(57)【要約】【課題】海水を蒸留して製塩を行なうと同時に淡水を得るための海水蒸留装置に関し、より効率的に塩と淡水を製造可能とする。【解決手段】蒸発水分を凝縮させる凝縮室１の内部に温度成層室４を配置し、該温度成層室４に原料海水５を導く海水供給管６は、温度成層室４の内部において、海水流出口を海水面５ａに向けて上向きに開口させ、該開口と海水面５ａとの間に加熱手段ｈを配置してある。そして、前記の凝縮室１の内部にフィン付きの熱回収手段１０を配置し、該熱回収手段１０と連結した熱伝達手段９を前記の温度成層室４の内部の海水５中に浸漬して、凝縮熱を利用して、温度成層室４中の海水を予熱する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発水分を凝縮させる凝縮室の内部に温度成層室を配置し、該温度成層室に原料海水を導く海水供給管は、温度成層室の内部において、海水流出口を海水面に向けて上向きに開口させ、該開口と海水面との間に加熱手段を配置してなることを特徴とする海水蒸留装置。
【請求項２】
前記の凝縮室の内部にフィン付きの熱回収手段を配置し、該熱回収手段と連結した熱伝達手段を前記の温度成層室の内部の海水中に延長し浸漬した構造としたことを特徴とする請求項１に記載の海水蒸留装置。
【請求項３】
前記の加熱手段として電気ヒーターを用いると共に、海水面に浮くように、浮上構造としてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海水蒸留装置。
【請求項４】
前記の温度成層室の上部開口を絞って、温度成層室の海水面面積より狭くすることで、水蒸気が噴出するようにしてなることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の海水蒸留装置。
【請求項５】
前記の温度成層室の下部の濃縮海水部とその下側の塩の析出部との間に、析出した塩を取り出す際に仕切るための開閉手段を設けてなることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの項に記載の海水蒸留装置。
【請求項６】
前記の凝縮室の内部に海水管を配置し、その海水管出口を温度成層室内の上部に導き、前記のヒーターに向けて開口させてなることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの項に記載の海水蒸留装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、海水を蒸留して製塩を行なうと同時に淡水を得るための海水蒸留装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水から淡水を得るために、逆浸透膜法や多段フラッシュ法などが従来から知られているが、いずれも造水単価やランニングコストが高いのが現状であり、太陽熱を利用した蒸留システムの開発が種々試みられている。
【０００３】一方、最近商品化の著しい自然塩の製造方法には多くの方法、工夫が行われているが、淡水化と自然塩の製造は、それぞれ独立しているのが現状である。
【０００４】これに対し、本発明の発明者は、特許第３０３８３７２号において、海水を沸騰させて発生した蒸気で発電機を駆動し、使用後の蒸気を凝縮させて淡水として回収し、蒸発後の濃縮海水から塩を析出させる一石三鳥システムを提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の一石三鳥システムは、発電を前提としているため、発電した電力を利用して沸騰用の熱源を供給できる利点はあるが、例えば風力発電機などが装備されている場合や、通常の他の電力を利用できる場合には、必ずしも一石三鳥システムにする必要性は少ない。しかも、一石三鳥システムは、システムが大がかりとなる。
【０００６】したがって、一石三鳥システムの応用として、発電は行なわないで、海水を加熱して発生した水蒸気から淡水を得ると共に加熱濃縮された海水から塩を析出させることもできる。この場合、一石三鳥システムをそのまま利用したのでは、塩と淡水製造のための専用装置としては、必ずしも効率的でない。
【０００７】本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、先に提案した一石三鳥システムの製塩、淡水製造部をさらに改良して、より効率的に塩と淡水を製造可能とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項１は、蒸発水分を凝縮させる凝縮室の内部に温度成層室を配置し、該温度成層室に原料海水を導く海水供給管は、温度成層室の内部において、海水流出口を海水面に向けて上向きに開口させ、該開口と海水面との間に加熱手段を配置してなることを特徴とする海水蒸留装置である。
【０００９】このように、蒸発水分を凝縮させる凝縮室の内部に温度成層室を配置し、該温度成層室に原料海水を導く海水供給管は、温度成層室の内部において、海水流出口を海水面に向けて上向きに開口させ、該開口と海水面との間に加熱手段を配置した構造になっているため、温度成層室内の海水の最上部が加熱手段で加熱されて水蒸気が凝縮室に放出されて凝縮し、淡水が製造される。
【００１０】一方、温度成層室内の海水は上層部が加熱されて水分が蒸発し、海水濃度が上がると自重で下降する。そして、下降沈殿すると共に塩分が析出し、塩が製造できる。すなわち、淡水と塩を製造できる。
【００１１】請求項２は、請求項１に記載の凝縮室の内部にフィン付きの熱回収手段を配置し、該熱回収手段と連結した熱伝達手段を前記の温度成層室の内部の海水中に延長し浸漬した構造としたことを特徴とする海水蒸留装置である。
【００１２】このように、凝縮室の内部にフィン付きの熱回収手段を配置してあるので凝縮潜熱を回収できる。そして、該熱回収手段と連結した熱伝達手段が前記の温度成層室の内部の海水中に延長し浸漬されているので、熱回収手段で回収された熱が温度成層室内の海水中に伝わって、海水の加熱に利用される。したがって、こうした予熱と加熱手段による加熱で温度成層室内の海水中の水分の蒸発と海水濃縮が促進される。
【００１３】請求項３は、請求項１または請求項２に記載の加熱手段として電気ヒーターを用いると共に、海水面に浮くように、浮上構造としてなることを特徴とする海水蒸留装置である。
【００１４】このように、温度成層室内の海水の加熱手段として電気ヒーターを用いると、海水面付近の海水を効率的に加熱して、効率的に水蒸気を発生できる。また、この電気ヒーターを、海水面に浮くような浮上構造にしてあると、常に海水面の海水を加熱できるので、蒸気発生がより効率化される。
【００１５】請求項４は、請求項１、請求項２または請求項３に記載の温度成層室の上部開口を絞って、温度成層室の海水面の面積より狭くすることで、水蒸気が噴出するようにしてなることを特徴とする海水蒸留装置である。
【００１６】このように、温度成層室の上部開口を絞って、温度成層室の海水面の面積より狭くし、水蒸気の噴出力の増大を図っているので、発生した水蒸気が凝縮室内に勢い良く噴出して効率的に拡散され、効率的に凝縮が行われる。
【００１７】請求項５は、請求項１から請求項４までのいずれかの項に記載の温度成層室の下部の濃縮海水部とその下側の塩の析出部との間に、析出した塩を取り出す際に仕切るための開閉手段を設けてなることを特徴とする海水蒸留装置である。
【００１８】このように、温度成層室の下部の濃縮海水部とその下側の塩の析出部との間に、析出した塩を取り出す際に仕切るための開閉手段を設けてあるので、通常は高濃度で重い海水が連続的に沈降して来て塩の析出が行われるが、析出した塩を取り出す際は、前記の開閉手段を閉じて海水部と遮断できる。したがって、析出した塩を容易に取り出すことができる。
【００１９】請求項６は、請求項１から請求項５までのいずれかの項に記載の凝縮室の内部に海水管を配置し、その海水管出口を温度成層室内の上部に導き、前記のヒーターに向けて開口させてなることを特徴とする海水蒸留装置である。
【００２０】このように、凝縮室の内部に海水管を配置し、その海水管出口を温度成層室内の上部に導き、前記のヒーターに向けて開口させてあるので、凝縮熱によって予熱された海水を温度成層室内に導いてヒーターで加熱できるので、ヒーターで加熱する前の予熱を効率的に行なうことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に本発明による海水蒸留装置が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図１は海水蒸留装置の一実施形態を示す縦断面図である。１は凝縮室であり、外気と遮断する隔壁２で囲まれている。この凝縮室１のほぼ中央に立っているのが温度成層管３であり、その内部が温度成層室４となる。
【００２２】この温度成層室４中に海水５が供給されて溜まる。温度成層室４中のほぼ中央には、海水供給管６が立っていて、上端は海水面５ａに向かって開口している。海水供給管６の下端は、凝縮室壁２の外部において、温度成層室４中の下部を経由して、温度成層管３の側壁を貫通し、原料海水の槽７と連通している。
【００２３】温度成層室４の海水面５ａと海水供給管６の上端の開口との間に電気ヒーターｈを配設して、海水面付近の海水を加熱して、水蒸気を発生させる。温度成層管３の上端には、水蒸気を排出する開口８が開いている。この開口８は、温度成層室４中の海水面５ａの面積に比較して小さくしてあり、発生した水蒸気が勢い良く噴出可能となる。その結果、水蒸気の噴出力で、凝縮室１内の全体に拡散して、効率的に凝縮が行われる。
【００２４】温度成層室４の内部に延びている熱伝達手段９が、温度成層管３を貫通して、凝縮室１内に広がっている熱回収部１０と連結している。熱回収部１０は、凝縮室１内の水蒸気との接触面積の拡大を図るべく、表面積が広くなるように多数の孔を開けるなどの工夫がなされている。また、多数のフィンｆを一体化して、水蒸気との接触面積がより大きくなるようにしてある。
【００２５】温度成層管３の下部は、凝縮室１の底壁２ｂを貫通して外部に突出しており、仕切り弁Ｖなどの開閉手段を介して、塩の析出室１１が形成されている。析出室壁１２は、大量の析出塩を貯蔵できるように、温度成層室４より大型化されている。
【００２６】凝縮室１中で凝縮した淡水１３は、凝縮室底壁２ｂから延びた淡水管１４で淡水槽１５に排出されて貯留される。
【００２７】次に、この海水蒸留装置の動作を説明する。温度成層室４内には、海水供給管６によって新鮮な海水が常時供給されるが、温度成層室４内の海水面５ａが常時一定となるように水位制御が行われているため、ヒーターｈによって、海水面付近の海水が加熱される。その結果、発生した水蒸気が温度成層管３の上端の開口８から凝縮室１中に噴出する。
【００２８】凝縮室１中に拡散した水蒸気は、フィンｆ付き熱回収部１０に伝わり、凝縮潜熱を放出して凝縮し、淡水の水滴となって滴下し、凝縮室１中に溜まる。そして、淡水管１４で淡水槽１５に排出されて貯留される。
【００２９】凝縮室１中で水蒸気から放出された凝縮潜熱は、フィンｆ付きの熱回収部１０に伝わり、さらに熱伝達手段９を経由して、温度成層室４中の海水５に伝わり、海水の加熱に利用される。したがって、温度成層室中の海水５は、ヒーターｈで加熱される前に、熱伝達手段９によって予熱される。
【００３０】このようにして温度成層室４中の上部の海水が加熱されて水蒸気を発生することによって海水の濃縮が行われ、濃度が上がって比重が大きくなると、自重で海水５中を徐々に沈降する。この際、温度成層室４中の下部から立ち上がっている海水供給管６で供給される新鮮海水によって冷却されることによって、比重がさらに高くなり、遂には析出室１１中まで沈降する。析出室１１中に沈降する頃には、塩が析出している。
【００３１】前記のように、温度成層室４中の海水５の下部側は  海水供給管６で供給されて来る新鮮海水によって冷却され、上部側は熱伝達手段９やヒーターｈで加熱されるため、上側ほど高温とり、下側ほど低温となる。その結果、温度成層を形成することになる。
【００３２】析出室１１中で大量の塩が析出すると、仕切り弁Ｖを閉じて海水５部と遮断してから、析出室１１中の塩を取り出して乾燥させ、ミネラルの豊富な自然塩にする。なお、析出室壁１２には、析出塩の取り出し口が有ることは当然であるが、図示を省略してある。
【００３３】図２は、凝縮手段の別の実施形態を示す縦断面図である。温度成層室４の上部の海水５中に浸漬されている熱伝達手段９が温度成層管３を貫通して凝縮室１中まで延長しているが、この延長部９ａには、屋根形の熱回収部１０ａを搭載し支持している。
【００３４】屋根形の熱回収部１０ａの上端には、新鮮な海水を通す海水管１６を連結してあり、水蒸気の凝縮潜熱が海水管１６中の海水に吸収されて、凝縮が促進される。凝縮潜熱で海水は加熱されるため、その熱は、熱回収部１０ａ、延長部９ａ、熱伝達手段９を経て、温度成層室中の海水５に伝達して、海水５の予熱に利用される。なお、屋根形の熱回収部１０ａは、図１の熱回収部１０と同様に、水蒸気の凝縮を促進すると共に、凝縮潜熱の回収を兼ねている。
【００３５】海水管１６の出口は、図示のように、温度成層管３の上部側壁から温度成層室４内に導かれている。したがって、海水は、原料海水の槽７→凝固室外の海水供給管６→海水管１６→温度成層室４内の上部の海水管出口１６ａ→温度成層室４内の上端部、の順に流れることによって、海水管１６中で予熱された海水が、温度成層室４の上端部でヒーターｈによってさらに加熱される。なお、海水管１６を採用する場合は、熱伝達手段９は省くこともできる。
【００３６】各フィンｆ間には、表面積を増やすために、熱伝導率の高い金属線材などを綿状に形成してなる表面積拡大部材ｗをフィンｆと一体に配置してある。
【００３７】海水面５ａにはヒーターｈが浮いているので、海水面５ａを効果的に加熱して、効率的に水蒸気を発生できる。したがって、ヒーターｈは浮上し易いように、薄型にするのが望ましい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１のように、蒸発水分を凝縮させる凝縮室の内部に温度成層室を配置し、該温度成層室に原料海水を導く海水供給管は、温度成層室の内部において、海水流出口を海水面に向けて上向きに開口させ、該開口と海水面との間に加熱手段を配置した構造になっているため、温度成層室内の海水の最上部が加熱手段で加熱されて水蒸気が凝縮室に放出されて凝縮し、淡水が製造される。
【００３９】一方、温度成層室内の海水は上層部が加熱されて水分が蒸発し、海水濃度が上がると自重で下降する。そして、下降沈殿すると共に塩分が析出し、塩が製造できる。すなわち、淡水と塩を製造できる。
【００４０】請求項２のように、凝縮室の内部にフィン付きの熱回収手段を配置してあるので凝縮潜熱を回収できる。そして、該熱回収手段と連結した熱伝達手段が前記の温度成層室の内部の海水中に延長し浸漬されているので、熱回収手段で回収された熱が温度成層室内の海水中に伝わって、海水の加熱に利用される。したがって、こうした予熱と加熱手段による加熱で温度成層室内の海水中の水分の蒸発と海水濃縮が促進される。
【００４１】請求項３のように、温度成層室内の海水の加熱手段として電気ヒーターを用いると、海水面付近の海水を効率的に加熱して、効率的に水蒸気を発生できる。また、この電気ヒーターを、海水面に浮くような浮上構造にしてあると、常に海水面の海水を加熱できるので、蒸気発生がより効率化される。
【００４２】請求項４のように、温度成層室の上部開口を絞って、温度成層室の海水面の面積より狭くし、水蒸気の噴出力の増大を図っているので、発生した水蒸気が凝縮室内に勢い良く噴出して効率的に拡散され、効率的に凝縮が行われる。
【００４３】請求項５のように、温度成層室の下部の濃縮海水部とその下側の塩の析出部との間に、析出した塩を取り出す際に仕切るための開閉手段を設けてあるので、通常は高濃度で重い海水が連続的に沈降して来て塩の析出が行われるが、析出した塩を取り出す際は、前記の開閉手段を閉じて海水部と遮断できる。したがって、析出した塩を容易に取り出すことができる。
【００４４】請求項６のように、凝縮室の内部に海水管を配置し、その海水管出口を温度成層室内の上部に導き、前記のヒーターに向けて開口させてあるので、凝縮熱によって予熱された海水を温度成層室内に導いてヒーターで加熱できるので、ヒーターで加熱する前の予熱を効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】海水蒸留装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】凝縮手段の別の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  凝縮室
３  温度成層管
４  温度成層室
ｈ  ヒーター
５  海水
５ａ  海水面
６  海水供給管
８  開口
９・９ａ  熱伝達手段
１０  熱回収部
１０ａ  屋根形の熱回収部
ｆ  フィン
Ｖ  仕切り弁
１１  析出室
１３  淡水
１５  淡水槽
１６  海水管
１６ａ  海水管出口
【図１】
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【図２】
2004154691.tif 000004