JP5880482B2

JP5880482B2 - 海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置

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Publication number: JP5880482B2
Application number: JP2013097354A
Authority: JP
Inventors: 巌菱田
Original assignee: 菱田新悟
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: JP2014176836A

Description

本発明は、海や河川、湖沼や池などの水を蒸留して、清浄な飲料用の蒸留水を得る、海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置に関するものである。

一般に、海水を淡水化する方法として、多段フラッシュ法や逆浸透法などが知られている。多段フラッシュ法は、海水を減圧状態で沸騰蒸発させ、発生した蒸気を凝縮して淡水を生産する方法である。この多段フラッシュ法では、大量の淡水を作り出すことができるが、熱効率が悪く、多量のエネルギを必要とする。また、逆浸透法は、海水に圧力をかけながら逆浸透膜を通して、淡水を得るものである。この逆浸透法では、逆浸透膜が海水中の微生物や析出物で目詰まりしないように前処理をする必要があり、ランニングコストが高くなるとともに、多段フラッシュ法にて得られる淡水と比較して塩分濃度が高いという問題がある。

一方、海水から食塩を製造する製造装置として、内部から加熱される回転ドラムの外周面に海水を吹き付けて蒸発させ、回転ドラムの外周面に析出した塩分を回収するとともに、発生した蒸気を凝縮させて、蒸留水（淡水）を回収するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、この特許文献１記載の製造装置では、回転ドラムとして、外筒とその内側に配置される内筒とからなるものを用い、両筒間に蒸気や火炎や加熱ガスなどの加熱媒体を供給して、海水が吹き付けられる外筒の外周面を加熱するように構成している。

特開２００３−１７４８５５号公報

特許文献１記載の発明は、海水から食塩を製造することを主目的としたものであり、蒸留水（淡水）を製造することを主目的としたものではなく、発生した蒸気を回転ドラムの上方に配置した蒸気回収器により回収して、蒸留水を製造できるように構成しているものの、回転ドラムを取り囲むカバーを備えていないことから、回転ドラムが外気により直接的に冷却され、回転ドラムの加熱費が高くなるとともに、蒸気を一部しか回収できないことから、蒸留水の回収率が低く、蒸留水の製作コストが高くなるという問題がある。また、回転ドラムを取り囲むカバーを設けて、蒸気の略全体を回収することも考えられるが、回転ドラムの下側に析出した食塩を収容するためのホッパ等を設ける関係上、カバーがどうしても大型になることから、大容量の蒸気の雰囲気中に回転ドラムが配置されることになり、回転ドラムから蒸気への放熱量が多くなって、回転ドラムの加熱費を十分に低減できないという問題がある。

更に、蒸気や火炎や加熱ガスなどの加熱媒体により回転ドラムを加熱するので、蒸気により加熱する場合には、蒸気を発生させるボイラが必要になるとともに、重油や軽油などの燃料を貯留するための大型な燃料貯留タンクが必要となり、設備費が高くなるという問題がある。しかも、始動後、蒸気が発生するまでに時間を要するとともに、定期的に燃料を補給する必要があるので、燃料の輸送費もかかる。また、火炎や加熱ガスにより加熱する場合には、バーナで重油や軽油などの燃料を燃焼させて、火炎や加熱ガスを発生できるので、ボイラを用いる場合よりも、迅速に回転ドラムを加熱できるが、ボイラを用いる場合と同様に、バーナや燃料貯留タンクなどの設備費が必要になるとともに、燃料の輸送費も発生する。このため、回転ドラムの加熱媒体として、既存設備のボイラなどの熱源からの蒸気や火炎や加熱ガスなどの加熱媒体を利用する場合には、設備費等を節減できるが、海水から食塩を製造する製造装置を他の設備と併設しないで独立して設ける場合には、設備費が高くなるとともに、燃料の輸送費や貯蔵費が必要になるという問題がある。

本発明の目的は、安価に製作可能な設備を採用しつつ、ランニングコストを低減して、蒸留水を安価に生成可能な海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置を提供するものである。

本発明者は、日本での水道水の料金が、１リットル当たり０．１４円程度であり、２リットル入りのペットボトルの水であっても、１リットル当たり３５円〜４０円と安価であることから、蒸留装置を用いて蒸留水を生成する場合であっても、せめてペットボトルの水と同程度の価格にしないと、実用に耐えないとの見地から、設備コスト及びランニングコストを極力低減可能な蒸留装置について鋭意検討し、特に空気を燃料と考えて電気ヒータにより空気を加熱して得られる熱風を利用すると、燃料の輸送費や貯蔵費が不要となり、安価に製作可能な設備を採用しつつ、ランニングコストを低減でき、しかも短時間で所望温度の熱風が得られることに着目し、本発明を完成するに至った。

本発明に係る海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置は、外ドラムとその内側に配置した内ドラムとを有し、両ドラム間に熱風通路を形成した回転ドラムと、前記回転ドラムを回転駆動する駆動手段と、電気ヒータにより空気を加熱して、前記両ドラム間の熱風通路に熱風を供給する熱風発生機と、前記回転ドラムを回転自在に収容する保温カバーと、前記外ドラムの外周面の適所に原水を塗着させる原水塗着手段と、前記原水の加熱により発生した蒸気を回収する、前記保温カバーに接続した蒸気回収ダクトと、前記蒸気回収ダクトにて回収した蒸気を凝縮させて蒸留水を得る凝縮手段と、前記外ドラムの外周面に析出した固形物を剥ぎ取って回収する固形物回収手段とを備えたものである。

この蒸留装置では、駆動手段により回転ドラムを回転させるとともに、熱風発生機の電気ヒータで空気を加熱して熱風を発生させ、熱風発生機で発生した熱風を外ドラムと内ドラム間の熱風通路に供給して、回転ドラムの外ドラムを加熱し、この状態で外ドラムの外周面の適所に、海や河川、湖沼や池などの原水を、原水塗着手段により例えば噴き付けや浸漬により塗着させることで、原水に含まれる水分を蒸発させるとともに、原水に含まれる固形分を外ドラムの外周面に析出させ、発生した蒸気は蒸気回収ダクトを経て凝縮手段にて蒸留水として回収し、固定物は固形物回収手段により外ドラムから剥ぎ取って回収することになる。なお、回転ドラムから排出される熱風や蒸気回収ダクト内へ供給される蒸気などにより、原水塗着手段へ供給する原水を一次加熱することも好ましい。また、噴き付けにより原水を塗着する場合には、噴き付けノズルの目詰まりを防止するため、原水中に含まれる異物をフィルタで除去してから原水塗着手段へ供給するように構成することが好ましい。

ここで、前記保温カバーを外ドラムの外面に沿って設け、前記外ドラムの外周面の周方向の適所に対応させて、前記保温カバーにカバー開口部を形成し、前記原水塗着手段として、前記回転ドラムの外周面のうちのカバー開口部に対面する液状物加熱領域に液状物を噴き付ける噴付手段を設け、前記カバー開口部に前記蒸気回収ダクトを接続することが好ましい実施の形態である。このように構成すると、外ドラムの外周面のうちの、カバー開口部に対面する開口部対面領域以外の部分（以下、カバー被覆領域という）は、保温カバーに覆われるので、外ドラムから外部空間への放熱を少なくでき、外ドラムを高温に維持し易く、しかも該カバー被覆領域において保温カバーと外ドラム間の隙間を小さくすることで、該隙間に配置される空気や蒸気を極力少なくして、該隙間における熱容量を小さくできるので、外ドラムの加熱費を大幅に少なくできる。しかも、カバー被覆領域には、原水が噴き付けられないので、カバー被覆領域を熱風により効率良く加熱することが可能となり、開口部対面領域における外ドラムの外周面を高温に維持でき、また開口部対面領域に対して、雨粒状ではなく微細な霧状にして原水を噴き付けるので、噴き付けた原水の蒸発を促進して、噴き付けた原水を瞬時に加熱して蒸発させることができる。なお、カバー開口部は、回転ドラムの外周面の周方向の適所に対応させて、回転ドラムの軸方向に沿って、回転ドラムの略全長にわたって形成することが好ましい。

また、前述のように保温カバーにカバー開口部を形成する場合には、前記外ドラムの周方向に対する開口部対面領域の中心角を６０°〜１２０°に設定することが好ましい実施の形態である。外ドラムの周方向に対する開口部対面領域の中心角は、任意に設定することができるが、小さすぎると、開口部対面領域を通過するまでの間において、開口部対面領域に噴き付けた原水が完全に蒸発せず、また大きすぎると、カバー被覆領域が小さくなって、カバー被覆領域における外ドラムの加熱が十分になされず、開口部対面領域における外ドラムの温度が低くなるので、開口部対面領域の中心角は６０°〜１２０°に設定することが好ましい。

前記回転ドラムに供給する熱風の加熱温度を１５０℃〜４００℃に設定することが好ましい。このように温度設定することで、開口部対面領域に噴き付けた原水を瞬時に蒸発させることができるので、原水の処理速度を大幅に向上できる。

前記回転ドラムと熱風発生機間において熱風を循環させることも好ましい実施の形態である。従来のようにバーナにより燃料を燃焼させて加熱ガスを得る場合には、回転ドラムを加熱した後のガスは、酸素濃度が低くなっていることから、これをそのまま循環させることはできないが、本発明では、電気ヒータにより空気を加熱してなる熱風を回転ドラムに供給するので、回転ドラムと熱風発生機間において熱風を循環させることが可能となるので、熱量のロスを極力少なくして、ランニングコストを低減できる。

前記外ドラムと内ドラム間の隙間を２０ｍｍ〜５０ｍｍに設定することが好ましい。両ドラム間の隙間（熱風通路の通路厚）は、２０ｍｍ未満に設定すると、熱風通路における熱風の流通抵抗が大きくなり、５０ｍｍを超えると、外ドラムに接することなく熱風通路を素通りする熱風が増えるので、両ドラム間の隙間は２０ｍｍ〜５０ｍｍに設定することが好ましい。

前記両ドラム間の熱風通路における熱風の排出口の開口面積を熱風の導入口の開口面積よりも小さく設定することが好ましい。このように構成することで、回転ドラム内における熱風の滞留時間を長くして、加圧効果と併せて加熱維持効果を向上できるので好ましい。具体的には、熱風の排出口の口径を熱風の導入口の口径の１／４〜３／４、好ましくは約１／２に設定することが望ましい。

前記回転ドラムをその軸心を平行にして略隙間なく１対設け、前記駆動手段により両回転ドラムを相互に逆方向に回転駆動可能に構成し、前記原水塗着手段として、両回転ドラムの接近部分に対して液状物を噴き付ける噴付手段を設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、回転ドラムと固形物回収手段以外の構成、即ち駆動手段と熱風発生機と噴付手段と凝縮手段などを増やすことなく、蒸留水の生成能力を２倍に設定でき、設備費の上昇を抑えつつ、生産性を向上できるので好ましい。

前記回転ドラムを略水平に配置し、前記原水塗着手段として、前記回転ドラムの下側に原水貯留部を形成し、前記回転ドラムの下部を原水貯留部内に貯留した原水に浸漬可能となすことも好ましい実施の形態である。噴付手段により原水を噴き付ける場合には、原水中に含まれる異物によりノズルが目詰まりすることが考えられるが、この発明のように原水貯留部に貯留した原水に対して回転ドラムの下部を浸漬させる場合には、このような問題の発生を確実に防止できるので好ましい。

なお、前述のように２つの回転ドラムを設ける場合や、回転ドラムの下端部を原水に浸漬させる場合においても、回転ドラムに供給する熱風の加熱温度を１５０℃〜４００℃に設定すること、回転ドラムと熱風発生機間において熱風を循環させること、外ドラムと内ドラム間の隙間を２０ｍｍ〜５０ｍｍに設定すること、回転ドラムにおける熱風の排出口の開口面積を熱風の導入口の開口面積よりも小さく設定すること、などを任意に組み合わせて用いることができる。

本発明に係る海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置によれば、熱風発生機と噴付手段と凝縮手段として、既存の安価なものを採用でき、また両ドラムと保温カバーと蒸気回収ダクトと固形物回収手段に関しても安価に製作可能なものを採用できるので、蒸留装置の製作コストを全体的に安価にできる。

また、両ドラム間に熱風通路を形成しているので、熱風発生機から供給される熱風が外ドラムの中央部を素通りすることを防止して、熱風による外ドラムの加熱効率を向上でき、外ドラムの加熱費を低減できる。しかも、回転ドラムを保温カバーで覆うことで、外ドラムから外部空間への放熱を少なくでき、外ドラムを高温に維持し易く、しかも保温カバーと外ドラム間の隙間を小さくすることで、該隙間に配置される空気や蒸気を極力少なくして、該隙間における熱容量を小さくできるので、外ドラムの加熱費を全体的に大幅に安くできる。

更に、熱風発生機では、電気ヒータにより空気を加熱して加熱媒体としての熱風を得るように構成しているので、特許文献１記載の発明のように、加熱媒体として蒸気や火炎や加熱ガスなどを用いる場合と比較して、設備費を安くできるとともに、軽油や重油などの燃料の貯蔵や輸送も不要となるので、燃料貯蔵タンクを省略して設備費を安くできるとともに、燃料の輸送費も不要となる。しかも、電気ヒータによる加熱なので加熱費を大幅に節減できるとともに、瞬時に１５０℃〜４００℃の高温の熱風を発生できるという利点を有し、この熱風発生機以上に安価で優れたものは見当たらない。特に、加熱した空気を熱風発生機と回転ドラム間で循環させると、外ドラムの加熱費を一層節減できる。

蒸留装置の全体構成図図１のII-II線断面図加熱面の展開図熱風発生機の説明図実機試験で用いた試験装置の説明図他の構成の蒸留装置の回転ドラム付近の断面図図６のVII-VII矢視図他の構成の蒸留装置の回転ドラム付近の断面図同蒸留装置の回転ドラムの斜視図他の構成の蒸留装置の回転ドラム付近の断面図図１０のXI-XI線断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１〜図４に示すように、海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置１は、外ドラム１１とその内側に配置した内ドラム１２とを有し、両ドラム１１、１２間に熱風通路１５を形成した回転ドラム１０と、回転ドラム１０を回転駆動する駆動手段２０と、電気ヒータにより空気を加熱して、両ドラム１１、１２間の熱風通路１５に熱風を供給する熱風発生機３０と、回転ドラム１０を回転自在に収容するとともに、外ドラム１１の外周面の周方向の適所に対応させてカバー開口部４１を形成した保温カバー４０と、外ドラム１１の外周面のうちのカバー開口部４１に対面する開口部対面領域１４Ａに、海や河川、湖沼や池などの原水を噴き付ける原水塗着手段としての噴付手段５０と、原水の吹付けにより発生した蒸気を、カバー開口部４１を通じて回収する、カバー開口部４１に接続した蒸気回収ダクト４２と、蒸気回収ダクト４２にて回収した蒸気を凝縮させて蒸留水を得る凝縮手段６０と、外ドラム１１の外周面に析出した固形物Ｓを剥ぎ取って回収する固形物回収手段７０とを備えている。

回転ドラム１０の支持構造について説明すると、図１に示すように、蒸留装置１の設置台２には支柱３が立設され、支柱３の上部と下部には側方へ突出する支持ブラケット４が設けられている。回転ドラム１０の上端部には熱風排出管１０ａが上方へ突出状に設けられ、回転ドラム１０の下端部には熱風導入管１０ｂが下方へ突出状に設けられ、回転ドラム１０は、軸心を上下方向にして上下の支持ブラケット４間に配置され、熱風排出管１０ａと熱風導入管１０ｂとを上下の支持ブラケット４に軸受部材５を介して回転自在に保持することで、支柱３に対して回転自在に支持されている。ただし、本実施の形態では、回転ドラム１０の軸心が上下方向となるように、支柱３に対して回転ドラム１０を支持したが、回転ドラム１０の軸心が、図６、図７に示すように水平方向となるように支持したり、水平方向に対して傾斜状に配置されるように支持することも可能である。

回転ドラム１０は、外ドラム１１とその内側に配置した内ドラム１２とを有しており、両ドラム１１、１２の上下両端部間には支持部材１３が設けられ、内ドラム１２は支持部材１３を介して外ドラム１１の内側に一定の隙間をあけて中空支持されている。

両ドラム１１、１２は、下側から１／３〜１／４における高さ位置が最も大径に構成され、上下両端部へ行くにしたがって小径に構成され、外ドラム１１の上半部には上側へ行くにしたがって縮径する円錐状の加熱面１４が形成され、この加熱面１４のうちのカバー開口部４１に対面する開口部対面領域１４Ａに対して原水を噴き付けて、原水を加熱処理するように構成されている。ただし、両ドラム１１、１２は、図５、図６に示すように、全長にわたって同じ略直径の円筒状に構成することも可能である。

両ドラム１１、１２間には熱風通路１５が略全体的に形成され、熱風導入管１０ｂは外ドラム１１の下端部に下方へ突出状に設けられて、その上端部は熱風通路１５に開口され、熱風排出管１０ａは外ドラム１１の上端部に上方へ突出状に設けられて、その下端部は熱風通路１５に開口されている。内ドラム１２内は閉鎖空間に構成され、熱風導入管１０ｂから導入された熱風は、図１に矢印で示すように、熱風通路１５を通って外ドラム１１の外周面を加熱した後、熱風排出管１０ａから排出されるように構成されている。両ドラム１１、１２間の隙間の大きさは、任意に設定可能であるが、熱風の流通抵抗を少なくしつつ、外ドラム１１の加熱に要する熱風量及び電気ヒータの電力を極力少なくするため、１０ｍｍ〜５０ｍｍに設定することが好ましい。例えば、外ドラム１１の最大外径を４００ｍｍに設定した回転ドラム１０においては、両ドラム１１、１２間の隙間を２０ｍｍに設定することで、該隙間の容積を外ドラム１１の全体の容積の１／２５に設定でき、熱風量及び電気ヒータの電力も１／２５にできる。また、両ドラム１１、１２間の隙間の大きさは、熱風導入管１０ｂから熱風通路１５への熱風の流通抵抗が少なくなるように、高さ方向の各部における熱風通路１５の横断面の通路面積が熱風導入管１０ｂの通路面積と略同じ、或いはそれよりも多少大きくなるような大きさに設定することが好ましい。また、両ドラム１１、１２間の隙間は、全体的に一様に設定することも可能であるが、回転ドラム１０の上部側の隙間の大きさが回転ドラム１０の下部側の隙間よりも小さくなるように構成して、加熱面１４に対応する熱風通路１５内における熱風の滞留時間を長くして、加熱面１４を効率的に加熱するように構成することも好ましい。熱風通路１５に対する熱風排出管１０ａの開口面積（排出口の開口面積）は、熱風通路１５に対する熱風導入管１０ｂの開口面積（導入口の開口面積）と同じに設定してもよいが、熱風通路１５に対する熱風排出管１０ａの開口面積を、熱風通路１５に対する熱風導入管１０ｂの開口面積よりも小さく設定すると、熱風通路１５内における熱風の滞留時間を長くして、外ドラム１１を効率的に加熱できるので好ましい。具体的には、熱風通路１５に対する熱風排出管１０ａの開口径を、熱風通路１５に対する熱風導入管１０ｂの開口径の１／４〜３／４、好ましくは約１／２に設定することが望ましい。

駆動手段２０は、熱風導入管１０ｂの高さ方向の途中部に取り付けた従動スプロケット２１と、駆動用のモータ２２及び減速機２３と、減速機２３の出力軸２３ａに取り付けた駆動スプロケット２４と、両スプロケット２１、２４間に張設したチェーン２５とを備えたもので、回転ドラム１０を図２に矢印で示す方向へ回転駆動できるように構成されている。回転ドラム１０の回転速度は、熱風発生機３０の出力や、噴付手段５０による原水の噴霧量などに応じて適宜に設定できるが、例えば毎分１０〜３０回程度に設定できる。ただし、駆動手段２０として、例えばベルトや歯車などの動力伝達手段により回転力を伝達するように構成したものを採用することも可能である。

熱風発生機３０は、図１、図４に示すように、外ドラム１１の加熱に供して回転ドラム１０から排出される高温の空気を再加熱して、回転ドラム１０に対して熱風を循環供給するように構成したもので、混合室３１ａと加熱室３１ｂとを有するケーシング３１と、ケーシング３１の加熱室３１ｂに内装した電気ヒータ３２と、電気ヒータ３２にて加熱した熱風を熱風導入管１０ｂへ供給する送風ファン３３とを備えている。

混合室３１ａは中空な箱状に構成され、混合室３１ａには外気を補充するための外気導入口３１ｃが形成されるとともに、配管３５を介して熱風排出管１０ａに接続され、混合室３１ａ内において、熱風排出管１０ａから回収した高温の空気と、外気導入口３１ｃから導入した外気とを混合するように構成されている。なお、この熱風発生機３０は、現在、多用されている加熱ドラム乾燥機の熱源として利用することもでき、この熱風発生機３０を用いることで、ランニングコストの低減及び設備の簡素化が可能となる。

加熱室３１ｂは円筒状に形成されて、その基端部は混合室３１ａに接続され、加熱室３１ｂの上流部には送風ファン３３が内装され、下流部には電気ヒータ３２が内装されている。電気ヒータ３２としては、任意の構成のものを採用できるが、セラミックからなる筒状の断熱支持体３２ａに電熱線３２ｂを巻き付けてなるものを好適に採用できる。そして、混合室３１ａ内の空気は、送風ファン３３により加熱室３１ｂへ送り込まれて、電気ヒータ３２により加熱されてから、熱風導入管１０ｂへ供給されるように構成されている。

保温カバー４０には外ドラム１１の加熱面１４に対面させて温度センサ３４が取付けられ、駆動手段２０と熱風発生機３０と噴付手段５０とは、カバー開口部４１に対面する開口部対面領域１４Ａへの移動直前における回転ドラム１０の加熱面１４の温度が１５０℃〜４００℃になるように制御されている。このように、熱風発生機３０として、空気を電気ヒータで加熱するように構成したものを採用しているので、回転ドラム１０の昇温速度を高めて、回転ドラム１０が要求温度に達するまでの時間を短縮でき、しかも石油やガスなどの燃料を用いる場合と比較して、作業環境を衛生に維持できるし、ランニングコストも低減できる。ただし、熱風発生機３０から排出される熱風の温度が１５０℃〜４００℃になるように温度調整することも可能である。

保温カバー４０は、上下の支持ブラケット４に固定支持され、回転ドラム１０を囲繞するように外ドラム１１の外面に沿って外装され、回転ドラム１０は保温カバー４０内に回転自在に収容されている。外ドラム１１から外部空間への放熱をできるだけ抑制するため、保温カバー４０は断熱性を有する素材で構成することが好ましく、また外ドラム１１と保温カバー４０間の隙間は、外ドラム１１と保温カバー４０間の空間における熱容量をできるだけ小さくしつつ、該隙間が断熱空間として作用できるように、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍに設定されている。保温カバー４０の周方向の適所には、外ドラム１１の加熱面１４に対面させてカバー開口部４１が形成され、カバー開口部４１は加熱面１４の上端部から下端部にわたって上下方向に延びる長方形状に形成され、保温カバー４０にはカバー開口部４１に連通する蒸気回収ダクト４２が接続されている。外ドラム１１の加熱面１４は、保温カバー４０により、カバー開口部４１に対面する開口部対面領域１４Ａと、保温カバー４０で覆われるカバー被覆領域１４Ｂとに区画され、カバー被覆領域１４Ｂに対して原水を噴き付けないように構成し、開口部対面領域１４Ａに対してのみ原水を噴き付けることで、蒸気回収ダクト４２内において原水を加熱処理できるように構成されている。回転ドラム１０の周方向に対する開口部対面領域１４Ａの中心角θは１８０°以下の任意の角度に設定可能であるが、３０°〜１５０°、好ましくは６０°〜１２０°に設定することが好ましい。なお、カバー開口部４１の外縁に沿って保温カバー４０に、外ドラム１１の外周面近くまで延びる筒部を形成して、外ドラム１１と保温カバー４０間の隙間への蒸気の流入を抑制するように構成することも好ましい実施の形態である。

噴付手段５０は、原水を微細な霧状にして噴霧するノズル５１と、ノズル５１へ原水を圧送するギアポンプ５２を備えた周知の構成のものである。ただし、ギアポンプ５２に代えてピストンポンプやダイヤフラムポンプなどの容積ポンプを用いて、原水を直接的に加圧して圧送するように構成したものを採用することも可能であるし、加圧空気により原水を圧送するように構成した噴付手段を用いることも可能である。いずれにしても、ノズル５１からは原水のみが吐出され、空気が原水とともに吐出されないように構成することが好ましい。そして、このようにノズル５１から空気を吐出させないように構成することで、凝縮手段６０に対して蒸気のみを供給し、高温の空気が凝縮手段６０に供給されることを防止して、高温の空気による蒸気の凝縮効率の低下を防止できるように構成することが好ましい。原水の噴き付けは、連続的に行うことが好ましいが、間欠的に行うことも可能である。ノズル５１から噴霧する原水の粒径は、原水の蒸発を促進するため、極力小さく設定することが好ましい。

ノズル５１は、開口部対面領域１４Ａに向けて１乃至複数設けられ、開口部対面領域１４Ａの全面に対して略一様に原水を噴き付けることができるように構成されている。ノズル５１の個数は任意に設定可能であるが、２〜３個に設定することが好ましく、例えば蒸気回収ダクト４２内において、開口部対面領域１４Ａに対面させて、高さ方向や幅方向に間隔をあけて、３個のノズル５１を設けることができる。原水の噴き付け量は、蒸留装置１の処理能力に応じて適宜に設定することができる。

原水としては、海や河川、湖沼や池などの水を処理できるが、ノズル５１に対して異物が目詰まりしないように、固形物をフィルタなどで除去したものを採用することが好ましい。

凝縮手段６０は、蒸気回収ダクト４２を通じて排出される蒸気を冷却して凝縮させ、蒸留水を得るもので、水冷式や空冷式などの周知の構成のものを採用できる。蒸気回収ダクト４２の途中部には吸込ファン５３が設けられ、凝縮手段６０の下側には原水タンク６１が設けられ、蒸気回収ダクト４２の上流部内で発生した蒸気は、吸込ファン５３により凝縮手段６０へ供給され、凝縮手段６０にて凝縮されて、蒸留水として原水タンク６１に貯留される。なお、回転ドラム１０から排出される熱風や、蒸気回収ダクト４２内へ排出される蒸気などにより、ノズル５１へ供給する原水を一次加熱することも好ましい実施の形態である。

固形物回収手段７０は、回転ドラム１０の外周面に析出した固形物Ｓを剥ぎ取って回収する細長い板状のヘラ部材７１を備えている。ヘラ部材７１は、開口部対面領域１４Ａのうちの回転ドラム１０の回転方向の前端縁に沿って開口部対面領域１４Ａの上下方向の全長にわたって設けられ、ヘラ部材７１の下側には固形物回収ダクト７２が開口され、剥ぎ取った固形物Ｓは、ヘラ部材７１に沿って下側へ移動して、固形物回収ダクト７２を通じて回収箱７３に収納される。なお、ヘラ部材７１で剥ぎ取った固形物Ｓにノズル５１からの原水が噴き付けられないように、ヘラ部材７１に沿って仕切り板を設けることも好ましい実施の形態である。また、ヘラ部材７１は、カバー被覆領域１４Ｂに配置させることも可能である。更に、ヘラ部材７１は、カバー被覆領域１４Ｂに設けることも可能で、例えばカバー被覆領域１４Ｂのうちの回転ドラム１０の回転方向の前端縁又は途中部又は後端縁に沿って上下方向の全長にわたって設けることも可能である。

この蒸留装置１では、回転ドラム１０を回転させながら、熱風発生機３０から回転ドラム１０の熱風通路１５へ熱風を供給して、回転ドラム１０の外ドラム１１を加熱し、この状態で外ドラム１１の外周面のうちのカバー開口部４１に対面する開口部対面領域１４Ａに噴付手段５０により海水などの原水を噴き付けることで、原水に含まれる水分を蒸発させるとともに、原水に含まれる固形分を外ドラム１１に析出させ、発生した蒸気は蒸気回収ダクト４２を経て凝縮手段６０にて蒸留水として回収し、固形物Ｓは固形物回収手段７０により外ドラム１１から剥ぎ取って回収することになる。

また、この蒸留装置１では、熱風発生機３０と噴付手段５０と凝縮手段６０として、既存の安価なものを採用でき、また回転ドラム１０と保温カバー４０と蒸気回収ダクト４２と固形物回収手段７０に関しても安価に製作可能なものを採用できるので、蒸留装置１の製作コストを全体的に安価にできる。また、外ドラム１１の外周面のうちのカバー被覆領域１４Ｂは、保温カバー４０に覆われるので、外ドラム１１から外部空間への放熱を少なくでき、しかもカバー被覆領域１４Ｂにおいて保温カバー４０と外ドラム１１間の隙間を小さくすることで、該隙間に配置される空気や蒸気を極力少なくして、該隙間における熱容量を小さくできるので、外ドラム１１の加熱費を大幅に少なくできる。しかも、カバー被覆領域１４Ｂには、原水が噴き付けられないので、カバー被覆領域１４Ｂを熱風により効率良く加熱することが可能となり、開口部対面領域１４Ａにおける外ドラム１１の外周面を高温に維持して、噴き付けた原水を瞬時に加熱して蒸発させることができる。

次に、蒸留水の生産性を確認するために行った実機試験について説明する。
回転ドラム１０及び保温カバー４０として、図５に示すような寸法のカバー開口部４１を有するものを用いた。また、熱風発生機３０として、１０００Ｗの電気ヒータを備え、風量０．２ｍ³／ｍｉｎのものを用い、噴付手段５０として、濤和化学株式会社製のメディカルスプレーＨＡを用い、凝縮手段６０としてラジエータ式冷却器を用いた。

そして、回転ドラム１０を毎分２０回転させながら、１つのノズル５１からカバー開口部４１を通じて加熱面１４に海水を噴霧した。その結果、１時間で２０リットルの蒸留水を得ることができ、１リットル当たり１．３円のランニングコスト（電気代）で、海水から蒸留水（淡水）を生成することができた。

次に、蒸留装置の構成を部分的に変更した他の実施の形態について説明する。ただし、前記実施の形態と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

（１）前記実施の形態では、回転ドラム１０を上下方向の軸心回りに回転させるように構成したが、図６、図７に示す蒸留装置１Ａのように、回転ドラム１０Ａを水平方向の軸心回りに回転させることもできる。

この蒸留装置１Ａについて説明すると、回転ドラム１０Ａが円筒状の外ドラム１１Ａと内ドラム１２Ａで構成され、外ドラム１１Ａと内ドラム１２Ａ間には熱風通路１５Ａが形成されている。回転ドラム１０Ａを覆う円筒状の保温カバー４０Ａが設けられ、回転ドラム１０Ａには熱風通路１５Ａに連通する熱風導入管１０Ａｂと熱風排出管１０Ａａとが左右両側へ突出状に設けられ、回転ドラム１０Ａは、熱風導入管１０Ａｂと熱風排出管１０Ａａとを介して保温カバー４０Ａに回転自在に支持されている。保温カバー４０Ａには、外ドラム１１Ａの外周面の周方向の適所に対応させて、外ドラム１１Ａの長さ方向に沿って延びる方形状のカバー開口部４１Ａが形成されている。カバー開口部４１Ａに対面する外ドラム１１Ａの外周面の開口部対面領域１４ＡＡの上部の外側には、開口部対面領域１４ＡＡの上部に対面させて水平方向に間隔をあけて複数のノズル５１Ａが配置され、開口部対面領域１４ＡＡの下端部の外側には、外ドラム１１Ａの外周面を摺接するようにヘラ部材７１Ａが設けられている。

そして、この蒸留装置１Ａでは、回転ドラム１０Ａを回転させながら、熱風導入管１０Ａｂから熱風通路１５Ａに対して熱風発生機３０から熱風を供給して、外ドラム１１Ａを加熱しながら、ノズル５１Ａから外ドラム１１Ａの開口部対面領域１４ＡＡに原水を噴き付けて、開口部対面領域１４ＡＡにおいて原水を加熱蒸発させ、蒸気はカバー開口部４１Ａに連設した蒸気回収ダクト４２Ａを通じて回収し、固形物Ｓはヘラ部材７１Ａにより固形物回収ダクト７２Ａを通じて回収することになる。

（２）前記蒸留装置１Ａでは、１つの回転ドラム１０Ａを備えさせたが、図８、図９に示す蒸留装置１Ｂのように、２つの回転ドラム１０Ａを備えさせることも可能である。

この蒸留装置１Ｂについて説明すると、１対の回転ドラム１０Ａがその軸心を平行にして略隙間なく回転自在に設けられ、両回転ドラム１０Ａを覆う保温カバー４０Ｂが設けられ、両回転ドラム１０Ａは、熱風導入管１０Ａｂと熱風排出管１０Ａａとを介して保温カバー４０Ｂに回転自在に略水平にそれぞれ支持されている。一方の回転ドラム１０Ａの熱風排出管１０Ａａは他方の回転ドラム１０Ａの熱風導入管１０Ａｂに接続され、一方の回転ドラム１０Ａの熱風導入管１０Ａｂは熱風発生機３０の加熱室３１ｂに接続され、他方の回転ドラム１０Ａの熱風排出管１０Ａａは熱風発生機３０の混合室３１ａに接続されており、熱風発生機３０からの熱風は、一方の回転ドラム１０Ａを通過した後、他方の回転ドラム１０Ａに供給され、その後、他方の回転ドラム１０Ａから熱風発生機３０に戻されるように構成されている。両回転ドラム１０Ａの接近部分の上側には軸方向に沿って、両回転ドラム１０Ａに対して原水を噴き付け可能な複数のノズル５１Ｂが設けられ、保温カバー４０Ｂの上端部には蒸気回収ダクト４２Ｂが接続され、保温カバー４０Ｂの上部内には蒸気回収ダクト４２Ｂへ蒸気を供給する吸込ファン５３Ｂが設けられ、両回転ドラム１０Ａの離間部分には固形物を掻き落とすためのヘラ部材７１Ｂが設けられている。

そして、この蒸留装置１Ｂでは、両回転ドラム１０Ａを図８に矢印で示す方向へ相互に逆方向に回転させながら、一方の回転ドラム１０Ａの熱風導入管１０Ａｂに対して熱風発生機３０から熱風を供給して、両回転ドラム１０Ａの外ドラム１１Ａを加熱しながら、噴出手段５０Ｂのノズル５１Ｂから原水を噴き付けて、両回転ドラム１０Ａの外ドラム１１Ａの外周面で原水を加熱蒸発させ、発生した蒸気は蒸気回収ダクト４２Ｂを通じて凝縮手段６０へ供給して、凝縮手段６０により蒸留水として回収し、固形物Ｓはヘラ部材７１Ｂにより外ドラム１１Ａから掻き落として、保温カバー４０Ｂ外へ排出して回収することになる。ただし、本実施の形態では両回転ドラム１０Ａを直列状に接続して、両回転ドラム１１Ａに対して熱風を順次供給したが、両回転ドラム１１Ａを並列状に接続して、両回転ドラム１１Ａに対して個別に熱風を供給するように構成することも可能である。

（３）原水塗着手段として噴付手段５０を用いたが、図１０、図１１に示す蒸留装置１Ｃのような構成の原水塗着手段８０を用いることも可能である。

この蒸留装置１Ｃについて説明すると、前記と同様の構成の回転ドラム１０Ａが略水平に回転自在に設けられ、回転ドラム１０Ａを取り囲むように保温カバー４０Ｃが設けられ、回転ドラム１０Ａは、熱風導入管１０Ａｂと熱風排出管１０Ａａとを介して保温カバー４０Ｃに回転自在に略水平に支持されている。熱風導入管１０Ａｂは熱風発生機３０の加熱室３１ｂに接続され、熱風排出管１０Ａａは熱風発生機３０の混合室３１ａに接続され、熱風発生機３０からの熱風を回転ドラム１０Ａに対して循環供給できるように構成されている。原水塗着手段８０について説明すると、回転ドラム１０Ａの下部と保温カバー４０Ｃの下部間には原水貯留部８１が形成され、原水貯留部８１には原水供給通路８２と原水排出通路８３とが接続され、原水貯留部８１の下側には熱風により原水貯留部８１内の原水を加熱する原水加熱通路８４が形成され、原水供給通路８２から原水貯留部８１に対して順次原水を供給するとともに、余分な原水を原水貯留部８１から原水排出通路８３へ排出しながら、回転ドラム１０Ａの下端部を原水貯留部８１に貯留した原水に浸漬して、外ドラム１１Ａの外周面に原水を順次塗着できるように構成されている。保温カバー４０Ｃの上端部には蒸気回収ダクト４２Ｃが接続され、保温カバー４０Ｃの上部内には蒸気回収ダクト４２Ｃへ蒸気を排出する吸込ファン５３Ｃが設けられ、原水貯留部８１に浸漬される直前において、回転ドラム１０Ａに付着した固形物を掻き落とすためのヘラ部材７１Ｃが設けられている。

そして、この蒸留装置１Ｃでは、回転ドラム１０Ａを図１０に矢印で示す方向へ回転させて、原水貯留部８１に外ドラムの外周面を順次浸漬させて、外ドラム１１Ａの外周面に原水を塗着しながら、回転ドラム１０Ａに対して熱風発生機３０から熱風を供給して、回転ドラム１０Ａの外ドラム１１Ａを加熱して、外ドラム１１Ａの外周面で原水を加熱蒸発させ、発生した蒸気は蒸気回収ダクト４２Ｃを通じて凝縮手段６０へ供給して、凝縮手段６０により蒸留水として回収し、固形物Ｓはヘラ部材７１Ｃにより外ドラム１１Ａから掻き落として、保温カバー４０Ｃ外へ排出して回収することになる。ただし、原水加熱通路８４は省略することが可能であるし、原水加熱通路８４を省略して、熱風により予め加熱した原水を原水貯留部８１へ供給するように構成することも可能である。また、原水貯留部８１に対して原水をかけ流しにより供給したが、原水排出通路８３を省略して、原水貯留部８１の水位が一定になるように、原水貯留部８１に対して原水を供給するように構成することも可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。

１：蒸留装置
２：設置台
３：支柱
４：支持ブラケット
５：軸受部材
１０：回転ドラム
１０ａ：熱風排出管
１０ｂ：熱風導入管
１１：外ドラム
１２：内ドラム
１３：支持部材
１４：加熱面
１４Ａ：開口部対面領域
１４Ｂ：カバー被覆領域
１５：熱風通路
２０：駆動手段
２１：従動スプロケット
２２：モータ
２３：減速機
２３ａ：出力軸
２４：駆動スプロケット
２５：チェーン
３０：熱風発生機
３１：ケーシング
３１ａ：混合室
３１ｂ：加熱室
３１ｃ：外気導入口
３２：電気ヒータ
３２ａ：断熱支持体
３２ｂ：電熱線
３３：送風ファン
３４：温度センサ
３５：配管
４０：保温カバー
４１：カバー開口部
４２：蒸気回収ダクト
５０：噴付手段
５１：ノズル
５２：ギアポンプ
５３：吸込ファン
６０：凝縮手段
６１：原水タンク
７０：固形物回収手段
７１：ヘラ部材
７２：固形物回収ダクト
７３：回収箱
１Ａ：蒸留装置
１０Ａ：回転ドラム
１０Ａａ：熱風排出管
１０Ａｂ：熱風導入管
１１Ａ：外ドラム
１２Ａ：内ドラム
１４ＡＡ：開口部対面領域
１５Ａ：熱風通路
４０Ａ：保温カバー
４１Ａ：カバー開口部
４２Ａ：蒸気回収ダクト
５１Ａ：ノズル
７１Ａ：ヘラ部材
７２Ａ：固形物回収ダクト
１Ｂ：蒸留手段
４０Ｂ：保温カバー
４２Ｂ：蒸気回収ダクト
５０Ｂ：噴出手段
５１Ｂ：ノズル
５３Ｂ：吸込ファン
７１Ｂ：ヘラ部材
１Ｃ：蒸留手段
４０Ｃ：保温カバー
４２Ｃ：蒸気回収ダクト
５３Ｃ：吸込ファン
７１Ｃ：ヘラ部材
８０：原水塗着手段
８１：原水貯留部
８２：原水供給通路
８３：原水排出通路
８４：原水加熱通路

Claims

外ドラムとその内側に配置した内ドラムとを有し、両ドラム間に熱風通路を形成した回転ドラムと、
前記回転ドラムを回転駆動する駆動手段と、
電気ヒータにより空気を加熱して、前記両ドラム間の熱風通路に熱風を供給する熱風発生機と、
前記回転ドラムを回転自在に収容する保温カバーと、
前記外ドラムの外周面の適所に原水を塗着させる原水塗着手段と、
前記外ドラムによる原水の加熱により発生した蒸気を回収する、前記保温カバーに接続した蒸気回収ダクトと、
前記蒸気回収ダクトにて回収した蒸気を凝縮させて蒸留水を得る凝縮手段と、
前記外ドラムの外周面に析出した固形物を剥ぎ取って回収する固形物回収手段と、
を備えたことを特徴とする海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記保温カバーを外ドラムの外面に沿って設け、前記外ドラムの外周面の周方向の適所に対応させて、前記保温カバーにカバー開口部を形成し、前記原水塗着手段として、前記回転ドラムの外周面のうちのカバー開口部に対面する液状物加熱領域に液状物を噴き付ける噴付手段を設け、前記カバー開口部に前記蒸気回収ダクトを接続した請求項１記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記外ドラムの周方向に対する開口部対面領域の中心角を６０°〜１２０°に設定した請求項２記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記回転ドラムに供給する熱風の加熱温度を１５０℃〜４００℃に設定した請求項１〜３のいずれか１項記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記回転ドラムと熱風発生機間において熱風を循環させる請求項１〜４のいずれか１項記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記外ドラムと内ドラム間の隙間を２０ｍｍ〜５０ｍｍに設定した請求項１〜５のいずれか１項記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記回転ドラムにおける熱風の排出口の開口面積を熱風の導入口の開口面積よりも小さく設定した請求項１〜６のいずれか１項記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記回転ドラムをその軸心を平行にして略隙間なく１対設け、前記駆動手段により両回転ドラムを相互に逆方向に回転駆動可能に構成し、前記原水塗着手段として、両回転ドラムの接近部分に対して液状物を噴き付ける噴付手段を設けた請求項１記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。
前記回転ドラムを略水平に配置し、前記原水塗着手段として、前記回転ドラムの下側に原水貯留部を形成し、前記回転ドラムの下部を原水貯留部内に貯留した原水に浸漬可能となした請求項１記載の海水・川の水から飲料水を作る蒸留装置。