JP2016165676A

JP2016165676A - Seawater desalination apparatus

Info

Publication number: JP2016165676A
Application number: JP2015046403A
Authority: JP
Inventors: 憲一郎北; Kenichiro Kita; 近藤　直樹; Naoki Kondo; 直樹近藤; 松浦　一雄; Kazuo Matsuura; 一雄松浦
Original assignee: Nano Mist Tech Kk; NANO MIST TECHNOLOGIES KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Nano Mist Tech Kk; NANO MIST TECHNOLOGIES KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: JP6543970B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain fresh water efficiently from seawater without evaporating seawater by imparting evaporation heat thereto.SOLUTION: Seawater is changed into mist by an electrostatic atomizing device 1. The mist is transferred into a separator 3 with carrier gas, and the mist of a large grain having a high salinity concentration is removed in the separator 3. Then, the carrier gas from which the mist of the large grain is removed is conveyed into an adsorber 4, and moisture comprising both of fine mist in the carrier gas and steam is adsorbed by a hydrophilic adsorbent 5 in the adsorber 4, and then liquified and recovered.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 desalinating seawater by removing dissolved substances such as salinity, and more particularly to an apparatus for desalinating seawater as a mist and collecting the mist.

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） Conventional seawater desalination apparatuses include an evaporator that heats seawater to vaporize water, collects vaporized water vapor to desalinate, and a reverse osmosis membrane apparatus that passes seawater through a reverse osmosis membrane to produce fresh water These two methods are the current mainstream technologies.
Since an evaporator vaporizes water with a large heat of vaporization, it consumes a great amount of heat in order to make water into steam. Further, the reverse osmosis membrane device has a drawback that the running cost is high because seawater is pressurized to a high pressure and permeated through the reverse osmosis membrane, and the replacement cost is high because the reverse osmosis membrane is periodically exchanged.
As an improved seawater desalination apparatus, an apparatus for spraying seawater in the form of a mist and cooling and agglomerating it to produce fresh water has been developed. (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。 As shown in FIG. 7, an apparatus for desalinating seawater into mist described in Patent Document 1 includes a decompression container 92 that decompresses to atmospheric pressure or less, and is disposed in the decompression container 92 to dissipate heat. The seawater discharged from 90 is sprayed in a mist form by a spray flash method to partially evaporate water to obtain water vapor, while the flash evaporating means 93 for discharging the remaining seawater that has not evaporated, There is provided a mist removing means 94 provided on the discharge side, and a condenser 95 that cools and condenses the water vapor from which the mist has been removed by the mist removing means 94 into seawater.

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 seawater desalination apparatus described above sprays seawater in the form of a mist in the form of a spray flash to partially evaporate water to form water vapor, cool this water vapor, and condense it to obtain fresh water. When the seawater is made into a mist by the spray flash method, the latent heat generated when the water vapor is liquefied is recovered, and the seawater is heated by the recovered latent heat and sprayed in a mist by the spray flash method. This device warms seawater with latent heat that liquefies mist and injects it into a mist to partially evaporate it into water vapor. The mist sprayed by the spray flash method is removed, and the vaporized water vapor is liquefied and condensed to obtain fresh water. Since water vapor does not contain salt, the water that liquefies, condenses, and collects water vapor becomes fresh water that does not contain salt. This apparatus has a drawback that it is difficult to efficiently obtain a large amount of fresh water because only the component that has been vaporized to become water vapor is liquefied and condensed to collect 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 present invention has been developed for the purpose of solving the disadvantages of the conventional apparatus. An important object of the present invention is to provide a seawater desalination apparatus that can efficiently obtain fresh water from seawater without heating and evaporating the seawater.

課題を解決するための手段及び発明の効果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 includes an electrostatic atomizer 1 that atomizes seawater, a blower 2 that conveys mist generated by the electrostatic atomizer 1 using a carrier gas, and a carrier gas that is conveyed by the blower 2. The separator 3 that separates the mist contained in the particle size and removes the large mist larger than the set particle size, and the adsorber 4 that incorporates the hydrophilic adsorbent 5 through which the carrier gas discharged from the separator 3 passes. With. In the seawater desalination apparatus described above, the carrier gas from which the large mist is removed by the separator 3 is passed through the adsorber 4, and moisture consisting of the mist and water vapor contained in the carrier gas is adsorbed to the hydrophilic adsorbent 5 of the adsorber 4. And liquefy and collect.

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 seawater desalination apparatus described above can efficiently obtain freshwater from seawater without heating and evaporating the seawater with thermal energy. The seawater desalination apparatus described above injects seawater as a mist into the carrier gas with an electrostatic atomizer, and the large mist with a high salt concentration is removed from the carrier gas with a separator to remove the large mist. This is because the moisture of the carrier gas is adsorbed on the hydrophilic adsorbent, and the water vapor is adsorbed and liquefied to recover fresh water. The hydrophilic adsorbent adsorbs fine mist and water vapor having a low salt concentration contained in the carrier gas, and liquefies to recover fresh water. The hydrophilic adsorbent does not collect only the mist contained in the carrier gas to obtain fresh water, but also adsorbs the water vapor contained in the carrier gas and liquefies it to collect fresh water. Fresh water 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 to liquefy and recover the water vapor in the carrier gas. An apparatus that cools a carrier gas, condenses water vapor, liquefies it, and collects it requires a large amount of energy for cooling the carrier gas. This is because when the water vapor is liquefied, a large heat of condensation is generated, and 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 obtain only fresh mist by collecting only fine mist having a low salinity concentration or almost no salinity contained in the carrier gas. In the seawater desalination apparatus of the present invention, in addition to the fine mist contained in the carrier gas, water vapor is also adsorbed on the hydrophilic adsorbent and liquefied to recover fresh water, although the carrier gas is not cooled. For this reason, the characteristic which can adsorb | suck a water | moisture content very efficiently and collect | recover a lot of fresh water with a hydrophilic adsorbent is implement | achieved. In particular, since the hydrophilic adsorbent is always cooled by the mist adsorbed, 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。 In the seawater desalination apparatus of the present invention, the separator 3 can be a demister. This seawater desalination apparatus can separate large mists by separating mists according to particle diameters with a simple structure of the separator. Further, the demister can control the set particle size of the removal timing to be optimum for the application by adjusting the shape, structure, or interval of the perforated plate.

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 one of a plurality of punching metals, mesh materials, and nonwoven fabrics in the passage through which the carrier gas blows, and is included in the blown carrier gas. A structure can be adopted in which large mist collides with the perforated plate and is 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.

本発明の海水淡水化装置は、静電霧化機１から排出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を設けることができる。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、加温装置で海水を加温する温度を８０℃以下とすることができる。 The seawater desalination apparatus of the present invention can be provided with a heating device 6 for heating the carrier gas discharged from the electrostatic atomizer 1 with solar energy. This seawater desalination apparatus can increase the recovery efficiency of fresh water by heating the carrier gas. This seawater desalination apparatus can make the temperature which heats seawater with a heating apparatus into 80 degrees C or less.

さらに、本発明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１から排出されるキャリアガスと、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 of the present invention is provided with a heat pump type heating device 7 for recovering the thermal energy of the carrier gas discharged from the adsorber 4, and with this heating device, from the electrostatic atomizer 1. At least one of the discharged carrier gas, the carrier gas supplied to the electrostatic atomizer, and the seawater supplied to the electrostatic atomizer can be heated. This water desalination apparatus is also characterized in that the recovery efficiency of fresh water can be increased.

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 be entirely porous, or can have 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１．９８ｍ2／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 or more. can do.

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 150 μm deeper than 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 this 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 in 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 which shows 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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the Example shown below illustrates the seawater desalination apparatus for actualizing the technical idea of this invention, Comprising: This invention does not specify a seawater desalination apparatus as the following. Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

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 that atomizes seawater, a blower 2 that transports mist generated by the electrostatic atomizer 1 using a carrier gas, and a carrier that is transported by the blower 2. The mist contained in the gas is separated by the particle size, the separator 3 that removes the large mist larger than the set particle size, and the carrier gas discharged from the separator 3 is passed through to adsorb the moisture contained in the carrier gas. And an adsorber 4 containing a hydrophilic adsorbent 5 that 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。 An electrostatic atomizer 1 in FIG. 1 includes a sprayer 10 including a plurality of spray units 11, an atomization electrode 18 that makes mist sprayed from the sprayer 10 electrostatically fine particles, and the atomization electrode 18. The spray case 12 is provided with a high voltage power source 19 that is connected to the sprayer 10 and applies a high voltage to the atomizing 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 drawings, a plurality of capillary tubes 13 are fixed in parallel to a nozzle block 14. The capillary tube 13 is a metal thin tube having an inner diameter of 0.1 mm to 0.2 mmφ, and sprays pressurized seawater from the tip to spray the 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 flange-like flange 14a on the outer peripheral portion, and a plurality of capillary tubes 13 are provided in the central portion. In the nozzle block 14 of FIGS. 2 to 4, a plate portion 14B that fixes the capillary tube 13 is screwed 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 state with almost no gap. In order to prevent liquid leakage between the capillary tube 13 and the through hole 14x, a packing 15 is disposed on the inner surface of the plate portion 14B. The packing 15 is a rubber-like elastic body and hermetically seals the gap between the capillary tube 13 and the plate portion 14B. In order to fix the packing 15 in a pressed state, a sandwiching plate 16 is disposed. The packing 15 is crushed by the plate portion 14B and the sandwiching plate 16 and fixed to the main body portion 14A. The clamping 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 fixed to the main body portion 14A by elastically pressing the packing 15 with a plate portion 14B fixed to the main body portion 14A. Furthermore, the main body portion 14A has a cylindrical portion 14c that protrudes from the back surface. The cylindrical portion 14c has an outer shape in which a plurality of capillary tubes 13 can be arranged on the inner side and a male screw 14d is provided on the outer side. In the main body portion 14A, the capillary tube 13 is disposed inside the cylindrical portion 14c. The cylinder part 14c has connected the faucet socket 17 which supplies 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。 In the nozzle block 14 of FIG. 4, a plurality of through holes 14x provided in the plate portion 14B are arranged in a plurality of rows of rings. The capillary tube 13 protrudes from the nozzle block 14 and has a tip as a discharge protrusion and an inner central hole as 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 is preferably provided with 10 or more, preferably 20 or more, 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. Yes. If the number of the fine spray holes 13a is too large, the entire spray unit 11 becomes large, and therefore 100 or less fine spray holes 13a are provided. The spray unit 11 of FIGS. 2 and 3 has a distal end surface formed by a large amount of capillary tubes 13 by making the amount of protrusion of the capillary tube 13 arranged at the center of the nozzle block 14 higher than that of the capillary tube 13 at the outer periphery. Is a central convex mountain. However, in the spray unit, the tip end surface formed by a large amount of capillary tubes can be made flat with the same amount of protrusion 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 spray unit 11 described above includes a thin tube made up of a large number of capillary tubes 13 and sprays seawater from each capillary tube 13 onto the mist. The spray unit 11 may be a perforated plate provided with a large number of fine spray holes instead of a 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 with a laser on a metal plate. Further, the perforated plate may be a sintered metal having fine spray holes. The conductive perforated plate is connected to a high voltage power source and can apply a high voltage to the atomizing electrode. However, the porous plate is not necessarily made of a conductive material. This is because seawater has conductivity, so that a high voltage is applied between the seawater sprayed from the spray hole and the atomization electrode, and the sprayed mist can be atomized by the action of static electricity. Therefore, an open-cell plastic foam having fine spray holes can be used as the perforated plate.

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 with solar energy, for example. This heating device 6 passes the carrier gas into a pipe heated by solar heat and heats the carrier gas. For example, the heating device 6 heats the carrier gas to 80 ° C. or less and supplies it to the adsorber 4. Since the heated carrier gas vaporizes a part of the mist to form water vapor, fresh water can be efficiently recovered by recovering the water vapor contained in the carrier gas with the hydrophilic adsorbent 5. Since the water vapor is also vaporized from the large mist, it is possible to collect the water vapor with the hydrophilic adsorbent 5 and 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 and / or the seawater to increase the recovery efficiency of fresh water. The seawater desalination apparatus in FIG. 2 recovers thermal energy from the carrier gas discharged from the adsorber 4 and heats the carrier gas and seawater supplied to the electrostatic atomizer 1. The heating device 7 in this figure heats the carrier gas and seawater with the heat pump type heating device 7. The heat pump type heating device 7 can efficiently recover waste heat energy and heat seawater. This is because both the latent heat and the fever heat can be recovered from the discharged carrier gas to heat the carrier gas and 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 that is heated by the heat energy of the discharged carrier gas and vaporizes the refrigerant, a compressor 22 that pressurizes the refrigerant vaporized by the evaporator 21, and the compressor 22 A condenser 24 that liquefies the pressurized gaseous refrigerant supplied from the refrigerant, and an expansion valve 23 that passes the refrigerant liquefied by the condenser 24 and supplies the refrigerant to the evaporator 21. The evaporator 21 absorbs ambient heat and heats the refrigerant, and the condenser 24 dissipates heat to the surroundings to liquefy the refrigerant. The heat pump type heating device 7 described above absorbs the heat energy of the discharged carrier gas by the evaporator 21 and radiates the absorbed heat energy from the condenser 24 to the outside. Therefore, the carrier gas and seawater supplied to the electrostatic atomizer 1 can be heated by the heat of the condenser 24. The condenser 24A that heats the carrier gas passes the carrier gas through the condenser 24A of the heat exchanger. The condenser 24B that warms the seawater is a double pipe that is arranged in a heat-coupled state with each other. The refrigerant passes through one pipe and the seawater passes through the other pipe, and the seawater is heated by the condensation heat of the refrigerant. To 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 fine mist generated, and increase the recovery rate of fresh water. This is because fine mist has a low mineral concentration, so that fresh water can be recovered more effectively by recovering this mist. The seawater desalination apparatus for heating the carrier gas supplied to the electrostatic atomizer 1 can increase the generation rate of fine mist and increase the amount of water vapor contained in the carrier gas to increase the recovery rate of fresh water. . This is because when the temperature of the carrier gas increases, the amount of water vapor that can be contained increases in a state where the relative humidity is 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 in FIG. 5 heats the carrier gas and seawater to be supplied to the electrostatic atomizer 1 with a heat pump type heating apparatus 7, but this heating apparatus is similar to the apparatus 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 mist larger than the set particle size from the mist contained in the carrier gas. The mist obtained by the electrostatic atomizer has different salinity concentrations depending on the particle size, the large mist has a high salinity concentration, and the fine mist has a low salinity concentration. This 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 mist larger than the set particle diameter from the carrier gas, and removes large mist having a high salt concentration from the carrier gas. The separator 3 is a demister in which a large number of perforated plates are separated from each other and arranged in a stacked state. However, any separator that can separate mist by particle size, such as a cyclone, can be used. The demister of the separator 3 is made of a perforated plate as a punching metal, a mesh material, or a nonwoven fabric in which fibers are gathered in a three-dimensional direction. Demister can remove large mist with simple structure. FIG. 6 shows a state where the demister 30 removes the large mist. As shown in the partially enlarged cross-sectional view of this figure, the large mist has a large mass, so the moving direction is difficult to bend, and it goes straight and collides with the surface of the perforated plate 31 on the leeward side and is removed from the carrier gas. Since the fine mist has a small mass, it bends together with the carrier gas and passes through the transmission holes 32 of the perforated plate 31 on the leeward side. For this reason, it collides with the surface of the porous plate 31 and is not removed. The demister 30 removes the large mist by colliding with the surface of the leeward porous plate 31, so it is removed by the flow rate of the carrier gas, the shape of the porous plate 31, particularly the interval between the porous plates 31 and the pitch of the through holes 32. Control the particle size of large mist. The demister 30 can reduce the particle size of the large mist to be removed by slowing the flow rate of the carrier gas. The mist transferred by the carrier gas having a low flow rate is easy to bend and easily passes through the through holes 32 of the perforated plate 31. That is, a larger mist passes through the perforation hole 32. Further, the demister 30 can reduce the particle diameter of the mist to be removed by narrowing the interval between the perforated plates 31 and increasing the pitch of the transmission holes 32. Therefore, the demister 30 can separate the large mist by adjusting the set particle diameter of the mist to be removed depending on the flow rate of the carrier gas and 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 for the separator controls the particle size of the mist removed from the carrier gas by changing the flow velocity and inner diameter of the carrier gas. The cyclone can increase the flow rate of the carrier gas flowing in the tangential direction and increase the particle size of the mist to be removed. This is because when the flow velocity is increased, the centrifugal force is increased and collides with the inner surface of the cyclone to be removed. The centrifugal force acting on the circularly moving mist is proportional to the product of the square of the flow velocity and the mass of the mist, and inversely proportional to the radius of rotation. Therefore, when the inner diameter of the cyclone is reduced and the flow velocity is increased, the centrifugal force increases, and finer mist collides with the inner surface of the cyclone by the centrifugal force 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 rate 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 made of a demister or a cyclone controls the set particle diameter of the mist removed from the carrier gas by the flow rate and structure of the carrier gas. These separators 3 have a set particle size of large mist removed from the carrier gas of, 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. To do. Fine mist contained in the carrier gas from which mist of 100 nm or more is removed as large mist has a very low salinity concentration and hardly contains salt. Accordingly, the fresh water obtained by removing mist of 100 nm or less with the separator 3 and aggregating the mist from the carrier gas has a low residual concentration containing salt, and extremely pure water with a salinity of 10 ppm or less. It becomes. Fresh water is not always required to be highly pure in all applications. For example, some commercially available mineral water has a salt concentration of 10 ppm or more. The seawater desalination apparatus of the present invention can control the set particle size of the large mist separated by the separator 3 to adjust the salt concentration of the obtained fresh water, and reduce the salt concentration of the fresh water obtained by reducing the set particle size. On the contrary, the salt concentration of fresh water obtained by increasing the set particle size can be increased.

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 mist has been removed passes through an adsorber 4 containing a 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 both mist and water vapor contained in the contacting carrier gas, liquefies and recovers. The hydrophilic adsorbent 5 increases the surface area in contact with the carrier gas, effectively adsorbs moisture contained in the carrier gas, liquefies and collects 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-shaped ceramic 5A or the granular ceramic 5B. The hydrophilic coating is, for example, a silicon coating that orients silanol groups in the side chains of the siloxane skeleton. However, as the hydrophilic coating, all coatings which are made hydrophilic by coating the ceramic surface 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 stores a large number of hydrophilic adsorbents 5 in an outer case 40 that allows the carrier gas to pass therethrough. The hydrophilic adsorbent 5 made of the rod-shaped 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 stored in the breathable bag 41 and stored in the outer case 40. Is done. The adsorber 4 incorporating the rod-shaped ceramic 5A arranges the rod-shaped ceramic 5A in the flow direction of the carrier gas, causes the carrier gas to flow between the rod-shaped ceramics 5A along the rod-shaped ceramic 5A, and adsorbs moisture of the carrier gas. To do. The adsorber 4 incorporating the granular ceramic 5B allows the carrier gas to pass through a gap formed between the granular ceramics 5B and adsorbs 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 outer case 40 adsorbs and liquefies water flows down, drains from the lower end, and supplies the water tank 8. The seawater desalination apparatus of FIG. 1 and FIG. 5 has accommodated the hydrophilic adsorbent 5 in the inside of the outer case 40 of the adsorber 4 as an elongated cylindrical shape extending vertically. The adsorber 4 can efficiently drain the water adsorbed by the hydrophilic adsorbent 5 to the outside. The hydrophilic adsorbent 5 has a hydrophilic coating on the surface that forms hydrogen bonds with water and is easily mixed, and is easily adsorbed by contact with mist and water vapor. . The hydrophilic adsorbent 5 that adsorbs a large amount of mist is cooled by water adsorbed 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 close to supersaturation. When the carrier gas comes into contact with the surface of the hydrophilic adsorbent 5, a part of the water vapor contained in the carrier gas is condensed and attached to the surface of the hydrophilic adsorbent 5 and collected. Therefore, the hydrophilic adsorbent 5 adsorbs not only fine mist but also a part of water vapor contained in the carrier gas, and liquefies and efficiently recovers. When water vapor condenses, heat of vaporization is generated, but the hydrophilic adsorbent 5 adsorbs innumerable mists sent one after another and is cooled by the mist, so that the temperature hardly rises. For this reason, the hydrophilic adsorbent 5 efficiently adsorbs a part of fine mist and water vapor, liquefies, and recovers moisture contained in the carrier gas very effectively.

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 the gaps in the hydrophilic layer that is transmitted through the water film by collecting the collected fresh water. For this reason, the hydrophilic adsorbent 5 is suitably porous and has a high specific surface area. Of the filled hydrophilic layer, droplets are generated from the end of the hydrophilic layer or the lowest portion, and discharged as water droplets. This process makes it possible to efficiently collect fresh water in the atmosphere by utilizing a high specific surface area, and also allows the apparatus itself to be miniaturized because the mechanism itself is performed in a micro area. Furthermore, the present invention can also be applied 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 the structure of the hydrophilic adsorbent 5, it is desirable that the whole is porous, or a shape having a thickness of 200 μm or more in the depth direction from the outermost surface, in other words, a shape having a porous layer having a thickness of 200 μm or more. . This is because it is considered that efficient water vapor recovery is possible only by imparting hydrophilicity within a 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１．９８ｍ2／ｇ以上として、水蒸気の回収を効率よくする。 In addition, it is important to maintain a specific surface area for efficient water vapor. This is for facilitating contact with water vapor, and the larger the specific surface area is, the more preferably it is 1.98 m 2 / g or more so that the water vapor is efficiently recovered.

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, for hydrophilic adsorbents that are porous as a whole or on the surface, the average pore diameter of the surface of the hydrophilic oxide layer near the surface should be close to the diameter of atomized fresh water in consideration of recovery efficiency and removal of impurities. For example, 10 nm or more. In addition, when impurities are mixed, the average pore diameter on 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, in particular, the content of titanium atoms on the outermost surface is 4 mol% or more, and The water vapor can be recovered efficiently by setting it to 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。 Examples of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to these examples.

（実施例１）
比表面積２．９４ｍ2／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 having a specific surface area of 2.94 m 2 / g and having a mixture of titania and silica on the surface was produced, and mist-like fresh water was collected using the sample. As a result, the recovery rate was 76.2%. It was observed. This was improved by 3.1% compared to the case of using glass fiber (silica fiber).

（実施例２）
比表面積１．９８ｍ2／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)
A porous hydrophilic ceramic pellet having a specific surface area of 1.98 m @ 2 / g and a surface of a mixture of titania and silica was produced. As a result of investigating the pore diameter of this sample with mercury porosi, the average pore diameter was 150 nm. As a result of the EDS analysis, the abundance ratio of Ti atoms on the outermost surface is 4 mol% Ti, 2 mol% Ti at a depth direction of 50 μm from the surface, 1.5 mol% Ti at 100 μm, 1 mol% Ti at 150 μm, and continuously Ti It was confirmed that the abundance ratio of atoms decreased. No Ti atoms were observed at a point 200 μm deep from the outermost surface. As a result of collecting mist-like fresh water using the sample, a recovery rate of 75.6% was observed. This was an improvement of 2.5% compared to the case of using glass fibers (silica fibers). As a result of continuous recovery tests, it was confirmed that the recovery rate was 73.1%, and that the recovery rate was only 2.2% even when continuously used.

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 be used as an optimum freshwater for various applications by separating freshwater efficiently from seawater with low energy costs and freely controlling the salinity of the freshwater obtained. 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 ... Adsorber 5 ... Hydrophilic adsorbent 5A ... Rod-shaped ceramic 5B ... Granular ceramic 6 ... Heating device 7 ... Heating device 8 ... Water tank 10 ... Sprayer 11 ... Spray Unit 12 ... Spraying case 13 ... Capillary tube 13a ... Spraying hole 14 ... Nozzle block 14A ... Main body part 14B ... Plate part 14a ... Flange 14b ... Stepped part 14c ... Cylindrical part 14d ... Male screw 14x ... Through hole 15 ... Packing 16 ... Nipping Attaching plate 16x ... Through hole 17 ... Water faucet socket 18 ... Atomizing electrode 19 ... High voltage power supply 21 ... Evaporator 22 ... Compressor 23 ... Expansion valve 24 ... Condenser 24A ... Condenser 24B ... Condenser 30 ... Demister 31 ... Perforated plate 32 ... Permeation hole 40 ... Exterior case 41 ... Breathable bag 90 ... Heat dissipation means 92 ... Depressurized container 93 ... Flash evaporation means 4 ... fog-up means 95 ... condenser

Claims

海水を霧化する静電霧化機(1)と、
前記静電霧化機(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、
前記送風機(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、
前記セパレータ(3)で大粒ミストの除去されたキャリアガスを前記吸着器(4)に通過させて、キャリアガスに含まれる水分を前記親水性吸着剤(5)に吸着し、液化して回収することを特徴とする海水淡水化装置。 An electrostatic atomizer (1) that atomizes seawater;
A blower (2) for conveying the mist generated by the electrostatic atomizer (1) with a carrier gas;
Separating the mist contained in the carrier gas conveyed by the blower (2) by the particle size, and removing the large mist larger than the set particle size (3),
An adsorber (4) containing a hydrophilic adsorbent (5) that allows the carrier gas discharged from the separator (3) to pass through,
The carrier gas from which large mist has been removed by the separator (3) is passed through the adsorber (4), the moisture contained in the carrier gas is adsorbed to the hydrophilic adsorbent (5), and liquefied and recovered. A seawater desalination apparatus characterized by that.

請求項１に記載される海水淡水化装置であって、
前記セパレータ(3)をデミスターとすることを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to claim 1,
A seawater desalination apparatus, wherein the separator (3) is a demister.

請求項２に記載される海水淡水化装置であって、
前記デミスターが、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ようにしてなる海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to claim 2,
The demister arranges a perforated plate made of any of a plurality of punching metals, nets, and non-woven fabrics in the passage through which the carrier gas blows, and large mist contained in the blown carrier gas collides with the perforated plate. A seawater desalination device that is separated from the carrier gas.

請求項１ないし３のいずれかに記載される海水淡水化装置であって、
前記セパレータ(3)が分離するミストの設定粒径を１００ｎｍ以上であって１０μｍ以下とすることを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A 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.

請求項１ないし４のいずれかに記載される海水淡水化装置であって、
前記前記静電霧化機(1)から排出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)を有することを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A seawater desalination apparatus comprising a heating device (6) for heating the carrier gas discharged from the electrostatic atomizer (1) with solar energy.

請求項５に記載される海水淡水化装置であって、
前記加温装置(6)が海水を加熱する温度が８０℃以下とすることを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to claim 5,
The seawater desalination apparatus, wherein the heating device (6) heats seawater at 80 ° C or lower.

請求項１ないし６のいずれかに記載される海水淡水化装置であって、
前記吸着器(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)を備え、この加温装置(7)でもって、前記静電霧化機(1)から排出されるキャリアガスと、前記静電霧化機(1)に供給されるキャリアガスと、前記静電霧化機(1)に供給される海水の少なくともひとつを加温することを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A heat pump type heating device (7) that recovers the thermal energy of the carrier gas discharged from the adsorber (4) is provided, and with this heating device (7), from the electrostatic atomizer (1) Heating at least one of the discharged carrier gas, the carrier gas supplied to the electrostatic atomizer (1), and the seawater supplied to the electrostatic atomizer (1) Seawater desalination equipment.

請求項１ないし７のいずれかに記載される海水淡水化装置であって、
前記親水性吸着剤(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していることを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The seawater desalination apparatus, wherein the hydrophilic adsorbent (5) is porous as a whole or has a porous layer having a thickness of 200 μm or more on the surface.

請求項８に記載される海水淡水化装置であって、
前記親水性吸着剤(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１．９８ｍ2／ｇ以上としてなることを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to claim 8,
Fresh seawater characterized in that the hydrophilic adsorbent (5) has an average pore diameter of 10 nm or more and 1000 nm or less and a specific surface area of 1.98 m 2 / g or more on the surface of the porous or porous layer. Device.

請求項８または９に記載される海水淡水化装置であって、
前記親水性吸着剤(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を特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to claim 8 or 9,
A seawater desalination apparatus, wherein the porous or porous layer of the hydrophilic adsorbent (5) has both titania and silica.

請求項８ないし１０のいずれかに記載される海水淡水化装置であって、
前記親水性吸着剤(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していることを特徴とする海水淡水化装置。 A seawater desalination apparatus according to any one of claims 8 to 10,
The seawater desalination apparatus, wherein the hydrophilic adsorbent (5) has titanium atoms of 4 mol% or more on the outermost surface and 1 mol% or more at a point 150 μm deeper than the outermost surface.