JP2001129538A - ソーラーポンプ及びそれを備えたシステム - Google Patents
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- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
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- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽熱エネルギーを利用して揚水や淡水化な
どを行う。 【解決手段】 取水部１１によって水源１００の水が取
り込まれ、その取り込まれた水が通導媒体２８を伝わっ
て蒸発部１４にて蒸発する。その蒸発した水蒸気は凝結
部１８で捕集され、タンク１０４内に捕集された水が貯
留される。取水部１１には浸透膜２４が設けられその作
用によって海水などを淡水化可能である。
どを行う。 【解決手段】 取水部１１によって水源１００の水が取
り込まれ、その取り込まれた水が通導媒体２８を伝わっ
て蒸発部１４にて蒸発する。その蒸発した水蒸気は凝結
部１８で捕集され、タンク１０４内に捕集された水が貯
留される。取水部１１には浸透膜２４が設けられその作
用によって海水などを淡水化可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はソーラーポンプ及び
それを備えたシステムに関し、特に液体の蒸発を利用し
て液体を吸引する新しいシステムに関する。
それを備えたシステムに関し、特に液体の蒸発を利用し
て液体を吸引する新しいシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】現在、実用的な海水の淡水
化技術として、蒸発法と逆浸透法をあげることができ
る。
化技術として、蒸発法と逆浸透法をあげることができ
る。
【０００３】前者の蒸発法は、水を蒸発させて、塩類等
を分離し、蒸発した水蒸気を回収することにより、淡水
（純水）を得る方法である。その蒸発法には、蒸発エネ
ルギーを自然の太陽熱エネルギーに依存するソーラース
チル法と、例えば電気や石油などの人工エネルギーに依
存する方法とがある。
を分離し、蒸発した水蒸気を回収することにより、淡水
（純水）を得る方法である。その蒸発法には、蒸発エネ
ルギーを自然の太陽熱エネルギーに依存するソーラース
チル法と、例えば電気や石油などの人工エネルギーに依
存する方法とがある。
【０００４】後者の逆浸透法は、半透膜を通過させるこ
とによって水と溶質とを分離する方法である。純水と水
溶液とでは、前者の方がその浸透ポテンシャルが高い
（浸透圧が低い）ので、半透膜で両者を隔てただけで
は、純水側から水溶液側へ水分子の移動（浸透）が生じ
る。よって、海水などの溶液から純水を獲得するには、
溶液側にエネルギーを与えて、すなわち、溶液側に浸透
圧以上の圧力をかけて、逆向き浸透を形成することが必
要である。現在、この逆浸透のためのエネルギーは全面
的に人工エネルギーに依存している。
とによって水と溶質とを分離する方法である。純水と水
溶液とでは、前者の方がその浸透ポテンシャルが高い
（浸透圧が低い）ので、半透膜で両者を隔てただけで
は、純水側から水溶液側へ水分子の移動（浸透）が生じ
る。よって、海水などの溶液から純水を獲得するには、
溶液側にエネルギーを与えて、すなわち、溶液側に浸透
圧以上の圧力をかけて、逆向き浸透を形成することが必
要である。現在、この逆浸透のためのエネルギーは全面
的に人工エネルギーに依存している。
【０００５】地球上の乾燥地、半乾燥地などにおいて
は、言うまでもなく水の確保が最も重要である。とりわ
け、現在大きな問題として指摘されている砂漠化を防止
し、更には植生を回復するには化石燃料の消費を最少限
に抑えながら、多量の淡水を得る必要がある。
は、言うまでもなく水の確保が最も重要である。とりわ
け、現在大きな問題として指摘されている砂漠化を防止
し、更には植生を回復するには化石燃料の消費を最少限
に抑えながら、多量の淡水を得る必要がある。
【０００６】これに関し、上記の従来技術の中でソーラ
ースチル法は、太陽熱を利用するため、資源節約型であ
り、環境への負荷が少ない。しかし、入射する太陽日射
をそのまま利用するため、必要な水量を確保するために
は、大きな設備を要するという問題がある。また、海水
などの水源から蒸発エリアへの海水の輸送、蒸発エリア
に堆積する塩類の除去、あるいは、精製された淡水の配
給などのために、かなりの労力ないしエネルギーを要す
るという問題がある。
ースチル法は、太陽熱を利用するため、資源節約型であ
り、環境への負荷が少ない。しかし、入射する太陽日射
をそのまま利用するため、必要な水量を確保するために
は、大きな設備を要するという問題がある。また、海水
などの水源から蒸発エリアへの海水の輸送、蒸発エリア
に堆積する塩類の除去、あるいは、精製された淡水の配
給などのために、かなりの労力ないしエネルギーを要す
るという問題がある。
【０００７】また、逆浸透法では、効率的な淡水化を行
えるが、逆浸透のために高い圧力を発生させる必要があ
り、やはりかなりの人工エネルギーを要するという問題
がある。
えるが、逆浸透のために高い圧力を発生させる必要があ
り、やはりかなりの人工エネルギーを要するという問題
がある。
【０００８】ところで、太陽熱は、蒸気の生成による発
電、温水の生成、上記のような淡水処理などで利用され
ているが、地球環境の保全、クリーンな代替エネルギー
生成等の観点から、更なるその有効利用が期待されてい
る。
電、温水の生成、上記のような淡水処理などで利用され
ているが、地球環境の保全、クリーンな代替エネルギー
生成等の観点から、更なるその有効利用が期待されてい
る。
【０００９】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、太陽熱エネルギーを液体の輸
送に利用するシステムを実現することにある。
ものであり、その目的は、太陽熱エネルギーを液体の輸
送に利用するシステムを実現することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、太陽熱エネルギーを
淡水化やろ過に利用することにある。
淡水化やろ過に利用することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、太陽熱エネルギーを
揚水に利用することにある。
揚水に利用することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】（１）植物体において
は、日中、太陽熱というを自然エネルギーを利用して、
土壌中の水を吸い上げて大気へ水蒸気として発散してい
る。樹木の揚水作用は例えば地上１００ｍにも及ぶ場合
がある。本発明は、この取水作用及び揚水作用の原理を
利用して、淡水化や発電などに利用しようというもので
ある。
は、日中、太陽熱というを自然エネルギーを利用して、
土壌中の水を吸い上げて大気へ水蒸気として発散してい
る。樹木の揚水作用は例えば地上１００ｍにも及ぶ場合
がある。本発明は、この取水作用及び揚水作用の原理を
利用して、淡水化や発電などに利用しようというもので
ある。
【００１３】（２）上記目的を達成するために、本発明
は、液体源に浸漬された取込部と、その取込部から取り
込まれた液体を導く通導媒体と、その通導媒体からの液
体が供給される上端の蒸発部と、を有する蒸発装置と、
前記蒸発部で蒸発した気化液体を凝結させて回収する回
収装置と、を含むことを特徴とする。
は、液体源に浸漬された取込部と、その取込部から取り
込まれた液体を導く通導媒体と、その通導媒体からの液
体が供給される上端の蒸発部と、を有する蒸発装置と、
前記蒸発部で蒸発した気化液体を凝結させて回収する回
収装置と、を含むことを特徴とする。
【００１４】上記構成によれば、通導媒体（浸透媒体）
の下端の取込部が液体源に浸漬されると、その取込部か
ら通導媒体を介して液体が蒸発部に到達し、そこで太陽
熱エネルギーにより液体が蒸発する。蒸発部で液体が蒸
発すると、そこでのポテンシャルエネルギーが低下し、
取込部と蒸発部のポテンシャルエネルギーの差により、
液体の取込及び液体の通導（輸送）の作用が発揮され
る。すなわち、連続する取込部から蒸発部までの水理系
において、蒸発部での蒸発を原動力とするマスフロー
（液体輸送）が実現される。一方、蒸発した液体は、回
収装置で回収され、再び利用される。このシステムによ
れば、太陽熱を利用して液体を高所に揚げることがで
き、また、太陽熱を吸引圧源として利用することができ
る。その用途としては各種のものをあげることができ
る。上記の液体は、海水、池や河川、油田のオイル、そ
の他の液体であり、工業用設備における各種の液体の輸
送にも利用可能である。
の下端の取込部が液体源に浸漬されると、その取込部か
ら通導媒体を介して液体が蒸発部に到達し、そこで太陽
熱エネルギーにより液体が蒸発する。蒸発部で液体が蒸
発すると、そこでのポテンシャルエネルギーが低下し、
取込部と蒸発部のポテンシャルエネルギーの差により、
液体の取込及び液体の通導（輸送）の作用が発揮され
る。すなわち、連続する取込部から蒸発部までの水理系
において、蒸発部での蒸発を原動力とするマスフロー
（液体輸送）が実現される。一方、蒸発した液体は、回
収装置で回収され、再び利用される。このシステムによ
れば、太陽熱を利用して液体を高所に揚げることがで
き、また、太陽熱を吸引圧源として利用することができ
る。その用途としては各種のものをあげることができ
る。上記の液体は、海水、池や河川、油田のオイル、そ
の他の液体であり、工業用設備における各種の液体の輸
送にも利用可能である。
【００１５】望ましくは、前記通導媒体は多孔質部材で
構成される。望ましくは、前記通導媒体及び前記蒸発部
は一体成形された多孔質部材によって構成される。望ま
しくは、前記蒸発部は太陽日射を受ける半球状の形態を
有し、またそれは太陽日射が照射される位置に設置され
る。
構成される。望ましくは、前記通導媒体及び前記蒸発部
は一体成形された多孔質部材によって構成される。望ま
しくは、前記蒸発部は太陽日射を受ける半球状の形態を
有し、またそれは太陽日射が照射される位置に設置され
る。
【００１６】通導媒体は多数の毛細管を有するものとし
て構成することもできるが、上記構成のように通導媒体
を多孔質部材で構成すれば、それ自体の通導作用を有効
利用して通導媒体に沿って液体をより上方へ導くことが
できる。多孔質部材は例えば保水性セラミックであり、
煉瓦などの素焼き材料などを用いることができ、工業生
産された素材なども利用可能である。部材間接合による
通導抵抗を避けるために通導媒体と蒸発部を一体形成す
るのが望ましい。蒸発部はできる限り太陽日射を浴びる
ような形態にするのが望ましい。蒸発部を半球状にする
代わりに、それに多数のフィンなどを設けてもよい。
て構成することもできるが、上記構成のように通導媒体
を多孔質部材で構成すれば、それ自体の通導作用を有効
利用して通導媒体に沿って液体をより上方へ導くことが
できる。多孔質部材は例えば保水性セラミックであり、
煉瓦などの素焼き材料などを用いることができ、工業生
産された素材なども利用可能である。部材間接合による
通導抵抗を避けるために通導媒体と蒸発部を一体形成す
るのが望ましい。蒸発部はできる限り太陽日射を浴びる
ような形態にするのが望ましい。蒸発部を半球状にする
代わりに、それに多数のフィンなどを設けてもよい。
【００１７】望ましくは、前記回収装置は、前記蒸発部
からの気化液体が付着し、その気化液体を凝結させる凝
結器と、前記蒸発部と前記凝結器との間の拡散空間を密
閉する容器と、を含む。ここで、前記凝結器は、下側に
向けて開いたドーム状の凝結面と、前記凝結面の周縁に
設けられ、前記凝結面を伝わる液滴を捕集する捕集溝
と、を有するのが望ましい。
からの気化液体が付着し、その気化液体を凝結させる凝
結器と、前記蒸発部と前記凝結器との間の拡散空間を密
閉する容器と、を含む。ここで、前記凝結器は、下側に
向けて開いたドーム状の凝結面と、前記凝結面の周縁に
設けられ、前記凝結面を伝わる液滴を捕集する捕集溝
と、を有するのが望ましい。
【００１８】凝結器の温度は蒸発部に比べてできるだけ
低い方がよい。よって、それを放射吸収率の低いアルミ
ニウムなどで構成し、しかもその太陽日射を受ける側を
白色に着色してもよい。一方の蒸発部は通常、黒色に
し、できるだけ太陽熱を吸収するようにする。なお、凝
結器の太陽側に傘や覆いなどを形成してもよく、また大
気側に放熱のためのフィンなどを設けてもよい。拡散空
間を囲む容器は太陽日射の入射を妨げないように透明部
材で構成するのが望ましい。なお、回収装置は、蒸発装
置の上方に設けられるのが通常であるが、蒸発部から水
平方向へ伸長させる等の形態変更も可能である。蒸発部
から凝結器があまり隔てられていると、容器壁面への液
滴の付着（結露）が多くなり、捕集効率が低下するた
め、蒸発器に太陽日射が十分に照射される限りにおいて
（凝結器の影ができる限り蒸発器上に生じないようにし
つつ）、蒸発部から凝結器はあまり遠ざけない方がよ
い。
低い方がよい。よって、それを放射吸収率の低いアルミ
ニウムなどで構成し、しかもその太陽日射を受ける側を
白色に着色してもよい。一方の蒸発部は通常、黒色に
し、できるだけ太陽熱を吸収するようにする。なお、凝
結器の太陽側に傘や覆いなどを形成してもよく、また大
気側に放熱のためのフィンなどを設けてもよい。拡散空
間を囲む容器は太陽日射の入射を妨げないように透明部
材で構成するのが望ましい。なお、回収装置は、蒸発装
置の上方に設けられるのが通常であるが、蒸発部から水
平方向へ伸長させる等の形態変更も可能である。蒸発部
から凝結器があまり隔てられていると、容器壁面への液
滴の付着（結露）が多くなり、捕集効率が低下するた
め、蒸発器に太陽日射が十分に照射される限りにおいて
（凝結器の影ができる限り蒸発器上に生じないようにし
つつ）、蒸発部から凝結器はあまり遠ざけない方がよ
い。
【００１９】望ましくは、前記取込部には選択的に液体
を取り込むフィルタが設けられる。ここで望ましくは、
前記フィルタは交換可能に設けられる。
を取り込むフィルタが設けられる。ここで望ましくは、
前記フィルタは交換可能に設けられる。
【００２０】フィルタを設けるのは、選択的に目的液体
を取り込むためであり、また異物を除去するためであ
る。目詰まりなどによるフィルタの劣化に対処するた
め、フィルタを交換自在にするのが望ましい。
を取り込むためであり、また異物を除去するためであ
る。目詰まりなどによるフィルタの劣化に対処するた
め、フィルタを交換自在にするのが望ましい。
【００２１】（３）また、上記目的を達成するために、
本発明は、水源に浸漬された下端の取水部と、その取水
部から取り込まれた水を導く通導媒体と、その通導媒体
からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、その蒸
発部での水の蒸発作用により吸水作用及び揚水作用が発
揮される蒸発装置と、前記蒸発部で蒸発した水蒸気を凝
結させて回収する回収装置と、を含むことを特徴とす
る。
本発明は、水源に浸漬された下端の取水部と、その取水
部から取り込まれた水を導く通導媒体と、その通導媒体
からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、その蒸
発部での水の蒸発作用により吸水作用及び揚水作用が発
揮される蒸発装置と、前記蒸発部で蒸発した水蒸気を凝
結させて回収する回収装置と、を含むことを特徴とす
る。
【００２２】（４）また、上記目的を達成するために、
本発明は、水源に浸漬された下端の取水部と、その取水
部から取り込まれた水を導く通導媒体と、その通導媒体
からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、その蒸
発部での水の蒸発作用により吸水作用及び揚水作用が発
揮される蒸発装置と、前記取込部に設けられ、選択的に
水のみを通過させる淡水化フィルタと、前記蒸発部から
の水蒸気を凝結させて回収する淡水回収装置と、を含む
ことを特徴とする。ここで、淡水化フィルタとしうては
例えば半透膜が利用される。
本発明は、水源に浸漬された下端の取水部と、その取水
部から取り込まれた水を導く通導媒体と、その通導媒体
からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、その蒸
発部での水の蒸発作用により吸水作用及び揚水作用が発
揮される蒸発装置と、前記取込部に設けられ、選択的に
水のみを通過させる淡水化フィルタと、前記蒸発部から
の水蒸気を凝結させて回収する淡水回収装置と、を含む
ことを特徴とする。ここで、淡水化フィルタとしうては
例えば半透膜が利用される。
【００２３】上述の淡水化を行うシステムは、太陽熱を
利用して蒸発を行う点において、上述の蒸発法に類似す
る。しかし、蒸留によって水と塩類とを分離するもので
はなく、蒸発法とは異なる原理に基づいている。むし
ろ、半透膜によって塩類を排他的に分離しているので、
この観点から見れば上記の逆浸透法に類似する。しか
し、逆浸透のためのエネルギーを太陽熱から得ているの
で、その面において逆浸透法と顕著に相違する。よっ
て、本発明は、上記のいずれの方式とも異なる第三の方
式（蒸発式逆浸透法）を実現するものと位置づけられ
る。
利用して蒸発を行う点において、上述の蒸発法に類似す
る。しかし、蒸留によって水と塩類とを分離するもので
はなく、蒸発法とは異なる原理に基づいている。むし
ろ、半透膜によって塩類を排他的に分離しているので、
この観点から見れば上記の逆浸透法に類似する。しか
し、逆浸透のためのエネルギーを太陽熱から得ているの
で、その面において逆浸透法と顕著に相違する。よっ
て、本発明は、上記のいずれの方式とも異なる第三の方
式（蒸発式逆浸透法）を実現するものと位置づけられ
る。
【００２４】また、本発明によれば、淡水化により得ら
れた水を高所に貯留できるので、水配給のためのエネル
ギーを低減できる。更に、井戸水、地下水の揚水にも利
用可能である。このように、本発明に係るシステムは、
特に、生活用水や潅漑用水のための設備として活用可能
である。
れた水を高所に貯留できるので、水配給のためのエネル
ギーを低減できる。更に、井戸水、地下水の揚水にも利
用可能である。このように、本発明に係るシステムは、
特に、生活用水や潅漑用水のための設備として活用可能
である。
【００２５】（５）また、上記目的を達成するために、
本発明は、水源に浸漬された下端の取水部と、その取水
部から取り込まれた水を高所へ導く通導媒体と、その通
導媒体からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、
その蒸発部での水の蒸発作用により取水作用及び揚水作
用が発揮される蒸発装置と、前記蒸発部から出る水蒸気
を凝結させて回収する回収装置と、前記回収装置で回収
された水によって発電を行う発電設備と、を含むことを
特徴とする。
本発明は、水源に浸漬された下端の取水部と、その取水
部から取り込まれた水を高所へ導く通導媒体と、その通
導媒体からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、
その蒸発部での水の蒸発作用により取水作用及び揚水作
用が発揮される蒸発装置と、前記蒸発部から出る水蒸気
を凝結させて回収する回収装置と、前記回収装置で回収
された水によって発電を行う発電設備と、を含むことを
特徴とする。
【００２６】上記構成によれば、水の蒸発を利用して揚
水を実現し、高所に貯留された水の位置エネルギーを利
用してタービンを回せば発電を行うことができる。
水を実現し、高所に貯留された水の位置エネルギーを利
用してタービンを回せば発電を行うことができる。
【００２７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、液体源に浸漬された下端の取込部と、その取込部か
ら取り込まれた液体を導く通導媒体と、その通導媒体か
らの液体が供給される上端の蒸発部と、を有し、その蒸
発部での液体の蒸発作用により吸引作用が発揮される蒸
発装置と、前記取込部に設けられた選択透過作用を有す
るフィルタと、前記蒸発部で蒸発した気化液体を凝結さ
せて回収する回収装置と、を含むことを特徴とする。す
なわち、本発明に係るソーラーポンプは海水の淡水化、
液体のろ過、発電などの各種のシステムに利用可能であ
る。
は、液体源に浸漬された下端の取込部と、その取込部か
ら取り込まれた液体を導く通導媒体と、その通導媒体か
らの液体が供給される上端の蒸発部と、を有し、その蒸
発部での液体の蒸発作用により吸引作用が発揮される蒸
発装置と、前記取込部に設けられた選択透過作用を有す
るフィルタと、前記蒸発部で蒸発した気化液体を凝結さ
せて回収する回収装置と、を含むことを特徴とする。す
なわち、本発明に係るソーラーポンプは海水の淡水化、
液体のろ過、発電などの各種のシステムに利用可能であ
る。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００２９】図１には、本発明に係るソーラーポンプを
備えたシステムの好適な実施形態が示されており、図１
はそのシステムの全体構成を示す概念図である。
備えたシステムの好適な実施形態が示されており、図１
はそのシステムの全体構成を示す概念図である。
【００３０】図１に示すソーラーポンプ１０は、水源に
設置され、水の淡水化（純水化）や揚水などを行うもの
であり、淡水化システムや発電システムなどの各種の用
途に利用可能である。
設置され、水の淡水化（純水化）や揚水などを行うもの
であり、淡水化システムや発電システムなどの各種の用
途に利用可能である。
【００３１】ソーラーポンプ１０について図１に基づい
て詳述すると、ソーラーポンプ１０は、複数のステージ
によって構成されており、具体的には、取水部１１、通
導部（浸透部）１２、蒸発部１４、拡散部１６及び凝結
部１８によって構成されている。ちなみに、このソーラ
ーポンプ１０は海、湖、河川などの水源に設置されるも
のである。もちろん、水以外の液体（例えば油）などに
対して、このソーラーポンプ１０を適用させることもで
きる。
て詳述すると、ソーラーポンプ１０は、複数のステージ
によって構成されており、具体的には、取水部１１、通
導部（浸透部）１２、蒸発部１４、拡散部１６及び凝結
部１８によって構成されている。ちなみに、このソーラ
ーポンプ１０は海、湖、河川などの水源に設置されるも
のである。もちろん、水以外の液体（例えば油）などに
対して、このソーラーポンプ１０を適用させることもで
きる。
【００３２】取水部１１は、水源１００の水面下に設置
されるものであり、この取水部１１では水源１００から
の水が浸透（osmosis）する。そのように取り込まれた
水は通導部１２が浸透（percolation）して上方に導か
れ、その通導部１２の上部に設けられた蒸発部１４に到
達する。この蒸発部１４は、太陽日射１０２が照射され
る位置に設置されており、具体的には少なくとも水源１
００の水面よりも上方に設置されている。その蒸発部１
４に水が浸潤すると、そこで水が気化し、すなわち水が
蒸発し、その結果、当該蒸発部１４における水のポテン
シャルエネルギーが低下する。そのポテンシャルエネル
ギーの低下によって、取水部１１からの水の取り込みが
促進される。
されるものであり、この取水部１１では水源１００から
の水が浸透（osmosis）する。そのように取り込まれた
水は通導部１２が浸透（percolation）して上方に導か
れ、その通導部１２の上部に設けられた蒸発部１４に到
達する。この蒸発部１４は、太陽日射１０２が照射され
る位置に設置されており、具体的には少なくとも水源１
００の水面よりも上方に設置されている。その蒸発部１
４に水が浸潤すると、そこで水が気化し、すなわち水が
蒸発し、その結果、当該蒸発部１４における水のポテン
シャルエネルギーが低下する。そのポテンシャルエネル
ギーの低下によって、取水部１１からの水の取り込みが
促進される。
【００３３】蒸発部１４にて蒸発した水蒸気は拡散部１
６内の拡散空間３４を拡散し、その拡散空間内の圧力上
昇に伴って上方に順次導かれ、凝結部１８内の凝結面３
６Ａ上に凝結する。すなわち、水蒸気がその凝結面３６
Ａにて結露し水滴になる。その水滴は捕集部３６Ｂによ
って捕集され、ドレイン４０を介して外部のタンク１０
４などに集められる。
６内の拡散空間３４を拡散し、その拡散空間内の圧力上
昇に伴って上方に順次導かれ、凝結部１８内の凝結面３
６Ａ上に凝結する。すなわち、水蒸気がその凝結面３６
Ａにて結露し水滴になる。その水滴は捕集部３６Ｂによ
って捕集され、ドレイン４０を介して外部のタンク１０
４などに集められる。
【００３４】以上のように、ソーラーポンプ１０におい
ては、樹木において水の蒸発により樹木の根から水の取
り込みが行われるように、太陽日射のエネルギーを水の
蒸発のためのエネルギーとして変換し、さらにそのエネ
ルギーを取水エネルギー及び揚水エネルギーとして利用
可能である。すなわち、このソーラーポンプ１０におい
ては、太陽日射の照射が続く限り、かつ水源が存在する
限り上記の揚水作用を連続的に行わせることが可能であ
る。すなわち、省エネルギーの揚水システムあるいは淡
水化システムを実現することが可能である。
ては、樹木において水の蒸発により樹木の根から水の取
り込みが行われるように、太陽日射のエネルギーを水の
蒸発のためのエネルギーとして変換し、さらにそのエネ
ルギーを取水エネルギー及び揚水エネルギーとして利用
可能である。すなわち、このソーラーポンプ１０におい
ては、太陽日射の照射が続く限り、かつ水源が存在する
限り上記の揚水作用を連続的に行わせることが可能であ
る。すなわち、省エネルギーの揚水システムあるいは淡
水化システムを実現することが可能である。
【００３５】次に、上述した取水部１１〜凝結部１８ま
での各部の構造について具体的に説明する。
での各部の構造について具体的に説明する。
【００３６】取水部１１は望ましくは水源１００内の深
い位置に設置される。この取水部１１は、通導媒体２８
の下端部２８Ａと、その下端部２８Ａの周囲を包み込ん
だ浸透膜２４と、その浸透膜２４を補強する通水性を持
った補強部材２６と、によって構成されている。ここ
で、浸透膜２４は例えば海水中から塩基などを除いて水
のみを通導媒体２８に浸透させるためのフィルタとして
機能するものであって、半透膜などで構成されるが、そ
れには限定されず、選択的透過性のあるフィルタであれ
ば各種のものを利用可能である。浸透膜２４における浸
透圧は上述のように蒸発部１４における水の蒸発によっ
て獲得される。
い位置に設置される。この取水部１１は、通導媒体２８
の下端部２８Ａと、その下端部２８Ａの周囲を包み込ん
だ浸透膜２４と、その浸透膜２４を補強する通水性を持
った補強部材２６と、によって構成されている。ここ
で、浸透膜２４は例えば海水中から塩基などを除いて水
のみを通導媒体２８に浸透させるためのフィルタとして
機能するものであって、半透膜などで構成されるが、そ
れには限定されず、選択的透過性のあるフィルタであれ
ば各種のものを利用可能である。浸透膜２４における浸
透圧は上述のように蒸発部１４における水の蒸発によっ
て獲得される。
【００３７】通導媒体２８は吸水性多孔質媒体によって
構成されるものであり、例えばセラミックなどの多孔質
部材が用いられる。その通導媒体２８は大別して下端部
２８Ａと中間部２８Ｂと上端部２８Ｃによって構成さ
れ、その中間部２８Ｂは通導部１２に属し、上端部２８
Ｃは蒸発部１４を構成している。図１に示されるよう
に、通導媒体２８はそれ全体として単一の部材で構成さ
れており、下端部２８Ａ及び中間部２８Ｂは円柱形状を
有し、上端部２８Ｃは半球状の形状を有する。
構成されるものであり、例えばセラミックなどの多孔質
部材が用いられる。その通導媒体２８は大別して下端部
２８Ａと中間部２８Ｂと上端部２８Ｃによって構成さ
れ、その中間部２８Ｂは通導部１２に属し、上端部２８
Ｃは蒸発部１４を構成している。図１に示されるよう
に、通導媒体２８はそれ全体として単一の部材で構成さ
れており、下端部２８Ａ及び中間部２８Ｂは円柱形状を
有し、上端部２８Ｃは半球状の形状を有する。
【００３８】通導部１２において、中間部２８Ｂは円筒
形状の補強部材３０によって包み込まれており、構造面
で強化されている。この補強部材３２は複数の支持部材
２０，２２が連結され、そのような支持部材２０，２２
によってソーラーポンプ１０が水源１００に固定的に設
置されている。もちろん、水源１００上に浮く方式でソ
ーラーポンプ１０を配置することも可能である。
形状の補強部材３０によって包み込まれており、構造面
で強化されている。この補強部材３２は複数の支持部材
２０，２２が連結され、そのような支持部材２０，２２
によってソーラーポンプ１０が水源１００に固定的に設
置されている。もちろん、水源１００上に浮く方式でソ
ーラーポンプ１０を配置することも可能である。
【００３９】蒸発部１４において、半球状の上端部２８
Ｃの表面は例えば黒色に着色されている。これは太陽日
射１０２のエネルギーをできるだけ効率よく吸収するた
めである。もちろん、上端部２８Ｃに多数のフィンなど
を設け、より効率的に太陽日射１０２のエネルギーを吸
収するようにしてもよい。
Ｃの表面は例えば黒色に着色されている。これは太陽日
射１０２のエネルギーをできるだけ効率よく吸収するた
めである。もちろん、上端部２８Ｃに多数のフィンなど
を設け、より効率的に太陽日射１０２のエネルギーを吸
収するようにしてもよい。
【００４０】蒸発部１４の上部には図示されるように拡
散部１６が形成されている。拡散部１６は円筒形状の容
器３２によって構成され、その内部の空間は上記の拡散
空間３４である。その拡散空間３４内には蒸発部１４か
ら蒸発する蒸気が拡散する。ちなみに、容器３２は太陽
日射１０２を透過させる透明な部材で構成するのが望ま
しい。
散部１６が形成されている。拡散部１６は円筒形状の容
器３２によって構成され、その内部の空間は上記の拡散
空間３４である。その拡散空間３４内には蒸発部１４か
ら蒸発する蒸気が拡散する。ちなみに、容器３２は太陽
日射１０２を透過させる透明な部材で構成するのが望ま
しい。
【００４１】凝結部１８は凝結キャップ３６によって構
成されている。この凝結キャップ３６の外表面は太陽日
射をできるだけ反射するように例えば白色に着色され、
具体的には凝結キャップ３６として外側が白く塗装され
たアルミ板などを用いるのが望ましい。この凝結部１８
及び拡散部１６によって拡散空間３４が密閉空間とされ
ている。
成されている。この凝結キャップ３６の外表面は太陽日
射をできるだけ反射するように例えば白色に着色され、
具体的には凝結キャップ３６として外側が白く塗装され
たアルミ板などを用いるのが望ましい。この凝結部１８
及び拡散部１６によって拡散空間３４が密閉空間とされ
ている。
【００４２】凝結キャップ３６はドーム型の形態を有し
ており、その内面である凝結面３６Ａには水蒸気が結露
し、水滴となって捕集部３６Ｂで捕集される。この捕集
部３６Ｂは凝結キャップ３６の下側を内側へ折り返した
「樋」の形状を有するものである。その捕集部３６Ｂに
は上述したようにドレイン４０が連結されており、その
ドレイン４０を介して例えば地上に設置されたタンク１
０４内に水が集められる。
ており、その内面である凝結面３６Ａには水蒸気が結露
し、水滴となって捕集部３６Ｂで捕集される。この捕集
部３６Ｂは凝結キャップ３６の下側を内側へ折り返した
「樋」の形状を有するものである。その捕集部３６Ｂに
は上述したようにドレイン４０が連結されており、その
ドレイン４０を介して例えば地上に設置されたタンク１
０４内に水が集められる。
【００４３】図において符号１０６はタンク１０４内の
水を利用する設備を示しており、例えば、タンク１０４
の水のポテンシャルエネルギーによって発電を行った
り、あるいは、淡水化した水を灌漑水として利用するこ
となどが可能である。
水を利用する設備を示しており、例えば、タンク１０４
の水のポテンシャルエネルギーによって発電を行った
り、あるいは、淡水化した水を灌漑水として利用するこ
となどが可能である。
【００４４】ちなみに、タンク１０４中の水を水源とし
てさらにソーラーポンプ１０を設置し、それらを連結設
置することによって低所にある水をより高い位置に運び
上げることも可能である。
てさらにソーラーポンプ１０を設置し、それらを連結設
置することによって低所にある水をより高い位置に運び
上げることも可能である。
【００４５】図１に示す実施形態では、ソーラーポンプ
１０が垂直に設置されており、蒸発部１４の垂直上方に
凝結部１８が設けられている。しかしながら、凝結部１
８の影が蒸発部１４上にかかるような場合、凝結部１８
は蒸発部１４の上方から水平方向に移動した位置に設置
してもよい。その場合、拡散部１６は例えば斜め方向に
伸張する形態に構成される。
１０が垂直に設置されており、蒸発部１４の垂直上方に
凝結部１８が設けられている。しかしながら、凝結部１
８の影が蒸発部１４上にかかるような場合、凝結部１８
は蒸発部１４の上方から水平方向に移動した位置に設置
してもよい。その場合、拡散部１６は例えば斜め方向に
伸張する形態に構成される。
【００４６】本実施形態においては、ソーラーポンプ１
０において、取水部１１における浸透膜２４及び補強部
材２６が浸透モジュール（選択的透過モジュール）を構
成しており、その浸透モジュールは交換可能である。す
なわち、浸透膜２４が劣化したような場合、浸透モジュ
ール自体を交換し、その作用を再生させることが可能で
ある。
０において、取水部１１における浸透膜２４及び補強部
材２６が浸透モジュール（選択的透過モジュール）を構
成しており、その浸透モジュールは交換可能である。す
なわち、浸透膜２４が劣化したような場合、浸透モジュ
ール自体を交換し、その作用を再生させることが可能で
ある。
【００４７】ソーラーポンプ１０において、蒸発部１４
における温度はできる限り高い方が望ましく、一方、凝
結部１８の温度はできる限り低い方が望ましい。このた
め、蒸発部１４に太陽日射を集光させるミラーなどを別
途設置してもよく、また凝結部１８の上部に太陽日射を
遮る傘などを設置してもよい。
における温度はできる限り高い方が望ましく、一方、凝
結部１８の温度はできる限り低い方が望ましい。このた
め、蒸発部１４に太陽日射を集光させるミラーなどを別
途設置してもよく、また凝結部１８の上部に太陽日射を
遮る傘などを設置してもよい。
【００４８】ソーラーポンプ１０は、全体として例えば
１０ｍの長さを有しており、その全長のうちで通導部１
２及び取水部１１の長さは例えば７〜８ｍである。その
場合、例えば２〜３ｍの深さに取水部１１が設置され
る。拡散部１６の長さは例えば数ｍであり、その長さは
容器３２における結露をできる限り防止するために比較
的短い方がよい。
１０ｍの長さを有しており、その全長のうちで通導部１
２及び取水部１１の長さは例えば７〜８ｍである。その
場合、例えば２〜３ｍの深さに取水部１１が設置され
る。拡散部１６の長さは例えば数ｍであり、その長さは
容器３２における結露をできる限り防止するために比較
的短い方がよい。
【００４９】上記のソーラーポンプ１０を利用して回収
される淡水量を試算すると、例えば設置場所として潮岬
を想定し、本ソーラーポンプ１０の日射変換効率（到達
日射量のうち蒸発に利用できる割合）を０．５とする
と、潮岬の平均日射量は１６６Ｗ／ｍ2であるから、水
平面からは３ｍｍ／ｄすなわち１ｍ2、一日当たり３リ
ットルの蒸発量が生じると推定可能である。この推定の
下では、直径１ｍの蒸発部１４から一日に約５リットル
の淡水を回収できると見積もられる。よって、必要な水
量に応じて複数台のソーラーポンプ１０を並列設置して
もよく、また発電用途であれば垂直方向にソーラーポン
プ１０を段階的に複数設置するようにしてもよい。
される淡水量を試算すると、例えば設置場所として潮岬
を想定し、本ソーラーポンプ１０の日射変換効率（到達
日射量のうち蒸発に利用できる割合）を０．５とする
と、潮岬の平均日射量は１６６Ｗ／ｍ2であるから、水
平面からは３ｍｍ／ｄすなわち１ｍ2、一日当たり３リ
ットルの蒸発量が生じると推定可能である。この推定の
下では、直径１ｍの蒸発部１４から一日に約５リットル
の淡水を回収できると見積もられる。よって、必要な水
量に応じて複数台のソーラーポンプ１０を並列設置して
もよく、また発電用途であれば垂直方向にソーラーポン
プ１０を段階的に複数設置するようにしてもよい。
【００５０】以上説明したように、本実施形態に係るソ
ーラーポンプ１０によれば樹木などによって自然に形成
される太陽エネルギーを利用したソーラシステムを人工
的に再現し、これによって各種の水の利用を実現可能で
ある。
ーラーポンプ１０によれば樹木などによって自然に形成
される太陽エネルギーを利用したソーラシステムを人工
的に再現し、これによって各種の水の利用を実現可能で
ある。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽熱エネルギーを液体の輸送に利用でき、例えばそれ
を淡水化あるいは揚水などに利用可能である。
太陽熱エネルギーを液体の輸送に利用でき、例えばそれ
を淡水化あるいは揚水などに利用可能である。
【図１】 本発明に係るソーラーポンプを備えたシステ
ムの概念を示す概念図である。
ムの概念を示す概念図である。
１０ ソーラーポンプ、１１ 取水部、１２ 通導部、
１４ 蒸発部、１６拡散部、１８ 凝結部、２８ 通導
媒体（保水性多孔質媒体）。
１４ 蒸発部、１６拡散部、１８ 凝結部、２８ 通導
媒体（保水性多孔質媒体）。
Claims (12)
- 【請求項１】 液体源に浸漬された取込部と、その取込
部から取り込まれた液体を導く通導媒体と、その通導媒
体からの液体が供給される蒸発部と、を有する蒸発装置
と、 前記蒸発部で蒸発した気化液体を凝結させて回収する回
収装置と、 を含むことを特徴とするソーラーポンプ。 - 【請求項２】 請求項１記載のソーラーポンプにおい
て、 前記通導媒体は多孔質部材で構成されることを特徴とす
るソーラーポンプ。 - 【請求項３】 請求項２記載のソーラーポンプにおい
て、 前記通導媒体及び前記蒸発部は一体成形された多孔質部
材によって構成されることを特徴とするソーラーポン
プ。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のソーラ
ーポンプにおいて、 前記蒸発部は太陽日射を受ける状態で設置されることを
特徴とするソーラーポンプ。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のソーラ
ーポンプにおいて、前記回収装置は、 前記蒸発部からの気化液体が付着し、その気化液体を凝
結させる凝結器と、 前記蒸発部と前記凝結器との間の拡散空間を密閉する容
器と、 を含むことを特徴とするソーラーポンプ。 - 【請求項６】 請求項５記載のソーラーポンプにおい
て、 前記凝結器は、 下側に向けて開いたドーム状の凝結面と、 前記凝結面の周縁に設けられ、前記凝結面を伝わる液滴
を捕集する捕集溝と、 を有することを特徴とするソーラーポンプ。 - 【請求項７】 請求項１〜６いずれかに記載のソーラー
ポンプにおいて、 前記取込部には選択的に液体を取り込むフィルタが設け
られたことを特徴とするソーラーポンプ。 - 【請求項８】 請求項７記載のソーラーポンプにおい
て、 前記フィルタは交換可能に設けられたことを特徴とする
ソーラーポンプ。 - 【請求項９】 水源に浸漬された下端の取水部と、その
取水部から取り込まれた水を導く通導媒体と、その通導
媒体からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、そ
の蒸発部での水の蒸発作用により吸水作用及び揚水作用
が発揮される蒸発装置と、 前記蒸発部で蒸発した水蒸気を凝結させて回収する回収
装置と、 を含むことを特徴とするソーラーポンプ。 - 【請求項１０】 水源に浸漬された下端の取水部と、そ
の取水部から取り込まれた水を導く通導媒体と、その通
導媒体からの水が供給される上端の蒸発部と、を有し、
その蒸発部での水の蒸発作用により吸水作用及び揚水作
用が発揮される蒸発装置と、 前記取込部に設けられ、水だけを選択的に透過させる淡
水化フィルタと、 前記蒸発部からの水蒸気を凝結させて回収する淡水回収
装置と、 を含むことを特徴とするソーラーシステム。 - 【請求項１１】 水源に浸漬された下端の取水部と、そ
の取水部から取り込まれた水を高所へ導く通導媒体と、
その通導媒体からの水が供給される上端の蒸発部と、を
有し、その蒸発部での水の蒸発作用により取水作用及び
揚水作用が発揮される蒸発装置と、 前記蒸発部から出る水蒸気を凝結させて回収する回収装
置と、 前記回収装置で回収された水によって発電を行う発電設
備と、 を含むことを特徴とするソーラーシステム。 - 【請求項１２】 液体源に浸漬された下端の取込部と、
その取込部から取り込まれた液体を導く通導媒体と、そ
の通導媒体からの液体が供給される上端の蒸発部と、を
有し、その蒸発部での液体の蒸発作用により吸引作用が
発揮される蒸発装置と、 前記取込部に設けられた選択透過作用を有するフィルタ
と、 前記蒸発部で蒸発した気化液体を凝結させて回収する回
収装置と、 を含むことを特徴とするソーラーシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31299499A JP4199887B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | ソーラーポンプ及びそれを備えたシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31299499A JP4199887B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | ソーラーポンプ及びそれを備えたシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001129538A true JP2001129538A (ja) | 2001-05-15 |
| JP4199887B2 JP4199887B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=18035964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31299499A Expired - Lifetime JP4199887B2 (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | ソーラーポンプ及びそれを備えたシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4199887B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010058042A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Kinki Univ | 太陽熱蒸留装置 |
| WO2013069350A1 (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | 日東電工株式会社 | 蒸留装置および蒸留方法 |
| CN104671312A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-06-03 | 中国石油大学(华东) | 一种应急用半潜式海水淡化装置 |
| JP2018065100A (ja) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | 本田技研工業株式会社 | 水蒸留システム |
| CN109516630A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-03-26 | 中南大学 | 太阳能加热蒸馏式井水净化装置 |
| CN111689540A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-09-22 | 北京理工大学 | 开放式热管驱动蒸发的漂浮式太阳能聚光海水淡化装置 |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP31299499A patent/JP4199887B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010058042A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Kinki Univ | 太陽熱蒸留装置 |
| WO2013069350A1 (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | 日東電工株式会社 | 蒸留装置および蒸留方法 |
| CN104671312A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-06-03 | 中国石油大学(华东) | 一种应急用半潜式海水淡化装置 |
| JP2018065100A (ja) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | 本田技研工業株式会社 | 水蒸留システム |
| CN109516630A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-03-26 | 中南大学 | 太阳能加热蒸馏式井水净化装置 |
| CN109516630B (zh) * | 2019-01-24 | 2023-09-05 | 中南大学 | 太阳能加热蒸馏式井水净化装置 |
| CN111689540A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-09-22 | 北京理工大学 | 开放式热管驱动蒸发的漂浮式太阳能聚光海水淡化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4199887B2 (ja) | 2008-12-24 |
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