適切な質量の重錘６６を装着することにより、当該隔離部材６５のフロート部６５ａを再沈殿物４０ｂと上澄み濃縮塩水３０との境界まで沈下させる。このとき、フロート部６５ａの沈下距離は、支持ポール６５ｂに設けられた目盛り（図示せず）によって目視確認することができる。
【００５１】
隔離部材６５のフロート部６５ａが、上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの境界に静止した後、副処理容器６０下方の開閉弁２７ｂを開くと、図１１に示すように、再沈殿物４０ｂが排出経路２７から徐々に排出される。このとき、再沈殿物４０ｂの減少に伴って隔離部材６５のフロート部６５ａ及び支持ポール６５ｂも下降するため、支持ポール６５ｂの目盛り（図示せず）を目視確認することにより再沈殿物４０ｂの排出状況を把握することができる。このように、副処理容器６０内に隔離部材６５を配置すれば、副処理容器６０内に形成された上澄み濃縮塩水３０と再沈殿物４０ｂとの再混合を防ぐことができるので、副処理容器６０内の再沈殿物４０ｂを効率的に排出することができる。
【００５２】
本実施形態の分離装置１０ｖの場合、再沈殿物４０ｂの排出作業が進行し、支持ポール６５ｂの被検知体６５ｃが所定位置まで下降すると、センサ６７がそれを検知して開閉弁２７ｂを自動閉止するので、再沈殿物４０ｂの排出完了後、上澄み濃縮塩水３０が誤って排出されるのを防止することができる。再沈殿物４０ｂの排出完了後、支持ポール６５ｂの重錘装着部６５ｄから重錘６６を離脱させれば、フロート部６５ａが上澄み濃縮塩水３０の水面に浮上するので、副処理容器６０内から隔離部材６５を容易に取り出すことができる。
【００５３】
隔離部材６５を副処理容器６０内から取り出した後、排出経路２７の下流側を、図７に示す送液管２８に連通させ、開閉弁２７ｂを開くと、副処理容器６０内の濃縮塩水３０が、濃縮装置１０ｘの主処理容器１１内へ移送され、前記精製工程において主処理容器１１内に残留していた濃縮塩水３０（図１参照）と混じり合う。この後の工程は、図７〜９に基づいて説明した通りである。
【００５４】
このように、隔離部材６５においては、支持ポール６５ｂの重錘装着部６５ｄに対し重錘６６が着脱可能であるため、上澄み濃縮塩水３０の比重が変動した場合も重錘６６の質量を増減することにより、隔離部材６５の本体部６５ａを再沈殿物４０ｂと上澄み濃縮塩水３０との境界に正確に配置することができる。
【００５５】
次に、図１２に示す分離装置１０ｚは、第一排液経路２４を経由して主処理容器１１（図１参照）から移送された収容物（硫酸カルシウムなどの沈殿物）を収容可能であって円筒状の本体部７０ａ及びその下方に連設された漏斗状の凝集沈殿部７０ｂを有する副処理容器７０と、凝集沈殿部７０ｂ下端の開口部７０ｃと連通する排出経路７７と、を備えている。排出経路７７には開閉弁７７ａが設けられている。
【００５６】
第一排液経路２４を経由して、硫酸カルシウムの沈殿物などを副処理容器７０内へ移送した後、静置すると（二次静置工程）、副処理容器７０内に硫酸カルシウム４０の再沈殿物４０ｃと上澄み濃縮塩水３０とに分離するので、副処理容器７０下方の開閉弁７７ａを開くと排出経路７７から再沈殿物４０ｃが排出され、所定場所へ移送される。副処理容器７０の下部に漏斗状の凝集沈殿部７０ｂが設けられているため、再沈殿物４０ｃ中の硫酸カルシウム４０はスムーズに開口部７０ｃへ流入し、排出経路２７から効率良く排出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る製塩設備及び製塩方法は、天然海水などの原料塩水から食塩を製造する製塩産業の分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態である製塩設備を構成する濃縮装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態である製塩設備を構成する分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図５】図４に示す分離装置内の状態を示す一部省略垂直断面図である。
【図６】図４に示す分離装置内の状態を示す一部省略垂直断面図である。
【図７】濃縮装置内の状態を示す垂直断面図である。
【図８】濃縮装置内の状態を示す垂直断面図である。
【図９】濃縮装置から飽和塩水と結晶塩を排出する状態を示す垂直断面図である。
【図１０】その他の実施形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図１１】その他の実施形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図１２】その他の実施の形態である分離装置を示す一部省略垂直断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ｘ 濃縮装置
１０ｖ，１０ｙ，１０ｚ 分離装置
１１ 主処理容器
１１ａ 天井部
１１ｂ，６０ｂ 底部
１１ｃ 中央部
１２ 撹拌機構
１２ａ シャフト
１２ｂ 撹拌翼
１４ 減速機
１５ 支柱
１６ ジャケット
２３ 吸引パイプ
２４ 第一排液流路
２５ 第二排液経路
２４ａ，２５ａ，２７ａ，２７ｂ，７７ａ 開閉弁
２８ 送液管
２６ 集液部
２６ａ，６０ｃ，７０ｃ 開口部
２６ｂ 貫通孔
２７，７７ 排出経路
３０ 濃縮塩水
４０ 硫酸カルシウム
４０ａ 沈殿物
４０ｂ，４０ｃ 再沈殿物
５０ 飽和塩水
６０，７０ 副処理容器
６０ａ，７０ａ 本体部
６１，６５ 隔離部材
６５ａ フロート部
６５ｂ 支持ポール
６５ｃ 被検知体
６５ｄ 重錘装着部
６６ 重錘
６７ センサ
７０ｂ 凝集沈殿部
Ｇ 設置面
Ｓ 結晶塩
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然海水などの原料塩水を収容する主処理容器と、前記主処理容器内の収容物を加熱する加熱手段と、前記主処理容器内の収容物を撹拌する撹拌機構と、前記主処理容器内に生成される濃縮塩水中の沈殿物を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第一排液経路と、前記主処理容器内に生成される結晶塩を含む飽和塩水を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第二排液経路と、前記第一排液経路に連通し当該主処理容器内の底部から上方へ突出した状態で設けられた筒状の集液部と、を有する濃縮装置と、
前記主処理容器から前記第一排液経路を経由して排出される前記沈殿物を含む濃縮塩水を収容する副処理容器と、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物を排出するため当該副処理容器の底部に設けられた排出経路と、を有する分離装置と、を備えたことを特徴とする製塩設備。
【請求項２】
前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に出し入れ可能に配置される隔離部材を備えた請求項１記載の製塩設備。
【請求項３】
前記隔離部材の嵩比重を、前記沈殿物の比重より小さく、前記上澄み濃縮塩水の比重より大とした請求項２記載の製塩設備。
【請求項４】
前記隔離部材の嵩比重が前記上澄み濃縮塩水より小さく、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界まで前記隔離部材を沈下させるための重錘を当該隔離部材に着脱可能に装着した請求項２記載の製塩設備。
【請求項５】
前記集液部に貫通孔を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の製塩設備。
【請求項６】
前記主処理容器内の底面における前記第二排液経路の開口部の周縁形状を楕円形若しくは長円形とした請求項１〜５のいずれかに記載の製塩設備。
【請求項７】
海水などの原料塩水中の水分を減少させて形成した濃縮塩水を主処理容器内で静置して沈殿物を生成させる一次沈静工程と、前記主処理容器内に生成された沈殿物を副処理容器内へ移送して静置する二次沈静工程と、前記副処理容器内に生成された再沈殿物を排出する分離工程と、前記分離工程において前記副処理容器内に残した濃縮塩水を前記主処理容器内へ移送する工程と、を備えたことを特徴とする製塩方法。
【請求項８】
前記分離工程において、前記副処理容器内の再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に隔離部材を配置した状態で前記再沈殿物を排出する請求項７記載の製塩方法。
【請求項１】
天然海水などの原料塩水を収容する主処理容器と、前記主処理容器内の収容物を加熱する加熱手段と、前記主処理容器内の収容物を撹拌する撹拌機構と、前記主処理容器内に生成される濃縮塩水中の沈殿物を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第一排液経路と、前記主処理容器内に生成される結晶塩を含む飽和塩水を排出するため当該主処理容器の底部に設けられた第二排液経路と、前記第一排液経路に連通し当該主処理容器内の底部から上方へ突出した状態で設けられた筒状の集液部と、を有する濃縮装置と、
前記主処理容器から前記第一排液経路を経由して排出される前記沈殿物を含む濃縮塩水を収容する副処理容器と、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物を排出するため当該副処理容器の底部に設けられた排出経路と、を有する分離装置と、を備えたことを特徴とする製塩設備。
【請求項２】
前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に出し入れ可能に配置される隔離部材を備えた請求項１記載の製塩設備。
【請求項３】
前記隔離部材の嵩比重を、前記沈殿物の比重より小さく、前記上澄み濃縮塩水の比重より大とした請求項２記載の製塩設備。
【請求項４】
前記隔離部材の嵩比重が前記上澄み濃縮塩水より小さく、前記副処理容器内の濃縮塩水中に形成される再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界まで前記隔離部材を沈下させるための重錘を当該隔離部材に着脱可能に装着した請求項２記載の製塩設備。
【請求項５】
前記集液部に貫通孔を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の製塩設備。
【請求項６】
前記主処理容器内の底面における前記第二排液経路の開口部の周縁形状を楕円形若しくは長円形とした請求項１〜５のいずれかに記載の製塩設備。
【請求項７】
海水などの原料塩水中の水分を減少させて形成した濃縮塩水を主処理容器内で静置して沈殿物を生成させる一次沈静工程と、前記主処理容器内に生成された沈殿物を副処理容器内へ移送して静置する二次沈静工程と、前記副処理容器内に生成された再沈殿物を排出する分離工程と、前記分離工程において前記副処理容器内に残した濃縮塩水を前記主処理容器内へ移送する工程と、を備えたことを特徴とする製塩方法。
【請求項８】
前記分離工程において、前記副処理容器内の再沈殿物と上澄み濃縮塩水との境界に隔離部材を配置した状態で前記再沈殿物を排出する請求項７記載の製塩方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２５６１３６（Ｐ２００９−２５６１３６Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０７２１４（Ｐ２００８−１０７２１４）
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（３９８０１８７７７）株式会社弁天 (15)
【出願人】（３９９１０２８３９）博多港管理株式会社 (16)
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（３９８０１８７７７）株式会社弁天 (15)
【出願人】（３９９１０２８３９）博多港管理株式会社 (16)
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