JPS61501439A - 水の脱塩および／または浄化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の脱塩δよび／または浄化方法および装置本発明は水の脱塩および／または浄化 方決および装置に関するものである。

水の脱塩および／または浄化のため垂直管莫発器、蒸気圧縮、太陽熱藤留、冷凍 法、逆浸１および電気透析を使用することは従来公知である。すべての従来公知 の型式のプラントは建設および維持に費用が掛かりその結果製造される水は高価 となる。従来公知の方法に関する他の明白な不利益は、多分太陽熱ｙ留は別とし て、それらが動力を多く消費する方法であって、電気、石油または他の適当なエ ネルギ源の供給を必要とすることである。その結果低コストは電気を発生すると ともに蒸留プラントにおいて低圧蒸気を使用する原子炉計画のそれであり、一方 高コストは小型および中型プラントに対して得られる。水の脱塩または浄化に含 まれるコストを低下するため、米国特許第２，８２０゜７４４号、同第３，３３ ４，０２６号および同第４，１７２，７６７号各明細書に開示されたように、太 陽熱エネルギまたは風力エネルギを使用することが従来提案されている。

米国特許第２，８２０，７４４号に関して、開示された浮遊式太陽熱蒸留器は、 その上端に頂部囲いが張設された連続した側壁を具備するドーム型浮揚式外側ケ ーシングと、外側壁の下部から上方に延長して側壁の間に上向きに開放するトラ フを提供し、またその内部に張設する液体透過性隔壁を有する前記ケーシング内 の連続した内壁とから成る。この浮揚ケーシングは、側壁、およびトラフの下部 を海水面下に浸漬して、外海上に浮揚し、７毎水は固体および動物を除去するフ ィルタとして作用する、通過性隔壁上の内壁内に上昇するであろう。暗色被覆面 を有する、頂部囲いは太陽光線を吸収し、熱の増加は隔壁上の水を蒸発せしめる 。かくして生成された蒸気は、海水によって冷却される外壁の内側に接触し、凝 縮水はトラフ内に蓄積され、そこから導管を通って引き出される。この装置の生 産量は少ないが、浄化された水をトラフから導管を通して移送するのに必要なエ ネルギを除いて、太陽熱エネルギ以外のいかなるエネルギも必要でない。

米国特許第３．３３４，０２６号は太陽熱エネルギと風力エネルギとの組み合わ せに基づいた飲料水の製造方法を開示している。その温度が第１段階において海 水によって飽和されかつ海水に連通ずるウインク部分を備えた導管を通ることに より増加される、比較的高湿度の大気の流れは、加熱、膨張され、その後冷却器 を通されその中で空気流の水蒸気は凝縮し、清水貯槽に給送される。

米国特許第４．１７２．７６７号に開示された水浄化方式は太陽熱エネルギに基 づく方式で、その方式は方式の生産量を増加するため風力エネルギの使用を含む ことを提案するものである。その方式は太陽光線によって加熱された、清浄でな い水を含んだ蓋付タンクの使用に基づき、蒸気は送風機によって凝縮器に送られ 、そこから凝縮水は貯蔵タンクに給送される。風力エネルギは送風機を駆動して 清浄でない水を収容するタンク内の水面上の空気流量を増大するため使用するこ とができる。

従来技術の上記二側は太陽熱エネルギの使用による、また最小の所要エネルギの 付加による水の脱塩および／または浄化方法を発見するための従来の努力を開示 している。米国特許第２，８２０，７４４号に開示された浮揚式太陽熱蒸留器は 水をトラフから導管を通して貯蔵タンクに給送するための付加的エネルギのみを 必要とするが、この装置からの清水生産量は少ない。

本発明の目的は、清水の合理的に高い生産量を有するが、自然の従って容易に得 られるエネルギ源のみを必要とする、水の脱塩および／または浄化方法および装 置を開示することである。

本発明の別の目的は、輸送および設置が容易で、最小の監視および補修しか必要 としない、上記目的のための低コストのＷ　Ｗを提供することである。

本発明の水の脱塩および／または浄化方法は、水面上に停滞浮揚され、上部壁に 沿って張設された区域制限壁部材の使用に基づき、風力、波動または太陽熱によ って生じた空気流が上部壁を通して太陽光線によって加熱される限定された水面 上に圧送され、空気流は限定された区域から冷却器に指向され、そこから凝縮水 は貯蔵タンク等に指向される。

本発明による装置は、限定壁部材が、水面下に下向きに延長するように配置され た、その下部からさらに延長する可撓壁を含み、上部壁が、限定壁部材、上部壁 および限定壁部材を停滞する面によって形成された囲い内への空気流を促進する 空気人口を設置され、前記空気流が導管°を通して冷却器に指向され、そこから 凝縮水が貯蔵タンク等へ送られることを特徴とするものである。を利なのは、そ れが暗色吸熱面を有し、水面下の小さい距離に浸漬される下方の第２の壁面を含 み、該壁面が、水面下に停滞された第２の壁面を維持するため空気充填クッショ ンまたは同様の要素を含み、また第２の壁面の上下の間の水の自由な流れを促進 する通孔を含んでいる。囲いを通る空気流は冷却器の空気出口に連結された、実 質的に垂直に延長する太陽熱加熱煙突によって増強することができる。

本発明の他の特徴および利点は添付図面を参照した下記の詳細な説明から明らか になるが、その中で、第１図は本発明の第１実施例の断面図。

第２図は第１図に示された実施例にさらに付加的要素を加えたものの断面図。

第３図は空気入口の変型を示す破断断面図。

第４図は上部被覆壁面の実施例の断面図。

第５図は第４図に示された実施例の平面図。

第６図は波動により影響をうけ、装置内に空気を圧送するように配置されたポン プ部材を示す断面図。

第７図は装置内に空気を吸い込むように配置された太陽熱加熱煙突を示す断面図 。

第８図はどのようにして別の変型により雨水が回収されるかを示す断面図。

第９図はどのようにして装置が一部を水中に浸清し一部を波によって洗われる、 砂浜をカッ＼−するように配置されるかを示す斜視閲。

第１０図は第９図に示された実施例の断面図。

第１１図はどのようにして多数の浸漬された或いは半分浸漬されたユニットが大 面積をカバーするため相互に連結されるかを示す斜視図。

第１図に示された実施例は、上部被覆壁面１を含みそこから膨張部分２．２′が 下方に延長し、その下部からスカート３．３’がさらに下方に延長した浮揚部材 を含んでいる。スカー）３．３’の下方自由部分は、スカート３．３’をして膨 張部分２．２′から実質的に垂直方向に延長せしめる重ｉ４，４’を含むのが有 利である。浮揚部材は合成プラスチック材料の一部ユニットとして製造されるの がを利であり、膨張部分２゜２′およびスカー）３．３’は上部壁面の外側部分 を折り重ねそして溶着することによって形成される。多数の空気人口５，５′が 上方被覆壁面１から上方に延長し、浮揚部材の内部と連通している。

上記部材が水面６上に設置されるとき、それは浮揚部材に対応する大きさの区域 を限定する。第１図にはどのようにして導管７が上部壁面１の一端部分に隣接し て連結されるかが、またどのようにして前記導管７の他端部が、水面６の下方に 設置され、周囲の水によって冷却される、冷却器８と連通配置されるかが示され ている。上部壁面が太陽光線をうけると、膨張部分２．２′およびスカート３， ３′内に収容された水は加熱され、加熱された水から出る蒸気は導管７を通って 冷却器８に移動し凝縮される。しかしながら、米国特許第２，８２０．７４４号 に関連して既に述べたように、そのような太陽熱蒸留器はきわめて少ない生産量 しかもたない、そして清水の所望のかつ受入れ得る生産量を得るためには別の手 段が必要となるであろう。

空気入口５．５′は、空気流を浮揚部材の内部に指向することによりそのような 別の手段を提供する。これらの空気入口５．５′は入口開口が浮遊部材に対して 国定されるように配置されるかまたは垂直軸の周りに回転運動するように配置す ることができる。第１の場合においては、浮揚部材は空気入口５．５′の入口開 口が風に対向するように配置されるのが好ましく、また第２の場合においては、 空気入口５．５′は入口開口がつねに風の方向に設置され浮揚構造内への空気流 を最大にするように空気入口５．５′を配置する手段を含むのが好ましい０本発 明によれば、各空気入口５．５′は浮揚部材の内部への空気流を許すが、外向き の流れを制限する、フラップ弁または他の型式の弁のような弁９を含むことがで きる（第３図）、浮揚部材が波動により動かされるとき、上部壁面１および膨張 部分２，２′内の空気容積はつねにかつ交互に増／滅され、それが増大するとき 、空気圧力は周囲の大気圧に対して減少し、それにより弁部材９は開放して構造 の内部への空気流を許す、波動により容積が減少するとき、弁部材９は閉鎖し、 構造内の空気圧力は大気圧力以上に増大し、空気流を導管７を通って冷却器８に 圧送する。上記の作用はｍ続して反復され、浮揚部材内に収容された水面上に間 歇的空気流を生じ、それにより蒸発ならびに清水の生産量を増大する。しかして 効率の増大は太陽熱エネルギ加熱および加熱された水面上を通過する強制空気流 の組み合わせによって達成され、空気流は風力エネルギまたは波動エネルギによ り、もしくはその組み合わせによって達成される。

同様に、浮揚部材が使用される湖または海の底に碇着された、ポンプ装？１ｉｌ Ｏまたは多数のそのような装置に影響を与えるため波動を利用することは明らか に可能であり、その例は第６図に示されている。

しかしながら、もし浮揚部材が波動がほとんど或いはまったく無いが、熱帯また は亜熱帯気候のような高温かつ晴天の気候において使用されるならば、浮揚部材 によって限定された水面上の所望の空気流は別の方法で達成することができる。

第７図を参照すると、どのようにして透明な煙突１１が冷却器８の空気出口に配 置連結されるかが示されている。煙突１１は暗色の外面を備えた、本体１３を包 囲し、本体１３の外面は煙突１１の上部の出口に向かう方向に連続的に減少して いる１本体１１が太陽光線を受けるとき、その表面は加熱され、煙突を通る上向 き空気流を生ずる。煙突１１内の連続的に減少する流過面積は空気流に対して連 続的に増加する速度をもたらす。

浮揚部材内における蒸発をさらに増加するため、上部被覆壁面１は、第４図およ び第５図に示されたように、さらに改善することができる。この実施例によれば 、上部被覆壁面１は、それぞれ多数のレンズ１４．１４’を有する二つの層１お よび１゛を含み、前記レンズ１４１４′はレンズ１４．１４’の下方の一定距離 において、すなわち浮揚部材内に収容された水面またはその直下において、入射 する太陽光線を吸収し、収斂するように配置されている。レンズ１４．１４’は 、層１，１′の間に包囲された適当な液体の層であるのが有利であり、それらは 二つの層１，１′の間に包囲溶接接合によって直径的に限定されたものである。

また第２の壁面１５を配置することが可能であり、その壁面は好ましくは暗色吸 熱性で、膨張部分２．２′またはスカー）３．３’の内面間に延長設！され、か つ浮揚部材により包囲された水中に浸漬されるように配置される。第８図に示さ れたように、孔１６．１６’がこの第２の壁１５に設けられ、それによって水流 が限定された区域内に流入するのを促進する。脱塩に使用さるとき弁部材をこの 孔１６．１６’に配置して第２の壁面１５によって限定された空間から出る戻り 流を阻止することが可能であり、かくして回収されそして使用される、塩のその 上における生成または沈澱を達成することができる。この場合には、被覆壁面１ または第２の壁面１５は着脱可能に配置されるべきである。

第２の壁面１５は有利に多数のガスまたは空気充填部分または１気泡”を含むこ とができ、それらは第２の壁面１５を浮揚部材によって包囲された水面下方の一 定距離に維持するように作用する。

降雨が予想される地域において使用されるときは、第８図に示されたように、雨 水を回収する可能性を助長する別の変型を作ることができる。上部被覆壁面１は かなり大きい面積をカバーするため、また可撓性材料から製造されるため、雨水 は表面を変形してその上に貯蔵される。各被覆壁面１の中央部分は冷却器８また は清水貯槽１９に連結された導管１８に連通ずる水出口１７を備え、貯槽１９に は冷却器８からの水が貯蔵または引続いて使用されるため通される。

降雨が始まるとき上部被覆壁面はごみや他の物質の堆積によってカバーされてい るため、弁２０が水の出口に設けられ、上部カバー壁面１の頂部上に在る水の圧 力が前記表面が実質的に水によってカバーされたことを指示するとき作動される よう設置されている。十分な世の水が上部被覆壁面ｌ上にＭ積されたとき、弁部 材２０は開放して浮遊部材内部への自由な流れを促進し一定時間後、または成る そして一定量の水が弁部材２０を通過したとき、流れは導管１日に転換される。

浮揚部材は関連したスカー）３．３’を備え、相互に隔置関係にあり、そして相 互に隣接した多数の限定区域を形成する多数の支持膨張部分２．２′を含むこと が好ましい。明らかに、所望の被覆範囲を得るために、多数の浮揚部材を相互に 連結することも可能である（第１１図）。

本発明による、水中に設置され太陽熱エネルギと加熱された水面上の空気流との 組み合わせを利用するよう配置されたプラントによって、２４時間の間の生産量 は、１０〜４０１　／　ｒ４の範囲にあり、すなわち、２００イの面積を有する 水面をカバーするプラントは２〜８ｒｒｒのしかしながら、この生産量は、浮揚 部材が一部は水面をカバーし一部は砂浜をカバーするように設置することにより 、いちじるしく増加することができる。砂粒のサイズが１鶴で水がＬｏｔｍの深 さに浸透する砂浜は、波によって洗われる水の毛管効果により、有効面積は砂浜 面積より深さ１鶴当たり６倍大きく、すなわち１％の砂浜面積は６０ｎ（の面積 に等しい。その結果、部分的に砂浜をカバーするプラントの生産量は１０〜２０ 倍に増加し、もしプラントが全面積で２０ｒｒｒカバーするならば、２４時間の 間の全出力は３０〜６０ｒｒｒの範囲になるであろう。

部分的に水中に設置され、そして部分的に波によって洗われる砂浜表面に設置さ れるとき、第９図および第１０図に示されたように、膨張部分２，２′は上部被 覆壁面１を砂浜面から一定の距離に設置する隔離部材として作用し、スカート３ ，３′は例えば砂浜に埋設された碇着装置兼シール装置として作用する。

砂浜は太陽熱の貯蔵装置として作用し、太陽光線の吸収はさらに、この実施例に 対しては一部分だけが浮揚するよう配置されている“浮揚部材°の装置によって その面積を限定するのに先立って、砂浜の準備によって一層改善することができ る。第１に、前記型式の第２の壁面１５を砂浜の表面下方の一定距離に埋設配置 することができる。第２に、砂浜表面を、好ましくは砂浜に形成されたポケット 内に設置された、暗色吸熱物質によってカバーすることもできる。これらの二つ の方法は組み合わせることができる。

開示された種々の特徴は、各場所に現存する条件に適合するために多くの方法で 組み合わせることができる。風または波のない状態が予想される地域において使 用されるとき、加熱された水の上の空気流を達成するため、水没した下面を有し かつ少なくとも一つの太陽熱加熱煙突を含む浮揚部材と適当な実施例の組み合わ せが好ましい、十分な空気流が風力を通して得ることができる場所において使用 されるとき、太陽熱加熱煙突はしばしば省略することができる。

本発明による方法および装置は、水の脱塩に使用されるとき、塩を回収するため 使用することもできる。

第２の壁面１５の孔１６．１６’を小さく作り、またそれにより連続的に塩を洗 い流す自由な水流を阻止することにより、前記第２の壁面１５を塩を収集する装 置として使用することができる。もし砂浜面と関連して使用されるならば、水際 に近接して障壁を配置することも可能であり、その障壁は塩が限定された区域か ら波によって洗い流されることを防止する。

膨張部分２．２′に関し、それらは、浮揚部材がもし局部的に破裂したとき逆に 作用しないことを確実に　−するため、相互に閉鎖された多数の独立した部分で あることが好ましい、これらの部分２，２′は可撓性合成プラスチック材料以外 の材料、例えば−屡丈夫な材料、非金属材料ならびに金属材料の双方から製造す ることができることは明らかである。

太陽熱加熱煙突１１はまた多くの方法でまた種々の材料から製造することができ る。＊純な設計はその上に可撓性プラスチック材料が塗布されたフレームを形成 する管状構造を含む。しかしながら、金属材料ならびに非金属材料に基づく、一 層丈夫な構造も使用し得る。

国際調資報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも部分的に水面上に停滞浮揚しかつ上部壁を張設された、区域限定 壁部材の使用に基づく水の脱塩および浄化方法であって、風力、波動または太陽 熱によって生じた空気流が上部壁を通して太陽光線によって加熱される限定され た表面上を圧送され、空気流が限定された区域から冷却器に指向され、そこから 凝縮水が貯蔵タンク等に指向される方法。
2. ２．限定壁部材がその下部から延長し、停滞面の下方に下向きに延長するように 配置された可撓性スカートを含み、上部壁が限定壁部材、上部壁および限定壁部 材を停滞する表面によって形成された囲い内への空気流を促進する、空気入口を 設置され、前記空気流が導管を通して冷却器に指向され、そこから凝縮水が貯蔵 タンク等に通される、請求の範囲第１項の記載の方法による水の脱塩および／ま たは浄化装置。
3. ３．好ましくは暗色吸熱面を有する、下方の第２の壁面が停滞面の小さい距離下 方に浸漬して設置され、停滞された第２の壁面を水面下に維持するため空気充填 クッションまたは同様の要素を含み、また第２の壁面の上下面間の水の自由な流 れを許す通孔を含む、請求の範囲第２項記載の装置。
4. ４．囲いを通る空気流が、冷却器から空気出口に連結された、実質的に垂直に延 長する太陽熱加熱煙突によって増進される、請求の範囲第２項記載の装置。
5. ５．太陽熱加熱煙突が、好ましくは部分的に透明材料の、好ましくは暗色吸熱部 材を包囲する外側管状部材を含み、外側管状部材と包囲された吸熱部材の間の空 気流路が好ましくは煙突の空気出口に向かう方向に減少する流過面積を有するよ うに配置された、請求の範囲第４項記載の装置。
6. ６．上部壁が、実質的に中央に設置されかつ導管により貯蔵タンク等に連結され た出口装置を配置された請求の範囲第２項記載の装置。
7. ７．弁部材が、貯蔵タンク等と連通する導管に流れを転換する前に、出口装置か ら囲いへの水の最初の容積の自由な流れを許すように配置された、請求の範囲第 ６項記載の装置。
8. ８．上部壁が、入射する太陽光線を上部壁下方の一定距離に収斂するように配置 された多数のレンズ装置を含む、請求の範囲第２項記載の装置。
9. ９．囲いが部分的に水中に浸漬し、それにより或る水の面積を限定し、また部分 的に、入来する波によって洗われる隣接する砂浜区域を包囲するように設置され た、請求の範囲第２項記載の装置。
10. １０．カバーされる砂浜区域が暗色吸熱そして微粒材料および／または砂浜面の 一定距離下方に設置された実質的に不透過性シート部材によってカバーされた、 請求の範囲第９項記載の装置。