JPH10192603A - ダイナミック製氷利用における氷・水と濃縮溶液分離装置及び搬送システム - Google Patents

ダイナミック製氷利用における氷・水と濃縮溶液分離装置及び搬送システム

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JPH10192603A
JPH10192603A JP441697A JP441697A JPH10192603A JP H10192603 A JPH10192603 A JP H10192603A JP 441697 A JP441697 A JP 441697A JP 441697 A JP441697 A JP 441697A JP H10192603 A JPH10192603 A JP H10192603A
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JP
Japan
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ice
separator
water
ice slurry
brine
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Withdrawn
Application number
JP441697A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Fujimoto
哲郎 藤本
Akihiro Kawada
章廣 川田
Masaharu Watabe
正治 渡部
Yuichi Otani
雄一 大谷
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷/海水の分離法では、氷表面の塩分除去の
ために淡水による洗浄が必要であるため、この淡水によ
る洗浄を不要とし経済的なものとする。氷スラリを冷熱
源として供給搬送する氷スラリ搬送システムでは、濃縮
した海水と氷スラリを分離する分離装置と氷充填率調節
器が別途配備され大きなスペースを必要ため、これを一
つにまとめコンパクト化する。 【解決手段】 海水等を過冷却器に供給して過冷却状態
にして分離装置に導入し、その過冷却溶液を過冷却解除
し、遠心分離によりメッシュ筒を介して濃縮溶液と氷・
氷スラリとに分離する装置、および過冷却状態の海水等
を該分離装置に導入して淡水の氷スラリだけを分離抽出
し、該分離装置と一体的に結合された氷充填率調整器で
所望の濃度調整を行った氷スラリを供給搬送する搬送シ
ステムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、凍結濃縮を利用し
た海水等の各種溶液の分離装置及び搬送システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】海水を例として、従来の氷/海水(鹹
水)の分離法を以下に示す。海水から生成された氷スラ
リ中の氷を取り出す従来の手法の一例として、洗浄塔法
が挙げられる。洗浄塔を図2に示す。氷スラリは、図中
の過冷却解除槽19からスラリポンプ18によって、洗
浄塔17下部の洗浄塔下部入口9(氷スラリ)から流入
し、洗浄塔17内を上昇する。上昇中に氷スラリ中の鹹
水のみが側部に配置されたメッシュ10を通り、洗浄塔
出口12から排出される。さらに、上部から洗浄塔上部
入口11、洗浄水噴出管13を介し、洗浄水14が氷1
5に注がれる。この洗浄水14は、本洗浄塔17により
分離・洗浄された氷15から得られる淡水の一部であ
る。氷15は洗浄水中を更に浮上し、その浮上中に洗浄
水により氷表面に付着している塩分が取り除かれる。洗
浄塔17上部まで浮上した氷15は、連続的に浮上して
くる下部の氷により押し出され、融解槽16に溢れ出
る。融解槽16にて、氷15は融解し、溶質濃度の低い
淡水が得られる。以上の洗浄塔法を始めとして、これま
で考えられている海水から得られた氷スラリの氷分離・
洗浄法は、重力を利用して鹹水を排除し、得られた淡水
の一部を利用して表面の塩分を除去する手法が殆どであ
る。
【0003】また、一般には、上述したように、海水か
ら淡水を得て、この淡水をいろいろな用途に供するが、
海水を凍結濃縮によって分離して得られた氷スラリを、
そのままの状態で冷熱源として有効利用するシステムが
とられていないため、ここでは、近年地域冷房プラント
に利用されている氷スラリ搬送システムの一例を従来例
として示す。
【0004】従来の氷スラリ搬送システムを、図4に示
す。過冷却器26により、過冷却状態となった過冷却水
31は、蓄熱槽27内に配置された衝突板28により過
冷却解除(氷が析出)され氷スラリとなり、蓄熱槽27
に溜る。蓄熱槽27からは低濃度(例えば5%程度)の
氷スラリ32が流出され、IPF(Ice Packing Factor
:氷充填率)調整器29に入り、適度の高濃度氷スラ
リ33(例えば15%程度)に調整される。この際、分
離された冷水34は蓄熱槽27に戻される。高濃度氷ス
ラリ33は、熱需要家30にて、冷熱源として利用され
る。利用された氷スラリは、冷水35となって蓄熱槽2
7に戻り、また、ここから過冷却器26に流れて過冷却
水31となるサイクルである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、重力に
より氷スラリから鹹水を分離する場合、氷表面に付着し
た塩分が除去しきれず、得られる水には塩分が残留す
る。そこで、洗浄塔法のように、その塩分を洗い流すた
め得られる淡水を用いるが、これでは生成される淡水量
が減少し非経済的となる。本発明は、そのような点を鑑
みてなされたものであり、基本的には、本システムから
得られる淡水を用いず氷/海水を分離する経済的なもの
である。
【0006】また、従来の氷スラリ搬送システムでは、
夜間電力により製氷・蓄熱する場合を想定して大きな蓄
熱槽を設け、また、その氷スラリを適度な濃度に調整す
るIPF調整器が別途配備されている。但し、夜間電力
を利用する場合のみでは、上記の装置のため大きなスペ
ースが必要となる。本発明は、そのような課題をクリア
するためになされたものであり、濃縮した海水と氷スラ
リを分離する分離装置とIPF調整器の機能を一つにま
とめ、コンパクト化すると共に、適用例の一つとして、
海水を利用した地域冷熱供給システムを提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、凍結濃縮を利
用した海水等の各種溶液の分離装置及び搬送システムを
提供する。本分離装置では、海水を例にとれば、氷もし
くは淡水と海水の密度差を利用して、遠心力により強制
的に分離するものである。具体的には、海水から得られ
た氷スラリに旋回流を与え、中心に氷及び淡水を、ま
た、周囲には鹹水を集め、その鹹水のみを排除して氷及
び淡水を得るものである。さらに、本手法では、その分
離装置の構成要素である分離器の中に衝突板を配置し、
分離器内で過冷却水を過冷却解除して氷スラリを生成す
ることにより、従来必要とした過冷却解除槽のスペース
を省く。また、分離装置の上方にIPF調整器を一体結
合して、上記分離装置内で鹹水のみを排除し、旋回上昇
してきた氷スラリを、その遠心力によって、さらに、氷
と淡水がその密度差に従い、中心部に氷が、また、周囲
には淡水が強制的に分離され、IPFが調整される様、
上記分離装置とIPF調整器を一体的に結合し、氷スラ
リ搬送システムに組み込んだ。
【0008】
【発明の実施の形態】前述のように、攪拌機もしくはタ
ンデンシャルに氷スラリを分離器内に流入させることに
より、氷スラリに旋回を与える。これにより密度差で中
心に氷及び淡水が、また、周囲には鹹水が集まる。ま
た、その中心に流れる氷と外側に流れる鹹水及び淡水の
対向流により、氷表面の塩分が洗い流されることが期待
できる。さらに、氷及び淡水層と鹹水層の間にメッシュ
筒を配置することにより、氷が外側に流れ出ることを防
ぐ。また、同装置内に衝突板を設けて、ここに過冷却水
を衝突させることにより、過冷却水に攪乱を与え、過冷
却解除を行う。上記分離器と一体結合したIPF調整器
の中で、遠心力によって強制的に容器周囲に分離された
淡水の排出量を、従来のIPF調整器と同様、適当な比
率に調節することによって、適度な氷スラリ濃度に調整
された氷スラリを熱需要家に供給できる。
【0009】本発明の分離装置は、海水等の水溶液を氷
・水と濃縮溶液(海水の場合には海水)とに分離するこ
とができる。本発明の対象である水溶液は、海水に限ら
れず、他の溶質を含む水溶液についても適用できる。具
体的には、廃液(水)処理・再利用の場合が挙げられ
る。
【0010】本発明では、分離器内で過冷却水を過冷却
解除して氷スラリを生成することにより、従来必要とし
た過冷却解除槽のスペースを省くことができる。過冷却
解除手段としては、たとえば、分離装置内に設けた衝突
板が挙げられ、該衝突板に過冷却水を衝突させることに
より、過冷却水に攪乱を与え、過冷却解除を行うことが
できる。その他の過冷却解除手段としては、公知の半導
体の組合わせ(ペルチェ効果利用)による電子冷熱素子
で構成された電子冷却ユニットを用いるもの、氷核活性
細菌を利用したもの(特公平6−12184号)が挙げ
られる。
【0011】本発明の分離装置は、密度の違いを利用し
て遠心分離により海水等を氷・水と濃縮溶液(海水)と
に分離する。遠心分離は、氷スラリに旋回を与えること
により達成されるが、氷スラリに旋回を与える手段とし
ては、攪拌機による攪拌、タンジェンシャルに氷スラリ
を分離器内に流入させることが挙げられる。
【0012】本発明の氷スラリ搬入システムは、分離装
置の上方にIPF調整器を一体結合して、上記分離装置
内で鹹水のみを排除し、旋回上昇してきた氷スラリを、
その遠心力によって中心部に氷を周囲に淡水を強制的に
分離し、IPFが所望の濃度に調整された氷スラリを冷
熱源として供給搬送する。所望の濃度とは、搬送中に閉
塞しうるIPFの下限値、または熱需要家における必要
冷熱量から決められる、いわゆる設計濃度である。
【0013】以下、本発明の一態様を図面に基づいて具
体的に説明するが、これに限定されるわけではない。図
1は、本発明に関わる氷・淡水/海水の分離装置の構造
の一例である。なお、本図は、攪拌機を用いて氷スラリ
に旋回を与える例である。また、以下の説明は海水を例
にして示しているが、他の溶質についても同様である。
【0014】過冷却により過冷却状態となった海水は、
分離器8下部に設けた分離器入口1から、分離器8内に
流入する。そこでまず衝突板3に衝突し、過冷却解除し
氷スラリとなる。その氷スラリは、ポンプの吐出圧によ
り分離器上部に押しやられるが、同時に攪拌機2により
旋回を与えられる。ここで密度の小さな氷及び淡水は中
心に、また、密度の大きな鹹水は外側に集められる。ま
た、分離器8内に配置されたメッシュ筒4により、氷5
が外側に逆流されることの無いようにする。メッシュの
目の粗さは、氷径が0.5〜1mm程度であるので、そ
の寸法以下が望ましい。外側に集められた鹹水は、分離
器8側面上方に設けた分離器出口7により分離器外部に
排除される。また、中心に集められた氷及び淡水は、分
離器8頂部蓋に設けられた分離器上部出口6から排出さ
れる。
【0015】図3は、同装置の氷スラリ搬送システムへ
の適用例である。海水は、フィルタ20を介して過冷却
器26に送られ、過冷却状態となった過冷却水23は、
先ず分離器8内へ送り込まれて衝突板3に衝突して過冷
却解除され、氷スラリの状態になる。そこで、前述のよ
うに、攪拌機2による旋回力のため、密度の大きな鹹水
はメッシュ筒4の外方に集められ、分離器8側面上方に
設けた分離器出口より系外に排出される。一方分離器8
の中央部に集まった密度の小さい氷及び淡水は、氷スラ
リとしてそのまま旋回しながら、上方のIPF調整器2
1内に流入する。ここでも遠心力の作用を受け、淡水は
IPF調整器21内の外方寄りに、氷は中心部分に集め
られる。一般には、この状態の場合、IPF濃度が低い
ので、熱需要に応じた適度な濃度に調整する必要があ
り、IPF調整器21側壁に開口した、冷水出口からの
冷水排出流量を調整し、所定のIPF濃度に調整する。
この排出された冷水は、再び過冷却器26へ戻される。
ここで、得られて調整済の氷スラリ24は、熱需要家3
0へ送り込まれ冷熱源として利用される。利用された氷
スライは昇温し、冷水となって過冷却器26へ戻り、再
び過冷却水となるサイクルを行う。なお、前述した分離
器8における鹹水の出口及びIPF調整器の冷水出口各
配管は、内部流体が旋回しているため、排出しやすいよ
うにタンジェンシャルの方向に設けるのが望ましい。ま
た、分離器8とIPF調整器21との境界は、メッシュ
筒4より外方部分に隔壁を設けて、分離器8で分離され
た鹹水のIPF調整器21への流入を防止し、メッシュ
筒4の内方においては、両器が連通するよう開口してい
る。
【0016】
【発明の効果】旋回による遠心力により氷・淡水と鹹水
を分離することで、従来では必要とされていた淡水によ
る洗浄が不必要となり、本システムから得られる淡水量
が増加する。また、過冷却解除と分離を本分離器内で行
うことにより、システムのコンパクト化を図ることがで
きる。凍結濃縮法で、海水を淡水化する分離過程で生じ
る氷スラリを利用して、冷熱源とする氷スラリ搬送シス
テムに上記分離装置を適用し、IPF調整器と一体結合
することで、簡素化を図ると共に、海水という無尽蔵資
源を活用できる。従来システムにおいては、配管系統が
複雑であったが、本システムではそれが簡略化されるこ
とにより、配管材料費、敷設コストの低減を図ることが
できる。本発明は、海水に限定されず、各種溶液の分離
装置及び搬送システムとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分離装置の一例を示す構成図である。
【図2】従来の分離装置を示す構成図である。
【図3】本発明の氷スラリ搬送システムの一例を示す系
統図である。
【図4】従来の氷スラリ搬送システムの系統図である。
【符号の説明】
1 分離器入口(氷スラリ) 2 攪拌機 3 衝突板 4 メッシュ筒 5 氷 6 分離器上部出口(氷・淡水) 7 分離器出口(鹹水) 8 分離器 9 洗浄塔入口(氷スラリ) 10 メッシュ 11 洗浄塔入口(洗浄水) 12 洗浄塔出口(鹹水) 13 洗浄水噴出管 14 洗浄水 15 氷 16 融解槽 17 洗浄塔 18 スラリポンプ 19 過冷却解除槽 20 フィルタ 21 IPF調整器 22 隔壁 23 過冷却水 24 氷スラリ 25 冷水 26 過冷却器 27 蓄熱槽 28 衝突板 29 IPF調整器 30 熱需要家 31 過冷却水 32 低濃度氷スラリ 33 高濃度氷スラリ 34、35、36 冷水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 雄一 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶液のダイナミック製氷による凍結濃
    縮装置において、過冷却溶液を過冷却解除するための過
    冷却解除手段と、遠心分離によりメッシュ筒を介して濃
    縮溶液と氷・氷スラリとに分離する手段を備えたことを
    特徴とするダイナミック製氷利用における氷・水と濃縮
    溶液分離装置。
  2. 【請求項2】 冷熱供給のための氷スラリ搬送システム
    において、水溶液を過冷却器に供給して過冷却状態に
    し、請求項1に記載の分離装置に導入して淡水の氷スラ
    リだけを分離抽出し、該分離装置と一体的に結合された
    氷充填率調整器で所望の濃度調整を行った氷スラリを供
    給搬送することを特徴とする氷スラリ搬送システム。
JP441697A 1997-01-14 1997-01-14 ダイナミック製氷利用における氷・水と濃縮溶液分離装置及び搬送システム Withdrawn JPH10192603A (ja)

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