(57)【要約】【課題】原水を予め加熱しないスプレー式原水淡水化装置を提供する。【解決手段】海水等の原水Ｓが蒸発室１６内に噴射された時に加熱空気ｂにより加熱されて水蒸気化するためスケールが発生しない。噴射した海水Ｓと加熱空気ｂを向流させるため、海水Ｓと加熱空気ｂとが十分に接触して、海水Ｓを効率良く蒸発させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱空気を発生させる加熱空気発生部と、
加熱空気を充満させると共に上部から原水をスプレー状に噴射する蒸発室と、
蒸発室内の水蒸気を導いて冷源により淡水に凝縮させる凝縮室と、
を備えていることを特徴とするスプレー式原水淡水化装置。
【請求項２】
加熱空気に上向きに流れを付与し、下向きに噴射された原水と向流させることを特徴とする請求項１記載のスプレー式原水淡水化装置。
【請求項３】
加熱空気発生部における熱源が太陽熱によるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスプレー式原水淡水化装置。
【請求項４】
凝縮室における冷源が、蒸発室に噴射する前の原水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプレー式原水淡水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスプレー式原水淡水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海水、汽水等の原水を淡水化する方法としてスプレー式の蒸発法が知られている。すなわち、蒸発室内で加熱した海水をノズルの先端からスプレー状に噴射して蒸発させ、その蒸発した水蒸気を凝縮室内に導いて凝縮させて淡水を得る構造である。凝縮室内での水蒸気の冷却源としては加熱する前の原水が使用される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、加熱海水をノズルの先端からスプレー状に噴射するため、スケールなどによりノズルの先端が目詰まりを起こしやすい。スケールが一度付着すると除去作業がとても面倒である。
【０００５】
特に昨今では環境問題から海水を蒸発させるための熱源として太陽熱を利用する技術が多く提案され、このような分野の技術発展にも前記スケールの問題は解決しなければならない課題である。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、海水等の原水を予め加熱しないスプレー式原水淡水化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、熱源により加熱空気を発生させる加熱空気発生部と、加熱空気を充満させると共に上部から原水をスプレー状に噴射する蒸発室と、蒸発室内の水蒸気を導いて冷源により淡水に凝縮させる凝縮室と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、加熱空気に上向きに流れを付与し、下向きに噴射された海水と向流させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、加熱空気発生部における熱源が太陽熱によるものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、凝縮室における冷源が、蒸発室に噴射する前の原水であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、原水が蒸発室内に噴射された時に加熱空気により加熱されて水蒸気化するためスケールが発生しない。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、噴射した原水と加熱空気を向流させるため、原水と加熱空気とが十分に接触して、原水を効率良く蒸発させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、加熱空気発生部における熱源として太陽熱による加熱空気を利用すため、温室効果ガスの原因となる化石燃料を使用せずに済む。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、凝縮室に供給する前の原水を冷源として使用するため、凝縮室に供給される原水の温度が凝縮室内で水蒸気により温められ、原水淡水化装置全体の熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スプレー式原水淡水化装置を示す概略断面図。
【図２】スプレー式原水淡水化装置を示す概略平面図。
【図３】スプレー式原水淡水化装置を示す構造図。
【図４】空気加熱部を示す断面図。
【図５】筒型集光鏡を示す平面図。
【図６】空気加熱部を示す平面図。
【図７】多貫通孔構造の熱交換部材を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図７は、本発明の好適な実施形態を示す図である。この実施形態では原水の典型として海水に着目し、太陽熱を利用したスプレー式海水淡水化装置を例に説明する。また、日本のような北半球の中緯度の地域の場合を例にして説明する。
【００１７】
まず、太陽熱を得るための太陽集光装置の説明をする。太陽集光装置はビームダウン式と言われているタイプのものである。中心にはセンターミラー１が図示せぬ３本のタワーにより支持されている。センターミラー１は、日中に太陽が存在する方角とは反対側が切欠かれた部分回転楕円形状をしている。センターミラー１は図１に示すように、断面が楕円に合致した湾曲面を有し、下方に第１焦点Ａと第２焦点Ｂが存在する。
【００１８】
センターミラー１は図２に示すように、平面視で、半円よりも東側及び西側に所定の角度範囲だけ張り出した状態になっている。センターミラー１の北側及び東西両側には複数のヘリオスタット２が放射状に設置されている。
【００１９】
ヘリオスタット２は図示せぬセンサーにより太陽の動きに連動して向きを変化させる構造となっており、常に太陽光Ｌを第１焦点Ａへ向けて反射するように制御される。第１焦点Ａを通過した太陽光Ｌはセンターミラー１で反射され第２焦点Ｂに集光する。
【００２０】
第２焦点Ｂには筒型集光鏡３が設置されている。筒型集光鏡３は上部開口よりも下部開口が狭い概略テーパー筒形状で、内面はマルチミラー式の複数のセグメントにより構成された鏡面になっている。ヘリオスタット２の反射光は、センターミラー１で反射された後に、すべてこの筒型集光鏡３内に導入される。筒型集光鏡３の下側には空気加熱部４が設けられ、そこで空気ａを１０００℃程度の加熱空気ｂにすることができる。
【００２１】
次に、図４〜図７に基づいて、加熱空気の製造について説明する。
【００２２】
筒型集光鏡３は周囲が角型のハウジング５により覆われていて、筒型集光鏡３とハウジング５との間には中空部６が存在する。ハウジング５の上部には中空部６への空気取入口７が形成されている。
【００２３】
筒型集光鏡３の下側の空気加熱部４は下部が細くなったロート状のハウジング８を有し、多数の熱交換部材９により上部空間１０と下部空間１１に区画されている。上部空間１０と、筒型集光鏡３の中空部６とは、通気路１２を介して連結されている。筒型集光鏡３の下部開口に臨むハウジング８の上面には透明窓１３が形成されている。この透明窓１３は耐熱性を有する石英硝子で形成されている。
【００２４】
熱交換部材９は黒色で炭化珪素膜（ＳｉＣ）製の多貫通孔構造で１０００℃以上の耐熱性を有している。この熱交換部材９は通過空気を均一化するためのロート状のカバー１４（図７）内に収納されている。この熱交換部材９を複数並べて設置することで、空気加熱部４の上部空間１０と下部空間１１を区画している。
【００２５】
次に加熱空気ｂが製造される過程を説明する。
【００２６】
センターミラー１で反射された太陽光Ｌは全て筒型集光鏡３内に導入され、その内面で反射されて集光されるが、反射の際に筒型集光鏡３も吸収熱により加熱されるため筒型集光鏡３が高温になる。そのため、空気取入口７から取り入れられた空気ａは中空部６内で筒型集光鏡３の裏面と接して予備的に加熱される。
【００２７】
ある程度加熱された空気ａは通気路１２を介して空気加熱部４の上部空間１０に導入される。上部空間１０に導入された空気ａは熱交換部材９を通過して下部空間１１に至る。この際、熱交換部材９には筒型集光鏡３の下部開口から透明窓１３を経て高エネルギーの太陽光Ｌが集光された状態で照射され、熱交換部材９がきわめて高い効率で太陽熱を吸収するため大変な高温になっているので、空気ａが熱交換部材９を通過することにより加熱空気ｂとなる。
【００２８】
加熱空気ｂはファン１５により吸引されて空気パイプ１７を介して蒸発室１６へ送られる。空気パイプ１７は蒸発室１６の下部に接続され、加熱空気ｂを蒸発室１６の下側から供給する。蒸発室１６の上部にはノズル部１８が設けられている。ノズル部１８には海水Ｓが供給される。海水Ｓは、蒸発室１６に隣接する凝縮室１９に設置された凝縮パイプ２０を通過してノズル部１８へ供給される。
【００２９】
ノズル部１８に導入された海水Ｓは、蒸気パイプ２０から下向きにスプレー状に噴射される。蒸発室１６と凝縮室１９の隔壁の上部にはデミスタ２１が設けられている。デミスタ１９は通気性はあるが微細な水分飛沫（ミスト）の通過は防止する性能を有している。従って、加熱空気ｂは蒸発室１６の下側から導入された後、上側のデミスタ１９へ向けて上向きの流れとなる。
【００３０】
このような高温の加熱空気ｂが上向きの流れをもった状態で蒸発室１６内に充満しているため、そこにノズル部１８から下向きに海水Ｓが霧状に噴射されると、海水Ｓは加熱空気ｂとの接触により蒸発して水蒸気ｃが発生する。加熱空気ｂと噴射された海水Ｓとが向流で接触するため、海水Ｓを効率よく蒸発させることができる。蒸発せずに残った一部の濃縮海水Ｓ’は蒸発室１６の下部の排出口２２から海に戻される。
【００３１】
蒸発室１６で蒸発した水蒸気ｃはデミスタ２１を通過して凝縮室１９へ送られる。凝縮室１９内には前記凝縮パイプ２０がコイル状に設置され、そこに加熱前の海水Ｓが供給されるため、そこが冷源となって水蒸気ｃを凝縮させる。凝縮された淡水Ｗは凝縮室１９の下部に溜められる。海水Ｓは水蒸気ｃの凝縮の際に若干温められてノズル部１８へ送られるため、スプレー噴射時の蒸発を促進する。海水Ｓは若干温められるだけでスケールを発生させるほどの加熱ではない。
【００３２】
この実施形態では、海水Ｓを直接加熱せず、加熱空気ｂとの接触により蒸発させているため、ノズル部１８にスケールが発生しない。従ってメンテナンスが容易である。
【符号の説明】
【００３３】
３  筒型集光鏡
４  空気加熱部
９  熱交換部材
１６  蒸発室
１９  凝縮室
Ｌ  太陽光
ａ  空気
ｂ  加熱空気
ｃ  水蒸気
Ｗ  淡水
Ｓ  海水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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