(57)【要約】【課題】太陽熱の利用効率に優れた、大気圧蒸留方式の淡水化装置を提供する。【解決手段】淡水化装置１０は、原水タンク２０と、水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンク２０と連通する集熱兼蒸発部３０と、前記集熱兼蒸発部３０の上端と連通する淡水タンク４０と、を備え、前記集熱兼蒸発部３０は、太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管３１と、前記真空蒸発管３１に太陽光を集光する集光手段としての反射板３２と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水タンクと、
水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンクと連通する集熱兼蒸発部と、
前記集熱兼蒸発部の上端と連通する淡水タンクと、
を備え、
前記集熱兼蒸発部は、
太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管と、
前記真空断熱蒸発管に太陽光を集光する集光手段と、
を有する
大気圧蒸留方式の淡水化装置。
【請求項２】
前記集光手段は、反射鏡である
ことを特徴とする請求項１に記載の淡水化装置。
【請求項３】
前記集熱兼蒸発部は、透明板をさらに備え、
前記真空断熱蒸発管は、前記反射鏡と前記透明板によって包囲される
ことを特徴とする請求項２に記載の淡水化装置。
【請求項４】
前記集光手段は、フレネルレンズである
ことを特徴とする請求項１に記載の淡水化装置。
【請求項５】
集熱兼蒸発部の下方に配置された排出口と、
前記原水タンクと、前記集熱兼蒸発部の下端と、前記排出口とにそれぞれ連通する三方バルブと、
をさらに備え、
前記三方バルブが第１の状態にある場合には、原水は前記集熱兼蒸発部に供給され、
前記三方バルブが第２の状態にある場合には、原水は前記排出口から排出される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【請求項６】
前記集熱兼蒸発部の上部に、気液分離器を備える
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【請求項７】
前記集熱兼蒸発部と前記淡水タンクとの間に、調理、製塩、及び滅菌のうちの少なくとも一つのための蒸気利用手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水等の原水を淡水化するための、太陽熱を用いた淡水化装置に関し、特に、大気圧蒸留方式の淡水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
淡水化装置は、海水等の原水を淡水化して飲料水や灌概用水を得るためのものである。淡水化の方法としては、蒸発法や逆浸透膜法などが使用されてきた。
【０００３】
蒸発法による淡水化装置の中には、太陽熱を利用したものがある。従来は、作動温度を下げて熱損失を小さくするため、減圧下で原水を加熱し蒸発させる減圧蒸留方式が主流であった。そのため、減圧状態を作り出すためのポンプ等が必要となり、装置が大型化、複雑化するという問題があった。また、ポンプ等を駆動するために電力が必要となるため、太陽熱以外のエネルギー供給が必要となり、設置場所が限定されるという問題があった。
【０００４】
ここで、太陽熱を利用した淡水化装置は、主としてインフラが十分ではない開発途上国で必要とされるものである。特にその僻地では電力等を利用することは期待できず、よってこの種の淡水化装置は太陽熱以外のエネルギーを必要としない自立運転が要求される。さらに、装置自体が安価、簡素であって、組立・取扱・保守・補修が容易であることも重要である。しかし、従来の減圧蒸留方式の淡水化装置はこれらの要求を満たすものではなかった。
【０００５】
そこで、太陽熱を利用して原水を大気圧で加熱し蒸発させる大気圧蒸留方式の淡水化装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７０９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の淡水化装置は、集熱部が平板状の集熱面によって太陽熱を集熱するという構造のため、集熱部における太陽熱の利用効率が十分ではなく、集熱部において原水を蒸発させることができなかった。そのため、集熱部において原水を昇温した後に（集熱部とは別の）蒸発タンクにおいて原水を蒸発させるという構成をとる必要があり、集熱部と蒸発タンクの双方が高温となって放射損失が大きいという問題もあった。
【０００８】
これらの問題に起因して、上記の淡水化装置では、十分な量の原水を淡水化できず、また日照の制約により淡水化が可能な時間帯が限定され、太陽熱以外の熱源を用いて原水を加熱する必要が生じていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、太陽熱の利用効率に優れた、大気圧蒸留方式の淡水化装置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】
【００１０】
本発明にかかる淡水化装置は、原水タンクと、水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンクと連通する集熱兼蒸発部と、前記集熱兼蒸発部の上端と連通する淡水タンクと、を備え、前記集熱兼蒸発部は、太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管と、前記真空断熱蒸発管に太陽光を集光する集光手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
ここで、「水平面に対して傾斜」とは、水平面に対して垂直である状態を含むものとする。また、「真空断熱蒸発管」とは、真空ガラス管形の集熱器であって、集熱器内において原水を蒸発させることができるものをいうものとする。
【００１２】
このような構成によれば、太陽光は集光手段によって真空断熱蒸発管に集光され、また集光された太陽光は、太陽光の利用効率に優れた真空断熱蒸発管によって原水の加熱に用いられるため、太陽熱を効率良く利用して原水を加熱することができる。また、集熱部において原水を直接蒸発させる構成のため、熱損失を低減でき、この点においても太陽熱の利用効率を向上できる。
【００１３】
前記集光手段は、反射鏡であってもよい。
【００１４】
このような構成によれば、焦点距離を短くでき、太陽追尾の精度が低くても太陽熱を効率良く集熱兼蒸発部に集光できる。なお、太陽追尾についての詳細は後述する。
【００１５】
前記集熱兼蒸発部は、透明板をさらに備え、前記真空断熱蒸発管は、前記反射鏡と前記透明板によって包囲されていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、真空断熱蒸発管は反射鏡及び透明板によって保護されるため、塵等が付着することを防止でき、耐久性を向上させることができる。また、反射鏡及び透明板によって真空断熱蒸発管が断熱されるため、太陽熱の利用効率を向上できる。
【００１７】
前記集光手段は、フレネルレンズであってもよい。
【００１８】
このような構成によれば、広い面積の太陽光を集光でき、太陽熱の利用効率を向上できる。
【００１９】
前記淡水化装置は、集熱兼蒸発部の下方に配置された排出口と、前記原水タンクと、前記集熱兼蒸発部の下端と、前記排出口とにそれぞれ連通する三方バルブと、をさらに備え、前記三方バルブが第１の状態にある場合には、原水は前記集熱兼蒸発部に供給され、前記三方バルブが第２の状態にある場合には、原水は前記排出口から排出されるように構成してもよい。
【００２０】
このような構成によれば、蒸発して濃縮されることにより比重が大きくなる場合には、原水の蒸発とともに濃縮水は集熱兼蒸発部の下部に溜まっていくため、濃縮水を容易に除去できる。なお、「濃縮水」とは、集熱兼蒸発部における原水の蒸発によって不純物濃度が高くなった原水を指すものとし、例えば原水が海水の場合には、塩分濃度が高くなった原水を指すものとする。
【００２１】
前記集熱兼蒸発部の上部に、気液分離器を備えていることが望ましい。
【００２２】
このような構成によれば、集熱兼蒸発部で突沸により淡水化されていない原水が淡水タンクに流入することを防止できる。
【００２３】
前記集熱兼蒸発部と前記淡水タンクとの間に、調理、製塩、及び滅菌のうちの少なくとも一つのための蒸気利用手段を備えてもよい。
【００２４】
本発明にかかる淡水化装置によれば、大気圧蒸留方式のため、集熱兼蒸発部の上部から高温蒸気を得ることができる。また、太陽熱の利用効率に優れるため、かかる高温蒸気を安定して得ることができる。よって、このような構成によれば、安定的に供給される高温蒸気を調理や滅菌に利用することができる。
【００２５】
なお、本明細書における「高温蒸気」は、減圧蒸留で得られる蒸気と対比させた用語であって、大気圧蒸留によって得られる１００〜１３０℃の蒸気をいうものとする。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明にかかる淡水化装置によれば、集熱兼蒸発部における太陽熱の利用効率に優れるため、大気圧蒸留方式であっても、十分な量の原水を淡水化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態の淡水化装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態の集熱兼蒸発部の断面図である。
【図３】第１の実施形態の真空断熱蒸発管の断面図である。
【図４】第１の実施形態の三方バルブを示す図であって、（ａ）第１の状態を示す図であり、（ｂ）第２の状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態のバッフルを示す図であって、（ａ）縦方向の断面図であり、（ｂ）横方向の断面図である。
【図６】第２の実施形態のフレネルレンズ型の集熱兼蒸発部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一の又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。
【００２９】
なお、以下の実施形態において、原水は、蒸発して濃縮されることで比重が大きくなるものを対象とし、このような原水としては、例えば海水が挙げられる。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の淡水化装置１０全体の基本構成を示す概略図である。第１の実施形態にかかる淡水化装置１０は、主に原水タンク２０と、水平面に対して傾斜して配置され、その下端が前記原水タンクと連通する集熱兼蒸発部３０と、集熱兼蒸発部３０の上端と連通する淡水タンク４０と、を備える。
【００３１】
原水タンク２０は、第１の管路２１及び三方バルブ２３を介して集熱兼蒸発部３０の下端に連通され、集熱兼蒸発部３０の下端は、三方バルブ２３及び排出用管路２２を介して濃縮水タンク２４に連通されている。
【００３２】
集熱兼蒸発部３０の上端は、蒸気利用手段４２、第２の管路４１、及び冷却手段４３を介して淡水タンク４０に連通されている。蒸気利用手段４２としては、例えば調理、滅菌、製塩等に用いる断熱容器が挙げられる。また、冷却手段４３としては、例えば冷却ファンや冷却フィンを有する冷却器（凝縮器、復水器）が挙げられる。集熱兼蒸発部３０により蒸発した水蒸気は、集熱兼蒸発部３０の上端から蒸気利用手段４２及び第２の管路４１を介して冷却手段４３へ導かれ、冷却手段４３により冷却（凝縮）されて淡水（蒸留水）となり、淡水タンク４０に貯留される。
【００３３】
集熱兼蒸発部３０は、太陽光を集熱し原水を蒸発させる真空断熱蒸発管３１と、前記真空断熱蒸発管に太陽光を集光する集光手段と、を有する。
【００３４】
図２は、図１のＡ−Ａ線の断面図であり、第１の実施形態の集熱兼蒸発部３０の断面図である。集熱兼蒸発部３０は、真空断熱蒸発管３１と、真空断熱蒸発管３１に太陽光を集光する集光手段として反射鏡３２と、アクリルやガラス等からなる透明板３３と、を有する。
【００３５】
反射鏡３２は、長手方向が真空断熱蒸発管３１に沿ったものであり、長手方向の断面の鏡面側が放物線からなり、鏡面が放物面である、いわゆるトラフ（Trough、雨樋）型である。このようなトラフ型の反射鏡３２は、焦点距離を短くすることができ、さらに太陽光を容易に追尾することができる。このような反射鏡３２を用いることにより、後述するフレネルレンズを用いた集熱兼蒸発部に比べ、太陽を追尾する精度が低くてても太陽光を真空断熱蒸発管３１に集光することができる。
【００３６】
本実施形態にかかる透明板３３は平板状であり、反射鏡３２の鏡面側を覆うように反射鏡３２の短手方向の両端部に固定されている。真空断熱蒸発管３１は、反射鏡３２及び透明板３３によってその周囲が包囲されるため、断熱効果によって太陽光の利用効率を向上できる。また、反射鏡３２の鏡面の汚れを防止でき、販社効率の低下を防止できる。さらに、真空断熱蒸発管３１の表面に塵等が付着することを防止でき、耐久性を向上させることができる。
【００３７】
なお、透明板３３は平板状に限定されるものではなく、上述の作用効果を奏する範囲において適宜変更してもよく、省略することも可能である。また、真空断熱蒸発管３１の長手方向の両端部を、平板等によってそれぞれ塞ぐことで、断熱効果が高まり、太陽熱の利用効率をより向上できる。
【００３８】
図２に示すように、透明板３３に対して垂直に入射した太陽光Ｌは、反射鏡３２によって真空断熱蒸発管３１に集光されるよう、反射鏡３２が及び真空断熱蒸発管３１が配置・設計されている。
【００３９】
従来の淡水化装置の一部では、吸熱フィン等を設け、大面積で太陽光を受光することで、多くの太陽熱を吸収する構造が採用されていた。しかし、高温部の表面積が大きくなるため放射損失も増え、結果的に太陽熱の利用効率を大きく改善することは困難であった。
【００４０】
その点、本実施形態にかかる淡水化装置１０は、集光手段によって太陽熱を真空断熱蒸発管３１に集熱するものである。そのため、高温部は真空断熱蒸発管３１のみとなり、従来の構造に比べて太陽熱の利用効率を向上することが可能である。
【００４１】
集熱兼蒸発部３０は、図示しない太陽追尾機構を備え、手動又は自動でその角度を変えられるように構成することが望ましい。このようにすることで、太陽の位置に適した方向に集熱兼蒸発部３０を向けることができ、太陽熱を有効利用できる。
【００４２】
簡易な太陽追尾方法として、図２に示すように、真空断熱蒸発管３１を固定し、反射鏡３２を矢印Ｒのように回転させてもよい。このような構成によれば、真空断熱蒸発管３１を動かさなくてすむため、簡素な構成により太陽追尾を実現でき、また淡水化装置１０自体が安定して取扱いも容易となる。
【００４３】
図３は、図２の真空断熱蒸発管３１を拡大した図であり、第１の実施形態の真空断熱蒸発管３１の断面図である。真空断熱蒸発管３１は、図３に示すように中心を略同じくし、断面の半径がそれぞれ異なる２本の円筒を重ね合わせたものであって、半径の小さい円筒（以下、「第１の円筒」とする。）３４の外側から、半径の大きな円筒（以下、「第２の円筒」とする。）３５の内側における空間が真空状態になっている。
【００４４】
かかる真空部Ｓ１は、熱伝導率が極めて低く対流熱損失が小さくなるため、断熱材を備えなくても優れた断熱効果を発揮し、一度吸収された熱が逃げにくくなる。
【００４５】
真空断熱蒸発管３１の真空部Ｓ１は予め形成されており、淡水化装置１０の運転状態に関わらず真空状態で維持される。よって、淡水化装置１０の運転の際に真空部Ｓ１を作り出す必要はなく、かかる部分を真空にするための特別な装備を淡水化装置１０が有する必要はない。
【００４６】
また、原水は、第１の円筒３４の内部Ｓ２を流通する。この部分は大気圧であるため、原水はあくまで大気圧下で加熱・蒸発される。
【００４７】
なお、真空断熱蒸発管３１の断面形状は円形に限られるものではなく、その作用効果を奏する範囲において適宜変更が可能である。
【００４８】
真空断熱蒸発管３１には、選択吸収膜が形成されていてもよい。選択吸収膜は、太陽熱を吸収するときと放射するときの波長領域の違いを利用して、太陽熱の吸収効率を上げるとともに、放射熱を低減するものであり、これにより太陽熱を効果的に原水の加熱・蒸発に利用することができる。
【００４９】
選択吸収膜は、波長５〜１０μｍの赤外線を反射する特性を有することが好ましい。これにより、太陽熱をより放出しにくくなり、太陽熱の利用効率をより向上できる。
【００５０】
また、選択吸収膜は、黒色膜に導電膜を形成することにより作製できる。これにより、簡易な方法で選択吸収膜を作製することができ、淡水化装置を低コスト化できる。
【００５１】
本実施形態では高い熱効率を得るために真空断熱蒸発管３１を用いているが、熱効率が下がることを受け入れられる場合には真空断熱によらない吸収管（黒色の金属管等）を用いることが出来る。この場合でも管の表面には選択吸収膜が付いていることが望ましい。特に１２０℃を超える高温の蒸気を使用する医療用滅菌装置では、蒸発部が最大で４気圧もの高圧になりガラス管を使用できないので、金属管を使用する必要がある。
【００５２】
集熱兼蒸発部３０は、水平面に対して傾斜して配置されている。よって、原水の蒸発とともに濃度が高くなった濃縮水はその下部に溜まっていくため、濃縮水の除去が容易となる。また、集熱兼蒸発部３０の上部から蒸気が出ていくのに対し、原水はその下部から供給されるため、集熱兼蒸発部３０の上方にある高温の原水を原水タンクからの原水によって冷やしてしまうことがなく、効率よく原水を蒸発させることができる。
【００５３】
＜淡水化原理＞
原水タンク２０中の原水は、まず第１の管路２１と三方バルブ２３を通って、集熱兼蒸発部３０に供給される。ここで、原水タンク２０の原水の水面は、集熱兼蒸発部３０の上端の高さとほぼ同じにすることが好ましい。このようにすることで、原水タンク２０中の原水は、ポンプ等を使用することなく、原水の水頭圧（いわゆる「連通管の原理」）によって、連続的かつ自動的に集熱兼蒸発部３０に供給することができる。
【００５４】
集熱兼蒸発部３０に供給された原水は、集熱兼蒸発部３０の真空断熱蒸発管３１において太陽熱により加熱される。第１の実施形態における淡水化装置１０は、集熱兼蒸発部３０において、集光手段によって太陽熱を集光し、かつ、太陽熱の利用効率に優れた真空断熱蒸発管３１によって原水を加熱するため、太陽熱の履行効率に優れ、大気圧蒸留方式であっても十分な量の原水を淡水化できる。
【００５５】
また、集熱兼蒸発部３０における太陽熱の利用効率に優れるため、集熱部において原水を直接蒸発させることができ、集熱部と蒸発部を分けた従来の構成に比べて、太陽熱の利用効率を向上できるとともに、装置を簡素化できる。
【００５６】
ここで、本実施形態における淡水化装置１０は、集熱兼蒸発部３０が水平面に対して傾斜して配置されている。よって、原水の蒸発とともに濃縮水が集熱兼蒸発部３０の下部に溜まっていくため、濃縮水を容易に取り出すことができ、かかる濃縮水の詰まりによる装置の故障を防止することができる。なお、原水が海水の場合には、集熱兼蒸発部３０の下部に塩分濃度の高い海水（濃縮水）が溜まっていくだけではなく、塩の結晶が析出することもあり得る。
【００５７】
図４は、第１の実施形態の三方バルブ２３を示す図である。図４（ａ）は、第１の状態を示す図であり、図４（ｂ）は、第２の状態を示す図である。第１の状態では、原水が原水タンク２０から集熱兼蒸発部３０に供給され、第２の状態では、集熱兼蒸発部３０の下部に溜まった濃縮水が排出用管路２２を介して濃縮水タンク２４に排出される。
【００５８】
第２の状態から第１の状態に切り替える場合には、図４（ａ）に示すように三方バルブ２３のハンドル２３ａをＲ１方向に回転移動させ、濃縮水の排出を停止し、原水を集熱兼蒸発部３０に供給する。
【００５９】
第１の状態から第２の状態に切り替える場合には、図４（ｂ）に示すように三方バルブ２３のハンドル２３ａをＲ２方向に回転移動させ、原水の供給を停止し、集熱兼蒸発部３０の下部に溜まった濃縮水を排出用管路２２から排出する。
【００６０】
従来の一般的な淡水化装置では、濃縮水を排出するための手段がなく、濃縮水の詰まりによる故障等が発生していた。また、仮に濃縮水の排出手段を有していても、装置全体を使って濃縮水を排出する必要あり、濃縮水の排出に手間と時間を要していた。
【００６１】
その点、第１の実施形態にかかる淡水化装置１０によれば、三方バルブ２３により流路を切り替えることで、装置全体を使うことなく、濃縮水を容易に排出することができる。なお、濃縮水の排出は、例えば一日一回夜間に行えば十分である。
【００６２】
また、従来は、濃縮水の取出しが可能な淡水化装置であっても、濃縮水を廃棄しなければならなかったが、第１の実施形態にかかる淡水化装置１０では、濃縮水を蒸気の熱により固体化（製塩）することもできる。
【００６３】
詳細は後述するが、海水を原水とする場合は、濃縮水を集熱兼蒸発部３０の上部から得られる１００℃の高温蒸気を用いて乾燥させることにより、塩を得ることができる。
【００６４】
集熱兼蒸発部３０の上部には、気液分離器３６を備えていることが望ましい。これにより、集熱兼蒸発部３０で突沸した原水が淡水タンク４０に流入することを防止できる。突沸とは、液体が沸点に達しても沸騰せず、さらに加熱を続けると沸点より高い温度で突然激しく沸騰する現象をいい、この突沸により、蒸留された水蒸気とともに原水が流されて淡水に混入する問題が生じる。そのため、如何に気液分離器３６で原水の淡水への混入を抑えるかが重要となっている。気液分離器３６は、原水の突沸を遮るものであればどのようなものを用いてもよい。ただし、水蒸気の流れを阻害しない開口を有する必要がある。例えば、気液分離器３６は、真空断熱蒸発管３１内の中心軸付近を通す仕切り板と、真空断熱蒸発管３１内の内周付近を通す仕切り板と、を有し、それらの仕切り板を交互に配置するような構造であってもよい。
【００６５】
図５は、第１の実施形態の気液分離器３６の一形態であるバッフル３９の構造を示す図である。図５（ａ）は、縦方向の断面図であり、図５（ｂ）は横方向の断面図である。第１の仕切り板３９ａは、中心に円形状の開口部３９ｃを有し、真空断熱蒸発管３１内に外周部を接合されている。第２の仕切り板３９ｂは、第１の仕切り板３９ａの直径よりも小さく、開口部３９ｃよりも大きい直径を有する。第１の仕切り板３９ａと第２の仕切り板３９ｂとは、間隔を開けて交互に配置され、ボルト３９ｅとナット３９ｄで固定されている。なお、第１の仕切り板３９ａ及び第２の仕切り板３９ｂの固定は、ネジ、溶接、スペーサー、ボルト及びナット等様々な固定方法を用いることができる。
【００６６】
従来の減圧蒸留方式では、原水を減圧環境下で加熱・蒸発させるため、得られる蒸気の温度は１００℃に満たず、かかる蒸気を調理等に利用することが困難であった。その点、第１の実施形態にかかる淡水化装置１０は、真空断熱蒸発管３１と集光手段を有する集熱兼蒸発部３０を備えることで太陽熱の利用効率に優れるため、安定的に高温蒸気を得ることができ、かかる蒸気を調理滅菌等に利用することができる。
【００６７】
高温蒸気となった原水は、集熱兼蒸発部３０の上部から出て、その後既知の冷却手段４３等によって凝縮されたのち、淡水として淡水タンクに供給される。
【００６８】
本淡水化装置１０が、インフラの整っていない開発途上国、特にその僻地で使用されることに鑑みれば、淡水化過程で生成される高温蒸気を調理滅菌に利用できるということは、本装置の大きなアドバンテージである。さらに、本淡水化装置１０は、これまで水汲みや薪集めに労力を費やしていた開発途上国の人々の負担を軽減し、彼らに勉学や就労の時間を与えることができる画期的な装置となり得る可能性がある。
【００６９】
＜原水の供給方法＞
原水を原水タンクに供給する方法としては、人が手動で供給するほか、既知のポンプ等で供給することが考えられる。この場合、ポンプを駆動するための電力を太陽電池から供給するようにしてもよい。
【００７０】
第１の実施形態にかかる淡水化装置１０は、原水タンク２０に原水が供給されている限りにおいては、外部電力等を必要としない自立運転が可能である。よって、太陽電池を電源とするポンプにより原水を供給することによって、原水タンク２０への原水の供給も含めた自立運転が可能となり、淡水化装置１０の自立性がより向上する。
【００７１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態において反射鏡であった集光手段に、フレネルレンズを用いたものである。フレネルレンズとは、一般的な凸レンズとは異なり、薄く平らなアクリル樹脂等のシートに溝が平行直線状に複数形成されており、フレネルレンズを通過した光は所定の直線上に集光される。フレネルレンズは、反射鏡に比べて、大面積の太陽光を集光することに適する。
【００７２】
図６は、第２の実施形態のフレネルレンズ型の集熱兼蒸発部５０の断面図を示す。集熱兼蒸発部５０は、真空断熱蒸発管３１と、真空断熱蒸発管３１に太陽光を集光する集光手段としてリニアフレネルレンズ５１と、反射型容器５２と、を有する。
【００７３】
反射型容器５２は、長手方向の断面の内側が略Ｕ字形であり、長手方向の両端が平板で閉じられた容器である。集熱兼蒸発部５０は、真空断熱蒸発管３１が反射型容器５２の底部に長手方向に沿って配置され、平板状のリニアフレネルレンズ５１が反射型容器５２の内側を覆うように反射型容器５２の短手方向の両端部に固定された構造となっている。リニアフレネルレンズ５１は、真空断熱蒸発管３１に沿って直線上に集光させるように調整されている。
【００７４】
反射型容器５２の長手方向の両端部は平板に真空断熱蒸発管３１が挿通され、反射型容器５２及びリニアフレネルレンズ５１によって包囲されている。このようにすると、リニアフレネルレンズ５１の風防と同時にリニアフレネルレンズ５１の溝を有する面上の汚れを抑えることができる。また、真空断熱蒸発管３１はリニアフレネルレンズ５１及び反射型容器５２によって保護されるため、塵等が付着することを防止でき、耐久性を向上させることができる。また、リニアフレネルレンズ５１及び反射型容器５２によって真空断熱蒸発管３１が断熱されるため、太陽熱の利用効率を向上できる。集熱兼蒸発部５０は、第１の実施形態の集熱兼蒸発部３０と同様に水平面に対して傾斜して配置される。
【００７５】
リニアフレネルレンズ５１は、上述の反射鏡３２よりも焦点距離が長くなってしまうため、太陽光の入射方向がずれることにより真空断熱蒸発管３１に太陽光を十分に集光できず、太陽熱を有効利用できなくなる。そのため、集熱兼蒸発部５０は、図示しない太陽追尾機構を備え、手動又は自動でその角度を変えられるように構成することが望ましい。このようにすることで、太陽の位置に適した方向に集熱兼蒸発部５０を向けることができ、太陽熱を有効利用できる。なお、簡易な太陽追尾方法として、図６に示すように、真空断熱蒸発管３１を固定し、矢印Ｒのようにリニアフレネルレンズ５１を回転させるようにして、太陽を追尾してもよい。
【００７６】
リニアフレネルレンズ５１は、紫外線吸収膜が形成されていることが望ましい。これにより紫外線を吸収、除去することにより、フレネルレンズ自身の樹脂の劣化を抑えることができる。
【００７７】
第１及び第２の実施形態にかかる淡水化装置の効果をまとめると、以下のようになる。
（１）集熱手段を備えることにより、吸熱方式よりも太陽熱の利用効率を上げることができる。また、集熱手段により集熱された太陽熱は、太陽熱の利用効率の高い真空断熱蒸発管によって原水の加熱・蒸発に用いられる。よって、本実施形態における集熱兼蒸発部の効率は非常に高く、大気圧蒸留方式であっても十分な量の原水を淡水化でき、また早朝や夕方などの日照が十分でない時間帯においても淡水化が可能となる。
（２）大気圧蒸留方式であるため、簡素な構成部品により装置を構成することができ、装置の小型化、軽量化、低コスト化を実現できる。また、装置に複雑な機構がないため、組立、取扱、保守、補修が容易である。
（３）大気圧蒸留方式であるため、集熱兼蒸発部の上部から１００〜１３０℃の高温蒸気を得ることができる。よって、この蒸気を調理に用いることができ、また医療器具の滅菌にも用いることもできる。さらに、海水を原水とする場合は、集熱兼蒸発部の下部から取り出した濃縮水を加熱乾燥させることで、製塩することができる。かかる塩を販売することもでき、開発途上国の人々にとっては大きな収入源となり得る。
（４）原水が原水タンクに供給されている限りにおいては、原水は水頭圧によって集熱兼蒸発部に供給されるため、太陽光以外のエネルギーを必要としない自立運転が可能である。よって、インフラが整っていない開発途上国、さらにその僻地であっても装置を稼働させることができる。
（５）集熱部において原水を蒸発させる構成であり、かつ、集熱兼蒸発部は水平面に対して傾斜して配置されるため、濃縮水は集熱兼蒸発部の下部に溜まり、取出しが容易である。よって、かかる濃縮水の詰まりによる装置の故障等を防止できる。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 淡水化装置
２０ 原水タンク
２１ 第１の管路
２２ 排出用管路
２３ 三方バルブ
２４ 濃縮水タンク
３０ 集熱兼蒸発部
３１ 真空断熱蒸発管
３２ 反射鏡
３３ 透明板
３４ 第１の円筒
３５ 第２の円筒
３６ 気液分離器
３７ フレネルレンズ
３８ トラフ型容器
３９ バッフル
４０ 淡水タンク
４１ 第２の管路
４２ 蒸気利用手段（調理、製塩、滅菌用）
４３ 冷却手段
５０ 集熱兼蒸発部
５１ フレネルレンズ
５２ 反射型容器
【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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