(57)【要約】【課題】自然エネルギーを最大限に利用して低コストで造水を行うことができる造水装置とする。【解決手段】海水が取水される微細藻培養槽３と、微細藻培養槽３の上部を覆い日射により蒸発した海水の水蒸気を内側に付着させる屋根６と、屋根６の表面を冷却するために海水を散水する海水散水管７と、屋根６の内側に付着した水滴を捕集する捕集手段９とを備え、自然エネルギーを最大限に利用して低コストで造水を行うことができる造水装置とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水が取水される海水槽と、海水槽の上部を覆い日射により蒸発した海水の水蒸気を内側に付着させる屋根と、屋根の表面を冷却する冷却手段と、屋根の内側に付着した水滴を捕集する捕集手段とを備えたことを特徴とする造水装置。
【請求項２】
請求項１において、
海水槽は微細藻を培養して燃料ガスを生成する微細藻培養槽であり、微細藻培養槽に二酸化炭素を注入する二酸化炭素注入手段を設けたことを特徴とする造水装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２において、
冷却手段は海水槽の海水が用いられることを特徴とする造水装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
屋根は下面または両面に親水性を有する材料が適用されることを特徴とする造水装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
屋根は熱伝導性のよい材料が適用されることを特徴とする造水装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
捕集手段で捕集された水滴は、乾燥地で人為的に水分が補給されて植物が育成される緑化手段に供給されることを特徴とする造水装置。
【請求項７】
請求項２において、
微細藻培養槽で培養された微細藻の発酵残渣は肥料として排出されることを特徴とする造水装置。
【請求項８】
乾燥地に人為的に水分を供給することで植物を生育させる緑化手段と、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の造水装置と、造水装置で捕集された水滴を集めて緑化手段に送る送水手段とを備えたことを特徴とする緑化改善システム。
【請求項９】
請求項８において、
気象・環境状況を予測する予測システムにより造水装置及び送水手段の作動を調整し緑化手段への安定した水の供給を確保する制御手段を備えたことを特徴とする緑化改善システム。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
屋根の下部と海水槽の上部は、外気が通風して海水温度の上昇を抑制することを特徴とする造水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中、特に海上の水蒸気を自然エネルギーにより液化して造水する造水装置及びこの造水装置を適用した緑化プラント設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
淡水化の技術として、海水を海水淡水化装置に導き、蒸発法または浸透膜法によって海水を淡水化する造水装置が従来使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の造水装置は、海水淡水化装置により淡水を得ているため、海水の淡水化に多大のエネルギー（電力、熱）を必要とし、造水コストが嵩み送水に多大なコストを必要としていた。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、自然エネルギーを最大限に利用して低コストで造水を行なうことができる造水装置を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、安定した水の供給を確保することができる緑化改善システムを提供することを目的とする。更には、自然エネルギーを最大限に利用して低コストで造水を行なうことができる造水装置を備え緑化手段への安定した水の供給を確保することができる緑化改善システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の造水装置の構成は、海水が取水される海水槽と、海水槽の上部を覆い日射により蒸発した海水の水蒸気を内側に付着させる屋根と、屋根の表面を冷却する冷却手段と、屋根の内側に付着した水滴を捕集する捕集手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
そして、海水槽は微細藻を培養して燃料ガスを生成する微細藻培養槽とすることも可能であり、この場合は、微細藻培養槽に二酸化炭素を注入する二酸化炭素注入手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、冷却手段は海水槽の海水が用いられることを特徴とする。
【０００９】
また、屋根は下面または両面に親水性を有する材料が適用されることを特徴とする。
【００１０】
また、屋根は表面に熱伝導性のよい材料（ガラス）が適用されることを特徴とする。
【００１１】
また、屋根の下部と海水槽の上部は、外気が通風して海水温度の上昇を抑制することを特徴とする。
【００１２】
また、捕集手段で捕集された水滴は、乾燥地で人為的に水分が補給されて植物が育成される緑化手段に供給されることを特徴とする。
【００１３】
また、微細藻培養槽で培養された微細藻の発酵残渣は肥料として排出されることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明の緑化改善システムの構成は、乾燥地に人為的に水分を供給することで植物を生育させる緑化手段と、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の造水装置と、造水装置で捕集された水滴を集めて緑化手段に送る送水手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、気象・環境状況を予測する予測システムにより造水装置及び送水手段の作動を調整し緑化手段への安定した水の供給を確保する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る造水装置の概略構成を示してある。
【００１７】
図に示すように、海岸線近傍には海水を取水するための取水管１が設けられ、取水ポンプ２により海水が取水管１から取水される。取水ポンプ２で取水された海水は海水槽としての微細藻培養槽３に送られ、微細藻培養槽３には二酸化炭素注入手段としてのＣＯ２注入管４からポンプ５等を介してガス状の二酸化炭素（ＣＯ２）が注入される。微細藻培養槽３では微細藻（シネコシスティス、クラモドモナス等）が培養され、培養時に微細藻が発酵して微細藻生成ガス（エタノール等の燃料ガス）が生成される。
【００１８】
尚、海水槽としては、微細藻培養槽３に限定されず、海水を貯留する水深が数１０ｃｍ程度の貯留池または水路であってもよい。
【００１９】
燃料ガスとしては、例えば、エタノールやメタノールのアルコール燃料が生成されたり、必要に応じてアルコール系を炭化水素系（メタン等）に変換した炭化水素系燃料（メタン燃料）が生成される。微細藻培養槽３で生成された燃料ガスの一部は取水ポンプ２及びポンプ５の運転動力の燃料として使用され、それ以外の燃料ガスは必要場所に送られる。
【００２０】
微細藻培養槽３には上部を覆う屋根６が設けられ、微細藻培養槽３と屋根６との空間で自然換気が行われる。微細藻培養槽３の海水は適宜循環（交換）され、微細藻育成のための海水温度及び塩分濃度が自然換気と海水の交換により制御されている。
【００２１】
微細藻は光合成作用により成長するので、ＣＯ２を貯留池に注入することにより微細藻の成長を促進することができる。ＣＯ２注入管４から供給されるＣＯ２は、例えば、発電所等から排出されるＣＯ２が適用され、発電所に隣接して微細藻培養槽３を設置することで、発電所からのＣＯ２の排出抑制と燃料ガスの生成とを同時に行うことができる。
【００２２】
屋根６は、例えば、透明な親水性板もしくは疎水性板で傾斜状態に構成されている。屋根６としては、アクリル板、ガラス板、ビニールシート等が適用される。屋根６の頂部には冷却手段としての海水散水管７が設けられ、海水散水管７から微細藻培養槽３内の海水が屋根６の表面に散水され、屋根６の表面に水蒸気冷却膜８を形成する。屋根６を冷却した後の海水は屋根６の傾斜に沿って流れ落ち微細藻培養槽３に回収される。
【００２３】
屋根６として親水性板を用いた場合、海水散水管７から散水された海水の親水性が高まり、冷却時の冷熱の伝導性に有利となる。また、屋根６として疎水性板を用いた場合、海水散水管７から散水された海水の疎水性が高くなって海水の回収が容易となり、屋根６の形状の自由度を向上させることができる。
【００２４】
屋根６の内側には、日射により蒸発した海水の水滴が付着し、付着した水滴は屋根６の傾斜により捕集手段９（樋等）に捕集される。捕集手段９に捕集された水滴は冷却水採取管１０から水分を必要とする所望の使用場所１１に送水される。水分は、淡水を必要とする緑化プラントや公園等、送水できる場所であればあらゆる場所に使用することができる。
【００２５】
このとき、使用場所１１が緑化プラントであれば、微細藻培養槽３で培養された微細藻の発酵残渣を肥料として使用場所１１に供給することができる。また、水分からＣＯ２を分離して回収する手段を講じることで、ＣＯ２の排出をなくしてＣＯ２排出権を確保することができる。
【００２６】
上記構成の造水装置１５では、微細藻培養槽３で生成された燃料ガスの一部が運転動力の燃料として使用される取水ポンプ２により海水が取水されて取水管１から微細藻培養槽３に送られる。また、微細藻培養槽３で生成された燃料ガスの一部が運転動力の燃料として使用されるポンプ５によりＣＯ２ガスが送られてＣＯ２注入管４からＣＯ２ガスが微細藻培養槽３に送られる。微細藻培養槽３では微細藻が培養され、培養時に微細藻が発酵して微細藻生成ガス（燃料ガス）が生成される。
【００２７】
一方、太陽日射により微細藻培養槽３の海水が蒸発して屋根６の内側に水滴として付着する。海水散水管７から微細藻培養槽３内の海水が屋根６の表面に散水されることで屋根６が冷却されて内側に付着する水滴の生成が促進される。屋根６の内側に付着した水滴は捕集手段９に捕集されて冷却水採取管１０から所望の使用場所１１に送水される。
【００２８】
尚、微細藻培養槽３の規模等により異なるが、上述した造水装置１５での造水量は１日あたり数１００（ｌｉｔｔｅｒ）程度を確保することが可能であることが確認されている。
【００２９】
上述した造水装置１５では、太陽熱を利用して微細藻培養槽３の海水を蒸発させて水滴を冷却された屋根６の内側に付着させて造水するようにしているので、造水とＣＯ２の回収とを同時に行うことが可能になり、造水に必要な動力は、太陽熱を利用した造水が可能になる。
【００３０】
また、微細藻培養槽３で生成された燃料ガスにより海水の送水及びＣＯ２ガスの供給動力を賄っているため、特別な動力を必要とせずに造水が可能になる。
【００３１】
従って、低コストで海水を蒸留水として造水することができる造水装置１５となる。
【００３２】
次に、図２に基づいて上述した造水装置を備えた緑化改善システムを説明する。図２には緑化改善システムの概要を表すブロック構成を示してある。
【００３３】
図に示すように、乾燥地である砂漠等に人為的に水分を供給することで植物（耐乾燥植物、樹木や作物等）を生育させると共に保水を行なう緑化手段としての砂漠緑化プラント３１（図１中使用場所１１に相当）が設けられている。
【００３４】
海岸線近傍には造水プラント（図１の造水装置１５に相当）３２が設置され、造水プラント３２で海水から造水された蒸留水は砂漠緑化プラント３１に送水Ｂされる。また、海水を処理することにより淡水を得ると共に得られた淡水を砂漠緑化プラント３１に送水Ｂする海水淡水化手段としての海水淡水化プラント３４が設置されている。
【００３５】
一方、山岳地帯等の適宜箇所には風力発電所３５が設けられ、風力発電所３５からの電力は造水プラント３２及び海水淡水化プラント３４に送電Ｃされる。また、海水淡水化プラント３４の近傍には太陽光発電所３７が設けられ、太陽光発電所３７からの電力は海水淡水化プラント３４及び造水プラント３２及び砂漠緑化プラント３１に送電Ｃされる。
【００３６】
更に、制御手段及び予測システムとしての広域気象予測システム３６が設置され、広域気象予測システム３６ではデータの収集及び予測情報を送信する。広域気象予測システム３６には広域気象観測及び通信を行なう衛星３８から観測情報Ｄが送られる。
【００３７】
広域気象予測システム３６からは、砂漠緑化プラント３１、造水プラント３２及び海水淡水化プラント３４に気象予測情報Ｅが送られ、各システムの動力の作動状況等が調整される。
【００３８】
また、広域気象予測システム３６からは、風力発電所３５及び太陽光発電所３７に自然エネルギー量予測情報Ｆが送られ、各発電所における発電状況が調整される。
【００３９】
広域気象予測システム３６から送られる気象予測情報Ｅ及び自然エネルギー量予測情報Ｆにより、現在から将来にわたり気象・環境状況が予測されて全体の造水システムとして最大限に自然エネルギーを利用して、砂漠緑化プラント３１への安定した水の供給が確保されるように制御される。
【００４０】
例えば、太陽光が少ない気象条件の時に太陽光発電所３７の負荷を抑えると共に風力発電所３５の負荷を高くし、風量が少ない気象条件の時に太陽光発電所３７の負荷を高くすると共に風力発電所３５の負荷を抑え、トータルとしての動力が確実に確保できるように制御される。
【００４１】
また、微細藻培養槽３を備えた造水プラント３２では、日射時間や日射量に応じて海水淡水化プラント３４での造水能力を高めたり、逆に造水プラント３３の造水能力を抑える等して、気象状況に拘らず自然エネルギーを最大限に利用して砂漠緑化プラント３１に安定した水の供給を確保する。
【００４２】
上述した緑化改善システムでは、海水淡水化プラント３４で造水される淡水に加えて、造水プラント３２により水が造水されるので、海水淡水化プラント３４の処理能力を低くした場合でも緑化のための十分な水が確保される。
【００４３】
従って、低コストで造水を行なうことができる造水装置を備え砂漠緑化プラント３１への安定した水の供給を確保することができる緑化改善システムとすることが可能になる。
【００４４】
従って、二酸化炭素排出抑制による地球温暖化防止の対策の一つとして、砂漠を緑化して二酸化炭素吸収源を確保することが実現可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の造水装置の構成は、海水が取水される海水槽と、海水槽の上部を覆い日射により蒸発した海水の水蒸気を内側に付着させる屋根と、屋根の表面を冷却する冷却手段と、屋根の内側に付着した水滴を捕集する捕集手段とを備えたので、自然エネルギーを最大限に利用して低コストで造水を行うことができる造水装置とすることが可能となる。
【００４６】
そして、海水槽は微細藻を培養して燃料ガスを生成する微細藻培養槽であり、微細藻培養槽に二酸化炭素を注入する二酸化炭素注入手段を設けたので、造水と二酸化炭素の回収及び燃料ガスの生成を同時に行うことが可能となる。
【００４７】
また、冷却手段は海水槽の海水が用いられるので、特別な冷却源を必要としない。
【００４８】
また、屋根は下面または両面に親水性を有する材料が適用されるので、冷熱の熱伝導性が向上し、冷却効率を高めることができる。
【００４９】
また、屋根は表面に疎水性を有する材料が適用されるので、冷却用の海水の回収が容易となり、屋根の形状の自由度が増す。
【００５０】
また、屋根の下部と海水槽の上部は、外気が通風して海水温度の上昇を抑制するので、海水温度を制御しやすくなる。
【００５１】
また、捕集手段で捕集された水滴は、乾燥地で人為的に水分が補給されて植物が育成される緑化手段に供給されるので、緑化手段の水分を確保することができる。
【００５２】
また、微細藻培養槽で培養された微細藻の発酵残渣は肥料として排出されるので、無駄なく造水を実施することができる。
【００５３】
本発明の緑化改善システムの構成は、乾燥地に人為的に水分を供給することで植物を生育させる緑化手段と、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の造水装置と、造水装置で捕集された水滴を集めて緑化手段に送る送水手段とを備えたので、自然エネルギーを最大限に利用して低コストで造水を行うことができる造水装置を備えた緑化改善システムとすることが可能になる。
【００５４】
また、気象・環境状況を予測する予測システムにより造水装置及び送水手段の作動を調整し緑化手段への安定した水の供給を確保する制御手段を備えたので、安定した水の供給を確保することができる緑化改善システムとすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る造水装置の概略構成図。
【図２】緑化改善システムの概要を表すブロック構成図。
【符号の説明】
１　取水管
２　取水ポンプ
３　微細藻培養槽
４　ＣＯ２注入管
５　ポンプ
６　屋根
７　海水散水管
８　水蒸気冷却膜
９　捕集手段
１０　冷却水採取管
１１　使用場所
１５　造水装置
３１　砂漠緑化プラント
３２　海水蒸気送風プラント
３３　造水プラント
３４　海水淡水化プラント
３５　風力発電所
３６　広域気象予測システム
３７　太陽光発電所
３８　衛星
【図１】
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【図２】
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