JP2718972B2

JP2718972B2 - 海水淡水化装置

Info

Publication number: JP2718972B2
Application number: JP1035220A
Authority: JP
Inventors: 春男上原
Original assignee: 春男上原
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH02214586A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は海水淡水化装置に関するものである。

（ロ）従来の技術従来、海水の淡水化には、海水中の水分の蒸発・凝縮
作用を利用して淡水を得る技術、海水を凍結・解凍させ
て淡水を得る技術、逆浸透法により淡水を得る技術など
がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上記の各技術には次のような未解決の
課題がある。

海水中の水分の蒸発・凝縮作用を利用する技術では、
海水を蒸発させるのに多量の熱エネルギを要し、また、
効率よく凝結を行わせるには冷却装置を必要とし、この
冷却装置にもエネルギを要して、コストがかさむという
欠点がある。

また、海水を凍結、解凍させる技術では、一行の凍結
・解凍では充分に塩分を取除くことができず、凍結・解
凍を繰返す必要があり能率がわるく海水を凍結させるの
に冷凍機を要し、この冷凍機にもエネルギを必要とし、
凍結・解凍を繰返すので多量のエネルギを要するという
欠点がある。

逆浸透法による技術は、現在、一部離島などで実用化
されてはいるが、完全に塩分を除去することができず、
淡水の純度を上げるには数回の処理を要して能率が悪
く、また、海水中の浮遊物質による逆浸透膜の目詰まり
などの問題が発生しやすく頻繁な保守作業を要し、更
に、逆浸透膜が脆弱であるため破損し易く、これらの面
でもコストが高くつくという欠点がある。

（ニ）課題を解決する手段本発明は、無機塩類水溶液を収容し、同水溶液に太陽
熱を吸収して蓄積するソーラーポンドと、内部を減圧状
態とし、前記ソーラーポンドにより昇温された淡水化す
べき海水を導入して水分を蒸発させるフラッシュ室と、
同フラッシュ室に連通連結するとともに、海水により冷
却されて、前記フラッシュ室で発生した水蒸気を凝結さ
せて淡水タンクに送出する凝縮器とを具備し、前記ソー
ラーポンドと凝縮器とを連通連結し、同凝縮器に導入し
た冷却用の海水を、前記フラッシュ室から導入された水
蒸気と熱交換してソーラーポンドに導入し、さらに昇温
することにより前記淡水化すべき海水とすべく構成し、
さらに、日射により発生した前記ソーラーポンドの無機
塩類水溶液からの水蒸気を凝結して前記淡水タンクに送
出する凝縮器を設けたことを特徴とする海水淡化装置に
係るものである。

また、本発明は、前記フラッシュ室に、海水を噴霧す
る多数のノズルを配設したことにも特徴を有する。

（ホ）作用・効果本発明によれば、凝縮器に導かれた海水は、後述の水
蒸気と熱交換して水蒸気を凝縮させ、海水自身は加熱さ
れる。

この加熱された海水は、太陽熱を吸収し蓄積したソー
ラーポンドで更に加熱され、減圧状態のフラッシュ室に
導かれて海水中の水分が蒸発して水蒸気になる。

この水蒸気は前記の凝縮器に導かれて凝結し淡水とな
る。

このように、太陽熱を利用して蒸発に要する熱エネル
ギを得ており、更に、水蒸気の凝結潜熱を蒸発前の海水
の加熱に利用しているので、熱の利用効率が高く、他か
ら供給する動力は、海水を装置に導くための動力と、フ
ラッシュ室を減圧するための動力を必要とするだけであ
るから、エネルギ消費が少なくてすみ、低コストで海水
から淡水を得ることができる。

また、太陽熱を一旦ソーラーポンドに蓄えてから利用
するようにしたことで、短期的な日照の変動に関係なく
海水淡水化装置の可動率を平均化することができる。ま
た、ソーラーポンドは無機塩類水溶液を収容しており、
日射により発生した同水溶液の水蒸気を凝結して淡水タ
ンクに送出する凝縮器を設けているので、熱の利用効率
が高まっており、かつ、淡水の収率を高めることができ
る。

さらに、フラッシュ室に、海水を噴霧する多数のノズ
ルを配設すると、海水は微粒の海水滴となって蒸発表面
積が増加し、効率よく温海水中の水分を蒸発させること
ができる。

また、本発明装置には逆浸透膜のような脆弱な部分が
なく、保守点検の間隔を長くすることができ、この点で
もコストを引下げることができる。

（ヘ）実施例本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明すれば、第
１図は本発明による海水淡水化装置（Ａ）の概略構成を
示しており、（１）は海水ポンプであり、海面付近の比
較的高温の海水（夏期20〜26℃、冬期10〜15℃）を海水
淡水化装置（Ａ）に取込むためのものである。

以下、海水ポンプ（１）からの海水の装置内の流れに
沿って説明する。

海水ポンプ（１）から吐出された海水は、まず第１、
第２凝縮器（７）（８）に導かれて後述の水蒸気と熱交
換し、水蒸気を凝結させ、海水自身は加熱される。

この加熱された海水は、後述する第３凝縮器（25）を
経由してソーラーポンド（26）に導かれて更に加熱され
る。

ソーラーポンド（26）は図で示すように、やや深めの
水槽（27）に無機塩類水溶液（29）を注入したもので、
同水槽（27）の底部に上記の海水を通すための蛇管（2
8）を付設している。

また、水槽（27）の上部をガラス又はビニールシート
等の透明膜体（30）で覆って、大気中に熱が散逸するの
を防止すると共に、太陽光線が水槽（27）中の無機塩類
水溶液（29）を直接照射して、無機塩類水溶液（29）を
加熱できるようにしている。

特に、水槽（27）に張水した無機塩類水溶液（29）
は、表層から深部に向かって次第に濃度を高くして、無
機塩類水溶液（29）の対流を抑制しており、そのため
に、水槽（27）中の無機塩類水溶液（29）の濃度分布
は、表層から深部に向かって次第に高くなっており、ま
た、気温の影響を受け難くなっている。

かかるソーラーポンド（26）の底部に配設した蛇管
（28）を通過する間に海水は加熱されて高温となり、脱
気器（２）に導かれて、蒸発・凝結作用の障害になる海
水に混入若しくは溶解した空気が除去される。

ついで、減圧状態のフラッシュ室（３）に導かれて、
海水中の水分が急速に蒸発する。

フラッシュ室（３）の内部は、第２図に示すように、
後述する真空ポンプ（４）により約3.5〜17KPaに減圧さ
れており、海水は同フラッシュ室（３）内部の上部に多
数配設したノズル（５）から、同室（３）内に下方向に
噴霧される。

ノズル（５）は磁性を有するセラミック素材で構成さ
れており、かかるノズルに磁力を作用させると、同ノズ
ルの汚れや詰まりが起こり難くなるということが経験的
に知られている。また、磁場中を海水が運動することで
誘導電圧が励起され、この誘導電圧によってノズルから
噴霧された海水滴に電荷を発生させて、同海水滴の分散
を促進して蒸発の効率を高めることが考えられる。

上記のように、高度に減圧されたフラッシュ室（３）
の内部の雰囲気中に、上記のように高温に加熱された海
水がノズル（５）から噴霧されて微粒子になり、海水の
蒸発表面積が増加するので効率よく海水中の水分を蒸発
させることができる。

また、噴霧された海水のうち、蒸発しなかった海水は
フラッシュ室（３）の下部に溜まり、排出ポンプ（６）
で室外に排出される。

フラッシュ室（３）に導かれた海水は、このようにし
て水蒸気と、蒸発した残りの海水とに分離され、水蒸気
は第１ドレンセパレータ（９）に導かれて、水蒸気中に
混入した海水のミストを分離し、第１、第２凝縮器
（７）（８）に導かれる。

なお、第１ドレンセパレータ（９）で分離された海水
のミストは、同第１ドレンセパレータ（９）の底部に溜
まり、排出ポンプ（６）で前記の蒸発した残りの海水と
共に排出される。

第１、第２凝縮器（７）（８）には、前記の海水ポン
プ（１）で汲上げた直後の海水で冷却されており、同凝
縮器（７）（８）に導かれた水蒸気は、この海水と熱交
換して冷却され、凝結して同凝縮器（７）（８）の底部
に溜まり、第２ドレンセパレータ（11）を介して淡水ポ
ンプ（12）で、淡水タンク（13）に送出される。

なお、第１、第２ドレンセパレータ（９）（11）に
は、サイクロン式、ラビリンス式などの気液分離器を用
いることができる。

第１、第２凝縮器（７）（８）は、ほぼ同一構成であ
り、第３図に示すように、チタニュウム製薄板で中央部
に浅い凹部（15）を凹設した縦長皿状の伝熱板（14）を
形成し、かかる伝熱板（14）を２枚腹合わせ状に重ね合
わせて外周を溶接により密封し、同伝熱板（14）の上下
部にそれぞれ水蒸気流入口（16）と凝結水流出口（17）
とを穿設して伝熱体（18）を構成している。

そして、第４図に示すように、伝熱体（18）多数をケ
ーシング（19）の内部に、水蒸気流入口（16）を上方
に、凝結水流出口（17）を下方にして立て並べ、水蒸気
流入口（16）に水蒸気流入管（20）を、凝結水流出口
（17）に凝結水流出管（21）をそれぞれ連通連結させる
と共に、ケーシング（19）に海水の流入路（22）と流出
路とを連通させて、第５図の模式図で示すように、水蒸
気（Ｖ）は伝熱体（18）の内部を上方から下方に流れ、
海水（Ｗ）は伝熱体（18）の表面に沿って水平横方向に
流れるようにしている。

また、伝熱板（14）の表面には、第４図に示すよう
に、縦方向の短い突条（24）を多数形成しており、この
突条（24）の上端が略山形状を形成するように各突条
（24）を配設して、伝熱板（14）の内面に発生した凝結
水の水滴を速やかに流下させて、同内面に水蒸気が直接
接触する機会を増加させる事により、水蒸気と海水間の
熱交換効率を高めている。

かかる第１、第２凝縮器（７）（８）には、水蒸気は
第１凝縮器（７）→第２凝縮器（８）の順で流れ、海水
は第２凝縮器（８）→第１凝縮器（７）の順で流れるよ
うにしている。

つまり、個々の凝縮器では、水蒸気と海水は伝熱板
（14）を隔てて略直交して流れ、第１、第２凝縮器
（７）（８）の間では互いに逆方向に流れるようにし
て、熱交換効率を高めるようにしている。

第１、第２凝縮器（７）（８）で発生した凝結水は第
２ドレンセパレータ（11）で気液分離され、凝結水は淡
水ポンプ（12）で淡水タンク（13）に送出され、気体は
真空ポンプ（４）で装置外に排出される。

また、この真空ポンプ（４）で発生した負圧は、水蒸
気の配管を介してフラッシュ室（３）の内部に伝達さ
れ、同内部を減圧している。

なお、第２凝縮器（８）と真空ポンプ（４）との間に
小型の水蒸気冷却器を介設して、気液分離された気体中
の水蒸気を更に凝結させて、真空ポンプ（４）の負担を
軽くすると共に、淡水の収率を高めることができる。

特に、海水を淡水化するのに、水分の蒸発・凝縮作用
を利用し、更に第１ドレンセパレータ（９）でフラッシ
ュ室（３）からの水蒸気中の海水ミストを除去している
ので、残留塩分が極めて少ない純度が高い淡水を製造す
ることができる。

また、第３凝縮器（25）は前記第１、第２凝縮器
（７）（８）と同様の構成であり、ソーラーポンド（2
6）の無機塩類水溶液（29）表面と透明膜体（30）間の
空間に連通しており、日射によって発生した無機塩類水
溶液（29）からの水蒸気を凝結させて淡水タンク（13）
に送出するようにして、熱の利用効率を高めると共に、
淡水の収率を高めている。

本発明の実施例は上記のように構成されており、ソー
ラーポンドに蓄えた熱を海水の水分を蒸発・凝結させる
為の熱源に利用することで、所要動力が少なくてすみ、
また、残留塩分が極めて少ない純粋な淡水を、効率的に
製造することができ、更に、一旦ソーラーポンドに蓄え
た熱を利用するのであるから短期的な日照の変動に関係
なく、例えば、夜間でも海水淡水化装置を稼動させて淡
水を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による海水淡水化装置の概略構成を示す
ブロック図、第２図はフラッシュ室の断面説明図、第３
図は伝熱板の正面図、第４図は凝縮器の断面説明図、第
５図は凝縮器中における水蒸気と海水との流れの方向を
示す模式図。（Ａ）：海水淡水化装置（３）：フラッシュ室（７）（８）：第１、第２凝縮器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無機塩類水溶液を収容し、同水溶液に太陽
熱を吸収して蓄積するソーラーポンドと、内部を減圧状態とし、前記ソーラーポンドにより昇温さ
れた淡水化すべき海水を導入して水分を蒸発させるフラ
ッシュ室と、同フラッシュ室に連通連結するとともに、海水により冷
却されて、前記フラッシュ室で発生した水蒸気を凝結さ
せて淡水タンクに送出する凝縮器とを具備し、前記ソーラーポンドと凝縮器とを連通連結し、同凝縮器
に導入した冷却用の海水を、前記フラッシュ室から導入
された水蒸気と熱交換してソーラーポンドに導入し、さ
らに昇温することにより前記淡水化すべき海水とすべく
構成し、さらに、日射により発生した前記ソーラーポンドの無機
塩類水溶液からの水蒸気を凝結して前記淡水タンクに送
出する凝縮器を設けたことを特徴とする海水淡化装置。
【請求項２】前記フラッシュ室に、海水を噴霧する多数
のノズルを配設したことを特徴とする請求項１記載の海
水淡化装置。