(57)【要約】【課題】浸透圧を利用した昇液装置又は液体搬送手段であって、半透膜の高濃度側での濃度低下により送液能力が低下するなどの従来装置の問題点を解消するため、太陽熱等を利用して高濃度液体を濃縮する機能を備えたものを提供する。【解決手段】低濃度用の液留め部から、半透膜付きの送路を経て、この液溜め部より高位に配した高濃度用の液体収納部へ液体を圧送するとともに、この液体収納部内の液体を外部へ供給するように設けた昇液装置において、上記高濃度液体として、不揮発性溶質を溶解した揮発性の液体を用い、かつ上記半透膜６から送路Ｃを介して液体収納部Ｄの容体の液面へ液相が連続するように送路Ｃと液体収納部Ｄとを接続するとともに、その液体収納部Ｄの容体内の液体の一部を、太陽熱により蒸発させるように設け、この蒸気を外部に供給するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低濃度用の液留め部から、半透膜付きの送路を経て、この液溜め部より高位に配した高濃度用の液体収納部へ液体を圧送するとともに、
この液体収納部内の液体を外部へ供給するように設けた昇液装置において、
上記高濃度液体として、不揮発性溶質を溶解した揮発性の液体を用い、かつ、
上記半透膜６から送路Ｃを介して液体収納部Ｄの容体の液面へ液相が連続するように送路Ｃと液体収納部Ｄとを接続するとともに、
その液体収納部Ｄの容体内の液体の一部を、太陽熱により蒸発させるように設け、この蒸気を外部に供給するようにしたことを特徴とする、昇液装置。
【請求項２】
上記液体収納部Ｄ内の液体を上記蒸発により濃縮して、この濃縮液体が少なくとも夜間乃至曇天時において上記送路Ｃを介して半透膜６側へ拡散するように設けることを特徴とする、請求項１記載の昇液装置。
【請求項３】
上記液体収納部Ｄの容体内の液体を上記蒸発により濃縮するとともに、
その容体底部から、液体収納部Ｄ内で濃縮された液体の一部を、上記半透膜６近傍の高濃度側送路部分へ戻す還路Ｅを設け、
その還路基端側に開口する容体出口Ｐ２を、送路先端側に開口する容体入口Ｐ１よりも低い位置に設置するとともに、
更に半透膜６に対して液体収納部Ｄの容体底部を高い位置に設置して、
還路基端付近の濃縮液体と還路Ｅ先端部分の希釈液体との比重差から還流を起すように設計したことを特徴とする、請求項１記載の昇液装置。
【請求項４】
上記送路Ｃを外部から加熱するとともに還路Ｅから放熱をさせることで、対流効果で還流を促進するようにしたことを特徴とする、請求項３記載の昇液装置。
【請求項５】
上記液体収納部Ｄを建物に組み込むとともに、上記太陽熱に代えて、或いは太陽熱とともに建物の設置された冷房設備などの排熱を、液体収納部Ｄの容体内の液体を蒸発させるための熱源として利用することとしたことを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の昇液装置。
【請求項６】
上記液体収納部Ｄの容体から揮発した蒸気を凝縮するための凝縮板14を備え、この凝縮板から回収した凝縮水を外部へ供給するように設けたことを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の昇液装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかの昇液装置に用いるのに適した液体搬送手段であって、
少なくとも送路形成用の送液ライン２と、液体収納部Ｄの容体として太陽光受光用の開口を有する受皿10とで形成され、
送液ライン２は、液留め部Ｂ内に挿入するための入口部４と、この入口部の先端部から延びるライン本体８とからなり、
上記入口部４は、その基端面を液留め部Ｂから遮断するとともに、管壁の少なくとも一部を半透膜６に形成し、
上記ライン本体８は、その先端部で形成する出口を液体収納部Ｄ内部に臨んで配置したことを特徴とする、液体搬送手段。
【請求項８】
請求項３又は請求項４の昇液装置に用いるのに適した液体搬送手段であって、
更に還路形成用の環液ライン20を有し、この環液ライン20の基端部を上記受皿10の底壁に連結するとともに、環液ライン20の先端部を上記入口部４の基端面に連結したことを特徴とする、請求項７記載の液体搬送手段。
【請求項９】
上記受皿10を、揮発性の液体を透過するとともに汚染物質を透過させない濾過膜12で覆ったことを特徴とする、請求項７又は請求項８記載の液体搬送手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇液装置及びこの昇液装置に用いるのに適した液体搬送手段、特に建物の屋上や壁面の散水冷却に適した昇液装置及び液体搬送手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の昇液装置として、酢酸セルロースなどの浸透膜で形成する毛細管を多数束ねて送路を形成して、この送路を介して、水タンクからこのタンク上方に設置した容体へ送水するように構成したものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
また昇液装置とは反対に、高架水槽から、中間部に逆浸透膜を有する送路を介して、低所に設置された高濃度水収納用の密閉冷却塔へ、浸透圧及び水頭圧を用いて送水するように構成した送水手段も知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平９−243119号
【特許文献２】特開平９−060320号
【特許文献３】特開2005−19383号
【特許文献４】特開2001−018311号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２のように浸透圧を利用した送水手段では、浸透膜を経て低濃度側から高濃度側へ水が移動することで、高濃度側の水路内で半透膜近傍の部分の液体濃度が局所的に低下し、そのため、送水圧として利用される浸透圧が低下してしまうという不都合がある。
【０００５】
また、特許文献１の昇水装置では、低所から浸透膜を介して高所に揚水することで、高所の水面から浸透膜までの間の水頭圧が増大し、揚水しにくくなるという問題点もあった。
本発明は、これら従来の問題点を解決し、簡易な構成で確実かつスムーズに揚水或いは送水を可能とするため、高濃度側に太陽熱などを利用した液体蒸発用の容体を設けた昇液装置及び液体搬送手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第1の手段は、昇液装置であり、
低濃度用の液留め部から、半透膜付きの送路を経て、この液溜め部より高位に配した高濃度用の液体収納部へ液体を圧送するとともに、
この液体収納部内の液体を外部へ供給するように設けた昇液装置において、
上記高濃度液体として、不揮発性溶質を溶解した揮発性の液体を用い、かつ、
上記半透膜６から送路Ｃを介して液体収納部Ｄの容体の液面へ液相が連続するように送路Ｃと液体収納部Ｄとを接続するとともに、
その液体収納部Ｄの容体内の液体の一部を、太陽熱により蒸発させるように設け、この蒸気を外部に供給するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
本手段では、高濃度用の液体収納室内の液体を蒸発させることで、半透膜に作用する液頭圧を減少するとともに、高濃度側の液体の濃度を高めるようにしている。これにより、低濃度側からの溶媒の流入に対抗して、動力源である浸透圧を維持する（薄くなった分だけ濃くする）ことができるようにしている。
【０００８】
「液体収納室」は、適所に蒸気口を有する容体を有し、この容体内の液体を蒸発させ、この蒸発により濃度を高めるための手段である。液体を蒸発させるための熱源として太陽熱を用いるものとし、適当な受光板で太陽光を受光して得た熱で容体内部の液体を加熱するように設ければ良い。最も簡単で好適な例は、後述のように容体を上端開口の受皿状に形成して、この受皿の内面及び側壁外面で太陽光を受けるようにすることであるが、別にこれには限られない。日本の緯度での太陽エネルギーは、最大で８００W程度であるが、必要により、鏡やレンズなどを組み合わせた集光手段を用いて、より広い面積に亘って得られた太陽光を容体内に導光しても良い。液体収納部内は揮発性液体、好ましくは水が充填されており、不揮発性溶質（例えばCaCl２）が溶解されている。
【０００９】
「送路」は、好ましくは、液留め部内に基端部を挿入するとともに、上記液体収納室の容体に先端部を流体的に接続した管路であり、その長手方向の一部に浸透膜を設けて、その浸透圧により基端部から先端部へ液体を圧送するように形成されている。昇液装置としては、上記送路のうち、液留め部に挿入される基端部の端面或いは側面に浸透膜を形成すると、取り扱いが容易である。しかし、前述の特許文献２のように送路の長手方向中間部内に浸透膜を横設した構造であっても良い。送路の先端部と液体収納部の容体とは、通常時に各送路及び容体内の液体が一つの液相として連続するように、別の言い方をすれば容体内の液面から半透膜まで静圧が伝達されるように形成する。もっとも容体内の液体の蒸発が進んで送路内の液体と容体内の液体とが一時的に連続しなくなっても構わない。容体内の具体的には、送路の先端部を容体の底壁に連結することが望ましいが、その側壁に連結してもよく、また送路の先端部がサイホンのように容体の側壁を乗り越えて、先端面を容体内に挿入するようにしても良い。
【００１０】
「半透膜」としては、市販のＲＯ膜（逆浸透膜）や限外濾過膜を用いることができる。前者としては酢酸セルロースが、後者としてはスルホン化ポリアミド−イミドを挙げることができる。
【００１１】
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ
上記液体収納部Ｄ内の液体を上記蒸発により濃縮して、この濃縮液体が少なくとも夜間乃至曇天時において上記送路Ｃを介して半透膜６側へ拡散するように設けている。
【００１２】
本手段は、熱源として間欠的であるという太陽熱の性質を利用して、溶液の送路を経由して、昇液作用と、これと逆方向の溶質の拡散作用とがバランス良く行われるようにしたものである。即ち、浸透圧は半透膜の両側に濃度差がある場合に低濃度側から高濃度側へ溶媒が移動する現象であるので、溶媒の移動により高濃度側で局部的に濃度の低下を生じ、浸透圧が減少する。本発明の構成では、前述の通り半透膜から液体収納部の容体に至る液体が一つの液相として連続しているため、この液相の半透膜側において、日射により溶質の濃度が低下すると、この半透膜側の部分と容体との間に濃度勾配が生じ、容体内の溶質が送路を遡って半透膜側へ拡散しようとする。送路内の溶媒の勢いが強過ぎると、流れに逆流して溶質が半透膜に到達することは不可能であるが、浸透圧が低下して送路内の流れが弱まると、溶質が半透膜側へ拡散し易くなる。このため、日射時間中でも、送路中の溶媒の流れに対して溶質が徐々に半透膜へ拡散しているものと理解され、半透膜の両側の浸透圧が直ちに零となってしまうことはない。そして夜間或いは日中でも日が翳った時間帯には、液体収納部からの液体の蒸発が弱まるので、液体収納部内の液位が上昇する。その結果、半透膜に作用する液頭圧が増大するので、送路内の溶媒の流れが弱まり、容体から半透膜への溶質の拡散作用が強まる。
【００１３】
尚、濃度Ｃでの浸透圧Πは、ファント・ホッフの浸透圧の法則（Π=RTC）によって、また、拡散速度は、拡散方程式（（∂C/∂t)=D・ΔC）によってそれぞれ決まるので、これらの式を用いて装置の設計を行うことができる。
【００１４】
第３の手段は、第１の手段を有し、かつ
上記液体収納部Ｄの容体内の液体を上記蒸発により濃縮するとともに、
その容体底部から、液体収納部Ｄ内で濃縮された液体の一部を、上記半透膜６近傍の高濃度側送路部分へ戻す還路Ｅを設け、
その還路基端側に開口する容体出口Ｐ２を、送路先端側に開口する容体入口Ｐ１よりも低い位置に設置するとともに、
更に半透膜６に対して液体収納部Ｄの容体底部を高い位置に設置して、
還路基端付近の濃縮液体と還路Ｅ先端部分の希釈液体との比重差から還流を起すように設計している。
【００１５】
前述の如く液体収納部の容体内の溶質が上記送路を経て半透膜側へ拡散する構造では、送路を介した送液作用が優勢である間は容体から半透膜への容体の拡散が不十分となり易い。そこで本手段では、送路とは別に液体収納部の容体から半透膜側に連通する還路を設け、対流効果によって半透膜付近の送路部分での局所的な濃度低下を防止するようにしている。具体的には、送路の基端部の適所に半透膜を形成するとともに、この送路の基端部に還路の先端部を接続するように設けると良い。
「還路」は、溶質を半透膜側に供給するための補助的な流路であり、主流路である送路に比べて小さな輸送能力を有するもので足りる。具体的には、半透膜を介して送路の基端部に流入する真水の流量をＱ、還路の流量をΔＱとすると、送路の流量はＱ＋ΔＱとなる。ここで真水の流量Ｑが単位時間当たりの水の蒸発量と等しいとして、送路の基端部内の液体の濃度をａ％、液体収納部内の液体の濃度をｂ％とするとき、ａ×（Ｑ＋ΔＱ）＝ｂ×ΔＱという条件を満たすように還路のΔＱを設定すれば送路の基端部の濃度を一定に保つことができる。但し、送路を逆行する溶質の拡散は無視している。これらの知見に基づき、送路の流路面積に対して還路の流路面積を設定すれば良い。また、還路を設けることで還路と送路と液体収納部とで形成するループに作用する動力（圧力）Ｐは、半透膜から液体収納部の液面までの高低差をｈ、液体収納部から還路の先端に至るまでの液体の比重をγｂ、送路内の液体の比重をγaとすると、Ｐ＝（γｂ−γa）×ｈで与えられる。
【００１６】
第４の手段は、第３の手段を有し、かつ
上記送路Ｃを外部から加熱するとともに還路Ｅから放熱をさせることで、対流効果で還流を促進するようにしている。
【００１７】
本手段では、還路に比べて送路の液温を上昇させることで前述の動力の式Ｐ＝（γｂ−γa）×ｈにおける（γｂ−γa）を増加させ、還流を促進しようとするものである。具体的な構成としては、送路を建物の外壁など熱負荷の高いところにそって設け、還路を建物の内部など熱放射の多いところに設けることができる。
【００１８】
第５の手段は、第１の手段乃至第４の手段の何れかを有し、かつ
上記液体収納部Ｄを建物に組み込むとともに、上記太陽熱に代えて、或いは太陽熱とともに建物の設置された冷房設備などの排熱を、液体収納部Ｄの容体内の液体を蒸発させるための熱源として利用することとしている。
【００１９】
本手段では、太陽熱の代替エネルギーとして、建物内部の冷房設備などの排熱を利用することを提案している。この排熱も、通常は日中に集中的に発生するものなので、熱源として適度に間欠的であり、しかも排熱が再利用できるという利点がある。
【００２０】
第６の手段は、第１の手段乃至第５の手段の何れかを有し、かつ
上記液体収納部Ｄの容体から揮発した蒸気を凝縮するための凝縮板14を備え、この凝縮板から回収した凝縮水を外部へ供給するように設けている。
【００２１】
このように蒸気を再凝縮することで、凝縮水を種々の用途に供給することができる。上記凝縮板は、外部から液体収納部の容体への導光路を遮らないような位置に配置するか、或いは透明材料で形成することが望ましい。
【００２２】
第７の手段は、第１の手段乃至第６の手段の何れかに用いるのに適した液体搬送手段であって、
少なくとも送路形成用の送液ライン２と、液体収納部Ｄの容体として太陽光受光用の開口を有する受皿10とで形成され、
送液ライン２は、液留め部Ｂ内に挿入するための管状の入口部４と、この入口部の先端部から延びるライン本体８とからなり、
上記入口部４は、その基端面を液留め部Ｂから遮断するとともに、管壁の少なくとも一部を半透膜６に形成し、
上記ライン本体８は、その先端部で形成する出口を液体収納部Ｄ内部に臨んで配置している。
【００２３】
本手段は、前述の昇液装置の一部として用いることができる液体搬送手段を提案している。液体を高い所に搬送する場合だけでなく、流路抵抗に抗して液溜め部以下の高さにある、離れた場所に搬送する場合にも用いることができる。
【００２４】
「送液ライン」は、中空の一本の管路として形成することができるが、輸送力を高めるために、複数の細管（例えば毛細管）を一本に束ねて、或いは間隙を存して並行させてラインとするとともに、各細管毎に半透膜を設けても良い
「半透膜」は、一本の管路又は複数の細管の各基端部の周面の全部又は一部に形成すると良く、そうすることで各管の基端面に半透膜をとる場合に比べて膜の面積を大きくとることができる。
【００２５】
「受皿」は、好ましくは浅皿状であり、その上端に受光口兼蒸発口を開口している。受皿の内面又は日射が当たる側の側壁外面部分は受光面として受光率の高い暗色に形成することができる。
【００２６】
第８の手段は、第７の手段を有し、かつ第３の手段又は第４の手段である昇液装置に用いるのに適しており、
更に還路形成用の環液ライン20を有し、この環液ライン20の基端部を上記受皿10の底壁に連結するとともに、環液ライン20の先端部を上記入口部４の基端面に連結したことを特徴としている。
【００２７】
本手段では、送路と還路とを備えた昇液装置に用いるのに適した液体搬送手段を提案している。その還流の形成を容易とするため、管状の入口部の基端面に還路の先端部を、また入口部の先端面にライン本体を、向かい合わせに形成すると良い。
【００２８】
第９の手段は、第７の手段又は第８の手段を有し、かつ
上記受皿10を、揮発性の液体を透過するとともに汚染物質を透過させない濾過膜12で覆っている。
【発明の効果】
【００２９】
第１の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○液体収納部Ｄ内の液体を蒸発させることで、半透膜に作用する液頭圧を軽減して昇液を補助できる。
○昇液補助の動力として太陽熱を利用したから、省コストで無騒音を達成できる。
○液体収納部Ｄで液体の一部を蒸発させる一つの作用で、その蒸気を取り出して供給するという効果と、液体収納部内に残った液体を濃縮し、浸透圧を高めるという効果とが同時に得られ、効率的である。
○液体収納部Ｄで液体を蒸発させるときに気化冷却が生じ、液体収納部Ｄの下にある部材の日射による温度上昇を緩和する。例えば建物の屋根に適用する場合、屋根からの熱貫流負荷を低減することができる。
【００３０】
第２の手段に係る発明によれば、液体収納部Ｄ内の液体を上記蒸発により濃縮して、この濃縮液体が少なくとも夜間乃至曇天時において上記送路Ｃを介して半透膜６側へ拡散するように設けたから、半透膜近傍の高濃度側送路部分での液体の濃度低下を阻止し、浸透圧を適正に維持できる。
【００３１】
第３の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○高濃縮液を液体収納部Ｄから半透膜近傍の高濃度側送路部分へ戻す還路Ｅを設けたから、半透膜付近での高濃度側の濃度低下の防止を更に確実とすることができる。
○還路の基端（上端）付近と先端（下端）付近との液体の比重を利用するから、無動力で還流を形成することができる。
【００３２】
第４の手段に係る発明によれば、上記送路Ｃを外部から加熱するとともに還路Ｅから放熱をさせるようにしたから、対流効果により確実に還流を形成することができる。
【００３３】
第５の手段に係る発明によれば、冷房設備などの排熱を、液体収納部Ｄの容体内の液体を蒸発させるための熱源としたから省エネルギーに資するとともに、太陽熱と同様に昼間は送液作用が、また夜間は拡散作用が優勢となり、２つの作用のバランスを取り易い。
【００３４】
第６の手段に係る発明によれば、蒸発させた水等を再凝縮させたから、蒸気として外部に供給する場合と比べて、液体の搬送手段としての用途が広がる。
【００３５】
第７の手段に係る発明によれば、液体を上方或いは側方等へ移動させる際に受皿10に太陽光を受光させることで、受皿内の液体を効率良く濃縮するようにしたから、確実に浸透圧を高めることができる。
【００３６】
第８の手段に係る発明によれば、更に還路形成用の環液ライン20を有するから、送液ライン及び環液ラインを用いて対流を生じさせ、対流により高濃度側の液体の濃度低下を防止することができる。
【００３７】
第９の手段に係る発明によれば、上記受皿10を、揮発性の液体を透過するとともに汚染物質を透過させない濾過膜12で覆ったので、受皿内に汚れが入って水質を汚染することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１乃至図５は、本発明の第１の実施形態に係る昇液装置Ａを示している。尚、本明細書では、説明の便宜のため、まず、昇液するためのシステム全体の原理・作用（液体の作用を含む）を昇液装置として説明する。そして昇液のために液体を運ぶための物の構造に関しては、液体搬送手段１として後述することとする。
【００３９】
この昇液装置Ａは、液溜め部Ｂと、送路Ｃと、液体収納部Ｄとで構成されている。
【００４０】
液体溜め部Ｂは、液体の供給量に応じた容積を有するものとする。図示の例は、上端開口の水槽（又はタンク）として形成している。もっともその構造は適宜変更することができる。液体溜め部Ｂ内には純水が充填されている。
【００４１】
送路Ｃは、液溜め部Ｂ内の水を液体収納部Ｄへ送水するための流路である。図示の例では、水の入口である基端部に半透膜６を設けており、この構造では、この基端部を既存の液体溜め部内に沈み込ませるようにするだけで使用することができ、また半透膜のメンテナンスも簡単なので好適である。
【００４２】
液体収納部Ｄは、液溜め部Ｂよりも高い場所に設置されており、かつ液体蒸発用の後述の受皿10で形成する容体を有している。この容体内には、作動液体として、不揮発性溶質を含む水溶液を充填しており、かつ、この水溶液が容体内の水面から半透膜まで一つの液相を構成するように容体内部を送路Ｃの先端部に流体的に接続する。図示例では、容体の底壁に送路Ｃの先端部を連結しているが、その側壁に連結してもよく、更に後述の図７のように送路の先端部がサイホン状に容体側壁を乗り越えて内部に挿入されるように形成しても構わない。
【００４３】
上述の不揮発性物質としては、液体収納部Ｄ内の液体を蒸発して濃縮することを発明の要件としていることから、水に良く溶ける物質を選択することが望ましい。その一例はＣaＣl2（溶解度は75ｇ（20℃）／100ｇ水）である。尚、溶解度が大きいということは、液体収納部内の水溶液の濃度の上限を大きく設定することができるということであり、それにより半透膜近傍の送路部分と液体収納部との間の濃度勾配が大きくなるので、液体収納部から半透膜側への溶質の拡散速度が向上するという利点がある。
【００４４】
上記構成において、液留め部Ｂ内の水が浸透圧により半透膜６を通過して送路Ｃ内に侵入し、更に送路Ｃを経て上昇した後に液体収納部Ｄ内へ流入する。これにより液体収納部内の水位が上昇すると、この水面から半透膜までの水頭ｈが増大して、昇水作用を妨げることとなるが、本発明では、液体収納部内の水を蒸発させるため、水位の上昇が抑制される。十分な昇水圧力が得られる。
【００４５】
この昇液装置の設計は、次の手順により行う。
【００４６】
第1に、この昇液装置の用途に応じて単位時間当りの水の供給量、即ち液体収納部Dからの蒸発量を設定する。
【００４７】
第２に、単位時間当りに水が半透膜を通過する量を、上記蒸発量と等しく設定する。
【００４８】
第３に、上記通水量を得るための圧力水頭を計算する。浸透圧Πに相当する圧力水頭をｈｏ，半透膜と液体収納部の水面との間の高さをΔｈとすると、浸透圧力水頭のうち昇水に使用できる圧力水頭は、ｈｏ−Δｈである。これにハーゲン・ポアズイユの法則Q＝（πｒ４／８ηｌ）×Hを適用する。但しｒは管の内半径、ｌは管路の長さ、Hは両端間の圧力水頭である。この式のHにｈｏ−Δｈを代入して、ｈｏ＝Δｈ＋（８ηｌ／πｒ４）×Ｑとなる。
【００４９】
第４に、上記圧力水頭を得るための水溶液の濃度を決定する。ＣａＣｌ２濃度と浸透圧（水頭表示）との関係は図１０に示されており、同図によって、所要の浸透圧いる。但し、このグラフは、管断面積と半透膜面積とが１：１のときのものである。半透膜面積が管断面積よりも大きいときには、適宜水頭の目盛りを補正すればよい。
【００５０】
次に上記昇液装置の液体搬送手段１の構成に関して説明する。この液体搬送手段は、送路形成用の送液ライン２と、液体収納部Ｄの容体を形成する受皿10とで形成される。
【００５１】
送液ライン２は、管状の入口部４と、送液ライン本体８とで形成している。
【００５２】
入口部４は、管壁の全体を一定の強度を有する半透膜６で形成するとともに、そのする管壁の上下両端を頂部及び底部で閉塞してなる。管壁を兼ねた半透膜は、例えば、酢酸セルロースで形成すれば良い。図示例では、入口部の頂部と底部とを補強用の縦棒７…で連結している。また入口部４の管壁は、半透膜の面積を大きくするために、送液ライン本体８よりも大径に形成している。
【００５３】
送液ライン本体８は、その下端部を上記入口部４の頂部を貫通して挿入するとともに、その上端部を受皿10の周壁に連結している。
【００５４】
受皿10は、底壁の外縁から周壁を起立してなる。この受皿10は、太陽光を内部に十分取り入れて、収納液体の蒸発量を大きくすることができるように浅皿状に形成している。もっとも周壁の高さが小さ過ぎると、半透膜からの送水作用と蒸発作用とのうち後者が前者に勝るときには、受皿内部が干上がってしまう可能性がある。そこで浸透圧と、夏季の日射量とを想定して、周壁の高さを適当に設定することが望ましい。
【００５５】
また上記受皿10の周壁上端面には、防塵用の透明な濾過膜12で覆っている。この濾過膜は、雨水が受皿内に入らないように、また受皿から水が漏れ出さないように不透液性の通気膜とすることができる（特許文献３の段落３４、特許文献４参照）。
【００５６】
図４は、第1実施形態の液体収納部の変形例である。即ち、液体収納部Ｄの容体である受皿10の上方に配した、斜めの凝縮板14を有するとともに、この凝縮板の両側から垂下した側板の下端部内面に集液ドレイン16を付設してなる集液部材18を更に設けている。上記凝縮板14は透明であり、この凝縮板を透過した太陽光が受皿内に入射して、水蒸気を発生させる。この水蒸気は凝縮板14の下面で凝縮し、この下面から側板内面を伝わって集液ドレイン16に入り、回収されて各種の目的に使用される。
【００５７】
図５は、第１実施形態の送路の変形例である。即ち、この変形例では、送路を複数の細管を束ねて形成し、かつ各細管の基端部に図２に示すような管状の取水部４ａを付設して、これら取水部で液体搬送手段１の入口部４を形成している。
【００５８】
以下、本発明の他の実施形態に関して説明する。これらの実施形態において第1の実施形態と同じ構成に関しては同一の符号を付することで説明を省略する。
【００５９】
図６から図８は、本発明の第２実施形態を示している。この実施形態の昇液装置は、は液体収納部Ｄから送路Ｃの基端部へ液体を戻すための還路Ｅを有している。この還路は、液体収納部Ｄの容体である受皿10の底壁に基端部を連結するとともに、上記入口部４の底部を貫通する先端部を有する還液ライン20で形成されている。その環液ラインの先端部は、入口部４の頂部に開口させた送液ラインの基端部と向かい合うように配置させると良い。そうすることで還流を送流にスムーズに連続させることができるからである。環液ライン20は、１本の管で還路を形成することができ、また環液ライン20の一部には逆流防止弁を付けることができる。
【００６０】
この構成によれば、送路Ｃ内に比べて還路Ｅの比重が大きいため、液体収納部Ｄ及び還路Ｅの内部の液体が重力によって流下し始める。その結果として、液体半透膜６を介して真水が入口部４内に入るのと並行して、液留め部Ｄから受皿１０内の濃縮された水溶液の一部が還路Ｅを通って入口部４に入るから、入口部４内の水溶液の濃度低下を防止することができる。
【００６１】
本実施形態に関して、比重差で循環流を生ずる様子のシミュレーションを行った。溶質としてFeOH3（分子量１０７）を用いてモル濃度約3.4mol/Lの水溶液を作り、揚程12.16ｍの循環ループを構成し、半透膜からの水の流入量と液体収納部からの水の蒸発量とを同量（約1.16ｍ3/s）と仮定した。シミュレーションにおいて使用した各種機器のデータその他の条件は次の表1の通りである。
【００６２】
【表１】
2008008114.tif 000003
【００６３】
次の表２には、そのシミュレーションの結果としての送路及び還路の流れの様子のデータが記載されている。これによれば、送路の流速は約１．９８ｃｍ／ｓ，還路の流速は約１．８４ｃｍ／ｓであり、良好な結果が得られた。
【００６４】
【表２】
2008008114.tif 000004
【００６５】
図７は、第２実施形態の変形例であり、この昇液装置を建物の屋上への昇水に利用すると同時に、送路Ｃの一部を日当たりの良い建物の外壁部分に露出させ、太陽光を利用して送路Ｃ内の水温を上昇させたものである。これにより、還路Ｅに比べて送路Ｃ内の水の比重が上昇し、送路−受皿−還路という閉ループ内の循環流が促進される。出願人のシミュレーションによれば、管路の径が一定である縦長長方形状の循環路に水を満たして、その循環路のうち一方の長辺部分に４．５ｋWの熱を加えたところ、熱対流効果として０．４ｍｍ／ｓの流速の循環流が得られた。図７のような構成で送路を加熱すれば、上述の比重差による循環作用に加えて、熱対流による循環作用が得られる。もっとも、真夏の日射による熱量は０．８ｋW程度である。更に高密度の熱対流効果を得るためには、例えば後述の如く建物の排熱などの他の熱源を併用することができる。また、例えば送路Cのうち太陽光に晒されている部分の太陽と反対側に半円筒形の反射鏡を設け、太陽光が送路部分に集中するようにしても良い。
【００６６】
図８は、第２実施形態の他の変形例であり、半透膜の面積を大きくするために、入口部４を、スペーサ22を介して一定間隔を存して並列させた複数の管状の取水部４ａで形成している。また、送路Ｃ及び還路Ｅの先端部分を複数の細管で形成するとともに、これら細管を、連結板24を貫通させて束ねることでソケットのように入口部に着脱自在に設けることができる。
【００６７】
図９は、本発明の第３の実施形態を示している。この実施形態は、第２の実施形態の構成において、送路Ｃのうち太陽熱に晒される部分と液留め部との管の送路部分との間に熱交換機26を設け、冷房装置30の排熱で送路Ｃ内の水を加熱するように設けたものである。
【実施例】
【００６８】
図１から図３の構成において、屋上で散水冷却する場合に、必要とされる単位屋上面積（ｍ２）当りの半透膜サイズを試算した。送路の入口部としてφ２０ｍｍのチューブ膜を用いた。蒸発潜熱を６００ｋｃａｌ／ｋｇとし、１平方メートル当りの日射量は夏期水平面を想定して６０００ｋｃａｌ／ｄａｙとした。１平方メートル当りの蒸発水量を０．０１ｍ３／ｄａｙとし、余剰圧力（ｈｏ−Δｈ）×γを１ａｔｍとして、次の結果を得た。これによれば逆浸透膜ROを用いた場合、液留め部につける取水部の長さは２６．５４ｍとなる。これでは長すぎるので、１ｍ程度の長さのものを約２７本束ねて前述のように用いることが望ましい。
【００６９】
【表３】
2008008114.tif 000005
【００７０】
尚、上記の説明は、実施の形態及び実施例を例示的に掲げたものに過ぎず、本発明の性質・特長に応じてこの明細書に記載されていない各種の実施例に本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第1の実施形態の昇液装置の概略図である。
【図２】図１の装置の入口部の縦断面図である。
【図３】図２の入口部の横断面である。
【図４】図１の装置の液体収納部の変形例の縦断面図である。
【図５】図１の装置の入口部の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の昇液装置の概略図である。
【図７】図６の装置の変形例の概略図である。
【図８】図６の装置の他の変形例の概略図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の昇液装置の概略図である。
【図１０】本発明の実施に関する参考資料としてＣａＣｌ２と水頭との関係を表す図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ…昇液装置  Ｂ…液留め部  Ｃ…送路  Ｄ…液体収納部  Ｅ…還路
１…液体搬送手段  ２…送液ライン  ４…入口部  ４ａ…取水部
６…半透膜  ７…縦棒  ８…送液ライン本体
10…受皿  12…濾過膜 14…凝縮板  16…集液ドレイン  18…集液部材
20…環液ライン  22…スペーサ  24…連結板  26…熱交換機
30…冷房装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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