(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海または塩湖等の沿岸もしくは水上において太陽光を利用して塩水から真水を製造する装置であって、主要部が、水蒸気を発生させる部位で該部位の躯体を構成する殻部位と太陽光の受光部位とを有するとともに前記殻部位の外周部が断熱材で被覆され内部に塩水の貯留部と水蒸気発生空間を有した水蒸気発生部位と、前記水蒸気発生部位において発生させた水蒸気を移動させて冷却して結露現象を生じさせるための水中に貫入された結露発生部位、および、前記水蒸気発生部位と結露発生部位間において水蒸気移動をさせるための連通空洞を有し外部水面近傍までの外周部が断熱材で被覆されていて且つ前記水蒸気発生部位の殻部位の側壁上部に接続されている連通部位とからなり、水蒸気発生部位に塩水を補給するための塩水給水装置および結露発生部位から結露水を回収するための真水回収装置が付設されていることを特徴とする真水製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水蒸気発生部位の塩水の貯留部の水面近傍に塩水の対流および波立ちを抑制するためのマット状または海綿体状の形態をした対流および波立ち抑制部材が配設されたことを特徴とする真水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海または塩湖等の沿岸または水上において、太陽光を利用して塩水から水蒸気を発生させるとともに該水蒸気を空気中の許容保有水蒸気量が温度により変化し許容量を超えた水蒸気は凝結して液化する特性と水蒸気が空気中の水蒸気分圧に従い高圧側から低圧側に独自に移動する特性とを利用して海または塩湖等の水中の低温環境で水蒸気を結露水として回収するのみならず水蒸気発生部位から結露発生部位まで極力動力を用いないで水蒸気を移動させて真水を製造する真水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
降雨量の少ない地域の海または塩湖等の沿岸部の生活においては、近傍に塩水は大量に存在するが塩水から塩分を分離することは容易ではないために、飲料水等に用いる真水の確保は、他域からの受給が可能な地域を除けば、独自に確保することは困難な場合が多い。塩水を淡水化する方法としては大きく分類して、蒸発法、逆浸透法、電気透析法等の方法があるが、現状では、蒸発法である塩水を煮沸して水蒸気を発生させてこれを冷却して真水を製造する方法、または、逆浸透法である逆浸透膜を利用し圧をかけて塩水から真水を分離して製造する方法が比較的多く用いられている。しかし、これらの方法では、多大な燃焼エネルギーまたは電力が必要とされ、発電も含む燃焼過程における無駄な大気加熱と大気中への燃焼ガスの排出等による地球環境の悪化の一因を増大させるのみならず、２１世紀中には石油および天然ガス等の埋蔵エネルギー資源は枯渇するとの調査報告もあり、埋蔵エネルギー資源の枯渇の面からも浪費は好ましくない。
【０００３】
このため、太陽光を利用して省エネルギーと環境に配慮した塩水から真水を製造する方法が一部では既に試みられている。これらの方法としては、太陽光を利用して水蒸気を発生させることにおいては概ね同じであるが、発生した水蒸気を機械的冷却装置を用いて冷却する方法および水蒸気を発生させる部位を機械的装置を用いて内部を真空に近づけて水蒸気の発生効率を高める方法並びに電力等を余り用いないで水を散布した場合の気化作用を利用して発生した水蒸気を冷却する方法等がある。しかしながら、機械的装置を用いて冷却する方法および内部を真空に近づけて水蒸気の発生効率を高める方法は取得出来る真水の量は多くなるが電力等を多量に用いる必要がある。一方、水を散布した場合の気化作用を利用して発生した水蒸気を冷却する方法では水蒸気と同時に空気も同時に冷却されることになることから水蒸気発生部位において循環された冷却空気が再度暖められるか新たに供給された外気を暖める必要が生じることとなり太陽光エネルギーの利用に無駄が生じて効率的ではない。この様なことから、これらの真水を製造する方法にも未だ課題が多く残されている様に考えられる。このため、限り有る石油および天然ガス等の埋蔵エネエルギー資源を浪費しないで、環境に優しい塩水から真水を得るための方策の提案が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来の技術に鑑みてなされたもので、降雨量の少ない地域の海または塩湖等の沿岸部おいて、石油および天然ガス等の埋蔵エネルギー資源を浪費しないで、環境にも優しい自然エネルギーである太陽光エネルギーと海または塩湖等の水中の冷却能力とを利用するとともに水蒸気発生から冷却過程における太陽光エネルギーの利用の無駄を極力生じさせない塩水から真水を製造する真水製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る真水製造装置は、主要部が、水蒸気を発生させる部位で該部位の躯体を構成する殻部位と太陽光の受光部位とを有するとともに前記殻部位の外周部が断熱材で被覆され内部に塩水の貯留部と水蒸気発生空間を有した水蒸気発生部位と、前記水蒸気発生部位において発生させた水蒸気を移動させて冷却して結露現象を生じさせるための水中に貫入された結露発生部位、および、前記水蒸気発生部位と結露発生部位間において水蒸気移動をさせるための連通空洞を有し外部水面近傍までの外周部が断熱材で被覆されていて且つ前記水蒸気発生部位の殻部位の側壁上部に接続されている連通部位とからなり、水蒸気発生部位に塩水を補給するための塩水給水装置および結露発生部位から結露水を回収するための真水回収装置が付設されていることを特徴とし、海または塩湖等の沿岸または水上において、太陽光エネルギーを利用して塩水から水蒸気を発生させるとともに該水蒸気を空気中の許容保有水蒸気量が温度により変化し許容量を超えた水蒸気は凝結して液化する特性と水蒸気が空気中の水蒸気分圧に従い高圧側から低圧側に独自に移動する特性を利用して海または塩湖等の水中の低温環境で水蒸気を結露水として回収するのみならず水蒸気発生部位から結露発生部位まで極力動力を用いないで水蒸気を移動させて真水を製造し、水蒸気発生部位の外周部を断熱材で被覆して受光エネルギーの無駄な放散を抑制するとともに内部の空気を封じ込めることにより外気との間に生ずる無駄なエネルギー移動の抑制を図り、付加された特徴として、水蒸気発生部位の塩水の貯留部の水面近傍に塩水の対流および波立ちを抑制するためのマット状または海綿体状の形態をした対流および波立ち抑制部材が配設されたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り以下の記載に限定されるものではない。図１は本発明の真水製造装置の水蒸気発生部位を陸上部に設置した例を示す模式的断面図であり、図２は図１の例の連通部位と結露発生部位の他の断面を示す模式的断面図である。図３は本発明の真水製造装置の水蒸気発生部位を水上に浮かべた例を示す模式的断面図であり、図４は図３の例の他の断面を示す模式的断面図である。また、図５は図１に示す例の水蒸気発生部位の塩水の貯留部の水面近傍に水面付近の対流および波立ち抑制部材が配設された例を示す模式的断面図であり、図６は図３に示す例の水蒸気発生部位の塩水の貯留部の水面近傍に水面付近の対流および波立ち抑制部材が配設された例を示す模式的断面図である。そして図７は結露発生部位の殻部位の内面及び外面に熱交換を促進させるための突起部位を付設した例を示す断面図である。
【０００７】
本発明の真水製造装置１は、図１〜４に示す様に、主要部が、水蒸気を発生させる部位で該部位の躯体を構成する殻部位２ａと太陽光の受光部位２ｂとを有するとともに前記殻部位２ａの外周部が断熱材８で被覆され内部に塩水の貯留部と水蒸気発生空間を有した水蒸気発生部位２と、前記水蒸気発生部位２において発生させた水蒸気を移動させて冷却して結露現象を生じさせるための水中に貫入された結露発生部位３、および、前記水蒸気発生部位２と結露発生部位３間において水蒸気移動をさせるための連通空洞を有し外部水面近傍までの外周部が断熱材８で被覆されていて且つ水蒸気発生部位２の殻部位２ａの側壁上部に接続されている連通部位４とからなり、水蒸気発生部位２に塩水を補給するための塩水給水装置５および結露発生部位３から結露水を回収するための真水回収装置６が付設されていることを特徴としている。そして、水蒸気発生部位２は図１〜２に示す様に陸上部に設置することも図３〜４に示す様に水上部に設置することも出来る。また、水上に設置する場合には、該真水製造装置１を船の一部に組み込むことも出来る。そして、付加された特徴として、水蒸気発生部位２の塩水の貯留部の水面近傍に塩水の対流および波立ちを抑制するためのマット状または海綿体状の形態をした対流および波立ち抑制部材７が配設されたことを特徴としている。なお、図１〜２及び図５における９は陸地部である。以下、各部位の詳細について説明する。
【０００８】
水蒸気発生部位２においては、規模は条件を勘案して適宜設定され限定はされない。底部及び側壁部等の殻部位２ａは材質が、例えば、金属または硬質プラスチックもしくはそれらの複合材等の形状保持強度と水密性並びに耐候性を高い材料からなる。また、内面は受光効率を高めるために光反射を抑制する色調にした方が好ましい。そして、太陽光の受光部位２ｂは材質が、例えば、硝子またはアクリル板等の硬質で透明な太陽光が透過出来て形状保持強度と水密性並びに耐候性を高い材料からなり、太陽光の透過性能としては硝子に準じた透過性能を有するものが用いられる。また、塩水の貯留部の水深は受光熱と貯水量から水蒸気発生の効率と貯水量の制御等を勘案して適宜設定され、略２０ｍｍ〜５００ｍｍ程度の範囲の寸法を目処に適宜設定される。そして、水蒸気発生空間の高さは水蒸気発生部位２の水蒸気発生能力と結露発生部位３の水蒸気凝結能力のバランスを勘案して適宜設定されるが、略２００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度の範囲の寸法を目処に適宜設定される。
【０００９】
結露発生部位３は、殻部位３ａは材質が、例えば、鉄、ステンレス、アルミ、銅等の熱伝導性が良好で形状保持強度と耐候性並びに耐水圧性の高い金属または金属複合材等の材料からなる。また、内部空間寸法および殻部の厚みは、該結露発生部位３の結露発生能力を高めるためには内部空間寸法は大きくして殻部の厚みは薄い方が好ましいが、水蒸気発生部位２の水蒸気発生能力と連関するとともに耐水圧性および水蒸気の凝結における外部の塩水との熱交換の効率を勘案して適宜設定され、形状は本発明の目的を達成出来る限りにおいて限定はされない。また、該結露発生部位３の内部空間の浮力による浮き上がり現象が生じて不都合を来す恐れが有る場合には、例えば重りまたは錨等を適宜付設して解決を図ることが好ましく、その解決方法は目的を達成出来る限りにおいて限定されない。そして、図７に示す様に、該殻部位３ａの内面及び外面に水蒸気の凝結における熱交換を促進させるための薄い平板状の突起部位３ｂを付設することは効果的であるとともに殻部位３ａの耐水圧性能の向上にも寄与するので好ましい。なお、該突起部位３ｂの材質は殻部位３ａに準じた熱伝導性の良好な材質のものが好ましく形状および付設数量並びに殻部位３ａへの固着方法は用いられる材質の性状および熱交換の効果を勘案の上適宜設定されて限定はされない。
【００１０】
連通部位４は、内部空間寸法は水蒸気発生部位２および結露発生部位３の仕様の設定と連関するとともに該連通部位４の必要とする長さを勘案し適宜設定され、殻部位４ａは材質が、例えば、金属または硬質プラスチックもしくはそれらの複合材等の形状保持強度および気密性並びに耐候性を高い材料からなり、厚みは形状保持強度を確保出来る寸法に設定される。また、該連通部位４内に水蒸気発生部位２と結露発生部位３間の空気対流を抑制するために水蒸気移動を阻害しないで空気対流を抑制出来る布状または綿状の部材を配設することも出来るが、該部材の透湿性能としては透湿係数として少なくとも２０以上の数値を有する部材であることが好ましい。
【００１１】
塩水給水装置５は、給水に供するための、給水ポンプ、連結配管、動力源等を具備しており、他に必要に応じ給水制御機構および給水タンク等が適宜付加して組み込まれる。そして、該塩水給水装置５に用いられる機器及び部材は耐候性等の要件を勘案して現状において同類の用途に用いられている製品から選定することが出来るとともにその仕様は要求条件に応じて適宜設定される。
【００１２】
真水回収装置６は、吸水に供するための、吸水ポンプ、連結配管、貯水タンク、動力源等を具備しており、他に必要に応じ給水制御機構および給水タンク等が適宜付加して組み込まれる。該真水回収装置６に用いられる機器及び部材は耐候性等の要件を勘案して現状において同類の用途に用いられている製品から選定することが出来るとともにその仕様は要求条件に応じて適宜設定される。
【００１３】
対流および波立ち抑制部材７は、図５〜６に示す様に、塩水の貯留部の水面近傍に上面が湿潤状態に配設され、材質はマット状では例えばガラス繊維、プラスチック繊維、鉱物繊維、炭素繊維等の繊維系の材料を加工したもの及び海綿体状では例えばプラスチックの連通気泡の発泡材料または鉱物材料を海綿体状に加工されたものが考えられるが、金属板を微細な格子状に加工したものも用いることが出来、塩水の水面近傍と下部との対流および波立ちが抑制出来るとともに毛細管現象等の機能を発揮して塩水を下部から該抑制部材７の上面に移動させることが出来て上面を湿潤状態に維持出来て塩水にも劣化し難く耐候性を有する材質のものなら用いることが出来て、その形状ならびに配設方法は限定されない。
【００１４】
断熱材８は、材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン等の樹脂系発泡断熱材およびグラスウール、ロックウール等の繊維系断熱材が考えられるが、水面近傍にても用いられるので独立気泡の樹脂系発泡断熱材が好ましく、該断熱材８の厚みは本発明の目的を達成するために配設される部位ごとにに求められる断熱性能と用いる断熱材料の断熱性能を勘案して適宜設定される。また、該断熱材８の断熱性能の維持と耐候性等を勘案して外面を金属または硬質プラスチック材料等で被覆することが好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、降雨量の少ない地域の海または塩湖等の沿岸部おいて、石油および天然ガス等の埋蔵エネルギー資源を浪費せず炭酸ガス等の排ガスも発生させることも無い太陽光エネルギーと海または塩湖等の水中の冷却能力とを利用するという環境にも優しい自然エネルギーを利用して塩水から真水を製造する真水製造装置を提供することが出来て、人間の生活に欠かせない真水を確保する手段として貢献出来るとともに、地球環境の保全へも貢献出来る。また、これを簡易化したものはヨットや無人島でのレジャーにおいての真水確保にも利用出来るとともに、水蒸気を発生させた塩水は塩分が高濃度になっているためそれを利用すれば容易に天然塩の製塩をすることができるので低コストな製塩事業も併設することが可能となることにおいても貢献出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真水製造装置の水蒸気発生部位を陸上部に設置した例を示す模式的断面図
【図２】図１の例の連通部位と結露発生部位の他の断面を示す模式的断面図
【図３】本発明の真水製造装置の水蒸気発生部位を水上に浮かべた例を示す模式的断面図
【図４】図３の例の他の断面を示す模式的断面図
【図５】図１に示す例の水蒸気発生部位の塩水の貯留部の水面近傍に水面付近の対流および波立ち抑制部材が配設された例を示す模式的断面図
【図６】図３に示す例の水蒸気発生部位の塩水の貯留部の水面近傍に水面付近の対流および波立ち抑制部材が配設された例を示す模式的断面図
【図７】結露発生部位の殻部位の内面及び外面に熱交換を促進させるための突起部位を付設した例を示す断面図
【符号の説明】
１  ；本発明の真水製造装置
２  ；水蒸気発生部位
２ａ；殻部位
２ｂ；太陽光の受光部位
３  ；結露発生部位
３ａ；殻部位
３ｂ；熱交換を促進させるための薄い平板状の突起部位
４  ；連通部位
４ａ；殻部位
５  ；塩水給水装置
６  ；真水回収装置
７  ；対流および波立ち抑制部材
８  ；断熱材
９  ；陸地部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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