JPH02214586A - 海水淡水化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、まなこ効
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、−回の凍結・
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 本発明では、海水を凝縮器に導いて後記の水蒸気と熱交
換を行わせ、次いで太陽熱を吸収し蓄積するソーラーポ
ンドに導いて同海水を加熱し、次いで減圧状態のフラッ
シュ室に導いて水分を蒸発させ、この水蒸気を前記凝縮
器に導いて凝結させることにより淡水を得ることを特徴
とした海水淡水化装置を提供せんとするものである。

（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、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。

（へ）　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（＾）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（＾）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３１１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（２８）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）の温度分
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、気温の影響を受は難くなっている。

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、間溝水滴の分散を
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、Ｍｌ、第２１１Ｉａ器＋
７）（８）！；：導がれる。

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（θ）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（７０８）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Ｗａ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、はぼ同一構成であり
、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＃（１８）を構成してい
る。

そして、第４図に示すように、伝熱体（１８）多数をゲ
ージング（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（りは伝熱体（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′１１縮器（８）の順で流れ、海
水は第２１１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（１
４）を隔てて略直交して流れ、第１、第２′ａ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′１１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（１’３）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（２６
）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、−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 （７０８）：第１、第２凝縮器 第 図 ／ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）海水を凝縮器に導いて後記の水蒸気と熱交換を行わ
   せ、次いで太陽熱を吸収し蓄積するソーラーポンドに導
   いて同海水を加熱し、次いで減圧状態のフラッシュ室に
   導いて水分を蒸発させ、この水蒸気を前記凝縮器に導い
   て凝結させることにより淡水を得ることを特徴とした海
   水淡水化装置。