(57)【要約】【課題】効率良く海水から塩類を除去し、海水を蒸発させて凝縮させるエネルギ−投入量の少ない、構造の簡単な海水の淡水化装置を低価格で提供する。【解決手段】減圧された真空雰囲気で縦方向に設置した二重管の下部に淡水タンクを接続して基台とし、蒸発室下部の円筒噴射ヘッダ−から斜め上方向に海水を噴射して旋回上昇する超微霧を発生させ、旋回流の遠心力により塩類を分離しながら蒸発させ、吸引口を斜め下方向に湾曲した導入管に接続した撒水真空ポンプの撒水ノズルから撒水して発生した吸引力で凝縮室に水蒸気を吸引し、淡水と気液接触させながら水滴とし残りの水蒸気は冷却管で完全に凝縮して淡水とし、淡水排出管に設けた流水ポンプで通過する淡水により発生した吸引力で蒸発室内の真空雰囲気を促進させ、凝縮室内から気水分離した空気を蒸発室に斜め上方向に噴射し旋回流を発生させて循環させることで海水を淡水化した。【選択図】図１
2009056453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３室の区画
底板６７の上に円筒管３を縦方向に接続して上部を水平隔壁６５で隔てて冷却した淡水を蓄える淡水貯留タンク４８とし、その上に内筒管６と外筒管５を接続して上端部を上蓋板６８で塞いで密閉し、内筒管６の中を真空雰囲気として海水４１を噴霧する蒸発室９とし、外筒管５と内筒管６の間を加圧雰囲気として蒸発した海水を液化する凝縮室８の３室に区画したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項２】
噴霧加熱噴射
蒸発室９の最下部に設置した円筒噴射ヘッダ−１４の外周面に斜め上向に装着した整流放熱板１６の先端部に噴霧ノズル２０を設け、加熱した海水４１を円筒噴射ヘッダ−１４に供給した放出熱で蒸発室９の内部を加熱しながら噴霧ノズル２０から超微霧４４を噴射し、整流放熱板１６で竜巻状に旋回しながら上昇させ、発生した遠心力により海水４１に含まれた塩類を断熱材１１壁面へ圧着させて分離したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項３】
撒水真空ポンプ
吸引口３０を斜め下方向に湾曲させた水蒸気導入管３６を蒸発室９から放射状に内筒管６を貫通させ凝縮室８に配管して縦方向に撒水真空ポンプ１３を接続し、撒水真空ポンプ１３に内装した撒水ノズル２１から淡水を撒水すると、吐出する淡水４３と吸引される水蒸気の速度に大きな差があるために発生した吸引力で、蒸発室９内の水蒸気を吸引することで旋回上昇流を加速させながら蒸発室９内を真空雰囲気とし、海水４１の蒸発と気液接触による水蒸気の凝縮を促進させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項４】
減圧排気管
噴出孔３１を斜め上方向に湾曲させた減圧排気管３７を蒸発室９から放射状に内筒管６を貫通させ凝縮室８に配管して縦方向に気水分離装置１７を接続し、凝縮室８内の加圧された空気を減圧排気管３７の気水分離装置１７で減圧脱水して、蒸発室９内の噴出孔３１から斜め上方向に噴出して旋回しながら上昇させ、発生した遠心力により海水４１に含まれた塩類を断熱材１１壁面へ圧着させて分離したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項５】
淡水の冷却と揚程
淡水貯留タンク４８の内部に冷却用の海水４１を循環させる熱交換コイル２８を沈設して淡水４３を冷却し、内装した水中ポンプ６３で冷却した淡水４３を凝縮室８の冷却管２５を介して頂部の撒水真空ポンプ１３の撒水ノズル２１に供給し、撒水ノズル２１から撒水５４することで凝縮室８の内部を加圧雰囲気にしながら吸引した水蒸気と気液接触させて淡水とし、残りの水蒸気は下部の冷却管２５で完全に凝縮して淡水化することで、水蒸気の凝縮を促進させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項６】
落水真空ポンプ
凝縮室８から下部の水平隔壁６５を貫通して淡水貯留タンク４８に配管された落水管４５の中間部に落水真空ポンプ２２を設置して、落水する淡水と吸引される蒸発室９内の空気の速度に大きな差があるために発生した吸引力で、蒸発室９内の空気を吸引管３９を介して吸引することで真空雰囲気とし、噴射した海水４１の蒸発を促進させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項７】
淡水貯留タンクの殺菌
淡水貯留タンク４８の水面下部位置の円筒管３側面を貫通した取付フランジ７２から、紫外線波長が１８５ｎｍ又は２５４ｎｍの紫外線ランプ７５を紫外線の透過が良い防水構造の石英ガラス保護管７３に内装して淡水中に浸漬して設置し、海水４１に混入した病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの雑菌類の他、海水に含まれる藻類やカビ臭などの臭気を紫外線照射により殺菌脱臭処理したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、減圧法と蒸発法を用い海水から真水を得るための海水淡水化に関し、特に、水中ポンプを利用して効率よく淡水化が行える海水淡水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  海水から淡水を得る海水淡水化方法としては、蒸発法、逆浸透膜法、冷凍法、透過気化法及び電気透析法などの様々な方法がある。海水を加熱して減圧雰囲気で蒸発させて水蒸気とし、冷やして凝縮し淡水を造水する海水淡水化装置が従来から多く用いられていた。【０００３】  その処理方法の一つとして、減圧雰囲気で海水をスプレ−噴射して蒸発させ、冷却して凝縮し淡水を造水する海水淡水化装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。然し乍ら、この海水淡水化装置は、個々に設けた蒸発器や凝縮器とドレンセパレ−タ−などを複雑な配管によって接続しているため、熱損失も多く、装置製作費も高額となるため、低コストで淡水化させるための大幅な改良や技術改善が要求されていた。【０００４】  これを改良した提案として、片側の取水された海水を放熱手段に供給すると共に、他側の取水された海水を冷却手段に供給して冷却し、この冷却した海水と放熱手段から排出される海水とが凝縮手段に供給されて淡水を造水する装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。然し乍ら、この海水淡水化方法は装置の構造が複雑であり、エネルギ−効率も悪く、大量に海水を淡水化させることが困難であった。【０００５】  又、中空円筒の中に塩水を満たし下部に封水した調整室を設けて減圧した内部に、海水をスプレ−フラッシュして蒸発させ凝集する海水淡水化装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。然し乍ら、この海水淡水化装置は、減圧効率が悪く、装置も複雑で熱損失も多く、低コストで海水を淡水化させることが困難であった。【０００６】  更に、真空ポンプを使用することなくエゼクタ−を用いた減圧雰囲気の中で海水を淡水化させる装置が知られている（例えば、特許文献４参照。）。然し乍ら、この海水淡水化装置は、夫々の蒸発装置、凝集器、抽水タンクをポンプを用いて配管で結ぶため装置も大型となりエネルギ−コストも悪く、大量に海水を淡水化させることが困難であった。【０００７】  複数の蒸発室を上下に積層状態で配置し、海水を下方から上方に加熱しながら最上部で海水を排出し、減圧雰囲気で上方から下方に流下させつつ海水を蒸発させ、熱交換により凝縮して海水を淡水化する縦型の装置が知られている（例えば、特許文献５参照。）。然し乍ら、この装置は構造が複雑で淡水化性能も悪くその大幅な改良が要求されていた。【０００８】  その他、超音波素子により海水から霧を発生させ、サイクロン機能をもった凝集室で液化するものが知られている（例えば、特許文献６参照。）。然し乍ら、この蒸留装置では熱交換効率が悪く、装置も複雑で製作費も高額となりその改善が求められていた。【０００９】
【特許文献１】特許第２７１８９７２号公報  特許第２８７８２９６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９３６９号公報
【特許文献３】再公表特許ＷＯ２００４／０６９３７０号公報
【特許文献４】特開２００２−２５４０６６号公報
【特許文献５】特開２００１−１２９５３４号公報
【特許文献６】特開２００５−１３１５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  以上述べた如く、減圧法による従来公知の海水淡水化装置では、減圧した蒸発室内に海水のみ供給して蒸発作用を行わせているため、減圧容器内の海水が蒸発潜熱により次第に冷やされるため、飽和水蒸気圧が次第に低下し真空ポンプの負荷が増え、併せて淡水化能力が低下するため造水効率が悪くその改善が要求されていた。【００１１】  又、従来のスプレ−フラッシュによる淡水化方法は、船舶などに設置してタ−ビンなどの排熱を利用して淡水化する方法であり、蒸発に多大のエネルギ−を必要とする真空蒸発部と凝縮器が別個の構造が多く、接続管路が複雑なためエネルギ−ロスも多く、淡水化装置の製造価格と造水コストが大幅にアップするなどの様々な問題があるため、汎用品として単独に淡水化装置を設置することが困難であった。【００１２】  逆浸透膜法による造水方法は装置自体も高価であり、水を選択的に通す逆浸透膜を用いて、海水を加圧して逆浸透膜の反対側から淡水を回収する方法であり、海水を浸透圧以上の圧力まで加圧するための動力費、目詰まりで交換する逆浸透膜の交換費が高額となり、更に、その汚染されて閉塞した逆浸透膜の産業廃棄物としての廃棄費も必要なことと、日産１０００トン以上の淡水化装置でないと造水コストが大幅にアップするため、日産２０トン前後の淡水化装置として使用することは不可能である。【００１３】  以上の課題を解決するため本発明はなされたものであり、減圧法とスプレ−フラッシュ法を用いて燃料費や消費電力を大幅に削減して、省エネルギ−化と造水効率の大幅な向上を図って低運転エネルギ−により、地球環境の保全と二酸化炭素の削減を配慮した、従来にない低造水コストの海水淡水化装置を低価格で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本発明は上記の目的を達成するために、底板の上に円筒管を縦方向に接続して上部を水平隔壁で区画して造水した淡水を蓄える淡水貯留タンクとし、その上部に内筒管と外筒管を接続して上端部を上蓋板で塞いで密閉し、内筒管の中を真空雰囲気として海水を噴霧する蒸発室とし、外筒管と内筒管の間を加圧雰囲気として海水の水蒸気を液化する凝縮室とした３室に区画した円筒状の海水の淡水化装置を縦方向に設置したものである。【００１５】  第２の課題解決手段は、蒸発室の下部中央部に設置した円筒噴射ヘッダ−の外周に斜め上方向に設置した整流放熱板の先端部に噴霧ノズルを装着して、加熱した海水を円筒噴射ヘッダ−に供給して蒸発室の内部を加熱し、噴霧ノズルから加熱した海水を噴射して超微霧を発生させ、整流放熱板により竜巻状に旋回させながら上昇させて発生した遠心力により海水に含まれた塩類を分離して蒸発を促進させたものである。【００１６】  第３の課題解決手段は、蒸発室内の最上部に吸引口を斜め下方向に湾曲させた水蒸気導入管を放射状に配置して凝縮室に配管し、夫々の水蒸気導入管の先端部に撒水真空ポンプを縦方向に接続させ、撒水真空ポンプに内装した撒水ノズルから淡水を撒水して発生した吸引力により、蒸発室内の水蒸気を吸引して旋回流を加速させながら真空雰囲気とし、噴射した海水に含まれた塩類を分離して蒸発を促進させたものである。【００１７】  第４の課題解決手段は、凝縮室内の下部に噴出孔を斜め上方向に湾曲させた減圧排気管を逆Ｌ字型に配置して蒸発室に配管し、夫々の減圧排気管の吸引口に気水分離装置を内装させ、凝縮室から脱水した空気を蒸発室内で斜め上方向噴出孔から排出することで旋回上昇を発生させ、噴射した海水に含まれた塩類の分離を促進させたものである。【００１８】  第５の課題解決手段は、淡水貯留タンクの内部に、淡水を冷却する熱交換コイルを沈設し、冷却された淡水を内装した水中ポンプを用いて凝縮室の冷却管を介して頂部の撒水真空ポンプに内装した撒水ノズルから撒水し蒸発室内の空気を吸引して真空を促進し、凝縮室内部を加圧雰囲気とし、噴射した超微霧の蒸発と凝縮を促進させたものである。【００１９】  第６の課題解決手段は、凝縮室から下部の水平隔壁を貫通して淡水貯留タンクに配管された落水管の中間部に落水真空ポンプを設置して、落水する淡水の通過により発生した吸引力により、蒸発室内部の空気を吸引して海水の蒸発を促進させたものである。【００２０】  第７の課題解決手段は、淡水貯留タンク内に、紫外線波長が１８５ｎｍ又は２５４ｎｍの紫外線ランプを防水構造の石英ガラス保護管に内装して淡水中に浸漬し、海水に混入した各種雑菌類や、海水に含まれる藻類やカビ臭などの臭気を紫外線処理したものである。【００２１】  第１の解決手段による作用は次の通りである。即ち、コンクリ−ト基礎の上にアンカ−ボルトで締結する底板６７の上に円筒管３を縦方向に接続して上部を水平隔壁６５で隔てて冷却した淡水を蓄える淡水貯留タンク４８とし、その上に内筒管６と外筒管５を接続して上端部を上蓋板６８で塞いで密閉し、内筒管６の中を真空雰囲気として海水４１を噴霧する蒸発室９とし、外筒管５と内筒管６の間を加圧雰囲気として蒸発した海水��液化する凝縮室８の３室に区画した、縦型に一体化したことで簡素化して配管の省略及び熱損失が削減されるため、海水を低コストで淡水化させることができる。【００２２】  第２の解決手段による作用は、蒸発室９の最下部に設置した円筒噴射ヘッダ−１４の外周面に斜め上向に装着した整流放熱板１６の先端部に噴霧ノズル２０を設け、加熱した海水４１を円筒噴射ヘッダ−１４に供給した放出熱で蒸発室９の内部を加熱しながら噴霧ノズル２０から超微霧４４を噴射し、整流放熱板１６で竜巻状に旋回しながら上昇させ、発生した遠心力により海水４１に含まれた塩類を断熱材１１の壁面へ圧着させて分離しながら上昇し、噴射した海水４１の蒸発を促進させることができる。【００２３】  第３の解決手段による作用は、吸引口３０を斜め下方向に湾曲させた水蒸気導入管３６を蒸発室９から放射状に内筒管６を貫通させ凝縮室８に配管して縦方向に撒水真空ポンプ１３を接続し、撒水真空ポンプ１３に内装した撒水ノズル２１から淡水を撒水すると、吐出する淡水４３と吸引される水蒸気の速度に大きな差があるために発生した吸引力で、蒸発室９内の水蒸気を吸引することで旋回上昇流を加速させながら蒸発室９内を真空雰囲気とし、海水４１の蒸発と気液接触による水蒸気の凝縮を促進させることができる。【００２４】  第４の解決手段による作用は、噴出孔３１を斜め上方向に湾曲させた減圧排気管３７を蒸発室９から放射状に内筒管６を貫通させ凝縮室８に配管して縦方向に気水分離装置１７を接続し、凝縮室８内の加圧された空気を減圧排気管３７の気水分離装置１７で減圧脱水して、蒸発室９内の噴出孔３１から斜め上方向に噴出して旋回上昇流を発生させることにより、噴射した海水４１に含まれた塩類を発生した遠心力により分離させることと水蒸気の蒸発を促進させることができる。【００２５】  第５の解決手段による作用は、淡水貯留タンク４８の内部に冷却用の海水４１を循環させる熱交換コイル２８を沈設して淡水４３を冷却し、内装した水中ポンプ６３で冷却した淡水４３を凝縮室８の冷却管２５を介して頂部の撒水真空ポンプ１３の撒水ノズル２１に供給し、撒水ノズル２１から撒水５４することで凝縮室８の内部を加圧雰囲気にしながら吸引した水蒸気と気液接触させて淡水とし、残りの水蒸気は下部の冷却管２５で完全に凝縮して淡水化することで、水蒸気の凝縮を促進させることができる。【００２６】  第６の解決手段による作用は、凝縮室８から下部の水平隔壁６５を貫通して淡水貯留タンク４８に配管された落水管４５の中間部に落水真空ポンプ２２を設置して、落水する淡水と吸引される蒸発室９内の空気の速度に大きな差があるために発生した吸引力で、蒸発室９内の空気を吸引管３９を介して吸引することで真空雰囲気とし、噴霧ノズル２０から噴射した海水４１の水蒸気（超微霧）の蒸発を促進させることができる。【００２７】  第７の解決手段による作用は、淡水貯留タンク４８の水面下位置の円筒管３側面を貫通した取付フランジ７２に、紫外線波長が１８５ｎｍ又は２５４ｎｍの紫外線ランプ７５を紫外線の透過が良い防水構造の石英ガラス保護管７３に内装して淡水中に浸漬して設置し、海水４１に混入した病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの��菌類の他、海水に含まれる藻類やカビ臭などの臭気を紫外線照射により殺菌脱臭処理することができる。
【発明の効果】
【００２８】  上述したように本発明による海水の淡水化処理装置は、縦方向に設置した二重管の内側を真空雰囲気の蒸発室、外側を加圧雰囲気の凝縮室とし、凝縮室の撒水真空ポンプで撒水により発生した吸引力で蒸発室の水蒸気を吸引して真空雰囲気とし、凝縮室に流入した水蒸気は気液接触されて液化し、残りの水蒸気は冷却管で冷却して完全に淡水にするため、高価な真空ポンプを必要とせず、低価格化と淡水化装置の構造が簡素化できる。【００２９】  真空雰囲気の蒸発室下部から、海水を加圧して多数個の噴霧ノズルを用いて５０μｍ前後の超微霧を斜め上方向に旋回させながら噴射して、旋回上昇する過程で発生した遠心力で塩類を分離しながら海水を蒸発させて加圧雰囲気の凝縮室に吸引し、撒水による気液接触と冷却管との接触による凝縮で完全に淡水化し、蒸発・凝縮に係わるエネルギ−消費量を最小限に抑えたことにより、低コストで大量の海水を淡水化することができる。【００３０】  淡水化する動力源としては家庭用の１００Ｖ電源だけで淡水化できる淡水化装置で、機械装置として可動する物は、汎用品の水中ポンプと加圧ポンプだけのため機械的な信頼性も高く、破損した場合でもポンプ単体の交換だけで対応ができることと、濾過膜やフイルタ−などの消耗品や廃棄物が発生しないためメンテナンス費用も安価で、淡水化作業に特別な技術者が必要ない自動淡水化装置のため、維持管理コストが大幅に削減できる。【００３１】  １００Ｖの電源設備が無い離島や辺鄙地に海水淡水化装置を設置するには、太陽電池で発電した電力を蓄電池に貯えて交流に変換して対応、小型のエンジン発電機を設置して対応できることと、減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管の内側を蒸発室、外側を凝縮室としたことで機密性が図れて構造が簡素化できたことで、低コストで大量の海水を淡水化できる装置が、場所を選ばずどこにでも設置することができる。【００３２】  紫外線波長が２５４ｎｍの紫外線殺菌ランプを淡水貯留タンクに浸漬したことで、海水より流入した各種の雑菌や細菌類の繁殖を防ぐ他、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などが殺菌処理できる。又、海水の汚濁状況により紫外線波長が１８５ｎｍのオゾンを発生する紫外線ランプを選定して浸漬することで、殺菌処理と消臭処理したことにより水道水質基準に適合した衛生的で安全な飲料水を大量に供給することができる。【００３３】  二重管で構成された蒸発室と凝縮室の下側に、二重管の外径と同一径の淡水貯留タンクを接合したことで各種の配管が簡素化できたことと、併せて淡水貯留タンクの底板を基盤としコンクリ−ト基礎にアンカ−ボルトで締結することで淡水化装置を自立させることができるため、設置場所に運搬して立設するだけで淡水化装置はただちに稼動するため、工事費や諸経費の大幅な削減により、低価格で淡水化装置を提供することができる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００３４】  以下、本発明の海水の淡水化方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本発明はこれに限定されるものでなく、淡水化される水質の状況や設置する場所の状況に応じて、適宜自由に変更できるものである。
【００３５】実施例１
海水淡水化装置１の骨格となる構造は図１の如く、板厚２５ｍｍの鋼板の周囲をアンカ−ボルト７１を用いてコンクリ−ト基礎の上に締結させる底板６７の上に、淡水貯留タンク４８となる（例えば、板厚２２ｍｍの鋼板で直径１２０ｃｍ・高さ２４０ｃｍなど。）円筒管３を縦方向に溶接することで淡水貯留タンク４８の外郭となり、上部を水平隔壁６５で区画することで、内容積が約２ｍ３前後とし約半分の１ｍ３の淡水を貯えられる淡水貯留タンク４８となり、上部に接続して設ける蒸発室９と凝縮室８の架台を兼ねたものである。
【００３６】  水平隔壁の上に内筒管６（例えば、板厚１９ｍｍの鋼板で直径７０ｃｍ・高さ１０００ｃｍなど。）を縦方向に溶接して蒸発室９とし、内筒管６の外側に鍔水平隔壁６６を介して外筒管５（例えば、板厚２ｍｍのＳＵＳ鋼板で直径１２０ｃｍ・高さ１０００ｃｍなど。）で覆うことで内径が７０ｃｍで外径が１２０ｃｍのド−ナツ型の筒状で高さ１０００ｃｍの凝縮室８となり、内筒管６と外筒管５上端部は上蓋板６８で塞いで密閉されている。
【００３７】  下部の淡水貯留タンク４８の底板６７と円筒管３の内側を吸水しない断熱材１１（例えば、ポリエチレン発泡材など。）で内側断熱することで、外気による冷却熱の放出を防ぐことができる。内筒管６の内側を断熱材１１で内断熱することで、加温された蒸発室９の熱を外側の冷却された凝縮室８からの熱伝導により吸収されることを防ぐことができる。外筒管５の内側を断熱材１１で内側断熱することで、冷却された凝縮室８の内部を太陽光線による加熱から防ぐことができるため、大幅なエネルギ−損失を防ぐことができる。
【００３８】  淡水貯留タンク４８の内部は通気管４０により大気に開放された構造であり、蒸発室９の内部は、噴射した超微霧４４の蒸発を促進させるために減圧された真空雰囲気に維持されている。反面、蒸発室９外側の凝縮室８は蒸発した海水の水蒸気の凝縮を促進させるため加圧雰囲気に維持されている、夫々３室に区画して密閉して自立させた鋼製の円柱構造で、防錆処理の方法は、亜鉛と鉄では亜鉛が陽極的な挙動をとり耐久性があるため、電気亜鉛メッキを施した後、更にクロメ−ト処理により耐蝕性を増したものである。
【００３９】  蒸発室９の最下部に設置した円筒噴射ヘッダ−１４の外周面に斜め上向に装着した整流放熱板１６の先端部に噴霧ノズル２０を設け、加熱した海水４１を円筒噴射ヘッダ−１４に供給した放出熱で蒸発室９の内部を加熱しながら整流放熱板１６先端の噴霧ノズル２０から超微霧４４を噴射し、凝縮室８内の加圧された空気を減圧排気管３７の気水分離装置１７で減圧脱水して、蒸発室９内の噴出孔３１から斜め上方向に噴出して旋回上昇流を発生させることで、海水４１を円筒噴射ヘッダ−１４の噴霧ノズル２０から噴射した超微霧４４の蒸発を促進させて発生した遠心力により塩類を断熱材１１の壁面へ圧着させて分離しながら、噴射した海水の水蒸気は蒸発室９の頂部まで上昇する。
【００４０】  蒸発室９の頂部には、吸引口３０を斜め下方向に湾曲させた水蒸気導入管３６を蒸発室９から放射状に内筒管６を貫通させ凝縮室８に配管し、水蒸気導入管３６端部で縦方向に撒水真空ポンプ１３を接続して内装された撒水ノズル２１から淡水を撒水すると、吐出する淡水４３と吸引される水蒸気の速度に大きな差があるため発生した吸引力で、蒸発室９内の水蒸気を吸引することで旋回上昇流を加速させながら蒸発室９内を真空雰囲気とし、超微霧４４の蒸発と気液接触による水蒸気の凝縮を促進させながら凝縮室８の内部を流下しながら淡水化される。
【００４１】  貯水量が１ｍ３前後の淡水貯留タンク４８内の貯留水面１８以下で貯留された淡水４３の中に、冷却用の熱交換コイル２８と交互運転する２台の水中ポンプ６３と殺菌消毒用の紫外線ランプ７５を沈設し、熱交換コイル２８に約１５℃前後の冷却水５３を循環させて淡水４３を冷却して貯留させる。冷却された淡水４３を水中ポンプ６３で揚水管２４を介して分水リングヘッダ−７７まで一旦揚程され、凝縮室８内に管長が１５ｍ前後でＵ字型に配置された多数本の冷却管２５に分水されて下降しながら蒸発した水蒸気を冷却することで淡水４３にしながら上昇して集水リングヘッダ−７８で集水され、接続管２６を介して撒水真空ポンプ１３に内装された撒水ノズル２１に供給される。
【００４２】  撒水ノズル２１から淡水４３を０，３ｍｍ前後の水滴になるようにして撒水５４すると、０，３ｍｍ前後の水滴を核として水蒸気が付着（気液接触）することで１ｍｍ前後の水滴となることと、撒水５４されたことによる圧縮作用により凝縮室８内部の凝縮能力が促進され、水滴にならなかった残りの水蒸気は１５ｍ前後のＵ字型に配置された冷却管２５の表面に接触することで完全に凝縮されて淡水となり、凝縮室８内部を流下して水平隔壁６５に接管した落水管４５に接続した落水真空ポンプ２２を介して淡水貯留タンク４８に落水して貯留され、貯留水面１８より溢れた淡水４３が淡水排出管３８から排出される。
【００４３】実施例２
海水淡水化装置の蒸発室下部から加熱した海水を超微霧として噴射する円筒噴射ヘッダ−１４の詳細な構造の説明は、図２の側面図と図３平面図の如く、蒸発室９の中心位置の水平隔壁６５の上にガスケット３５を介してボルト７１で締結する接続フランジ３３（例えば１００Ａ、板厚１６ｍｍで外径２０ｃｍ・内径１０ｃｍなど。）に１００Ａの鋼管（例えば、板厚２ｍｍので直径１０ｃｍ・高さ１５０ｃｍなど。）を溶接して、加圧した海水４１を斜め上方向６０°の角度に噴射して旋回上昇させる超微霧４４を噴射する円筒噴射ヘッダ−１４の本体１５としたものである。
【００４４】  円筒噴射ヘッダ−１４の外周面には、エルボ７４（例えば、９０°螺子込み管継手。）の中心線６２を６０度の角度で６分割した水平位置で、上下の隣り合うエルボ７４の中心線６２の上下間隔を１ｃｍづつ右下がりに開けて、円筒噴射ヘッダ−１４の本体１５への溶接と、エルボ７４の曲がり部と本体１５とは整流放熱板１６（例えば、板厚５ｍｍで外径１４０ｍｍ・長さ３０ｍｍなど。）を溶接して加熱した海水による熱を放出させて蒸発室９の内部を加熱させることと、エルボ７４の螺子込み管継手に挿入したセラミック製の噴霧ノズル２０から噴射された海水４１の超微霧４４を斜め上方向６０°に噴射して、整流放熱板１６により竜巻状に旋回させることで発生した遠心力により塩類を分離しながら、噴射した超微霧４４の蒸発を促進させることができる。
【００４５】  海水淡水化装置の主要構成部品である円筒噴射ヘッダ−１４の製作方法と防錆処理は、海水４１や分離した濃縮塩水に含まれる塩素やナトリウムによる腐食を防ぐために、鋼管（例えば、瓦斯管１００Ａ）に鋳鉄製９０度のねじ込み管継手を溶接した後、酸洗いと脱脂処理をして電気亜鉛メッキとクロメ−ト処理を施した後に噴霧ノズル２０の螺子込み部をタップにより螺子切して、錆や耐磨耗に強いセラミック製の噴霧ノズル２０をシ−ルテ−プを併用して螺子込んで装着したものである。
【００４６】  異物通過径０．３ｍｍの噴霧ノズル２０（例えば、株式会社池内のアルミナセラミックスプレ−ノズル、スプレ−イングシステム・ジャパン株式会社のフルコ−ンノズル、有限会社香取組製作所のセラミックノズルなど。）で海水４１を噴射すると、蒸発室９内部の温度が２０℃で湿度が５０％では１ＭＰａに加圧したときに噴射された海水４１の超微霧４４の外径は５０μｍ乃至８０μｍ前後であり、噴射して３秒前後で蒸発させることができるため、直線距離にして約９０ｃｍ前後で完全に蒸発する。
【００４７】  異物通過径０．３ｍｍの噴霧ノズル２０から１ＭＰａに加圧した海水を供給すると一個の噴霧ノズル２０で１時間当たり約４ｌ前後の海水４１が噴射できる。２ＭＰａに昇圧した海水を供給すると一個の噴霧ノズル２０で１時間当たり約６ｌ前後の海水４１が噴射できるため、円筒噴射ヘッダ−１４の外周部に１５０個前後の噴霧ノズル２０を装着し、供給圧力を１ＭＰａに加圧して噴射すると１日に約１２トンの海水４１が噴射できる。供給圧力を２ＭＰａに昇圧して噴射すると１日に約２０トンの海水４１が噴射できる。
【００４８】  噴霧ノズル２０から噴射された、外径が５０μｍ前後の海水４１の超微霧４４は、整流放熱板１６により竜巻状に旋回させることで発生した遠心力により、海水中に約３％前後含まれる塩類は比重が重いため遠心力により内筒管６の断熱材１１に付着して分離され、最上部の撒水真空ポンプ１３に達するまでに次々と付着することで塩類が濃縮されながら断熱材１１の表面を流下し、下部の水平隔壁６５に接管した濃縮塩水排出管２７の逆止弁３４で外気の進入を阻止することで蒸発室９の真空を保ちながら外部に排出される。
【００４９】  更に、蒸発室９の内部を高い真空雰囲気にして、大量に噴射した海水４１の沸点を下げて蒸発させるためには、濃縮塩水排出管２７の先端部に別途設置した真空ポンプ（図示せず）に接続して、蒸発室９内の濃縮塩水を排出すると同時に蒸発室９内の空気を吸引することで、内部が高真空雰囲気となり噴射された海水４１の超微霧４４は沸点が更に下がるため、超微霧４４の蒸発を促進させることができるが、凝縮するにも噴射した海水４１に見合う別途の冷却装置（例えば、冷水チラ−など。）の付帯設備が必要であり、淡水の緊急的な要求以外では、ランニングコストを勘案して適宜対応する。
【００５０】実施例３
蒸発室９の内部を真空雰囲気にする撒水真空ポンプ１３の構造は図４断面図と図５の平面図で詳細に説明する如く、蒸発室９内部の撒水真空ポンプ１３の吸引口３０は蒸発室９側から水蒸気導入管３６が内筒管６を貫通して凝縮室８側に放射状に配置され、旋回しながら上昇する水蒸気の旋回上昇を促進させるため、中央部に空間を開けて斜め下方向に湾曲させた吸入口３０が保持されている。蒸発室９の下部から噴射された海水４１の水蒸気に含まれる約３％前後の塩類は、旋回上昇する過程で発生した遠心力により断熱材１１に付着することで効率よく分離されながら上昇した海水４１の水蒸気は、蒸発室９最上部の撒水真空ポンプ１３の吸引口３０まで旋回が途切れることなく上昇する。
【００５１】  凝縮室８側の水蒸気導入管３６の先端部に撒水真空ポンプ１３を縦方向に接続し、撒水ノズル２１から淡水４３を噴射すると水蒸気導入管３６から水蒸気を吸い込みながら排出する。撒水ノズル２１から噴射する撒水５４の速度と吸引される水蒸気との速度差により発生した吸引力（ベルヌ−イ効果）により、蒸発室９内の水蒸気を吸引することで真空雰囲気にすることと、吸引により旋回流が加速されて下側から上昇する旋回流と合流することで、蒸発室９の下部から頂部まで旋回流は途切れることなく高速度で上昇するため、発生した遠心力により海水４１中に含まれる比重の重い塩類などは遠心力により外側に押し出されて断熱材１１の表面に付着することで効率良く塩類を分離させたものである。
【００５２】  撒水真空ポンプ１３に内装した撒水ノズル２１に、淡水貯留タンク４８の中に沈設した交互運転する二台の水中ポンプ６３を用いて、冷却された淡水４３を逆止弁３４と冷却管２５を介して接続管２６により最上部の撒水真空ポンプ１３に揚程して撒水ノズル２１から撒水５４する、凝縮室８に２４個の撒水真空ポンプを設置し、一か所の撒水ノズル２１から１分間に約２ｌを撒水し合計約５０ｌ撒水すると、蒸発室９の内部ではベルヌ−イ効果により１５０ｌ前後の吸引力が発生して減圧され最大真空度−９３ｋＰａの真空雰囲気に維持されるため、海水４１を噴射した水蒸気の蒸発する沸点温度が下がることと、旋回上昇中の遠心力が増強したことにより塩類の分離を促進させることができる。
【００５３】  蒸発室９で塩類を分離して上昇した海水の水蒸気は水蒸気導入管３６（例えば２４個）を介して撒水真空ポンプ１３の中に吸引され、撒水真空ポンプ１３に内装した撒水ノズル２１から一分間に約２ｌの冷却された淡水４３を、０，３ｍｍ前後の水滴となるように撒水すると、撒水された０，３ｍｍ前後の水滴を核として蒸発室９から導入された水蒸気が付着（気液接触）することで１ｍｍ前後の大粒の水滴となり撒水真空ポンプ１３からシャワ−状に撒水５４される。凝縮室８内に一分間に５０ｌ前後の冷却された淡水４３が撒水５４されることで発生した圧縮作用で凝縮能力は促進され、蒸発室９から撒水真空ポンプ１３に導入されて気液接触により水滴とならなかった残りの水蒸気は、撒水５４に随行されながら降下して冷却管２５の表面に接触することで完全に凝縮されて淡水となる。
【００５４】実施例４
蒸発室９の内部を真空を維持しながら旋回流を発生させる減圧排気管３７の構造は図６の断面図と図７の平面図で詳細に説明する如く、蒸発室９の下部に噴出孔３１を斜め上方向４５度に湾曲させた減圧排気管３７を内筒管６を貫通させて放射状（図示では１２本）に設置し、凝縮室８側には縦方向に気水分離装置１７に接続した吸引口３０が減圧排気管３７に溶接されている。凝縮室８の加圧された空気を循環させるため、逆碗形状の下側吸引口３０から吸い込み減圧排気管３７の気水分離装置１７で減圧した空気を、蒸発室９内で斜め上方向に設置した噴出孔３１から噴出することで、旋回流を発生させながら上昇するため、噴射した海水４１の蒸発を促進させることができる。
【００５５】  噴霧ノズル２０から竜巻状に噴射されて旋回上昇する超微霧４４と、減圧排気管３７から減圧して脱水された空気が噴出孔３１から斜め上方向に噴出する空気と合流することにより増速された遠心力により、海水中に約３％前後含まれる塩類などは比重が重いために、遠心力により蒸発室９の断熱材１１の表面に付着することで効率良く分離され、最上部の撒水真空ポンプ１３の吸引口３０に達するまでに次々と塩類などが付着して濃縮された濃縮塩水となり断熱材１１の表面を流下して、蒸発室９最下部の濃縮塩水排出管２７に外気流入防止のために設けた逆止弁３４を介して外部に排出される。
【００５６】実施例５
淡水貯留タンクに冷却用の熱交換コイルと交互運転する２台の水中ポンプと紫外線殺菌ランプを沈設した海水淡水化装置の基台を兼ねる構造は図８で詳細に説明する。淡水貯留タンク４８の円筒管３の内壁面を吸水しない断熱材１１で内側断熱して外気による冷却熱の放出を防いだ貯水量が１ｍ３前後の淡水中に、１５℃前後の冷却用の海水４１を循環させる熱交換コイル２８を設置したことで淡水４３は冷却され、水中ポンプ６３を用いて凝縮室８の冷却管２５を介して頂部の撒水真空ポンプ１３に内装した撒水ノズル２１からの撒水５４と蒸発した水蒸気とが気液接触して大粒の水滴となりシャワ−状に降水し、残りの水蒸気は下部の冷却管２５に接触して完全に冷却されて淡水化される。
【００５７】  冷却用の海水４１が確保出来ない場合や、渇水のため淡水化を急ぐ場合には、外部に冷却チラ−（図示せず。）を設置して冷却水の水温を７℃前後に冷却し、循環ポンプで熱交換コイル２８に循環して淡水を冷却することで、淡水の造水コストは多少アップするが、大量の海水４１を蒸発室９に噴射して蒸発した水蒸気が大量に凝縮室８に流入しても、冷却されたことで凝縮能力が大幅に向上するため大量の海水を淡水化することができる。
【００５８】実施例６
水平隔壁を貫通した淡水排出管に落水真空ポンプを設置した構造は図８の中段部で詳細に説明する。淡水貯留タンク４８の淡水４３を水中ポンプ６３を用いて凝縮室８の最上部に揚程し、凝縮室８から一分間に約６０ｌの冷却した淡水が撒水５４され、蒸発した海水の水蒸気を凝縮させて造水された淡水と合流して約７０ｌ前後の水量となった淡水４３は、水平隔壁６５に接管した落水管４５に排水され、途中に設けた落水真空ポンプ２２を介して淡水貯留タンク４８に排出されて貯留水面１８まで貯留して排出される。
【００５９】  凝縮室８から落水管４５を介して淡水貯留タンク４８に落下する淡水４３を利用して、落水管４５の中間部に設置した落水真空ポンプ２２のオリフィス部で、淡水４３の落下速度と吸引される蒸発室９内の空気との速度差により発生した吸引力（ベルヌ−イ効果）により、蒸発室９内の空気を逆止弁３４を内装した吸引管３９を介して吸引することで、蒸発室９内は最大真空度が−９３ｋＰａ前後の真空雰囲気に維持されるため、海水４１から遠心力により塩類を分離した後の水蒸気の蒸発温度（沸点）が下がるため、２０℃前後の低温度の海水４１の水蒸気でも効率良く蒸発させて淡水化することができる。
【００６０】実施例７
淡水貯留タンクの中に紫外線ランプを沈設した殺菌方法の構造は図８の下部の右側で詳細に説明する。淡水貯留タンク４８の貯留水面１８より下部位置の側面に、紫外線ランプ７５（例えば、岩崎電気株式会社の浸漬式殺菌装置など。）を挿入して固定する取付フランジ７２（例えば、８０Ａ）を溶接し、取付フランジ７２の中から貯留された淡水４３の中に紫外線波長が２５４ｎｍ又は１８５ｎｍの紫外線ランプ７５を、淡水化する海水の汚濁状況に応じて適宜選定して、透過効率が良い防水構造の石英ガラス保護管７３に内装して固定し、貯留した淡水中に浸漬しているため殺菌効率が良いことと、低い位置に設置したことにより紫外線ランプ７５の保守点検や交換が容易にできる。
【００６１】  淡水貯留タンク４８に貯留された淡水４３の中に紫外線波長が２５４ｎｍの紫外線ランプ７５に浸漬したことにより、殺菌処理された淡水４３が水中ポンプ６３により凝縮室８の最上部に揚程され循環するため、海水４１に混入した病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの細菌類は淡水化装置１の内部において繁殖が防がれ完全に殺菌処理される。その他、海水に混入した藻類やカビ臭などの消臭処理は紫外線波長が１８５ｎｍのオゾンを発生する紫外線ランプを照射することで殺菌処理や消臭処理が簡単にできるため、淡水化装置１で造水した淡水４３は、水道水質基準の健康に関する項目に対応した飲料水として供給することができる。又、食品の調理や加工においてＨＡＣＣＰ（危害分析重要管理方式）を導入する食品工場の洗浄水や原料用水に、低コストの淡水を大量に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】  本発明の淡水化装置の実施例を示す縦断面詳細図である。
【図２】  本発明の円筒噴射ヘッダ−の断面図である。
【図３】  同円筒噴射ヘッダ−の平面詳細図である。
【図４】  本発明の撒水真空ポンプの縦断面詳細図である。
【図５】  同撒水真空ポンプの平面詳細図である。
【図６】  本発明の減圧排気管の断面図である。
【図７】  同減圧排気管の平面詳細図である。
【図８】  本発明の淡水化装置の下部の縦断面詳細図である。
【符号の説明】
【００６３】  ９    蒸発室
１３  撒水真空ポンプ
１４  円筒噴射ヘッダ−
１７  気水分離装置
２１  撒水ノズル
２２  落水真空ポンプ
２８  熱交換コイル
３７  減圧排気管
７５  紫外線ランプ
【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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【図８】
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