JP2016049480A - Desalination plant using solar heat - Google Patents

Desalination plant using solar heat Download PDF

Info

Publication number
JP2016049480A
JP2016049480A JP2014175281A JP2014175281A JP2016049480A JP 2016049480 A JP2016049480 A JP 2016049480A JP 2014175281 A JP2014175281 A JP 2014175281A JP 2014175281 A JP2014175281 A JP 2014175281A JP 2016049480 A JP2016049480 A JP 2016049480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
raw water
heat
heat collecting
evaporating
desalination apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014175281A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
實野 孝久
Takahisa Jitsuno
孝久 實野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUN JUNIOR KK
Jitsuno Takahisa
Original Assignee
SUN JUNIOR KK
Jitsuno Takahisa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUN JUNIOR KK, Jitsuno Takahisa filed Critical SUN JUNIOR KK
Priority to JP2014175281A priority Critical patent/JP2016049480A/en
Publication of JP2016049480A publication Critical patent/JP2016049480A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/138Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/142Solar thermal; Photovoltaics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Landscapes

  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an atmospheric distillation type of desalination plant excellent in utilization efficiency of solar heat.SOLUTION: A desalination plant 10 includes a raw water tank 20, a heat-collection and evaporation part 30 which is installed so as to tilt with respect to the horizontal and of which the lower end communicates with the raw water tank 20, and a fresh water tank 40 which communicates with the upper end of the heat-collection and evaporation part 30. The heat-collection and evaporation part 30 is equipped with a vacuum insulation evaporation tube 31 which collects the heat of sunlight for evaporation of raw water and a reflector plate 32 serving as condensing means to collect sunlight to the vacuum evaporation tube 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、海水等の原水を淡水化するための、太陽熱を用いた淡水化装置に関し、特に、大気圧蒸留方式の淡水化装置に関する。   The present invention relates to a desalination apparatus using solar heat for desalinating raw water such as seawater, and more particularly to an atmospheric distillation type desalination apparatus.

淡水化装置は、海水等の原水を淡水化して飲料水や灌概用水を得るためのものである。淡水化の方法としては、蒸発法や逆浸透膜法などが使用されてきた。   The desalination apparatus is for desalinating raw water such as seawater to obtain drinking water and irrigation water. As a desalination method, an evaporation method or a reverse osmosis membrane method has been used.

蒸発法による淡水化装置の中には、太陽熱を利用したものがある。従来は、作動温度を下げて熱損失を小さくするため、減圧下で原水を加熱し蒸発させる減圧蒸留方式が主流であった。そのため、減圧状態を作り出すためのポンプ等が必要となり、装置が大型化、複雑化するという問題があった。また、ポンプ等を駆動するために電力が必要となるため、太陽熱以外のエネルギー供給が必要となり、設置場所が限定されるという問題があった。   Some desalination apparatuses using the evaporation method use solar heat. Conventionally, in order to reduce the heat loss by lowering the operating temperature, a vacuum distillation method in which raw water is heated and evaporated under reduced pressure has been the mainstream. Therefore, a pump or the like for creating a reduced pressure state is required, and there is a problem that the apparatus becomes large and complicated. Moreover, since electric power is required to drive a pump or the like, energy supply other than solar heat is required, and there is a problem that the installation location is limited.

ここで、太陽熱を利用した淡水化装置は、主としてインフラが十分ではない開発途上国で必要とされるものである。特にその僻地では電力等を利用することは期待できず、よってこの種の淡水化装置は太陽熱以外のエネルギーを必要としない自立運転が要求される。さらに、装置自体が安価、簡素であって、組立・取扱・保守・補修が容易であることも重要である。しかし、従来の減圧蒸留方式の淡水化装置はこれらの要求を満たすものではなかった。   Here, a desalination apparatus using solar heat is required mainly in developing countries where infrastructure is not sufficient. In particular, it is not expected to use electric power or the like in remote areas, and thus this type of desalination apparatus is required to operate independently without requiring any energy other than solar heat. Furthermore, it is also important that the device itself is inexpensive and simple and easy to assemble, handle, maintain and repair. However, a conventional desalination apparatus using a vacuum distillation system does not satisfy these requirements.

そこで、太陽熱を利用して原水を大気圧で加熱し蒸発させる大気圧蒸留方式の淡水化装置が提案されている(特許文献1)。   Then, the desalination apparatus of the atmospheric pressure distillation system which heats raw water at atmospheric pressure using solar heat and evaporates is proposed (patent document 1).

特開2001−70929号公報JP 2001-70929 A

しかしながら、上記の淡水化装置は、集熱部が平板状の集熱面によって太陽熱を集熱するという構造のため、集熱部における太陽熱の利用効率が十分ではなく、集熱部において原水を蒸発させることができなかった。そのため、集熱部において原水を昇温した後に(集熱部とは別の)蒸発タンクにおいて原水を蒸発させるという構成をとる必要があり、集熱部と蒸発タンクの双方が高温となって放射損失が大きいという問題もあった。   However, the desalination apparatus described above has a structure in which the heat collecting part collects solar heat by means of a flat plate-like heat collecting surface. I couldn't let you. Therefore, it is necessary to take a configuration in which the raw water is evaporated in the evaporation tank (separate from the heat collection unit) after raising the temperature of the raw water in the heat collection unit, and both the heat collection unit and the evaporation tank are heated and radiated. There was also a problem that the loss was large.

これらの問題に起因して、上記の淡水化装置では、十分な量の原水を淡水化できず、また日照の制約により淡水化が可能な時間帯が限定され、太陽熱以外の熱源を用いて原水を加熱する必要が生じていた。   Due to these problems, in the above desalination apparatus, a sufficient amount of raw water cannot be desalinated, and the time zone in which desalination can be performed is limited due to the limitation of sunlight, and raw water using a heat source other than solar heat is used. Had to be heated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、太陽熱の利用効率に優れた、大気圧蒸留方式の淡水化装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, and it aims at providing the desalination apparatus of the atmospheric pressure distillation system excellent in the utilization efficiency of a solar heat.

本発明にかかる淡水化装置は、原水タンクと、水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンクと連通する集熱兼蒸発部と、前記集熱兼蒸発部の上端と連通する淡水タンクと、を備え、前記集熱兼蒸発部は、太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管と、前記真空断熱蒸発管に太陽光を集光する集光手段と、を有することを特徴とする。   The desalination apparatus according to the present invention is arranged to be inclined with respect to a raw water tank, a horizontal plane, and a lower end thereof communicates with the heat collecting / evaporating unit communicating with the raw water tank, and an upper end of the heat collecting / evaporating unit. A fresh water tank, and the heat collecting and evaporating unit has a vacuum heat insulating evaporation tube for collecting sunlight and evaporating raw water, and a condensing means for collecting the sunlight on the vacuum heat insulating evaporation tube. It is characterized by.

ここで、「水平面に対して傾斜」とは、水平面に対して垂直である状態を含むものとする。また、「真空断熱蒸発管」とは、真空ガラス管形の集熱器であって、集熱器内において原水を蒸発させることができるものをいうものとする。   Here, “inclination with respect to the horizontal plane” includes a state perpendicular to the horizontal plane. Further, the “vacuum adiabatic evaporation tube” is a vacuum glass tube type heat collector that can evaporate raw water in the heat collector.

このような構成によれば、太陽光は集光手段によって真空断熱蒸発管に集光され、また集光された太陽光は、太陽光の利用効率に優れた真空断熱蒸発管によって原水の加熱に用いられるため、太陽熱を効率良く利用して原水を加熱することができる。また、集熱部において原水を直接蒸発させる構成のため、熱損失を低減でき、この点においても太陽熱の利用効率を向上できる。   According to such a configuration, the sunlight is condensed on the vacuum adiabatic evaporation tube by the condensing means, and the condensed sunlight is used to heat the raw water by the vacuum adiabatic evaporation tube excellent in utilization efficiency of sunlight. Since it is used, raw water can be heated efficiently using solar heat. In addition, since the raw water is directly evaporated in the heat collecting section, heat loss can be reduced, and the solar heat utilization efficiency can be improved in this respect.

前記集光手段は、反射鏡であってもよい。   The condensing means may be a reflecting mirror.

このような構成によれば、焦点距離を短くでき、太陽追尾の精度が低くても太陽熱を効率良く集熱兼蒸発部に集光できる。なお、太陽追尾についての詳細は後述する。   According to such a configuration, the focal length can be shortened, and solar heat can be efficiently collected on the heat collecting / evaporating section even if the accuracy of solar tracking is low. Details of the sun tracking will be described later.

前記集熱兼蒸発部は、透明板をさらに備え、前記真空断熱蒸発管は、前記反射鏡と前記透明板によって包囲されていてもよい。   The heat collecting / evaporating unit may further include a transparent plate, and the vacuum heat insulating evaporator tube may be surrounded by the reflecting mirror and the transparent plate.

このような構成によれば、真空断熱蒸発管は反射鏡及び透明板によって保護されるため、塵等が付着することを防止でき、耐久性を向上させることができる。また、反射鏡及び透明板によって真空断熱蒸発管が断熱されるため、太陽熱の利用効率を向上できる。   According to such a configuration, since the vacuum heat insulating evaporator tube is protected by the reflecting mirror and the transparent plate, it is possible to prevent dust and the like from adhering and to improve durability. Moreover, since a vacuum heat insulation evaporation pipe is thermally insulated by a reflective mirror and a transparent plate, the utilization efficiency of solar heat can be improved.

前記集光手段は、フレネルレンズであってもよい。   The condensing means may be a Fresnel lens.

このような構成によれば、広い面積の太陽光を集光でき、太陽熱の利用効率を向上できる。   According to such a structure, sunlight of a wide area can be condensed and the utilization efficiency of solar heat can be improved.

前記淡水化装置は、集熱兼蒸発部の下方に配置された排出口と、前記原水タンクと、前記集熱兼蒸発部の下端と、前記排出口とにそれぞれ連通する三方バルブと、をさらに備え、前記三方バルブが第1の状態にある場合には、原水は前記集熱兼蒸発部に供給され、前記三方バルブが第2の状態にある場合には、原水は前記排出口から排出されるように構成してもよい。   The desalination apparatus further includes a discharge port disposed below the heat collecting / evaporating unit, the raw water tank, a lower end of the heat collecting / evaporating unit, and a three-way valve respectively communicating with the discharge port. And when the three-way valve is in the first state, the raw water is supplied to the heat collecting and evaporating unit, and when the three-way valve is in the second state, the raw water is discharged from the discharge port. You may comprise.

このような構成によれば、蒸発して濃縮されることにより比重が大きくなる場合には、原水の蒸発とともに濃縮水は集熱兼蒸発部の下部に溜まっていくため、濃縮水を容易に除去できる。なお、「濃縮水」とは、集熱兼蒸発部における原水の蒸発によって不純物濃度が高くなった原水を指すものとし、例えば原水が海水の場合には、塩分濃度が高くなった原水を指すものとする。   According to such a configuration, when the specific gravity increases due to evaporation and concentration, the concentrated water accumulates in the lower part of the heat collecting and evaporating section as the raw water evaporates, so the concentrated water can be easily removed. it can. “Concentrated water” refers to raw water having an increased impurity concentration due to evaporation of the raw water in the heat collecting and evaporating section. For example, when the raw water is seawater, it refers to the raw water having a high salinity concentration. And

前記集熱兼蒸発部の上部に、気液分離器を備えていることが望ましい。   It is desirable that a gas-liquid separator is provided above the heat collecting / evaporating section.

このような構成によれば、集熱兼蒸発部で突沸により淡水化されていない原水が淡水タンクに流入することを防止できる。   According to such a configuration, it is possible to prevent raw water that has not been desalinated by bumping in the heat collecting / evaporating section from flowing into the fresh water tank.

前記集熱兼蒸発部と前記淡水タンクとの間に、調理、製塩、及び滅菌のうちの少なくとも一つのための蒸気利用手段を備えてもよい。   Steam utilization means for at least one of cooking, salt production, and sterilization may be provided between the heat collecting / evaporating unit and the fresh water tank.

本発明にかかる淡水化装置によれば、大気圧蒸留方式のため、集熱兼蒸発部の上部から高温蒸気を得ることができる。また、太陽熱の利用効率に優れるため、かかる高温蒸気を安定して得ることができる。よって、このような構成によれば、安定的に供給される高温蒸気を調理や滅菌に利用することができる。   According to the desalination apparatus according to the present invention, high-temperature steam can be obtained from the upper part of the heat collecting / evaporating section because of the atmospheric distillation system. Moreover, since it is excellent in the utilization efficiency of solar heat, such high temperature steam can be obtained stably. Therefore, according to such a structure, the high temperature steam supplied stably can be utilized for cooking or sterilization.

なお、本明細書における「高温蒸気」は、減圧蒸留で得られる蒸気と対比させた用語であって、大気圧蒸留によって得られる100〜130℃の蒸気をいうものとする。   In addition, the "high temperature steam" in this specification is the term contrasted with the steam obtained by vacuum distillation, and shall mean the 100-130 degreeC steam obtained by atmospheric pressure distillation.

以上説明したように、本発明にかかる淡水化装置によれば、集熱兼蒸発部における太陽熱の利用効率に優れるため、大気圧蒸留方式であっても、十分な量の原水を淡水化できる。   As described above, according to the desalination apparatus according to the present invention, since the solar heat utilization efficiency in the heat collecting / evaporating section is excellent, a sufficient amount of raw water can be desalinated even by the atmospheric distillation system.

第1の実施形態の淡水化装置の基本構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic composition of the desalination apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の集熱兼蒸発部の断面図である。It is sectional drawing of the heat collection and evaporation part of 1st Embodiment. 第1の実施形態の真空断熱蒸発管の断面図である。It is sectional drawing of the vacuum heat insulation evaporation pipe of 1st Embodiment. 第1の実施形態の三方バルブを示す図であって、(a)第1の状態を示す図であり、(b)第2の状態を示す図である。It is a figure which shows the three-way valve | bulb of 1st Embodiment, Comprising: (a) It is a figure which shows a 1st state, (b) It is a figure which shows a 2nd state. 第1の実施形態のバッフルを示す図であって、(a)縦方向の断面図であり、(b)横方向の断面図である。It is a figure which shows the baffle of 1st Embodiment, Comprising: (a) It is sectional drawing of a vertical direction, (b) It is sectional drawing of a horizontal direction. 第2の実施形態のフレネルレンズ型の集熱兼蒸発部の断面図である。It is sectional drawing of the heat collection and evaporation part of the Fresnel lens type of 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一の又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, all of these embodiments are illustrative and do not give a limited interpretation of the present invention. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

なお、以下の実施形態において、原水は、蒸発して濃縮されることで比重が大きくなるものを対象とし、このような原水としては、例えば海水が挙げられる。   In the following embodiments, raw water is intended to increase in specific gravity by being evaporated and concentrated. Examples of such raw water include seawater.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の淡水化装置10全体の基本構成を示す概略図である。第1の実施形態にかかる淡水化装置10は、主に原水タンク20と、水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンクと連通する集熱兼蒸発部30と、集熱兼蒸発部30の上端と連通する淡水タンク40と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of the entire desalination apparatus 10 of the first embodiment. A desalination apparatus 10 according to the first embodiment is mainly arranged with a raw water tank 20, a heat collecting and evaporating unit 30 whose lower end communicates with the raw water tank, and a heat collecting and collecting unit. A fresh water tank 40 communicating with the upper end of the evaporation unit 30.

原水タンク20は、第1の管路21及び三方バルブ23を介して集熱兼蒸発部30の下端に連通され、集熱兼蒸発部30の下端は、三方バルブ23及び排出用管路22を介して濃縮水タンク24に連通されている。   The raw water tank 20 communicates with the lower end of the heat collecting / evaporating unit 30 via the first pipe 21 and the three-way valve 23, and the lower end of the heat collecting / evaporating unit 30 passes through the three-way valve 23 and the discharge pipe 22. Via the concentrated water tank 24.

集熱兼蒸発部30の上端は、蒸気利用手段42、第2の管路41、及び冷却手段43を介して淡水タンク40に連通されている。蒸気利用手段42としては、例えば調理、滅菌、製塩等に用いる断熱容器が挙げられる。また、冷却手段43としては、例えば冷却ファンや冷却フィンを有する冷却器(凝縮器、復水器)が挙げられる。集熱兼蒸発部30により蒸発した水蒸気は、集熱兼蒸発部30の上端から蒸気利用手段42及び第2の管路41を介して冷却手段43へ導かれ、冷却手段43により冷却(凝縮)されて淡水(蒸留水)となり、淡水タンク40に貯留される。   The upper end of the heat collecting and evaporating unit 30 is communicated with the fresh water tank 40 via the steam utilization means 42, the second pipe 41, and the cooling means 43. Examples of the steam utilization means 42 include a heat insulating container used for cooking, sterilization, salt production, and the like. Moreover, as the cooling means 43, the cooler (condenser, condenser) which has a cooling fan and a cooling fin, for example is mentioned. The water vapor evaporated by the heat collecting / evaporating unit 30 is guided from the upper end of the heat collecting / evaporating unit 30 to the cooling unit 43 through the vapor utilization unit 42 and the second pipe 41 and cooled (condensed) by the cooling unit 43. As a result, it becomes fresh water (distilled water) and is stored in the fresh water tank 40.

集熱兼蒸発部30は、太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管31と、前記真空断熱蒸発管に太陽光を集光する集光手段と、を有する。   The heat collecting / evaporating unit 30 includes a vacuum heat insulating evaporation pipe 31 that collects sunlight and evaporates raw water, and a condensing unit that condenses the sunlight on the vacuum heat insulating evaporation pipe.

図2は、図1のA−A線の断面図であり、第1の実施形態の集熱兼蒸発部30の断面図である。集熱兼蒸発部30は、真空断熱蒸発管31と、真空断熱蒸発管31に太陽光を集光する集光手段として反射鏡32と、アクリルやガラス等からなる透明板33と、を有する。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and is a cross-sectional view of the heat collecting / evaporating unit 30 of the first embodiment. The heat collecting / evaporating unit 30 includes a vacuum adiabatic evaporation tube 31, a reflecting mirror 32 as a condensing means for concentrating sunlight on the vacuum adiabatic evaporation tube 31, and a transparent plate 33 made of acrylic or glass.

反射鏡32は、長手方向が真空断熱蒸発管31に沿ったものであり、長手方向の断面の鏡面側が放物線からなり、鏡面が放物面である、いわゆるトラフ(Trough、雨樋)型である。このようなトラフ型の反射鏡32は、焦点距離を短くすることができ、さらに太陽光を容易に追尾することができる。このような反射鏡32を用いることにより、後述するフレネルレンズを用いた集熱兼蒸発部に比べ、太陽を追尾する精度が低くてても太陽光を真空断熱蒸発管31に集光することができる。   The reflecting mirror 32 is a so-called trough type in which the longitudinal direction is along the vacuum adiabatic evaporation tube 31, the mirror surface side of the longitudinal section is a parabola, and the mirror surface is a parabola. . Such a trough-type reflecting mirror 32 can shorten the focal length and can easily track sunlight. By using such a reflecting mirror 32, sunlight can be condensed on the vacuum adiabatic evaporation tube 31 even if the accuracy of tracking the sun is low compared to a heat collecting / evaporating unit using a Fresnel lens described later. it can.

本実施形態にかかる透明板33は平板状であり、反射鏡32の鏡面側を覆うように反射鏡32の短手方向の両端部に固定されている。真空断熱蒸発管31は、反射鏡32及び透明板33によってその周囲が包囲されるため、断熱効果によって太陽光の利用効率を向上できる。また、反射鏡32の鏡面の汚れを防止でき、販社効率の低下を防止できる。さらに、真空断熱蒸発管31の表面に塵等が付着することを防止でき、耐久性を向上させることができる。   The transparent plate 33 according to the present embodiment has a flat plate shape, and is fixed to both ends of the reflecting mirror 32 in the short direction so as to cover the mirror surface side of the reflecting mirror 32. Since the surroundings of the vacuum heat insulating evaporator 31 are surrounded by the reflecting mirror 32 and the transparent plate 33, the use efficiency of sunlight can be improved by the heat insulating effect. Moreover, the mirror surface of the reflecting mirror 32 can be prevented from being soiled, and the sales efficiency can be prevented from being lowered. Furthermore, it is possible to prevent dust and the like from adhering to the surface of the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 and improve durability.

なお、透明板33は平板状に限定されるものではなく、上述の作用効果を奏する範囲において適宜変更してもよく、省略することも可能である。また、真空断熱蒸発管31の長手方向の両端部を、平板等によってそれぞれ塞ぐことで、断熱効果が高まり、太陽熱の利用効率をより向上できる。   In addition, the transparent plate 33 is not limited to a flat plate shape, and may be appropriately changed or omitted within a range where the above-described effects are achieved. Moreover, the both ends of the vacuum heat insulation evaporation pipe 31 in the longitudinal direction are respectively closed by a flat plate or the like, so that the heat insulation effect is enhanced and the utilization efficiency of solar heat can be further improved.

図2に示すように、透明板33に対して垂直に入射した太陽光Lは、反射鏡32によって真空断熱蒸発管31に集光されるよう、反射鏡32が及び真空断熱蒸発管31が配置・設計されている。   As shown in FIG. 2, the reflecting mirror 32 and the vacuum adiabatic evaporation tube 31 are arranged so that the sunlight L incident perpendicularly to the transparent plate 33 is collected by the reflecting mirror 32 onto the vacuum adiabatic evaporation tube 31.・ Designed.

従来の淡水化装置の一部では、吸熱フィン等を設け、大面積で太陽光を受光することで、多くの太陽熱を吸収する構造が採用されていた。しかし、高温部の表面積が大きくなるため放射損失も増え、結果的に太陽熱の利用効率を大きく改善することは困難であった。   In some conventional desalination apparatuses, a structure that absorbs a large amount of solar heat by providing heat-absorbing fins or the like and receiving sunlight in a large area has been adopted. However, since the surface area of the high temperature portion is increased, radiation loss is increased, and as a result, it has been difficult to greatly improve the utilization efficiency of solar heat.

その点、本実施形態にかかる淡水化装置10は、集光手段によって太陽熱を真空断熱蒸発管31に集熱するものである。そのため、高温部は真空断熱蒸発管31のみとなり、従来の構造に比べて太陽熱の利用効率を向上することが可能である。   In that respect, the desalination apparatus 10 according to the present embodiment collects solar heat in the vacuum heat insulating evaporator 31 by the light collecting means. Therefore, the high-temperature part is only the vacuum adiabatic evaporation pipe 31, and the utilization efficiency of solar heat can be improved as compared with the conventional structure.

集熱兼蒸発部30は、図示しない太陽追尾機構を備え、手動又は自動でその角度を変えられるように構成することが望ましい。このようにすることで、太陽の位置に適した方向に集熱兼蒸発部30を向けることができ、太陽熱を有効利用できる。   The heat collecting / evaporating unit 30 is preferably provided with a sun tracking mechanism (not shown) so that the angle can be changed manually or automatically. By doing in this way, the heat collection and evaporation part 30 can be turned to the direction suitable for the position of the sun, and solar heat can be used effectively.

簡易な太陽追尾方法として、図2に示すように、真空断熱蒸発管31を固定し、反射鏡32を矢印Rのように回転させてもよい。このような構成によれば、真空断熱蒸発管31を動かさなくてすむため、簡素な構成により太陽追尾を実現でき、また淡水化装置10自体が安定して取扱いも容易となる。   As a simple solar tracking method, as shown in FIG. 2, the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 may be fixed and the reflecting mirror 32 may be rotated as indicated by an arrow R. According to such a configuration, it is not necessary to move the vacuum adiabatic evaporation pipe 31, so that the solar tracking can be realized with a simple configuration, and the desalination apparatus 10 itself is stable and easy to handle.

図3は、図2の真空断熱蒸発管31を拡大した図であり、第1の実施形態の真空断熱蒸発管31の断面図である。真空断熱蒸発管31は、図3に示すように中心を略同じくし、断面の半径がそれぞれ異なる2本の円筒を重ね合わせたものであって、半径の小さい円筒(以下、「第1の円筒」とする。)34の外側から、半径の大きな円筒(以下、「第2の円筒」とする。)35の内側における空間が真空状態になっている。   FIG. 3 is an enlarged view of the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 of FIG. 2, and is a cross-sectional view of the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 of the first embodiment. As shown in FIG. 3, the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 is formed by superposing two cylinders having substantially the same center and different cross-sectional radii, and having a small radius (hereinafter referred to as “first cylinder”). The space inside the cylinder 35 having a large radius (hereinafter referred to as “second cylinder”) 35 from the outside of the 34 is in a vacuum state.

かかる真空部S1は、熱伝導率が極めて低く対流熱損失が小さくなるため、断熱材を備えなくても優れた断熱効果を発揮し、一度吸収された熱が逃げにくくなる。   Since the vacuum part S1 has a very low thermal conductivity and a small convective heat loss, the vacuum part S1 exhibits an excellent heat insulating effect without having a heat insulating material, and heat once absorbed is difficult to escape.

真空断熱蒸発管31の真空部S1は予め形成されており、淡水化装置10の運転状態に関わらず真空状態で維持される。よって、淡水化装置10の運転の際に真空部S1を作り出す必要はなく、かかる部分を真空にするための特別な装備を淡水化装置10が有する必要はない。   The vacuum part S1 of the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 is formed in advance, and is maintained in a vacuum state regardless of the operating state of the desalination apparatus 10. Therefore, it is not necessary to create the vacuum part S1 during the operation of the desalination apparatus 10, and the desalination apparatus 10 does not need to have special equipment for evacuating the part.

また、原水は、第1の円筒34の内部S2を流通する。この部分は大気圧であるため、原水はあくまで大気圧下で加熱・蒸発される。   Further, the raw water circulates in the interior S2 of the first cylinder 34. Since this portion is at atmospheric pressure, the raw water is heated and evaporated under atmospheric pressure.

なお、真空断熱蒸発管31の断面形状は円形に限られるものではなく、その作用効果を奏する範囲において適宜変更が可能である。   In addition, the cross-sectional shape of the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 is not limited to a circular shape, and can be changed as appropriate within a range where the effect is obtained.

真空断熱蒸発管31には、選択吸収膜が形成されていてもよい。選択吸収膜は、太陽熱を吸収するときと放射するときの波長領域の違いを利用して、太陽熱の吸収効率を上げるとともに、放射熱を低減するものであり、これにより太陽熱を効果的に原水の加熱・蒸発に利用することができる。   A selective absorption film may be formed on the vacuum adiabatic evaporation pipe 31. The selective absorption film uses the difference in wavelength region between absorbing and radiating solar heat to increase the efficiency of solar heat absorption and reduce radiant heat. It can be used for heating and evaporation.

選択吸収膜は、波長5〜10μmの赤外線を反射する特性を有することが好ましい。これにより、太陽熱をより放出しにくくなり、太陽熱の利用効率をより向上できる。   The selective absorption film preferably has a characteristic of reflecting infrared rays having a wavelength of 5 to 10 μm. Thereby, it becomes difficult to discharge | release solar heat more and the utilization efficiency of solar heat can be improved more.

また、選択吸収膜は、黒色膜に導電膜を形成することにより作製できる。これにより、簡易な方法で選択吸収膜を作製することができ、淡水化装置を低コスト化できる。   The selective absorption film can be produced by forming a conductive film on the black film. Thereby, a selective absorption membrane can be produced by a simple method, and the cost of the desalination apparatus can be reduced.

本実施形態では高い熱効率を得るために真空断熱蒸発管31を用いているが、熱効率が下がることを受け入れられる場合には真空断熱によらない吸収管(黒色の金属管等)を用いることが出来る。この場合でも管の表面には選択吸収膜が付いていることが望ましい。特に120℃を超える高温の蒸気を使用する医療用滅菌装置では、蒸発部が最大で4気圧もの高圧になりガラス管を使用できないので、金属管を使用する必要がある。   In this embodiment, the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 is used in order to obtain high thermal efficiency. However, if it is acceptable to reduce the thermal efficiency, an absorption pipe (such as a black metal pipe) that does not rely on vacuum insulation can be used. . Even in this case, it is desirable that a selective absorption film is attached to the surface of the tube. In particular, in a medical sterilization apparatus that uses steam at a high temperature exceeding 120 ° C., the evaporation section becomes a high pressure of 4 atmospheres at maximum, and a glass tube cannot be used. Therefore, it is necessary to use a metal tube.

集熱兼蒸発部30は、水平面に対して傾斜して配置されている。よって、原水の蒸発とともに濃度が高くなった濃縮水はその下部に溜まっていくため、濃縮水の除去が容易となる。また、集熱兼蒸発部30の上部から蒸気が出ていくのに対し、原水はその下部から供給されるため、集熱兼蒸発部30の上方にある高温の原水を原水タンクからの原水によって冷やしてしまうことがなく、効率よく原水を蒸発させることができる。   The heat collecting / evaporating unit 30 is disposed to be inclined with respect to the horizontal plane. Therefore, the concentrated water whose concentration increases with the evaporation of the raw water accumulates in the lower part thereof, so that the concentrated water can be easily removed. In addition, while steam flows out from the upper part of the heat collecting / evaporating unit 30, raw water is supplied from the lower part thereof, so that the high temperature raw water above the heat collecting / evaporating unit 30 is used as raw water from the raw water tank. The raw water can be efficiently evaporated without being cooled.

<淡水化原理>
原水タンク20中の原水は、まず第1の管路21と三方バルブ23を通って、集熱兼蒸発部30に供給される。ここで、原水タンク20の原水の水面は、集熱兼蒸発部30の上端の高さとほぼ同じにすることが好ましい。このようにすることで、原水タンク20中の原水は、ポンプ等を使用することなく、原水の水頭圧(いわゆる「連通管の原理」)によって、連続的かつ自動的に集熱兼蒸発部30に供給することができる。
<Desalination principle>
The raw water in the raw water tank 20 is first supplied to the heat collecting / evaporating unit 30 through the first pipe 21 and the three-way valve 23. Here, the surface of the raw water in the raw water tank 20 is preferably substantially the same as the height of the upper end of the heat collecting / evaporating unit 30. In this way, the raw water in the raw water tank 20 is continuously and automatically collected by the head pressure of the raw water (so-called “the principle of the communication pipe”) without using a pump or the like. Can be supplied to.

集熱兼蒸発部30に供給された原水は、集熱兼蒸発部30の真空断熱蒸発管31において太陽熱により加熱される。第1の実施形態における淡水化装置10は、集熱兼蒸発部30において、集光手段によって太陽熱を集光し、かつ、太陽熱の利用効率に優れた真空断熱蒸発管31によって原水を加熱するため、太陽熱の履行効率に優れ、大気圧蒸留方式であっても十分な量の原水を淡水化できる。   The raw water supplied to the heat collecting / evaporating unit 30 is heated by solar heat in the vacuum heat insulating evaporator 31 of the heat collecting / evaporating unit 30. The desalination apparatus 10 according to the first embodiment condenses solar heat by the condensing means in the heat collecting and evaporating unit 30 and heats the raw water by the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 excellent in solar heat utilization efficiency. In addition, it is excellent in the efficiency of solar heat, and a sufficient amount of raw water can be desalted even by the atmospheric distillation system.

また、集熱兼蒸発部30における太陽熱の利用効率に優れるため、集熱部において原水を直接蒸発させることができ、集熱部と蒸発部を分けた従来の構成に比べて、太陽熱の利用効率を向上できるとともに、装置を簡素化できる。   Moreover, since it is excellent in the utilization efficiency of the solar heat in the heat collecting and evaporating part 30, the raw water can be directly evaporated in the heat collecting part, and the utilization efficiency of solar heat is compared with the conventional configuration in which the heat collecting part and the evaporating part are separated. Can be improved and the apparatus can be simplified.

ここで、本実施形態における淡水化装置10は、集熱兼蒸発部30が水平面に対して傾斜して配置されている。よって、原水の蒸発とともに濃縮水が集熱兼蒸発部30の下部に溜まっていくため、濃縮水を容易に取り出すことができ、かかる濃縮水の詰まりによる装置の故障を防止することができる。なお、原水が海水の場合には、集熱兼蒸発部30の下部に塩分濃度の高い海水(濃縮水)が溜まっていくだけではなく、塩の結晶が析出することもあり得る。   Here, as for the desalination apparatus 10 in this embodiment, the heat collecting and evaporation part 30 is arrange | positioned with inclination with respect to a horizontal surface. Therefore, since the concentrated water accumulates in the lower part of the heat collecting / evaporating unit 30 as the raw water evaporates, the concentrated water can be easily taken out, and the malfunction of the apparatus due to the clogged concentrated water can be prevented. When the raw water is seawater, seawater with a high salt concentration (concentrated water) is not only accumulated in the lower part of the heat collecting / evaporating unit 30, but salt crystals may be precipitated.

図4は、第1の実施形態の三方バルブ23を示す図である。図4(a)は、第1の状態を示す図であり、図4(b)は、第2の状態を示す図である。第1の状態では、原水が原水タンク20から集熱兼蒸発部30に供給され、第2の状態では、集熱兼蒸発部30の下部に溜まった濃縮水が排出用管路22を介して濃縮水タンク24に排出される。   FIG. 4 is a view showing the three-way valve 23 of the first embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating the first state, and FIG. 4B is a diagram illustrating the second state. In the first state, the raw water is supplied from the raw water tank 20 to the heat collecting / evaporating unit 30, and in the second state, the concentrated water accumulated in the lower portion of the heat collecting / evaporating unit 30 is discharged via the discharge conduit 22. It is discharged to the concentrated water tank 24.

第2の状態から第1の状態に切り替える場合には、図4(a)に示すように三方バルブ23のハンドル23aをR1方向に回転移動させ、濃縮水の排出を停止し、原水を集熱兼蒸発部30に供給する。   When switching from the second state to the first state, as shown in FIG. 4 (a), the handle 23a of the three-way valve 23 is rotated in the R1 direction to stop the discharge of the concentrated water and collect the raw water. It supplies to the cum evaporation part 30.

第1の状態から第2の状態に切り替える場合には、図4(b)に示すように三方バルブ23のハンドル23aをR2方向に回転移動させ、原水の供給を停止し、集熱兼蒸発部30の下部に溜まった濃縮水を排出用管路22から排出する。   When switching from the first state to the second state, as shown in FIG. 4B, the handle 23a of the three-way valve 23 is rotated in the R2 direction, the supply of raw water is stopped, and the heat collecting and evaporating unit The concentrated water accumulated in the lower part of 30 is discharged from the discharge pipe 22.

従来の一般的な淡水化装置では、濃縮水を排出するための手段がなく、濃縮水の詰まりによる故障等が発生していた。また、仮に濃縮水の排出手段を有していても、装置全体を使って濃縮水を排出する必要あり、濃縮水の排出に手間と時間を要していた。   In the conventional general desalination apparatus, there is no means for discharging the concentrated water, and failure due to clogging of the concentrated water has occurred. Further, even if the concentrated water discharging means is provided, it is necessary to discharge the concentrated water using the entire apparatus, and it takes time and effort to discharge the concentrated water.

その点、第1の実施形態にかかる淡水化装置10によれば、三方バルブ23により流路を切り替えることで、装置全体を使うことなく、濃縮水を容易に排出することができる。なお、濃縮水の排出は、例えば一日一回夜間に行えば十分である。   In that respect, according to the desalination apparatus 10 concerning 1st Embodiment, concentrated water can be easily discharged | emitted by switching a flow path with the three-way valve 23, without using the whole apparatus. It is sufficient to discharge the concentrated water once a day, for example, at night.

また、従来は、濃縮水の取出しが可能な淡水化装置であっても、濃縮水を廃棄しなければならなかったが、第1の実施形態にかかる淡水化装置10では、濃縮水を蒸気の熱により固体化(製塩)することもできる。   Further, conventionally, even a desalination apparatus capable of taking out concentrated water had to discard the concentrated water. However, in the desalination apparatus 10 according to the first embodiment, the concentrated water is converted into steam. It can also be solidified (salt-produced) by heat.

詳細は後述するが、海水を原水とする場合は、濃縮水を集熱兼蒸発部30の上部から得られる100℃の高温蒸気を用いて乾燥させることにより、塩を得ることができる。   Although details will be described later, when seawater is used as raw water, the salt can be obtained by drying the concentrated water using high-temperature steam at 100 ° C. obtained from the upper part of the heat collecting and evaporating unit 30.

集熱兼蒸発部30の上部には、気液分離器36を備えていることが望ましい。これにより、集熱兼蒸発部30で突沸した原水が淡水タンク40に流入することを防止できる。突沸とは、液体が沸点に達しても沸騰せず、さらに加熱を続けると沸点より高い温度で突然激しく沸騰する現象をいい、この突沸により、蒸留された水蒸気とともに原水が流されて淡水に混入する問題が生じる。そのため、如何に気液分離器36で原水の淡水への混入を抑えるかが重要となっている。気液分離器36は、原水の突沸を遮るものであればどのようなものを用いてもよい。ただし、水蒸気の流れを阻害しない開口を有する必要がある。例えば、気液分離器36は、真空断熱蒸発管31内の中心軸付近を通す仕切り板と、真空断熱蒸発管31内の内周付近を通す仕切り板と、を有し、それらの仕切り板を交互に配置するような構造であってもよい。   It is desirable that a gas-liquid separator 36 is provided above the heat collecting / evaporating unit 30. Thereby, it is possible to prevent the raw water bumped at the heat collecting / evaporating unit 30 from flowing into the fresh water tank 40. Sudden boiling refers to a phenomenon in which a liquid does not boil even when it reaches its boiling point, but suddenly and vigorously boils at a temperature higher than the boiling point when it is further heated. Problems arise. Therefore, it is important how the gas-liquid separator 36 suppresses mixing of raw water into fresh water. Any gas-liquid separator 36 may be used as long as it blocks the sudden boiling of raw water. However, it is necessary to have an opening that does not hinder the flow of water vapor. For example, the gas-liquid separator 36 has a partition plate that passes near the central axis in the vacuum heat insulating evaporator 31 and a partition plate that passes near the inner periphery in the vacuum heat insulating evaporator 31, and these partition plates are The structure may be arranged alternately.

図5は、第1の実施形態の気液分離器36の一形態であるバッフル39の構造を示す図である。図5(a)は、縦方向の断面図であり、図5(b)は横方向の断面図である。第1の仕切り板39aは、中心に円形状の開口部39cを有し、真空断熱蒸発管31内に外周部を接合されている。第2の仕切り板39bは、第1の仕切り板39aの直径よりも小さく、開口部39cよりも大きい直径を有する。第1の仕切り板39aと第2の仕切り板39bとは、間隔を開けて交互に配置され、ボルト39eとナット39dで固定されている。なお、第1の仕切り板39a及び第2の仕切り板39bの固定は、ネジ、溶接、スペーサー、ボルト及びナット等様々な固定方法を用いることができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a baffle 39 which is one form of the gas-liquid separator 36 of the first embodiment. FIG. 5A is a longitudinal sectional view, and FIG. 5B is a lateral sectional view. The first partition plate 39 a has a circular opening 39 c at the center, and an outer peripheral portion is joined in the vacuum heat insulating evaporation pipe 31. The second partition plate 39b has a diameter smaller than the diameter of the first partition plate 39a and larger than the opening 39c. The first partition plate 39a and the second partition plate 39b are alternately arranged with a gap, and are fixed by bolts 39e and nuts 39d. The first partition plate 39a and the second partition plate 39b can be fixed using various fixing methods such as screws, welding, spacers, bolts, and nuts.

従来の減圧蒸留方式では、原水を減圧環境下で加熱・蒸発させるため、得られる蒸気の温度は100℃に満たず、かかる蒸気を調理等に利用することが困難であった。その点、第1の実施形態にかかる淡水化装置10は、真空断熱蒸発管31と集光手段を有する集熱兼蒸発部30を備えることで太陽熱の利用効率に優れるため、安定的に高温蒸気を得ることができ、かかる蒸気を調理滅菌等に利用することができる。   In the conventional vacuum distillation method, since raw water is heated and evaporated in a reduced pressure environment, the temperature of the obtained steam is less than 100 ° C., and it is difficult to use such steam for cooking or the like. In that respect, since the desalination apparatus 10 concerning 1st Embodiment is equipped with the heat collection and evaporation part 30 which has the vacuum heat insulation evaporation pipe 31 and a condensing means, it is excellent in the utilization efficiency of a solar heat, Therefore A high temperature steam stably This steam can be used for cooking sterilization and the like.

高温蒸気となった原水は、集熱兼蒸発部30の上部から出て、その後既知の冷却手段43等によって凝縮されたのち、淡水として淡水タンクに供給される。   The raw water that has become high-temperature steam exits from the upper part of the heat collecting / evaporating section 30 and is then condensed by the known cooling means 43 and the like, and then supplied to the fresh water tank as fresh water.

本淡水化装置10が、インフラの整っていない開発途上国、特にその僻地で使用されることに鑑みれば、淡水化過程で生成される高温蒸気を調理滅菌に利用できるということは、本装置の大きなアドバンテージである。さらに、本淡水化装置10は、これまで水汲みや薪集めに労力を費やしていた開発途上国の人々の負担を軽減し、彼らに勉学や就労の時間を与えることができる画期的な装置となり得る可能性がある。   Considering that the desalination apparatus 10 is used in developing countries where infrastructure is not established, particularly in remote areas, it is possible to use high-temperature steam generated in the desalination process for cooking sterilization. It is a big advantage. Furthermore, the desalination apparatus 10 is an epoch-making apparatus that can alleviate the burden on people in developing countries that have been expended in collecting water and collecting firewood, and give them time for studying and working. There is a possibility of becoming.

<原水の供給方法>
原水を原水タンクに供給する方法としては、人が手動で供給するほか、既知のポンプ等で供給することが考えられる。この場合、ポンプを駆動するための電力を太陽電池から供給するようにしてもよい。
<Raw water supply method>
As a method of supplying the raw water to the raw water tank, it is conceivable to supply it with a known pump or the like in addition to being supplied manually by a person. In this case, you may make it supply the electric power for driving a pump from a solar cell.

第1の実施形態にかかる淡水化装置10は、原水タンク20に原水が供給されている限りにおいては、外部電力等を必要としない自立運転が可能である。よって、太陽電池を電源とするポンプにより原水を供給することによって、原水タンク20への原水の供給も含めた自立運転が可能となり、淡水化装置10の自立性がより向上する。   As long as the raw water is supplied to the raw water tank 20, the desalination apparatus 10 according to the first embodiment can be operated independently without requiring external power or the like. Therefore, by supplying raw water with a pump that uses a solar cell as a power source, a self-sustaining operation including the supply of raw water to the raw water tank 20 becomes possible, and the self-sustainability of the desalination apparatus 10 is further improved.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態において反射鏡であった集光手段に、フレネルレンズを用いたものである。フレネルレンズとは、一般的な凸レンズとは異なり、薄く平らなアクリル樹脂等のシートに溝が平行直線状に複数形成されており、フレネルレンズを通過した光は所定の直線上に集光される。フレネルレンズは、反射鏡に比べて、大面積の太陽光を集光することに適する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a Fresnel lens is used as the light condensing means that was a reflecting mirror in the first embodiment. Unlike a general convex lens, the Fresnel lens has a plurality of grooves formed on a thin flat acrylic resin sheet in parallel straight lines, and the light passing through the Fresnel lens is collected on a predetermined straight line. . A Fresnel lens is suitable for condensing large-area sunlight compared to a reflecting mirror.

図6は、第2の実施形態のフレネルレンズ型の集熱兼蒸発部50の断面図を示す。集熱兼蒸発部50は、真空断熱蒸発管31と、真空断熱蒸発管31に太陽光を集光する集光手段としてリニアフレネルレンズ51と、反射型容器52と、を有する。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the Fresnel lens type heat collecting and evaporating unit 50 according to the second embodiment. The heat collecting / evaporating section 50 includes a vacuum adiabatic evaporation pipe 31, a linear Fresnel lens 51 as a condensing means for concentrating sunlight on the vacuum adiabatic evaporation pipe 31, and a reflective container 52.

反射型容器52は、長手方向の断面の内側が略U字形であり、長手方向の両端が平板で閉じられた容器である。集熱兼蒸発部50は、真空断熱蒸発管31が反射型容器52の底部に長手方向に沿って配置され、平板状のリニアフレネルレンズ51が反射型容器52の内側を覆うように反射型容器52の短手方向の両端部に固定された構造となっている。リニアフレネルレンズ51は、真空断熱蒸発管31に沿って直線上に集光させるように調整されている。   The reflective container 52 is a container in which the inner side of the longitudinal section is substantially U-shaped, and both ends in the longitudinal direction are closed by flat plates. The heat collecting and evaporating unit 50 includes a reflective container such that the vacuum heat insulating evaporator 31 is disposed along the longitudinal direction at the bottom of the reflective container 52 and the flat linear Fresnel lens 51 covers the inside of the reflective container 52. The structure is fixed to both ends in the short direction of 52. The linear Fresnel lens 51 is adjusted so as to collect light on a straight line along the vacuum adiabatic evaporation tube 31.

反射型容器52の長手方向の両端部は平板に真空断熱蒸発管31が挿通され、反射型容器52及びリニアフレネルレンズ51によって包囲されている。このようにすると、リニアフレネルレンズ51の風防と同時にリニアフレネルレンズ51の溝を有する面上の汚れを抑えることができる。また、真空断熱蒸発管31はリニアフレネルレンズ51及び反射型容器52によって保護されるため、塵等が付着することを防止でき、耐久性を向上させることができる。また、リニアフレネルレンズ51及び反射型容器52によって真空断熱蒸発管31が断熱されるため、太陽熱の利用効率を向上できる。集熱兼蒸発部50は、第1の実施形態の集熱兼蒸発部30と同様に水平面に対して傾斜して配置される。   At both ends in the longitudinal direction of the reflective container 52, the vacuum adiabatic evaporation pipe 31 is inserted into a flat plate and surrounded by the reflective container 52 and the linear Fresnel lens 51. In this way, it is possible to suppress contamination on the surface having the groove of the linear Fresnel lens 51 simultaneously with the windshield of the linear Fresnel lens 51. Further, since the vacuum heat insulating evaporation pipe 31 is protected by the linear Fresnel lens 51 and the reflective container 52, it is possible to prevent dust and the like from adhering and to improve durability. Moreover, since the vacuum heat insulation evaporation pipe 31 is thermally insulated by the linear Fresnel lens 51 and the reflective container 52, the utilization efficiency of solar heat can be improved. The heat collecting / evaporating unit 50 is disposed so as to be inclined with respect to the horizontal plane in the same manner as the heat collecting / evaporating unit 30 of the first embodiment.

リニアフレネルレンズ51は、上述の反射鏡32よりも焦点距離が長くなってしまうため、太陽光の入射方向がずれることにより真空断熱蒸発管31に太陽光を十分に集光できず、太陽熱を有効利用できなくなる。そのため、集熱兼蒸発部50は、図示しない太陽追尾機構を備え、手動又は自動でその角度を変えられるように構成することが望ましい。このようにすることで、太陽の位置に適した方向に集熱兼蒸発部50を向けることができ、太陽熱を有効利用できる。なお、簡易な太陽追尾方法として、図6に示すように、真空断熱蒸発管31を固定し、矢印Rのようにリニアフレネルレンズ51を回転させるようにして、太陽を追尾してもよい。   Since the linear Fresnel lens 51 has a longer focal length than the above-described reflecting mirror 32, the sunlight incident direction is deviated, so that the sunlight cannot be sufficiently condensed on the vacuum adiabatic evaporation tube 31, and the solar heat is effective. It becomes unavailable. Therefore, it is desirable that the heat collecting / evaporating unit 50 includes a sun tracking mechanism (not shown) so that the angle can be changed manually or automatically. By doing in this way, the heat collection and evaporation part 50 can be turned to the direction suitable for the position of the sun, and solar heat can be used effectively. As a simple sun tracking method, the sun may be tracked by fixing the vacuum adiabatic evaporation tube 31 and rotating the linear Fresnel lens 51 as shown by an arrow R as shown in FIG.

リニアフレネルレンズ51は、紫外線吸収膜が形成されていることが望ましい。これにより紫外線を吸収、除去することにより、フレネルレンズ自身の樹脂の劣化を抑えることができる。   The linear Fresnel lens 51 is desirably formed with an ultraviolet absorbing film. By absorbing and removing ultraviolet rays thereby, deterioration of the resin of the Fresnel lens itself can be suppressed.

第1及び第2の実施形態にかかる淡水化装置の効果をまとめると、以下のようになる。
(1)集熱手段を備えることにより、吸熱方式よりも太陽熱の利用効率を上げることができる。また、集熱手段により集熱された太陽熱は、太陽熱の利用効率の高い真空断熱蒸発管によって原水の加熱・蒸発に用いられる。よって、本実施形態における集熱兼蒸発部の効率は非常に高く、大気圧蒸留方式であっても十分な量の原水を淡水化でき、また早朝や夕方などの日照が十分でない時間帯においても淡水化が可能となる。
(2)大気圧蒸留方式であるため、簡素な構成部品により装置を構成することができ、装置の小型化、軽量化、低コスト化を実現できる。また、装置に複雑な機構がないため、組立、取扱、保守、補修が容易である。
(3)大気圧蒸留方式であるため、集熱兼蒸発部の上部から100〜130℃の高温蒸気を得ることができる。よって、この蒸気を調理に用いることができ、また医療器具の滅菌にも用いることもできる。さらに、海水を原水とする場合は、集熱兼蒸発部の下部から取り出した濃縮水を加熱乾燥させることで、製塩することができる。かかる塩を販売することもでき、開発途上国の人々にとっては大きな収入源となり得る。
(4)原水が原水タンクに供給されている限りにおいては、原水は水頭圧によって集熱兼蒸発部に供給されるため、太陽光以外のエネルギーを必要としない自立運転が可能である。よって、インフラが整っていない開発途上国、さらにその僻地であっても装置を稼働させることができる。
(5)集熱部において原水を蒸発させる構成であり、かつ、集熱兼蒸発部は水平面に対して傾斜して配置されるため、濃縮水は集熱兼蒸発部の下部に溜まり、取出しが容易である。よって、かかる濃縮水の詰まりによる装置の故障等を防止できる。
The effects of the desalination apparatus according to the first and second embodiments are summarized as follows.
(1) By providing the heat collecting means, the utilization efficiency of solar heat can be increased as compared with the endothermic method. The solar heat collected by the heat collecting means is used for heating / evaporation of raw water by a vacuum adiabatic evaporation tube having high solar heat utilization efficiency. Therefore, the efficiency of the heat collecting / evaporating unit in this embodiment is very high, and even an atmospheric distillation method can desalinate a sufficient amount of raw water, and also in the time zone where sunlight is not enough, such as early morning or evening. Desalination is possible.
(2) Since it is an atmospheric pressure distillation system, the apparatus can be configured with simple components, and the apparatus can be reduced in size, weight, and cost. In addition, since there is no complicated mechanism in the apparatus, assembly, handling, maintenance and repair are easy.
(3) Since it is an atmospheric pressure distillation system, high-temperature steam at 100 to 130 ° C. can be obtained from the upper part of the heat collecting and evaporating part. Therefore, this steam can be used for cooking and can also be used for sterilization of medical instruments. Furthermore, when seawater is used as raw water, salt can be produced by heating and drying the concentrated water taken out from the lower part of the heat collecting / evaporating section. Such salts can also be sold and can be a significant source of income for people in developing countries.
(4) As long as the raw water is supplied to the raw water tank, since the raw water is supplied to the heat collecting and evaporating unit by the water head pressure, a self-sustained operation that does not require energy other than sunlight is possible. Therefore, the device can be operated even in a developing country where infrastructure is not in place, and even in remote areas.
(5) Since the raw water is evaporated in the heat collecting part, and the heat collecting / evaporating part is arranged to be inclined with respect to the horizontal plane, the concentrated water is stored in the lower part of the heat collecting / evaporating part and taken out. Easy. Therefore, it is possible to prevent a failure of the device due to such clogged water clogging.

10 淡水化装置
20 原水タンク
21 第1の管路
22 排出用管路
23 三方バルブ
24 濃縮水タンク
30 集熱兼蒸発部
31 真空断熱蒸発管
32 反射鏡
33 透明板
34 第1の円筒
35 第2の円筒
36 気液分離器
37 フレネルレンズ
38 トラフ型容器
39 バッフル
40 淡水タンク
41 第2の管路
42 蒸気利用手段(調理、製塩、滅菌用)
43 冷却手段
50 集熱兼蒸発部
51 フレネルレンズ
52 反射型容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Desalination apparatus 20 Raw water tank 21 1st pipe line 22 Discharge pipe line 23 Three-way valve 24 Concentrated water tank 30 Heat collection and evaporation part 31 Vacuum heat insulation evaporation pipe 32 Reflective mirror 33 Transparent plate 34 1st cylinder 35 2nd Cylinder 36 Gas-liquid separator 37 Fresnel lens 38 Trough container 39 Baffle 40 Fresh water tank 41 Second pipe 42 Steam utilization means (for cooking, salt production, sterilization)
43 Cooling means 50 Heat collecting / evaporating section 51 Fresnel lens 52 Reflective container

Claims (7)

原水タンクと、
水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンクと連通する集熱兼蒸発部と、
前記集熱兼蒸発部の上端と連通する淡水タンクと、
を備え、
前記集熱兼蒸発部は、
太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管と、
前記真空断熱蒸発管に太陽光を集光する集光手段と、
を有する
大気圧蒸留方式の淡水化装置。
Raw water tank,
A heat collecting and evaporating part which is arranged to be inclined with respect to a horizontal plane and whose lower end communicates with the raw water tank;
A fresh water tank communicating with the upper end of the heat collecting and evaporating section;
With
The heat collecting and evaporating part is
A vacuum insulation evaporator tube that collects sunlight and evaporates raw water;
Condensing means for concentrating sunlight on the vacuum adiabatic evaporation tube;
An atmospheric pressure distillation desalination apparatus having
前記集光手段は、反射鏡である
ことを特徴とする請求項1に記載の淡水化装置。
The desalination apparatus according to claim 1, wherein the condensing unit is a reflecting mirror.
前記集熱兼蒸発部は、透明板をさらに備え、
前記真空断熱蒸発管は、前記反射鏡と前記透明板によって包囲される
ことを特徴とする請求項2に記載の淡水化装置。
The heat collecting and evaporating part further includes a transparent plate,
The desalination apparatus according to claim 2, wherein the vacuum heat insulating evaporation pipe is surrounded by the reflecting mirror and the transparent plate.
前記集光手段は、フレネルレンズである
ことを特徴とする請求項1に記載の淡水化装置。
The desalination apparatus according to claim 1, wherein the condensing unit is a Fresnel lens.
集熱兼蒸発部の下方に配置された排出口と、
前記原水タンクと、前記集熱兼蒸発部の下端と、前記排出口とにそれぞれ連通する三方バルブと、
をさらに備え、
前記三方バルブが第1の状態にある場合には、原水は前記集熱兼蒸発部に供給され、
前記三方バルブが第2の状態にある場合には、原水は前記排出口から排出される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の淡水化装置。
A discharge port disposed below the heat collecting and evaporating section;
A three-way valve communicating with the raw water tank, a lower end of the heat collecting and evaporating unit, and the discharge port,
Further comprising
When the three-way valve is in the first state, raw water is supplied to the heat collecting and evaporating unit,
The desalination apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein when the three-way valve is in the second state, raw water is discharged from the discharge port.
前記集熱兼蒸発部の上部に、気液分離器を備える
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の淡水化装置。
The desalination apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a gas-liquid separator at an upper portion of the heat collecting / evaporating section.
前記集熱兼蒸発部と前記淡水タンクとの間に、調理、製塩、及び滅菌のうちの少なくとも一つのための蒸気利用手段を備える
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の淡水化装置。
The steam utilization means for at least one of cooking, salt production, and sterilization is provided between the said heat collection and evaporation part and the said fresh water tank, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The desalination apparatus described.
JP2014175281A 2014-08-29 2014-08-29 Desalination plant using solar heat Pending JP2016049480A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014175281A JP2016049480A (en) 2014-08-29 2014-08-29 Desalination plant using solar heat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014175281A JP2016049480A (en) 2014-08-29 2014-08-29 Desalination plant using solar heat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016049480A true JP2016049480A (en) 2016-04-11

Family

ID=55657433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014175281A Pending JP2016049480A (en) 2014-08-29 2014-08-29 Desalination plant using solar heat

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016049480A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190017529A (en) * 2017-08-11 2019-02-20 조영상 Apparatus for processing sea-water using solar energy
WO2020041018A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Nigrelli Sebastian A Solar desalinator
KR20220023711A (en) * 2020-08-21 2022-03-02 (주)동양화학 Seawater Desalination System using Solar thermal energy
JP7051268B1 (en) * 2021-05-21 2022-04-11 重治 黒田 Steam generator, water treatment system and steam generation method
KR20220057863A (en) * 2020-10-30 2022-05-09 (주)동양화학 Seawater Desalination Apparatus having evaporator unit
JP2022130254A (en) * 2021-02-25 2022-09-06 均 石井 Cost reduction method of sea water desalination

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5696247U (en) * 1979-12-24 1981-07-30
JPS5741541A (en) * 1980-08-22 1982-03-08 Toshiba Corp Solar heat collecting boiler
JPS6048101A (en) * 1983-08-27 1985-03-15 Univ Nagoya Distillation process utilizing solar heat without accompanying boiling
JPH04366363A (en) * 1991-06-12 1992-12-18 Takeshi Iyama Cooking method and device using solar heat
JP3025086U (en) * 1995-11-22 1996-06-07 頼 宏謀 A device that uses solar energy to collect heat
JP2001070929A (en) * 1999-09-07 2001-03-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Solar heat-photocell hybrid type desalination apparatus
JP2008138899A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solar heat collector
JP2010203624A (en) * 2009-02-27 2010-09-16 Mitaka Koki Co Ltd Trough type light collecting unit
JP2012091108A (en) * 2010-10-26 2012-05-17 Takahisa Jitsuno Vacuum distillation apparatus using solar heat
JP2012117761A (en) * 2010-12-01 2012-06-21 Hitachi Plant Technologies Ltd Solar thermal collector tube

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5696247U (en) * 1979-12-24 1981-07-30
JPS5741541A (en) * 1980-08-22 1982-03-08 Toshiba Corp Solar heat collecting boiler
JPS6048101A (en) * 1983-08-27 1985-03-15 Univ Nagoya Distillation process utilizing solar heat without accompanying boiling
JPH04366363A (en) * 1991-06-12 1992-12-18 Takeshi Iyama Cooking method and device using solar heat
JP3025086U (en) * 1995-11-22 1996-06-07 頼 宏謀 A device that uses solar energy to collect heat
JP2001070929A (en) * 1999-09-07 2001-03-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Solar heat-photocell hybrid type desalination apparatus
JP2008138899A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solar heat collector
JP2010203624A (en) * 2009-02-27 2010-09-16 Mitaka Koki Co Ltd Trough type light collecting unit
JP2012091108A (en) * 2010-10-26 2012-05-17 Takahisa Jitsuno Vacuum distillation apparatus using solar heat
JP2012117761A (en) * 2010-12-01 2012-06-21 Hitachi Plant Technologies Ltd Solar thermal collector tube

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190017529A (en) * 2017-08-11 2019-02-20 조영상 Apparatus for processing sea-water using solar energy
KR102072469B1 (en) 2017-08-11 2020-02-04 조영상 Apparatus for processing sea-water using solar energy
WO2020041018A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Nigrelli Sebastian A Solar desalinator
US20200062614A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Sebastian Amella Nigrelli Solar desalinator
US10654726B2 (en) 2018-08-24 2020-05-19 Sebastian Amella Nigrelli Solar desalinator
KR20220023711A (en) * 2020-08-21 2022-03-02 (주)동양화학 Seawater Desalination System using Solar thermal energy
KR102643255B1 (en) * 2020-08-21 2024-03-05 (주)동양화학 Seawater Desalination System using Solar thermal energy
KR20220057863A (en) * 2020-10-30 2022-05-09 (주)동양화학 Seawater Desalination Apparatus having evaporator unit
KR102519808B1 (en) * 2020-10-30 2023-04-11 (주)동양화학 Seawater Desalination Apparatus having evaporator unit
JP2022130254A (en) * 2021-02-25 2022-09-06 均 石井 Cost reduction method of sea water desalination
JP7051268B1 (en) * 2021-05-21 2022-04-11 重治 黒田 Steam generator, water treatment system and steam generation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016049480A (en) Desalination plant using solar heat
US8083902B2 (en) Evaporative desalination system
AU2015264360B2 (en) Multi-effect solar distillation system and associated methods
KR101628819B1 (en) Sea water desalting system using solar energy
US9180383B2 (en) Throughput solar still
US9796602B2 (en) Solar water purifier
US20100294266A1 (en) Concentrated solar thermal energy collection device
US10150050B2 (en) Solar powered water purification device with cylindrical structure
US20150344325A1 (en) Device and method for solar distillation
JP5075916B2 (en) Solar heat utilization system
JP2019171368A (en) Water purification device and water purification method
CN202083124U (en) Concentrating solar hot water and purified water preparing device
KR101543426B1 (en) Water Treatment Apparatus using Membrane Distillation Method
CN113165911B (en) Water desalination system
JP2010269296A (en) Solar heat distillation apparatus
US8863517B2 (en) Solar steam generator
KR101576571B1 (en) Water Treatment Apparatus using Membrane Distillation Method
JP2016032800A (en) Drinking water conversion device
JP2015081732A (en) Method and mechanism for cleaning mirror of solar light collecting device
US20240034644A1 (en) Water desalinization systems with heat collection element tracking
US11505477B2 (en) Water desalinization systems
KR20120056769A (en) Apparatus for desalination and water purification harnessing solar thermal energy
GB2614024A (en) Solar thermal collector
KR20210037306A (en) Multiple desalination apparatus using thermal radiation and process heat
JP3090763U (en) Multi-effect wick distillation apparatus utilizing solar heat

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180515

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20180516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181001

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190326