(57)【要約】  非飲用水から飲用水を製造する方法および装置。供給される空気を加熱装置に通して空気の温度を上げ、次に、気化冷却媒体を通過させる。そこでは、非飲用水が加熱された空気と気液接触しながら通る。気化媒体から出た空気の温度は、水と接触することにより低下し、水分含量は上昇する。冷却され、かつ、水分を含んだ空気を、次に冷却コイルに通し、空気中の水分を液体の水に凝縮し、それを回収し、飲用水として適するように処理をする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）  供給空気を提供し、
ｉｉ）  前記供給空気を加熱装置に通し、該供給空気の温度を上昇させ、
ｉｉｉ）  前記加熱装置を出た加熱された空気を気化冷却媒体に通し、
ｉｖ）  非飲用水を気化冷却媒体に供給し、それによって、該非飲用水を前記加熱された空気と気液接触させながら通し、該空気の温度を低下させる一方、該空気中の水分含量を増加させ、
ｖ）  こうして冷却され水分を含んだ空気を冷却コイルに通し、該空気中の水分を液体の水に凝縮し、
ｖｉ）  前記液体の水を回収する、
各工程を有してなる非飲用水から飲用水を製造する方法。
【請求項２】
前記冷却コイルを出た、冷却され乾燥された空気を乾燥装置に通すことによって、該乾燥された空気をろ過する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記乾燥装置から出た、冷却されさらに乾燥された空気を、調整空気として屋内に供給する工程を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記液体の水を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記加熱工程が、液体の水をろ過し、紫外線に晒す、各工程を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記冷却コイルを出た、冷却され乾燥された空気を第２冷却コイルに通し、該空気をさらに冷却する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記気化パッドから出た空気の温度より低い温度の非飲用水を前記冷却コイルに供給する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
供給空気の温度を上昇させるための加熱手段と、
気化媒体と、
該気化媒体に非飲用水を供給する手段であって、そこを通過する時に該加熱装置で加熱された空気と気液接触させ、それにより、空気の温度を低下させる一方、空気中の水分含量を増加させる手段と、
空気中の水分を液体の水に凝縮するため、前記気化媒体を出た空気を冷却する手段と、
該供給する空気を、最初に加熱装置、次に気化媒体、その次に冷却装置へと移動させる手段と、
を備えた非飲用水から飲用水を製造する装置。
【請求項９】
前記冷却手段で凝縮された水を回収する手段を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記冷却手段から出た空気を乾燥するための乾燥手段を備え、該手段が、前記供給空気を移動させ、該空気を前記冷却手段から前記乾燥手段へ貫流させることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記加熱手段が加熱コイルを具備し、前記装置が該加熱コイルを加熱するための手段を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１２】
前記冷却手段が冷却コイルを具備し、前記装置が該冷却コイルを冷却するための手段を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１３】
前記冷却コイルを冷却するための手段が、前記気化パッドから出た、水分を含んだ温かい空気の温度よりも低い温度の非飲用水を、該コイルに供給するための手段を含むことを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱手段を具備した冷媒加熱コイルと、
前記冷却手段を具備した冷媒冷却コイルと、
冷媒を、当該両コイル間を移動させるためのコンプレッサと、
を具備した空調装置を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１５】
前記加熱手段が回転式の乾燥ホイールを含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
前記乾燥ホイールを再生する手段を備えていることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記液体の水の飲用水としての適性を向上させるための処理手段を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１８】
前記加熱手段が水のろ過フィルターおよび紫外線光源を備えていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記空気をさらに冷却するため、前記冷却手段より後方に、第２の冷却手段を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項２０】
前記冷却手段が冷却コイルを具備し、前記装置が、冷却コイルを冷却する手段を含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２１】
前記冷却コイルを冷却するための手段が、前記気化パッドから出た、水分を含んだ温かい空気の温度より低い温度の非飲用水を、コイルに供給するための手段を含むことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記加熱コイルを加熱するための手段が、加熱するコイルに廃熱水を供給するための手段を含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非飲用水から飲用水を製造すると同時に、空気を処理し、屋内へ調整空気を提供する方法および装置に関する。非飲用水は、限定はしないが、大洋もしくは海（塩水または半塩水）、湖、自然または人造の貯水池、河川もしくは川などの飲用に適していない水源からの水として定義される。
【背景技術】
【０００２】
ここ何年にもわたり、非飲用水から飲用水を製造するためのさまざまな技術が開発されている。これらの技術は、相当量の電力を消費することが多く、比較的、費用が嵩む。加えて、この技術に対する需要は、世界の中でも、非常に暑く、湿度の高い地域である場合がほとんどであり、特に、居住空間へ調整空気を供給するための空気処理をも必要とされる、孤立した場所であることが多い。この必要性により、付加的な電力の消費が必要となり、それによって、これら設備費用の総額が増大している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、非飲用水から飲用水を製造すると同時に、屋内供給用の調整空気を製造するための、新しい、改良された方法および装置を提供することである。
【０００４】
本発明の他の目的は、従来の海水脱塩処理における不利な点を克服する、非飲用水から飲用水を製造するための改良された方法および装置を提供することである。
【０００５】
本発明のさらに別の目的は、所要電力の低減を伴った、非飲用水を浄化する装置と空気を調整する装置を合わせた装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に従い、非飲用水から飲用水を製造し、さらには、空気の温度を上昇させて空気に触れた水の蒸発率を改善するため、供給される周囲空気もしくは他の空気が加熱装置に通される、調整空気を製造するための方法および装置を提供する。加熱された空気は、気化冷却媒体を通過し、そこへは、加熱された空気と気液接触しながら流れるための非飲用水が供給される。加熱された空気が非飲用水と接触しながら気化媒体を通過する際、水が空気中へ蒸発し、空気の温度が下がると同時に、空気中の水分含量が増加する。このようにして冷却され、かつ、水分を含んだ空気は、次に、空気中の水分を液体の水に凝縮する冷却装置を通過する。その水を回収し、処理し、状況に応じてＵＶ光を照射、もしくはオゾン発生装置に供し、飲用水に変える。
【０００７】
本発明の別の態様に従い、工程に利用される加熱および冷却装置は、冷媒を基礎とした空気調整装置の加熱および冷却コイルで構成される。
【０００８】
本発明のさらなる態様に従い、乾燥ホイールを冷却コイルの後方に配置し、コイルから出た冷却された空気をさらに乾燥させる。次に、この乾燥され、かつ、冷却された空気を、空気調整の目的で屋内に供給することができる。
【０００９】
別の配置では、空気調整の目的で、空気をさらに冷却および乾燥するため、乾燥ホイールの代わりに、さらに別の冷却コイルを最初のコイルの後方に配置することが可能である。
【００１０】
さらに別の配置では、水のみを製造する方法における系の性能をさらに向上させるため、乾燥ホイールの代わりに、コンデンサ・コイルを最初のコイルの後方に配置しても構わない。
【００１１】
本発明の上述および他の目的、特徴ならびに利点は、実施の態様についての以下の詳細な説明を、添付の図面を参照しつつ読むことによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の手段】
【００１２】
さて、図面を詳細に参照すると、最初に図１では、本発明に従って建設される水の浄化処理および空気調整設備１０が描かれている。図１の装置には、加熱コイル１４、冷却コイル１６、冷媒供給ライン１８、およびコンプレッサ２０を備えた冷媒循環装置１２が具備されている。冷媒装置は、既知の方法で作動する。すなわち、コイル１６がそこを通過する空気から熱を吸収し、冷却され、かつ、乾燥された空気を作り出すと同時に、加熱コイル１４が、コイル１６で回収されたライン１８での冷媒からの熱を、そこを通過する空気中へ放出する。
【００１３】
本発明における実施の態様では、外気の供給は、冷媒装置を貫流することによってもたらされる。すなわち、矢印ＡおよびＢで図示されるように、扇風機もしくは送風機１７の存在下で、まず加熱コイル１４を通過し、そこから冷却コイル１６を通過する。しかしながら、本発明の特徴に従い、既知の構造である気化冷却パッド２４を２つのコイルの間に配置する。この気化冷却パッドは、垂直もしくは水平方向に位置する装置を貫通する多数の流路を形成するため、好ましくは交差した溝状の（cross-fluted）波形を伴った、多層構造を形成する波形板材であることが好ましい。こういった波形の充填材は気化冷却技術の分野ではよく知られており、本出願の譲受人であるマンターズ社（Munters Corporation）（米国、マサチューセッツ州）によって製造されている。
【００１４】
波形パネルの流路は、気化媒体の表面２６および２８の方向に開かれ、加熱コイル１４から流出する空気を受け入れ、冷却コイル１６へと排出する。
【００１５】
さらに、気化パッドの上面３２へ水を供給するための水の供給システム３０も提供する。この水供給システムはポンプ３４を備えており、配管３６を通じて、非飲用水を気化パッドの真上にある配水パンもしくはスプレーヘッド３８へ、気化冷却で用いられるような従来からの方法により、引き込むことができる。非飲用水は、気化パッドの上から噴霧するのが好ましく、続いて、パッドの底部に向かってパッドの流路を貫通する。加熱コイル１４を通過する空気は、冷媒の熱を持ち去りつつ、コイルを通過する間に加熱される。空気が加熱されると、水と接触する際の水分を蒸発させる能力が増大する。
【００１６】
この加熱された空気が気化媒体の流路を通過する際、パッドの波形状の板の表面を流れる水が蒸発し、それによってパッドから出た空気の温度が下がり、その一方で、空気中の水分含量が増加する。
【００１７】
パッドを清潔に保ち、塩や無機化合物の蓄積を防ぐため、大量の水が気化パッドに供給される。残水を回収し、非飲用水源へ戻すため、パッドの底部に回収溝４０が備わっている。
【００１８】
気化冷却パッドから冷却コイル１６へ流れる空気がコイルを通過する際、冷却コイルによって空気中の水分がコイル上で凝縮され、コイルの底部へと滴下し、水回収溝４２によって回収され、その回収された水が配管４４を通り貯蔵タンク４６へと供給される。コイル１６を出た空気は、今やコイルに入った空気よりも乾燥しており、気化パッドを出た時点の空気よりも冷却されている。その空気は、今や、調整空気、例えば、建物や他の屋内用の供給循環または補充空気、として利用可能である。
【００１９】
貯蔵タンク４６に回収された水は、塩もしくは他の溶解している固形物が除去された純水である。この水は、飲用に適しているであろうが、予防措置として、飲用としての安全性を確かなものにするため、さらに処理を行ってもよい。よって、必要に応じて、水に酸素およびオゾンを加えるため、従来式のオゾン発生装置４８を貯蔵タンクに取り付けることができる。水は、既知の方法により、圧力タンク５２の影響下、ポンプ５０を通じて回収され、１対のろ過フィルター５４（好ましくは５μｍのろ過フィルター）および５６（好ましくは１μｍのろ過フィルター）へと供給され、さらにそこから従来式のＴ＆Ｏフィルター５８へと供給される。最後に、その水を、透明な配管を通して、周囲を取り囲む一連の紫外線電球６０から放たれる紫外線に晒し、水中に残っている細菌を死滅させることが可能である。
【００２０】
結果として、脱塩水のみならず、空調装置に利用する冷却された空気を供給するための簡素な装置が提供される。本発明は、人間の飲用水の製造を意図しているが、本発明によって作製される飲用水の用途は、飲用に限定されず、他の目的、例えば、処理用液に用いても差し支えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
屋内および冷却コイルに供給される空気の状態をさらに改善するため、図１の実施の態様に、さらに空気乾燥装置を提供してもよい。特に、既知の構造である従来型の乾燥ホイールを冷却コイル１６の後方に設置してもよい。このホイールは、一方の表面７２から他方の面７４へとホイールを通過する一連の流路を作り出す波形材で作られている。流路を定めるホイール表面は、コイル１６からの空気がホイールを通過する際に乾燥材が空気中の水分を吸収するように、乾燥剤でコーティングされており、それによって屋内へ供給される前に、空気がさらに乾燥される。
【００２２】
従来型の乾燥ホイール装置として周知の通り、ホイール７０は中心軸７６の周りを回転し、ホイールの表面が、ホイールの反対側にあるダクト（図示せず）によってホイールに取り付けられている再生区域７８を連続的に通過するようになっている。再生区域では、既知の構造である加熱装置８０（例えば、送風機８２によって循環する空気が通る、廃熱を含んだ加熱コイルであって構わない）から加熱された空気が供給される。加熱された空気は、加熱装置８０から再生区域７８へと通じるダクトを通過し、乾燥材から水分を取り去る。
【００２３】
図２では、部品などを表す番号などとともに、本発明にかかる別の態様を示す。この実施態様では、乾燥ホイール７０の代わりに、第２冷却コイル８０が冷却コイル１６の後方に設置されている。この冷却コイルは、コイル１６と同じ冷媒循環、あるいは別の冷媒循環のどちらにも接続可能である。第２冷却コイル８０を利用して、通過する空気に、必要に応じて、さらなる冷却および乾燥を提供する。第２冷却コイルで回収された水もまた、必要であれば、タンク４６へ供給可能であり、もしくは単に放出しても良い。
【００２４】
図３は、本発明の第３の実施態様を表し、特に、海上油井基地などの洋上のプラットフォーム、もしくは非飲用水源および廃熱が存在する他の用途において有用である。この実施の態様では、例として、水処理および空気調整装置１１０が設置された油田プラットフォーム１００を概略的に表している。装置１１０は、加熱コイル１１４、冷却コイル１１６および２つのコイルの間に位置する気化パッド１２８を具備している。コイル１１４は、配管系１１１によって廃熱源１１３へ接続されている。この廃熱源は、例を挙げると、コイル１１４を流れる水の加熱に利用可能な発電装置からの排気などの、例えば油田掘削プラットフォーム上で利用可能な、存在している既知の熱源であって構わない。
【００２５】
冷却コイル１１６は、海または他の非飲用水源を用いた循環によって、海水あるいは非飲用水を受け取り、放出するために配置されている。海中の例では、海中ポンプ１３０が設置され、海水の温度が最高でも約２４℃（７５Ｆ°）までである深さの海から水を引き上げ、垂直のパイプライン１３２を通りコイル１１６へ冷水を供給する。冷却水は、コイルを通過し、別のパイプライン１３４を通じて放出され、海に戻される。深海水中ポンプの代用として、海上で遠心力ポンプを用いても良い。
【００２６】
送風機１１５によって、雰囲気空気を、この装置を通じて引き込む。空気は、まず、加熱コイル１１４に入り、廃熱によって温められ、次に気化パッド１２８へ供給される。先に述べたとおり、供給ライン１３２の水を受け入れる供給ライン１３９から放出先端１３８を通り、既知の方法でスプレーまたは滴下する形態で、パッドの上面に非飲用水が供給される。加熱コイルを出た加熱された空気は気化パッドへ入り、パッドの水が気化することによって冷やされ、パッドを出るまでは、水分および湿気を吸収する。次に、冷却され、かつ、水分を含んだ空気が冷却コイルに入り、そこで空気が冷却され、かつ、乾燥される一方、前述の通り、空気中の水分がコイル１１６で凝縮され、飲用水として利用するため、貯水槽４２で回収される。
【００２７】
図３に表す実施の態様では、図４の相関図に示すように、Ａ点の加熱コイル１１４に入った空気は約２４℃（７５Ｆ°）であり、湿球温度は約２３．３℃（７４Ｆ°）である。加熱コイル１１４を通過後、Ｂ点での空気の温度は約７１℃（１６０Ｆ°）に上昇したが、湿度は同じであった。気化パッドを通過後、空気の温度は約３４．４℃（９４Ｆ°）に下降したが、水分含量はＣ点まで上昇した。次に、この冷却され、かつ、水分を含んだ空気を、約２９．４℃（８５Ｆ°）以下まで、および水分含量が低下するまで、冷却コイル１１６でさらに冷却する。
【００２８】
これらの条件の下、および毎分約１１．３６リットル（３ガロン）の非飲料水が気化パッドに適用される揚水系を用いて、毎時約９４．６リットル（およそ２５ガロン）の新鮮な水を再生することが可能である。さらには、冷却され、かつ、乾燥された空気を、油田プラットフォームの屋内を調整する空気として利用できる。
【００２９】
したがって、暑い遠隔地における二つの重要な機能、すなわち、飲用水の作製および屋内への供給に適した調整された空気の製造、を成し遂げることができる非常に簡素かつ経済的な装置が提供される。
【００３０】
本発明で表された実施の態様は、添付の図面を参照しつつ明細書中に述べられているが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な変更および修正が当業者によって行いうるということが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明にかかる浄水および空気調整の装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明にかかる別の実施の態様に関する図１と同様の概略図である。
【図３】図３は、油田プラットフォームなどの遠く離れた洋上での利用に適した本発明の第３の実施態様の概略図である。
【図４】図４は、図３に示される装置によって行う工程の相関図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  水の浄化処理および空気調整設備
１２  冷媒循環ユニット
１４  加熱コイル
１６  冷却コイル
１７  扇風機もしくは送風機
１８  冷媒供給ライン
２０  コンプレッサ
２４  気化冷却パッド
２６、２８  気化媒体の表面２６
３０  水の供給システム
３２  気化パッドの上面
３４  ポンプ
３６  配管
３８  配水パンもしくはスプレーヘッド
４０  回収溝
４２  水回収溝
４４  配管
４６  貯蔵タンク
４８  オゾン発生装置
５０  ポンプ
５２  圧力タンク
５４、５６  フィルター
５８  Ｔ＆Ｏフィルター
６０  紫外線電球
７０  ホイール
７２、７４  ホイール表面
７６  中心軸
７８  再生区域
８０  加熱装置
８０  第２冷却コイル（番号重複）
８２  送風機
１００  油田プラットフォーム
１１０  水処理および空気調整装置
１１１  配管系
１１３  廃熱源
１１４  加熱コイル
１１５  送風機
１１６  冷却コイル
１２８  気化パッド
１３０  海中ポンプ
１３２、１３４  パイプライン
１３８  放出先端
１３９  供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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