JPS62110794A

JPS62110794A - 海水淡水化装置

Info

Publication number: JPS62110794A
Application number: JP60250892A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tomita; 富田　允雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-11
Filing date: 1985-11-11
Publication date: 1987-05-21

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】（、）　　技術分野本発明は、太陽熱を利用して海水から淡水を得る海水淡
水化装置に関するものである。

（ｂ）　　従来技術従来より、離島や海に面しているにも拘らず飲料となる
水（いわゆる真水）が得られない乾燥地帯等では、海水
から淡水を得るため種々の方法が実施されている。

例えば、その方法として、石油、石炭等の化石エネルギ
ーにより海水を煮沸しその蒸気を冷却凝縮して収集する
蒸発法、イオン交換膜の間に海水を入れ、通電して塩分
を取除く電気透析法および海水中の水分を凍らせ氷だけ
を取出して溶かし淡水を得る冷凍法等がある。

しかしながら、このいずれの方法も、有限な化石エネル
ギーや電力を大量に消費するものであり、極めて不経済
なものであった。

−・方、他の方法として、太陽熱をエネルギー源とした
蒸発法も多数提案されている。

第３図は、上記蒸発法の一例であって、特開昭５６−１
　：（３０８８号公報に開示された従来の海水淡水化装
置の断面の一部分を示したものである。

同図において、ｌは透光性のドーム、２は断熱材ででき
た集熱板、３はドーム１内に向は集熱板２に開口された
海水導入口、４はドーム１の内側に沿って設けられた淡
水溜、５は隣接するドーム１を接合する接合壁、６は太
陽光Ｐによって加熱される加熱板、７は隣接する淡水溜
４を連通ずる連通管、８は海水導入口３よりドーム１内
に導入された海水、９はこの装置により製造された淡水
である。

この装置は、海水面上に浮遊せしめる如く設置され、海
水８が海水導入口３からドーム１内に導入されている。

ドーム１内に導入された海水８は、ドーム１を介して入
射した太陽光Ｐと、太陽光Ｐにより加熱された加熱板６
から接合壁５に設けた伝熱手段であるヒートパイプ（図
示せず）を介して集熱板２に伝達された熱とによって加
熱され、ドーム１内で蒸発する。この蒸発した水蒸気は
、ドーム１の壁面で冷却されて凝縮し、ドーム１を伝っ
て淡水溜４に集められる。

この装置によると、海水８が蒸発する部分は、ドーム１
内に臨まれた海水面のみであるため、淡水化の効率は極
めて悪く、実用化のためにはこのようなドーム１を多数
必要とし、その結果大型でコストが著しく嵩むという難
点がある。

また、集熱板２は、一方の面が加熱されない海面下の冷
海水に接しているため、加熱板６より伝達された熱の多
くは散逸してしまい、ドームｌ内の海水８の加熱手段と
してはあまり効率がよいものとはいい難い。

（ｃ）　目的本発明は、上述したような従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、天然のエネルギーである太陽熱を用いて、海
水の蒸発を活発化させると共に蒸発した海水を効率よく
凝縮させることができ、設備コストおよびランニングコ
ストが低廉でしかも迅速に淡水を得ることのできる海水
淡水化装置を提供することを目的とする。

（ｄ）　　構成本発明は、上記の目的を達成させるため、海水を蒸発せ
しめた後凝縮させることにより淡水を得る海水淡水化装
置において、壁体により外気と遮断された空間を有する
蒸発室と、太陽光および他の熱源のうち少なくとも前記
太陽光を導入することにより前記空間を加熱する第１の
加熱手段と、前記太陽光および／または他の熱源により
海水を加熱する第２の加熱手段と、前記海水を加圧流動
せしめる加圧手段と、前記第２の加熱手段および前記加
圧手段により加熱および加圧された前記海水を前記蒸発
室の下方より前記空間に霧状に噴出させる噴霧手段と、
熱の伝導性の良い材料で外表面積が大きく且つ内部に流
路が形成されてなり、前記加圧手段または他の加圧手段
により加圧流動され給水路を介し導入された低温の海水
を前記流路内を経由させることによって前記蒸発室にお
いて加熱蒸発せられた海水の水分をその表面−Ｌに凝縮
させる凝縮手段と、この凝縮手段により凝縮されて滴下
する水分を受容し目−）前記蒸発室の外部に導出する水
分収集手段と、前記凝縮手段より排出される海水を前記
蒸発室の外部に仙出しまたは前記第２の加熱手段へ供給
するり１′水手段とを具備したことを特徴としたもので
ある。

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づき詳細に説
明する。

第１図は、本発明の海水淡水化装置の一実施例を示す模
式図である。

同図において、１０は、殆んどの壁体が太陽光を透過す
るガラスあるいは合成樹脂等の壁体で形成されたドーム
状の蒸発室、１１は、蒸発室１０の上部に配設された複
数個（この例の場合４個）の凝縮手段としての凝縮器で
あり、例えば、パイプを蛇行させるように形成したもの
、直管状または蛇行状に形成したパイプにフィンを固着
させたもの等、蒸気と冷媒（この場合、低温の海水）が
金属表面を通して間接的に熱交換を行なう表面凝縮型の
ものが用いられる。この凝縮器１１の導入部には、それ
ぞれ給水枝管１２が連通され、これら給水枝管１２は、
１本の給水本管１３の一端側にそれぞれ連通接続されて
いる。一方、」−記凝縮器１１の上端の導出部には、そ
れぞれ排水枝管１４が連通され、これら排水枝管１４は
、１本の排水本管１５の一端側にそれぞれ連通連結され
ている。上記各凝縮器１１の下位には、凝縮器１１の表
面に凝縮されて滴下する水分を受ける受皿１６が配設さ
れ、この受皿１６の底部には、収集枝管１７がそれぞれ
連通され、これら収集枝管１８の各々は、収集本管１８
の一端側に連通連結され、この収集本管１８の他端側は
、蒸発室１０の外部に配設された受水槽１９の上部に至
るまで延出されている。そして、この蒸発室１０の高さ
方向の中間部位にあたる壁体部には、熱風導通路２０が
形成されている。この熱風導通路２０は、一端が蒸発室
１０の周囲から蒸発室１０の空間−’／　　− ２１に向けて開口され、他端は管路２２を介して熱風送
入手段である温風器２３に接続されている。温風器２３
は、例えば太陽光Ｐを、蛇行状に曲回させた金属性の細
管に照射させ、−に配線管内に送風ｆｉ（図示せず）に
より生成した空気を通過せしめて加熱し管路２２から熱
風導通路２０を介して蒸発室１０内の空間２１に熱風を
送出しこの空間２１の空気を加熱する。蒸発室１０の下
方の太陽光が達しない側周壁には、空間２１の空気が外
気等により冷却されるのを防止するため、熱吸収体また
は断熱材を配設する等の処置を施すことが望ましい。２
４は、蒸発室１０の下部に配置され中央部が凹状となっ
た漏斗状部であり、この漏斗状部２４の中央は、海水８
の排水口２５となっている。２６は、海水８を汲」二げ
加速流動または加圧させるための加圧手段であるポンプ
であり、低温の海水８を分岐管２７を介して温水器２８
へ供給すると共に、給水本管１３、給水枝管１４，１４
・・・を介して各凝縮器ｚ、ｉｔ・・・へ供給するもの
であ＝８− る。この温水器２８は、ポンプ２６により汲」二げられ
た海水８を、太陽光Ｐの熱によって加熱するものであり
、例えば、前述した温風器２３の如く、金属性の細管の
途中を蛇行状に曲回せしめてなり、太陽光Ｐを照射する
ことによってその内部を流動する海水８を加熱するもの
である。そして、この温水器２８には、凝縮器１１から
排出された海水が排水枝管１４、排水本管１５を順次介
して導入されるようになっている。

２９は、温水器２８により加熱せられた海水８を蒸発室
１０内に導くための管路であり、この管路２９の先端部
は、排水口２５から蒸発室１０内の空間２１に臨まされ
、噴霧手段であるノズル３０が設けられている。３１は
、排水口２５と連通するようにして設けられ蒸発室１０
内に噴霧された海水８のうち淡水化されなかった残余の
海水８を排出する排水路である。

次に、以上のように構成された海水淡水化装置による淡
水製造の過程を説明する。

先ず、蒸発室１０内の空間２１の空気は、蒸発室１０の
壁を介して入射した太陽光Ｐにより加熱され（このよう
な加熱手段を、ここでは「光導入手段」ということとす
る）、また温風器２３によって加熱され熱風導通路２０
から送入された熱風を受けてさらに加熱される（このよ
うな加熱手段をここでは「熱風送入手段」ということと
する）。尚、すくなくともこの光導入手段を含み、且つ
場合により熱風送入手段をも含めて「第１の加熱手段」
ということとする。

一方、ポンプ２６によって吸上げられた海水８は、第１
の径路として、温水器２８に圧送され、この温水器２８
で加熱され管路２９、ノズル３０を順次介して蒸発室１
０内の空間２１に噴霧されると共に、第２の径路として
、給水本管１３および給水枝管１２，１２・・・を介し
て凝縮器１１に圧送され、凝縮器１１の表面を冷却した
後、凝縮器１１の導出口から排水枝管１４゜１４・・・
、排水本管１５を順次介して温水器２８に還流される。

蒸発室１０内に噴霧された海水８は、上述のようにして
加熱された空気に接触して蒸発し、その蒸気が複数の凝
縮器１１，１１・・・の表面に接触して水滴となり付着
する。凝縮器１１゜１１・・・は、Ｉ−述のように内部
には低温の海水８が常時流れているので、その広い表面
は、低温に保持され周囲の蒸気の温度を下げ蒸気の一部
を液化（凝縮）せしめる。凝縮器ＩＩ、１１・・・の表
面に凝縮して付着した水滴は、次第にその大きさを増し
、該表面を伝って流れ出し、受皿１６．１６・・・上に
滴下する。そして、受皿１６゜１６・・・上に滴下した
水滴は、各収集枝管１７゜１７・・・によって収集本管
１８に集められて受水槽１９に淡水９として貯溜される
。

蒸発しない海水または蒸発室１０の内壁に付着した水滴
は、漏斗状部２４を介して排水路３１から外部へ排出さ
れる。

このように構成された実施例によれば、海水８は、蒸発
室１０内の空間２１に霧状に噴霧されるため、蒸発室１
０内の加熱空気に晒される海水８の表面積は、甚だ大き
なものとなる。従って、蒸発室１０内に噴霧された海水
８は、加熱空気の熱エネルギーを効率よく吸収して速や
かに蒸発する。また、この海水８は、予め第２の加熱手
段としての温水器２８によって加熱されると共に、この
温水器２８に供給される海水８の一部は、凝縮器１１．
１１・・・を経由して予熱されているので、蒸発室１０
の中では海水８を蒸発させるための熱エネルギーは僅か
で足り、この点でも効率化が図られる。

さらに、空間２１の空気は、温風器２３からの熱風によ
っても加熱されているので、この加熱によって海水８の
蒸発に際し周囲から吸収する気化熱による空間２１の空
気の温度低下を補い、海水８の淡水化の効率を向上せし
めている。

また、この実施例では、エネルギーとしてポンプ２６を
駆動する電力、温風器２３の風を起こすための電力以外
は、すべて、天然のエネルギーである太陽エネルギーを
用いることができるので、極めて経済的である。また、
この電力は、太陽電池等によってすべて賄うこともでき
る。

また、蒸気を凝縮するのに、内部に低温の海水８を通し
、表面を低温化させる表面凝縮型の凝縮器１１を蒸発室
１０の上部に複数配設した構成としたので、蒸気の凝縮
効率も著しく向」ニさせることができる。そして、この
凝縮器１１を経由して加温された海水８を廃棄せずに、
温水器２８に供給するように構成したので、海水８を加
熱する場合の効率化にも大いに寄与し、相乗的な効果を
得ることができる。

第２図は、本発明の他の実施例の構成を示す模式図であ
る。

同図において、蒸気を凝縮して液化する凝縮手段であり
、凝縮器１１、給水枝管１２、給水本管】３．排水枝管
１４、排水本管１５、および凝縮器１１の表面を伝って
流入または滴下した淡水９を収集（回収）する水分収集
手段である、受皿１６、収集枝管１７、収集本管１８、
受水槽１９は、第１図に示す実施例のものと同じである
。

３２は、第１図に示す蒸発室１０と同様にその大半の部
分がガラス、透明な合成樹脂等の壁体で構成されたドー
ム、３３は、このドーム３２の下部に設けられた排水口
、３４は、ドーム３２の底部に設置された海水溜であり
、この海水溜３４の中央から突出した管路２９の先端に
設けられたノズル３０より噴霧された海水８の一部が貯
溜される。この実施例の場合、第１のポンプ３５の他に
第２のポンプ３６が設けられ、第１のポンプ３５は、海
水８を高架槽３７に汲上げる機能を果し、第２のポンプ
３６は、給水本管１３、給水枝管１２．１２・・・を介
して凝縮器１１．１１・・・に低温の海水８を圧送する
機能を果す。各凝縮器１１．１１・・・の導出部より排
出される海水８は、排水枝管１４．１４・・・および排
水本管１５を介して上記高架槽３７に供給されるように
なっている。高架槽３７の下位には、第１図示の温水器
２８と同様の温水器３８が高架槽３７と連通した状態で
設置され、さらにこの温水器３８には管路２９が連通さ
れている。

次に、このように構成された第２図示の実施例の作用に
つき説明する。

第１のポンプ３５によって汲み上げられた海水８は高架
槽３７に一旦貯溜される。一方、第２のポンプ３６によ
って汲み上げられた海水８は、給水本管１３、給水枝管
１２，１２・・・を順次台して凝縮器１１，１１・・・
に圧送され凝縮器１１．１１・・・の表面を冷却してド
ーム３２内の水蒸気を凝縮せしめた後、排水枝管１４、
排水本管１５を順次台して高架槽３７へ貯溜される。

ノズル３０に対し充分高いレベルに設置された高架槽３
７に貯溜された海水８は、温水器３８によ°り加温され
、管路２９を経てノズル３０からドーム３２内に噴霧さ
れる。ドーム３２内に噴霧された海水８は、太陽光Ｐに
よって加熱された空間２１の空気により加熱されて水蒸
気となり、そして、ドーム３２の上部に設けられた凝縮
器１１の表面に接して凝縮し水滴となる。

この水滴は、第１図示の実施例と同様にして受水槽１９
内に収集され淡水９が得られる。

一方、ノズル３０により噴霧された海水８の一部は、蒸
発せずに落下し海水溜３４に貯溜される。そして、海水
溜３４より溢れた海水８は、排水口３３より排出される
。

この後者の実施例によれば、高架槽３７に一旦海水８を
汲み上げて貯溜するように構成したので、高架槽３７に
貯溜されている時間だけ太陽光Ｐを余分に吸収するので
海水８の温度をより高めることができる。また、管路２
９内を圧送される海水８の圧力も一定化され、従ってノ
ズル３０から噴出される海水の噴霧状態も均一化される
という利点が得られる。

また、この実施例の場合、海水溜３４を設けたことによ
り、蒸発せずに落下した海水８の一部は、高温となって
いるため、この海水溜３４に貯溜されている間に、水蒸
気となって発散されるため、蒸発効率を幾分高めること
ができる。

尚、本発明は、上述した実施例にのみ限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
形実施が可能である。

例えば、第１図に示す排水路３Ｉおよび第２図に示す排
水口３３より排出された海水８は、温水器２８．３８お
よび空間２１の空気によって加熱されたものであるから
、再び空間２１内に再噴霧させるように構成すれば、淡
水化の効率をより高めることも可能である。

また、蒸発室１０およびドーム３２の形状は、三角屋根
型あるいは傾斜面等、太陽光Ｐを導入するのに適しい形
状であれば、どのような形状であってもよい。

また、ノズル３０より噴霧される海水８は、直接凝縮器
１１の表面に付着されないように構成してあれば、横方
向より空間２１に噴出されるように構成してもよいし、
ノズル３ｏを複数配設するようにしてもよい。

また、第２図の実施例においても、温風器２３により空
間２１の空気を加熱するように構成してもよい。

さらに、温水器２８．３８および温風機２３は、上述し
たように蛇行させた長い細管により構成する以外にも、
管路にフィン状の受熱板を付設してもよいし、石油等が
豊富に存在する地域においては、石油ヒータ等の人工熱
源を加えるようにしてもよい。

また、第１図および第２図に示す実施例においては、凝
縮器１１より排出された海水を温水器２８および３８に
還流せしめ再利用するように構成しであるが、還流せず
に放流しても本発明の要旨を逸脱するものではない。

また、ポンプ２６．３６から凝縮器１１に至るまでの給
水本管１３、給水枝管１２に太陽光が照射されて内部を
流動する海水の温度が上昇しないように、周囲に断熱材
または輻射熱反射材等を巻き付ければ、凝縮効率をより
向上させることができる。

また、第１図に示す実施例において、ポンプを２機設置
して、１機を海水噴霧用として使用し、他の１機を凝縮
器１１冷却用として使用するようにしてもよい。

また、第２図に示す実施例では、ポンプを２機使用した
例を示したが、凝縮器１１内を流れる海水の流量を、ノ
ズル３０から噴霧させる海水の星に足る流量とすれば、
ポンプ３５を省略することができる。

また、第１図において、海水８は、ポンプ２Ｇから直接
温水器２８に送入せず、給水本管１３、給水枝管１２、
凝縮器１１、排水枝管１４、排水本管１５を順次介して
温水器２８に送入するようにしてもよい。

また、凝縮器１１．１１・・・の表面に付着した水滴を
、例えば、ワイパーのような騒き落し手段で、騒き落す
ような構成としたり、凝縮器１１．１１・・・の表面に
シリコーン被膜塗装を施すことによって、より効率よく
、淡水を回収することができる。

（ｅ）　　効果以上詳述したところより明らかなように、本発明によれ
ば、蒸発室、第１および第２の加熱手段、加圧手段、噴
霧手段、凝縮手段、排水手段並びに水分収集手段を備え
るだけのｆＦｉｆ　ｌ　ｆｌ、ａ成であるから、設置ス
ペースが小さくて足り目つ設備コストが低廉であり、ま
た、使用するエネルギー源の大半は太陽エネルギーであ
るからランニングコストが極めて低廉であり、しかも海
水を一旦加熱加圧してから高沢の蒸発室内に噴霧させる
ように構成したから、海水が効率よく蒸発され、しかも
低温の海水を通過せしめる表面凝縮型の凝縮器により水
蒸気を凝縮させるようにしたから短時間に大量の淡水が
効率よく得られる海水淡水化装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す模式図、第２
図は１本発明の他の実施例の構成を示す模式図、第３図
は、従来例の構成を示す部分断面図である。８・・・・・・海水、　　　　　　９・・・・・・淡水
、ｌＯ・・・・・・蒸発室、　　　　１１・・・・・・
凝縮器、１３・・・・・・給水本管、　　　１５・・・
・・・排水本管、】６・・・・・・受皿、　　　　　１
８・旧・・収集本管、１９・・・・・・受水槽、　　　
　２ｏ・・・・・・熱風導通路、２１・・・・・・空間
、　　　　　２３・旧・・温風器、２４・・・・・・漏
斗状部、２５．３３・・・・・・排水口、２６．３５，３６・・・・・・ポンプ、２８．３８・・
・・・・温水器、２９・・・・・・管路、　　　　　３０・旧・・ノズル
、３１・・・・・・排水路、　　　　３２・・・・・・
ドーム、３４・・・・・・海水溜、　　　　３７・・・
・・・高架槽。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）海水を蒸発せしめた後凝縮させることにより淡水
を得る海水淡水化装置において、壁体により外気と遮断
された空間を有する蒸発室と、太陽光および他の熱源の
うち少なくとも前記太陽光を導入することにより前記空
間を加熱する第１の加熱手段と、前記太陽光および／ま
たは他の熱源により海水を加熱する第２の加熱手段と、
前記海水を加圧流動せしめる加圧手段と、前記第２の加
熱手段および前記加圧手段により加熱および加圧された
前記海水を前記蒸発室の下方より前記空間に霧状に噴出
させる噴霧手段と、熱の伝導性の良い材料で外表面積が
大きく且つ内部に流路が形成されてなり、前記加圧手段
または他の加圧手段により加圧流動され給水路を介し導
入された低温の海水を前記流路内を経由させることによ
って前記蒸発室において加熱蒸発せられた海水の水分を
その表面上に凝縮させる凝縮手段と、この凝縮手段によ
り凝縮されて滴下する水分を受容し且つ前記蒸発室の外
部に導出する水分収集手段と、前記凝縮手段より排出さ
れる海水を前記蒸発室の外部に排出しまたは前記第２の
加熱手段へ供給する排水手段とを具備したことを特徴と
する海水淡水化装置。
（２）前記第１の加熱手段は、前記蒸発室の前記壁体の
一部を太陽光を透過する透光材で形成され、太陽光を空
間に直接導入するように構成した光導入手段である特許
請求の範囲第１項記載の海水淡水化装置。
（３）前記第１の加熱手段は、前記光導入手段と、空気
を人工加熱して熱風を生成し、その熱風を前記空間に送
入する熱風送入手段とからなる特許請求の範囲第１項記
載の海水淡水化装置。
（４）前記凝縮手段は、流路内を通過する低温の海水と
蒸発室内で加熱蒸発せられた海水とが金属表面を通して
間接的に熱交換が行なわれることにより海水の水分をそ
の表面上に凝縮させる表面凝縮型の凝縮器である特許請
求の範囲第１項記載の海水淡水化装置。