(57)【要約】【課題】膜蒸留による造水装置、造水方法であって、簡易な構造からなる簡易な設備で、煩雑な操作も必要とせずに海水等の処理水から浄水を回収でき、かつ運転コストも低い造水装置、造水方法を提供する。【解決手段】処理水から回収した浄水を貯留するための浄水槽、前記浄水槽中に設けられた処理水の流路、及び、処理水の温度を浄水の温度より高くするための温度差付与手段を有し、前記処理水の流路と浄水槽間が、水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜により隔てられていることを特徴とする造水装置、及びこの造水装置を使用する造水方法。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水から回収した浄水を貯留するための浄水槽、前記浄水槽中に設けられた処理水の流路、及び、処理水の温度を浄水の温度より高くするための温度差付与手段を有し、前記処理水の流路と浄水槽間が、水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜により隔てられていることを特徴とする造水装置。
【請求項２】
前記温度差付与手段が、太陽光加熱装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の造水装置。
【請求項３】
前記疎水性多孔質膜が、管状の疎水性多孔質膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造水装置。
【請求項４】
前記疎水性多孔質膜がポリテトラフルオロエチレンの延伸膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の造水装置。
【請求項５】
水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜により前記浄水槽内の浄水と隔てられている流路であって、浄水槽中に設けられている流路中に、前記浄水よりも高温の処理水を通すことを特徴とする造水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水や汚水等から膜蒸留により、利用可能な浄水を取り出すための造水装置及び造水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活に必要な水資源を確保する必要性から、海水、使用済みの生活排水、人体に毒性のある成分を含む井戸水等、飲用等の利用に適さない水（以下、「処理水」と言うことがある。）から、利用可能な状態の水（浄水、淡水）を分離回収するための造水技術が検討されている。
【０００３】
海水等から塩分や有毒成分等を含まない浄水を分離回収する造水技術としては、水から発生させた水蒸気を冷却し凝結して回収する蒸発法と、水を通すが塩分等を通さない逆浸透膜に浸透圧以上の高圧をかけて濾過して水を分離回収する逆浸透法に大きく分類される。蒸発法としては、フラッシュ法、効用缶法等とともに、海水等を加熱して、塩分や水は透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜の一方の面に接触させ、膜を透過してくる水蒸気を他方の面から回収する膜蒸留法が知られている。
【０００４】
逆浸透法には、高圧ポンプの設置費用とそれを運転する電力及び膜の洗浄等のメンテナンス費用が問題点として指摘されている。一方、一般に蒸発法では蒸気を発生させるための大容量の設備と熱源が必要である点が問題として指摘されている。ただし、膜蒸留法では、疎水性多孔質膜をモジュール化することでコンパクトにすることが可能であり、蒸発法の問題として指摘されている設備の大型化の問題は緩和されている。さらに、他の蒸発法に比して比較的低温の水、例えば８０℃以下の水を処理できるので、熱源の問題もクリアしやすく、太陽光の利用による運転コストの低減も容易である。
【０００５】
そこで、近年、膜蒸留法の検討が盛んに行われており、例えば、特許文献１では、「特に海水または黒みを帯びた水または工程水から脱塩水を生じさせる目的である液体を膜蒸留で浄化する方法」が記載されている。又、特許文献２では、熱源として太陽光を利用した膜蒸留による海水浄水化装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１９００１号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平９−１１４３号公報（請求項１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの先行技術文献に記載の造水装置、造水方法では、疎水性濾過膜を含む蒸発部とともに冷却手段を有する凝結部が設けられ、さらに、処理水の加熱手段等を設ける必要がある。近年、途上国等において、設置が簡単、安価であって、設置後の操作や保守も容易な造水システムが求められているが、前記の造水装置、造水方法は、装置の複雑さの点で、又その運転に煩雑な操作を要する場合もある点で、これらの要望を満たすものではなかった。
【０００８】
例えば砂漠地帯では、太陽光が豊富であるので加熱手段や水分を蒸発させる手段については確保が可能であるが、この蒸気を回収して水に戻す凝結手段を設けるのは非常に困難であり、前記の造水装置、造水方法の使用は困難であった。
【０００９】
本発明は、従来の造水装置、造水方法の前記の問題を解決することを目的とし、膜蒸留による造水装置、造水方法であって、簡易な構造からなる簡易な設備で、煩雑な操作も必要とせずに、海水等の処理水から浄水を回収でき、かつ運転コストも低い造水装置、造水方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、以上のような問題点について鋭意検討をした結果、浄水内に処理水の流路を設け、前記浄水と処理水間を、水は透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜で隔てることにより、処理水中の塩分等の不純物を除去して水分のみを浄水内に移動させることができることを見出した。そして、この設備によれば、特別な冷却手段を設けることなく、簡易な構造、設備により造水でき、運転には煩雑な操作も必要とせず低いコストでの運転が可能であることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、処理水から回収した浄水を貯留するための浄水槽、前記浄水槽中に設けられた処理水の流路、及び、処理水の温度を浄水の温度より高くするための温度差付与手段を有し、前記処理水の流路と浄水槽間が、水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜により隔てられていることを特徴とする造水装置である。
【００１２】
この造水装置では、浄水の貯水槽（浄水槽）中に処理水の流路が設けられており、処理水の流路内の処理水と浄水槽内の浄水間は、水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜により隔てられている。又、温度差付与手段により処理水の温度を浄水の温度より高くしている。従って、処理水の蒸気圧は、浄水の蒸気圧より高く、疎水性多孔質膜の両面の蒸気圧差により処理水側から浄水側に水蒸気が移動する。浄水側に移動した水蒸気は、低温の浄水内で凝結し、浄水が造られる。
【００１３】
すなわちこの造水装置では、処理水と浄水間を隔てる疎水性多孔質膜が、蒸発部及び凝結部の作用をしており、特別な冷却手段を設けることなく浄水を造水することができる。従って、簡易な構造からなる簡易な設備であり、設備の大型化、複雑化の問題もなく、必要な操作は、浄水よりも高温の処理水をその流路中に通すだけであるので煩雑な操作も必要とせずに海水等の処理水から浄水を回収できる。さらに、この造水装置は、比較的低温の処理水を用いた場合でも運転が可能であり、太陽光等の利用により処理水の加熱のコストを低くすることができるので運転コストも低い。
【００１４】
処理水と浄水を隔てる疎水性多孔質膜は、水蒸気を透過させるための微細な貫通孔（気孔）を有する膜である。一方、水を透過させないために、この膜は、水をはじく疎水性の材質からなり、かつ前記気孔の径は水を透過させない大きさである。すなわち、疎水性の材質の種類及び気孔の孔径は、気体である水蒸気を透過し、液体である処理水（水を含んだ液体）を透過しない範囲で選択される。水蒸気の透過しやすさの点からは孔径は大きい方が好ましいが、孔径が大きいと処理水の透過（漏出）が生じやすくなるので、両者を考慮して最適な孔径が選択される。
【００１５】
又、水蒸気の透過しやすさの点からは膜の体積に占める気孔の体積の割合、すなわち気孔率は高い方が好ましく、又膜も薄い方が好ましい。しかし、膜には、操業中に処理水から受ける圧力に十分耐える機械的強度が求められるので、両者を考慮して最適な気孔率や膜の厚みが選択される。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記温度差付与手段が、太陽光加熱装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の造水装置である。
【００１７】
温度差付与手段とは、処理水の温度を浄水の温度より高くするための手段である。温度差付与手段としては、浄水を冷却する手段、処理水を加熱する手段、及びこれらの併用を挙げることができる。中でも、太陽光加熱装置は、これにより処理水を加熱して、本発明の実施に必要な浄水との温度差付与を容易に行えるので、温度差付与手段として好適に用いられる。特に、砂漠地帯では太陽光が豊富であるので、太陽光加熱装置が好適に用いられる。
【００１８】
なお、浄水を冷却する方法としては、浄水槽を温度の低い地中や深層水中に設ける方法を挙げることができ、この場合は、浄水槽（及びそれと接する地中や深層水）が温度差付与手段を兼ねる。又、浄水槽外での処理水の流路（配管）を温度の高い地表等に設けて処理水を加熱する方法も採用できるが、この場合、処理水の流路（及びそれと接する地表）が温度差付与手段を兼ねる。このように、浄水槽や処理水の流路が温度差付与手段を兼ね、他に特別な手段を設けなくてもよい場合もある。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記疎水性多孔質膜が、管状の疎水性多孔質膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造水装置である。
【００２０】
前記疎水性多孔質膜を管状の疎水性多孔質膜とし、その管内を処理水の流路とし、その管を浄水槽中に多数設けることにより、浄水と処理水を隔てる疎水性多孔質膜の面積を広くすることができる。疎水性多孔質膜の面積を広くすることにより、浄水の造水速度が向上するので好ましい。管状の疎水性多孔質膜としては、中空糸状疎水性多孔質膜を挙げることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、前記疎水性多孔質膜がポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂、以降ＰＴＦＥと記す）の延伸膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の造水装置である。
【００２２】
疎水性多孔質膜の材質としては、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(ＦＥＰ)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン(ＰＣＴＦＥ)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、及びその混合物又は変性樹脂等の疎水性の樹脂を挙げることができる。
【００２３】
中でも、ＰＴＦＥやＰＶＤＦ（溶媒相転移法）は容易に多孔質膜を得られる点で、本発明の造水装置を構成する疎水性多孔質膜の主材料として適している。特に、ＰＴＦＥは、疎水性、機械的強度、化学的耐久性（耐薬品性）に優れるとともに、ＰＴＦＥ微粒子の融着体を延伸する方法（延伸法）により、容易に均一孔径を有するＰＴＦＥの延伸多孔質膜を製造することができるので好適であり、この延伸法により製造されたＰＴＦＥの延伸膜が疎水性多孔質膜として好適に用いられる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜により前記浄水槽内の浄水と隔てられている流路であって、浄水槽中に設けられている流路中に、前記浄水よりも高温の処理水を通すことを特徴とする造水方法である。
【００２５】
この造水方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の造水装置を用いて行うことができる浄水の製造方法であり、請求項１の発明を方法の面から捉えた発明である。浄水よりも高温の処理水は、請求項１における温度差付与手段、例えば太陽光加熱装置により製造することができる。又、水を透過しないが水蒸気は透過する疎水性多孔質膜としては、ＰＴＦＥの延伸膜、特にＰＴＦＥの延伸膜からなる中空糸状疎水性多孔質膜が好ましい。
【００２６】
そして、処理水の流路、例えばＰＴＦＥの延伸膜からなる中空糸状疎水性多孔質膜の中空内に、浄水槽内の浄水よりも高温の処理水を流すことにより、疎水性多孔質膜の内面と外面の蒸気圧差によって処理水側から浄水側に水蒸気が移動する。浄水側に移動した水蒸気は、浄水により冷却されて凝結し浄水が造水される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の膜蒸留による造水装置は、簡易な構造からなる簡易な設備である。又、本発明の造水装置及び造水方法によれば、煩雑な操作も必要とせずに海水等の処理水から浄水を回収でき、かつ運転コストも低い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の造水装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の造水装置の原理を模式的に示す図である。
【図３】本発明の造水装置の他の一例を模式的に示す図である。
【図４】本発明の造水装置を太陽光加熱装置と組み合わせた造水システムの一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明を実施するための形態を具体的に説明する。なお、本発明はこの形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない限り、他の形態へ変更することができる。
【００３０】
本発明の造水装置により処理される処理水としては、ミネラル分や塩分又はヒ素等の重金属、藻類や大腸菌等のバクテリア、ウィルス等の人体に不要及び有害な成分を含み飲用や生活用水に適さないような、井戸や河川、海からの取水、又は生活排水等を挙げることができる。例えば、本発明の造水装置は、海水浄水化や、バングラディッシュにおけるヒ素汚染井戸水やエジプトの砂漠における塩分を含む井戸水の浄化・飲用水化等に適用できる。
【００３１】
本発明の造水装置を構成する疎水性多孔質膜として好適であるＰＴＦＥからなる延伸多孔質体は、例えば次のようにして得ることができる。
【００３２】
ＰＴＦＥファインパウダーに灯油を２０〜３０重量部助剤として加え、容器を回転させる等の方法によりなるべく剪断力を加えないようにして混合し、ラム押出によってシート状あるいは中空糸状など所望の形状に成形する。この押出時の加圧、変形の際に加わる剪断力によってファインパウダーの粒子の表面に分子の絡みによる結合が生まれる。
【００３３】
次に該押出品を６０〜８０℃の熱風循環炉などで助剤が除去されるまで乾燥させ、その後加熱しながら延伸する。このとき、押出で生じたＰＴＦＥ微粒子間の結合が延伸方向に張力を受けて、ＰＴＦＥ微粒子の結晶から繊維が引き出される。延伸後のＰＴＦＥ成形品はこの引き出された繊維とその隙間の空間からなる多孔質構造となる。その後、ＰＴＦＥの融点以上に加熱することで繊維の一部が融けて、延伸と垂直方向に接着して塊状となった結節という構造が生まれ、これが冷えて固定されることで、繊維と結節から構成され全体として力学的強度を持ったＰＴＦＥ多孔質体（ＰＴＦＥの延伸膜）となる。
【００３４】
ＰＴＦＥからなる疎水性多孔質膜の孔径としては、実質的に２〜３μｍが上限と考えられる。１０μｍの孔径でも水をはじき、常圧では水を通さないが、圧がかかると簡単に漏れる。一方、気孔率は高いほど浄水の生成速度が優れるが、延伸法による多孔質体の場合、原理的に、延伸率が高ければ気孔率が上がるが同時に孔径も大きくなる。従って、一般に孔径が小さいと気孔率も小さくなり、耐水圧が高いものほど水の生成速度は低くなる。
【００３５】
図１は本発明の造水装置の一例の模式図である。図中、１ａ、１ｂ、１ｃは、処理水の流れる配管であり、２は、浄水槽５の中に設けられた処理水の流路であり、３は処理水である。又、４は処理水の加熱装置である。加熱装置４としては、太陽光加熱装置や廃熱を利用した加熱装置を例示することができるが、処理水を加熱できる限りは特にその種類が限定されるものではない。浄水槽５中には、浄水６が貯留されている。
【００３６】
処理水３は、図中の配管１ａから加熱装置４に流入し、加熱装置４で加熱されて浄水６より高温になり、配管１ｂを通して処理水の流路２に流入した後、配管１ｃから排出される。処理水３を上記のように通液させるために、（図示されていない）送液手段を設けてもよい。送液手段としては、従来の膜蒸留における送液手段と同様な手段、例えば、ポンプが使用できる。
【００３７】
７は、処理水の流路２と浄水槽５の間を隔てる疎水性多孔質膜である。処理水３と浄水６は、それぞれ、疎水性多孔質膜７の両表面に接している。疎水性多孔質膜７は、多数の微細な貫通孔を有し、貫通孔の大きさは、その空間を液体の水は浸入できないが気体の水蒸気は透過できるよう選択されている。高温の処理水３から蒸発した水蒸気は、疎水性多孔質膜７を通り、浄水６中に図中の矢印Ａで示すように移動して凝結し、水に戻る。
【００３８】
このようにして、処理水３中の一部の水分が浄水６の中に移動し浄水が造られるが、処理水３中に含まれているミネラル分や塩分、ヒ素等の重金属、藻類や大腸菌等のバクテリア、ウィルス等は気体にはならないので疎水性多孔質膜７を通り浄水６側に移動することはできない。従って、飲用等の用途に適さない処理水から飲用等の用途に適する浄水を得ることができる。
【００３９】
この造水装置では、浄水槽５内の処理水の流路２の中に処理水３を通すだけで、処理水３と浄水６の温度差に応じて水分の移動が起こる。従って、処理水３を太陽光や廃熱等で加熱することによって極めて簡単な構造にも拘わらず容易に浄水を得ることができる。
【００４０】
図２は、図１中のＢ（図中の破線の円で囲まれた部分）を拡大した拡大模式断面図である。図中の７ａは、疎水性多孔質膜７を構成する疎水性の樹脂であり、７ｂは疎水性多孔質膜７が有する気孔（貫通孔）を表わす。
【００４１】
気孔７ｂは孔径が小さいので、疎水性の樹脂７ａの疎水性表面の水をはじく性質により、気孔７ｂの空間内に処理水３及び浄水６のいずれも侵入できない。その結果図２中に示すように、気液界面が形成される。図中の３ａは、処理水の流路２中の処理水３が気孔７ｂの空間内に形成する気液界面であり、６ａは、浄水６が気孔７ｂの空間内に形成する気液界面である。このようにして、処理水３と浄水６が混ざることはないが、気液界面から蒸発した蒸気はこの気孔７ｂの空間内の気相を自由に通ることができる。
【００４２】
図２に示すように、気液界面３ａと気液界面６ａは、疎水性多孔質膜７の気孔７ｂの空間を隔てて相対している。水蒸気が発生する圧力である蒸気圧は水温が高いほど高いため、より温度が高い処理水３の気液界面３ａは温度が低い浄水６の気液界面６ａよりも蒸気圧が高い。この蒸気圧の差から、処理水３側から浄水６側への蒸気の流れが発生する。すなわち、高温の処理水の気液界面３ａから蒸発した水蒸気は、図中の破線の矢印が示すように流れ、低温の浄水の気液界面６ａで凝結して水に戻る。
【００４３】
造水の効率（造水速度）は、蒸発面（気液界面３ａ）と凝結面（気液界面６ａ）の蒸気圧差、すなわち温度差と、蒸発面と凝結面の面積に依存する。すなわち、処理水と浄水の温度差が大きい場合は、疎水性多孔質膜の孔の面積、すなわち疎水性多孔質膜の膜面積と気孔率が大きい場合、造水の効率は高くなる。
【００４４】
図３は、本発明の他の一例であり、疎水性多孔質膜が管状の疎水性多孔質膜である造水装置の例を示す模式断面図である。図３（ａ）は、処理水の流路に平行な面による断面を表わし、図３（ｂ）は、処理水の流路に垂直な面による断面を表わす。この造水装置は、生成した浄水の貯水槽（浄水槽）と、浄水槽内に設けた処理水の流路となる中空糸状疎水性多孔質膜から構成された膜蒸留モジュールからなり、さらに、処理水を加熱するための加熱手段が設けられている。
【００４５】
図中、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、処理水の流れる配管であり、１２は、浄水槽１５の中に設けられた処理水の流路であり、３は処理水であり、浄水槽１５中には、浄水６が貯留している。又、１４は処理水の加熱装置である。
【００４６】
この例では、処理水の流路１２は、疎水性多孔質膜により形成されている中空糸状疎水性多孔質膜１７からなり、中空糸状疎水性多孔質膜１７の多数本により膜蒸留モジュール１８を形成している。なお、図示の簡略化のため、図３（ａ）では３本の、図３（ｂ）では７本の中空糸状疎水性多孔質膜１７のみが描かれているが、実際に使用される膜蒸留モジュールは、はるかに多数本の中空糸状疎水性多孔質膜が束ねられて設けられていることが多い。
【００４７】
処理水３は、図中の配管１１ａから加熱装置１４に流入し、加熱装置１４で加熱されて浄水６より高温になり、配管１１ｂを通して膜蒸留モジュール１８の流入部１６に流入し、さらに流入部１６に接続している中空糸状疎水性多孔質膜１７内に流入する。この例においても、処理水３を通液させるために、（図示されていない）送液手段を設けてもよい。
【００４８】
中空糸状疎水性多孔質膜１７は、多数の微細な貫通孔を有する疎水性多孔質膜の管であり、貫通孔の空間を液体の水は浸入できないが気体の水蒸気は透過できる。中空糸状疎水性多孔質膜１７内の処理水の流路１２を通る高温の処理水３から蒸発した水蒸気は、中空糸状疎水性多孔質膜１７を通り、浄水６中に移動して凝結し、水に戻る。この際、処理水３中に含まれているミネラル分や塩分、ヒ素等の重金属、藻類や大腸菌等のバクテリア、ウィルス等は気体にはならないので浄水６側に移動することはできない。従って、飲用等の用途に適さない処理水から飲用等の用途に適する浄水を得ることができる。処理水の流路１２を通った処理水３は、膜蒸留モジュール１８の流出部１９に流入し、さらに配管１１ｃから排出される。
【００４９】
この造水装置によっても、浄水槽１５内に設けられた（膜蒸留モジュール１８の）中空糸状疎水性多孔質膜１７（処理水の流路１２）の中に処理水３を通すだけで、処理水３と浄水６の温度差に応じて水分の移動を起すことができる。従って、処理水３を太陽光や廃熱等で加熱するとの簡単な操作、極めて簡単な構造にも拘わらず容易に浄水を得ることができる。
【００５０】
図４は、本発明の造水装置を用いた造水システムの一例を示す一部切り欠き斜視図である。この造水システムは、処理水（原水）貯留容器と、太陽光加熱装置と、膜蒸留モジュールと、浄水槽（淡水貯留容器）と、配管とからなる。
【００５１】
このシステムでは、井戸や海等から汲み上げた処理水は先ず処理水（原水）貯留容器に貯留され、処理水は、ここから配管を通して太陽光加熱装置に送られる。この例では、処理水（原水）貯留容器は高い位置に設置され、処理水を、高低差を利用して太陽光加熱装置、さらには膜蒸留モジュールに流している。すなわち、処理水の送液は重力を利用して行っており、特別な送液手段は設けていない。
【００５２】
太陽光加熱装置で加熱された処理水は配管を通して膜蒸留モジュールに送られる。この例では、図３に示すものと同様な膜蒸留モジュールが、浄水槽（淡水貯留容器）内に設けられている。
【００５３】
なお、浄水槽は地上に設けた容器としても良いが、地下に埋設すると、地下の低温により浄水を冷却することができるので好ましい。例えば、浄水槽を地下に掘った井戸や池のようにすることも可能で、岩や土は空気よりも熱を伝えやすいため放熱（冷却）の効率が高い。この場合は膜蒸留モジュール（中空糸状疎水性多孔質膜）を井戸や池の上部から水中に沈めて利用する。
【００５４】
膜蒸留モジュールは、浄水槽（淡水貯留容器）内に貯留する浄水内に設けられているので、膜蒸留モジュール内の疎水性多孔質膜からなる中空糸束の内部を、太陽熱により加熱された処理水が流れる間に処理水中の水分のみが浄水に移動し、浄水槽中に貯留する浄水が増加する。このようにして得られた浄水は、適宜汲み上げられて利用される。水分の一部が浄水に移動した処理水は、配管により排出される。
【００５５】
なお、造水システムの運転開始当初は、浄水槽が空であり、膜蒸留モジュールは浄水に接していない状態である。しかし、この場合でも膜蒸留モジュールに処理水を通液すると中空糸状疎水性多孔質膜を通して水蒸気が浄水槽内に移動するので、浄水槽の上部に蓋をして気密にすると、浄水槽の内壁が周囲により冷やされている場合、浄水槽内壁に水蒸気が凝結し浄水を得ることが可能である。
【００５６】
本発明の造水装置を使用すると、処理水から浄水への水の移動に伴って凝結熱が発生し、浄水槽内の浄水の水温は徐々に上昇し、処理水と浄水との温度差がつきにくくなることがある。そこで、この問題を抑制するため、浄水槽内に移動する水よりも十分多量の浄水を浄水槽内に貯水しておくことが望ましい。以下、１００Ｌの造水を行う場合を例として、各部の大きさや容量の規模を計算した結果を示す。
【００５７】
１００Ｌの造水を行う場合、凝結熱を５００ｃａｌ／ｇとすると５０Ｍｃａｌの熱が処理水から浄水に移動することになる。造水量の１０倍の１０００Ｌの浄水が浄水槽内に貯水されている場合は、熱が周囲に逃げないと仮定すれば、５０Ｍｃａｌ／１０００Ｌ＝５０℃の水温上昇が起こるため、仮に加熱した処理水の水温を７５℃、浄水の初期水温２５℃とすると最終的に温度差が０になる計算になり、蒸発が起こらず１００Ｌの造水は不可能となる。したがって、浄水槽内に蓄積した熱が周囲に逃げないと仮定すれば、造水量の数１０倍の貯水量が必要となる。
【００５８】
しかし、この浄水槽に移動した熱は、夜間などの時間を利用して浄水槽の周囲から自然冷却で放熱することができる。例えば、太陽光によって処理水を加熱する場合、膜蒸留は太陽高度が高い昼間にもっぱら行われる。工場の廃熱利用の場合も同様に工場が主として稼働する昼間に膜蒸留が行われる。従って、膜蒸留を行わない夜間は熱の増加はなく、例えば昼は暑くても夜間は急激に低温になる砂漠等では、浄水槽の水温は自然放熱だけで２５℃程度の室温まで冷却が可能である。すなわち、夜間の放熱を利用することにより、浄水槽内に貯水する水量を低減することができる。
【００５９】
（参考例）
１．０／２．０ｍｍのＰＴＦＥ多孔質膜チューブであって、種々の公称孔径、気孔率を持つチューブを、有効長１０ｃｍでフラスコ内に配置した。フラスコの周囲を氷水で冷却した状態で８０℃の人工海水を８０ｍｌ／分で流した。その時にフラスコ内に凝結した水の量の変化を測定し、凝結水の生成速度を測定した。このようにして得られた公称孔径、気孔率と、凝結水の生成速度との関係を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2013034927.tif 000003
【符号の説明】
【００６１】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  配管
２、１２                                  処理水の流路
３                                        処理水
４、１４                                  加熱装置
５、１５                                  浄水槽
６                                        浄水
３ａ、６ａ                              気液界面
７                                        疎水性多孔質膜
７ａ                                    疎水性の樹脂
７ｂ                                    気孔
１６                                      流入部
１７                                      中空糸状疎水性多孔質膜
１８                                      膜蒸留モジュール
１９                                      流出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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