JP2005524517A - 自然を超加速させ、太陽と風と波のエネルギーを使用して塩水から淡水の継続供給を可能にする方法及び構造 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 淡水の継続供給は、ベンチュリシャフトのシステムを使った海水脱塩により実現されるものであるが、前記ベンチュリシャフトのシステムにより、空気の速度と圧力が上がり、黒色の蒸発表面（１６）と、凹型風壁（５０）、垂直ベンチュリ風シャフト（１０）、水平に重ねられた空洞シリンダー（６１）により接続する凝結チャンバー（５）、水体から冷たい空気が引き込まれ、排気口（４８）から熱い空気が排出される熱移動ダクト（４０）、貯水池（３６）に水を流す徐水口（３５）が組み込まれた構造（１）を通じて、水蒸気の凝結の促進とプロセスが可能になる。

Description

本発明は、海水脱塩方法及び装置に関するものである。

淡水を製造するために海水を脱塩する方法は新規な考えではなく、世界中の文明で何世紀もの間使用されてきた。海水を沸騰させ、その水蒸気を回収する方法は、海から淡水を得るための一番簡単な方法である。前記プロセスは、大幅に改良されてきているが、略すべての海水脱塩技術は多大なエネルギーと、維持に膨大な労働量とを必要とし、どれも副生成物とて、廃棄が必要となる濃縮された多量の塩水汚染物が生産される。エネルギーと維持の全必要条件、及び汚染物の問題により、海水からの淡水製造は非常に高価なものになる。略塩分のない水が透過可能な膜を使用した逆浸透が、手段して取られてきた。膜技術は、これからも改造されていくが、エネルギー、維持、及び廃棄物処理が必要であるという点では変わりはない。

測定可能で老廃物を出さない、淡水の継続源を供給するための、太陽、風、波エネルギーを含む受動的エネルギー源のみを使用した海水脱塩装置が長年に渡って求められてきている。

本発明の１目的は、太陽、風、波エネルギーを含む受動的エネルギー源のみを使用して淡水を製造することである。本発明の別の目的は、受動的エネルギー源を生かし利用して、前記海水脱塩プロセスを超加速させることである。本発明の更なる目的は、人工の如何なるエネルギー源なしに、労働また維持の費用なしに、且つ如何なる測定可能な廃棄物なしに、継続的に淡水を製造することである。本発明の別の目的は、前記装置の建設の他には略追加費用なしに安定した淡水源を作り出すことである。本発明の更に別の目的は、コンクリートまたは類似の材料を使用して、長期にわたって使用できるように本発明の構造を構築することである。

本発明のこれらの、および他の特徴、側面、及び長所は、下記の説明と、添付される請求項と図面とを参照することにより更に理解されるものである。

本発明は海水脱塩装置に関するものである。本発明は、海水を脱塩することにより淡水を継続的に供給するように設計される。

以下、図１を参照すると、本発明１はハウジング２を有し、これは好ましくはコンクリートで製造されたもので、上部域３と下部域４とを持つ。前記ハウジング２内には一連の相互接続したチェンバー５があり、前記一連のチェンバー５内に第１チェンバー６と最終チェンバー７を有する。前記チェンバーもコンクリートで製造されるのが好ましい。

略垂直風シャフト１０は、コンクリート製であることが好ましく、前記シャフト上部１２と前記シャフト底部１３間にベンチュリ効果１１が生じるように形成される。前記シャフト上部１２は、前記一連のチェンバー５の前記第１チェンバー６に開口し１４、前記シャフト底部１３は、前記黒色表面１６に隣接する部分で開口する１５。前記一連のチェンバーの各々は上部域１７と下部域１８、更に複数の側部１９と、天井２０、底部２１とを有する。

側部１９は、スリップ形成方法によりリブ付きの壁で形成されるので、コンクリートミックスが注がれる間、前記形成物が滑り進むのを可能にし、前記チェンバーを非常に大型で且つ高く、しかも強度を高めることができる。前記側部１９に凝結する水滴は前記側部の折り重なり部分を通じてさらに容易に流れ、前記チェンバーの前記下部域１８に滴り落ちる２３。

前記チェンバーの天井２０は、型押仕上げされ、好ましくはエッグクレート状の表面を有することにより、水が凝結して前記チェンバーの下部域１８に滴り落ちる（２３）ための表面部が拡張されて提供される。各チェンバーは少なくとも１つの上部温度域と、少なくとも１つの下部温度域とを有し、それぞれ、他のチェンバーの他の上部および下部温度域の温度と異なっていてもよい。各チェンバーの底部２１は、前記下部域１８内に位置し、水滴を集める２３ための水収集底２６である。

前記黒色表面１６はシャフト底部１３に接続し、海岸で一部海水３１面下に浸かる３０ように設置される。黒色表面１６は、好ましくは略コンクリート製のもの及び海岸の形状をとるもので、太陽エネルギーの吸収により、空気を加熱し、且つ、海水３１の波動作３２により前記黒色表面上に洗い上げられた水を蒸発させる。

前記チェンバーの下部域１８及び底２１にある除水路３３は、出口部３５を有する端部３４を有し、前記水収集底２６から前記出口部３５へ脱塩された水が重力によって除水されるように設計される。少なくとも１つの貯水池３６（同じくコンクリート製でよい）は、前記除水出口部３５に接続しており、これも重力を利用して水を収容するように設計される。

熱移動ダクト４０は、流入部４１と流出部４４を有し、空気が前記構造を出る際にベンチュリ効果４５を受ける。前記流入部４１は、海水３１の近辺で開始及び開口し４６、空気吸入口の役目をする。前記流出部４４は、前記排気口４８で終了及び開口し４７、前記流出部に暖かい空気を排出する。

次に図２〜５を参照すると、図２ではシャフト底部１３と前記シャフト底部開口１５に接続する黒色表面１６が図示される。前記黒色表面１６は、好ましくは略コンクリート、またはコンクリートとビニール添加物の組み合わせで製造され、海岸の形状を取り、波３２が蒸発用の水を常時供給し、継続的に残塩の表面を洗うように外部海水３１と接触するように設計される。

次に図３を参照すると、ベンチュリ形の凹形の風壁５０と、黒色表面１６と、前記シャフト底部開口１５とが図示される。前記黒色表面１６は一般に水を前記シャフト底部開口１５中に蒸発させるように設計されている。前記凹形の風壁５０は、好ましくは白色のコンクリート製のもので、図４で示されるように前記黒色表面１６に隣接する。前記熱移動ダクト流入供給口４１もここに図示される。前記凹形の風壁５０は、太陽エネルギー５１を前記黒色表面１６に反射させる反射表面として設計され、水の蒸発を助ける５２。

図５で図示されるように、前記凹形の風壁５０はまた、空気と水蒸気５２を前記シャフト底部開口１５に導く。空気移動に対する前記風壁のベンチュリ効果は、低速で移動する空気と蒸気が前記シャフト底部１３でシャフト底部開口１５から前記ベンチュリ５３の細い端部へ移動し加速する際、速度と空圧を上昇させる。

次に図６と７を参照すると、図６では、熱が前記チェンバーの上部域１７へ上昇する６０のが図示され、ここで熱が熱移動ダクト４０によって吸収される。これにより、温度が下がり、水分を含んだ空気がエッグクレート状の型押仕上げさた天井上で凝結し、前記壁の折り重なり部分に垂れ落ち、水収集底２６に落ちる水滴２３を形成する。前記水平空洞シリンダー６１は、空気フロー６３の方向に少し下向きに勾配される６２。略水平に重ねられた空洞シリンダー６１は、前記一連のチェンバー５の１つのチェンバーから次のチェンバーに空気と蒸気を導き６３、水が垂れ落ち２３、前記チェンバーの水収集底２６に落下できるようにする。凝結水滴６４が前記水平空洞シリンダー６１の下端部６５から流れるのが図示される。

次に図７を参照すると、前記略水平に重ねられた空洞シリンダー６１の下向きの勾配６２は、下部の重ねられた空洞シリンダーから導かれた空気と水蒸気６３を通って水蒸気が凝結及び垂れる６４のを可能にする。この水平に重なった空洞シリンダー６１の部分端図では、熱を除く水滴６４の滝が図示されるが、これにより暖かい空気が６３から滝６４を通って移動する際に冷却され、次のチェンバーでの凝結が促進される。

前記発明のハウジング２は、好ましくはコンクリート製で、数百フィートの高さに達するのが好ましい（可能性であれば６０メートル以上の高さ）が、本発明の構成要素のサイズ及び比率は、場所によって異なる。高さによって、海水を含む水蒸気以外のものによって前記チェンバー５が汚染されるのを妨ぐことができる。前記黒色表面１６は耐水性のためにビニール添加物を含む混合されたコンクリートから形成されてもよい。

前記海水３１からの水が前記黒色表面１６上を洗う際、蒸発率は、前記黒色表面１６によって吸収される太陽エネルギーと、前記黒色表面の上昇した表面温度のために上昇する。前記のベンチュリシャフト中の空気上昇により、海水３１上から前記シャフト底部開口１５を通じて風が引き込まれる。このドラフトが、上昇する熱い空気と蒸発した水を前記凹型風壁５０のベンチュリの細端に押しやる。前記凹型風壁５０の湾曲した端は、海水３１表面上のどの方向から吹く空気フローの回収も最大限にし、前記空気フローを前記凹型風壁ベンチュリ５３の方向に向ける。

前記の回収された熱い空気と水蒸気は、前記垂直ベンチュリ風シャフト１０に押し上げられ、空気の速度と圧力を上昇させる。熱い空気と水蒸気が前記垂直ベンチュリシャフトを出て１４、前記チェンバーに入る際、空気圧が突如低下する。空気フローの速度が下がり、熱い空気が前記チェンバー１７の上部域に上昇する際、前記の熱い空気は前記熱移動ダクト４０を囲み、熱が前記熱移動ダクト４０によって吸収される。

前記空気中の水は、前記チェンバーのテクスチャード加工されたコンクリートの天井２０および／またはリブ付きの壁１９上に凝結し始める。水滴が落ちると（２３）、前記チェンバーの底２１にある水収集底２６に収集される。前記収集された水は、除水通路３３によって、チェンバーからチェンバーへ流れ、少なくとも１つの貯水池３６に導かれる前記除水出口部３５で前記ハウジングから除水される。

前記第１のチェンバー６で空気圧が増加するにつれて、水を含有する空気は、第１チェンバー６と次のチェンバーを接続する、一連の略水平に重ねられた空洞シリンダー６１（そしてそれに続くチェンバーも同様に接続される）に押し入れられ、前記空気は前記第１チェンバーで起こった凝結サイクルを繰り返す。空気が前記重ねられた水平空洞シリンダー６１を通過する際、前記シリンダーの壁内に渡って凝結を回収する。前記シリンダーは前記空気フロー６３の方向に多少勾配しており６２、凝結がすべて流れ落ち、前記シリンダーから次のチェンバーへの移動を可能にする。これにより、水流の滝効果６４がすべての重ねられた水平な空洞シリンダー６１の端部で生じる。

この水滴の滝６４を通って暖かい空気がゆっくりと通過する際６３、冷却し続けられ、この次のチェンバーでの凝結度が上昇する。前記空気は最後の、好ましくは第３のチェンバー７を通過した後、前記垂直のベンチュリ排気シャフトを通して上方に引き込まれ、それぞれの前のチェンバーからの放射熱を回収する前記チェンバーの頂点にある角部分を通過し、次に、少なくとも１つのベンチュリ部を通過し、最後に前記排気口４８から排出される。海水３１、好ましくは世界でも暖かい地方の海の表面からの冷たい空気は、前記熱移動ダクト４０に入り、熱放射を前記熱移動ダクト４０に吸収する低温度を提供する。前記熱移動ダクト４０に吸収された前記熱は、次に前記ダクトを通じて上方に放射され、及び流出部でリリースされて、その後ろにある冷たい空気を引き込む。

本発明の前述したバージョンのものは、多くの長所を持つが、それには受動的エネルギーを使用して廃棄物を殆ど生成せずに淡水を生成することを含む。これにより、従来の脱塩方法に関係する問題が解決される。ただし、本発明では、これらのすべての長所を本発明の実施形態のすべてで実施する必要がないことは留意されるべきである。

本発明は特定の実施形態を参照してごく詳細に説明されたが、他の実施形態およびバージョンも可能である。それ故、添付の請求項の要旨と範囲は、前述の好ましい実施形態に含まれる記述に限定されるべきものではない。

図１は、本発明の断面図である。 図２は、黒色表面、風壁、及びシャフト底部分の開口部の上面図である。 図３は、黒色表面、風壁、シャフト底部分の開口部、及びシャフト底部の斜視図である。 図４は、前記黒色表面にエネルギーを反射している風壁を示す。 図５は、暖められた空気と水蒸気がシャフト底部分の開口に導かれていくベンチュリ効果が図示される。 図６は、熱転送ダクト、およびチェンバー上部域を通じた前記熱転送ダクトへの熱交換および、略水平に重ねられた空洞シリンダーが図示される。 図７は、略水平に重ねられた空洞シリンダーと、滝のように落ちる水滴の間を通過する間に空気を除熱する、凝結からの水滴が示される。

Claims (16)

1. 海水脱塩のための方法であって、前記方法は、
   海水面と接触する黒色表面を提供して、空気を加熱し、且つ前記黒色表面から水を蒸発させる工程と、
   前記加熱された空気と水蒸気を垂直のベンチュリ風シャフトを通じて上方に導き、断熱的な圧力差を作り出すことによって、前記水蒸気を一連の相互連結するチェンバーの第１のチェンバーにリリースする工程と、
   前記水蒸気を前記チェンバー内で凝結させる工程と、
   前記脱塩化された水を前記チェンバーから除水する工程と、
   前記加熱された空気を前記チェンバーから排出する工程と、
   前記脱塩された水を保持する工程と
   を有することを特徴とする前記海水脱塩のための方法。
2. 請求項１記載のプロセスにおいて、前記脱塩化された水は少なくとも１つの貯水池に保持されることを特徴とする前記海水脱塩のためのプロセス。
3. 海水面の沿岸で使用される海水脱塩装置であって、
   ａ．前記海水面の沿岸に対してかなりの高さを持つハウジングと、
   ｂ．前記ハウジング内の相互連結した一連のチェンバーであって、前記一連のチャンバー内に少なくとも１つの第１のチェンバーと少なくとも１つの最後のチェンバーとを有し、前記各チェンバーは少なくとも１つの上部温度域と少なくとも１つの下部温度域とを有し、それぞれ、他のチェンバーの他の上部および下部温度域の温度と異なってもよい、前記一連のチェンバーと、
   ｃ．前記ハウジングに接続した略垂直の風シャフトであって、前記シャフトはベンチュリ効果が生じるように設計されており、シャフト上部とシャフト底部とを有し、前記シャフト上部は前記第１のチェンバー中に開口し、前記シャフト底部は開口を有する、前記略垂直の風シャフトと、
   ｄ．各々、上部域と下部域を有する前記チェンバーであって、前記各々のチェンバーは複数の側部と、天井と、底部とを有し、前記底部は前記下部域内に位置し、水収集底の役目をするように設計される、前記各々のチェンバーと、
   ｅ．前記シャフト底部と前記シャフト底部開口に接続した黒色表面であって、外部海水面と接触するように設計され、さらに太陽エネルギーを吸収し、前記外部海水面からの前記水を蒸発させると共に、空気を加熱して空気の上昇を起こすことにより前記シャフト底部開口内への空気移動を起こすように設計された前記黒色表面と、
   ｆ．前記チェンバーの前記底部及び下部域での除水路であって、端部を有し、前記水収集底から前記水が重力によって除水されるように設計される前記除水路と、
   ｇ．前記一連のチェンバーの前記最後のチェンバーに接続された空気排気口であって、空気が前記チェンバーを通過して前記最後のチェンバー及び前記ハウジングから空気を排出するように設計され、更に空気が前記構造から出る際に前記構造に入る空気の速度に略一致するように少なくとも１つのベンチュリ効果を生じさせるように設計されている、前記空気排気口と、
   ｈ．少なくとも１つの貯水池であって、前記除水路端部に接続されており、少なくとも一時的に水を保持するように設計されている前記貯水池と、
   を有することを特徴とする前記海水脱塩のためのプロセス。
4. 請求項３記載の海水脱塩装置において、前記一連のチェンバーの前記相互接続は略垂直に重ねられた空洞シリンダーを有し、前記の略垂直に重ねられた空洞シリンダーは空気と水蒸気の方向づけをするように設計され、前記シリンダーは角度をつけて勾配されて前記水が前記チェンバーの前記水収集底に滴り落ちるように設計されることを特徴とする前記海水脱塩装置。
5. 請求項４記載の海水脱塩装置において、前記の略垂直に重ねられた空洞のシリンダーは更に、前記の凝結する水蒸気が前記方向づけされた空気と水蒸気の間を滴り落ちるように設計され、前記空気が滝のような水滴間を通過する間に除熱されることによって、前記方向づけされた空気と水蒸気が冷却されることを特徴とする前記海水脱塩装置。
6. 請求項３記載の海水脱塩装置において、前記チェンバーの側部と天井はテクスチャード加工され表面を有し、前記テクスチャード加工された表面は水が凝結するための拡張された表面を提供することを特徴とする前記海水脱塩装置。
7. 請求項３記載の海水脱塩装置であって更に、前記海水面の表面の上にある流入口を持つ熱移動ダクトを有し、前記流入部への流入の前に加熱せずに空気を取り込むように配置される前記流入口と、前記空気排気口の近辺に位置する流出口と、前記構造中を走り放射熱を回収する本体とを有することを特徴とする前記海水脱塩装置。
8. 請求項３記載の海水脱塩装置であって更に、前記黒色表面に隣接する凹型風壁を有し、前記風壁は前記黒色表面にエネルギーを向ける反射表面として設計され、更に前記水蒸気を前記シャフト底部開口中に導くように設計されることを特徴とする前記海水脱塩装置。
9. 請求項８記載の海水脱塩装置であって更に、湾曲した端部を持つ凹型風壁を有し、海水面の表面上のどの方向から吹く空気フローの回収も最大限にし、前記空気フローを前記風壁ベンチュリと前記ハウジングに接続する前記垂直風シャフトの方向に向けなおすことを特徴とする前記海水脱塩装置。
10. 請求項３記載の海水脱塩装置において、前記ハウジングと、前記チェンバーと、前記シャフトと、前記風壁と、前記黒色表面はコンクリートで形成されることを特徴とする前記海水脱塩装置。
11. 請求項１０記載の海水脱塩装置において、前記シャフトと、前記風壁と、前記黒色表面とはビニール添加物を有するコンクリートで形成されることを特徴とする前記海水脱塩装置。
12. 請求項３記載の海水脱塩装置において、前記除水路は更に出口部を有することを特徴とする前記海水脱塩装置。
13. 海水脱塩装置であって、
    ａ．上部域と下部域とを有するハウジングと、
    ｂ．前記ハウジング内の相互連結した一連のチェンバーであって、前記一連のチェンバー内に少なくとも１つの第１のチェンバーと少なくとも１つの最後のチェンバーとを有する前記一連のチェンバーと、
    ｃ．前記ハウジングに接続された略垂直の風シャフトであって、前記風シャフトは、ベンチュリ効果が生じるように設計されており、シャフト上部とシャフト底部とを有し、前記シャフト上部は前記第１のチェンバーに開口し、前記シャフト底部は前記垂直ベンチュリシャフトの頂点部の開口よりも大きい開口を有する、前記略垂直の風シャフトと、
    ｄ．各々上部域と下部域を有する前記チェンバーであって、各々の前記チェンバーは複数の側部と、天井と、底部とを有し、前記天井はテクスチャード加工され、前記テクスチャード加工はその上に水が凝結するための表面を提供するように設計され、前記側部はリブ状に設計されて、水滴がその側部を走り落ちるのを可能にし、前記底部は前記下部域に位置し、水収集底の役目をするように設計された、前記チェンバーと、
    ｅ．前記シャフト底部と前記シャフト底部開口に接続した黒色表面であって、前記黒色表面は、外部海水域と接触するように設計され、さらに太陽エネルギーを吸収し、且つ前記外部海水域からの前記水を蒸発させると共に、空気を加熱して空気の上昇を起こすことにより前記シャフト底部開口内への空気移動を起こすように設計された、前記黒色表面と、
    ｆ．前記チェンバーの前記底部と下部域にある除水路であって、前記除水路は、端部を有し、前記端部は出口部を有し、前記除水路は重力によって前記水収集底から前記水を徐水し、前記水を前記出口部に移動させるように設計された、前記除水路と、
    ｇ．前記一連のチャンバーの最後のチャンバーに接続される垂直ベンチュリ排気シャフトであって、前記垂直ベンチュリ排気シャフトは、前記チャンバーを通過して前記の最後のチャンバーと前記ハウジングから空気を方向づけ、排気するように設計され、さらに少なくとも１つのベンチュリ効果を生じさせるように設計され、これにより空気を上方に且つ前記チャンバーの頂点の上に押しやって放射熱を回収し、前記構造の一番上にある排気口を通じて排出する、垂直ベンチュリ排気シャフトと、
    ｈ．前記徐水口に接続されて水を保持するように設計された、少なくとも１つの貯水池と、
    ｉ．略垂直に重ねられた空洞シリンダーであって、前記略垂直に重ねられた空洞シリンダーは、空気と水蒸気を方向づけるように設計され、前記シリンダーは前記水が前記チェンバーの前記水収集底に滴り落ちるように角度をつけた勾配に設計され、さらに、凝結する水蒸気が前記方向づけられた空気と水蒸気の間を滴り落ちるように設計され、前記空気が滝のような水滴間を通過する間に除熱されることにより、前記方向づけられた空気と水蒸気を冷却する、前記の略垂直に重ねられた空洞シリンダーと、
    ｊ．前記黒色表面に隣接する凹型風壁であって、前記黒色表面にエネルギーを向ける反表面として設計され、更に前記水蒸気を前記シャフト底部開口中に導くように設計される、凹型風壁と、
    ｋ．湾曲した端部を持つ前記の凹型風壁であって、海水面の表面上のどの方向から吹く空気フローの回収も最大限にし、前記空気フローを前記風壁ベンチュリと前記ハウジングに接続する前記垂直風シャフトの方向に向け直すための、前記の凹型風壁と、
    を有することを特徴とする前記海水脱塩装置。
14. 請求項１３記載の海水脱塩装置において、更に熱移動ダクトを有し、前記ダクトは前記海域の表面の上に配置される流入口を有し、流入の前に加熱せずに空気を取り込みための前記流入部と、前記空気排気口に近辺に位置する流出口と、前記構造中を走り放射熱を回収する本体とを有することを特徴とする前記海水脱塩装置。
15. 請求項１３記載の海水脱塩装置において、前記ハウジングと、前記チェンバーと、前記シャフトと、前記風壁と、前記黒色表面とはコンクリートで形成されることを特徴とする前記海水脱塩装置。
16. 請求項３記載の海水脱塩装置において、前記前記シャフトと、前記風壁と、前記黒色表面とはビニール添加物を有するコンクリートとで形成されることを特徴とする前記海水脱塩装置。

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