JPS62136287A - 太陽熱利用の純水製造装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽熱を利用して海水等の原水から純水を製
造する装置に関する。

〔従来の技術〕

純水を製造する技術としては、多段フラッシュ蒸発法や
イオン交換膜法や逆滲透法等を利用した技術があったが
、これらの技術はいずれも、設備費やランニングコスト
が嵩むので、それらの費用が嵩まない技術として、太陽
熱を利用して純水を製造する技術が知られている。

例えば第２図に示すように、太陽光線が照射されるべき
斜面に透明幕（３０）が張設され、その斜面の下端部に
凝縮水集合樋（３１）が付設されたビニールハウス（３
２）を用い、そのビニールハウス（３２）内に貯留させ
た原水（Ａ）を、前記透明幕（３０）経由で集熱した太
陽熱によって加熱蒸発させて高温の湿潤空気（Ｂ）を発
生させ、その湿潤空気（Ｂ）の凝縮によって生じた凝縮
水（Ｅ）を前記透明幕（３０）内面に沿って斜下方へ伝
わらせ、その凝縮水（Ｅ）を凝縮水集合樋（３１）にて
回収することにより、純水（Ｃ）を製造する技術が開発
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

□　然ルニ、かかるビニールハウス（３２）を用いて純
水（Ｃ）を製造する場合、その設備費やランニングコス
トは極めて低廉で済むものの、かかるビニールハウス（
３２）にあっては、そのハウス（３２）内の熱の外部放
散量が無視できないほど大きいためにエネルギー効率が
悪く、純水回収効率が極めて悪いという問題点があった
。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、設備費やランニングコストが極
めて低廉である上、純水回収効率も極めて高い純水製造
装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る純水製造装置は、太陽熱を集熱し、その太
陽熱にて原水を加熱蒸発させて高温の湿潤空気を発生さ
せる集熱蒸発箱と、前記集熱蒸発箱内へ供給される原水
が一旦貯留され、その原水中に前記湿潤空気を蒸気管に
て寡いて通過させることにより、熱交換させてその湿潤
空気を冷却する一方、前記原水を昇温させる熱交換器と
、その冷却された湿潤空気から純水及び低温の乾燥空気
を分離させる気液分離器とを備えてなり、前記気液分離
器にて分離された乾燥空気を前記熱交換器内の原水中へ
導いて通過させることによって熱交換させる空気管が前
記熱交換器内を通過するように配管され、更に、前記空
気管はその先端が前記集熱蒸発箱内へ開口するように配
管されている点に特徴を有している。

〔作　用〕

かかる本発明装置を用いる場合は、集熱蒸発箱にて発生
した高温の湿潤空気が蒸気管によって熱交換器内へ導か
れ、その熱交換器によって強制冷却される結果、気液分
離器における純水の回収が効率的に行われる。しかも、
その気液分離器にて純水と分離された低温の乾燥した空
気は空気管によって前記熱交換器内へ導かれ、その熱交
換器によって昇温された後に前記集熱蒸発箱内へ還元供
給される上、前記集熱蒸発箱内へ供給される原水も前記
湿潤空気と熱交換されて昇温される結果、その集熱蒸発
箱内の降温は可及的に少なく抑えられ、その集熱蒸発箱
内での原水の加熱蒸発は著しく促進する。

〔発明の効果〕

従って、本発明装置によれば、従来のビニールハウス等
を用いる場合に比してエネルギー効率が著しく向上し、
純水回収効率が極めて高くなる上、従来の多段フラッシ
ュ蒸発法やイオン交換膜法や逆滲透法等を利用する場合
のように設備費やランニングコストが嵩むことがない。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、（１）は、太陽熱を集熱し、その太陽
熱にて原水（Ａ）を加熱蒸発させて高温の湿潤空気（Ｂ
）を発生させる集熱蒸発箱であり、その上面（１ａ）は
、太陽熱を集熱し易くするため透明膜にて斜面状に構成
されている。なお、前記集熱蒸発箱（１）内の湿潤空気
（Ｂ）を凝縮させるときに生じる凝縮熱をできるだけ外
部へ放散させないようにするためには、前記上面（１ａ
）を二重の透明膜にて構成することが好ましい。この場
合、透明膜相互間の間隔は３０ｍｍ以下とするとよい。

そして、この集熱蒸発箱（１）は、前記北面（１ａ）が
太陽光線を受は易いようにその上面（ｌａ）が南向き斜
面となるように配置されて使用されるようになっている
。

また（３）は、前記集熱蒸発箱（１）内へ供給されるべ
き原水（Ａ）が、原水タンク（６）から原水導入管（７
）経由で４人された後に一旦貯留されると共に、その集
熱蒸発箱（１）内で前記湿潤空気（Ｂ）を発生させた後
の原水（Ａ）が返戻され、しかも前記貯留かつ返戻され
た原水（Ａ）中に前記湿潤空気（Ｂ）を蒸気管（２）に
て導いて通過させることにより、熱交換させてその湿潤
空気（Ｂ）を冷却する一方、前記原水（Ａ）を昇温させ
る熱交換器（第一熱交換器）である。なお、前記蒸気管
（２）には、その中途にブロワ−（１０）が介装されて
おり、そのプロワ−（１０）は、前記集熱蒸発箱（１）
内の湿潤空気（Ｂ）を蒸気管（２）経由で吸引した後、
その湿潤空気ＣＢ）を前記熱交換器（３）内の原水（Ａ
）中を通過させるべく蒸気管（２）経由で送給するよう
になっている。また、前記蒸気管（２）が熱交換器（３
）内を通過する部分は、熱交換率を向上させるため、螺
旋状に巻回され、その表面積及び全長を可及的に増大さ
せた伝熱管とされている。

更に（４）は、前記湿潤空気（Ｂ）から純水（Ｃ）及び
低温の乾燥空気（Ｄ）を分離させる気液分離器である。

なお、この気液分離器（４）は、上述の如く湿潤空気（
Ｂ）から分離されて得られる純水（Ｃ）を貯留する第一
純水タンクとしての機能も果たす。

そして、前記気液分離器（４）にて分離された乾燥空気
（Ｄ）を前記熱交換器（３）内の原水（Ａ）中へ導いて
通過させることによって熱交換させる空気管（５）が前
記熱交換器（３）を通過するように配管されている。な
お、この空気管（５）も、それが熱交換器（３）内を通
過する部分は、前記蒸気管（２）と同様、熱交換効率を
向上させるために螺旋状に巻回され、その表面積及び全
長を可及的に増大させた伝熱管とされている。

更に、その空気管（５）は、先端が前記集熱蒸発箱（１
）内へ開口するように配管されている。

なお、その空気管（５）の配管経路は、その中途が、前
記集熱蒸発箱（１）内で湿潤空気（Ｂ）を発生させた後
の原水（Ａ）を熱交換器（３）内へ返戻する原水返戻管
（１１）の一部を膨出させて原水貯留空間を形成した第
二熱交換器（１２）の中を通過するように構成してあり
、この第二交換器（１２）によっても空気管（５）にて
導かれる乾燥空気（Ｄ）が返戻される原水（Ａ）と熱交
換されて加熱されるようになっている。

なお、（１３）は、前記集熱蒸発箱（１）内で発生する
湿潤空気（Ｂ）を凝縮させることにより生ぜしめた凝縮
水（Ｅ）を、前記上面（１ａ）に沿わせて斜下方へ伝わ
らせた後、凝縮水取出管（１４）を用いて取出すことに
より、純水（Ｃ）を回収貯留させるための第二純水タン
クである。

かかる装置を用いた場合は、高温の湿潤空気（Ｂ）が熱
交換器（３）によって強制冷却される結果、気液分離器
（４）における純水（Ｃ）の回収が効率的に行われるよ
うになる。しかも、低温の乾燥空気（Ｄ）は熱交換器（
３）によって昇温された後に前記集熱蒸発箱（１）内へ
還元供給される上、原水（Ａ）も熱交換器（３）にて昇
温された後に前記集熱藩発Ｎ（１）内へ供給される結果
、その集熱蒸発箱（１）内の降温は可及的に少なく抑え
られ、その中での原水（Ａ）の加熱藩発は著しく促進す
る。

なお、本実施例においては、前記低温の乾燥空気（Ｄ）
は第二熱交換器（１２）によっても昇温された後に集熱
蒸発箱（１）内へ還元供給されるようになっているので
、上述の効果は一層助長される。

また、本実施例においては、集熱蒸発箱（１）内で湿潤
空気（Ｂ）を発生させた後の原水（Ａ）が熱交換器（３
）内へ返戻されるようになっているので、その熱交換器
（３）内の原水（Ａ）が効果的に昇温されて前記効果は
一層助長される。

なお、前記熱交換器（３）の直径と高さとの比は、ｌ：
２以上（好ましくはｌ：４以上）とすることが、熱交換
率を向上させる上で望ましい。

また、前記蒸気管（２）の蒸気取出口（２ａ）には、グ
ラスウール等が充填されたフィルターを装着しておくこ
とが望ましい。これは、原水供給管（９）を経て集熱蒸
発箱（１）内へ噴出供給される原水（Ａ）の飛沫が前記
蒸気取出口（２ａ）から混入し、回収される純水（Ｃ）
の純度を低下させるのを防止するためである。

更に、前記原水タンク（６）の原水水位と前記集熱蒸発
箱（１）内の残留原水水位とを同程度となし、前記熱交
換器（３）内の原水水位をそれらよりも低くすることが
望ましい。原水（Ａ）の各水位を上述の如く設定すれば
、原水返戻管（１１）によって原水（Ａ）を熱交換器（
３）内へ返戻するのに動力が不要となるからである。

また、かかる純水製造装置にあっては、ポンプ（８）や
ブロワ−（１０）の回転数を制御したり、その間歇運転
を実施したり、或いは蒸気管（２）や原水供給管（９）
の集熱蒸発箱（１）に対する連結開口部に感温弁等を装
着し、それを自動的に開閉させたりすることにより、一
層効果的な純水の回収が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る太陽熱利用の純水製造装置の実施
例を示す基本構成図であり、第２図は従来の純水製造装
置を示す構成図である。 （１）・・・・・・集熱蒸発箱、（２）・・・・・・蒸
気管、（３）・・・・・・熱交換器、（４）・・・・・
・気液分離器、（５）・・・・・・空気管、（Ａ）・・
・・・・原水、（Ｂ）・・・・・・湿潤空気、（Ｃ）・
・・・・・純水、（Ｄ）・・・・・・乾燥空気。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 太陽熱を集熱し、その太陽熱にて原水（Ａ）を加熱蒸発
   させて高温の湿潤空気（Ｂ）を発生させる集熱蒸発箱（
   １）と、 前記集熱蒸発箱（１）内へ供給される原水（Ａ）が一旦
   貯留され、その原水（Ａ）中に前記湿潤空気（Ｂ）を蒸
   気管（２）にて導いて通過させることにより、熱交換さ
   せてその湿潤空気（Ｂ）を冷却する一方、前記原水（Ａ
   ）を昇温させる熱交換器（３）と、 その冷却された湿潤空気（Ｂ）から純水（Ｃ）及び低温
   の乾燥空気（Ｄ）を分離させる気液分離器（４）とを備
   えてなり、 前記気液分離器（４）にて分離された乾燥空気（Ｄ）を
   前記熱交換器（３）内の原水（Ａ）中へ導いて通過させ
   ることによって熱交換させる空気管（５）が前記熱交換
   器（３）内を通過するように配管され、 更に、前記空気管（５）はその先端が前記集熱蒸発箱（
   １）内へ開口するように配管されていることを特徴とす
   る太陽熱利用の純水製造装置。