JP2014193427A - Desalination system, growing method and desalination plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体から淡水を得る淡水化システム、それを用いた育成方法、及び、淡水化装置に関する。 The present invention relates to a desalination system for obtaining fresh water from a liquid, a growing method using the desalination system, and a desalination apparatus.
真水を得ることが困難な立地において真水を作り出す技術として、海水から淡水を作り出す技術が知られている。例えば、特許文献1には、撥水粒子を用いた淡水化方法が開示されている。 As a technique for producing fresh water in a location where it is difficult to obtain fresh water, a technique for producing fresh water from seawater is known. For example, Patent Document 1 discloses a desalination method using water-repellent particles.
しかしながら、従来技術の方法では、例えば地面に掘られた凹部に淡水化装置を形成する際、液化層で液化した淡水(蒸留水)をポンプ等でくみ上げる等して利用する必要があり、電力を利用する設備が必要になるという課題がある。 However, in the method of the prior art, for example, when forming a desalination apparatus in a recess dug in the ground, it is necessary to use fresh water (distilled water) liquefied in a liquefied layer by pumping it up, etc. There is a problem that equipment to be used is required.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電力を利用する設備を省くことができる淡水化システム、育成方法、及び、淡水化装置を提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of the said subject, Comprising: It aims at providing the desalination system, the cultivation method, and desalination apparatus which can omit the installation using electric power.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る淡水化システムは、液体から淡水を得る淡水化装置と、前記淡水を揚水する揚水場と、を備え、前記淡水化装置は、前記液体を貯める空間を有する水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより前記淡水を得る液化層とを有し、前記液化層の上部境界の第1位置に、前記第1位置以上の水位の前記淡水を排水する排水口が形成され、前記液化層は、前記淡水を前記揚水場へ導水する複数の導水粒子で充填され、前記複数の導水粒子の粒子径は、前記揚水場に近づくほど小さくなる。 To achieve the above object, a desalination system according to an aspect of the present invention includes a desalination apparatus that obtains fresh water from a liquid, and a pumping station that pumps the fresh water, and the desalination apparatus includes the liquid A water-repellent particle layer composed of a plurality of water-repellent particles, and water vapor that has passed through the water-repellent particle layer and is located under the water-repellent particle layer. A liquefied layer that obtains the fresh water by liquefying, and a drain outlet for draining the fresh water at a level higher than the first position is formed at a first position of an upper boundary of the liquefied layer, The fresh water is filled with a plurality of water guiding particles that guide the fresh water to the pumping station, and the particle diameter of the plurality of water guiding particles becomes smaller as it approaches the pumping station.
なお、これらの包括的または一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these comprehensive or partial specific aspects may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM. The present invention may be realized by any combination of a computer program and a recording medium.
本発明によれば、電力を利用する設備を省くことができる淡水化システム、育成方法、及び、淡水化装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the desalination system, the cultivation method, and desalination apparatus which can omit the installation using electric power are realizable.
本明細書で「撥水性」とは、水を弾く性質を意味する。 As used herein, “water repellency” means the property of repelling water.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る淡水化システムは、液体から淡水を得る淡水化装置と、前記淡水を揚水する揚水場と、を備え、前記淡水化装置は、前記液体を貯める空間を有する水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより前記淡水を得る液化層とを有し、前記液化層の上部境界の第1位置に、前記第1位置以上の水位の前記淡水を排水する排水口が形成され、前記液化層は、前記淡水を前記揚水場へ導水する複数の導水粒子で充填され、前記複数の導水粒子の粒子径は、前記揚水場に近づくほど小さくなる。 In order to solve the above problems, a desalination system according to an aspect of the present invention includes a desalination apparatus that obtains fresh water from a liquid and a pumping station that pumps the fresh water, and the desalination apparatus includes the liquid A water-repellent particle layer composed of a plurality of water-repellent particles, and water vapor that has passed through the water-repellent particle layer and is located under the water-repellent particle layer. A liquefied layer that obtains the fresh water by liquefying, and a drain outlet for draining the fresh water at a level higher than the first position is formed at a first position of an upper boundary of the liquefied layer, The fresh water is filled with a plurality of water guiding particles that guide the fresh water to the pumping station, and the particle diameter of the plurality of water guiding particles becomes smaller as it approaches the pumping station.
この構成により、毛管力により液化層の淡水を揚水場に導水することができるので、ポンプや人間等が淡水をくみ上げて、揚水場に散布する手間を省くことができる。 With this configuration, since the fresh water in the liquefied layer can be guided to the pumping station by capillary force, it is possible to save time and effort for a pump, a person, etc. to draw up the fresh water and spray it on the pumping station.
また、排水口が形成されているので、第1位置以上の水位の淡水を排出することができるので、淡水が撥水粒子層に達することを防止することができる。 Moreover, since the drain outlet is formed, the fresh water at the first level or higher can be discharged, so that the fresh water can be prevented from reaching the water repellent particle layer.
ここで、例えば、前記液化層の下面は、前記揚水場に近づくほど低くなる勾配を有する。 Here, for example, the lower surface of the liquefied layer has a gradient that becomes lower as it approaches the pumping station.
この構成により、液化層では、毛管力に加え重力により淡水を揚水場に導水することができる。 With this configuration, in the liquefied layer, fresh water can be guided to the pumping site by gravity in addition to capillary force.
また、例えば、前記揚水場の下面は、前記液化層に近づくほど高くなる勾配を有する。 Further, for example, the lower surface of the pumping station has a gradient that becomes higher as it approaches the liquefied layer.
この構成により、重力により淡水を導水場の底部全体に導水することができるので、揚水場では、例えば揚水場の上に設けられる耕作地などの底部全体に、淡水を揚水することができる。 With this configuration, since fresh water can be guided to the entire bottom of the water pumping station by gravity, the fresh water can be pumped to the entire bottom of the pumped farm, for example, in the cultivated land.
また、例えば、前記揚水場は、上から見て、前記淡水化装置の周囲に設けられているとしてもよい。 In addition, for example, the pumping station may be provided around the desalination apparatus as viewed from above.
ここで、例えば前記淡水化装置の形状は、上から見て、略円形であるとしてもよいし、前記淡水化装置の形状は、上から見て、略長方形であるとしてもよい。 Here, for example, the shape of the desalination apparatus may be substantially circular as viewed from above, and the shape of the desalination apparatus may be approximately rectangular as viewed from above.
また、例えば、前記淡水化装置は、上から見て、前記揚水場の周囲に設けられているとしてもよい。 In addition, for example, the desalination apparatus may be provided around the pumping station as viewed from above.
ここで、例えば前記揚水場の形状は、上から見て、略円形であるとしてもよいし、前記揚水場の形状は、上から見て、略長方形であるとしてもよい。 Here, for example, the shape of the pumping station may be substantially circular as viewed from above, and the shape of the pumping station may be approximately rectangular as viewed from above.
また、例えば、前記液化層を上から見たときの面積は、前記水槽及び前記撥水粒子層を上から見たときの面積より大きいとしてもよい。 For example, the area when the liquefied layer is viewed from above may be larger than the area when the water tank and the water-repellent particle layer are viewed from above.
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る育成方法は、上記の淡水化システムを用いた育成方法であって、前記貯液層に前記液体を導入し、前記撥水粒子層の上に前記液体を配置する工程と、前記撥水粒子層の上に配置された前記液体を加熱することにより蒸発させて水蒸気を生成する工程と、前記液化層で前記水蒸気を液化することにより、前記淡水を得る工程と、前記淡水を毛管力により前記揚水場へ導水する工程と、前記揚水場に導水された淡水を揚水する工程とを含む。 In order to solve the above problem, a growing method according to an aspect of the present invention is a growing method using the desalination system described above, wherein the liquid is introduced into the liquid storage layer, and the water repellent particles Disposing the liquid on a layer; evaporating the liquid disposed on the water-repellent particle layer by heating to generate water vapor; and liquefying the water vapor in the liquefied layer. The step of obtaining the fresh water, the step of introducing the fresh water to the pumping site by capillary force, and the step of pumping the fresh water introduced to the pumping site.
これにより、毛管力により液化層の淡水を揚水場に導水することができるので、ポンプや人間等が淡水をくみ上げて、揚水場に散布する等の手間を省くことができる。 Thereby, since the fresh water of a liquefied layer can be led to a pumping station by capillary force, the effort of a pump, a person, etc. picking up fresh water and spreading to a pumping station can be saved.
ここで、例えば、前記揚水場上には、植物を育成するための栽培場が設けられており、前記揚水する工程では、前記揚水場に導水された淡水を、前記栽培場に揚水するとしてもよい。 Here, for example, a cultivation site for growing plants is provided on the pumping station, and in the step of pumping, fresh water guided to the pumping site may be pumped to the cultivation site. Good.
これにより、淡水化システムで淡水化するだけで、耕作場に淡水が供給される。 As a result, fresh water is supplied to the farm only by desalination with the desalination system.
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る淡水化装置は、液体から淡水を得る淡水化装置であって、前記液体を貯める空間を有する水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより前記淡水を得る液化層とを有し、前記液化層の上部境界の第1位置には、前記第1位置以上の水位に貯水された前記淡水を排水する排水口が設けられ、前記液化層は、前記淡水を外部に導水させる複数の導水粒子で充填され、前記複数の導水粒子の粒子径は、前記外部に近づくほど小さくなる。 In order to solve the above problem, a desalination apparatus according to one aspect of the present invention is a desalination apparatus for obtaining fresh water from a liquid, which is located under a water tank having a space for storing the liquid, and A water-repellent particle layer composed of a plurality of water-repellent particles, and a liquefied layer that is located under the water-repellent particle layer and obtains the fresh water by liquefying water vapor that has passed through the water-repellent particle layer. The first position of the upper boundary of the liquefied layer is provided with a drain outlet for draining the fresh water stored at a water level equal to or higher than the first position, and the liquefied layer has a plurality of water guides the fresh water to the outside. Filled with water guiding particles, the particle diameters of the plurality of water guiding particles become smaller as they approach the outside.
これにより、毛管力により液化層の淡水を揚水場に導水することができるので、ポンプ等の電力を利用する設備を省くことができる。 Thereby, since the fresh water of a liquefied layer can be led to a pumping station by capillary force, the facilities using electric power, such as a pump, can be omitted.
なお、これらの包括的または一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these comprehensive or partial specific modes may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM. You may implement | achieve with arbitrary combinations of a circuit, a computer program, and a recording medium.
以下、各実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Each embodiment will be specifically described below with reference to the drawings.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
(実施の形態)
[基本構成の淡水化装置]
以下、実施の形態に係る淡水化システムを説明する前に、基本構成の淡水化装置10及びその淡水化処理を、図面を参照しながら説明する。図1は、基本構成における淡水化装置10の構成を示す断面図である。
(Embodiment)
[Basic desalination equipment]
Before describing a desalination system according to an embodiment, a
図1に示す淡水化装置10は、水槽(water tank)11と、撥水粒子層(water−repellent particle layer)13と、液化層(depoliticizing layer)14とを備えている。水槽11、撥水粒子層13、及び液化層14は、上から下に向かって順に位置している。ここで、水槽11は、側面が容器12の上側側壁12aによって囲まれ、底面が撥水粒子層13によって覆われた、液体を貯める空間(貯液層)を有する。
The
<水槽11>
水槽11は、平面視(上面視)において矩形又は円形など任意の形状でよい。水槽11は、側面が容器12の上側側壁12aで形成され、底面が撥水粒子層13の上面で形成されている。
<
The
ここで、容器12について説明する。図1に示す容器12は、鉛直方向に沿って立設された下側側壁12bと、下側側壁12bと接続され、かつ、上向きに広がるように傾斜した上側側壁12aと、下側側壁12bと接続された底板12cとを有する。上側側壁12aは上向きに広がるように傾斜することは必須ではなく、下側側壁12bと同様に、鉛直方向に沿って立設されても良い。ただし、上側側壁12aは、水槽11に液体を導入する場合の液体の流路にも相当する場合があり、水槽11に導入される液体のエネルギーを低減するためには、上向きに広がるように傾斜していることが望ましい。
Here, the
容器12は、水槽11の上面以外の面を、上側側壁12aと下側側壁12bと底板12cとで囲むように形成されている。
The
容器12の下部は、後述する撥水粒子層13と液化層14との側部を下側側壁12bですべて囲こむとともに、液化層14の底面を底板12cで保持する。容器12は、液化層14中に淡水化された淡水を保持可能としている。
The lower part of the
下側側壁12b及び上側側壁12aは、それぞれ、撥水性を有する材料で構成されている。下側側壁12b及び上側側壁12aの例は、それぞれ、金属板コンクリート、防水シート、又は、粘土などである。
The
このように、容器12は、有底筒体形状であって、下側の開口と比べて上側の開口が大きい筒体形状の上側側壁12aと、上側の開口が上側側壁12aの下側の開口に当接する筒体形状の下側側壁12bと、下側側壁12bの下側の開口を塞ぐ底板12cとを備え、内部に、水槽11、撥水粒子層13及び液化層14が位置している。なお、容器12は、有底筒体形状に限らず、例えば、地面に掘られた凹部であって、この凹部に、水槽11、撥水粒子層13及び液化層14が位置する構成であってもよい。また、下側側壁12b及び上側側壁12aは、撥水性に限らず、防水性であってもよい。
Thus, the
水槽11に注がれた(導入された)液体は、水槽11に液体層15を形成する。つまり、撥水粒子層13の上面でかつ容器12の内部(上側側壁12aの空間)に液体層15を形成する。
The liquid poured (introduced) into the
なお、淡水化装置10は、水槽11に液体を導入するための導入通路を有していても良い。一方、淡水化装置10が導入通路を有さない場合には、水槽11の開口(容器12の開口)から、液体が水槽11内に導入されていても良い。ここで、水槽11に導入される液体は、一例として透明又は透光性を有している。
The
水槽11に注がれて液体層15を形成している液体は、撥水粒子層13及び上側側壁12aが撥水性を有するため、液化層14に流れ落ちない。すなわち、水槽11に注がれた液体は、液体層15として、周囲が上側側壁12aで囲まれた撥水粒子層13の上面上に積み重ねられて維持されている。液体層15の高さ(液体層15の液面の高さ)の例は、1mmから50cmである。液体層15の高さが高すぎると(例えば、15cmよりも高いと)、後述するように液体を加熱するのに時間がかかり、大きな熱容量が必要となり、液体の淡水化の効率が悪くなる。一方、低すぎると(例えば、50cmよりも低いと)、液体の淡水化の効率が悪すぎる。このため、この数値範囲内であれば、淡水化の効率を良好な状態で保つことができる。
The liquid poured into the
このように、水槽11は、側面が容器の上側側壁12aで形成され、底面が撥水粒子層13で形成され、淡水化装置10の外部から導入された液体を液体層15として保持する。
As described above, the
なお、水槽11は、水槽11の液体層15を加熱するヒーターを有していても良い。その場合、例えば、ヒーターは、水槽11の上側側壁12aに配置される。
The
<撥水粒子層13>
撥水粒子層13は、水槽11の下に位置している。撥水粒子層13の上面が水槽11の底面を形成する。水槽11に液体が注がれた場合、撥水粒子層13は、液体層15の下面に接して位置する。図1に示すように、撥水粒子層13の側面は下側側壁12bで囲まれていても良い。
<Water
The water
撥水粒子層13は、少なくとも複数の撥水粒子を含む。各撥水粒子は、粒子と粒子表面を被覆している撥水膜とを備える。撥水粒子とは、粒子表面が撥水性を有する粒子である。
The water
撥水粒子層13は、多数の撥水粒子が密集することで形成されている。すなわち、1つの撥水性粒子の表面は、複数の他の撥水性粒子の表面に接している。このとき、撥水粒子層13は、互いに接触している撥水粒子間に、液体から加熱により蒸発した水蒸気が通過可能な隙間を有する。撥水粒子層13は、複数の撥水粒子を含むため、撥水粒子層13の内部に、液体の浸入を低減することができる。
The water
撥水粒子層13の側面は、下側側壁12bで全周囲が囲まれていても良い。下側側壁12bで囲まれることにより、液体が撥水粒子層13の内部へ浸入するのを低減できる。撥水粒子層13を形成する複数の撥水粒子も撥水性を有するため、液体が撥水粒子層13の内部への浸入を低減できるため、下側側壁12bは必須の構成ではない。
The entire side surface of the water
粒子とは、礫、砂、シルト、及び、粘土を含む。礫とは、2mmより大きく75mm以下の粒子径を有する粒子である。砂とは、0.075mmより大きく2mm以下の粒子径を有する粒子である。シルトとは、0.005mmより大きく0.075mm以下の粒子径を有する粒子である。粘土とは、0.005mm以下の粒子径を有する粒子である。 The particles include gravel, sand, silt, and clay. Gravel is a particle having a particle diameter of 2 mm to 75 mm. Sand is a particle having a particle diameter greater than 0.075 mm and 2 mm or less. Silt is a particle having a particle diameter of greater than 0.005 mm and 0.075 mm or less. Clay is a particle having a particle size of 0.005 mm or less.
撥水膜は、各粒子の表面を被覆している。撥水膜は、化学式−(CF2)n−によって表されるフッ化炭素基を具備することが望ましい。nは自然数である。望ましいnは2以上20以下である。 The water repellent film covers the surface of each particle. Water-repellent film, the formula - (CF 2) n - it is desirable to include a fluorocarbon group represented by. n is a natural number. Desirable n is 2 or more and 20 or less.
撥水膜は、共有結合により粒子と結合していることが望ましい。以下の化学式(I)は、望ましい撥水膜を表す。 The water repellent film is desirably bonded to the particle by a covalent bond. The following chemical formula (I) represents a desirable water-repellent film.
ここで、Qは水素又はフッ素である。m1及びm2は、それぞれ、独立して、0又は1以上の自然数である。nは2以上20以下である。 Here, Q is hydrogen or fluorine. m1 and m2 are each independently a natural number of 0 or 1 or more. n is 2 or more and 20 or less.
撥水粒子を製造する方法の一例が以下、説明される。 An example of a method for producing water-repellent particles will be described below.
まず、化学式CX3−(CH2)m1−(CF2)n−(CH2)m2−SiX3によって表される界面活性剤が、非水系溶媒に溶解され、界面活性剤溶液を調製する。Xはハロゲンであり、好ましくは塩素である。 First, the formula CX 3 - (CH 2) m1 - (CF 2) n - (CH 2) surfactant represented by m @ 2 -SiX 3 is dissolved in a non-aqueous solvent to prepare a surfactant solution. X is a halogen, preferably chlorine.
次に、乾燥雰囲気下において、界面活性剤溶液に複数の粒子が浸漬され、複数の撥水粒子を得る(特許文献;米国特許第5270080号明細書(特公平07−063670号公報に対応)参照)。 Next, a plurality of particles are immersed in a surfactant solution in a dry atmosphere to obtain a plurality of water-repellent particles (see Patent Document; US Pat. No. 5,527,0080 (corresponding to Japanese Patent Publication No. 07-063670)) ).
また、撥水膜の材料の例は、クロロシラン系材料、又は、アルコキシシラン系材料などである。クロロシラン系材料の例は、ペプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラハイドロデシルトリクロロシラン、又はノルマルオクタデシルジメチルクロロシランである。アルコキシシラン系材料の例は、ノルマルオクタデシルトリメトキシシラン、又はノナフルオロヘキシルトリエトキシシランである。 Examples of the material of the water repellent film are a chlorosilane-based material or an alkoxysilane-based material. An example of the chlorosilane-based material is peptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane or normal octadecyldimethylchlorosilane. Examples of the alkoxysilane-based material are normal octadecyltrimethoxysilane or nonafluorohexyltriethoxysilane.
撥水粒子層13は、水槽11及び液化層14の間で熱伝導を低減するように、低い熱伝導性を有することが望ましい。水槽11では液体を加熱することにより水蒸気化するため、水槽11は所定の温度以上(例えば、40℃以上80℃以下)を有する。液化層14は水蒸気を液化するため、液化層14は所定の温度以下(例えば、30℃以下)を有する。少なくとも水槽11の温度と液化層14の温度との差が10℃以上である。水槽11の温度と液化層14の温度は大きく異なり、水槽11と液化層14との間の熱伝導性が高い場合には、淡水化の効率が下がる場合がある。
The water
撥水粒子層13は複数の撥水粒子が密集して形成されているため、複数の粒子間に空気などが存在する。よって、撥水粒子層13は、一様な素材で形成された膜などよりも、低い熱伝導を有する。
Since the water-
撥水粒子層13の厚みの例は、5mm以上30cm以下である。
An example of the thickness of the water
撥水粒子層13があまりにも薄いと(厚みが1cm未満であると)、水槽11に注がれた水が液化層514に流れ落ち得る。一方、撥水粒子層13があまりにも分厚いと(厚みが30cmを越えると)、後述する水蒸気が撥水粒子層13の隙間を通過しづらくなる。
If the water
<液化層14>
液化層14は、撥水粒子層13の下に位置している。液化層14は、撥水処理をしていない粒子を含む複数の粒子で形成しても良い。又は、液化層14は、下側側壁12b及び底板12cで囲われた空間としても良い。
<
The liquefied
液化層14は、下側側壁12bで側部の全周囲が囲まれているとともに、底部は底板12cで覆われて、容器12により、淡水16を保持可能としても良い。
The liquefied
撥水粒子層13から撥水粒子層13の隙間を通過して液化層14に到達した水蒸気は、液化層14で液化し、液体の水(淡水16)となる。詳細は後述する。
The water vapor passing through the gap between the water
液化層14は、必要に応じて冷却されている。
The liquefied
冷却の例としては、以下のような方法が考えられる。液化層14の少なくとも一部が土壌中(地中)に配置されることにより、液化層14が冷却されている。例えば、液化層14と撥水粒子層13との界面の高さを地表の高さと同じにして、液化層14を撥水粒子層13よりも低い温度にする。
The following method can be considered as an example of cooling. The liquefied
また、液化層14が冷却部を有していても良い。
Moreover, the liquefied
このように、液化層14は、撥水粒子層13の下に位置し、撥水粒子層13を通過した水蒸気を冷却することにより液化する。ここで、液化層14は所定の温度以下(例えば、15℃以下)である。
Thus, the liquefied
なお、淡水化装置10は、液化層14と撥水粒子層13との界面には、撥水粒子層の撥水粒子が液化層14へと落ちにくくするための、例えばメッシュ等の支持層を有しても良い。
The
[淡水化方法]
以下、以上のように構成された基本構成における淡水化装置10による淡水化処理について説明する。
[Desalination method]
Hereinafter, the desalination process by the
<淡水化の処理>
図2は、基本構成における淡水化装置10の淡水化処理の工程を示すフロー図である。
<Desalination treatment>
FIG. 2 is a flowchart showing the desalination process of the
まず、水槽11に液体を導入し、撥水粒子層13の上に液体(液体層15)を配置する(S101)。ここで、液体は、例えば塩水である。
First, a liquid is introduced into the
次いで、撥水粒子層13の上に配置された液体を加熱することにより蒸発させて水蒸気を生成する(S102)。詳細には、水槽11に貯められた液体(液体層15)を一定以上の温度まで加熱すると、液体は水蒸気となる。
Next, the liquid disposed on the water-
なお、この一定の温度は、液体の種類及び気圧に基づいて、飽和蒸気圧曲線に応じて決まる温度である。例えば液体が塩水の場合、一定の温度は50度以上60度以下である。液体層15の加熱は、例えば太陽光により行われるとしてもよし、水槽11がヒーターを有する場合には、ヒーターにより行われるとしてもよい。また、加熱された物体を水槽11の液体層15に供給することにより、行われるとしてもよい。
This constant temperature is a temperature determined according to the saturated vapor pressure curve based on the type of liquid and the atmospheric pressure. For example, when the liquid is salt water, the certain temperature is not less than 50 degrees and not more than 60 degrees. The
次いで、液化層14で水蒸気を液化することにより、淡水を得る(S103)。 Next, fresh water is obtained by liquefying water vapor in the liquefied layer 14 (S103).
詳細には、水槽11において加熱により液体から蒸発した水蒸気は、上方向だけでなく、下方向にも移動する。下方向に移動する水蒸気は、撥水粒子層13における撥水粒子間の隙間を通り抜け、液化層14に到達すると、液化層14で液化し、液体の水となる。つまり、水槽11において加熱により液体から蒸発した水蒸気は、液化層14において冷却され、液体の水になる。
Specifically, the water vapor evaporated from the liquid by heating in the
このようにして、淡水化装置10(または淡水化システム20)の淡水化処理は行われる。 Thus, the desalination process of the desalination apparatus 10 (or desalination system 20) is performed.
なお、液体の水とは、水槽11に注がれた液体に含まれる固体、及び、溶解している不純物が低減された水であり、典型的には淡水(蒸留水)である。液体に溶解している不純物は、例えばイオンである。
The liquid water is water in which solids contained in the liquid poured into the
(本発明に至った知見)
しかしながら、上述した基本構成における淡水化装置10では、例えば地面に掘られた凹部(地下)に淡水化装置10を形成する際、液化層14で液化した淡水(蒸留水)をくみ上げるなどして利用する必要があり、電力を利用する設備が必要になるという課題がある。具体的には、淡水化装置の液化層14で液化した淡水を、植物等を育成するための耕作地等で使用する場合、ポンプなどにより蒸留水を地表まで汲み上げてから、散布しなければならないため、ポンプなど電力を利用する設備が必要になるという課題がある。
(Knowledge that led to the present invention)
However, in the
そこで、本発明者らは、電力を利用する設備を省くことができる淡水化システム、それを用いた育成方法、及び、淡水化装置を創作するに至った。 Then, the present inventors came to create the desalination system which can omit the facility using electric power, the growth method using the same, and the desalination apparatus.
以下では、電力を利用する設備を省くことができる本実施の形態の淡水化システム等について説明する。 Below, the desalination system etc. of this Embodiment which can omit the installation using electric power are demonstrated.
[淡水化システム]
図3は、本実施の形態における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。図4は、本実施の形態における液化層に構成される導水粒子の分布の一例を示す図である。図5及び図6は、本実施の形態における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。なお、図1と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
[Desalination system]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the desalination system in the present embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an example of the distribution of water guiding particles configured in the liquefied layer in the present embodiment. FIG.5 and FIG.6 is sectional drawing which shows an example of a structure of the desalination system in this Embodiment. Elements similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3に示す淡水化システム20は、液体から淡水を得る淡水化装置10Aと、淡水を揚水する揚水場32とを備える。
The
本実施の形態では、淡水化システム20は、さらに、導水層31と、植物を育成するための栽培場33とを備える。
In this Embodiment, the
淡水化装置10Aは、水槽11と、撥水粒子層13と、液化層14Aと、貯水排出口17とを備え、液体から淡水を得る。
The
<水槽11>
水槽11は、上述の基本構成と同様に、側面が上側側壁12aで形成され、底面が撥水粒子層13の上面で形成されている。水槽11は、上側側壁12a及び撥水粒子層13で囲まれた液体を貯める空間を有する。
<
In the
なお、詳細については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。 The details are the same as those described in the basic configuration, and thus the description thereof is omitted.
<撥水粒子層13>
撥水粒子層13は、水槽11の下に位置し、複数の撥水粒子で構成されている。水槽11に含まれる液体が所定以下の高さを有する場合には、液体は、撥水粒子層13を通過できない。一方、水槽11の液体が気化することにより発生する水蒸気は、撥水粒子層13を通過する。詳細については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
<Water
The water
<液化層14A>
液化層14Aは、撥水粒子層13の下に位置する。液化層14Aは、撥水粒子層13を通過した水蒸気を液化することにより淡水を得る。
<Liquefied
The liquefied
本実施の形態では、液化層14Aは、例えば地面に掘られた凹部など地下に設けられ、揚水場32と導水層31を介して繋がっている。
In the present embodiment, the liquefied
液化層14Aは、液化して得た淡水を揚水場32へと導水する複数の導水粒子で充填されている。
The liquefied
なお、複数の導水粒子は、液化層14Aの空間全体に、充填するとしてもよいし、上部の一部空間を残して充填されるとしてもよい。また、後述する貯水排水口17が設けられる第1位置以下の空間に充填されるとしてもよい。
Note that the plurality of water guiding particles may be filled in the entire space of the liquefied
ここで、複数の導水粒子は、空気よりも熱伝導性の高い粒子の集まりで充填されていることが望ましい。液化効率(淡水化効率)を向上することができるからである。 Here, it is desirable that the plurality of water guiding particles be filled with a collection of particles having higher thermal conductivity than air. This is because liquefaction efficiency (desalination efficiency) can be improved.
また、液化層14Aを構成する複数の導水粒子の粒子径は、図4に示すように、揚水場32に近づくほど小さくなる。換言すると、液化層14Aの空間には、導水層31に近いほど粒子サイズが小さくなる複数の導水粒子が充填されている。それにより、毛管力で導水層31を介して揚水場32へ淡水を供給(導水)することができる。
Moreover, the particle diameter of the several water conveyance particle | grains which comprise 14A of liquefying layers becomes small, so that it approaches the pumping
液化層14Aを構成する導水粒子の平均粒子径は、基本構成で説明した撥水粒子の平均粒子径の10倍以上100倍以下である。それにより、液化層14Aの表面付近の導水粒子で結露した水(淡水)が液化層14Aの下方向へ落下する。そして、上述したように導水粒子は、揚水場32に近いほど粒子サイズが小さくなるよう構成されているので、結露した水(淡水)が揚水場32への方向へ導水される。
The average particle diameter of the water guiding particles constituting the liquefied
なお、その他の構成については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。 Other configurations are the same as those described in the basic configuration, and thus description thereof is omitted.
なお、液化層14Aは、上述した構成の例に限られない。例えば図6の淡水化システム20B(淡水化装置10B)に示される液化層14Bの構成であってもよい。具体的には、液化層14Bの底部は、揚水場32Bに近づくほど低くなる勾配を有するとしてもよい。つまり、液化層14Bは、淡水を揚水場32に導くために、液化層14Bから揚水場32に向かって下向きに傾斜しているとしてもよい。液化層14Bの底部が下向きに傾斜していることにより、毛管力に加えて重力により淡水を揚水場32の方向に流す(導水する)ことができる。
Note that the liquefied
<貯水排出口17>
貯水排出口17は、液化層14Aの上部境界の第1位置に設けられ、第1位置以上の水位に貯水された淡水を排水する排水口である。それにより、液化層14に貯水された淡水が撥水粒子層13に達することを防止できるので、淡水が撥水粒子層13を押し上げてしまうることを防止できる。なお、液化層14の境界とは、液化層14の空間と液化層14の外側の空間(例えば容器12)との境界である。液化層14が容器12の下側側壁12bで囲まれている場合には、液化層14の上部と下側側壁12bの上部を貫通する位置が第1位置となる。
<
The water
また、貯水排出口17は、雨天時などに耕作場33に浸み込んだ雨水が揚水場32及び導水路31を介して液化層14Aに流れ込んだ場合にも、第1位置以上の水位に貯水された雨水を排水することができる。それにより、耕作場33から液化層14Aに流入した雨水が撥水粒子層13に達し、撥水粒子槽13を押し上げてしまうことを防止することができる。
In addition, the
ここで、第1位置は、撥水粒子層13と液化層14Aとの界面近傍の液化層14A側にあるのが好ましい。雨水または貯水された淡水が撥水粒子層13を押し上げることを防止するには十分な位置であり、液化層14Aに貯水する淡水の量を最大化できるからである。
Here, the first position is preferably on the liquefied
また、第1位置は、撥水粒子層13と液化層14Aとの界面近傍でなく、液化層14の上部(上半分以上)の位置にあるとしてもよい。雨水または貯水された淡水が撥水粒子層13を押し上げることを防止できればよいからであり、液化することで得た淡水を随時、導水層31に導水できればよいからである。
Further, the first position may not be in the vicinity of the interface between the water-
なお、貯水排出口17は、排出口の態様に限らず、排出管の態様で設けられるとしてもよく、第1位置以上の水位に貯水された淡水を排水することができればその形態は問わない。
In addition, the water
<導水層31>
導水層31は、揚水場32と液化層14Aとの間に接続され、液化層14Aからの淡水を揚水場32に導く。
<
The
ここで、導水層31は、液化層14Aと同様に、液化層14Aから揚水場32に向かう方向において粒子径が小さくなる導水粒子が充填されているとしてもよい。導水層31は、液化層14Aが延長されて形成されているとしてもよい。すなわち、導水層31は、液化層14の一部であってもよい。
Here, similarly to the liquefied
また、導水層31は、後述する揚水場32の一部であってもよい。
Moreover, the
なお、導水層31は、上述した構成の例に限られない。例えば図6(淡水化システム20B)に示される導水層31Bの構成であってもよい。具体的には、導水層31Bは、液化層14Bからの淡水を揚水場32に導くために、液化層14Bから揚水場32Bに向かう方向に下向きに傾斜しているとしてもよい。つまり、導水層31及び液化層14Aの接続部分が導水層31及び揚水場32との接続部分よりも相対的に高い位置に配置されるように、導水層31が形成されるとしてもよい。導水層31が下向きに傾斜していることにより、重力により淡水を揚水場32の方向に流す(導水する)ことができる。導水層31は、ヒューム管などの導水管で構成されるとしてもよい。
In addition, the
<揚水場32>
揚水場32は、耕作場33の下の位置に設けられ、液化層14Aから導水された淡水を揚水する。揚水場32は、平均粒子径の異なる砂床構造で設けられる。砂床構造は、例えば平均粒子径0.5mmの中目砂で構成される砂層と、その砂層の下に位置し、平均粒子径1mm程度の粗目砂で構成される玉石層とで構成される。それにより、揚水場32は、毛管力等を用いて淡水を揚水して耕作場33に供給することができる。
<Pump 32>
The pumping
また、揚水場32は、図3に示すように、耕作場33が液化層14Aより上の位置となる高さで設けられることが望ましい。揚水場32の毛管力321による揚水で耕作場33に過剰な水を供給することを防止することができるからである。
Moreover, as shown in FIG. 3, the
なお、揚水場32は、淡水を揚水して耕作場33に供給することができればその態様は問わない。例えば、揚水場32は、液化層14Aから導水された淡水を保水する保水力のある土壌で構成されているとしてもよい。耕作場33で育成されている植物等の根が揚水場32に達し、保水されている水(淡水)を吸い上げることができればよいからである。
The mode of the pumping
また、揚水場32は、図3に示すように、耕作場33が液化層14Aより上の位置となる高さで設けられることに限られない。例えば、図5(淡水化システム20A)に示すように、揚水場32Aは、耕作場33が液化層14Aの上部(上半分)の位置となる高さで設けられるとしてもよい。その場合、揚水場32Aの高さに合わせて導水層31Aの高さも調整される。
Further, as shown in FIG. 3, the pumping
なお、揚水場は、上述した揚水場32及び32Aの構成の例に限られない。例えば図6(淡水化システム20B)に示される揚水場32Bの構成であってもよい。具体的には、揚水場32Bは、液化層14Bからの淡水を導水場の底部全体に行き渡らす(導水)するために、揚水場32Bの下面(底面)は、液化層14Bから揚水場32Bに向かう方向において液化層14Bに近づくほど高くなる勾配を有するとしてもよい。つまり、揚水場32Bの下面は、液化層14Bに向かって上向きに傾斜しているとしてもよい。揚水場32Bの底面が上向きに傾斜していることにより、液化層14Bからの淡水を導水場の底部全体に行き渡らす(導水)ことができる。それにより、揚水場32Bは、耕作場33の底部全体に対して淡水を揚水することができる。
In addition, a pumping station is not restricted to the example of a structure of the pumping
次に、以上のように構成された淡水化装置10A及び20Bと、耕作場33とを上から見たときの位置関係について説明する。
Next, the positional relationship when the
図7A〜図7Cは、本実施の形態における淡水化システムの上面図である。図7A〜図7Cでは、淡水化システム20の上面図の一例が示されている。なお、図3と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
7A to 7C are top views of the desalination system according to the present embodiment. In FIG. 7A to FIG. 7C, an example of a top view of the
耕作場33及び揚水場32の形状は、例えば図7A〜図7Cに示すように、上から見て(上面視において)、略長方形などの矩形である。なお、耕作場33及び揚水場32の形状は、任意の形状でよく、例えば後述するように円形でもよい。淡水化装置10Aの形状は、図7A〜図7Cに示すように、上から見て(上面視において)、略長方形などの矩形又は円形など任意の形状でよい。
The shape of the
また、淡水化装置10Aと揚水場32とは、図7Aまたは図7Bに示すように、淡水化装置10Aの面積の方が小さく、淡水化装置10Aから揚水場32に向かう方向に広がる導水層31で接続されるとしてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 7A or 7B, the
また、淡水化装置10Aと揚水場32とは、図7Cに示すように、対向する辺となる長さが略同一の場合には、導水層31を介すことなく、直接接続されているとしてもよい。図7Cでは、上から見て、液化層14Aの面積は、水槽11及び撥水粒子層13の面積より大きい場合が示されている。なお、液化層14Aは、図7Cに示すように揚水場32に接続する部分だけ、水槽11及び撥水粒子層13の面積より大きい場合に限られない。
In addition, as shown in FIG. 7C, the
[育成方法]
以下、上記のように構成された淡水化システム20、20A及び20Bを用いた耕作場32での植物等の育成方法について、図8を用いて説明する。
[Growth method]
Hereinafter, the growth method of the plant etc. in the
図8は、実施の形態における淡水化システムを用いた育成方法を示すフロー図である。なお、図2と同様の要素には同一の符号を付している。 FIG. 8 is a flowchart showing a growing method using the desalination system in the embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element similar to FIG.
S101〜S103については、上述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。 Since S101 to S103 are as described above, detailed description thereof is omitted here.
まず、S103において、液化層14Aで水蒸気を液化することにより、淡水を得る。
First, in S103, fresh water is obtained by liquefying water vapor in the liquefied
次に、液化層14Aで得た淡水を毛管力により揚水場32へ導水する(S104)。
Next, the fresh water obtained in the liquefied
詳細には、液化層14Aに充填される導水粒子は、液化層14Aから揚水場32へ向かう方向において揚水場32に近づくほど小さくなる。そのため、液化層14Aは、毛管力により揚水場32へ淡水を導水する。本実施の形態では、液化層14Aは、導水層31を介して揚水場32と接続されているので、液化層14Aは、毛管力で導水層31に淡水を導水する。導水層31は、液化層14Aからの淡水を揚水場32に導水する。
More specifically, the water guide particles filled in the liquefied
次に、揚水場32は、揚水場32に導水された淡水を揚水する(S105)。
Next, the pumping
詳細には、S105において、揚水場32は、揚水場32に導水された淡水を、揚水場32上に設けられた植物等を育成するための栽培場33に揚水する。
Specifically, in S <b> 105, the pumping
以上、本実施の形態によれば、毛管力により液化層の淡水を揚水場に導水することができるので、ポンプなど電力を利用する設備を省くことができる淡水化システム及び育成方法を実現できる。 As mentioned above, according to this Embodiment, since the fresh water of a liquefied layer can be led to a pumping station by capillary force, the desalination system and cultivation method which can omit the facilities using electric power, such as a pump, are realizable.
なお、淡水化システムは、上述した構成の例に限らなれない。以下、他の構成例を変形例として説明する。 In addition, a desalination system is not restricted to the example of the structure mentioned above. Hereinafter, another configuration example will be described as a modification.
(変形例1)
図9は、本実施の形態の変形例1における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。図10は、本実施の形態の変形例1における液化層に構成される導水粒子の分布の一例を示す図である。図11は、本実施の形態の変形例1における淡水化システムの上面図である。図12は、本実施の形態の変形例1における淡水化システムの構成の別の一例を示す断面図である。なお、図3〜図6と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
(Modification 1)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the desalination system in Modification 1 of the present embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the distribution of water guiding particles configured in the liquefied layer in the first modification of the present embodiment. FIG. 11 is a top view of the desalination system in Modification 1 of the present embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the desalination system in Modification 1 of the present embodiment. Elements similar to those in FIGS. 3 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図9に示す淡水化システム20Cは、図3に示す淡水化システム20に対して、淡水化装置10Cと揚水場32Cとの構成が異なる。
The
また、図11に示すように、揚水場32Cとその上に位置する耕作場33Aの形状は、上から見て(上面視において)、中央に略円形の領域を有するドーナツ型である。一方、淡水化装置10Aの形状は、図11に示すように、上から見て(上面視において)、略円形であり、ドーナツ型の揚水場32Cの内側(中央の略円形の領域)に配置されている。このように、揚水場32Cは、上から見て、淡水化装置10Cの周囲に設けられている。なお、図11のA1−A2断面が図9に示す淡水化システム20Cの断面図に相当する。
Moreover, as shown in FIG. 11, the shape of the
<液化層14C>
本変形例では、液化層14Cは、例えば地面に掘られた凹部など地下に設けられ、揚水場32Cと直接繋がっている。
<Liquefied
In this modification, the liquefied
液化層14Cは、実施の形態における液化層14A及び14Bと同様に、液化して得た淡水を揚水場32Cへと導水する複数の導水粒子で充填されている。
Similarly to the liquefied
液化層14Cを構成する複数の導水粒子の粒子径は、図10に示すように、中心または中央部から揚水場32に近づくほど小さくなる。換言すると、液化層14Cは揚水場32Cに近いほど粒子サイズが小さくなる複数の導水粒子が充填されている。それにより、毛管力で揚水場32Cへ淡水を供給(導水)することができる。
As shown in FIG. 10, the particle diameters of the plurality of water guiding particles constituting the liquefied
また、液化層14Cを構成する導水粒子の平均粒子径は、上述した液化層14A及び14Bと同様に、基本構成で説明した撥水粒子の平均粒子径の10倍以上100倍以下である。それにより、液化層14Cの表面付近の導水粒子で結露した水(淡水)が液化層14Cの下方向へ落下する。そして、上述したように導水粒子は、揚水場32Cに近いほど粒子サイズが小さくなるよう構成されているので、結露した水(淡水)が揚水場32Cへの方向へ導水される。
Moreover, the average particle diameter of the water-conducting particles constituting the liquefied
なお、その他の構成については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。 Other configurations are the same as those described in the basic configuration, and thus description thereof is omitted.
<揚水場32C>
揚水場32Cは、耕作場33Aの下の位置に設けられ、液化層14Cから導水された淡水を揚水する。図9に示す本変形例の揚水場32Cの上から見たときの面積は、実施の形態の揚水場32と比較して、上から見たときの耕作場33Aの面積より大きくなっている。その他の構成については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。
<
The pumping
なお、揚水場Cは、上述した構成例に限られない。例えば図12(淡水化システム20D)に示す揚水場32Dの構成であってもよい。具体的には、揚水場32Dは、液化層14Bからの淡水を導水場の底部全体に行き渡らす(導水)するために、揚水場32Dの下面(底面)は、液化層14Cに近づくほど高くなる勾配を有するとしてもよい。つまり、揚水場32Dの下面は、液化層14Cに向かって上向きに傾斜しているとしてもよい。揚水場32Dの底面が上向きに傾斜していることにより、液化層14Cからの淡水を導水場32Dの底部全体に行き渡らす(導水)ことができる。それにより、揚水場32Dは、耕作場33Aの底部全体に対して淡水を揚水することができる。
The pumping station C is not limited to the configuration example described above. For example, the structure of the pumping
なお、淡水化装置10Cは、上述した構成に限らない。例えば図12の淡水化システム20Dに示される淡水化装置10Dであってもよい。
In addition, 10 C of desalination apparatuses are not restricted to the structure mentioned above. For example, the
図12に示す淡水化装置10Dは、図9に示す淡水化装置20Cと比較して、フタ18を有している。その他の構成については、淡水化装置10Dと同様のため、説明を省略する。
The
フタ18は、水槽11に設けられ、水槽11(上側側壁12a)の開口を覆う。フタ18は、淡水化装置10Dの液体層15を太陽光により加熱する場合には、透明の部材で形成される。淡水化装置10Dはフタ18を有することにより、水槽11から上方向に逃げる水蒸気を低減できるだけでなく、水槽11の開口から混入する不純物を低減できる。
The
(変形例2)
図13A及び図13Bは、本実施の形態の変形例2における淡水化システムの上面図である。なお、図3〜図6と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
(Modification 2)
13A and 13B are top views of the desalination system in Modification 2 of the present embodiment. Elements similar to those in FIGS. 3 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図5に示す揚水場32Aとその上に位置する耕作場33の形状は、例えば図13Aに示すように、上から見て(上面視において)、中央に略円形の領域を有するドーナツ型の一個片(扇形状)であってもよい。このように、淡水化装置10Aは、上から見て、揚水場32Aの周囲に設けられている。図13AのB1−B2断面が図5に示す淡水化システム20Aの断面図に相当する。
As shown in FIG. 13A, for example, as shown in FIG. 13A, the shape of the
また、図5に示す揚水場32Aとその上に位置する耕作場33の形状は、例えば図13Bに示すように、上から見て(上面視において)、中央に略円形の領域を有するドーナツ型であってもよい。このように、淡水化装置10Aは、上から見て、揚水場32Aの周囲に設けられている。図13Aに示す淡水化システム20EのB3−B4断面は図5に示す淡水化システム20Aの断面図に相当する。
Moreover, the shape of the
なお、導水層31は、変形例1と同様にあってもなくてもよい。導水層31を備えない場合には、液化層14Aと揚水場32Aとは直接繋がる。
The
また、液化層14Aの底部は、揚水場32Aに近づくほど低くなる勾配を有するとしてもよい。つまり、液化層14Aは、淡水を揚水場32Aに導くために、揚水場32に向かう方向に下向きに傾斜しているとしてもよい。液化層14Aの底部が下向きに傾斜していることにより、毛管力に加えて重力により淡水を揚水場32Aの方向に流す(導水する)ことができる。
Further, the bottom of the liquefied
(変形例3)
図14は、本実施の形態の変形例3における淡水化システムの構成の一例を示す断面図である。なお、図3〜図6と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
(Modification 3)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the desalination system in
図14に示す淡水化システム20Fは、図6に示す淡水化システム20Bに対して、導水層がない点に加えて、導入通路21と、水門22とを備える点で構成が異なる。
The
淡水化装置10Dは、図14に示すように、水槽11Aと、撥水粒子層13と、液化層14Dとを備え、液体から淡水を得る。淡水化装置10Dは、さらに、淡水化装置10Dに液体を供給するための導入通路21と接続されている。導入通路21は、液体を外部槽23から導入するための通路である。
As shown in FIG. 14, the
<水槽11A>
水槽11Aは、上述した水槽11と同様に、側面が上側側壁12aで形成され、底面が撥水粒子層13の上面で形成されている。水槽11Aは、上側側壁12a及び撥水粒子層13で囲まれた液体を貯める空間を有する。水槽11Aの側面の一部には、導入通路21が接続されている。また、上側側壁12aの上部端の一部が、導入通路21と接続されていても良い。
<
The
なお、水槽11Aは、側面に、液体が排出される排出通路を有するとしてもよい。排出通路は、水槽11Aの側面において、導入通路21の位置と対向する位置に配置されることが望ましい。つまり、排出通路は、水槽11Aの液体を貯める空間を挟んで、導入通路21と対向する位置に配置されることが望ましい。これにより、水槽11Aの液体はゆるやかに水槽11A中を流動し、排出通路から排出される。ここで、排出通路は、水槽11Aの液体口でもよく、水槽11Aの液体の一部がゆるやかに流動しながら排出されるようになっていればその形態は問わない。なお、その他については、基本構成で説明したのと同様であるため、詳細な説明は省略する。
The
<導入通路21>
導入通路21は、外部槽23と水槽11Aとの間に接続され、外部槽23の液体を水槽11Aに導く。
<
The
導入通路21は、外部槽23からの液体を水槽11Aに導くために、外部槽23(具体的には水門22)から水槽11Aに向かう方向に下向きに傾斜していることが望ましい。つまり、導入通路21及び外部槽23(水門22)の接続部分が導入通路21及び水槽11Aとの接続部分よりも相対的に高い位置に配置されるように、導入通路21が形成されることが望ましい。導入通路21が下向きに傾斜していることにより、図12に示す下向きの方向に、液体が流れる。
The
なお、導入通路21に所定以上の量の液体が導入することにより、液体を水槽11Aに向かって導く場合には、導入通路21は傾斜を有していなくても良い。
In addition, when the liquid of a predetermined amount or more is introduced into the
<水門22>
水門22は、開閉することにより、淡水化装置10Eの外部(ここでは外部槽23)から水槽11への液体の導入を開始する又は停止する。より具体的には、水門22は、導入通路21に設けられており、導入通路21を介して水槽11に導入する液体の量(導入量)を調整する。
<Sluice 22>
The
図14に示す例では、水門22は、水槽11と液体が溜められている外部槽23との間の液体の流量を調整する。水門22は、開くことにより、外部槽23から導入通路21を介して水槽11に液体を導入する。水門22は、閉まることにより、外部槽23から導入通路22を介しての水槽11への液体の導入を停止する。なお、水門22は、例えばユーザ等により開閉されてもよいし、例えば制御装置等により、開閉が制御されるとしてもよい。
In the example shown in FIG. 14, the
なお、制御装置は、入力部(不図示)を利用してユーザ等から入力された情報に応じて、水門22の開閉を制御しても良い。ここで、入力部は、例えばタッチパネル、キーボード、カーソル、マイクなどである。また、入力部に対してユーザ等により入力される情報は、例えば水門22を開ける指示を示す情報、又は、水門22を閉める指示を示す情報である。
The control device may control opening and closing of the
<外部槽23>
外部槽23は、例えば、海、海から導入した海水を溜める前処理槽、又は、別途供給されている塩水が溜められている槽である。
<
The
なお、図14に示す淡水化システム20Fで淡水化処理を行う場合、外部槽23から水門22及び導入通路21を介して水槽11に液体を注ぎ、撥水粒子層13の上面に液体層15を形成する。
In addition, when performing desalination processing with the
<液化層14D>
本変形例では、液化層14Dは、例えば地面に掘られた凹部など地下に設けられ、揚水場32Fと直接繋がっている。
<
In the present modification, the liquefied
液化層14Dは、実施の形態における液化層14A及び14Bと同様に、液化して得た淡水を揚水場32Fへと導水する複数の導水粒子で充填されている。
Similarly to the liquefied
液化層14Dを構成する複数の導水粒子の粒子径は、図4に示すように、中心または中央部から揚水場32Fに近づくほど小さくなる。換言すると、液化層14Dは揚水場32F)に近いほど粒子サイズが小さくなる複数の導水粒子が充填されている。それにより、毛管力で揚水場32Fへ淡水を供給(導水)することができる。
As shown in FIG. 4, the particle diameters of the plurality of water guide particles constituting the liquefied
なお、その他の構成については、図6で説明したのと同様であるため、説明は省略する。 Other configurations are the same as those described with reference to FIG.
<揚水場32F>
揚水場32Fは、耕作場33の下の位置に設けられ、液化層14Dから導水された淡水を揚水する。本変形例の揚水場32Fは、図14に示すように、図6に示す揚水場32Bと比較して、上から見たときの面積が耕作場33より大きくなっている。
<Pump 32F>
The pumping field 32F is provided at a position below the cultivating
また、揚水場32Fは、液化層14Dからの淡水を導水場の底部全体に行き渡らす(導水)するために、揚水場32Fの下面(底面)は、液化層14Dに近づくほど高くなる勾配を有する。つまり、揚水場32Fの下面は、液化層14Dから揚水場32Fに向かう方向に上向きに傾斜している。揚水場32Fの底面が上向きに傾斜していることにより、液化層14Dからの淡水を導水場32Fの底部全体に行き渡らす(導水)ことができる。それにより、揚水場32Fは、耕作場33の底部全体に対して淡水を揚水することができる。
In addition, the pumping station 32F distributes the fresh water from the liquefied
その他の構成については、基本構成で説明したのと同様であるため、説明は省略する。 Other configurations are the same as those described in the basic configuration, and thus the description thereof is omitted.
以上のように、本発明の一態様に係る淡水化システム、それを用いた育成方法、及び、淡水化装置によれば、毛管力により液化層の淡水を揚水場に導水することができるので、ポンプなど電力を利用する設備を省くことができる。 As described above, according to the desalination system according to one aspect of the present invention, the growing method using the desalination system, and the desalination apparatus, the fresh water of the liquefied layer can be guided to the pumping station by capillary force. Equipment that uses power, such as a pump, can be omitted.
なお、本実施の形態で説明した淡水化システム20、20A〜20Fは、システムとして実現できるだけでなく、例えば、図15A〜図15Cに示す淡水化装置10A、10B、10Fとしても実現してもよい。
The
ここで、図15A〜図15Cは、本実施の形態における淡水化装置の構成の一例を示す図である。図3〜図6と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。 Here, FIG. 15A-FIG. 15C are figures which show an example of a structure of the desalination apparatus in this Embodiment. Elements similar to those in FIGS. 3 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
また、水槽11(11A)と撥水粒子層13との間に、液体又は水蒸気を通過させることができる膜などの構成が配置されていても良い。また、撥水粒子層13と液化層14A〜液化層14Dとの間に、水蒸気を通過させることができる膜などの構成が配置されていても良い。
Moreover, between the water tank 11 (11A) and the water-
また、塩水から淡水を得る例を主に説明しているが、塩水の場合に限られない。例えば、塩水の代わりに化学物質が溶解した排水等から蒸留水(淡水)を得る場合にも同様に、液体に溶解した化学物質を低減することができる。したがって、上述の淡水化システム及び淡水化装置は、液体に溶解している不純物を除去できる。 Moreover, although the example which obtains fresh water from salt water is mainly demonstrated, it is not restricted to the case of salt water. For example, when distilled water (fresh water) is obtained from wastewater or the like in which a chemical substance is dissolved instead of salt water, the chemical substance dissolved in the liquid can be reduced similarly. Therefore, the above-described desalination system and desalination apparatus can remove impurities dissolved in the liquid.
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る淡水化システム、それを用いた育成方法、及び、淡水化装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 As mentioned above, although the desalination system which concerns on the one or more aspect of this invention, the growth method using the same, and the desalination apparatus were demonstrated based on embodiment, this invention is based on this embodiment. It is not limited. Unless it deviates from the gist of the present invention, one or more of the present invention may be applied to various modifications that can be conceived by those skilled in the art, or forms constructed by combining components in different embodiments. It may be included within the scope of the embodiments.
本発明は、海水を淡水化する又は塩として析出可能な不純物を蒸留する淡水化システム、それを用いた育成方法、及び、淡水化装置などに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a desalination system that desalinates seawater or distills impurities that can be precipitated as a salt, a growing method using the desalination system, and a desalination apparatus.
10、10A、10B、10C、10D、10E 淡水化装置
11、11A 水槽
12 容器
12a 上側側壁
12b 下側側壁
12c 底板
13 撥水粒子層
14、14A、14B、14C、14D、14E、14F 液化層
15 液体層
16 淡水
17 貯水排出口
18 フタ
20、20A、20B、20C、20E、20F 淡水化システム
21 導入通路
22 水門
23 外部槽
26 排水通路
27 排出弁
28 水量制御装置
31、31B 導水層
32、32A、32B、32C、32D、32E 揚水場
33、33A 耕作場
321 毛管力
10, 10A, 10B, 10C, 10D,
Claims (13)
前記淡水を揚水する揚水場と、を備え、
前記淡水化装置は、
前記液体を貯める空間を有する水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、
前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより前記淡水を得る液化層とを有し、
前記液化層の上部境界の第1位置に、前記第1位置以上の水位の前記淡水を排水する排水口が形成され、
前記液化層は、前記淡水を前記揚水場へ導水する複数の導水粒子で充填され、
前記複数の導水粒子の粒子径は、前記揚水場に近づくほど小さくなる、
淡水化システム。 A desalination device for obtaining fresh water from a liquid;
A pumping station for pumping the fresh water,
The desalination apparatus is:
A water-repellent particle layer that is located under a water tank having a space for storing the liquid, and is composed of a plurality of water-repellent particles;
A liquefied layer that is located under the water repellent particle layer and obtains the fresh water by liquefying water vapor that has passed through the water repellent particle layer;
In the first position of the upper boundary of the liquefied layer, a drain outlet is formed for draining the fresh water having a water level equal to or higher than the first position.
The liquefied layer is filled with a plurality of water guiding particles that guide the fresh water to the pumping station,
The particle diameter of the plurality of water guiding particles becomes smaller as it approaches the pumping station,
Desalination system.
請求項1に記載の淡水化システム。 The lower surface of the liquefied layer has a gradient that decreases as it approaches the pumping station,
The desalination system according to claim 1.
請求項1または2に記載の淡水化システム。 The lower surface of the pumping station has a gradient that increases as it approaches the liquefied layer,
The desalination system according to claim 1 or 2.
請求項1または2に記載の淡水化システム。 The pumping station is provided around the desalination apparatus as viewed from above.
The desalination system according to claim 1 or 2.
請求項4に記載の淡水化システム。 The shape of the desalination apparatus is substantially circular as seen from above.
The desalination system according to claim 4.
請求項4に記載の淡水化システム。 The shape of the desalination apparatus is substantially rectangular when viewed from above.
The desalination system according to claim 4.
請求項1または2に記載の淡水化システム。 The desalination apparatus is provided around the pumping station as viewed from above.
The desalination system according to claim 1 or 2.
請求項7に記載の淡水化システム。 The shape of the pumping station is substantially circular as seen from above.
The desalination system according to claim 7.
請求項7に記載の淡水化システム。 The shape of the pumping station is substantially rectangular when viewed from above,
The desalination system according to claim 7.
請求項1〜9のいずれかに1項に記載の淡水化システム。 The area when the liquefied layer is viewed from above is larger than the area when the water tank and the water repellent particle layer are viewed from above.
The desalination system of any one of Claims 1-9.
前記貯液層に前記液体を導入し、前記撥水粒子層の上に前記液体を配置する工程と、
前記撥水粒子層の上に配置された前記液体を加熱することにより蒸発させて水蒸気を生成する工程と、
前記液化層で前記水蒸気を液化することにより、前記淡水を得る工程と、
前記淡水を毛管力により前記揚水場へ導水する工程と、
前記揚水場に導水された淡水を揚水する工程とを含む、
育成方法。 A growing method using the desalination system according to any one of claims 1 to 10,
Introducing the liquid into the liquid storage layer and disposing the liquid on the water repellent particle layer;
Evaporating the liquid disposed on the water repellent particle layer by heating to generate water vapor;
Obtaining the fresh water by liquefying the water vapor in the liquefied layer;
Directing the fresh water to the pumping station by capillary force;
Pumping fresh water introduced to the pumping station,
Training method.
前記揚水する工程では、前記揚水場に導水された淡水を、前記栽培場に揚水する、
請求項11に記載の育成方法。 On the pumping site, a cultivation site for growing plants is provided,
In the step of pumping, the fresh water guided to the pumping station is pumped to the cultivation site,
The training method according to claim 11.
前記液体を貯める空間を有する水槽の下に位置し、かつ、複数の撥水粒子で構成される撥水粒子層と、
前記撥水粒子層の下に位置し、前記撥水粒子層を通過した水蒸気を液化することにより前記淡水を得る液化層とを有し、
前記液化層の上部境界の第1位置には、前記第1位置以上の水位に貯水された前記淡水を排水する排水口が設けられ、
前記液化層は、前記淡水を外部に導水させる複数の導水粒子で充填され、
前記複数の導水粒子の粒子径は、前記外部に近づくほど小さくなる、
淡水化装置。 A desalination apparatus for obtaining fresh water from a liquid,
A water-repellent particle layer that is located under a water tank having a space for storing the liquid, and is composed of a plurality of water-repellent particles;
A liquefied layer that is located under the water repellent particle layer and obtains the fresh water by liquefying water vapor that has passed through the water repellent particle layer;
The first position of the upper boundary of the liquefied layer is provided with a drain outlet for draining the fresh water stored at a water level higher than the first position,
The liquefied layer is filled with a plurality of water guiding particles for guiding the fresh water to the outside,
The particle diameter of the plurality of water guiding particles becomes smaller as approaching the outside,
Desalination equipment.
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