JP2000325941A - 塩水淡水化装置 - Google Patents
塩水淡水化装置Info
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 消費電力を極端に減らし、太陽電池単独、又
は太陽電池と蓄電池で駆動し、外部電力を不要とする太
陽熱利用の塩水淡水化装置を提供する。 【解決手段】 塩水タンク１、太陽熱集熱器３、気液分
離器４、蒸発濃縮器５、６、７、凝縮器９を主要構成機
器として、塩水から淡水を作る多重効用型塩水淡水化装
置において、前記３と４とで第１段目の蒸発濃縮器を構
成し、該３は、水平面から傾斜させて設置され、その上
部と４の上部空間とを配管２４で結び、その下部と４の
下部とを配管２３で連結し、また、該３下部と４下部と
を結ぶ配管２３と、前記１の下部とを配管２２で連結
し、前記３の上部と、１の液を有する上部位置とを配管
２５で連結し、該１には、塩水液面を所定のレベルに保
つ制御手段１１を有すると共に、該１内に凝縮器９用熱
交換器を設けたものであり、前記配管にはそれぞれ弁を
設けることができる。
は太陽電池と蓄電池で駆動し、外部電力を不要とする太
陽熱利用の塩水淡水化装置を提供する。 【解決手段】 塩水タンク１、太陽熱集熱器３、気液分
離器４、蒸発濃縮器５、６、７、凝縮器９を主要構成機
器として、塩水から淡水を作る多重効用型塩水淡水化装
置において、前記３と４とで第１段目の蒸発濃縮器を構
成し、該３は、水平面から傾斜させて設置され、その上
部と４の上部空間とを配管２４で結び、その下部と４の
下部とを配管２３で連結し、また、該３下部と４下部と
を結ぶ配管２３と、前記１の下部とを配管２２で連結
し、前記３の上部と、１の液を有する上部位置とを配管
２５で連結し、該１には、塩水液面を所定のレベルに保
つ制御手段１１を有すると共に、該１内に凝縮器９用熱
交換器を設けたものであり、前記配管にはそれぞれ弁を
設けることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩水淡水化装置に
係り、特に、太陽熱によって、海水等から淡水を得る塩
水淡水化装置に関するものである。
係り、特に、太陽熱によって、海水等から淡水を得る塩
水淡水化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、海水等の塩分を含んだ水を加熱
し、水分を蒸発させ、その水蒸気を凝縮させることで、
塩分を含まない水である淡水を得る塩水淡水化装置はよ
く知られた装置である。該装置は、通常、発生した蒸気
を用いて、低圧部の塩水を順次加熱蒸発させる、所謂、
多重効用とすることが多い。前記塩水淡水化装置に用い
る電気としては、真空発生装置（真空ポンプ、又は水ジ
ェットポンプ）、濃塩水排出ポンプ及び淡水取出ポンプ
等のモーターや、切替弁駆動モーターなどの小容量モー
ター類の駆動用電源と制御用電源とが必要であり、使用
する電力量が多くなるという問題点があった。
し、水分を蒸発させ、その水蒸気を凝縮させることで、
塩分を含まない水である淡水を得る塩水淡水化装置はよ
く知られた装置である。該装置は、通常、発生した蒸気
を用いて、低圧部の塩水を順次加熱蒸発させる、所謂、
多重効用とすることが多い。前記塩水淡水化装置に用い
る電気としては、真空発生装置（真空ポンプ、又は水ジ
ェットポンプ）、濃塩水排出ポンプ及び淡水取出ポンプ
等のモーターや、切替弁駆動モーターなどの小容量モー
ター類の駆動用電源と制御用電源とが必要であり、使用
する電力量が多くなるという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、消費電力を極端に減らし、太陽電池単独、あ
るいは太陽電池と蓄電池とで駆動し、外部電力を不要と
する太陽熱利用の塩水淡水化装置を提供することを課題
とする。
術に鑑み、消費電力を極端に減らし、太陽電池単独、あ
るいは太陽電池と蓄電池とで駆動し、外部電力を不要と
する太陽熱利用の塩水淡水化装置を提供することを課題
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、塩水タンク、太陽熱集熱器、気液分離
器、蒸発濃縮器、凝縮器を主要構成機器として、これら
を塩水経路及び水・蒸気経路で接続し、太陽熱集熱器か
らの熱を熱源として、塩水を加熱蒸発させて淡水を作る
多重効用型塩水淡水化装置において、前記太陽熱集熱器
と気液分離器とで第１段目の蒸発濃縮器を構成し、該太
陽熱集熱器は、水平面から傾斜させて設置され、その上
部と気液分離器の上部空間とを配管で結び、その下部と
気液分離器の下部とを配管で連結し、また、該太陽熱集
熱器下部と気液分離器下部とを結ぶ配管と、前記塩水タ
ンクの下部とを配管で連結し、前記太陽熱集熱器の上部
と、塩水タンクの液を有する上部位置とを配管で連結
し、該塩水タンクには、レベルスイッチを設け、塩水液
面を所定のレベルに保つ制御手段を有すると共に、該塩
水タンク内に凝縮器用熱交換器を設けることとしたもの
である。
に、本発明では、塩水タンク、太陽熱集熱器、気液分離
器、蒸発濃縮器、凝縮器を主要構成機器として、これら
を塩水経路及び水・蒸気経路で接続し、太陽熱集熱器か
らの熱を熱源として、塩水を加熱蒸発させて淡水を作る
多重効用型塩水淡水化装置において、前記太陽熱集熱器
と気液分離器とで第１段目の蒸発濃縮器を構成し、該太
陽熱集熱器は、水平面から傾斜させて設置され、その上
部と気液分離器の上部空間とを配管で結び、その下部と
気液分離器の下部とを配管で連結し、また、該太陽熱集
熱器下部と気液分離器下部とを結ぶ配管と、前記塩水タ
ンクの下部とを配管で連結し、前記太陽熱集熱器の上部
と、塩水タンクの液を有する上部位置とを配管で連結
し、該塩水タンクには、レベルスイッチを設け、塩水液
面を所定のレベルに保つ制御手段を有すると共に、該塩
水タンク内に凝縮器用熱交換器を設けることとしたもの
である。
【０００５】前記多重効用型塩水淡水化装置において、
太陽熱集熱器の上部と、気液分離器又は塩水タンク上部
とを結ぶ配管、及び太陽熱集熱器下部と、塩水タンク又
は気液分離器下部とを結ぶ配管には、それぞれ弁を設
け、選択的に液を連通させるようにすることができる。
また、前記塩水タンクの液面を所定のレベルに保つ制御
手段は、外部からの塩水供給を制御して行うことがで
き、太陽熱集熱器の上部と塩水タンクとを連結する配管
の該塩水タンクの上部位置は、前記の所定の液面レベル
よりは下である。
太陽熱集熱器の上部と、気液分離器又は塩水タンク上部
とを結ぶ配管、及び太陽熱集熱器下部と、塩水タンク又
は気液分離器下部とを結ぶ配管には、それぞれ弁を設
け、選択的に液を連通させるようにすることができる。
また、前記塩水タンクの液面を所定のレベルに保つ制御
手段は、外部からの塩水供給を制御して行うことがで
き、太陽熱集熱器の上部と塩水タンクとを連結する配管
の該塩水タンクの上部位置は、前記の所定の液面レベル
よりは下である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、蓄熱タンク内の蓄熱剤
として塩水を用い、該タンク内に塩水淡水化装置の凝縮
器用熱交換器を設け、夜間に天空放射により集熱器を冷
却させ、集熱器と蓄熱タンクとを結んで、塩水を循環さ
せて、蓄熱タンク内の塩水を冷却することに特徴を有す
る。次に、図面を用いて、本発明を詳細に説明する。図
１〜４は、本発明の塩水淡水化装置のフロー構成図を示
し、図１は淡水化運転、図２は夜間冷却運転、図３及び
図４は塩水淡水化装置の別の構成を示すフロー構成図で
ある。図において、１は塩水タンク、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ
は予熱器、３は太陽熱集熱器、４は気液分離器、５、
６、７は蒸発濃縮器、８は濃塩水タンク、９は凝縮器、
１０は淡水タンク、１１は液面センサーを示す。
として塩水を用い、該タンク内に塩水淡水化装置の凝縮
器用熱交換器を設け、夜間に天空放射により集熱器を冷
却させ、集熱器と蓄熱タンクとを結んで、塩水を循環さ
せて、蓄熱タンク内の塩水を冷却することに特徴を有す
る。次に、図面を用いて、本発明を詳細に説明する。図
１〜４は、本発明の塩水淡水化装置のフロー構成図を示
し、図１は淡水化運転、図２は夜間冷却運転、図３及び
図４は塩水淡水化装置の別の構成を示すフロー構成図で
ある。図において、１は塩水タンク、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ
は予熱器、３は太陽熱集熱器、４は気液分離器、５、
６、７は蒸発濃縮器、８は濃塩水タンク、９は凝縮器、
１０は淡水タンク、１１は液面センサーを示す。
【０００７】まず、図１を用いて塩水淡水化運転を説明
する。図１は、四重効用として示しており、外部からの
塩水ａを塩水タンク１に管２１から入れ、凝縮器９の冷
却に利用する。塩水タンク１の塩水ａは、大気圧と塩水
淡水化装置の内圧の差により、管２２を通り装置内に吸
入されて行く。予熱器２Ａ、２Ｂ、２Ｃで各蒸発濃縮器
７、６、５からの蒸気で加熱された後、第１段目の蒸発
濃縮器としての太陽熱集熱器３に入る。集熱器３で加熱
され、沸騰しながら集熱器出口にある気液分離器４に入
る。発生した蒸気は管３１を通り、第２段目の蒸発濃縮
器５の熱交換器に入り、熱交換器外側の塩水を加熱し、
一部液化し、予熱器２Ｃに入り、供給塩水を加熱して液
化し、下段の予熱器２Ｂに入る。一方、第１段目で濃縮
された塩水は、管２６から第２段目の蒸発濃縮器５に入
り、前述の管３１からの発生蒸気で加熱され、蒸発濃縮
される。
する。図１は、四重効用として示しており、外部からの
塩水ａを塩水タンク１に管２１から入れ、凝縮器９の冷
却に利用する。塩水タンク１の塩水ａは、大気圧と塩水
淡水化装置の内圧の差により、管２２を通り装置内に吸
入されて行く。予熱器２Ａ、２Ｂ、２Ｃで各蒸発濃縮器
７、６、５からの蒸気で加熱された後、第１段目の蒸発
濃縮器としての太陽熱集熱器３に入る。集熱器３で加熱
され、沸騰しながら集熱器出口にある気液分離器４に入
る。発生した蒸気は管３１を通り、第２段目の蒸発濃縮
器５の熱交換器に入り、熱交換器外側の塩水を加熱し、
一部液化し、予熱器２Ｃに入り、供給塩水を加熱して液
化し、下段の予熱器２Ｂに入る。一方、第１段目で濃縮
された塩水は、管２６から第２段目の蒸発濃縮器５に入
り、前述の管３１からの発生蒸気で加熱され、蒸発濃縮
される。
【０００８】第２段目の蒸発濃縮器５で発生した蒸気
は、管３２から第３段目の蒸発濃縮器６の熱交換器に入
り、また第３段目の蒸発濃縮器６で発生した蒸気は、管
３３から第４段目の蒸発濃縮器７の熱交換器に入って同
様の蒸発濃縮を行う。また第２段目で濃縮された塩水
は、管２７から第３段目の蒸発濃縮器６に入り、第３段
目で濃縮された塩水は、管２８から第４段目の蒸発濃縮
器７に入り、蒸発濃縮され、管２９から濃塩水タンク８
に入る。濃塩水ｂは液面センサー等の信号を基にポンプ
１９により断続的に排出される。第４段目の蒸発濃縮器
７で発生した蒸気は、管３４から凝縮器９に入り、冷却
されて液化し、一方、第４段目の蒸発濃縮器を加熱した
蒸気は、管３３から予熱器２Ａに入り、液化し、管３５
から凝縮器９に入り、管３６より淡水タンク１０に貯え
られ、貯えられた水ｃは、液面センサー等の信号を基
に、ポンプ２０により断続的に排出される。
は、管３２から第３段目の蒸発濃縮器６の熱交換器に入
り、また第３段目の蒸発濃縮器６で発生した蒸気は、管
３３から第４段目の蒸発濃縮器７の熱交換器に入って同
様の蒸発濃縮を行う。また第２段目で濃縮された塩水
は、管２７から第３段目の蒸発濃縮器６に入り、第３段
目で濃縮された塩水は、管２８から第４段目の蒸発濃縮
器７に入り、蒸発濃縮され、管２９から濃塩水タンク８
に入る。濃塩水ｂは液面センサー等の信号を基にポンプ
１９により断続的に排出される。第４段目の蒸発濃縮器
７で発生した蒸気は、管３４から凝縮器９に入り、冷却
されて液化し、一方、第４段目の蒸発濃縮器を加熱した
蒸気は、管３３から予熱器２Ａに入り、液化し、管３５
から凝縮器９に入り、管３６より淡水タンク１０に貯え
られ、貯えられた水ｃは、液面センサー等の信号を基
に、ポンプ２０により断続的に排出される。
【０００９】塩水ａ中に含まれていた溶存気体は、蒸発
濃縮器で放出され、蒸気系を通して、最終的には、凝縮
器９に集まってくる。凝縮器９から、真空装置３７にて
この気体を排出する。塩水タンク１内の塩水ａは、凝縮
器９を冷却し、自らは加熱されて、上昇流となって、自
然対流を起こす。凝縮器９はこのため、塩水タンク１内
の下部に設けるのが好ましい。太陽熱が確保できる間
は、淡水化運転が可能であり、この間、凝縮熱が塩水タ
ンクに放出される。塩水タンク容量はこの温度上昇を考
慮して決める。なお、淡水化運転中であっても、塩水タ
ンク１は外側から外気で冷却されている。しかし、凝縮
熱の方が多いので温度は上昇する。このような塩水淡水
化運転においては、弁１３が閉、弁１２、１４が開とな
り、弁１５〜１８は制御されている。
濃縮器で放出され、蒸気系を通して、最終的には、凝縮
器９に集まってくる。凝縮器９から、真空装置３７にて
この気体を排出する。塩水タンク１内の塩水ａは、凝縮
器９を冷却し、自らは加熱されて、上昇流となって、自
然対流を起こす。凝縮器９はこのため、塩水タンク１内
の下部に設けるのが好ましい。太陽熱が確保できる間
は、淡水化運転が可能であり、この間、凝縮熱が塩水タ
ンクに放出される。塩水タンク容量はこの温度上昇を考
慮して決める。なお、淡水化運転中であっても、塩水タ
ンク１は外側から外気で冷却されている。しかし、凝縮
熱の方が多いので温度は上昇する。このような塩水淡水
化運転においては、弁１３が閉、弁１２、１４が開とな
り、弁１５〜１８は制御されている。
【００１０】このように太陽熱集熱器で、塩水ａは加熱
され、一部蒸気となって、気液分離器４に入る。蒸気
は、塩水淡水化装置の第２段目の蒸発濃縮器５の熱交換
器に入る。分離された塩水の一部は、第２段目の蒸発濃
縮器５に行き、残りは太陽熱集熱器３の下部に導かれ、
予熱器２Ｃからの塩水とともに集熱器３に入る。集熱器
３での蒸気発生が気泡ポンプの役目をし、気液分離器４
からの塩水は自然循環が可能である。なお、破線で示し
たように、循環ポンプ３８を用い、強制循環も当然可能
であり、この場合、ポンプは太陽電池で駆動するのも良
い。
され、一部蒸気となって、気液分離器４に入る。蒸気
は、塩水淡水化装置の第２段目の蒸発濃縮器５の熱交換
器に入る。分離された塩水の一部は、第２段目の蒸発濃
縮器５に行き、残りは太陽熱集熱器３の下部に導かれ、
予熱器２Ｃからの塩水とともに集熱器３に入る。集熱器
３での蒸気発生が気泡ポンプの役目をし、気液分離器４
からの塩水は自然循環が可能である。なお、破線で示し
たように、循環ポンプ３８を用い、強制循環も当然可能
であり、この場合、ポンプは太陽電池で駆動するのも良
い。
【００１１】図２は、塩水タンクを冷却する夜間冷却運
転を示す。太陽熱による塩水淡水化で、塩水タンク１内
の塩水は温度上昇している。夜間は、気液分離器４を弁
１２、１４で仕切り、集熱器３と塩水タンク１との間に
塩水の循環経路を設ける。塩水タンク１上部の塩水が管
２５から弁１３を通って集熱器３上部に入り、集熱器３
で夜間の冷気及び天空放射により冷却され、集熱器３内
を下降し、管２３、弁１５、管２２を通り、塩水タンク
１下部に入る。循環は、温度差による自然循環が可能で
ある。この夜間運転では、弁１３と１５は全開で、弁１
２、１４、１６、１７、１８は閉である。
転を示す。太陽熱による塩水淡水化で、塩水タンク１内
の塩水は温度上昇している。夜間は、気液分離器４を弁
１２、１４で仕切り、集熱器３と塩水タンク１との間に
塩水の循環経路を設ける。塩水タンク１上部の塩水が管
２５から弁１３を通って集熱器３上部に入り、集熱器３
で夜間の冷気及び天空放射により冷却され、集熱器３内
を下降し、管２３、弁１５、管２２を通り、塩水タンク
１下部に入る。循環は、温度差による自然循環が可能で
ある。この夜間運転では、弁１３と１５は全開で、弁１
２、１４、１６、１７、１８は閉である。
【００１２】図３は、本発明の塩水淡水化装置の別の構
成を示すフロー構成図であり、図３では、塩水タンク１
の上部空間部に真空装置３７の配管が接続されると共
に、この空間部と太陽熱集熱器３の上部とを配管３０で
結んでいる。図３では、塩水タンク１を減圧して、塩水
から溶存気体を放出させる。この場合、塩水タンク１の
圧力によっては、塩水ａを淡水化装置に供給するのにポ
ンプ３９が必要になる。夜間冷却中、塩水タンク１上部
と集熱器３上部を弁４０を開として連通させると、塩水
が落下し、冷却を完了させることができる。図４は、図
３と同様に塩水タンク１を減圧して、塩水ａから溶存気
体を放出させた例であり、図３との相違は、管３０がな
い点にある。また、夜間の冷却に際しては、ポンプ４１
を設けて強制循環させることができる。
成を示すフロー構成図であり、図３では、塩水タンク１
の上部空間部に真空装置３７の配管が接続されると共
に、この空間部と太陽熱集熱器３の上部とを配管３０で
結んでいる。図３では、塩水タンク１を減圧して、塩水
から溶存気体を放出させる。この場合、塩水タンク１の
圧力によっては、塩水ａを淡水化装置に供給するのにポ
ンプ３９が必要になる。夜間冷却中、塩水タンク１上部
と集熱器３上部を弁４０を開として連通させると、塩水
が落下し、冷却を完了させることができる。図４は、図
３と同様に塩水タンク１を減圧して、塩水ａから溶存気
体を放出させた例であり、図３との相違は、管３０がな
い点にある。また、夜間の冷却に際しては、ポンプ４１
を設けて強制循環させることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、塩水の循環を自然循環
とすることができるので、消費電力を極端に減らし、太
陽電池単独、あるいは太陽電池と蓄電池で駆動し、外部
電力を不要とすることができる塩水淡水化装置とするこ
とができた。
とすることができるので、消費電力を極端に減らし、太
陽電池単独、あるいは太陽電池と蓄電池で駆動し、外部
電力を不要とすることができる塩水淡水化装置とするこ
とができた。
【図１】本発明の塩水淡水化装置の淡水化運転を説明す
るフロー構成図。
るフロー構成図。
【図２】本発明の塩水淡水化装置の夜間冷却運転を説明
するフロー構成図。
するフロー構成図。
【図３】本発明の塩水淡水化装置の別の構成を説明する
フロー構成図。
フロー構成図。
【図４】本発明の塩水淡水化装置の別の構成を説明する
フロー構成図。
フロー構成図。
１：塩水タンク、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ：予熱器、３：太陽
熱集熱器、４：気液分離器、５、６、７：蒸発濃縮器、
８：濃塩水タンク、９：凝縮器、１０：淡水タンク、１
１：液面センサー
熱集熱器、４：気液分離器、５、６、７：蒸発濃縮器、
８：濃塩水タンク、９：凝縮器、１０：淡水タンク、１
１：液面センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D034 AA01 BA01 CA14 DA01 4D076 BA35 BC01 CB12 CD25 DA04 DA26 EA02Y EA15Y FA31 HA02 JA04
Claims (2)
- 【請求項１】 塩水タンク、太陽熱集熱器、気液分離
器、蒸発濃縮器、凝縮器を主要構成機器として、これら
を塩水経路及び水・蒸気経路で接続し、太陽熱集熱器か
らの熱を熱源として、塩水を加熱蒸発させて淡水を作る
多重効用型塩水淡水化装置において、前記太陽熱集熱器
と気液分離器とで第１段目の蒸発濃縮器を構成し、該太
陽熱集熱器は、水平面から傾斜させて設置され、その上
部と気液分離器の上部空間とを配管で結び、その下部と
気液分離器の下部とを配管で連結し、また、該太陽熱集
熱器下部と気液分離器下部とを結ぶ配管と、前記塩水タ
ンクの下部とを配管で連結し、前記太陽熱集熱器の上部
と、塩水タンクの液を有する上部位置とを配管で連結
し、該塩水タンクには、レベルスイッチを設け、塩水液
面を所定のレベルに保つ制御手段を有すると共に、該塩
水タンク内に凝縮器用熱交換器を設けたことを特徴とす
る多重効用型塩水淡水化装置。 - 【請求項２】 前記太陽熱集熱器の上部と、気液分離器
又は塩水タンク上部とを結ぶ配管、及び太陽熱集熱器下
部と、塩水タンク又は気液分離器下部とを結ぶ配管に
は、それぞれ弁を設けたことを特徴とする請求項１記載
の多重効用型塩水淡水化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13859199A JP3712036B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 塩水淡水化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13859199A JP3712036B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 塩水淡水化装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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