JP2001502597A - 淡水を生成するための太陽蒸留器 - Google Patents

淡水を生成するための太陽蒸留器

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Abstract

(57)【要約】 本装置は、僅かに超過となっている圧力の空気で膨張させられている長い円筒形状(10)をしており、蒸発室(12)と、第一凝縮室(14)と、第二凝縮室(30)とを備える。蒸発室(12)は透明断熱カバー(46b)を備え、同蒸発室(12)の外側壁は親水性ラップで内側を覆われている黒色不透水性膜から作られている。第一凝縮室(14)は不透水性壁を有し、蒸発室(12)の親水性ラップで覆われている境界隔壁(16)によって蒸発室(12)から分割されている。第二凝縮室(30)は前の二つの室と連通しており、その壁は不透水性膜と外側の親水性ラップとを備え、戸外に露出しており永続的な水の供給源によって濡れた状態を保たれている。通風ファン(28)は三つの室の閉回路に空気を吹き込み、関連する手段(54−56)が三つの室の超過圧力を維持する。第二凝縮室(30)の下側の位置(64)で淡水が収集され、蒸発室(12)の下側の位置(66)で塩水が収集される。本発明は乾燥領域における淡水の経済的な生成に有用となる。

Description

【発明の詳細な説明】 淡水を生成するための太陽蒸留器 技術分野 本発明は淡水を生成するための太陽蒸留器に関し、換言すれば、自然のままの 非飲用水から脱塩水を生成するための太陽エネルギを利用した家庭用装置又は工 業プラント装置に関する。この非飲用水が海水である場合には、かかる蒸留器は 有用な副産物として塩水を生成することもできる。 背景技術 種々のタイプ(蒸留及び濾過)の海水脱塩設備が提起する経済的並びに技術的 な問題が、1991年8月31日に発行のBritish journal New Scientistの3 7〜40ページのAndy Coghlanの論説「海からの淡水の生成」で詳細に述べられ ている。この論説で、地球の乾燥地帯における淡水の指数関数的な要求を満たす ために、効率的且つ安価な海水を脱塩するための技術を早急に開発することがい かに重要になってきているかを我々は思い知らされる。 この問題を満足するために、化石燃料によって生み出される高価なエネルギの 代替として太陽から得る相対的に強力で費用のかからないエネルギに頼った、海 水を蒸留するための幾多もの解決策が提案されてきた。解決策は多数の特許及び 論説の主題事項となっているが、そのうちの二つが特に有益なものであり、個々 の関連を考慮して参照文献として取り上げられている。 三菱によって出願され、1994年に発行された欧州特許第0612691号 公報は、淡水を生成するための従来型の太陽装置を開 示しており、同太陽装置においては、黒色基体を有すると共に海水を収容する貯 槽が、傾斜した屋根部を有する透明な空間の下に設置されている。透明な空間の 垂直壁を流れ落ちる淡水を回収することを意図する二つの流溝がこれらの壁の基 部に配置されている。屋根部の内側空間で凝縮して、さらには太陽輻射の一部を 反射する、淡水の滴が、貯槽へと落下して戻るのを防ぐために、この面は透明又 は少なくとも半透明の湿潤性の被覆を備えており、この湿潤性の被覆は水滴が形 成されるのを防止する。さらに、空間の屋根部の温度を低下させて蒸気凝縮を改 善させるために、海水がこの屋根部に絶えず流し広げられている。こうして、こ のような装置の収率が改善されている。けれども、以下の少なくとも二つの好ま しくない点が残る。(1)余分な量の水が常に太陽によって加熱され、このため 、貯槽の主要な水の最大温度を低下させ、達成される蒸発の程度を低減させてし まう。(2)水の蒸気凝縮の潜熱が全て失われてしまう。 上で引用されたNew Scientistの論説は、39ページに、高収率であり、太陽 エネルギを利用している独自の、淡水を生成するための一つの家庭用装置の短い 記載を載せている。P.Le Goffによって開発されたこの装置は、透明なプラスチ ック膜の下に、太陽エネルギを垂直に配置された第一アルミニウム板の前方黒色 面に向かって反射する向き合わせ可能な鏡を保持している。この第一アルミニウ ム板の後方面はガーゼで覆われており、このガーゼに重力によって海水が供給さ れる。この同じ親水性被膜を備えた幾つかの同一の板が互いと数センチメートル 間隔で列になって配置されている。太陽エネルギは第一アルミニウム板を約94 ℃まで加熱し、その結果、後方面を覆う裏張りを流れる比較的多量の水を蒸発さ せる。第一アルミニウム板と第二アルミニウム板とを分離する空間にこうして生 成される水蒸気は、この第二アルミニウム板の前方面で凝縮し、この結果、第二 アルミニウム板を加熱せしめ、後方面を流れる多量の塩水の蒸発へとつながる。 以上のことが第六アルミニウム板まで続き、第六アルミニウム板が45℃まで加 熱される。第二アルミニウム板から始まって各板の前方面で凝縮させられた淡水 が収集器によって収集される。図示されていない他の収集器が各裏張りの底部に 出現する塩水を収集する.製造者は、太陽に晒されている板の平方メートル当た りで20リットルの淡水を一日に生産すると公表している。このような高収率は 、高温の裏張りによって生成された水蒸気の凝縮の潜熱の第二アルミニウム板か ら第六アルミニウム板における回収の結果によるものであり、第一アルミニウム 板から第五アルミニウム板の同裏張りは常に湿った状態に保たれている。論説の 著者によれば、この結果は従来型の海水太陽蒸留装置の成果(平方メートル当た り一日2〜3リットル)と比較して非常に有利である。この装置は家庭用装置と して有効であり適しているが、含まれる構成要素のうちの幾つか(ヘリオスタッ ト及びアルミニウム板)のため構成するのに比較的費用がかかる。 以下の本文においては、淡水生成のための太陽蒸留器の収率を、一方は、平均 太陽光の一時間当たり且つ太陽輻射を吸収する表面平方メートル当たりで有効に 生成される淡水の量と、他方は、この単位時間の間にこの単位表面積によって吸 収される太陽の熱によって理論上蒸発させられる水の量Q(乾燥地帯においては 、1kW/m2の平均的水準の日光に対してQ=1.5kg/h・m2を示す)と の間の比を意味するものとみなす。 本発明の第一の目的は、淡水を生成するための改良された太陽蒸留器を構成す ることである。 本発明の第二の目的は、可能な限り高い収率を有すると同時に、 比較的低い初期投資費用及び特に低い運転費用及び維持費用しか必要としないよ うな蒸留器を構成することである。 本発明の第三の目的は、可能な限り多くの蒸気凝縮の潜熱を回収する、淡水を 生成するための太陽蒸留器を提供することである。 本発明の第四の目的は、その実施の特定の条件に容易に適用可能であるような 太陽蒸留器を提供することである。 本発明の第五の目的は、強風に耐えるに十分に適するようにされているような 淡水を生成するための太陽蒸留器を提供することである。 本発明の第六の目的は、海水の蒸留によって淡水を生成し且つ比較的多数の同 一の太陽蒸留器を備える工業用太陽プラントに関する。 本発明の第七の目的は、海水の蒸留によって淡水を生成するための太陽プラン トと、このプラントによって供給される塩水によって供給される塩性地とを結び つける工業プラントに関する。 本発明の第八の目的は、本発明による淡水を生成するための改良された太陽蒸 留器の構成に特に適するようにされた、新規の複合生成物に関する。 発明の開示 本発明の最も広い規定によれば、 −太陽輻射を吸収し且つ蒸留される水を包含するのに適するようにされた装置 と、 −前記装置の水を加熱することによって生成される蒸気が凝縮し得る凝縮表面 と、 −凝縮表面を伝い落ちる淡水を収集するための手段と、 を備える淡水を生成するための太陽蒸留器であって、 −前記装置が、柔らかく、伸展した状態に保たれ、濃色で、太陽に晒されてい る不透水性膜と、陰に配置されていて前記不透水性膜の被覆を形成し、毛管現象 及び重力によって水を供給されている親水性フリースとを備え、 −塩水を回収するための手段が前記親水性フリースの底部に配置されている、 ことを特徴とする太陽蒸留器が提供される。 材料の大体の親水性は材料を濡らすことができる液体に関してその材料が有し ている毛管現象の程度によって測定されることにすぐに気がつくであろう。これ らの条件下では、湿潤性を有するが僅かな親水性しか有さないフリースは、蒸留 される水をフリースに注水することによって、重力により給水される。これに対 して、高い親水性を有するフリースはその端縁の一つを水に浸すことによって単 に毛管現象により給水される。この後、たとえ小さくても、フリースの毛管現象 と、重力とは、フリースを通る水の下方への移動の間、この水の拡散と、保持と 、流れを保証する。高い親水性を有するフリースに関して、浸された単位幅当た りのこうして吸い上げられる水の処理量は、関連する水の水位より上にあるフリ ースの最大高さが増加するにつれて減少する。 上で記載された本発明の規定により、海水を蒸留するための従来の太陽装置の 不利点のうちの幾つかを回避する、淡水を生成するための太陽蒸留器が得られる 。実際には、本装置では、太陽によって加熱される水の質量が、各瞬間に親水性 フリースに保持される絶えず補充されている少量の水に限定されるので、最小の 値に低減される。これらの条件下では、この水がとり得る最大温度は従来の太陽 蒸留器で達成される最大温度よりも高く、この結果、親水性フリースの極近傍の 飽和蒸気圧を著しく増加させ、したがって、達成され る蒸発の強さを著しく増加させる。 さらに、蒸留における海水の滞留時間が短い(多くて、数分)ので、このフリ ースでの藻類及び蘚類の成長が、数ヶ月の連続運転の後でさえも、理論上は、全 く許されない。これに加えて、湿ったフリースが、濃色の膜によって陰になり、 ほとんど太陽輻射を受けなくても同様である。 この蒸留器の第一の詳細な実施形態によれば、 −前記膜が透明保護手段の下に設置された比較的長い蒸発室の壁を構成し、 −前記透明保護手段は比較的よく密封されている閉空間であり、この壁の内面 は前記凝縮表面を構成し、 −送風機が、蒸発室と前記蒸発室の外側空間の体積によって構成される凝縮室 との間の閉回路に空気流を作り出すために、前記装置と結合されている。 この太陽蒸留器の第二の詳細な実施形態によれば、 −前記濃色膜は、比較的長く且つ透明断熱カバーの下に設置されている蒸発室 の外壁を構成し、 −前記凝縮表面は、前記蒸発室の下に配置され且つ長手方向共通境界壁によっ て同蒸発室から分割されている凝縮室の不透水性壁の不透水性内側部分であり、 前記二つの室は隣接する端部の下側部分を分割する前記横断境界壁の上に形成さ れる開口によって互いと連通しており、 −前記凝縮室の外壁は、任意の適切な手段によって湿った状態に保たれ且つ少 なくとも部分的に空気に晒されている親水性被覆を有し、 −送風機が一つの室から他の室への閉回路空気流を生じさせるために前記装置 に結合されており、 −適切な手段が前記送風機と結合されて、前記二つの室を膨張させて各室の内 部に僅かに超過する圧力を維持することを可能とさせる。 この太陽蒸留器の第三の詳細な実施形態によれば、 −前記濃色膜は、比較的長く且つ透明断熱カバーの下に設置されている蒸発室 の外壁を構成し、 −前記凝縮表面は、前記蒸発室の隣に境界壁なしで配置されている凝縮室の不 透水性壁の不透水性内側部分であり、前記二つの室は隣接する端部の下側部分を 分割する前記横断境界壁の上に形成される二つの開口によって互いと連通してお り、 −前記凝縮室の外壁は親水性被覆を含み、該親水性被覆は太陽から保護されて いると共に任意の適切な手段によって湿った状態に保たれており、少なくとも部 分的に前記空気に晒されており、 −送風機は前記二つの室の内部に閉回路空気流を生じさせるために前記装置と 結合されており、 −適切な手段が前記送風機と結合され、前記二つの室を膨張させて各室の内部 に僅かに超過する圧力を維持することを可能とさせる。 上で示されたこれら三つの本発明の詳細な実施形態において、蒸発室及び凝縮 室の内部の閉回路空気循環は、蒸発室で作り出された水蒸気の凝縮表面への輸送 条件を大幅に改善させる。説明された第一の詳細な実施形態においては、閉空間 の屋根部から落下する凝縮した水滴は、このために設けられている淡水収集手段 に到達する前に不透水性膜と遭遇するので、もはや無駄になることはない。さら に、上述された本発明の他の二つの実施形態において、蒸発室の太陽に晒されて いる部分の上に設置されている透明断熱性カバーの存在の価値を我々は強調しな くてはならない。このカバーは、凝縮し た水のあらゆる滴の形成及び太陽輻射に対する遮蔽物を構成することを防止し、 それによって、壁のこの部分が各瞬間により多量の熱を受けて、結果として親水 性フリースに包含される水の蒸発の強さを増加させることを可能とさせる。凝縮 表面のより低い温度をこの熱量の増加に付け加えることができるが、この凝縮表 面の温度は、ここでは、この凝縮表面の空気に晒されている湿った被覆の温度、 したがって、露点温度及び外側の空気の相対湿度によって決まる。例えば、この 透明カバーは、端縁が濃色膜に接合されて厚さ数cmの乾燥空気層を封じ込めて いる薄いプラスチックのシート、あるいは、さらにもう一度、低熱伝導率を有す る比較的厚いプラスチックシートとなる。 本発明の第二実施形態の凝縮室でなされる蒸気の凝縮の一部が蒸発室からこの 凝縮室を分割する境界壁での潜熱の回収で行われることにさらに注意されたい。 このことは本発明のこの第二実施形態が僅かに高い装置当たりの収率により利益 を得ることを可能とさせる。この点の最後として、本発明の第二及び第三の実施 形態が任意の場所(地面、テラス、又は水面)に容易に設置されることができる ことと、僅かに超過している圧力の作用下で維持されている蒸発室及び凝縮室の 外壁の比較的高い張力により、強風に耐える能力が優れていることとが認められ ている。 本発明による太陽蒸留器を含む蒸留される水を保持するための特殊な装置のさ らなる利点は塩水に関するものである。実際には、太陽によって加熱される不透 水性膜を覆う親水性フリースによって配給される海水の処理量が十分に高くなる とすぐに、塩の堆積物が形成されるわけではないことに気づくことができる。こ の処理量はその場所の太陽輻射の最大強さによって変化する。この処理量は海水 の処理量と塩水との間の比によって決定され、この比は常に明らか に8以下となるべきであり、例えば4となる。これらの数字は、二つの値、すな わち、一般的には約30g/リットルである海水の塩濃度と、塩の結晶が現れる ことができる塩濃度であって約240g/リットルである塩水の塩濃度閾値とか ら導き出される。これらの条件が顧慮されれば、親水性フリースを循環する海水 に含有される全ての塩が回収される塩水へ排出され、このフリースには塩の堆積 物が形成されることがない。 本発明の実施のための最適な形状の概括的な定式によれば、淡水を生成するた めの太陽蒸留器は以下を特徴とするものとなる。すなわち、 −前記太陽蒸留器は、蒸発室と、第一凝縮室と、第二凝縮室とを備え、 −前記蒸発室は内側親水性カバーを備える濃色の外側不透水性膜によって形成 される柔らかい壁を有し、この蒸発室は、比較的長いもので、太陽に晒されてい て透明断熱カバーの下に設置されており、 −蒸留される水を供給される導管が前記蒸発室の内側に並べられている親水性 フリースを毛管現象及び重力によって湿潤させるようにされており、 −前記第一凝縮室は複数の不透水性膜によって形成される柔らかい壁を有し、 前記不透水性膜の少なくとも一つは毛管現象及び重力によって水を供給される外 側親水性被覆を備えており、前記柔らかい壁は前記蒸発室から前記第一凝縮室を 分割する共通境界壁を構成し、 −前記蒸発室の下流端部は、蒸留される水のあらゆる通過を防止するようにさ れている開口により、前記第一凝縮室の入口と連通しており、 −前記第一凝縮室の下流端部は前記第二凝縮室に排出し、この第二凝縮室の外 壁は、空気に晒され、太陽から保護され、永続的な水の供給により湿った状態を 保たれる親水性カバーを備えており、 −前記第二凝縮室は、蒸留される水のあらゆる通過を防止するようにされてい る一つの開口を通して前記蒸発室と連通しており、 −電気送風機が前記装置と結合されていて、前記蒸発室の内部に閉回路空気流 を生じさせ、次いで、前記第一凝縮室及び第二凝縮室の内部に空気流を生じさせ 、 −適切な手段が前記送風機と結合され、前記三つの室が膨張させられてその内 部に僅かに超過する圧力を維持させることを可能とさせ、 −塩水除去のための管は前記蒸発室の低い位置で終端しており、 −蒸留された淡水を除去するための管は前記第二凝縮室の低い位置で終端して いる。 補足的な特徴によれば、第一凝縮室及び蒸発室の幾何形状は互いに依存してお り、この第一凝縮室とその外側との間の熱交換を最小にし且つこれら二つの室の 間の熱交換を最大にするようにされている。 さらに別の特徴によれば、前記第一凝縮室と前記第二凝縮室は、前記第一凝縮 室から出る空気流と前記第二凝縮室の外壁の内側との間の熱交換を最大にさせる ようにされている接続路を介して、互いと連通している。 本発明による淡水を生成するための太陽蒸留器の第一の最適で詳細な実施形態 によれば、前記太陽蒸留器が、円形断面をなす細長い円筒の形態をとり、その内 部に前記三つの室が設置されていて、前記第一凝縮室から前記蒸発室を分割する 前記共通境界壁はV字形状に配置されている二つの面を形成する。 第二の最適で詳細な実施形態によれば、淡水を生成するための太陽蒸留器は複 数の蒸留セルから形成される一種の大きな空気マットレスであり、 −各蒸留セルはそれぞれ、連続して配置されている、蒸発室と、二つの凝縮室 、すなわち、第一凝縮室及び第二凝縮室とを含み、 −各セルが連続して配置されているとき、一つのセルの前記第二凝縮室は後続 のセルの蒸発室に対する予備室となり、 −単一の送風機が、前記蒸留装置の各セルの全ての室において閉回路に空気を 循環させるように、前記蒸留セルによって形成される前記マットレスの外部に設 置されており、 −対称的な斜角をなす共通境界壁は、前記蒸留装置の二つの面に留められて、 前記第一凝縮室の前記蒸発室を分割させ、これらの室に細い円形扇形部分の形態 の断面を与え、 −単一の透明断熱カバーは、前記蒸発室の隣接する高温帯によって形成されて いる前記装置の面の太陽に晒されている部分を覆っている。 これらの新規の配置により、本発明の最適な実施形態により改善された淡水を 生成するためのこれらの太陽蒸留器は、海水及び自然のままの非飲料水の大部分 を特に高い収率で蒸留するのに適したものとなる。 これは、第一には、既に示された本発明の詳細な特徴によるものであり、この ことについては再度は説明をしない。これと対比して、以下で述べるられること に注目しなくてはならない。 蒸発室の内部では、太陽に晒されている高温帯の湿った親水性被覆の温度は、 比較的高くなっていて、日陰にある共通境界壁の被覆の温度よりも明らかに高く なっている。次に第一凝縮室へと通っていくために蒸発室を出て行く高温の湿っ た空気の温度はこれら二つ の室の温度の間に成り立つ。 上述された各種の蒸留セルの第一凝縮室から蒸発室を分割する共通境界壁の特 定の断面形状により、濃色壁の太陽に晒されている表面積に対するこれら共通境 界壁の相対的な表面積は相対的に大きくなる。さらに、幾つかの蒸留セルを備え る太陽蒸留器の場合には、蒸発室の比較的温度の低い壁を形成する共通境界壁の 全表面積は太陽に晒されている比較的高温の帯域の表面積の数倍と等しくなるこ とさえもある。これらの条件下では、関連する二つの室の間の熱交換は十分であ り、以下で詳細に説明されるように、蒸気の凝縮がかなり助けられる。 外部に対して断熱されている第一凝縮室を有する蒸留器の場合には、蒸発室か らこの第一凝縮室を分割する共通境界壁は、蒸発室を出る高温の湿った空気流が 遭遇する一組の比較的冷たい帯域を形成する。直ちに、比較的広い全体表面積を 有するこれらの共通境界壁での拡散によって、この空気流によって輸送される水 蒸気の重要な凝縮が起こる。だんだんと温度及び湿度が下がる空気の流れが第一 凝縮室へ進むにつれ、この凝縮の程度は漸進的に低下していく。この第一凝縮室 の通過全体にわたって、相当な割合の蒸気の凝縮の潜熱がこれらの共通境界壁の 不透水性面によって即座に回収され、これらの管の外側面を覆う親水性フリース によって配給される水の蒸発に関与するために絶えず再利用される。第一凝縮室 が蒸発室によって完全に周囲を囲まれているときには、同じ結果又はいっそう優 れた結果が得られることに気づくであろう。 第二凝縮室の壁は比較的冷たいが、これは、空気に晒されており且つ太陽から 守られている外側の湿った被覆が第二凝縮室の周りに存在することにより、この 壁の温度が絶えず周囲空気の露点温度(これは砂漠地帯において特に低い)へ向 かっていくからである。さ らに、第一凝縮室と第二凝縮室との間の接続路は、第一凝縮室を出て行く空気流 がこの第二凝縮室の外壁の内面の最良の吹流しを達成するように、配置される。 太陽蒸留器の各設計に対して、第二凝縮室を出て行く空気流の温度を最適化する ために、この第二凝縮室の相対的な長さが所定の試験に従って決定される。 第二凝縮室の通過は本発明による蒸留器の内部の空気の循環の周期の間の淡水 の生成における最終ステップを構成する。これらの条件下では、蒸留セルの蒸発 室へ通る空気は、比較的冷たいので、比較的乾燥している。さらに、後で示され るように、このことはこの空気が蒸発室の内部で行うべき二重の機能の実際の働 きに特に有利となる。この機能とは、詳細には、(1)漸次的に加熱されて、こ うして通過の間に最大量の水蒸気で満たされることと、(2)次に第一凝縮室で 凝縮する蒸気の潜熱の効率的な再利用を可能とさせることとである。 この点において、この第二凝縮室の存在は、蒸発室から第一凝縮室を分割する 共通境界壁を通して行われる蒸気の潜熱のほぼ完全な再利用の可能性に必要な条 件であることに注意されたい。第二凝縮室における蒸発室への帰還の前に行われ る空気流の重要な冷却は共通境界壁を通した潜熱の輸送に必要な条件を構成する 現象である。実際には、空気流のこの最終的な冷却により、蒸発室への帰還の前 に、この輸送に必要な二つの正の温度差が各側の共通境界壁の全長にわたって高 い水準で永続的に確立される。これらの正の温度差の最初のものは、蒸発室から の出口において最初は高温で湿っている空気についての第一凝縮室の管を通した 空気の移動の間の減少していく温度T1と共通境界壁の不透水性壁のこの第一凝 縮室の入口から出口までで降下していく温度TCの間で設定される。第一共通境 界壁の入り口から出口までの共通境界壁にわたって、関係式T1> TCが当てはまる。これらの正の温度差の二番目のものは、蒸発室の入口から出 口まで共通境界壁の全長を覆う湿った親水性被覆の温度の増分TCと蒸発室から の通過の間のこれらの湿った被覆を吹き流す移動する空気層についての増加して いく温度T2との間の差である。蒸発室の入口から出口までの共通境界壁の全長 にわたって、関係式TC>T2が当てはまる。したがって、この現象は蒸留セルの 空気の循環の周期の間に輸送される蒸気の潜熱の大規模な再利用のために必要な 条件を確立するまさにその現象である。この現象の効果は、本発明の淡水を生成 するための太陽蒸留器の収率を単体を上回る値まで著しく増加させることである 。この収率は蒸気の凝縮の潜熱が再利用される共通境界壁の全表面積と蒸発室の 高温帯の表面積との間の比の値と共に増加することに注意されたい。 上記のことから、本発明の淡水を生成するための太陽蒸留器の蒸留セルの三つ の連続する室における空気の循環の周期の様々な段階が最適化される。このこと は、このような蒸留器の収率を改善させることへの著しい寄与を果たす。 さらに、このような改善された太陽蒸留器は課される外部設置条件及び実施条 件(地面にか又は水面にかといった)に非常に容易に適合させられることができ ると共に、強風に耐えることができる。この理由は、最も強い標準的な風によっ て作用される圧力よりも大きい、室壁及び適切に膨張する断熱被覆の張力にある 一方で、第二の理由は、蒸留装置を取り付けるために使用される設置及び実施が 簡単である有効な手段にある。大きな吸収表面積に対して、相対的な高さと同様 に占有する体積が減少することから、これらの利点は複数の蒸留セルを有する太 陽蒸留器に対して特に明らかである。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの特徴及び利点は、限定するものではない例として、添付され る図面を参照して提供される本発明の実施形態に関する以下の説明からより明ら かとなる。図面において、 −図1は、本発明の詳細で最適な第一実施形態による、淡水を生成するための 太陽蒸留器の側面線図であり、 −図2は、地面に設置された架台に示されている図1の装置の断面図であり、 −図3は、水面に設置されたこの装置の断面図であり、 −図4は、本発明の最適な第二実施形態による、淡水を生成するための太陽蒸 留器の斜視図であり、 −図5は、本発明による淡水を生成するための太陽蒸留器の有用な実施形態の 断面図である。 図1は本発明による淡水を生成するための太陽蒸留器の一つの最適な実施形態 の長手方向の図である。この太陽蒸留器は、柔らかい壁を有し且つある程度の剛 性を壁に与えて長い円形断面円筒の形状を壁にとらせるべく空気で膨張せしめら れるようにされた囲壁10を備える。図1においては、この囲壁10の右手側端 部10aと左手側端部10bとが、図面の平面内を図面に垂直に走る各結合線に よって閉じられている。これらの条件下では、比較的剛性を有する円形断面円筒 状囲壁10の端縁は右手端部の10c、dのような突出”角”を形成する。例と して、このような装置10は長さ10メートル、直径1メートルとなる。 図1及び図2を参照すると、この囲壁10の内側には、太陽に晒されている蒸 発室12と、陰に配置される第一凝縮室14とが設けられ、二つの室12及び1 4が長手方向の共通境界壁16によって分割されており、この境界壁16はほぼ 直交する二つの対称な面16a、16bを形成する。 蒸発室12は二つの横断端部隔壁18及び20を含む。蒸発室12の左手隔壁 18は不透水性であり、その頂部に円切片形状の広い開口22を含み、その中央 部分においては隔壁の端縁が蒸発室12の外壁に結合されている。隔壁18の下 側部分においては、この隔壁18が共通境界壁16の二つの面16a及び16b の左手端縁に結合されており、これらの面の結合線それ自体が第一凝縮室14の 基線に結合されている。このため、第一凝縮室14は対称な円切片形状の断面を 有する二つの管14a及び14bからなる。第一凝縮室14の二つの上流側開口 は囲壁10の左手端部10bへ排出する。この端部10bは黒色をした柔らかい 不透水性壁を有する中間部分24を構成し、この中間部分24は蒸発室12の出 口と第一凝縮室14への入口との間を連通させている。 蒸発室12の右手端部隔壁20は、その上側部分に、電気送風機28が設置さ れる円形状開口26を含む。さらに、隔壁20の端縁が蒸発室12の円形状壁と 共通境界壁16の面16a及び16bの直線端縁に結合される。 二つの凝縮管14a、14bの下流側端部は、これらの管を延長する二つのス リーブ14c、14dを介して、装置10の右手端部10aへ排出する。この端 部10aは第一凝縮室14の出口と蒸発室12の入口との間を連通させる中間部 分30を構成する。 蒸発室12の太陽に晒されている壁部分が、不透水性で濃色になっている外側 膜36a(例えば、厚さ50〜100μmの黒色ポリエチレンシート)と、内側 親水性フリース38a(例えば、比較的厚い不織セルロース)とによって構成さ れており、これら二つが適切な接着剤で互いと付着させられている。共通境界壁 16の二つの面16a、16bは同様に蒸発室12の最も近くの側に親水性フリ ース38bを保持しており、二つの管の対称的な円切片状断面をし ている側に(食品包装用として認可されているタイプの)不透水性膜36bを保 持しており、第一凝縮室14を構成している。 蒸発室12の内側には、上側導線線に沿って、導管40が設置されて、蒸留さ れる水を送給され、毛管現象と重力とによって親水性フリース38aを湿潤させ るようにされている。導管40はその一方の端部にコネクタ42aを備え、他方 の端部に端部ストッパ44を備える。この導管40の一つの実施形態が以下で詳 細に説明される。管42bは、装置の端部10aの”角”10dの頂点に留めら れているさらに別のコネクタ42cにコネクタ42aを結合させる。 第一凝縮室14の二つの管14a、14bに共通する外壁は、内側に(膜36 bと同一の)不透水性膜36cと、外側に少なくとも第一凝縮室14の外側基部 の左手部分に、被覆として配置されている比較的長い断熱シート46aとを備え る。適切であるならば、部分的に空気に晒されている湿った親水性フリース38 cが第一凝縮室14の外側基部の右手部分に配置される。断熱被覆46aの存在 の有用性、並びに、親水性被覆38cと断熱被覆46aそれぞれの長さととり得 る間隔は、実験的に決定される。 太陽蒸留器10の右手端部10aに位置する中間部分30の壁は、(膜36b 、36cと同一の)内側不透水性膜36dと、以下で説明されるように、空気に 晒され、日よけ(図示されていない)によって太陽から保護されて、永続的な水 の供給によって湿潤状態に保たれている、外側親水性被覆38dとを含んでいる 。これらの条件下では、中間部分30は同様に第二凝縮室と蒸発室12の前にあ る室とをなす。 親水性フリース38a、38b、38c、38dが、初期の毛管現象と柔軟性 とを可能な限り維持することを保証するために、これ らのフリースを不透水性膜36a、36b、36c、36dへ留めるために使用 される接着剤は極僅かの流体とされ、その最終的なコンシステンシーは塑性的と なる。 蒸発室12の太陽に晒されている壁は透明で膨張可能な断熱カバー46bの下 に設けられ、この断熱カバー46bは乾燥空気の薄い層(例えば、厚さ3cm) を封じ込めている。カバー46bの端縁が共通境界壁16と二つの室14及び1 2の壁との結合線に沿って装置10に結合されている。カバー46bの膨張が任 意の適切な手段によって達成される。コネクタ48がこの目的のために設けられ 、膨張が行われるとすぐにこのコネクタが閉鎖される。カバー46bの下に封じ 込められた空気の層の体積は温度と共に増加するが、その圧力は変化しにくい。 太陽蒸留器10の右手端部10aが柱50にしっかりと留められ、柱50の長 さに沿って、それぞれ導管40及び外側親水性被覆38c、38dへの海水の供 給と最後の蒸留された水と塩水の排出を扱う四つの管52、54、56、及び5 8が留められている。漏斗60が装置への水送給管52と結合されており、この 水送給管52が、高い高さに配置されて自由大気に晒されている貯槽62に収容 されており且つ図示されていない一定処理量の電気ポンプによって供給される海 水の連続的な流れを供給されている。垂直な管52に包含されている可変高さの 水柱は、圧力の変動(例えば、10〜50hPa)にかかわらず、太陽輻射によ って、太陽蒸留器10への一定の流入流量を維持することを可能とさせる。 第一凝縮室14の部分14a、14b及び第二凝縮室30に蓄積された蒸留さ れた水を排出するための垂直管54が装置の右手端部10aの下側「角」10c の頂点に取り付けられているコネクタ64に結合されている。塩水排出管56が 共通境界壁16の二つの面 16a、16bを結合する線の右手端部に取り付けられているコネクタ66に結 合されている。淡水と塩水の取り出しが吸い上げ管又はポンプによって達成され るが、これら吸い上げ管又はポンプは図示されていない。管58は、凝縮室の外 側被覆38c、38dを湿潤させるために第二凝縮室30の上に設置されており 且つ透水性壁を有する導管70で終わっている。 図2は、凝縮室14の基部がきれいな状態に保たれることを保証し且つ同基部 が自由大気に晒されている状態を保つようにされている、架台72に設置されて いる太陽蒸留器10の断面図である。これを達成するために、架台72が地面に (又は浅瀬の水面の底に)固定されている脚74に取り付けられている。架台7 2は円形断面の二つの長手方向剛性部材76、78を有し、これら部材76、7 8が、横材80と任意の適切な手段によって長手方向部材76及び78に留めら れている布片82とによって共に接続されている。もし適切であるならば、これ らの布片82が、管58によって海水を供給される又は管56によって塩水を供 給される導管40及び70と同一の導管84a、84bを保持するように配置さ れることができ、これら導管84a、84bは第一凝縮室14の二つの管14a 、14bの外側基部の親水性被覆38cを永続的に湿潤させることを意図されて いる。 適切には共にU字にされている(拡大図2aを参照)、蒸発室12の壁の層3 6a、38aと同一の二つの層36e、38eを有する比較的幅広の小片の端縁 が、蒸発室12の上側部分に沿って縫合されている。親水性層38eは内側にあ って、蒸発室12の親水性フリース38aと接触しており、不透水性層36eは 外側にある。こうして、導管40が構成され、この蒸発室12の内側を覆う二つ の親水性フリース38a、38bを毛管現象と重力とによって湿潤 させるために海水を蒸発室12に供給するようにされている。膜36aが不透水 性を維持することを保証するために、こうして形成された縫目の一つ一つを覆っ て、同じ材料の小片36f、gが膜36aに結合されている。 図1によれば、細長い開口10eが太陽蒸留器10の右手端部壁10aに設け られている。この開口10eは電気送風機28が取り付けられること及び装置の 初期の膨張を可能にさせる。次に、この開口10eが任意の適切な手段によって 気密になるように閉鎖される。さらに、図示されていない電気ソケットが送風機 28に電力を与えるために設けられている。 蒸発室12及び凝縮室14の各壁と、共通境界壁16及びカバー46との二つ の長手方向結合線に沿って、二つのコードが取り付けられており、留め具88a 、bがこれら二つのコード86a、bに引っ掛けられて、蒸留器10が架台72 の長手方向部材76、78に留められることを可能とさせている。装置10が地 面に設置されるとき、塩水を回収するための流路90が設けられる。 図3は水面上に設置されている太陽蒸留器10’の断面図である。この太陽蒸 留器10’は主として安定化手段において太陽蒸留器10と異なっており、安定 化手段が円筒状囲壁の導線に沿って対称的に結合されている水で満たされたバラ スト手段92a、bによって構成されている。第一凝縮室14の主部分14a、 bに共通する基部の左手部分が断熱被覆46aを保持している一方、この基部の 右手部分では、親水性被覆38cは不必要となる。蒸発室12及び第一凝縮室1 4の各外壁が膨張可能なボートに使用されるものと類似の海洋用材料で提供され る。(図示されていない)留めリングがこれらのバラスト手段に固定されている 。塩水を排出するための管56が沈められて垂直に配置される。その管の長さは 太陽蒸留器1 0’の過剰な内部圧力が所定の任意の値に制限されることを可能とさせる(例え ば、50hPaに対して50cm)。 図4によれば、図1の各参照番号と対応して、淡水を生成するための太陽蒸留 器110の概略斜視図が示されている。太陽蒸留器110は、連続して取り付け られている複数(図面においては五つに限定されている)の蒸留セル(セル)を 有する大きな空気式マットレスの形状をしている。これらの蒸留セルの一つ一つ が、蒸発室12−1…12−5と、第一凝縮室14−1…14−5と、第二凝縮 室30−1…30−5とを備える。これら三つのタイプの室はぞれぞれが図1の 室12、14及び30におけるもののように配置されている(黒色不透水性膜と 親水性フリースの)二重壁を有する。蒸発室12−1…12−5の内側の各親水 性フリース38a、bは導管40−1…40−5によって蒸留される水を供給さ れ、二つのタイプの凝縮室14−1…14−5及び30−1…30−5の外側の 親水性フリース38c、dは図1及び図2の管58、70、84に類似の図示さ れていない管及び導管によって給水される。 図5に見られる蒸留器110によって形成されるマットレスの端縁には、図1 の中間部分24と等価である、一対の室12−2/14−2…12−5/14− 5の隣接する端部を結合するためのスリーブ24−2…24−5が見られる。一 対の室12−1/14−1を結合するスリーブは、これらの室の隣接する端部の 壁に形成される開口の可視性を提供するために、図示されてはいない。 二つの保護室112a及び112bがそれぞれ装置の第一蒸発室12−1と最 終凝縮室14−5と結合されている。これらの室112a、bは断面に関して半 円形状である。室12−1及び112aの共通境界壁16c及び室14−5及び 112bの共通境界壁16dは幾つかの孔を含み、この孔を通して室112a、 bは入れ替え られはしない湿った空気で満たされる。単一の膨張可能な透明カバー114は五 つの蒸発室12−1…12−5の太陽に晒されている壁を覆っている。蒸留器1 10の蒸発室及び第一凝縮室の各外壁は隆起形状をしており、蒸発室と第一凝縮 室との共通境界壁は平らになっている。これらの室の断面形状は円形扇形の形状 で、約40°の頂角をしており、その頂点は蒸発室の場合には下向きになってお り第一凝縮室では上向きになっている。これらの条件下では、これらの扇形部分 の二つの半径の全長は円形状の線の全長の約三倍である。 蒸留器110の共通境界壁16−1…16−9の端縁が二つの異なる態様で対 応する室の外壁に固定されている。12−1及び12−2のような二つの連続す る蒸発室の隣接する高温帯の内側親水性被覆38aが14−1のような第一凝縮 室の外側親水性被覆38bと接触しているように、留める手段は第一凝縮室の頂 点の場合には縫目によって構成される。次に、これらの縫目が透明カバー114 の下に封じ込められていた乾燥空気の層と対向して任意の適切な手段によって環 境的に密封された状態に維持される。他のタイプの留める手段は蒸発室の外側膜 36bの頂点と二つの隣接する第一凝縮室の二つの内側膜36cの頂点との間の 結合部である。 蒸留される水と各蒸留セルによって生成される塩水のための管(図示されてい ない)が図1に示されるような二つの管54及び56に結合されている収集用導 管手段に接続されている。 図4によれば、第二凝縮室30−5は(見えない)出口開口を含み、送風機1 28のスリーブ116がこの出口開口に接続されている。同様に、蒸発室12− 1の右手端部共通境界壁は入口開口を含み、送風機128の出口スリーブ118 がこの入口開口に接続されている。タービン120の出口がこのスリーブ118 に接続されて おり、タービンへの入口は外部と連通している。このタービン120の機能は温 度及び圧力条件に係わらず外部に対する蒸留セルの内部の圧力差(1から2hP a)を一定に保つことである。 第一凝縮室14−1…14−5は第二凝縮室30−1…30−5へと排出し、 後者は蒸発室12−1…12−2に対する予備室を構成する。所定の蒸留セルの 蒸発室及び第一凝縮室に関して、これらはスリーブを介して間接的に又はそれら の共通境界壁に形成されている開口を介して直接的にかのいずれかで相互に連通 している。 例として、蒸留器110は10個の蒸留セルを備えることができ、各セルは幅 40cm、長さ60m、高さ60cmとなる。 蒸留器110は地上、水面上、又はマットレスに設置されるのに適するように されている。蒸留器110が地上に設置される場合には、第一凝縮室の共通外側 基部は絶縁被覆42a又は湿った親水性被覆38cのいずれも保持しないが、第 二凝縮室の湿った親水性被覆38dは地面とは全く接しない部分に対して任意の 適切な手段によって実施される。さらに、蒸留器は外側室112a、bに固定さ れる留めリングを含む。 これらの具備により、製造するのが容易であり且つ(膨張可能なボートの費用 と同様に比較的安価である淡水を生成するための太陽蒸留器10、10’及び1 10が提供され、この太陽蒸留器は高収率で、実施及び維持が容易であり、強風 に耐えることができる。 実際には、図1を参照すれば(しかし、これらの装置はさらに図4に関しては ほぼ同一である)、蒸発室12の高温帯を覆う密封された透明カバー46bの下 に閉じ込められた薄い乾燥空気層により、この高温帯によって吸収された熱が従 来型太陽蒸留器の高温帯によって吸収された熱よりも著しく高くなっている。こ れは、導入部分で引用された特許に開示されている空間の内側表面によって構成 される凝縮表面の場合には比較的重要であった凝縮された水滴によって生じる日 光の遮光の結果として加熱が減少するという一つの問題が解消されたからである 。 第一凝縮室14に到達すると、蒸発室12を出た高温空気によって運ばれる水 蒸気は、第一凝縮室14の共通境界壁16a、bのより低い温度の不透水性壁3 6cにおける潜熱の再利用を伴って、拡散によりすぐに凝縮する。第一凝縮室へ の入口で始まる比較的長い断熱カバー46aの存在は、高い水蒸気含有量を有す る高温空気が外側から冷却される帯域へ向かって移動して、熱の再利用なしにこ の蒸気の部分的な凝縮を起こすのを防止する。前に述べたように、潜熱の重要な 再利用を伴うこの凝縮現象は、この第一凝縮室14の通過全体を通して続き、蒸 発室への帰還の前に第二凝縮室で行われるこの空気の最終的な冷却まで、空気は だんだん温度及び湿度が低下する。 空気が、順次、第一凝縮室14へと進むにつれ、空気はより乾燥して冷却され 、このことは凝縮の潜熱の回収が効果を持たなくなっていくことを意味する。こ の減少を補うべく、第一及び第二補助凝縮が、潜熱の再利用はなされないものの 、第一凝縮室14の外側基部の右手部分の内壁及び第二凝縮室30の内壁部分で 行われる。両場合において、関連する外壁は、外側空気に晒されていて常に湿っ た状態に保たれている親水性カバー38c、dを保持しており、このことにより 、外壁がこの空気の露点に向かう温度をとるようにされ、この温度は乾燥領域に おいて特に低くなる。これらの外側親水性被覆38c、dは不可避な磨耗を受け させられ、したがって、例えば品質のよい綿布といった適した材料から作られる ことに注意されたい。 上記から、著しく高い量の熱が吸収されると共に、複数の凝縮帯 域はこれらの帯域の一番目の帯域に関して潜熱の優れた回収をなし、最後の帯域 に関して特に低い温度となる結果となり、本発明の最適な実施形態による淡水を 生成するための太陽蒸留器は、演繹的には2よりも大きく且つどの場合において も今までに説明した全ての従来型装置のものよりも著しく大きい収率を有する。 同様に特に価値のある、経済的条件、構造的条件、作動的条件、維持条件がこの 技術的利点に付加される。 本発明による淡水を生成するための太陽蒸留器の寸法及び形状(円筒形又はマ ットレス形)が関連する市場に適するように合わせられる。淡水を生成するため の工業的設備は、各々が比較的大きな吸収表面を有する複数の装置を含む。この ような設備においては、地面を占有する各ヘクタールにつき、一日当たり総量で 200m3程度の淡水を生成する。家庭用市場に対しては、地面又はテラスに設 置するための約10m2の吸収表面を有するマットレス(又は円筒の組)が提案 される。このマットレスは家庭が一日当たり200リットルの淡水を処理するこ とを可能とさせる。海難事故の被害者に対しては、1〜2m2の吸収表面積を有 する、水で満たされたバラスト手段を備えるマットレス(又は円筒)が提案され る。レジャー用ボートに対しては、これらは10〜20m2の吸収表面積を有す る浮遊装置となる。 図5は本発明による淡水を生成するための太陽蒸留器の最適ではないが重要な 一つの実施形態の断面図である。この太陽蒸留器150は比較的よく密封されて いる透明壁154を有する閉空間152を備える。この閉空間152は、例えば 、規則的な間隔で地上に設置されている環状の張り骨156に設置された透明ポ リエチレン壁を有する農業用温室タイプのものである。閉空間152は、例えば 、長さ数十メートル、高さ及び幅数メートルのものである。海水送 給用の剛性流溝158が環状張り骨156から吊り具160によって吊られてい る。閉空間152は蒸発室162を包含し、蒸発室162の長手方向壁が不透水 性の外側黒色ポリエチレン膜164によって形成され、この膜164は親水性フ リース166によって構成される内側被膜を備える。この膜及びこのフリースの 端縁が留め具(図示されていない)によって流溝158の端縁に固定され、膜1 64及びフリース166は流溝158によって供給される海水に浸るようにされ る。閉空間152の環状張り骨156から吊られているフレームに取り付けられ ている電気送風機168が蒸発室162の上流端部壁に設置される。作動におい ては、送風機168がこの蒸発室162を膨張させ、その壁に長い円形断面円筒 の形状をとらさせる。送風機168が停止させられると、蒸発室162が収縮さ せられて、その基部が地面に接する。蒸発室162の下流端部壁は上側部分に広 い開口を含む。海水排出管172がこの蒸発室の基線の低い位置に接続されてい る。閉空間152の基部は不透水性被覆153を含む。さらに、この基部153 は、長手方向の僅かな傾き、並びに、閉空間152の垂直壁の底部に配置されて いる淡水収集流溝176−178で終端している二つの対称な側部傾斜面を有し ている。流溝が図示されていない淡水を排出するための外側導管手段に接続され る。 太陽蒸留器150の作動は図1に示される装置の作動と類似している。しかし ながら、凝縮表面が閉空間152の透明壁の内面によって構成されており、唯一 この機能に割り当てられている凝縮室の壁によっては構成されていないという点 で太陽蒸留器150は図1に示される装置と異なっている。これらの条件下では 、閉空間の内面に沈積する凝縮水は蒸発室162の黒色壁によって吸収される太 陽輻射を多少減少させる。自重の作用の下で不透水性膜164に落 下する凝縮水の滴に関して、これらの水滴は最終的に淡水収集流溝手段176− 178に到達する。冒頭で引用された特許で記載されている従来型の太陽蒸留器 の不利点の一つはこうして解消される。蒸気の凝縮からの潜熱のある量の回収は ほとんどの場合には蒸発室162の陰の壁で起こりうることに注意されたい。太 陽蒸留器の収率は従来型の装置の収率よりは優れているが、図1〜図4による装 置の収率よりは明らかに大幅に劣っている。 本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。実際には、図5による淡 水を生成するための太陽蒸留器においては、送風機を削除することができ、さら に、フレームの上に広がる平坦な表面によって円筒形蒸発室を置換することがで き、この表面は太陽に面するように適切な方向に向けられていて、親水性コーテ ィングを施された黒色不透水性膜の形態をとる。同様に、図1による小さな寸法 の太陽蒸留器においては、第一凝縮室と共に送風機を削除して、蒸発室をU字形 状に折り畳むことができ、第一凝縮室の残りの部分は蒸発室の二つの端部の間に 配置される。両場合において、蒸気の自然拡散が高温の湿った親水性フリースか ら比較的冷たい凝縮表面に向かって作り出される。第二の場合においては、手段 が削減されて収率が低いものの、海難事故の被害者又はキャンプをする人の日々 の淡水必要量を生成することはできる。 ここで、上述された本発明の淡水を生成するための太陽蒸留器を作成及び運転 させることの経済性の問題に話を向ければ、本発明の主な構成要素は不織セルロ ース親水性フリースに結合されている黒色ポリエチレン膜から構成される材料で あることが分かる。この材料の費用は平方メートルにつき1仏フラン以下である 。 第一に、本発明による多数の太陽蒸留器を組み入れている淡水を生成するため の工業太陽プラントの低い運転費用及び維持費用を、 第二に、取り替え用構成要素の低い費用(膜の寿命が1〜2年と見積もっている )を考慮すれば、かかる装置によって生成される淡水1立方メートルの費用は、 海岸に近い乾燥地域において、最大でも、地球の温帯地域において川及び地下水 面から供給される飲料水の費用と同程度の大きさのものとなるはずである。一日 当たり数千立方メートルの淡水を生成する大きな工業用太陽設備の場合には、全 てが塩沼における塩水の回収及び塩水の収集を代表している。こうして得られた 塩を売却することからの収入が二つの生成物への投資を広げ、こうして生成され る淡水1立方メートル当たりの費用を著しく減少させることを可能とさせる。 こうして生成される蒸留水の可能性のある使用法は、温帯地域で利用可能な淡 水の利用法(家庭用、工業用及び農業用)と同じく、恐らくは適切な処理の後で 、ということになる。 本発明の実施は、淡水を生成するための太陽蒸留器の蒸発室の外壁を形成する ために利用されるように設計されている新規の工業製品の有用性に帰する。この 新規の工業製品は二つの要素を備える。それらの一つは、優れた機械的強さと紫 外線及び塩水に耐える優れた能力とを有する濃色で不透水性の柔らかい膜(例え ば、黒色ポリエチレンフィルム)である。他方の要素は塩水に耐える優れた能力 を有する親水性フリース(好適には、不織セルロース)である。これら二つの要 素が各要素の特性を変えずに守る接着手段によって一つに結合される。上記の共 通境界壁に関して、膜の色は重要なものではなく、これらの条件下では、ベッド のマットレスを保護するために病院で一般的に使用されるような、セルロースコ ーティングを有する不透水性白色膜を利用することができるが、ただしこのよう な膜が塩水に耐え食品との接触に関して認可されているならばこの限りではない ことに注意されたい。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年10月9日(1998.10.9) 【補正内容】 請 求 の 範 囲 1.一陰に配置されている親水性被覆(38a、166)を備える太陽に晒さ れている濃色不透水性膜(36a、164)によって構成される、柔らかくて、 僅かに伸展している壁を有する蒸発室(12、162)と、 −外側の媒体と接触する不透水性壁(36c、154)を有し、生成された蒸 気の凝縮の潜熱をこの媒体へ放散させるようにされている、凝縮室(14、30 、152)と、 を備える淡水を生成するための太陽蒸留器において、 −前記蒸発室(12、162)は細長い形状をしていて、その両端部(22、 26)によって、前記凝縮室(14、30、152)と連通しており、 −前記二つの室(12、14/30又は162、152)の間に空気流の閉ル ープ循環を発生させるために、送風機(28)が前記装置に設置されおり、 −蒸留される水を供給される導管(40、158)が毛管現象及び重力によっ て前記親水性被覆(38a、166)にこの水を供給するようにされており、 −生成された淡水を排出するようにされている導管(54、176)が前記凝 縮室(14/30、152)の低い位置(64)に設置されており、 −生成された塩水を排出するようにされている導管(56、172)が前記蒸 発室(12、162)の低い位置(56)に設置されている、 ことを特徴とする、淡水を生成するための太陽蒸留器。 2.−前記蒸発室(162)が透明な閉空間(152)の下に設 置されて、送風機(28)によって膨張させられており、 −前記凝縮室が前記閉空間(152)の前記蒸発室(162)の外側の容積に よって構成されている、 ことを特徴とする、請求項1に記載の淡水を生成するための太陽蒸留器。 3.透明な断熱カバー(46b)を備える蒸発室(12)を備え、 −前記蒸発室(12)及び前記凝縮室(30)は両方とも柔らかい不透水性壁 を有し、前記蒸発室(12)の端部境界壁(18、20)の上側部分に形成され ている開口(22、26)を通して互いと連通しており、 −前記凝縮室(30)は陰にあって、外側媒体と接触している前記凝縮室(3 0)の壁が、少なくとも前記外側媒体の空気に晒されている部分において任意の 適切な手段によって湿った状態に保たれている外側親水性被覆(38d)を備え ており、 −適切な手段(10e、54、120)が前記送風機(28)と結合され、前 記二つの室(12、30)が膨張させられて前記二つの室を僅かに超過する圧力 に維持することを可能とさせる、 ことを特徴とする、請求項1に記載の淡水を生成するための太陽蒸留器。 4.透明な断熱カバー(46b)を備えている蒸発室(12)を含み、 −前記蒸発室(12)及び前記凝縮室(14)は両方とも柔らかい不透水性壁 を有し、前記蒸発室(12)の端部境界壁(18、20)の上側部分に形成され ている開口(22、26)を通して互いと連通しており、 −前記凝縮室(14)は陰にあって、外側媒体と接触している前 記凝縮室(14)の壁(36c)が、少なくとも外側媒体の空気に晒されている 部分において任意の適切な手段によって湿った状態に保たれている外側親水性被 覆(38c)を備えており、 −前記凝縮室(14)がさらに、前記蒸発室(12)における蒸気の凝縮の潜 熱の一部を再利用するようにされている長手方向共通境界壁(16)によって、 前記蒸発室(12)から分割されており、 −適切な手段(10e、54、120)が前記送風機(28)と結合され、前 記二つの室(12、14)が膨張させられて前記二つの室の僅かに超過する圧力 を維持することを可能とさせる、 ことを特徴とする、請求項1に記載の淡水を生成するための太陽蒸留器。 5.透明な断熱カバー(46b)を備えている蒸発室(12)を含み、 −第一凝縮室(14)が、前記蒸発室(12)における凝縮の潜熱の再利用を 確保するようにされている長手方向共通境界壁(16)によって前記蒸発室(1 2)から分割されており、 −前記第一凝縮室(14)の後続にあって、前記蒸発室(12)に対する予備 室を形成している、陰に配置された第二凝縮室(30)が、任意の適切な手段に よって湿った状態に保たれており且つ少なくとも大部分に関して外側媒体の空気 に晒されている外側親水性被覆(38d)を備え、 −前記蒸発室(12)並びに前記第一凝縮室(14)及び前記第二凝縮室(3 0)が全て柔らかい不透水性壁を有しており、 −前記蒸発室(12)の前記端部境界壁の上側部分に形成されている開口(2 2、26)は、前記蒸発室(12)の下流端部と前記第一凝縮室(14)の上流 端部との間及びこの蒸発室(12)の上 流端部と前記第二凝縮室(30)の下流端部との間を連通させ、 −前記送風機(28)は前記三つの室(12、14、30)における空気の閉 ループ循環を引き起こさせ、適切な手段(10e、54、120)が前記送風機 (28)と結合されて、前記三つの室(12、14、30)の膨張及びそれらの 室(12、14、30)において僅かに超過する圧力を維持することを可能とさ せる、 ことを特徴とする、請求項1に記載の淡水を生成するための太陽蒸留器。 6.前記第一凝縮室(14)が外側媒体から十分に断熱されている(46a) ことを特徴とする、請求項5に記載の太陽蒸留器。 7.前記第一凝縮室(14)は外側媒体と接触している壁(36c)を有し、 この壁(36c)が任意の適切な手段によって湿った状態に保たれている断熱被 覆(46a)及び/又は親水性被覆(38c)を備えることを特徴とする、請求 項5に記載の太陽蒸留器。 8.前記のような超過圧力を引き起こさせるための手段は、好適には、外側か ら空気を吸い込む小型のタービン(120)を備えることを特徴とする、請求項 3、4、5の一つに記載の太陽蒸留器。 9.前記蒸発室(12)及び前記凝縮室(14)を分割する前記長手方向共通 境界壁(16)は、前記凝縮室(14)側の不透水性膜(36b)と前記蒸発室 (12)側の親水性被覆(38b)とを有し、この親水性被覆(38b)が任意 の適切な手段によって蒸留される水を供給されることを特徴とする、請求項4及 び5の一つに記載の太陽蒸留器。 10.前記共通境界壁(16)の断面の幾何形状が前記凝縮室(14)と前記 蒸発室(12)との間の熱交換を最大にさせるようにされていることを特徴とす る、請求項9に記載の太陽蒸留器。 11.前記第一凝縮室(14)の下流端部と前記第二凝縮室(3 0)の上流端部との間に設置されている可撓性導管(14c、d)が、前記導管 (14c、d)を出て行く高温の湿った空気流と前記第二凝縮室(30)の外側 壁の内面との間の熱交換を最大にするようにされていることを特徴とする、請求 項5に記載の太陽蒸留器。 12.前記太陽蒸留器は、僅かに超過する圧力で膨張していると共に前記装置 (10)の様々な室(12、14、30)の周りを囲む、円形断面をしている細 長い円筒の形状をしていることを特徴とする、請求項3、4、5の一つに記載の 太陽蒸留器。 13.−前記装置は複数の蒸留セルによって形成される一種の大きな空気マッ トレス(110)を構成し、 −各蒸留セルは、連続して配置されている、蒸発室(12−1…12−5)と 凝縮室(14−1…14−5)を備え、 −前記マットレス(110)の外部に設置されている単一の送風機(128) が、様々なセルにおいて連続的に又は前記蒸留セルの一つ一つの内部で別々にの いづれで空気の閉ループ循環を確立させるように、前記蒸留セルに結合されてお り、 −外側から空気を吸い込むタービン(120)が前記装置の様々な室の内部の 僅かに超過する圧力を維持するようにされており、 −前記装置の二つの面に固定されている対称的な斜角をなしている共通境界壁 (16−1…16−9)は前記凝縮室(14−1…14−5)から前記蒸発室( 12−1…12−5)を分割して、これら二つのタイプの室に細くて長寸の円形 状扇形部分の形状をしている断面を与え、 −単一の透明な断熱カバー(114)は、前記蒸発室(12−1…12−5) の隣接する高温帯によって形成される前記装置(110)の面の太陽に晒されて いる部分を覆っている、 ことを特徴とする、請求項4に記載の淡水を生成するための太陽 蒸留器。 14.−前記装置は複数の蒸留セルによって形成される一種の空気マットレス (110)を構成し、 −各蒸留セルは、連続して配置されている、蒸発室(12−1…12−5)と 、第一凝縮室(14−1…14−5)と、第二凝縮室(30−1…30−5)と を備え、 −前記マットレス(110)の外部に設置されている単一の送風機(128) が、様々なセルにおいて連続的に又は前記蒸留セルの一つ一つの内部で別々にの いづれで空気の閉ループ循環を確立させるために、前記蒸留セルに結合されてお り、 −外側から空気を吸い込むタービン(120)が前記装置の様々な室の内部の 僅かに超過する圧力を維持するようにされており、 −前記装置の二つの面に固定されている対称的な斜角をなしている共通境界壁 (16−1…16−9)は、前記第一凝縮室(14−1…14−5)から前記蒸 発室(12−1…12−5)を分割して、これら二つのタイプの室に細くて長寸 の円形状扇形部分の形状をしている断面を与え、 −単一の透明な断熱カバー(114)は、前記蒸発室(12−1…12−5) の隣接する高温帯によって形成される前記装置(110)の面の太陽に晒されて いる部分を覆っている、 ことを特徴とする、請求項5、6又は7のいずれか一項に記載の淡水を生成す るための太陽蒸留器。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.−太陽輻射を吸収し且つ蒸留される水を包含するように適合されている装 置と、 −前記装置の水を加熱することによって生成される蒸気が凝縮し得る凝縮表面 と、 −前記凝縮表面を伝い落ちる淡水を収集するための手段と、 を備え、 −前記装置は、柔らかく、伸展した状態を保たれ、濃色で、太陽に晒されてい る不透水性膜(36a)と、陰に配置されていて前記不透水性膜に対する被覆を 形成し、毛管現象及び重力によって水を供給される親水性フリース(38a)と を備え、 −塩水を回収するための手段(66)が前記フリースの底部に配置されている 、 ことを特徴とする、淡水を生成するための太陽蒸留器。 2.一前記不透水性膜(164)及び親水性被覆(166)は、透明な保護手 段(152)の下に設置されている比較的長い蒸発室(162)の壁を構成して おり、 −前記透明保護手段(152)は比較的よく密封されている閉空間であり、こ の閉空間の壁(154)の内面(156)は前記凝縮表面を構成し、 −送風機(168)が、前記蒸発室(162)と前記閉空間(152)の前記 蒸発室(162)の外側の体積によって構成される凝縮室との間の閉回路に空気 流を作り出すために、前記装置と結合されている、 ことを特徴とする、請求項1に記載の太陽蒸留器。 3.−前記濃色不透水性膜(36a)とその親水性被覆(38a )とは、比較的長く且つ透明断熱カバー(46b)の下に設置されている蒸発室 (12)の外壁を構成し、 −前記凝縮表面は、前記蒸発室(12)の下に配置され且つ長手方向共通境界 壁(16)によって前記蒸発室から分割されている凝縮室(14)の壁の不透水 性内側部分(36b)であり、前記二つの室(12、14)は隣接する端部を分 割する前記横断壁(18、20)の上側部分に形成される開口(22、26)に よって互いと連通しており、 −前記凝縮室(14)の外壁は、任意の適切な手段によって湿った状態に保た れ且つ少なくとも部分的に空気に晒されている親水性被覆(38c)を有し、 −送風機(28)が一方の室(12、14)から他方の室への閉回路空気流を 生じさせるために前記装置に結合されており、 −適切な手段(10e、54)が前記送風機(28)と結合され、前記二つの 室(12、30)を膨張させて各室の内部に僅かに超過する圧力を維持すること を可能とさせる、 ことを特徴とする、請求項1に記載の太陽蒸留器。 4.−前記濃色不透水性膜(36a)とその親水性被覆(38a)とは、比較 的長く且つ透明断熱カバー(46b)の下に設置されている蒸発室(12)の外 壁を構成し、 −前記凝縮表面は、前記蒸発室(12)の隣に境界壁なしで配置されている凝 縮室(30)の壁の不透水性内側部分であり、前記二つの室(12、30)は隣 接する端部を分割する前記横断壁(18、20)の上側部分に形成される二つの 開口(22、26)によって互いと連通しており、 −前記凝縮室(30)の外壁は親水性被覆(38d)を含み、該親水性被覆( 38d)は任意の適切な手段によって湿った状態に保 たれ、少なくとも部分的に前記空気に晒されており、 −送風機(28)が前記二つの室(12、30)の内部に閉回路空気流を生じ させるために前記装置と結合されており、 −適切な手段(10e、54)が前記送風機(28)と結合されて、前記二つ の室(12、30)を膨張させて各室の内部に僅かに超過する圧力を維持するこ とを可能とさせる、 ことを特徴とする、請求項1に記載の太陽蒸留器。 5.高収率を有する淡水を生成するための太陽蒸留器(10)において、 −前記太陽蒸留器(10)は、蒸発室(12)と、第一凝縮室(14)と、第 二凝縮室(30)とを備え、 −前記蒸発室(12)は内側親水性カバー(38a)を備える濃色の外側不透 水性膜(36a)によって形成される柔らかい壁を有し、この蒸発室(12)は 、比較的長いもので、太陽に晒されていて透明断熱カバー(46b)の下に設置 されており、 −蒸留される水を供給される導管(40)が前記蒸発室(12)の内側に並べ られている親水性フリース(38a、b)を毛管現象及び重力によって湿潤させ るようにされており、 −前記第一凝縮室(14)は、毛管現象及び重力によって水を供給される外側 親水性被覆(38b)を少なくとも一部分に(36b)に備える内側不透水性膜 (36b、c)によって形成される柔らかい壁を有し、該柔らかい壁は前記蒸発 室(12)から前記第一凝縮室を分割する長手方向共通境界壁(16a、b)を 構成し、 −前記蒸発室(12)の下流端部は、蒸留される水のあらゆる通過を防止する ようにされている少なくとも一つの開口により、前記第一凝縮室(14)の上流 端部と連通しており、 −前記第一凝縮室(14)の下流端部は前記第二凝縮室(30) へ排出し、この第二凝縮室(30)の外壁は、空気に晒され、太陽から保護され 、永続的な水の供給手段(58)により湿った状態を保たれる親水性カバー(3 8d)を備えており、 −前記第二凝縮室(30)は、蒸留される水のあらゆる通過を防止するように されている少なくとも一つの開口(26)を通して前記蒸発室(12)への入口 と連通しており、 −電気送風機(28)が前記装置(10)と結合されていて、前記蒸発室(1 2)の内部に閉回路空気流を生じさせ、次いで、前記第一凝縮室(14)及び第 二凝縮室(30)の内部に閉回路空気流を生じさせ、 −適切な手段(10e、54)が前記送風機(28)と結合され、前記三つの 室(12、14、30)が膨張させられてその内部に僅かに超過する圧力を維持 させることを可能とさせ、 −塩水除去のための管(56)は前記蒸発室(12)の低い位置(66)で終 端しており、 −蒸留された淡水を除去するための管(54)は前記第二凝縮室(30)の低 い位置(64)で終端している、 ことを特徴とする、太陽蒸留器。 6.前記第一凝縮室(14)及び前記蒸発室(12)の断面の幾何形状は互い に依存しており、この第一凝縮室とその外側との間の熱交換を最小にし且つこれ ら二つの室(12、14)の間の熱交換を最大にするようにされていることを特 徴とする、請求項5に記載の太陽蒸留器。 7.前記第一凝縮室(14)と前記第二凝縮室(30)の間の接続路(14c 、d)は前記第一室(40)から出る空気流と前記第二凝縮室(30)の外壁の 内側との間の熱交換を最大にさせるようにされていることを特徴とする、請求項 6に記載の太陽蒸留器。 8.−前記太陽蒸留器が、空気で膨張させられて、前記三つの室(12、14 、30)の周囲を囲んでいる、円形断面をなす細長い円筒(10)の形態をとっ ており、 −前記第一凝縮室(14)から前記蒸発室(12)を分割する前記境界壁(1 6a、b)はV字形状に配置されている二つの面を形成し、中線が前記第一凝縮 室(14)の基部に取り付けられている、 ことを特徴とする、請求項6及び7に記載の淡水を生成するための太陽蒸留器 。 9.−前記太陽蒸留器は複数の蒸留セルから形成される一種の大きな空気マッ トレス(110)を構成し、 −各蒸留セルはそれぞれ、連続して配置されている、蒸発室(12−1…12 −5)と、二つの凝縮室、すなわち、第一凝縮室(14−1…14−5)及び第 二凝縮室(30−1…30−5)とを含み、 −各セルが連続して配置されているとき、一つのセルの前記第二凝縮室(30 −1)は後続のセルの蒸発室(12−2)に対する予備室となり、 −前記マットレス(110)の外部に設置されている単一の送風機(128) が、各種セルの全ての室に連続的に又は各セルの一つ一つの室の内部に独立して のいずれかで閉回路に空気を循環させるように、前記蒸留セルに結合されており 、 −対称的な斜角をなす共通境界壁(16−1…16−9)は、前記装置(11 0)の二つの面に留められて、前記第一凝縮室(14−1…14−5)の前記蒸 発室(12−1…12−5)を分割させ、これらの室(12−1…12−5、1 4−1…14−5)に比較的長くて細い円形扇形の形態の断面を与え、 −単一の透明断熱カバー(114)は、前記蒸発室(12−1…12−5)の 隣接する高温帯によって形成されている前記装置(110)の面の太陽に晒され ている部分を覆っている ことを特徴とする、請求項6に記載の淡水を生成するための太陽蒸留器。 10.前出の請求項のいずれか一つに記載の淡水を生成するための太陽蒸留器 の蒸発室の外壁を構成するために利用されることを意図されている、工業製品で あって、 −前記工業製品が同じ寸法の二つの要素を含み、 −これら二つの要素の一つは不透水性で濃色の柔らかい膜(36a)であり、 優れた機械的強さを有し、紫外線及び塩水に耐えることができ、好適には黒色ポ リエチレンのフィルムであり、 −他方の要素は、塩水に耐える優れた能力を有する親水性フリース(38a) で、好適には不織セルロースであり、 −前記ニつの要素が各要素の各々の特性を変えずに守る結合手段によって互い と固定されている、 ことを特徴とする、工業製品。
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