JP2007319784A - 淡水化装置及び淡水化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】海水から安価で、且つ安全な淡水を得ることの出来る淡水化装置及び淡水化方法の提供。
【解決手段】海水を貯留する海水受水槽（１）と、貯留した海水中にマイクロバルブを発生させる超微細気泡生成手段（２）と、マイクロバブルを含んだ海水を落下させる落下装置（４）と、落下する超微細気泡を含んだ海水が衝突する複数の衝突部材（５１、５２）を設けた蒸発室（５）と、蒸気室（５）で発生した水蒸気が流過する水蒸気流路（６）と、水蒸気流路（６）を通過した水蒸気を凝縮させる凝縮室（７）と、凝縮室（７）で生じた淡水（純水）を回収する淡水回収槽（３）、とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水を淡水化する淡水化技術に関する。

近年、地球温暖化によって陸地の砂漠化が急速に進み、地球規模の水環境は危機的状態に陥りつつある。
海洋に面した地域において、海水から安価で、且つ安全な淡水を得る技術の向上は、そのような陸地の砂漠化に歯止めをする意味でも重要である。
動植物を問わず生命体の維持のため、あるいは工業や農業の用途のために、「水」を確保することは、２１世紀における最大の課題の一つと言える。

これに対して、現状における海水を淡水化する技術の多くにおいては、高価な機器を必要とし、維持管理費も高く、運転時の消費エネルギーが大きくて、二酸化炭素排出量が多い。
そのため、経済的に余裕のある国はともかく、現時点で砂漠化の危機に晒されている様な発展途上国においては、実施が極めて困難な場合が多い。

海水の淡水化に関するその他の従来技術として、例えば温度の低い海水温熱水を利用して効率良く海水を蒸発し、海水から淡水を得る技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る技術では、蒸発器における蒸発効率が低く、装置を大規模化しなければ十分な量の淡水が得られない、という問題点が存在する。

また、逆浸透膜を複数段設けて、海水を淡水化する技術も知られている（特許文献２参照）。
しかし、上述した技術は第２段目の逆浸透膜の劣化防止が主たる目的であって、上述したような問題点を解決するものではない。また、逆浸透膜はメンテナンスに多大な労力を必要とするという問題点を有している。
特開平９−１０８６５３号公報 特開２００６−１２２７８７号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、安価で且つ安全に、海水から淡水を得ることが出来る淡水化装置及び淡水化方法を提供することを目的としている。

発明者は、いわゆる「マイクロバルブ」及び「ナノバブル」と呼ばれる超微細気泡を研究している。そして、マイクロバルブ及びナノバブルには、以下の特徴があることを見出した。
（１） マイクロバルブ及び／又はナノバブルは、体積当たりの表面積が大きい。
（２） マイクロバブルは、障害物等に衝突して圧壊を起こす際に、約５５００℃の高温を発生してナノバブルとなり、圧壊によって周囲にその熱を放出する。
（３） マイクロバルブ及び／又はナノバブルは、水中に長時間留まることができる。
（４） マイクロバルブ及び／又はナノバブルを含む水は蒸発面積が大きく、通常水に比べて約１０倍の蒸発性を有している。
（５） 海水にマイクロバルブ及び／又はナノバブルを混入すると、海水の水素分子結合が分断され、通常より少ない熱量（通常水は１ｇが蒸発するのに５３９Ｃａｌを必要とする）で蒸発させることができる。
（６） 海水は含有物質が多いため、通常水に比べてマイクロバルブ及び／又はナノバブルを発生させ易く、且つ、気泡密度が高くなる。

本発明は、上述したマイクロバルブ及び／又はナノバブルの特徴に着目して創作されたものである。
本発明の淡水化装置は、海水を貯留する海水受水槽（１）と、貯留した海水中に超微細気泡（マイクロバルブ）を発生させる超微細気泡生成手段（２）と、超微細気泡（マイクロバブル）を含んだ海水を落下させる落下装置（散布装置４）と、落下する超微細気泡を含んだ海水が衝突する複数の衝突部材（５１、５２）を設けた蒸発室（５）と、蒸気室（５）で発生した水蒸気が流過する水蒸気流路（６）と、水蒸気流路（６）を通過した水蒸気を凝縮させる凝縮室（７）と、凝縮室（７）で（水蒸気が凝縮することにより）生じた淡水（純水）を回収する淡水回収槽（３）、とを備えることを特徴としている（請求項１）。
ここで、前記衝突部材は、じゃま板（５１）と樋（５２）が対となったユニットが、蒸発室（５）に沿って複数設けられているのが好ましい。

本発明において、水蒸気流路（６）と凝縮室（７）とを仕切る隔壁（第２の隔壁８）が設けられており、該隔壁（８）は（複数の貫通孔８３が平行に形成されており、水蒸気流路６を上昇する水蒸気が、貫通孔８３を流れることにより）水蒸気が通過可能に構成されて（おり、水蒸気流路６を流れる水蒸気が最寄りの貫通孔８３を通過して、凝縮室７へ流入可能に構成されて）いるのが好ましい（請求項２）。

本発明において、前記水蒸気流路（６）の流路面積は上方に向けて漸減するように形成されているのが好ましい（請求項３）。

本発明において、前記蒸発室（５）と前記水蒸気流路（６）とは隣接しており、蒸発室（５）と水蒸気流路（６）とは蒸気の透過を許容する隔壁（例えば、パンチングメタルの隔壁５６）で仕切られているのが好ましい（請求項４）。

本発明において、前記凝縮室（７）には、海水を海水受水槽（１）に供給する海水供給ライン（Ｌ１）が通過しているのが好ましい（請求項５）。
ここで、前記海水供給ライン（Ｌ１）は外気によって冷却されるように構成されていることが好ましい。

前記蒸発室（５）は、装置全体における太陽光を受光できる外壁（１０Ａ）に面しており、その外壁（１０Ａ）面には集熱板が張り巡らされているのが好ましい。

本発明において、自然のエネルギーを用いて発電を行う発電装置（例えば、風力発電装置６２、太陽光発電装置６４）を有しているのが好ましい（請求項６）。
この場合、蓄電装置を備え、自然のエネルギーを用いて発電を行う発電装置（６２、６４）からの発電出力を蓄電可能に構成するのが好ましい。

本発明において、自然のエネルギーを用いて発電を行う前記発電装置（６２、６４）の発電出力が、運転に必要な電力需要以上に構成されているのが好ましい（請求項７）。

本発明の淡水化方法は、上述した淡水化装置（請求項１〜７の何れか１項の淡水化装置）を用いて海水の淡水化を行う淡水化方法において、海水を取水して海水受水槽（１）に貯留する工程（Ｓ１、Ｓ２）と、超微細気泡生成手段（２）によって貯留した海水中に超微細気泡（マイクロバブル）を生成する工程（Ｓ３）と、微細気泡を含んだ海水を蒸発室（５）に落下させる工程（Ｓ４）と、蒸発室（５）で海水を蒸発させる工程（Ｓ５、Ｓ６）と、蒸発した海水を凝縮室（７）において凝縮させる工程、とを有することを特徴としている（請求項８）。

上述する構成を具備する本発明によれば、超微細気泡生成手段（２）によって海水受水槽（１）に貯留した海水中に超微細気泡（マイクロバブル）を発生させることが出来る。そして、落下手段（４）によって、超微細気泡（マイクロバブル）を含んだ海水を衝突部材（じゃま板５１、樋５２）に衝突させれば、海水に含まれる超微細気泡（マイクロバブル）が圧壊して、さらに微小径のナノバブルに変化する。

上述したマイクロバルブ及びナノバブルの特徴（２）で述べたように、マイクロバブルは、障害物等に衝突して圧壊を起こす際に、約５５００℃の高温を発生してナノバブルとなり、圧壊によって周囲にその熱を放出する。係る熱量により、海水が気化（蒸発）して、蒸気室（５）において水蒸気を発生する。
上述した様に、マイクロバブル及び／又はナノバブルを含む海水は、含まない海水に比較して、蒸発し易いこととも相俟って、本発明によれば、従来技術に比較して、高速で海水を蒸発することが出来ると共に、蒸発に要する消費エネルギーを大幅に削減できる。

ここで、超微細気泡（マイクロバブル及び／又はナノバブル）は水中に長時間そのままの姿で留まることができるという性質を有している。従って、超微細気泡（マイクロバブル）を含む海水が超微細気泡生成手段（２）から落下手段（４）から落下するまでの間、海水中の超微細気泡（マイクロバブル）は殆ど減少しない。

本発明の実施に際して、衝突部材として、じゃま板（５１）と樋（５２）とを対にして、蒸発室（５）に沿って複数段設ければ、超微細気泡（マイクロバブル）の衝突率を向上させ、高温エネルギーの獲得と、より蒸発能力の高い極微細気泡（ナノバブル）への変換率を高めることが出来る。

本発明において、水蒸気流路（６）は、前記海水受水槽（１）の上方に配置され、流路面積が上方に向かって漸減するように形成すれば、上方に向かうにしたがって、蒸気の流速を高めることが出来る。したがって、水蒸気流路（６）の途中での水蒸気が滞留し（流路抵抗等による蒸気の失速）、滞留した水蒸気が凝縮して、凝縮水が海水受水槽（１）に落下して、水蒸気を発生させたことが無意味になってしまう様な事態を防止することが出来る。

本発明で、蒸発室（５）と水蒸気流路（６）とは隣接しており、蒸発室（５）と水蒸気流路（６）とは蒸気の透過を許容する部材（例えば、パンチングメタル５６）で仕切られる様に構成した場合には、蒸発室（５）で発生した水蒸気は直ちに水蒸気流路（６）側に抜け出すので、発生した水蒸気が蒸発室（５）内で凝縮してしまい、凝縮した純水が海水受水槽（１）に戻ってしまう事態を防止出来る。

本発明において、凝縮室（７）には海水を海水受水槽（１）に採取する際の海水ライン（Ｌ１）が通過する様に配置すれば、海水の有する冷熱を凝縮室（７）内の水蒸気に投与して、凝縮室（７）の水蒸気の凝縮を促進する事が出来る。
この場合、海水供給ライン（Ｌ１）を外気によって冷却されるように構成すれば、海水ラインを流れる海水から凝縮室（７）の水蒸気に対して、より多くの冷熱が投入されて、蒸気の凝縮能力をさらに向上させることが出来る。

本発明において、蒸発室（５）を装置全体における太陽光を受光できる外壁（１０Ａ）に面する様に設け、その外壁面（１０Ａ）には集熱板（１０Ｄ）が張り巡らせれば、蒸発室（５）内の温度を高め、蒸発室（５）における海水の蒸発を促進させることが出来る。

そして本発明において、自然のエネルギーを用いて発電を行う発電装置（例えば、風力発電装置６２、太陽光発電装置６４）を有する様に構成すれば、淡水化装置（１０１）に使用する電力が、太陽光発電や風力発電の様な自然のエネルギーで賄うことが出来るので、ランニングコストを大幅に削減することができると共に、環境に優しい淡水化装置を提供することが出来る。
ここで、蓄電装置（６０）を備え、該蓄電装置（６０）には太陽光発電や風力発電で発生した電気を蓄電可能に構成すれば、ランニングコストを削減することに加えて、太陽光発電が出来ない夜間においても、淡水化装置の操業が可能となる。

本発明において、自然のエネルギーを用いて発電を行う前記発電装置（６２、６４）の発電出力が、運転に必要な電力需要以上に構成すれば、ランニングコストを限界まで削減することが可能になり、且つ、環境に対する悪影響を最低限まで少なくすることが出来る。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図６を参照して、第１実施形態に係る淡水化装置の概要について説明する。

図1は第１実施形態の概要を示している。
図１において、第１実施形態に係る淡水化装置は、海水受水槽１と超微細気泡生成器２と、淡水回収槽３と、蒸発室５と、凝縮室７とを有している。

海洋から取水した海水は、符号Ｆ１で示す経路により海水受水槽１に貯留される。海水が経路Ｆ１を流過する際に、凝縮室７において、海水の保有する冷熱が凝縮室７内の水蒸気に投与されて、その水蒸気を凝縮する。
海水受水槽１に貯留された海水は、経路Ｆ２を介して、超微細気泡（マイクロバブル）生成器２に送られる。
超微細気泡生成器２では、経路Ｆ２を介して流入する海水中に、超微細気泡（マイクロバブル）を発生させる様に構成されている。

超微細気泡生成器２内で超微細気泡（マイクロバブル）を含んだ海水は、経路Ｆ３により、蒸発室５に散布される。蒸発室５内へ海水を散布する詳細については、後述する。

蒸発室５内に散布された超微細気泡（マイクロバブル）を含んだ海水は、障害物（じゃま板、樋）に衝突し、衝突の際における圧壊（圧力破壊）によって超微細気泡（マイクロバブル）のナノ化現象が起こる。
超微細気泡（マイクロバブル）は圧壊の際に凡そ５５００℃の高温となり、周囲にその熱を放出する。この熱エネルギーによって、超微細気泡（マイクロバブル）のナノ化現象が生じている海水は、急速に蒸発する。

海水の蒸発により発生した水蒸気は凝縮室７に送られ、凝縮室７内で、経路Ｆ１を流れる海水から投入される冷熱によって凝縮し、淡水（純水）となる。そして経路Ｆ４で示す様に、淡水回収槽３に回収される。

蒸発室５で蒸発しなかった海水は、経路Ｆ５で示す様に、再び海水受水槽１に回収される。
また、蒸発室５の障害物に溜まった含有物質（例えば、塩）Ｓは、経路Ｆ６で示す様に除去され（例えば、定期的に除去）、そして、例えば食塩や工業用・農業用材料として利用される。

蒸発室５は太陽光線の当たる壁面（斜面）が設けられており、当該壁面には、後述する集熱板が張り巡らされており、蒸発室５内を昇温するように構成されている。

次に、図２〜図４を参照して、第１実施形態を更に詳細に説明する。
図２において、全体を符号１００で示す淡水化装置は、ケーシング１０を備えている。ケーシング１０は、その底部に、海水受水槽１と、超微細気泡生成器２と、淡水回収槽３とを有している。

図２の例では、ケーシング１０の左側の外壁部１０Ａが傾斜しており、太陽光線を受光し易いように形成されている。その傾斜した外壁部１０Ａの下方には、海水入水槽１が設置されている。そして、傾斜した外壁部１０Ａとは反対側（図２では右側）は、垂直な外壁部１０Ｂとなっている。
淡水海水槽３は垂直な外壁部１０Ｂ側に設置されており、海水入水槽１と淡水回収槽３との間の領域には超微細気泡生成器２が配置されている。

傾斜した外壁部１０Ａは、硝子板やアクリル樹脂等の透明な板材で構成され、その外気側（図２では左側）には集熱板１０Ｄが張り巡らされている。
明確には図示されていないが、集熱板１０Ｄは散水装置等（図示せず）を有しており、定期的に水を流して自動で洗浄できるように構成されている。

そして、明確には図示されてはいないが、傾斜した外壁部１０Ａの室内側（図２では右側）には、光触媒が塗布されており、外壁部１０Ａの室内側に汚れが付着するのを抑制するように構成されている。

図２において、ケーシング１０の天蓋部１０Ｃと、傾斜した外壁部１０Ａとの接合部或いはコーナー部（符号Ａで示す領域）には、超微細気泡を含んだ海水を落下させる（散布する）散布装置４が設置されている。
搬送（圧送）ポンプＰ２を介装したラインＬ２（図１における経路Ｆ３に相当）によって、散布装置４は超微細気泡生成器２と連通している。

図２において、散布装置４の右端から、下方に向って、第１の隔壁５６が延在している。第１の隔壁５６は、ケーシング１０の傾斜した外壁部１０Ａに沿う様に、斜め方向（図２の左下方向）下方に延在しており、海水受水槽１の上方に到達している。そして、第１の隔壁５６の下端部は、海水受水層１を図２の左右方向について、概略二分する位置となっている。
傾斜した外壁部１０Ａと第１の隔壁５６とで挟まれた領域は、マイクロバブル及びナノバブルを含む海水を蒸発させるための蒸発室５となっている。

図３は、図２における領域１０の詳細を示している。
図３において、散布装置４の下面には複数の小孔４１が穿孔されており、小孔４１から超微細気泡（マイクロバブル）を含んだ海水が勢いよく散布されるように構成されている。

蒸発室５内において、傾斜した外壁部１０Ａの内側（内壁：図３の左側）には、じゃま板５１が取り付けられている。じゃま板５１は水平方向へ延在する様に取り付けられており、散布された超微細気泡を含む海水が衝突する様に配置されている。
また、外壁部１０Ａと対向する第１の隔壁５６には、樋５２が取り付けられている。樋５２は、じゃま板５１の斜め上方に取り付けられており、隔壁５６に取り付けてある部分が水平で、且つ、先端が斜め上方に反り上がる様に取り付けられている。そして、じゃま板５１と樋５２とで構成される対が、蒸発室５の上部から下部に向かって、図２の例では６対設けられている。

蒸発室５では、散布装置４の小孔４１から勢いよく散布された超微細気泡（マイクロバブル）を含んだ海水が、じゃま板５１及び／又は樋５２に衝突する。
上述した様に、海水中に含まれるマイクロバブルは、衝突によって圧壊してナノバブルとなり、圧壊の際に発生する高温と集熱板で集められた太陽熱によって、海水が蒸発する。
極微細気泡（ナノバブル）を含む海水の一部は樋５２に残溜し、太陽熱によって時間をかけて蒸発する。
蒸発しなかった海水は、落下して受水槽１に戻る。

図２において、超微細気泡生成器２の上方には第２の隔壁８が形成されており、第２の隔壁８は、その左側が傾斜しており、右側が垂直であり、図２において全体が楔形をしている。
第２の隔壁８の上端位置（図２における上下方向における上端位置）は、散布装置４の下端と概略等しい。

第１の隔壁５６と第２の隔壁８とに挟まれた領域により、水蒸気流路６が形成されており、蒸発室５で発生した水蒸気が水蒸気流路６を流れる。
水蒸気流路６は、上方に向かうに従って流路面積が漸減するように形成されている。そのように構成することによって、水蒸気流路６の上方ほど水蒸気の流速が増加し、水蒸気が滞留して水蒸気流路６内で凝縮し、凝縮水が受水槽１へ落下してしまうことを防止している。

第２の隔壁８の上端とケーシング１０の天蓋１０Ｃとの間には折り返し点９が形成されており、折り返し点９において、水蒸気流路６から凝縮室７に向かって水蒸気が流れる方向が変換される。
第２の隔壁８の傾斜した面８１から垂直な面８２に向かって、複数の貫通孔８３が平行に形成されている。水蒸気流路６を上昇する水蒸気が、隔壁８の厚みの部分を斜め方向上方へ通過し、以って、水蒸気流路６の各レベル（高さ）を流れている水蒸気が、折り返し点９を経由しないでも、最寄りの貫通孔８３から凝縮室７へ流入（短絡）出来る様にするためである。

海水を蒸発させることによって発生した水蒸気を凝縮する凝縮室７は、ケーシング１０の垂直壁１０Ｂと、第２の隔壁８の垂直面８２とに挟まれた領域に形成されている。
凝縮室７の下方には、淡水回収槽３が配置されている。

図２においては、第１の隔壁５６は、無数の小孔が穿孔されたパンチングメタルを使用している。隔壁５６をパンチングメタルで構成することによって、蒸発室５で発生した蒸気が速やかに水蒸気流路６側に透過できる。
ここで、蒸発室５では海水が常時蒸発しており、そのため、圧力が上昇するので、蒸発室５で発生した水蒸気は圧力の低い水蒸気流路６側に流入する。そして、水蒸気流路６内を上昇する水蒸気が、圧力の高い蒸発室５内へ流入してしまうことはない。

蒸発室５内の樋５２には含有物質である塩が堆積するので、樋５２に塩が一定量溜まった時点で、或いは定期的に、樋５２に溜まった塩を除去（採取）する。
除去（採取）された塩は、食塩や工業材料として利用することが出来る。

なお、蒸発室５で発生した水蒸発に加えて、海水受水槽１で発生した水蒸気も、水蒸気流路６内を流れる。

凝縮室７内には、海水供給ラインＬ１（図１の経路Ｆ１に相当）が通過する様に配置されている。
海水供給ラインＬ１は、搬送ポンプＰ１を介装しており、海水受水槽１に海水を供給する。
図２では、凝縮室７内を通過する海水供給ラインＬ１は垂直の線で表現されているが、これは図示の簡略化のためであり、実機では、海水供給ラインＬ１は凝縮室７内を九十九折状に通過している。

海水供給ラインＬ１は、ケーシング１０の外部においては、外気Ｗｃが当たって冷却され易い位置に配置されている。或いは、海水供給ラインＬ１の外周部には、外気による風を積極的に利用できるような形状の風導板（図示せず）が設けられている。

係る構成により、海洋から取水した海水は、海水供給ラインＬ１のケーシング１０外部の領域では、外気によって冷やされる。そして、冷やされた海水が凝縮室７を九十九折状に通過する際に、海水の保有する冷熱が凝縮室７内の水蒸気へ投入されて、凝縮室７内の水蒸気を速やかに凝縮する。

蒸発室５は、太陽光を受光し易い様に傾斜した外壁１０Ａに面しており、前述したように、その外壁１０Ａには集熱板１０Ｄが張り巡らされている。
従って、集熱板１０Ｄで集められた太陽熱によって蒸発室５内の温度が上昇し、蒸発室５における海水（マイクロバブル及び／又はナノバブルを含む海水）の蒸発を促進させる。

図４は、第１実施形態に係る淡水化装置１００全体を、集熱と冷却に関して、イメージとして表現した図である。
ケーシング１０の太陽光受光面（図２における傾斜した外壁部）１０Ａは、ケーシング１０を上方から視た場合には湾曲して凹面に形成され、凹んだ部分に熱溜まり部を作っている。凹んだ部分に熱溜まり部を構成するのは、風によって太陽熱が奪われないようにするためである。そして、面１０Ａを凹んだ形状にすることにより、太陽光により加熱された空気（符号Ｗｈ）が熱溜まり部に集まり易くなる。

ケーシング１０の反対面（図２における外壁部）１０Ｂは、冷風を効率よく取り込むように凸形状となっている。明確には図示されていないが、垂直面１０Ｂの表面にはフィンが形成されている。
なお、図４において、矢印Ｆｗは風の流れの方向を示し、矢印Ｗｈは太陽光で加熱された空気の流れる向きを示し、矢印Ｗｃは冷たい風の向きを示している。

図５は、傾斜した外壁部１０Ａ近傍の拡大図を示している。
図５において、集熱板（或いは集熱フィルム）１０Ｄ及び外壁１０Ａの構成材料である硝子板（或いはアクリル板）は、取り付けボルトＢによって着脱が自在に構成されている。
外壁１０Ａの一部を取り付けボルトＢによって着脱自在に構成したので、定期的に硝子板を取り外して、樋５２に溜まった含有物（主として塩）Ｓを回収することができる。

次に、図６のフローチャートをも参照して、第１実施形態に係る淡水化方法を説明する。
先ず、図示しない海水取水口から海水供給ラインＬ１を介して海水を取水し（ステップＳ１）、受水槽１に供給する（ステップＳ２）。貯留した海水は超微細気泡生成器２に送られ、超微細気泡生成器２によって海水中にマイクロバブルを生成する（ステップＳ３）。

マイクロバブルを含んだ海水は、圧送ポンプＰ２によりヘッドを与えられ、ラインＬ２を介して散布装置４に送られる。そして、散布装置４からその下方の蒸発室５へ、マイクロバブルを含んだ海水が散布（落下）される（ステップＳ４）。
蒸発室５内に散布されたマイクロバブルを含む海水は、じゃま板５１及び樋５２に衝突し、マイクロバブルの一部が圧壊によってナノバブルに変化する（ステップＳ５）。

マイクロバブルが圧壊する際には約５５００℃の高温を発生するので、圧壊により周囲にその熱を放出する。この熱エネルギーによってマイクロバブル及び／又はナノバブルを含んだ海水は、速やかに蒸発する（ステップＳ６で「気化」）。
一方、蒸発しなかった海水は、受水槽１に落下して戻される（ステップＳ６で「未気化」）。

海水の蒸発により発生した水蒸気は、パンチングメタル製の第１の隔壁５６の小孔から水蒸気流路６へ流入し、水蒸気流路６を上昇し、折り返し点９を経由して、凝縮室７に流入する。或いは、第２の隔壁８の貫通孔８３から、短絡する様に、凝縮室７に送られる（ステップＳ７）。
なお図６においては、水蒸気が水蒸気流路６を上昇する旨を、「煙道上昇」と表現している。

凝縮室７内では、海水供給ラインＬ１によって海水の保有する冷熱が、水蒸気へ投入されて、水蒸気を凝縮する（ステップＳ８）。
水蒸気が凝縮して得られた淡水（純水）は、淡水回収槽３に落下して回収される（ステップＳ９）。

第１実施形態では、淡水化のために取水した海水中に、超微細気泡生成器２によりマイクロバブルを発生させ、散布装置４によって、マイクロバブルを含んだ海水をじゃま板５１及び樋５２に衝突させてマイクロバブルをナノバブルに変化させる。

ここで、マイクロバブルとナノバブルは、水中に長時間そのままの姿で留まることができる。従って、マイクロバブル（及び／又はナノバブル）を含む海水が超微細気泡生成器２から散布装置４で落下されるまで、マイクロバブル（及び／又はナノバブル）は殆ど減少しない。

マイクロバブルは、じゃま板５１及び樋５２に衝突して圧壊する際に、約５５００℃の高温エネルギーを発生させる。係る高温エネルギーが海水の蒸発に寄与する。そのため、マイクロバブル及び／又はナノバブルを含む海水は、蒸発し易い。
発明者の実験によれば、マイクロバブル及び／又はナノバブルを含む海水は、含まない海水に比較して、蒸発量が１０倍程度に促進されることが確認されている。そして、ナノバルブを含む海水は、マイクロバルブのみを含む海水に比較して、さらに蒸発量が増加することも確認されている。

第１実施形態では、じゃま板５１と樋５２の対が、蒸発室５に複数段に亘って設けられているので、マイクロバブルの衝突率を向上させ、高温エネルギーの獲得と、より蒸発能力の高いナノバブルへの変換率を高めることが出来る。

水蒸気流路６は海水受水槽１の上方に配置され、水蒸気流路６の流路面積は上方に向かって漸減するように形成されているので、水蒸気流路６を上昇する水蒸気の流速は、水蒸気流路６を上昇するほど速くなる。そのため、水蒸気流路６を均一な面積とした場合よりも、流路６の途中で水蒸気が滞留して、凝縮してしまう事態が防止出来る。

蒸発室５と水蒸気流路６とは隣接しており、蒸発室５と水蒸気流路６とは蒸気の透過を許容する部材（例えば、パンチングメタル）５６で仕切られているので、蒸発室５で発生した水蒸気は直ちに水蒸気流路６側へ流れ、蒸発室５内で凝縮して、海水受水槽１に落下してしまうことが無い。

凝縮室７には海水ラインＬ１が配置されているので、海水の有する冷熱を凝縮室７内の水蒸気に投与して、凝縮室７の水蒸気を凝縮のを促進する事が出来る。
ここで、海水供給ラインＬ１を外気によって冷却されるように構成することによって、更に蒸気の凝縮能力を向上させることが出来る。

蒸発室５は、太陽光を受光し易い様に傾斜した外壁１０Ａに面しており、その外壁１０Ａには集熱板１０Ｄが張り巡らされているので、蒸発室５内の温度を高め、蒸発室５における海水（マイクロバブル及び／又はナノバブルを含む海水）の蒸発を促進させることができる。

次に、図７に基づいて第２実施形態について説明する。
図７において、全体を符号１０２で示す淡水化装置は、電動の装備（図２における海水供給ポンプＰ１及び圧送ポンプＰ２、その他の図示しない電動の装備）の電力を、風力発電装置及び／又は太陽光発電装置で発電して賄うように構成されている。

図７において、淡水化装置１０２は、風力発電装置６２と、太陽光発電装置６４と、発電した電力を一時蓄えておくコンデンサ６６とを備えている。

風力発電装置６２と太陽光発電装置６４は、電力ラインＬｅ１を介して、コンデンサ６６と接続されている。コンデンサ６６は、電力ラインＬｅ２を介して、海水供給ポンプＰ１及び圧送ポンプＰ２と接続されている。

図７では、淡水化装置１０２は、風力発電装置６２及び太陽光発電装置６４の双方を備えているが、風力発電装置６２と太陽光発電装置６４の何れか一方のみを設けていても良い。

図７では、コンデンサ６６を備えているが、風力発電装置６２及び／又は太陽光発電装置６４で発電した電力を、海水供給ポンプＰ１及び／又は圧送ポンプＰ２へ直接供給することも可能である。
その場合、淡水化を意図した時間帯においては、風力発電装置６２、太陽光発電装置６４の内、少なくとも何れか一方は発電していることが必要である。

図７の第２実施形態の淡水化装置１０２によれば、風力発電装置６２、太陽光発電装置６４等により、消費電力の全てを賄うことが可能であり、ランニングコストの大幅削減が果たせる。
図７の実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、第１実施形態の淡水化装置１００と同様である。

次に、図８に基づいて第３実施形態を説明する。
図８において、全体を符号１０３で示す淡水化装置は、夜間でも海水を淡水化することが可能に構成されており、２４時間、淡水化運転が可能に構成されている。

図８において、淡水化装置１０３は、図７の第２実施形態に対して、コンデンサ６６に隣接して、制御手段であるコントロールユニット７０を設けている。そして、受水槽１の真上に第２の散布装置４Ａを設け、第２の散布装置と受水槽１との間に第２のじゃま板５５を設けている。
また、マイクロバブルを含む海水が流れるラインＬ２の途中には、３方弁Ｖを介装し、３方弁Ｖと第２の散布装置４ＡとをバイパスラインＬ３で接続している。

３方弁Ｖ、海水供給ポンプＰ１、圧送ポンプＰ２は、何れもコントロールユニット７０を経由してコンデンサ６６と接続されている。
コントロールユニット７０は、例えば、予め設定された時間帯になると、３方弁Ｖを第２の散布装置４Ａと連通する側に切り換え、散布装置４と連通する側を遮断する様に構成されている。

散布装置４から海水を散布（落下）させるのは、日中の太陽光が当たっている時間帯においては、蒸発室５に面している傾斜した外壁１０Ａから、太陽熱を取り込むためである。
しかし、日照の無い夜間は太陽熱を利用できないので、海水をわざわざ高い位置の散布装置４まで、電力を使って持ち上げる必要は無い。そのため、３方弁Ｖを切り換えて、第２の散布装置４Ａを使用する。

図８の淡水化装置１０３によれば、日中に太陽光発電６４及び／又は風力発電６２によって発電された電力はコンデンサ６６に蓄電されている。
従って、日照が無く、更には凪によって風力発電が行われない夜間においても、コンデンサ６６に蓄えられた電力で淡水化装置１０３は無人（自動）で運転が可能となる。

すなわち、マイクロバルブを含む海水は、３方弁Ｖを介して第２の散布装置４Ａから第２のじゃま板５５に向けて散布される。散布されたマイクロバルブを含む海水が第２のじゃま板５５に衝突すると、海水中のマイクロバルブが圧壊して、高熱を発生し、海水を蒸発させるのである。

上記以外の構成及び作用効果に関しては、図８の第３実施形態は図７の第２実施形態と同様である。
図７の第２実施形態及び図８の第３実施形態は、太陽光や風力の様な自然エネルギーを利用するため、化石燃料等を使用せずに、最小限のランニングコストで、環境に優しい淡水化システムを実現することが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

本発明の第１実施形態の概要を示すブロック図。 第１実施形態の全体構成を示す断面図。 図２のＡ部詳細図。 第１実施形態における集熱と冷熱のイメージを表現する模式図。 第１実施形態のメンテナンスを説明する部分断面図。 第１実施形態の淡水化の手順を説明するフローチャート。 本発明の第２実施形態の全体構成を示した断面図。 本発明の第３実施形態の全体構成を示した断面図。

符号の説明

１・・・海水受水槽
２・・・超微細気泡生成器
３・・・淡水回収槽
４・・・落下手段／散布装置
５・・・蒸発室
６・・・水蒸気流路
７・・・凝縮室
８・・・第２の隔壁
１０・・・ケーシング
１０Ａ・・・傾斜した外壁
１０Ｄ・・・集熱板
５１・・・じゃま板
５２・・・樋
５６・・・第１の隔壁
１００、１０２、１０３・・・淡水化装置

Claims (8)

1. 海水を貯留する海水受水槽と、貯留した海水中に超微細気泡を発生させる超微細気泡生成手段と、超微細気泡を含んだ海水を落下させる落下装置と、落下する超微細気泡を含んだ海水が衝突する複数の衝突部材を設けた蒸発室と、蒸気室で発生した水蒸気が流過する水蒸気流路と、水蒸気流路を通過した水蒸気を凝縮させる凝縮室と、凝縮室で生じた淡水を回収する淡水回収槽、とを備えることを特徴とする淡水化装置。
2. 水蒸気流路と凝縮室とを仕切る隔壁が設けられており、該隔壁は水蒸気が通過可能に構成されている請求項１の淡水化装置。
3. 前記水蒸気流路の流路面積は上方に向けて漸減するように形成されている請求項１、２の何れかの淡水化装置。
4. 前記蒸発室と前記水蒸気流路とは隣接しており、蒸発室と水蒸気流路とは蒸気の透過を許容する隔壁で仕切られている請求項１〜３の何れか１項の淡水化装置。
5. 前記凝縮室には、海水を海水受水槽に供給する海水供給ラインが通過している請求項１〜４の何れか１項の淡水化装置。
6. 自然のエネルギーを用いて発電を行う発電装置を有している請求項１〜５の何れか１項の淡水化装置。
7. 自然のエネルギーを用いて発電を行う前記発電装置の発電出力が、運転に必要な電力需要以上に構成されている請求項１〜６の何れか１項の淡水化装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項の淡水化装置を用いて海水の淡水化を行う淡水化方法において、海水を取水して海水受水槽に貯留する工程と、超微細気泡生成手段によって貯留した海水中に超微細気泡を生成する工程と、微細気泡を含んだ海水を蒸発室に落下させる工程と、蒸発室で海水を蒸発させる工程と、蒸発した海水を凝縮室において凝縮させる工程、とを有することを特徴とする淡水化方法。

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