JP6472423B2 - 海水淡水化装置における熱媒体加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は海水を加熱し、蒸発させて真水を得る海水淡水化装置において、海水を加熱するための熱媒体を太陽光の反射を利用して高温に加熱する熱媒体加熱装置に関するものである。

海水を加熱したときに発生する水蒸気の液化により真水を得る海水淡水化装置において、海水を加熱するための熱媒体を加熱する目的で太陽光の反射光を利用する方法がある（特許文献１参照）。この方法では箱体の底面に折り返されながら敷設された集熱管内に熱媒体を通過させ、箱体の上方に形成された開口から太陽光の反射光を集熱管に照射させることにより集熱管内の熱媒体を加熱することが行われる（段落００２７、図８）。

太陽光の反射光を利用して海水を淡水化させる方法には他に、海水を貯留させたタンク内に熱伝導性の高い材料で製作された芯棒を配置し、この芯棒に反射光を照射させる方法もある（特許文献２参照）。この方法では反射光を利用して芯棒を加熱することで、タンク内の温度を上昇させ、タンク内の海水の蒸発が促される（段落００６６）。

特開２０１３−１５５９９３号公報（段落００２５〜００３１、図１〜図８） 特開２００８−８６９０７号公報（段落００５４〜０１００、図１〜図７）

しかしながら、特許文献１では太陽光の反射光が集熱管にではなく、開口の位置で焦点を結ぶように反射鏡（集光鏡）を設置しているため（段落００２５、図８）、反射光による熱媒体の加熱効果を効率的に利用しているとは言えない。

特許文献２では反射光を直接、海水の温度上昇に利用する訳ではなく、タンクの反射光側を透明にした上で、反射光を芯棒に照射させ（段落００７０）、芯棒の温度を上昇させることで、タンクの温度を上昇させる結果として海水温度を上昇させるため（段落００６６）、反射光による加熱効果が十分に発揮されるとは言い難い。

本発明は上記背景より、反射光による海水の加熱効果をより効率的に発揮させることを可能にする海水淡水化装置における熱媒体加熱装置を提案するものである。

請求項１に記載の発明の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置は、海から汲み上げられた海水が通過させられる流通管が内部に配置され、前記海水を加熱する海水加熱装置と、この海水加熱装置で加熱された海水を蒸発させ、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、この水蒸気発生装置で発生した水蒸気を冷却し、真水を生成する真水生成装置を備えた海水淡水化装置における前記海水加熱装置での処理に先行し、海水を加熱するための熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置であり、
前記熱媒体が通過する流路と、この流路をその軸線方向に距離を置いた少なくとも２箇所で保持する保持部材と、距離を置いて対向する前記保持部材間に架設されて前記保持部材に一体化し、前記流路側に凹曲面をなす反射鏡が形成された、もしくは貼られた中空管と、前記保持部材と前記中空管を前記流路の軸線方向の回りに回転自在に支持する支持部材とを備え、
前記流路の少なくとも軸方向両端部分は前記中空管の軸線上に配置されており、
前記流路を通過し、加熱された前記熱媒体は前記海水加熱装置へ送られ、前記海水の加熱のために使用された後、前記熱媒体加熱装置に回収され、前記流路へ送られ、
前記熱媒体は専用の導管内を通過させられ、前記導管は前記熱媒体加熱装置と前記海水加熱装置内の前記流通管との間を循環し、前記流路の区間では前記流路内を挿通し、前記流通管の区間では複数本に分離した状態で前記流通管内を挿通していることを構成要件とする。

支持部材１５、１５は中空管１３を支持する柱としての役目を持ち、図１等に示すように熱媒体２の流路１１内の通過中に流路１１への反射光の照射による加熱効果が発揮されることを見込んだ距離を置いて地上、あるいは海水淡水化装置７が格納される施設上等に設置される。この両支持部材１５、１５に、中空管１３の軸方向両端部に位置する保持部材１２、１２が中空管１３の軸の回りに回転自在に支持（軸支）される。保持部材１２は中空管１３の一部になる。

保持部材１２自体は手動で、または緯度と季節等に応じ、特定の熱媒体加熱装置１用に予め設定された制御指令に従い、自動的に中空管１３の軸（断面上の中心）の回りに回転自在な状態にあり、太陽の高さ（角度）の変化に応じて中空管１３の軸回りに回転させられる。中空管１３が保持部材１２、１２に一体化することで、保持部材１２は中空管１３の一部であるため、保持部材１２の回転により反射鏡１４が貼られた中空管１３が軸回りに回転する。

具体的には例えば図１等に示すように水平軸回りの回転運動を保持部材１２の軸回りの回転運動に変換する歯車、ベルト等の動力伝達装置１２１が保持部材１２に噛合する等、接続され、動力伝達装置１２１にはモータ等の駆動装置１２２により回転力が発生させられることにより保持部材１２が中空管１３と共に回転する。「動力伝達装置１２１が保持部材１２に噛合する」とは、動力伝達装置１２１としての歯車が保持部材１２の外周に形成された歯車１２ａに噛み合うことを言う。詳しくは流路１１が、対向する保持部材１２、１２とそれぞれの側の支持部材１５、１５を貫通し、その貫通部分において支持部材１５、１５に流路１１の軸線の回りに回転自在に軸支されることにより（請求項３）、保持部材１２、１２に一体化した中空管１３がその軸の回りに回転自在に支持部材１５、１５に支持される（請求項３）。

中空管１３の軸に関して片側の内周面には、中空管１３の軸（中心）側へ凹曲面をなす反射鏡１４が形成されるか、貼り付けられ、反射鏡１４で反射した太陽光の反射光は凹曲面の焦点位置に集光する。反射光の集光の結果、この焦点位置、またはその付近に流路１１が配置されていることで、反射光が流路１１を加熱し、熱媒体２を加熱することができる。反射鏡１４は太陽光を反射させることから、中空管１３には中空管１３の軸（中心）に関して太陽光の反対側に配置される。

「中空管１３に反射鏡１４が形成される」とは、中空管１３の内周面に真空メッキ製法（真空蒸着法）等により直接、形成されること、あるいは鏡面となるアルミニウム等の蒸着材料が付着させられること等を言う。「中空管１３に反射鏡１４が貼り付けられる」とは、凹面鏡である既製品の反射鏡１４が中空管１３の内周面に接着、接合その他の方法で固定される、または固定状態に保持されること等を言う。

反射鏡１４が例えば図７に示す放物面や円弧面（円筒面）等の連続した凹曲面、あるいは曲率が連続的に変化する凹曲面をなす場合、反射鏡１４の焦点は中空管１３の断面上、一点であることが多いため、流路１１の中心が反射鏡１４の焦点の位置に合致していることが合理的である。但し、流路１は高さと幅、すなわち太さ（断面積）を持つため、必ずしも流路１１の中心が反射鏡１４の焦点に合致していなくても流路１１は反射鏡１４からの反射光を受けることはできる。

一方、反射鏡１４が受ける太陽光を一点の焦点に集中させる上では凹曲面は放物面が適切であるが、流路１１は幅と高さを持つことで、複数の焦点に向かう反射光をいずれかの部分で受けることもできるため（請求項２）、凹曲面は必ずしも放物面である必要はなく、円筒面、またはこれらの曲面に近い多面体面等でも流路１１に対する加熱効果は発揮される。只、太陽光が水平面に対して角度（仰角）をなして反射鏡１４に差し込むとき、反射鏡１４に反射する反射光は反射した位置における焦点に向かうため、中空管１３を軸方向に見たときの断面上、流路１１は反射鏡１４の焦点を含む領域、あるいは反射鏡１４の範囲内で反射した反射光が向かう領域に配置されていることが適切である。

なお、反射鏡１４がなす凹曲面が例えば放物面や円弧面の場合、反射鏡１４の焦点は中空管１３の中心より反射鏡１４寄りに位置するため、流路１１の少なくとも軸線方向両側の、保持部材１２、１２への保持部分以外の、実質的に反射光を受ける区間は図７に示すように中空管１３の軸線より反射鏡１４寄りに配置されていることが適切である（請求項４）。

流路１１は軸線方向に距離を置いた少なくとも２箇所で保持部材１２、１２に保持されるから（請求項１）、保持部材１２の中心回りの回転に伴う中空管１３の軸回りの回転に追従して回転するため、流路１１の少なくとも軸方向両端部分は図１に示すように中空管１３の軸線上、すなわち保持部材１２、１２の中心上に配置される（請求項１）。保持部材１２、１２間に位置する流路１１の軸方向両端部分においても流路１１の軸線が中空管１３（保持部材１２）の中心から外れた位置にあれば、中空管１３の軸回りの回転時に流路１１全体が保持部材１２の中心の回りに円弧を描いて回転することになり、流路１１の軸方向両端部分を支持部材１５、１５に固定位置で保持することができなくなり、流路１１と保持部材１２、１２を支持部材１５、１５に回転自在に支持させることが難しくなるからである。

この関係で、請求項４では流路１１の少なくとも軸線方向両側の、保持部材１２、１２への保持部分以外の区間が中空管１３の中心より反射鏡１４寄りに位置するように、流路１１は図１に示すように軸方向両端部寄りの部分において屈曲、もしくは湾曲させられる。流路１１は例えば流路１１の、軸線方向両側以外の区間の軸線が水平に維持された状態で、中空管１３の軸方向両側に位置する保持部材１２、１２に保持される。

熱媒体加熱装置１の流路１１には海水を加熱するための熱媒体２が貯留させられるか、供給される。熱媒体２自体は図１に示すように基本的には専用の導管２１内を通過させられ、流路１１の区間においては導管２１が流路１１内を挿通し、反射光は流路１１を加熱することの結果として導管２１を加熱するか、流路１１を透過し、導管２１を直接、加熱する。

流路１１内に充填されたシリコンオイル等の熱媒体２は加熱されて膨張することによりポンプ等による圧送を要することなく、図８に示すように熱媒体加熱装置１と、海水が供給される海水加熱装置４との間を循環する。但し、加熱され、膨張した熱媒体２に流動が生じるときに、熱媒体加熱装置１から海水加熱装置４へ向かう循環の向きに熱媒体２が流動し、逆流が生じないよう、導管２１の少なくとも一部、もしくは導管２１がない場合の流路１１の少なくとも一部には逆止弁が接続される。

熱媒体２は流路１１の軸線方向に対向して流路１１を保持する保持部材１２、１２間を通過する間に反射鏡１４から太陽光の反射光を照射されることにより加熱され、海水が蒸発、あるいは沸騰する温度を超える一定温度以上に加熱された後に図８に示すように海水加熱装置４へ送られる。反射光による導管２１、または流路１１と導管２１への加熱効率を上げる上では、導管２１、または流路１１と導管２１に熱伝導率の高い金属、例えば銅やアルミニウム等、またはこれらの合金の使用が適する。

汲み上げポンプ等を有する汲み上げ装置３を用いて海から汲み上げられ、貯留タンク３１に貯留させられた後に海水加熱装置４に送り込まれた海水は図８に示すように海水加熱装置４内の流通管４１内を通過させられる。流通管４１内には熱媒体２が通過する複数本の導管２１が挿通する。

海水が充填された流通管４１内を挿通する導管２１内を加熱された熱媒体２が通過することで、導管２１の表面から流通管４１に放熱され、流通管４１内の海水は導管２１からの放熱を受け取ることにより加熱される。海水は流通管４１内を挿通する導管２１から加熱されることにより、または加熱が繰り返されることにより少なくとも蒸発、または沸騰に必要な温度にまで上昇させられる。導管２１の全周面からの放熱による海水の加熱効率を上げる上では、流通管４１内には複数本の導管２１が互いに分離した状態で挿通させられることが効果的である。

海水の沸点は１００°Ｃより高いが、例えば熱媒体２としての、沸点が１７０°Ｃ〜２００°Ｃ程度のシリコンオイルの温度は導管２１等に使用される金属材料との組み合わせにより１００°Ｃを超える、海水の沸点より高い温度（百数十°Ｃ）にまで上昇させることが可能である。このことから、反射光により海水を直接、加熱することより、熱媒体２をまず海水の沸点を超える温度にまで加熱し、この加熱した熱媒体２の温度（高温）を利用して海水を加熱することの方が海水を効果的に加熱し、海水の蒸発を、または海水を沸騰させて蒸発を促すことが可能である。

熱媒体２が保持部材１２、１２間の流路１１を通過する間に、海水加熱装置４での海水の加熱のための十分な温度に到達しない場合には、熱媒体２は図６に示すように保持部材１２、１２間の流路１１を１回（１往復）以上、循環させられる（請求項５）。この場合、導管２１が流路１１の区間を１回以上、循環し、反射鏡１４からの反射光を２回以上、照射されることで、熱媒体２を目標とされる温度にまで容易に上昇させることが可能になる。

保持部材１２が一体化した中空管１３は前記のように太陽の高さの変化に応じて中空管１３の軸回りに回転させられるが、図１に示すように中空管１３の軸に関する片側の内周面に反射鏡１４が形成等されることで、軸に直交する方向の断面上の重心が反射鏡１４寄りに偏る結果、中空管１３の軸回りの回転には偏心に抗して回転させるだけのトルク（動力）を要することが想定される。

このトルクを発生させるために、駆動装置１２２に高い能力を持たせることが必要となる場合には、中空管１３の質量が中空管１３の周方向に分散させられ、中空管１３を軸方向に見たときの、保持部材１２、１２と流路１１と反射鏡１４を含む中空管１３の断面上の重心が流路１１の断面内に位置するように調整される（請求項６）。具体的には例えば中空管１３を軸方向に見たときの、流路１１に関して片側の内周面に反射鏡１４が固定され、流路１１を挟んだ反対側の内周面に反射鏡１４の質量と平衡を保つバランスウェイト１３１が固定されることにより（請求項７）、中空管１３の質量が中空管１３の周方向に分散させられる。

この場合、中空管１３の断面上の重心が中空管１３の軸線上、もしくはその付近に位置することで、中空管１３は軸線に対する反射鏡１４の位置に関係なく、軸線回りの任意の位置で停止可能になる結果、静止状態にある中空管１３を回転させるためと、回転中の中空管１３を静止させるために、偏心がある場合のようなトルクを必要としない。この結果、駆動装置１２２の能力を軽減するか、回転と停止のために要する力を低減することが可能になる。

中空管１３の軸に関して反射鏡１４の反対側の面は反射鏡１４に向かって太陽光が差し込む部分であるため、この軸に関して太陽光の差し込む側には太陽光の入射を遮らないよう、何も配置されないか、または透明な、もしくは透明に近いガラスやアクリル等のプラスチック板等が装着される（嵌め込まれる）。この関係で、請求項７のバランスウェイト１３１は基本的には中空管１３の軸方向両端部に位置する保持部材１２、１２に固定（装着）されることが望ましいが、太陽光の入射の障害にならない程度であれば、太陽光の差し込む側に固定されることもある。

太陽光の反射光が流路１１を加熱する効果は中空管１３を平面で見たとき、太陽光が中空管１３の軸に直交する方向に入射する状態が高いが、太陽光が中空管１３に差し込む方角は時刻毎に変化するため、太陽光の差し込む方向が中空管の軸に直交する方向になるようにする上では、図１に示すように支持部材１５が対向する支持部材１５、１５間の中間位置を中心とする水平面上の円弧状の軌道１６上を移動可能な状態にすることが適切である（請求項８）。円弧状の軌道１６は必ずしも円状に閉じている必要はない。この場合、対向する支持部材１５、１５は互いに対向したまま、両支持部材１５、１５間の中間位置の鉛直軸の回りに正負の向きに手動で、または自動的に回転可能になる。

円弧状の軌道１６上を移動することは、具体的には図２に示すように円弧状の軌道１６上に載置された車輪１５ａが軌道１６上を転動することにより可能であり、例えば車輪１５ａに同軸で連結された歯車１５ｃが軌道１６に並列するかさ歯車や円弧状に加工されたラックに噛合することにより歯車への回転力の伝達により平面上、いずれの向きにも移動可能になる。

熱媒体が通過する流路と、距離を置いて流路を保持する保持部材と、対向する保持部材間に架設され、流路側に凹曲面をなす反射鏡が形成された、もしくは貼られた中空管と、保持部材と中空管を流路の軸線方向の回りに回転自在に支持する支持部材とを備えるため、反射鏡で反射した太陽光の反射光を凹曲面の焦点位置に集光させることができ、焦点位置、またはその付近に流路を配置することで反射光により流路を効果的に加熱し、熱媒体を加熱することができる。

支持部材が円弧状の軌道に沿って回転可能に軌道に支持された場合の熱媒体加熱装置の構成例を示した斜視図である。 図１に示す熱媒体加熱装置における中空管を軸方向に直交する水平方向に見たときの縦断面図である。 図１に示す熱媒体加熱装置における保持部材を軸回りに回転させるための動力伝達装置と駆動装置の組み合わせ例を示した立面図である。 中空管が軸方向に直交する方向に並列して配置された形式の熱媒体加熱装置の構成例を示した斜視図である。 図４に示す熱媒体加熱装置における保持部材を軸回りに回転させるための動力伝達装置と駆動装置の組み合わせ例を示した立面図である。 熱媒体用の導管を保持部材間の流路を１往復以上、循環させた場合の流路と導管の関係を示した立面図である。 流路の少なくとも軸線方向両側以外の区間を中空管の軸線より反射鏡寄りに配置した様子を示した、中空管を軸方向に見たときの縦断面図である。 海水淡水化装置の全体における海水と熱媒体の流れを示した概要図である。

図１は図８に示す海水淡水化装置７における海水加熱装置４での処理に先行し、海水を加熱するための熱媒体２を加熱する熱媒体加熱装置１の具体例を示す。海水淡水化装置７は汲み上げポンプと汲み上げホース等を含む汲み上げ装置３により海洋から汲み上げた海水を加熱する海水加熱装置４と、海水加熱装置４で加熱された海水を蒸発させ、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置５と、水蒸気発生装置５で発生した水蒸気を冷却し、真水を生成する真水生成装置６を備える。

熱媒体加熱装置１は海水加熱装置４での海水の加熱に先立ち、海水を加熱するための熱媒体２を加熱する。汲み上げられた海水はゴミ等の不純物の濾過等のために貯留タンク３１内に貯留させられ、海水加熱装置４へは貯留タンク３１から海水加熱装置４における熱媒体２による加熱を受けて蒸発し得る量が供給される。

海水加熱装置４では図８に示すように熱媒体加熱装置１で加熱された熱媒体２に海水が加熱されて水蒸気が発生させられる。発生した水蒸気は海水加熱装置４に隣接する空間を形成する水蒸気発生装置５から上昇し、その上方に隣接する真水生成装置６内において冷却されて真水となり、この生成された真水は真水生成装置６に隣接する貯水タンク６１に貯留させられる。

熱媒体加熱装置１は図１に示すように熱媒体２が通過する流路１１と、流路１１をその軸線方向に距離を置いた少なくとも２箇所で保持する保持部材１２、１２と、距離を置いて対向する保持部材１２、１２間に架設され、流路１１側に凹曲面をなす反射鏡１４が形成された、もしくは貼られた中空管１３と、保持部材１２と中空管１３を流路１１の軸線方向の回りに回転自在に支持する柱としての支持部材１５、１５を基本的な構成要素として備える。

保持部材１２、１２間の、または中空管１３内の流路１１を通過し、反射鏡１４からの反射光を受けて加熱された熱媒体２は海水加熱装置４へ送られる。海水加熱装置４において海水の加熱のために使用され、温度の低下した熱媒体２は熱媒体加熱装置１で加熱されて膨張した熱媒体２に生じる流動により押され、熱媒体加熱装置１に回収されて流路１１へ送られ、熱媒体加熱装置１と海水加熱装置４との間を循環させられる。

反射鏡１４は図７に示すように中空管１３を軸方向に見たときの断面上の中心に関して片側の内周面に、中空管１３の軸方向に連続的に形成されるか、貼り付けられる。反射鏡１４が中空管１３の断面上の中心に関して片側に集中して配置されることで、反射鏡１４付きの中空管１３自体の重心が反射鏡１４寄りに偏ることから、図１では重心の偏りを緩和、あるいは解消させるための、反射鏡１４と平衡し得るバランスウェイト１３１を中空管１３の断面上の中心に関して反射鏡１４の反対側に設置している。中空管１３へのバランスウェイト１３１の設置により中空管１３の質量が中空管１３の周方向に分散するため、中空管１３を軸方向に見たときの、中空管１３の断面上の重心を流路１１の断面内に位置させることが可能になっている。

支持部材１５、１５は中空管１３の軸方向が、時刻と共に移動する太陽光の入射方向と直交する方向に向けられるよう、対向する支持部材１５、１５間の中間位置を中心とする水平面上の円弧状の軌道１６上を移動可能に軌道１６上に支持される。各支持部材１５、１５は独立して軌道１６上に支持されることもあるが、図１では各支持部材１５、１５の立設状態での安定性を確保するために両支持部材１５、１５の頂部間に梁部材１５１を架設し、両支持部材１５、１５を互いに連結している。

支持部材１５は例えば図１の断面図である図２に示すように軌道１６上に支持部材１５の脚部の一部である車輪１５ａが転動自在に載置され、車輪１５ａが支持部材１５の下部に一体化したブラケット（キャスタ）１５ｂに軸支されることにより軌道１６上に、軌道１６に沿って移動可能に支持される。図２では回転運動を利用して車輪１５ａが軌道１６上を正負の向きに往復動できるよう、ブラケット１５ｂに歯車１５ｃを車輪１５ａと同軸で軸支させている。この場合、歯車１５ｃには図示しないモータ等の駆動装置から動力が与えられる。

流路１１は中空管１３の軸方向に対向する保持部材１２、１２とそれぞれの側の支持部材１５、１５を貫通し、その貫通部分において支持部材１５、１５に流路１１の軸線の回りに回転自在に軸支されることにより中空管１３をその軸の回りに回転自在に支持部材１５、１５に支持させる。保持部材１２、１２間の流路１１の軸線は中空管１３の軸線上に配置されることもあるが、図面では中空管１３の軸に関し、太陽光の反対側に形成等される反射鏡１４に反射した反射光の焦点が図７に示すように中空管１３の軸（断面上の中心）より反射鏡１４側に寄った位置に形成されることに対応し、流路１１の、軸線方向両側の、保持部材１２、１２への保持部分以外の区間（軸線）を中空管１３の軸より反射鏡１４寄りの焦点上、または焦点に近い位置に配置している。

流路１１の支持部材１５を貫通（挿通）する部分は中空管１３を支持部材１５に軸支させる回転軸になるため、流路１１の、保持部材１２、１２への保持部分以外の軸線を中空管１３の軸より反射鏡１４寄りに位置させる場合、流路１１の保持部材１２、１２側の軸線は図１に示すように保持部材１２、１２の中心を通り、保持部材１２、１２の対向する面側において屈曲、もしくは湾曲させられ、保持部材１２を貫通する部分の軸線と保持部材１２、１２への保持部分以外の区間における軸線は偏心する。流路１１の軸線は各保持部材１２寄りにおいてＺ字状に屈曲等させられる。

図６に示すように流路１１内には、反射光による加熱を繰り返す目的で熱媒体２を複数回、通過させることもあることから、流路１１内には熱媒体２が直接、移動する導管２１が挿通させられる。

流路１１内を導管２１が挿通する場合、流路１１は図１に示すように熱媒体加熱装置１の対向する支持部材１５、１５間に架設されることもあり、その場合、導管２１は熱媒体加熱装置１内では流路１１内を挿通し、図８に示すように海水加熱装置４と熱媒体加熱装置１間を循環する。流路１１は熱媒体加熱装置１内を越えて海水加熱装置４との間にまで、または海水加熱装置４内にまで延長させられることもある。導管２１内を流動する熱媒体２は主に加熱されたときの自らの膨張により海水加熱装置４と熱媒体加熱装置１との間を循環させられるが、補助的に移送ポンプ等、圧送のための圧力を受けることもある。

中空管１３の軸方向両端部に位置する保持部材１２の、中空管１３の軸回りの回転は例えば図３に示すように水平軸回りの回転運動を保持部材１２の軸回りの回転運動に変換する歯車等の動力伝達装置１２１と動力伝達装置１２１を駆動させるモータ等の駆動装置１２２を用いることにより自動的に発生させられる。但し、動力伝達装置１２１と駆動装置１２２の形態や種類は問われない。保持部材１２の回転は必ずしも動力を用いず、手動で回転を発生させられることもある。

図１〜図３では中空管１３を挟んで対向する保持部材１２、１２の内、一方の保持部材１２の外周に従動側の歯車１２ａを形成し、この歯車１２ａに動力伝達装置１２１としての駆動側の歯車を介在させ、この駆動側の歯車に駆動装置１２２としてのモータを連結している。

図４は２個以上の中空管１３、１３が軸方向に直交する方向、例えば鉛直方向に並列して配置された形式の熱媒体加熱装置１の構成例を示す。支持部材１５、１５間に中空管１３、１３が並列して架設されることで、単純には図１に示す形式の２倍の量の熱媒体２を加熱し、海水加熱装置４に供給することができる利点がある。中空管１３、１３の並列する方向は問われないが、支持部材１５が柱状に軸方向を鉛直方向に向けて設置されることに対応し、鉛直方向に並列することが合理的である。なお、図１に示す例の場合も図４に示す例の場合も、海水加熱装置４に熱媒体２を供給する熱媒体加熱装置１は１台とは限らず、複数台の熱媒体加熱装置１から海水加熱装置４に熱媒体２が供給されることもある。

図４に示す例の場合も、並列する中空管１３、１３の両保持部材１２、１２を軸回りに回転させる方法は多数、考えられるが、図４では図５に示すように対向する保持部材１２、１２の内、一方の保持部材１２の外周に図１に示す例と同様に従動側の歯車１２ａを形成する一方、両保持部材１２、１２間に動力伝達装置１２１としての駆動側の歯車を介在させ、この駆動側の歯車に駆動装置１２２としてのモータを連結している。いずれか一方の保持部材１２の外周の歯車に駆動側の歯車を噛合させると同時に、両保持部材１２、１２の歯車を互いに噛合させる方法も考えられるが、両保持部材１２、１２が軸の回りに互いに逆向きに回転することになる不都合がある。

図７は流路１１の少なくとも軸線方向両側以外の区間を中空管１３の軸線より反射鏡１４寄りに配置した場合の中空管１３と反射鏡１４、及び流路１１の関係を示す。前記のように反射光の焦点Ｆは中空管１３の軸（中心Ｏ）より反射鏡１４寄りに位置することから、図７では流路１１の、保持部材１２、１２への保持部分以外の断面上の中心Ｏを反射光の焦点Ｆに合致させるか、焦点Ｆに近い領域に配置している。

図７は太陽光が水平面に対して４５°程度、傾斜した方向から中空管１３に差し込んでいるときの様子を示している。また反射鏡１４の下端から上端までの範囲で受けた太陽光の反射光が同一の焦点Ｆで交わるよう、反射鏡１４の凹曲面の、少なくとも曲率の大きい領域を放物面に形成した場合の例を示しているが、反射鏡１４は曲率が連続的に変化する凹曲面に形成されることもある。図７の例では中空管１３の反射鏡１４以外の曲面を円筒面状に形成している。ここでは流路１１を図１に示すように両保持部材１２、１２間の、保持部材１２寄りの位置においてＺ字（クランク状）に屈曲、もしくは湾曲させ、保持部材１２寄り以外の区間を中空管１３の軸に平行に形成している。

図７の例では反射鏡１４に反射した太陽光の反射光を漏れなく流路１１に当てることができるため、反射光を流路１１、すなわち熱媒体２の加熱のために効率的に利用することができる利点がある。

１……熱媒体加熱装置、
１１……流路、
１２……保持部材、１２ａ……歯車、１２１……動力伝達装置、１２２……駆動装置、
１３……中空管、１３１……バランスウェイト、
１４……反射鏡、
１５……支持部材、１５１……梁部材、１５ａ……車輪、１５ｂ……ブラケット、１５ｃ……歯車、
１６……軌道、
２……熱媒体、２１……導管、
３……汲み上げ装置、３１……貯留タンク、
４……海水加熱装置、４１……流通管、
５……水蒸気発生装置、
６……真水生成装置、６１……貯水タンク、
７……海水淡水化装置。

Claims (8)

1. 海から汲み上げられた海水が通過させられる流通管が内部に配置され、前記海水を加熱する海水加熱装置と、この海水加熱装置で加熱された海水を蒸発させ、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、この水蒸気発生装置で発生した水蒸気を冷却し、真水を生成する真水生成装置を備えた海水淡水化装置における前記海水加熱装置での処理に先行し、海水を加熱するための熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置であり、
   前記熱媒体が通過する流路と、この流路をその軸線方向に距離を置いた少なくとも２箇所で保持する保持部材と、距離を置いて対向する前記保持部材間に架設されて前記保持部材に一体化し、前記流路側に凹曲面をなす反射鏡が形成された、もしくは貼られた中空管と、前記保持部材と前記中空管を前記流路の軸線方向の回りに回転自在に支持する支持部材とを備え、
   前記流路の少なくとも軸方向両端部分は前記中空管の軸線上に配置されており、
   前記流路を通過し、加熱された前記熱媒体は前記海水加熱装置へ送られ、前記海水の加熱のために使用された後、前記熱媒体加熱装置に回収され、前記流路へ送られ、
   前記熱媒体は専用の導管内を通過させられ、前記導管は前記熱媒体加熱装置と前記海水加熱装置内の前記流通管との間を循環し、前記流路の区間では前記流路内を挿通し、前記流通管の区間では複数本に分離した状態で前記流通管内を挿通していることを特徴とする海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
2. 前記反射鏡は複数の焦点を持つ凹曲面、もしくは凹曲面に近い多面体面をなし、前記流路は前記複数の焦点に向かう反射光をいずれかの部分で受けることができる太さを持つことを特徴とする請求項１に記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
3. 前記流路は対向する前記保持部材とそれぞれの側の前記支持部材を貫通し、その貫通部分において前記支持部材に前記流路の軸線の回りに回転自在に軸支されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
4. 前記流路の少なくとも軸線方向両側の、前記保持部材への保持部分以外の区間は前記中空管の軸線より前記反射鏡寄りに配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
5. 前記熱媒体は対向する前記保持部材間の流路を１回以上、循環させられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
6. 前記中空管の質量は前記中空管の周方向に分散し、前記中空管を軸方向に見たときの、前記保持部材と前記流路と前記反射鏡を含む前記中空管の断面上の重心は前記保持部材に保持された部分の前記流路の断面内に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
7. 前記中空管を軸方向に見たときの、前記流路に関して片側の内周面に前記反射鏡が固定され、前記流路を挟んだ反対側の内周面に前記反射鏡の質量と平衡を保つバランスウェイトが固定されていることを特徴とする請求項６に記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。
8. 前記支持部材は前記対向する支持部材間の中間位置を中心とする水平面上の円弧状の軌道上を移動可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の海水淡水化装置における熱媒体加熱装置。

Images