JP2011240241A - Spray type raw water desalination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスプレー式原水淡水化装置に関するものである。 The present invention relates to a spray-type raw water desalination apparatus.
海水、汽水等の原水を淡水化する方法としてスプレー式の蒸発法が知られている。すなわち、蒸発室内で加熱した海水をノズルの先端からスプレー状に噴射して蒸発させ、その蒸発した水蒸気を凝縮室内に導いて凝縮させて淡水を得る構造である。凝縮室内での水蒸気の冷却源としては加熱する前の原水が使用される(例えば、特許文献1参照)。 A spray-type evaporation method is known as a method for desalinating raw water such as seawater and brackish water. That is, it is a structure in which seawater heated in the evaporation chamber is sprayed from the tip of the nozzle to evaporate, and the evaporated water vapor is guided into the condensation chamber and condensed to obtain fresh water. Raw water before heating is used as a cooling source of water vapor in the condensing chamber (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の技術にあっては、加熱海水をノズルの先端からスプレー状に噴射するため、スケールなどによりノズルの先端が目詰まりを起こしやすい。スケールが一度付着すると除去作業がとても面倒である。 However, in such a conventional technique, since the heated seawater is sprayed from the tip of the nozzle in a spray form, the tip of the nozzle is likely to be clogged by a scale or the like. Once the scale is attached, the removal work is very troublesome.
特に昨今では環境問題から海水を蒸発させるための熱源として太陽熱を利用する技術が多く提案され、このような分野の技術発展にも前記スケールの問題は解決しなければならない課題である。 In particular, in recent years, many technologies using solar heat as a heat source for evaporating seawater have been proposed due to environmental problems, and the problem of scale has to be solved for technological development in such fields.
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、海水等の原水を予め加熱しないスプレー式原水淡水化装置を提供することを目的としている。 This invention is made paying attention to such a prior art, and it aims at providing the spray-type raw | natural water desalination apparatus which does not heat raw water, such as seawater, beforehand.
請求項1記載の発明は、熱源により加熱空気を発生させる加熱空気発生部と、加熱空気を充満させると共に上部から原水をスプレー状に噴射する蒸発室と、蒸発室内の水蒸気を導いて冷源により淡水に凝縮させる凝縮室と、を備えていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a heated air generating section that generates heated air by a heat source, an evaporation chamber that fills the heated air and sprays raw water from the upper portion in a spray form, and guides water vapor in the evaporation chamber from a cold source. And a condensing chamber for condensing into fresh water.
請求項2記載の発明は、加熱空気に上向きに流れを付与し、下向きに噴射された海水と向流させることを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、加熱空気発生部における熱源が太陽熱によるものであることを特徴とする。
The invention according to
請求項4記載の発明は、凝縮室における冷源が、蒸発室に噴射する前の原水であることを特徴とする。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、原水が蒸発室内に噴射された時に加熱空気により加熱されて水蒸気化するためスケールが発生しない。 According to the first aspect of the present invention, since the raw water is heated by the heated air when it is injected into the evaporation chamber, the scale is not generated.
請求項2記載の発明によれば、噴射した原水と加熱空気を向流させるため、原水と加熱空気とが十分に接触して、原水を効率良く蒸発させることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the injected raw water and the heated air are counter-flowed, the raw water and the heated air are sufficiently in contact with each other, and the raw water can be efficiently evaporated.
請求項3記載の発明によれば、加熱空気発生部における熱源として太陽熱による加熱空気を利用すため、温室効果ガスの原因となる化石燃料を使用せずに済む。 According to the third aspect of the present invention, since heated air by solar heat is used as a heat source in the heated air generating section, it is not necessary to use fossil fuel that causes greenhouse gases.
請求項4記載の発明によれば、凝縮室に供給する前の原水を冷源として使用するため、凝縮室に供給される原水の温度が凝縮室内で水蒸気により温められ、原水淡水化装置全体の熱効率を高めることができる。
According to invention of
図1〜図7は、本発明の好適な実施形態を示す図である。この実施形態では原水の典型として海水に着目し、太陽熱を利用したスプレー式海水淡水化装置を例に説明する。また、日本のような北半球の中緯度の地域の場合を例にして説明する。 1 to 7 are views showing a preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, attention is focused on seawater as a typical raw water, and a spray-type seawater desalination apparatus using solar heat will be described as an example. In addition, the case of a mid-latitude region such as Japan will be described as an example.
まず、太陽熱を得るための太陽集光装置の説明をする。太陽集光装置はビームダウン式と言われているタイプのものである。中心にはセンターミラー1が図示せぬ3本のタワーにより支持されている。センターミラー1は、日中に太陽が存在する方角とは反対側が切欠かれた部分回転楕円形状をしている。センターミラー1は図1に示すように、断面が楕円に合致した湾曲面を有し、下方に第1焦点Aと第2焦点Bが存在する。
First, a solar condensing device for obtaining solar heat will be described. The solar concentrator is of the type that is said to be beam-down. At the center, a
センターミラー1は図2に示すように、平面視で、半円よりも東側及び西側に所定の角度範囲だけ張り出した状態になっている。センターミラー1の北側及び東西両側には複数のヘリオスタット2が放射状に設置されている。
As shown in FIG. 2, the
ヘリオスタット2は図示せぬセンサーにより太陽の動きに連動して向きを変化させる構造となっており、常に太陽光Lを第1焦点Aへ向けて反射するように制御される。第1焦点Aを通過した太陽光Lはセンターミラー1で反射され第2焦点Bに集光する。
The
第2焦点Bには筒型集光鏡3が設置されている。筒型集光鏡3は上部開口よりも下部開口が狭い概略テーパー筒形状で、内面はマルチミラー式の複数のセグメントにより構成された鏡面になっている。ヘリオスタット2の反射光は、センターミラー1で反射された後に、すべてこの筒型集光鏡3内に導入される。筒型集光鏡3の下側には空気加熱部4が設けられ、そこで空気aを1000℃程度の加熱空気bにすることができる。
A
次に、図4〜図7に基づいて、加熱空気の製造について説明する。 Next, the production of heated air will be described with reference to FIGS.
筒型集光鏡3は周囲が角型のハウジング5により覆われていて、筒型集光鏡3とハウジング5との間には中空部6が存在する。ハウジング5の上部には中空部6への空気取入口7が形成されている。
The
筒型集光鏡3の下側の空気加熱部4は下部が細くなったロート状のハウジング8を有し、多数の熱交換部材9により上部空間10と下部空間11に区画されている。上部空間10と、筒型集光鏡3の中空部6とは、通気路12を介して連結されている。筒型集光鏡3の下部開口に臨むハウジング8の上面には透明窓13が形成されている。この透明窓13は耐熱性を有する石英硝子で形成されている。
The
熱交換部材9は黒色で炭化珪素膜(SiC)製の多貫通孔構造で1000℃以上の耐熱性を有している。この熱交換部材9は通過空気を均一化するためのロート状のカバー14(図7)内に収納されている。この熱交換部材9を複数並べて設置することで、空気加熱部4の上部空間10と下部空間11を区画している。
The
次に加熱空気bが製造される過程を説明する。 Next, the process for producing the heated air b will be described.
センターミラー1で反射された太陽光Lは全て筒型集光鏡3内に導入され、その内面で反射されて集光されるが、反射の際に筒型集光鏡3も吸収熱により加熱されるため筒型集光鏡3が高温になる。そのため、空気取入口7から取り入れられた空気aは中空部6内で筒型集光鏡3の裏面と接して予備的に加熱される。
All the sunlight L reflected by the
ある程度加熱された空気aは通気路12を介して空気加熱部4の上部空間10に導入される。上部空間10に導入された空気aは熱交換部材9を通過して下部空間11に至る。この際、熱交換部材9には筒型集光鏡3の下部開口から透明窓13を経て高エネルギーの太陽光Lが集光された状態で照射され、熱交換部材9がきわめて高い効率で太陽熱を吸収するため大変な高温になっているので、空気aが熱交換部材9を通過することにより加熱空気bとなる。
The air a heated to some extent is introduced into the
加熱空気bはファン15により吸引されて空気パイプ17を介して蒸発室16へ送られる。空気パイプ17は蒸発室16の下部に接続され、加熱空気bを蒸発室16の下側から供給する。蒸発室16の上部にはノズル部18が設けられている。ノズル部18には海水Sが供給される。海水Sは、蒸発室16に隣接する凝縮室19に設置された凝縮パイプ20を通過してノズル部18へ供給される。
The heated air b is sucked by the
ノズル部18に導入された海水Sは、蒸気パイプ20から下向きにスプレー状に噴射される。蒸発室16と凝縮室19の隔壁の上部にはデミスタ21が設けられている。デミスタ19は通気性はあるが微細な水分飛沫(ミスト)の通過は防止する性能を有している。従って、加熱空気bは蒸発室16の下側から導入された後、上側のデミスタ19へ向けて上向きの流れとなる。
Seawater S introduced into the
このような高温の加熱空気bが上向きの流れをもった状態で蒸発室16内に充満しているため、そこにノズル部18から下向きに海水Sが霧状に噴射されると、海水Sは加熱空気bとの接触により蒸発して水蒸気cが発生する。加熱空気bと噴射された海水Sとが向流で接触するため、海水Sを効率よく蒸発させることができる。蒸発せずに残った一部の濃縮海水S’は蒸発室16の下部の排出口22から海に戻される。
Since the
蒸発室16で蒸発した水蒸気cはデミスタ21を通過して凝縮室19へ送られる。凝縮室19内には前記凝縮パイプ20がコイル状に設置され、そこに加熱前の海水Sが供給されるため、そこが冷源となって水蒸気cを凝縮させる。凝縮された淡水Wは凝縮室19の下部に溜められる。海水Sは水蒸気cの凝縮の際に若干温められてノズル部18へ送られるため、スプレー噴射時の蒸発を促進する。海水Sは若干温められるだけでスケールを発生させるほどの加熱ではない。
The water vapor c evaporated in the
この実施形態では、海水Sを直接加熱せず、加熱空気bとの接触により蒸発させているため、ノズル部18にスケールが発生しない。従ってメンテナンスが容易である。
In this embodiment, since the seawater S is not directly heated but evaporated by contact with the heated air b, no scale is generated in the
3 筒型集光鏡
4 空気加熱部
9 熱交換部材
16 蒸発室
19 凝縮室
L 太陽光
a 空気
b 加熱空気
c 水蒸気
W 淡水
S 海水
DESCRIPTION OF
Claims (4)
加熱空気を充満させると共に上部から原水をスプレー状に噴射する蒸発室と、
蒸発室内の水蒸気を導いて冷源により淡水に凝縮させる凝縮室と、
を備えていることを特徴とするスプレー式原水淡水化装置。 A heated air generator for generating heated air by a heat source;
An evaporation chamber that is filled with heated air and sprays raw water in a spray form from above,
A condensing chamber that guides water vapor in the evaporation chamber and condenses it into fresh water by a cold source;
A spray-type raw water desalination apparatus characterized by comprising:
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