JP2019018151A - 真水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のような多量の熱エネルギーを必要とせず、より簡易な構成で効率的に真水を生成でき、且つ、メンテナンス費用を含め設置コスト自体も削減できる真水生成装置を提供する。
【解決手段】 第一貯蔵槽２で海水又は汚染水等の貯蔵液Ｘを気化させ、水蒸気を第一導通管４を介して第二貯蔵槽３へと流通させる。第二貯蔵槽３では、水蒸気が第二吸着素材３１に吸着して凝結し、下方に落滴して真水Ｙを生成する。第一導通管４に設けた減圧手段６で装置内の空気の一部を排除することにより、装置内に占める水蒸気の割合を増加させ、且つ、減圧によって貯蔵液Ｘの沸点を低下させることで気化現象を促し、効率的に真水Ｙを生成できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水、汚泥水、油水又は工業用排水などを真水化する真水生成装置に関する。

従来、海水などを真水化する方法としては、海水を熱して蒸発させ、再び冷却して真水にする方法が一般的であり、熱効率をよくするために減圧蒸留されており、実用プラントでは多数の減圧室を組み合わせた多段フラッシュ方式が採用されている（特許文献１）。当該方法によれば、生成された真水の塩分濃度は低く５ｐｐｍ未満程度であるが、大量の真水を生成することができる。

また、昨今では、真水に圧力をかけて逆浸透膜（いわゆるＲＯ膜）を呼ばれる濾過膜の一種に通し、海水の塩分を濃縮除去して真水をこし出す方法が採用されており、日量１万トンを超える大型プラントが建設されている。ＲＯ膜は、元の海水の塩分濃度が高いほど、また得ようとする真水の塩分濃度が低いほど高い圧力をかけて、例えば、タービンポンプやプランジャーポンプ等の高圧ポンプによる圧力によって濾過する必要があり、この圧力に耐えられるように、中空糸膜やスパイラル膜とよばれる複雑な構造の膜が各種提案されている（特許文献２）。

特開平１０−７１３２０号公報 特許第４１１３５６８号公報

しかしながら、上記多段フラッシュ方式では、大量の真水を生成することができるものの、海水の品質は問われないが、熱効率が極めて悪く、多量のエネルギーを必要とする問題があった。また、ＲＯ膜を使用した方式では、ポンプで加圧しながら行うため、真水が生成される量は、海水の場合で５％程度であり、汚泥水や油水で１０％程度しか生成されないという問題があり、また、ＲＯ膜は目詰まりするため、逆加圧をして目詰まりを解消する定期的なメンテナンスを行うか、適宜ＲＯ膜自体を交換する必要が生じていた。これら従来の方式では、メンテナンスコストを含め真水生成プラントとして構成し運用するコストが掛かり、真水生成効率からみても高コストにならざるを得ないという問題があった。してはいなかった。

そこで、本発明は、従来のような多量の熱エネルギーを必要とせず、より簡易な構成で効率的に真水を生成でき、且つ、メンテナンス費用を含め設置コスト自体も削減できる真水生成装置を提供することを課題とした。

上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明に係る請真水生成装置は、海水、汚泥水、油水又は工業用排水などの貯蔵液が収容され、空気を吸気する第一給気口と、前記貯蔵液から気化した水蒸気を排出する第一排気口とを備えた第一貯蔵槽と、前記第一排気口から排出された水蒸気を給気する第一第二給気口と、当該水蒸気を吸着するとともに凝結させ、凝結した水滴が下端部側から落滴するように吊設した一又は複数の凝結用基材と、空気を排出する第二排気口とを備えた第二貯蔵槽と、一端を前記第一貯蔵槽の第一排気口に連通し、他端を前記第二給気口に連通した第一導通管と、一端を前記第二貯蔵槽の第二排気口に連通し、他端を前記第一給気口に連通した第二導通管と、前記第一貯蔵槽、第一導通管、第二貯蔵槽、第二導通管、そして第一貯蔵槽の順で循環させるように第一導通管又は第二導通管内のいずれかに設置した送風手段と、前記第一貯蔵槽、第一導通管、第二貯蔵槽及び第二導通管内の空気を排除しながら、前記貯蔵液から気化した水蒸気が占める割合を増加させるように減圧し、水蒸気が占める割合が漸進的に増加したいずれかの段階で作動をＯＦＦにする減圧手段とを備えてなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第一貯蔵槽には前記貯蔵液内に下端部が浸漬された一又は複数の第一吸水基材が吊設され、前記第二貯蔵槽には、前記凝結用基材として、当該水蒸気を上端部側で吸着するとともに凝結させ、凝結した水滴が下端部側から落滴するようにした一又は複数の第二吸水基材が吊設されていることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第一及び第二吸水基材が、多孔質構造の各孔径が水分子の大きさに形成された合成ゼオライトからなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第一及び第二吸水基材が、多孔質構造の各孔径が水分子の大きさに形成されたナノカーボンからなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第一及び第二吸水基材は、吸水性に優れた布地からなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第二貯蔵槽の複数の凝結用基材又は第二吸水基材が、前記水蒸気の流れ方向に対してジグザグになるように並んで吊設されていることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第一貯蔵槽の下方側に前記貯蔵液を加熱する第一加熱手段を備えてなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第二貯蔵槽の周囲に第二貯蔵槽内を冷却する冷却手段を備えてなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、第二貯蔵槽の第二排出口から第一貯蔵槽の第一給気口へと流れる空気を加熱する第二加熱手段を前記第二導通管に備えてなることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第二加熱手段が、ヒートポンプであることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第二貯蔵槽の一又は複数の凝結用基材又は第二吸水基材が、当該第二貯蔵槽の上方から吊設されて第二貯蔵槽の内部を仕切り、前記水蒸気が第二給気口から送り込まれて第二排気口から排出されるまで当該第二貯蔵槽の内部を水平方向に複数回往復可能となる一方通行の流通経路を形成していることを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第一導通管が、前記第一排出口から前記第二給気口に向かって内径が逓増し、前記第二導通管が、前記第二排気口から第一給気口に向かって内径が逓減することを特徴としている。

また、真水生成装置は、好ましくは、前記第二貯蔵槽を複数備え、前記第一貯蔵槽と各第二貯蔵槽の間ごとに夫々第一導通管を介して一連に連通させるとともに、最後の第二貯蔵槽及び第一貯蔵槽を第二導通管を介して連通させてなることを特徴としている。

さらに、真水生成装置は、好ましくは、前記各第一導通管が、水蒸気の流通方向に向かって内径が逓増し、第二導通管は、空気の流通方向に向かって内径が逓減することを特徴としている。

本発明に係る真水生成装置によれば、前記第一貯蔵槽の貯蔵液を気化させた水蒸気を送風手段によって第二貯蔵槽まで流通させ、第二貯蔵槽で落滴させるようにしたことで真水生成することが可能であり、前記減圧手段を設けて真水生成装置内の空気を排除しながら、当該真水生成装置内に占める水蒸気を増加させることにより、比較的多量の水蒸気を第二貯蔵槽で凝結でき、より効率的に真水生成することができる。また、前記送風手段に要する電力と減圧手段のＯＦＦにするまでに要する一時的な電力で真水を生成することができることから運用コストを従来に比べ大幅に軽減することができ、また、簡易な構成であるため、その設置コストも軽減することができる。これにより、発展途上国、砂漠又は秘境等であっても、例えばわずかな太陽光パネル等を併設することにより、省電力且つ効率的に真水Ｙを生成することができる。

さらに、前記送風手段による送風は、前記第二貯蔵槽を経ることで乾燥し、第二導通管から第一貯蔵槽の給気側へと還流されるため、すなわち、当該還流された空気は、当該循環サイクルを経る前よりも温度の高い乾燥した空気として第一貯蔵槽へ送風されることになるため、前回よりも第一貯蔵槽内の貯蔵液に対して気化現象を一層促進することができ、凝結した真水の第二貯蔵槽への貯留を促進することができる。

また、真水生成装置によれば、前記第一吸水基材及び第二吸水基材を設けたことにより、第一吸水基材の下端部が貯蔵槽に貯蔵された海水等の貯蔵液に浸漬されており、当該第一吸水素材内部に貯蔵液から水分のみが瞬時に浸透し、当該水分が前記送風手段によって気化し、水蒸気となって前記第二貯蔵槽へと排出される。当該水蒸気は、第二吸水基材の第二吸水基材内部に吸着され、当該第二吸水素材内部を下方に浸透していくうちに熱を放出して凝結し、その下端部から真水の水滴となって第二貯蔵槽内に落滴し、第二貯蔵に真水を貯留することができる。

また、真水生成装置によれば、前記第一及び第二吸水基材を多孔質構造の各孔径が水分子の大きさに形成された合成ゼオライト又はナノカーボン、或いは、吸水性に優れた布地で構成したことにより、第一貯蔵槽内に貯蔵された海水等の貯蔵液の水分だけを効率的に浸透させて真水生成を促進させることができる。

また、真水生成装置によれば、前記第二貯蔵槽の複数の凝結用基材又は第二吸水基材を前記水蒸気の流れ方向に対してジグザグ状になるように並べたことにより、当該複数の凝結用基材又は第二吸水基材の間で水蒸気をより長い経路で流通させて効率的に吸着させることができ、より真水生成を促進することができる。

また、真水生成装置によれば、前記第一貯蔵槽の下方側に前記貯蔵液を加熱する第一加熱手段を備えたことにより、貯蔵液の気化を促進させることができ、より多量の水蒸気を第二貯蔵槽内で凝結させることで効率的に真水生成することができる。

また、真水生成装置によれば、前記第二貯蔵槽の下方側に第二貯蔵槽内を冷却する冷却手段を備えたことにより、第二貯蔵槽内での水蒸気の凝結を促進させ、より効率的に真水生成することができる。

また、真水生成装置によれば、第二貯蔵槽の第二排出口から第一貯蔵槽の第一給気口へと流れる空気を加熱する第二加熱手段を前記第二導通管に備えたことにより、第一貯蔵槽へ温度の高い空気を供給でき、第一貯蔵槽内での貯蔵液の気化を促進させることができ、より多量の水蒸気を第二貯蔵槽内で凝結させることで効率的に真水生成することができる。

また、真水生成装置によれば、前記第二加熱手段をヒートポンプとしたことにより、特に第二貯蔵槽に冷却手段を設けた場合には、温度の低い空気から熱エネルギーを取り出し、低コストで第一貯蔵槽内へ供給する空気を加熱することができる。

また、真水生成装置によれば、第二貯蔵槽の内部を前記凝結用基材又は第二吸水基材で仕切り、水蒸気が第二貯蔵槽内で複数回往復するようにその流通経路を形成したことにより、大型化せずとも第二貯蔵槽の内部スペースを有効に利用し、簡素な構成で、より一層効率的に真水を生成することができる。また、水蒸気の流通経路を一方通行に形成することにより、当該水蒸気を第二貯蔵槽３内でスムーズに流通させることができる。

また、真水生成装置によれば、水蒸気又は空気の流通方向に向かって前記第一導通管の内径を逓増したことにより、第一導通管内の圧力が徐々に低下するのに伴って温度が低下し、第二貯蔵槽へと流通した水蒸気の凝結を促すことができ、また、前記第二導通管の内径を逓減したことにより、第二導通管内の圧力が徐々に上昇するのに伴って温度が上昇し、より温度が高い空気を第一貯蔵槽へ還流させることができ、第一貯蔵槽の貯蔵液Ｘの気化を促すことができる。

また、真水生成装置によれば、第二貯蔵槽を複数設けたことにより、水蒸気を凝結させて落滴させる機会を増やし、より確実に真水Ｙを生成することができる。

さらに、真水生成装置によれば、複数の第二貯蔵槽を設け、且つ、各第一導通管の内径を水蒸気の流通方向に向かって逓増したことにより、各第一導通管内の圧力が低下するのに伴って温度も低下し、より省電力且つ効率的に第二貯蔵槽での水蒸気の凝結を促すことができる。

本発明に係る真水生成装置の構成を示す概略図である。 第二貯蔵槽の構成を示す平面図である。 他実施例の真水生成装置の構成を示す概略図である。 他実施例の真水生成装置の構成を示す概略図である。 他実施例の導通管の構成を示す斜視図である。 他実施例の導通管及び第二貯蔵槽の内部構成を示す平面図である。 他実施例の真水生成装置の構成を示す概略図である。

以下、図面に基づいて本発明を具体的に説明する。まず、図１は、本発明に係る第一実施例の真水生成装置１の構成を示す概略図である。真水生成装置１は、基本的な構成として、貯蔵液Ｘが貯蔵された第一貯蔵槽２、前記貯蔵液から気化した水蒸気を凝結させる第二貯蔵槽３、前記貯蔵液Ｘから気化した水蒸気を第二貯蔵槽３へと流通させる第一導通管４及び水蒸気凝結後の空気を第二貯蔵槽３から第一貯蔵槽２へと流通させる第二導通管５によって構成されており、前記第一貯蔵槽２には第一吸水基材２１が吊設され、前記第二貯蔵槽３には第二吸水基材３１が吊設されている。

また、第一導通管４には、真水生成装置１内を減圧するための減圧手段６が設けられている。さらに、第一貯蔵槽２の下方には、前記貯蔵液Ｘを温めるための第一加熱手段２４が設けられ、第二貯蔵槽３の周囲には、第二貯蔵槽３の内部空間を冷却して水蒸気の凝結を促す冷却手段３２が設けられ、前記第二導通管５には、第一貯蔵槽２への給気を温める第二加熱手段８と送風して真水生成装置１内を循環させる送風手段７とが設けられている。

前記第一貯蔵槽２は、開閉を可能とし、閉鎖時には密閉された筐体であって、内部に貯蔵液Ｘが貯留されている。当該貯蔵液Ｘは、真水Ｙを生成することを目的とした海水、汚泥水、油水又は工業用排水などである。当該貯蔵液Ｘには、複数の第一吸水基材２１の下端部が浸漬されている。なお、当該下端部が貯蔵液Ｘに浸漬可能に構成できれば、第一貯蔵槽２の上方から吊設したり、下方に載置することも可能である。また、第一貯蔵槽２には、前記送風手段７によって送風された空気が供給される第一給気口２２と第一貯蔵槽２の貯蔵液Ｘから第一吸水基材２１を介して気化した水蒸気を排出する第一排出口２３が形成されている。なお、図示はしないが、当該第一貯蔵槽２には、貯蔵液Ｘを入れるための流入口と、その残渣を取り出すための排出口が夫々開閉可能に設けられている。

前記第一吸水基材２１は、本出願人が開発した８００〜２０００℃の高温範囲で１℃刻みに加熱できる特別に構成された焼成炉を使用し、厳密な温度制御の下に長時間焼成することにより、多孔質構造の各孔径が水分子と同径に形成された合成ゼオライトでできており、貯蔵液Ｘに浸漬されると、この多孔部分で水分子だけを瞬時に吸着できるように機能し、水蒸気を吸着した場合には、水蒸気を凝結させて蒸留水として抽出できる機能を発揮できるものである。同じ機能を発揮する吸水素材としては、ナノカーボン材を使用したり、水分子径に織り込まれた布地などを用いて構成することもできる。

また、第一貯蔵槽２の下方には、貯蔵液Ｘを加熱して気化を促す第一加熱手段２４が設けられている。したがって、貯蔵液Ｘは、その水位を極力低くした方が熱伝導効率を低下させず、効率的に気化を促すことができる。なお、第一加熱手段２４は、水用ヒーターを貯蔵水Ｘ内に沈降させてもよく、また、第一貯蔵槽２の底面外側にシート状のヒーターを敷設してもよく、貯蔵液Ｘを加熱することができればどのような構成であってもよい。

第二貯蔵槽３は、開閉を可能とし、閉鎖時には密閉された筐体であって、上方から凝結用基材として複数の第二吸水基材３１が吊設されている。当該第二吸水基材３１は、前記第一吸水基材２１と同じものであり、前記第一貯蔵槽２から第一導通管４を介して流通された水蒸気を当該第二吸水基材３１に吸着させ、その内部を下方に浸透しながら熱を下げて順次凝結させ、第二吸水基材３１の下端部から下方に落滴し、真水Ｙが第二貯蔵槽２に貯留するように構成されている。また、第二貯蔵槽３には、前記第一貯蔵槽２からの水蒸気を給気する第二給気口３２と、水蒸気を失った空気を排出する第二排出口３３が形成されている。なお、図示はしないが、第二貯蔵槽３に貯留した真水Ｙを排出するための排出口が第二貯蔵槽３の側面下方に設けられている。

また、前記の通り、第二貯蔵槽３の外側周囲には、第二貯蔵槽３の内部を冷却するための冷却手段３４が設けられている。当該冷却手段３４は、冷凍倉等の周知の冷凍装置であって、第二貯蔵槽３の内部を冷却することにより、前記水蒸気の凝結を促し、より効率的に真水Ｙを生成することができる。

また、複数の第二吸水基材３１は、図２の第二貯蔵槽３の平面図に示すように、水蒸気の流れ方向に対してジグザグ状に吊設されている。これにより、当該複数の第二吸水基材３１の間で水蒸気を長い経路で流通させ、より効率的に第二吸水基材３１に水蒸気を吸着させることができ、真水Ｙの生成を促進することができる。なお、本実施例では、凝結用基材として前記第二吸水素材３１を使用したが、鰭状部材などの水蒸気を効率的に吸着させることが可能な基材を使用してもよい。

前記第一導通管４は、前記第一貯蔵槽２の第一排気口２３と第二貯蔵槽３の第二給気口３２を連通し、第一貯蔵槽２で気化した水蒸気を第二貯蔵槽３へと流通させるものである。また、第一導通管４には、前記の通り、減圧手段６が設けられている。

また、前記第二導通管５は、前記第二貯蔵槽３の第一排気口３３と第一貯蔵槽２の第一給気口２３を連通し、第二貯蔵槽３で水蒸気を失った空気を第一貯蔵槽２へと流通するものである。また、第二導通管５には、前記第二加熱手段６が設けられている。

前記減圧手段６は、前記第二貯蔵槽３の第二排出口３３近傍に連通したコンプレッサ又は真空ポンプ等の周知の減圧装置であって、真水生成装置１の第一貯蔵槽２、第二貯蔵槽３、第一導通管４及び第二導通管５内の空気（酸素及び窒素）を漸進的に外部に排出し、当該真水生成装置１内を減圧する。これにより、当該真水生成装置１内で占める水蒸気の割合を徐々に増加させ、比較的多量の水蒸気を第二貯蔵槽３で凝結させることにより効率的に真水Ｘの生成を促進することができる。また、減圧手段６は、第二貯蔵槽３で効率的に水蒸気を凝結可能な程度に、水蒸気の割合が増加した段階で作動をＯＦＦにする。そのため、水蒸気の割合が増加した状態では、それ以降、減圧手段６を作動させないことから、真水生成装置１の運用において省電力化に寄与することができる。また、より好ましい水蒸気の割合は、第一貯蔵槽２で気化した水蒸気が第一導通管４を介して第二貯蔵槽３へと流入する際に１００％であり、第二貯蔵槽３から排出する際に低割合になっているのがよい。また、減圧により沸点が下がるため、第一貯蔵槽２に貯留された貯蔵液Ｘの気化を促す作用もある。

前記送風手段７は、送風ファンであって、第一貯蔵槽２近傍の第二導通管５内に設置されており、当該送風手段７の送風によって第一貯蔵槽２で気化した水蒸気を第一導通管４へと送り出すものである。当該送風手段７は、本実施例では第二導通管５に設けて前記水蒸気を第一導通管４へと送り出すように構成したが、これを第一導通管４内に設けて前記水蒸気を第一導通管４へと吸い込むように構成してもよい。

前記第二加熱手段８は、ヒートポンプであって、前記の通り、第二導通管５の間に設置されており、第二貯蔵槽３で冷却された空気を省電力で加熱し、温度の高い空気を第一貯蔵槽２へと流通させることができる。なお、当該第二加熱手段８は、第二貯蔵槽３から排出された空気を加熱できれば、その他ヒーターであってもよい。

ここで、貯蔵液Ｘの気化を効率的に促進させる第一貯蔵槽２の内部空間の温度は、前記第一加熱手段２４及び第二加熱手段８の加熱により、約４５℃〜６０℃に設定するのが好ましい。また、一方、水蒸気の凝結を効率的に促進させる第二貯蔵槽３の内部空間の温度は、前記冷却手段３４の冷却により、約３℃に設定するのが好ましい。

また、図１中の符号９は、第一貯蔵槽２に連通して海水等の貯蔵液Ｘを充填するための注入槽９である。当該注入槽９は、その下方で第一貯蔵槽２の下方と連通しており、貯蔵液Ｘが注がれると第一貯蔵槽２内の貯蔵液Ｘが気化するのに伴って下方から第一貯蔵槽２へと充填される。

また、符号１０は、第二貯蔵槽３に連通し、生成された真水Ｙを取り出すための取出槽１０である。当該取出槽１０は、その下方で第二貯蔵槽３の下方と連通しており、第二貯蔵槽３で真水Ｙが生成されるのに伴って真水Ｙが流入し、取出槽１０内の真水Ｙの水位が上昇する。

このように注入槽９と取出槽１０を設け、これらに貯蔵液Ｘ又は真水Ｙを溜めることにより、第一貯蔵槽２、第一導通管４、第二貯蔵槽３及び第二導通管５内を密閉状態に維持可能であり、前記減圧手段６による効果をより一層発揮させることができる。

このように構成された真水生成装置１の循環サイクルは、以下の通りである。まず、第一貯蔵槽２に貯留された貯蔵液Ｘの水分子だけが瞬時に前記第一吸水基材２１に吸着され、第一貯蔵槽２の内部で気化して水蒸気となる。この際、前記第一加熱手段２４の加熱により気化現象がより促され、また、減圧手段６によって空気の一部が排除され、水蒸気の占める割合が第二貯蔵槽３で効率的に凝結可能な程度に増加している。なお、当該減圧手段６は、この段階で作動をＯＦＦにする。そして、前記送風手段７の送風によって、当該水蒸気は、第一排出口２２から第一導通管４を介して第二貯蔵槽３へと流通される。

第二給気口３２から第二貯蔵槽３内へ送り込まれた水蒸気は、前記ジグザグ状に配された第二吸水基材３１の間をぬうように流通しながら、当該第二吸水基材３１に吸着し、冷却手段３４によって冷却された第二貯蔵槽３内で、第二吸水素材３１の内部を下方に浸透していくうちに熱を放出して凝結し、第二吸水基材３１の下端部から水滴となって落下する。このようにして、第二貯蔵槽３には真水Ｙが貯留されていく。そして、水蒸気を失って乾燥した送風は、第二排出口３３から排出されたのち、第二加熱手段８で加熱され、温度が高く乾燥した空気として第一貯蔵槽２へと還流される。このように、一度還流した空気は、当該還流サイクルを経る前よりも温度が高く乾燥しているため、より一層貯蔵液Ｘの気化現象を促すことができる。

最後に、第一貯蔵槽２で貯蔵液Ｘが気化したのちの残渣は、前記図示しない排出口から取り出し廃棄する。一方、第二貯蔵槽３に貯留された真水Ｙは、前記取出槽１０から取り出して利用される。

このような真水生成装置１によれば、従来に比べてより低コストで、且つ、効率的に貯蔵液Ｘから真水Ｙを生成することができ、また、簡易な構成であるため、その設置コストも軽減することができる。

図３は、より簡易に構成した第二実施例の真水生成装置１を示す概略図である。

当該真水生成装置１は、図示のように、前記第一貯蔵槽２、第二貯蔵槽３、第一導通管４及び第二導通管５、減圧手段６及び送風手段７によって構成されている。減圧手段６は、第一貯蔵槽２、第一導通管４、第二貯蔵槽３及び第二導通管５の真水生成装置１内の空気を排除しながら、前記貯蔵液から気化した水蒸気の占める割合を増加させるように減圧し、水蒸気が占める割合が漸進的に増加した段階、例えば、第二貯蔵槽３で水蒸気を効率的に凝結可能な程度にまで水蒸気の割合が増加した段階で作動をＯＦＦにする。この比較的多量の水蒸気は、前記送風手段７の送風によって第一導通管４を介して第二貯蔵槽３へと流通される。第二貯蔵槽３は、前記複数の第二吸水基材３１或いはその他凝結用基材を上方から図２のようにジグザグ状に吊設して備えている。前記水蒸気は、当該第二吸水基材２１或いはその他凝結用基材に吸着し、その内部を下方に浸透していくうちに熱を放出して凝結し、その下端部から下方へと落滴する。このようにして、真水生成装置１は、第二貯蔵槽３に真水Ｘを貯留することができる。また、第二貯蔵槽３からは乾燥した温度の高い空気が排出され、第一貯蔵槽２へと還流されるため、貯蔵液Ｘの気化現象をより促すことができる。

当該真水生成装置１は、前記実施例の真水生成装置１よりもさらに簡易な構成であるため設置コストを軽減でき、さらに、第二貯蔵槽３で効率的に水蒸気を凝結可能な程度に水蒸気の占める割合が増加した段階で減圧手段６の作動をＯＦＦにするため、減圧手段６をＯＦＦにするまでの一時的な電力を除けば、送風手段７に要する電力供給だけで真水Ｙを生成できることから、その運用コストを大幅に軽減することができる。

なお、当該実施例の注入槽９及び取出槽１０の構成及びその効果は、前記第一実施例の真空生成装置１と同様である。

また、他の実施例として、第三実施例の真水生成装置１は、特に図示はしないが、図３に示す構成から減圧手段６を取り除き、第一実施例と同様に、第一貯蔵槽２に第一吸水基材２１を設ける構成としてもよい。前記の通り、第一吸水基材２１は、水分子だけを瞬時に吸着させて気化現象を促すため効率的に水蒸気を第二貯蔵槽３へと流通できる。当該真水生成装置１によれば、より簡易な構成で設置コストを軽減でき、送風手段７への供給電力のみで真水Ｙ生成できることから、運用コストをより一層軽減することができる。

このような第二及び第三実施例の真水生成装置１は、より簡易な構成で真水Ｙを生成することが可能である。すなわち、第一実施例の第一加熱手段２４、冷却手段２４及び第二加熱手段８は、第一貯蔵槽２での気化現象又は第二貯蔵槽３での凝結を促進させるためのものである。そのため、これら構成要素は、真水生成装置１において、貯蔵液Ｘの気化及び水蒸気の凝結を補助する目的で、選択的に設置の有無を決定することが可能である。

また、他の実施例として、第四実施例の真水生成装置１は、特に図示はしないが、前記第一乃至第三実施例の第一導通管４及び第一導通管５の内径（内幅）を長さ方向に沿って変更することでさらに効率的かつ省電力化を図って真水Ｙを生成することができる。なお、当該第一導通管４及び第二導通管５は、円筒状のほか、多角形状の筒状であってもよい。

具体的には、第一導通管４は、前記第一排気口２３から第二給気口３２までの長さ方向に沿って、その内径が徐々に広く逓増するように形成されている。これにより、第一導通管４内の圧力が徐々に低下するのに伴って温度が低下し、第二貯蔵槽３へと流通した水蒸気の凝結を促すことができる。

逆に、第二導通管５は、第二排気口３３から第一給気口２２までの長さ方向に沿って、その内径が徐々に狭く逓減するように形成されている。これにより、第二導通管５内の圧力が徐々に上昇するのに伴って温度が上昇し、より温度が高い空気を第一貯蔵槽２へ還流させることができ、第一貯蔵槽２の貯蔵液Ｘの気化を促すことができる。このように第一導通管４及び第二導通管５の内径を形成することにより、省電力で温度の低下及び上昇を図ることができ、貯留水Ｘの気化及び水蒸気の凝結を促すことができる。

この際、前記第一乃至第三実施例で示した第二加熱手段８は、前記の通り、貯蔵液Ｘの気化を補助する目的で選択的に設置の有無を決定すればよい。また、前記送風手段７は、第一導通管４及び第二導通管５のいずれにも設けるのがよく、さらには、両者の内径が広くなっている第二貯蔵槽３側に比較的大きな送風ファンを設けることにより、両者の内径が狭くなっている導通管内での水蒸気及び空気の流通速度を上げてその流通を促すことができる。

次に、本発明に係る第五実施例の真水生成装置１について、図４乃至図６を用いて具体的に説明する。本実施例に係る真水生成装置１は、前記第三実施例のものと比較すると、第一導通管４、第二導通管５及び第二貯蔵槽３の複数の第二吸水基材の構成が主として相違している。

図４は、第五実施例の真水生成装置１の構成を示す概略図であり、図５は、その第一貯蔵槽２、第二貯蔵槽３、第一導通管４及び第二導通管５の構成を示す斜視図であり、図６は、その第二貯蔵槽３の内部構造を平面視で示す概略図である。なお、図５及び図６では、説明しない構成の図示は省略している。

図４及び図５に示すように、当該真水生成装置１は、第一導通管４及び第二導通管５が第一貯蔵槽２の同じ側面から第二貯蔵槽３の上面まで並走し、第一貯蔵槽２と第二貯蔵槽３とを連通させている。また、第一導通管４内の第一貯蔵槽２近傍に配置された送風手段７は、第一貯蔵槽２で貯蔵液Ｘから気化した水蒸気が第一排気口２３から第一導通管４、そして、第二給気口３２を経て第二貯蔵槽３へと流通するように送風する。一方で、図５に示すように、第二導通管５内の第一貯蔵槽２近傍に配置された送風手段７は、第二貯蔵槽３で水蒸気を失った空気が第二排気口３３から第二導通管５、そして、第一給気口２２を経て第一貯蔵槽２へと還流するように送風する。なお、当該第一導通管４及び第二導通管も前記実施例と同様に、その内径（内幅）が逓増又は逓減するように形成することもできる。

図６は、前記水蒸気を凝結させて落滴させる第二吸水基材３１の構成を示す第二貯蔵槽３の内部構造を平面視した図である。第二吸水基材３１は、前記実施例ではジグザグ状に配されたが、本実施例では、図示のように、第二貯蔵槽３の内部に吊設された第二吸水基材３１で仕切られた一方通行の流通経路を前記水蒸気が水平方向に複数回往復するように配されている。図示の右側中央近傍の第二給気口３２から送り込まれた水蒸気は、図示の下方を一往復半したのち、図示の左側で上方へと流通し、さらに、図示の上方を一往復半する。すなわち、前記水蒸気は、合計で第二貯蔵槽３内を三往復する。これにより、水蒸気が前記第二吸水基材３１に吸着する機会を増加させることができ、当該吸着した水蒸気が凝結して落滴することにより、効率的に真水Ｙを生成することができる。その後、水蒸気を失った空気は、図中右側中央近傍の第二排気口３３から第二導通管５を介して第一貯蔵槽２へと還流される。

このように、第一導通管４及び第二導通管５を配し、且つ、第二貯蔵槽３内の凝結用基材又は第二吸水基材３１を構成すれば、当該真水生成装置１は、大型化せずとも第二貯蔵槽３の内部スペースを有効に利用し、簡素な構成で、より一層効率的に真水Ｙを生成することができる。また、水蒸気の流通経路を一方通行に形成することにより、当該水蒸気を第二貯蔵槽３内でスムーズに流通させることができる。

また、当該真水生成装置１は、前記第一実施例と同様に、図４で図示した減圧手段６又は第二加熱手段８のほか、図示しない第一貯蔵槽２の第一加熱手段２４又は第二貯蔵槽３の冷却手段２４を、貯蔵液Ｘの気化及び水蒸気の凝結を補助する目的で、選択的に設置の有無を決定することが可能である。特に、減圧手段６は、空気を排除して前記水蒸気の占める割合が増加した段階で作動をＯＦＦにするため、省電力で効率的に真水Ｙを得るという観点から有用である。また、図４に示す注入槽９及び取出槽１０は、前記実施例の説明と同様である。

なお、本実施例の第二吸水基材３１の配置方法は、これに限られるものではなく、水蒸気の流通経路として複数回に亘って第二貯蔵槽３内を往復させることができるものであってもよい。また、本実施例では、図５に示すように、第二貯蔵槽３の上面に第二給気口３２と第二排気口３３を設けたが、これらを第二貯蔵槽３の側面に設け、図６に示す流通経路に水蒸気を流し込み、また、空気を排気するようにしてもよい。

次に、第六実施例の真水生成装置１について、図７を用いて説明する。図７は、第六実施例の真水生成装置１の構成を示す概略図である。当該真水生成装置１は、その構成において前記第一実施例等と主として異なるのは、複数の第二貯蔵槽３を設けたことにある。

本実施例において、第二貯蔵槽３は、図示の通り、第二貯蔵槽３ａ、第二貯蔵槽３ｂ及び第二貯蔵槽３ｃの三槽で構成されている。これら各第二貯蔵槽３には、前記実施例の第二貯蔵槽３と同様に、夫々、上方から一又は複数の凝結用基材又は第二吸水基材３１が前記実施例のようにジグザグ状或いは水蒸気が複数回往復可能となるように吊設されており、また、真水生成装置１内の水蒸気が占める割合を増加させるために空気を排除する減圧手段６と、真水Ｙを取り出す取出槽１０とが設けられている。

第一貯蔵槽２で気化し、第一排気口２３から排出された水蒸気は、第一導通管４ａを介して第二給気口３２から一つ目の第二貯蔵槽３ａへ供給される。第二貯蔵槽３ａを経ても残留した水蒸気は、第二貯蔵槽３ａの第二排気口３３から排出され、第一導通管４ｂを介して二つ目の第二貯蔵槽３ｂへ供給される。当該第二貯蔵槽３ｂを経ても残留した水蒸気は、第二貯蔵槽３ｂの第二排気口３３から排出され、第一導通管４ｃを介して三つ目の第二貯蔵槽３ｃへ供給される。このように、本実施例の真水生成装置１では、水蒸気を凝結させて落滴させる機会を増やし、より確実に真水Ｙを生成するように構成されている。そして、水蒸気を失った空気は、三つ目の第二貯蔵槽３ｃの第二排出口３３から第二導通管５を経て第一貯蔵槽２へと還流される。

本実施例の真水生成装置１においても、前記第一加熱手段２４、冷却手段２４及び第二加熱手段８を、第一貯蔵槽２での気化現象又は各第二貯蔵槽３での凝結を補助促進する目的で、選択的に設置の有無を決定することが可能である。また、第一貯蔵槽２では、第一吸水基材２１を設けずに減圧手段６による減圧によって気化を促してもよく、また、補助的に第一加熱手段２４を設けてもよい。

また、本実施例の真水生成装置１では、前記各実施例の第一導通管４ａに増して第一導通管４ｂ及び第二導通管４ｃが形成されていることから、前記第四実施例で示した第一導通管４及び第二導通管５の内径（内幅）を逓増又は逓減させた効果をより一層発揮させることができる。

具体的には、第一導通管４は、前記第一排気口２３から第二給気口３２までの長さ方向に沿って、その内径が徐々に広く逓増するように形成する。これにより、第一導通管４ａ内の圧力が徐々に低下するのに伴って温度が低下し、第二貯蔵槽３ａへと流通した水蒸気の凝結を促すことができる。

また、第一導通管４ｂ及び第一導通管４ｃも、第二排気口３３から第二給気口３２までの長さ方向に沿って、その内径が徐々に広く逓増するように形成する。これにより、第一導通管４ｂ及び第一導通管４ｃ内の圧力が徐々に低下するのに伴って温度が低下し、第二貯蔵槽３ｂ及び第二貯蔵槽３ｃへと流通した水蒸気の凝結を促すことができる。

逆に、第二導通管５は、第二貯蔵槽３ｃの第二排気口３３から第一給気口２２までの長さ方向に沿って、その内径が徐々に狭く逓減するように形成されている。これにより、第二導通管５内の圧力が徐々に上昇するのに伴って温度が上昇し、より温度が高い空気を第一貯蔵槽２へ還流させることができ、第一貯蔵槽２の貯蔵液Ｘの気化を促すことができる。

このように、複数の第二貯蔵槽３を構成し、導通管内の温度を低下させる第一導通管４ｂ及び第二導通管４ｃをさらに設けたことにより、各導通管の内径を変化させるという構成の効果をより一層発揮させ、より省電力で温度の低下を図ることができ、水蒸気の凝結を促すことができる。なお、送風手段７は、前記第四実施例と同様に、内径の広くなった導通管内に任意の数で設置すればよい。

前記各実施例において、特に図示はしないが、前記第一導通管４内に紫外線又は赤外線の照射機を設けてもよい。当該照射機は、第一導通管４内を流通する水蒸気に紫外線又は赤外線を照射することにより、水蒸気を殺菌することができる。

また、真水生成装置１は、前記第一吸水基材２１に水分子だけを吸着させることができるため、ヒ素などで汚染された汚染水やセシウム汚染水から真水Ｙを生成することも可能である。また、真水生成装置１は、メッキ工場や製紙工場等の廃液などから真水Ｙを生成することも可能である。

本発明に係る真水生成装置１は、簡易な構成且つ省電力で真水Ｙを生成することができるため、特に、図３で示す第二実施例の真水生成装置１は、減圧手段６によって水蒸気の割合を増加させることにより、且つ、一時的な減圧手段６に要する電力を除けば、送風手段７に要する電力供給のみで運用できるため、発展途上国、砂漠又は秘境等であっても、例えばわずかな太陽光パネル等を併設することにより、省電力且つ効率的に真水Ｙを生成することができる。

１ 真水生成装置
２ 第一貯蔵槽
２１ 第一吸水基材
２２ 第一給気口
２３ 第一排気口
２４ 第一加熱手段
３ 第二貯蔵槽
２１ 第二吸水基材
２２ 第二給気口
２３ 第二排気口
２４ 冷却手段
４ 第一導通管
５ 第二導通管
６ 減圧手段
７ 送風手段
８ 第二加熱手段
Ｘ 貯蔵液
Ｙ 真水

Claims (14)

1. 海水、汚泥水、油水又は工業用排水などの貯蔵液が収容され、空気を吸気する第一給気口と、前記貯蔵液から気化した水蒸気を排出する第一排気口とを備えた第一貯蔵槽と、
   前記第一排気口から排出された水蒸気を給気する第二給気口と、当該水蒸気を吸着するとともに凝結させ、凝結した水滴が下端部側から落滴するように吊設した一又は複数の凝結用基材と、空気を排出する第二排気口とを備えた第二貯蔵槽と、
   一端を前記第一貯蔵槽の第一排気口に連通し、他端を前記第二給気口に連通した第一導通管と、一端を前記第二貯蔵槽の第二排気口に連通し、他端を前記第一給気口に連通した第二導通管と、
   前記第一貯蔵槽、第一導通管、第二貯蔵槽、第二導通管、そして第一貯蔵槽の順で循環させるように第一導通管又は第二導通管内の一方又は両方に設置した送風手段と、
   前記第一貯蔵槽、第一導通管、第二貯蔵槽及び第二導通管内の空気を排除しながら、前記貯蔵液から気化した水蒸気が占める割合を増加させるように減圧し、水蒸気が占める割合が漸進的に増加したいずれかの段階で作動をＯＦＦにする減圧手段とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の真水生成装置。
2. 前記第一貯蔵槽は、前記貯蔵液内に下端部が浸漬された一又は複数の第一吸水基材が吊設され、
   前記第二貯蔵槽は、前記凝結用基材として、当該水蒸気を上端部側で吸着するとともに凝結させ、凝結した水滴が下端部側から落滴するようにした一又は複数の第二吸水基材が吊設されていることを特徴とする請求項１に記載の真水生成装置。
3. 前記第一及び第二吸水基材は、多孔質構造の各孔径が水分子の大きさに形成された合成ゼオライトからなることを特徴とする請求項２に記載の真水生成装置。
4. 前記第一及び第二吸水基材は、多孔質構造の各孔径が水分子の大きさに形成されたナノカーボンからなることを特徴とする請求項２に記載の真水生成装置。
5. 前記第一及び第二吸水基材は、吸水性に優れた布地からなることを特徴とする請求項２に記載の真水生成装置。
6. 前記第二貯蔵槽の複数の凝結用基材又は第二吸水基材は、前記水蒸気の流れ方向に対してジグザグ状になるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の真水生成装置。
7. 前記第一貯蔵槽の下方側に前記貯蔵液を加熱する第一加熱手段を備えてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の真水生成装置。
8. 前記第二貯蔵槽の周囲に第二貯蔵槽内を冷却する冷却手段を備えてなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の真水生成装置。
9. 第二貯蔵槽の第二排出口から第一貯蔵槽の第一給気口へと流れる空気を加熱する第二加熱手段を前記第二導通管に備えてなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の真水生成装置。
10. 前記第二加熱手段は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項９に記載の真水生成装置。
11. 前記第二貯蔵槽の一又は複数の凝結用基材又は第二吸水基材は、当該第二貯蔵槽の上方から吊設されて第二貯蔵槽の内部を仕切り、前記水蒸気が第二給気口から送り込まれて第二排気口から排出されるまで当該第二貯蔵槽の内部を水平方向に複数回往復可能となる一方通行の流通経路を形成していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の真水生成装置。
12. 前記第一導通管は、前記第一排気口から前記第二給気口に向かって内径が逓増し、前記第二導通管は、前記第二排気口から第一給気口に向かって内径が逓減することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の真水生成装置。
13. 前記第二貯蔵槽を複数備え、前記第一貯蔵槽と各第二貯蔵槽の間ごとに夫々第一導通管を介して一連に連通させるとともに、最後の第二貯蔵槽及び第一貯蔵槽を第二導通管を介して連通させてなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の真水生成装置。
14. 前記各第一導通管は、水蒸気の流通方向に向かって内径が逓増し、第二導通管は、空気の流通方向に向かって内径が逓減することを特徴とする請求項１３に記載の真水生成装置。

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