海水の淡水化装置
【課題】効率良く海水から塩類を除去することができ、海水を蒸発させて凝縮させるエネルギ−投入量の少ない、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中側の蒸発室下部に設けた噴射ノズルから、加熱し加圧された海水を上方向に旋回しながら噴霧し、遠心力により塩類を分離しながら蒸発させて外側の凝縮室に流入させ、凝縮室の頂部と中間部に多段に設けた撒水ノズルから淡水を撒水して気液接触させることで水滴となる。更に、撒水しながら冷却管に接触することで完全に凝縮して淡水となり、貯留面より溢れた淡水が封水トラップ管より外部に排出される。気水分離された冷気は蒸発室に循環され加熱コイル管で加熱することで蒸発が促進され、蒸発室下部に溜った結晶塩類は、外部に設けたエジエクタ−ポンプで内部空気と同時排出することで真空雰囲気とし連続して海水を淡水化した。
【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中側の蒸発室下部に設けた噴射ノズルから、加熱し加圧された海水を上方向に旋回しながら噴霧し、遠心力により塩類を分離しながら蒸発させて外側の凝縮室に流入させ、凝縮室の頂部と中間部に多段に設けた撒水ノズルから淡水を撒水して気液接触させることで水滴となる。更に、撒水しながら冷却管に接触することで完全に凝縮して淡水となり、貯留面より溢れた淡水が封水トラップ管より外部に排出される。気水分離された冷気は蒸発室に循環され加熱コイル管で加熱することで蒸発が促進され、蒸発室下部に溜った結晶塩類は、外部に設けたエジエクタ−ポンプで内部空気と同時排出することで真空雰囲気とし連続して海水を淡水化した。
【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、温度差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、熱損失が多く、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】
又、海水をタンク内で電気ヒ−タ−と熱電素子で加熱し、減圧雰囲気の中で蒸発させ、熱電素子で冷やした冷却液を循環させて水蒸気を凝縮させる海水淡水化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実験用装置であり、海水タンク下部を熱電素子で水平に区画し、上側で海水を加熱し、下側の吸熱部で冷却液を造るためエネルギ−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】
更に又、複数個の平板状のヒ−トパイプ素子を縦方向で平行に配置した蒸留装置が知られている（例えば、特許文献５参照。）。然し乍ら、この方法はパイプ素子の中間部を仕切部材で区画し上部で加熱し下部で凝縮させるため構造も複雑で、多数のヒ−トパイプ素子を必要とするためその大幅な改善が要求されていた。
【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２８７８２９６号公報
【特許文献２】特開平１０−２３０２４６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】特開平１１−３１６０９４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、スプレ−フラッシュによる淡水化方法では、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った。
【００１２】
逆浸透膜法による造水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、更にその廃棄費も必要で、造水コストが大幅にアップする問題があった。
【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、減圧法を用いて燃料費や消費電力を削減して省エネルギ−化と造水効率の向上を図り、低価格かつ低運転エネルギ−による従来にない低造水コストの海水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】
【００１４】
本発明は上記の目的を達成するために、減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管中側の蒸発室下側の央部に設けた噴射ノズルから、加熱し加圧した海水を上向に噴霧して蒸発させ、内管の上部の網目孔より外側の凝縮室に流入させ、凝縮室の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズルより淡水を撒水し気液接触しながら水滴とし、更に冷却管で残りの水蒸気を完全に凝縮させて淡水を製造し、気水分離網を介して気体を内管下部の鎧孔より蒸発室の中に循環させたものである。
【００１５】
第２の課題解決手段は、減圧した真空雰囲気で蒸発室内の下部に加熱コイル管を配置して蒸発室の内部を加熱し、中心部の噴射ノズルから外周に絶縁コイルを巻いた誘導ディフュ−ザ−の中に加圧した海水４１を噴射し、周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引して電場処理しながら霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と蒸発を促進させたものである。
【００１６】
第３の課題解決手段は、蒸発室の内部に集水リングを多段に設置し、噴射ノズルから上向に噴霧した海水が減圧加湿雰囲気で蒸発し、内管壁面に付着して結露し水滴となって流下した淡水を集水リングで受水して貯留し、貯留水面より溢れた淡水は内管壁面を貫通して接続されたＰトラップ管を介して凝縮室内に供給して淡水化を促進させたものである。
【００１７】
第４の課題解決手段は、凝縮室内の頂部と中間部で多段に設置した、撒水ノズルから下向のディフュ−ザ−の中に淡水を撒水して水滴とし、周囲の水蒸気を吸引して冷却し、撒水量の３倍乃至４倍の下降気流をディフュ−ザ−で発生させ、更に冷却管にも撒水ノズルより淡水を撒水して残りの水蒸気を完全に冷却管で冷やして凝縮させたものである。
【００１８】
第５の課題解決手段は、蒸発室内に設置した最下段の集水リングの直下にリングヘッダ−を設置し、内管壁面に付着した結晶塩類を一定時間毎にリングヘッダ−下側に設けた撒水ノズルから、淡水貯留タンクから撒水ポンプを介して供給された淡水を撒水しながら洗い落とし、蒸発室下部の分離塩水貯留タンクに分離塩水とし貯留したものである。
【００１９】
第６の課題解決手段は、蒸発室の下部に設けた遠心式噴霧装置により、加熱した海水を駆動モ−タ−により回転するアトマイジングカップに供給し、周囲の加熱した空気を羽根車で吸引しアトマイジングカップの中央部で混合させることで霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と蒸発を促進させたものである。
【００２０】
第７の課題解決手段は、蒸発室及び凝縮室の内部に、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管に内装して設置し、噴霧した海水に含まれるサルモネラ菌、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの他、カビ類を紫外線殺菌灯の暴露により殺菌処理させたものである。
【００２１】
第８の課題解決手段は、蒸発室の下部に設けた磁気噴射ノズルから、加圧した海水に磁気の印加による電磁処理でクラスタ−が小さくなり表面張力が低下して界面活性作用が高まることで、海水中の塩類の分離と蒸発を促進させたものである。
【００２２】
第９の課題解決手段は、減圧した真空雰囲気で二重管の蒸発室内に噴霧した海水の蒸発を促進させるために熱電素子の加熱部を露出し、一方凝縮室内の蒸発した水蒸気の凝縮を促進させるために熱電素子の冷却部を露出させた熱電素子を内管に設置して、直流電流を印加して加熱と冷却を同時に行うことで海水の淡水化を促進させたものである。
【００２３】
第１０の課題解決手段は、蒸発室の内管壁面に付着した結晶塩類を、淡水を撒水して内管壁面から洗い落として分離塩水貯留タンクに貯留させ、分離塩水貯留タンクの底部に超音波発振器を設置して、超音波発振器で海水より分離した水を蒸発室９内に噴霧して蒸発させることで分離塩水を濃縮し、溢れた分離塩水を濃縮塩水排出管から排出して海水の淡水化を促進するものである。
【００２４】
第１の課題解決手段による作用は次の通りである。即ち、減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管３内側の蒸発室９下部に設けた噴射ノズル２０から海水４１を上方向に噴射し霧散させて蒸発させ、内管７上部の網目孔１５から外側の凝縮室８の中に流入させて、凝縮室８の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズル２１より淡水４３を撒水し気液接触させながら冷却管２２で凝縮して淡水４３を造水し、気水分離網１７を介して分離した気体を内管７下部の鎧孔１４より蒸発室９の中に循環させることによりエネルギ−の消費を削減して効率よく海水を淡水化するという効果を発揮する。
【００２５】
第２の課題解決手段による作用は、蒸発室９下部に加熱コイル管３１を配置して蒸発室９内を加熱し、中心部の噴射ノズル２０から外周に絶縁コイル６７を巻いた誘導ディフュ−ザ−５３の中に加圧した海水４１を噴射し、周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引して電場処理しながら霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水４１の霧から塩類の分離と蒸発を促進させて淡水化することができる。
【００２６】
第３の課題解決手段による作用は、蒸発室９内の中間部から頂部に多段に設置した集水リング３３で、海水が霧化し内管壁面１２に付着して水滴となった淡水が流下して集水リング３３で受水され、集水リング３３に貯留された淡水は内管壁面１２を貫通して接続されたＰトラップ管２９を介して、凝縮室８内に淡水として供給させることができる。
【００２７】
第４の課題解決手段による作用は、凝縮室８内の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズル２１から下向のディフュ−ザ−１３の中に淡水４３を撒水して、周囲の蒸発した海水４１を吸引し気液接触させて冷却し、撒水量の３倍乃至４倍の下降気流をディフュ−ザ−１３で発生させて、更に冷却管２２で冷やすことで完全に凝縮させることができる。
【００２８】
第５の課題解決手段による作用は、蒸発室９中間部に設置した集水リング３３の直下にリングヘッダ−１０を設置し、内管壁面１２に付着した結晶塩類４２を一定時間毎にリングヘッダ−１０下側の撒水ノズル２１から淡水４３を撒水して、内管壁面１２を洗浄して洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に分離塩水５１とし貯留させる。
【００２９】
第６の課題解決手段による作用は、蒸発室９下部に設けた遠心式噴霧装置７７により、加熱した海水４１を駆動モ−タ−５５により回転するアトマイジングカップ７９に供給し、周囲の加熱した空気を羽根車５６で吸引しアトマイジングカップ７９の中央部で混合させることで霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水４１の霧から塩類の分離と蒸発を促進させて淡水化することができる。
【００３０】
第７の課題解決手段による作用は、凝縮室８及び蒸発室９の内部に、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯１９を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管５８に内装して設置し、噴霧した海水４１に含まれる病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの他、カビ類も紫外線照射により完全に殺菌することができる。
【００３１】
第８の課題解決手段による作用は、蒸発室９下部に設けた磁気噴射ノズル３６から、加圧した海水４１に磁気の印加による電磁誘導処理で海水４１のクラスタ−を活性化させて表面張力を低下させることで、噴霧した海水４１の蒸発を促進させることができる。
【００３２】
第９の課題解決手段による作用は、蒸発室９内に噴霧した海水４１を蒸発させる熱電素子６８の加熱部７２を露出させ、一方凝縮室８内の蒸発した水蒸気を凝縮させる熱電素子６８の冷却部７３を露出させた熱電素子６８を内管７に設置し、直流電流を印加して海水の蒸発と凝縮を同時に行うことにより熱交換を促進させることができる。
【００３３】
第１０の課題解決手段による作用は、蒸発室９の内管壁面に付着した結晶塩類を淡水を撒水して洗い落として分離塩水貯留タンク５０に貯留させ、分離塩水貯留タンク５０の底部に超音波発振器５２を設置して、貯留され超音波発振器５２で分離した水を蒸発室９内に再度噴霧して蒸発させることで分離塩水５１を濃縮し、溢れた分離塩水５１を濃縮塩水排出管２７から排出して海水の淡水化を促進させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
上述したように本発明による海水の淡水化処理装置は、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と、外側を凝縮室としたことで機密性が図れて装置が簡素化でき、上方向に噴霧することにより蒸発が促進されるためにエネルギ−の移動量も少なく、低ランニングコストで大量の海水を淡水化できる装置が低価格で提供できる。
【００３５】
減圧した真空雰囲気で蒸発室下部の加熱コイル管又は熱伝素子により蒸発室内を加熱させ、海水を噴射ノズルから誘導ディフュ−ザ−中に噴射した電場処理と周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引し回転する上昇気流を発生させて海水の蒸発を促進して凝縮室に流入させ、多段に設置した撒水ノズルから下向のディフュ−ザ−中に撒水して水蒸気を吸引しながら気液接触して凝縮し、更に冷却管で完全に凝縮することができる。
【００３６】
蒸発室内に多段に設置した集水リングで、霧化した海水の水蒸気が内管壁面に付着して水滴となった淡水を集水リングで受水して凝縮室に排出することで大幅に淡水化が促進される。更に、内管壁面に付着した結晶塩類を一定時間毎にリングヘッダ−の噴射ノズルから淡水を撒水して洗浄しながら塩水貯留タンクに洗い落として貯留し、タンクに設置した超音波発振器で塩水中の水を蒸発室に噴霧して塩水の濃縮を促進させることができる。
【００３７】
蒸発室下部に設けた遠心式噴霧装置により、加熱した海水を駆動モ−タ−により回転するアトマイジングカップに供給し、周囲の加熱した空気を羽根車で吸引しアトマイジングカップの周囲から上方向に旋回させながら噴霧して蒸発させ淡水化することができる。
【００３８】
波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管に内装して設置し、紫外線殺菌灯を照射して、噴霧した海水より流入した各種の雑菌や細菌類の増殖を防ぐ他、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌を殺菌処理することで、ＨＡＣＣＰに対応した衛生的な淡水を供給することができる。
【００３９】
磁気噴射ノズルから、加圧した海水に磁気の印加による電磁誘導を起こし、海水のクラスタ−を活性化させて表面張力を低下させることて海水中の塩類の分離と蒸発を促進させ、低ランニングコストで大量の海水を淡水化処理することができる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【実施例１】
【００４１】
海水の淡水化装置の実施形態は図１のように、架台（図示せず）の上に縦方向に設置した内管７と外管５により構成して密閉された二重管３による海水淡水化装置１は、蒸発室９内の下部に設けた噴射ノズル２０から上向きに噴射した海水４１の沸点を下げ素早く蒸発させるには二重管３の内部の空気を排出し減圧して真空化する必要がある。そのため、蒸発室９の内で結晶化され落下し濃縮された分離塩水５１を外部に排出する濃縮塩水配出管２７の先端を、別途に設置した濃塩水タンク（図示せず）の中に引き入れ、内部に設置したエジェクタ−ポンプ（図示せず）がこの濃塩水をエジェクタ−部で排出する時発生する吸引力により二重管３内部の空気を吸引することで減圧した真空化雰囲気にされる。
【００４２】
二重管３内側の蒸発室９の下部に設けた噴射ノズル２０から、別途外部に設置した加熱水タンク（図示せず）に海水４１を供給して加熱装置（例えば、加熱バ−ナ−又は電気ヒ−タ−など。）で温度を３０℃乃至６０℃前後に加熱し、海水供給管２４の途中に設置した加圧ポンプ（図示せず）で噴射圧力を０，７ＭＰａ乃至１，４ＭＰａ前後に加圧して、外部を保温した加熱海水供給管２６により蒸発室９の底部より噴射ノズル２０に加圧した状態で供給される。
【００４３】
噴射ノズル２０の先端央部に設けた微細な噴射孔から上方向に噴射角度を８度乃至９度（点線で図示した。）前後の狭角度で霧状に噴射された海水４１は、蒸発室９の内部を上昇する過程で、減圧された真空状態によるため沸点温度が低下することで急激に蒸発する一方、海水４１中の塩類は蒸発室９の内管壁面１２に付着して増晶されて重くなると内管壁面１２から剥離落下することで海水の水蒸気から除去され、水蒸気は蒸発室９内管７の上端部に設けた網目孔１５から凝縮室８の内部に流入させる。
【００４４】
蒸発室９内管７の中間部から頂部の間に多段（図示では２段で表示。）に設置した集水リング３３で、噴射ノズル２０から上向に噴霧された海水４１が減圧加湿雰囲気で蒸発して水蒸気となり、その一部が内管壁面１２に付着し結露して水滴となり淡水として流下して集水リング３３で受水される、集水リング３３に貯留された淡水は内管７を貫通して接続されたＰトラップ管２９の貯水面１８まで一旦貯留され、貯水面１８より溢れた淡水がＰトラップ管２９の管末を介して凝縮室８の内部に淡水として排出されることで、海水の淡水化が促進される。
【００４５】
凝縮室８の内部に導入された海水４１から気化した水蒸気は、凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった淡水４３を、外部に設置した撒水ポンプ３９を用い吸引して凝縮室８の頂部に設けた撒水ノズル２１から下方向に散水して気液接触することで水滴となり下降気流を発生させながら凝縮室８内部を下降する。水滴化されず残った水蒸気は多段に設置した撒水ノズル２１で同様に気液接触して液化される。それでも残った水蒸気は冷却管２２に接触冷却して完全に液化し淡水となり淡水貯留タンク４８に流下貯留される。
【００４６】
冷却管２２内の水は、外部に設置した海水タンク（図示せず）内のコイル管で海水と熱交換して水温が１０℃乃至１５℃前後に冷やされた冷却水として循環ポンプ（図示せず）で冷却管２２内を循環する。水蒸気との接触で温まった冷却水は再び海水タンクに戻されてコイル管で冷たい海水と熱交換され冷却水として再循環される。
【００４７】
蒸発室９と凝縮室８との熱電導を遮断するために施した断熱材１１と、外管５との間を流下する淡水４３の蒸発室９内部への流入を防止するために設けた、飛散防止フィルタ−１６と気水分離網１７により淡水と分離された冷気は、内管７の下部に設けた鎧孔１４より蒸発室９の中に流入して循環させることで外部空気の流入を最小限に抑えて熱効率良く海水を淡水化させる。
【００４８】
凝縮室８最下部の淡水貯留タンク４８に貯えられた淡水４３は、外管５の管体に孔を介して外部に設置し逆Ｕ字形状に配置された封水トラップ管３０の淡水貯留タンク４８側の先端口を淡水貯留タンク４８底面位置まで配管し、逆Ｕ字形の上端部を淡水４３の貯水面１８位置に配管することで封水を保ち、二重管３外側の封水トラップ管３０に上方向に通気管７８を接続して大気中に開放させることで、二重管３内に外部から空気の進入を遮断して二重管３の内部の真空を保ちながら、封水トラップ効果により貯水面１８を一定の水位を維持して、貯水面１８より溢れた淡水４３だけが外部に自動的に排出される。
【実施例２】
【００４９】
蒸発室９下部の内部温度を上昇させ海水の蒸発を促進させるには図２のように、二重管３の中側に設けた蒸発室９の下部に加熱コイル管３１を配置し、外部に別途設置した加熱水タンク（図示せず）により加熱水の水温を３０℃乃至６０℃前後に加熱させて加熱コイル管３１に供給して加熱する。又同時に、凝縮室８内の冷却管２２で凝縮され気水を完全に分離して鎧孔１４より流入する冷却された気体を、加熱コイル管３１で加熱することで蒸発室９内部の温度が昇温されることと、減圧された真空雰囲気により噴射ノズル２０から霧状に噴射した海水４１の霧の沸点を下げることの両方で、非常に少ないエネルギ−で水蒸気にさせる。
【００５０】
蒸発室９下部中央部に設置した噴射ノズル２０に接続した海水供給管２４の途中に設置した加圧ポンプ（図示せず）で海水の噴射圧力を０．７ＭＰａ乃至１．４ＭＰａ前後に加圧し、スプレ−噴射角度を（点線で表示）８°乃至１０°前後の狭角度で、外周部に絶縁コイル６７を巻いて交流電流を印加して発生した交流電場（例えば、５ｋＶ乃至２０ｋＶなど。）を付与する誘導ディフュ−ザ−５３の中に噴射された海水４１の霧は、電場によるファラデ−の電磁誘導に基づき磁力方向と直角に作用するロ−レンツ力により発生した界面活性作用と、減圧された真空雰囲気により沸点温度が低下することに起因する相乗効果により、蒸発室９の内部を旋回上昇する過程で噴射された海水の霧から、塩類物質を遠心分離しながら海水の霧は急激に蒸発して水蒸気となり旋回上昇されながら内管壁面１２に付着して水滴となった淡水か蒸発室９内に多段に設置した集水リング３３に流下して受水され、集水リング３３に溜まった淡水は内管壁面１２を貫通して接続されたＰトラップ管２９を介して、凝縮室８に淡水として供給される。
【００５１】
凝縮室８下部に設けた鎧孔１４から凝縮作業により冷却管２２で冷却されて流入する気水分離された冷気を、蒸発室９下部に設けた加熱コイル管３１で加熱して誘導ディフュ−ザ−５３に吸引し、更に、誘導ディフュ−ザ−５３により電場を印加することにより沸点温度を下げて噴霧した海水の蒸発を促進させながら、旋回上昇により発生した遠心力により比重の重い塩類物質は内管壁面１２に次々と付着した塩類は乾燥されるため結晶化し、集水リング３３より上部に旋回上昇した海水の水蒸気は、内管壁面１２に付着して水滴となった淡水が流下して集水リング３３で受水されて凝縮室８に排出される。結晶塩類は、外部に設置された撒水ポンプ３９で淡水４３を吸引して淡水供給管２５から一定時間毎に電磁バルブ６９を開弁させて、集水リング３３の下側に設けたリングヘッダ−１０の噴射ノズル２０から淡水４３を噴射して内管壁面１２に付着した塩類などの結晶を洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に分離塩水５１とし貯留される。
【００５２】
凝縮室８の内部に導入された水蒸気は、凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった淡水４３を外部に設置した撒水ポンプ３９で揚程し、凝縮室８の頂部に設けた撒水ノズル２１で下向のディフュ−ザ−１３の中に撒水して、周囲の水蒸気を吸引しながら撒水量の３倍乃至４倍の下降気流を発生させ気液接触しながら凝縮して水滴となる。更に凝縮室８の内部で多段に設置された撒水ノズル２１からディフュザ−１３に淡水４３が撒水して気液接触しながら凝縮し最終的に下部に設けた冷却管２２で冷やされて完全に凝縮する。
【００５３】
二重管３内部の空気を排出し減圧して真空雰囲気にするため、蒸発室９の内で結晶化して濃縮された分離塩水５１を外部に排出する濃縮塩水配出管２７の配管先の先端部を、別途外部に設置した、濃塩水タンク（図示せず。）の底部に配置したエジェクタ−ポンプ（図示せず。）の吸引側に結管されており、エジェクタ−ポンプが濃塩水を吸引して排出時に発生する吸引力により、二重管３の内部の空気を吸引することで真空化される。
【実施例３】
【００５４】
遠心式噴霧装置７７による海水噴霧や紫外線殺菌灯１９を内装した淡水化装置は図３のように、二重管３内部の蒸発室９の下部に設けた遠心式噴霧装置７７では、加熱した海水４１を駆動モ−タ−５５により回転する中心軸を介して先端部に設けたアトマイジングカップ７９に供給し、周囲の加熱コイル管３１で加熱された空気を中心軸に軸着した羽根車５６で吸引してアトマイジングカップ７９の周囲から回転させながら噴出することで旋回運動を与えながら微粒化させ、上方向に噴霧して旋回上昇させながら発生した遠心力により比重の重い塩類物質は内管壁面１２に次々と付着して乾燥され結晶化しながら水蒸気から分離させることで海水の淡水化を促進させることができる。
【００５５】
蒸発室９の下部に加熱コイル管３１を配置し、別途設置した加熱水タンク（図示せず）により水温を３０℃乃至６０℃前後に加熱させた海水を加熱コイル管３１に供給すると同時に、凝縮室８内の冷却管２２で凝縮され気水を完全に分離して鎧孔１４より流入する冷却された気体を、加熱コイル管３１で昇温し遠心式噴霧装置７７の側面から羽根車５６により吸引して回転するアトマイジングカップ７９の周囲で海水４１と混合させて微粒化させ、減圧された真空雰囲気の蒸発室９の内部で上方向にスプレ−する噴射角度を（図示の点線で表示した。）８°乃至１０°前後の狭角度て旋回させながら霧状に噴射させる。
【００５６】
回転上昇による遠心力により比重の重い塩類物質は内管壁面１２に付着して加熱されることで結晶化する。蒸発室９の内管壁面１２に設けた集水リング３３の下側にリングヘッダ−１０を設置し、凝縮室８の外部に設置した撒水ポンプ３９で淡水４３を吸引して淡水供給管２５を介して一定時間毎に電磁バルブ６９を開弁させて、リングヘッダ−１０下側の噴射ノズル２０から淡水４３を噴射して内管壁面１２に付着した塩類の結晶を洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に分離塩水５１とし貯留される。
【００５７】
霧状に噴射した海水４１に混入するグラム陰性菌やグラム陽性菌、病原性大腸菌の他カビ類などの雑菌類は、二重管３内部の高温多湿の条件により菌類やカビ類及び微生物が増殖する。その増殖を阻止殺菌させるため、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯１９（例えば、岩崎電気株式会社、低圧水銀ランプなど。）を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管５８に内装して設置し、蒸発室９及び凝縮室８の頂部から垂直に設置した紫外線殺菌灯１９により紫外線を照射しサルモネラ菌、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などを殺菌処理したものである。
【００５８】
紫外線殺菌灯１９の波長は限定されたものでなく、例えば波長をＵＶ−Ｃ１８５ｎｍの紫外線を照射するとオゾンが発生するため、蒸発室９内に噴霧した海水４１に含まれる藻類臭、カビ臭、硫化水素臭、フエノ−ルなどの臭気はオゾンの分解力で消臭することができる他、各種の細菌類の殺菌処理もできる。
【００５９】
凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった冷却された淡水４３は、外部に設置された撒水ポンプ３９を用いて凝縮室８の頂部まで揚程され、頂部に設けた撒水ノズル２１から下方向に撒水することで蒸発室９の内部で気化した水蒸気が気液接触して水滴となり下降気流を発生させながら流下する。更に中段部で多段（図示では、１段で表示。）に設けた撒水ノズル２１から再度淡水４３が撒水されて気液接触されることで水滴となる量が加速される。
【００６０】
更に、図示では中段部より下位置に設けた冷却管２２（長さは特定されたものでなく、淡水化する水質の条件や設置場所に応じて適宜変更できる。）は、外部に設置した冷却水タンク（図示せず）に内装された冷却コイル管により冷却水４９の水温を１０℃乃至１５℃前後に海水４１で熱交換されて冷やされた冷却水４９を、循環ポンプ（図示せず）により海水タンクから冷却管２２に循環させることで、凝縮室８上部及び中段部での撒水により水滴になれず残った水蒸気は、更に冷却管２２に接触することにより完全に凝縮されて流下し、凝縮室８最下部の淡水貯留タンク４８に貯留される。
【００６１】
淡水貯留タンク４８に貯えられた淡水４３は、外管５に設置した逆Ｕ字形状の封水トラップ管３０の先端口を淡水貯留タンク４８底面位置まで配管し、逆Ｕ字形の上端部を淡水４３の貯水面１８の位置に配管することで封水を保ち、淡水貯留タンク４８より溢れた淡水４３だけが外部に自動的に排出される。
【実施例４】
【００６２】
磁気噴射ノズル３６を用いて海水の淡水化を促進させるには図４のように、蒸発室９下部の中心部に設置した磁気噴射ノズル３６から上方向のディフュ−ザ−１３の中に、噴射する海水４１の温度を３０℃乃至６０℃前後に加熱し海水供給管２４の途中に設置した加圧ポンプ（図示せず）で噴射圧力を０．７ＭＰａ乃至１．４ＭＰａ前後に加圧して磁気噴射ノズル３６に供給すると、磁気噴射ノズル３６通過時に磁気で印加された電磁誘導により、海水４１中の塩化物イオンの分子間力とゼ−タ電位が変化するために遊離したヒドロキシル・イオンが陽イオン活性物質に変化することで海水４１の表面張力が低下するため噴霧した海水４１の蒸発を促進させる。
【００６３】
磁気噴射ノズル３６には、強力な１万ガウス前後の磁石（例えば、サマリュウムコバルト磁石、ネオジュウム系希土類鉄合金磁石など。）のＮ極とＳ極を交互に配列（図示例では、５段積層しているが段数は任意に変更でき特定されたものではない。）した磁石を向かい合わせて設置し、噴射する海水４１の周囲から強力な磁力線を印加して、磁力線方向と直角方向に発生するロ−レンツ力により海水４１のクラスタ−を活性化させる。
【００６４】
磁気噴射ノズル３６からスプレ−噴射角度を（点線で表示）８°乃至１０°前後の狭角度で霧状に噴射され、減圧された真空状態によることで沸点温度が低下することと、海水４１の表面張力が低下し界面活性作用を高めたことに起因して急激に蒸発しながら塩類物質を内管壁面１２に付着分離されながら水蒸気となり、蒸発室９上端部に設けた網目孔１５から凝縮室８の内部に流入させる。
【００６５】
集水リング３３より上部に旋回上昇した水蒸気は、内管壁面１２に付着して水滴となった淡水が流下して集水リング３３で受水されて凝縮室８に排出される。結晶塩類４２は、一定時間毎に外部の撒水ポンプ３９で淡水４３を吸引して、集水リング３３の下側に設けたリングヘッダ−１０の噴射ノズル２０から淡水４３を噴射して内管壁面１２に付着した塩類の結晶を洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に貯留される。
【００６６】
凝縮室８の内部に導入された海水４１の水蒸気は、凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった冷却された淡水４３が、外部に設置された撒水ポンプ３９で凝縮室８の頂部まで揚程され、頂部に設けた撒水ノズル２１から下方向のディフュ−ザ−１３の中に撒水することで海水４１から気化した水蒸気が流入して気液接触し、その一部は水滴となり下降気流を発生させながら流下する。そして中段部に設けた撒水ノズル２１から再度撒水され気液接触して凝縮水滴は一層増加する。
【００６７】
更に中段より下位置に設けた冷却管２２は、外部に設置した海水タンク（図示せず）の中に設置された冷却コイル管（図示せず）により水温を１０℃乃至１５℃前後に熱交換された冷却水４９を、循環ポンプ（図示せず）により冷却管２２に循環させることで、凝縮室８上部及び中段部で気液接触により水滴になれず残った水蒸気は、冷却管２２に接触することで完全に凝縮されて流下し、凝縮室８最下部の淡水貯留タンク４８に貯留される。
【００６８】
冷却管２２の構造は、下側に流入用のリングヘッダ−と上側に流出用のリングヘッダ−を設けたその間に、ステンレス鋼管の二方向に冷却効率を促進させるためのプレ−トフィンを溶接して縦方向に設置したものであるが、その材質や構造は限定されたものでは無く（例えば、銅管、ステンレス製フレキシブルコイル管、チタン製フレキシブルコイル管、フル−テッド管など。）熱交換性能の優れた冷却管を用いることで耐久性と熱交換能力は更に向上するが、製作コストと淡水化する水質条件に応じて、適宜使用する材質や構造を選定して用いることができる。
【００６９】
淡水貯留タンク４８に貯えられた淡水４３は、外管５を貫通して設置された逆Ｕ字形状の封水トラップ管３０の先端口を底面位置まで配管し、逆Ｕ字形の上端部を淡水４３の貯水面１８の位置に配管して封水することで蒸発室９の気密が保たれ、淡水貯留タンク４８の貯水面１８より溢れた淡水４３だけが封水トラップ管３０を介して外部に自動的に排出される。
【００７０】
蒸発室９内に噴霧した海水４１の蒸発を促進させるためのペルチェ効果を応用した電子冷却装置（例えば、株式会社高木製作所など、冷却と加熱が同一の装置で同時にできるもの。）熱電素子６８で最高加熱温度が２００℃の加熱部７２を露出して、一方凝縮室８内に蒸発した海水の凝縮を促進させる熱電素子６８で最低冷却温度が−３０℃冷却部７３を露出させた熱電素子６８を内管７に図示では３段に設置して９Ａで１７Ｖ前後の直流電流を印加することで、効率良く蒸発室９内は加熱され外側の凝縮室８内を熱電素子６８で熱交換できるため太陽光発電パネル（図示せず）などにより発電した直流電流を直接変換することなく印加できるため自然エネルギ−を用いて海水を淡水化することができる。
【００７１】
分離塩水貯留タンク５０の底部に超音波発振器５２を設置して、貯留した分離塩水５１中の水を超音波により再度蒸発室９内に噴霧して蒸発させることで分離塩水５１を濃縮し、濃縮して溢れた分離塩水５１を濃縮塩水排出管２７の配管先の先端部を、別途設置した濃塩水タンク（図示せず）の中に配置したエジェクタ−ポンプ（図示せず）に結管して、エジェクタ−ポンプが濃塩水を吸引して排出する時発生する吸引力により、蒸発室９内の分離塩水５１を排出すると同時に二重管３の内部の空気を吸引することで真空化させる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【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】 本発明の第２実施例を示す縦断面詳細図である。
【図３】 本発明の第３実施例を示す縦断面詳細図である。
【図４】 本発明の第４実施例を示す縦断面詳細図である。
【符号の説明】
【００７３】
５ 外管
８ 凝縮室
９ 蒸発室
１０ リングヘッダ−
１２ 内管壁面
１３ ディフュ−ザ−
１４ 鎧孔
１６ 飛散防止フイルタ−
１９ 紫外線殺菌灯
２０ 噴射ノズル
２１ 撒水ノズル
２２ 冷却管
２９ Ｐトラップ管
３１ 加熱コイル管
３６ 磁気噴射ノズル
３９ 撒水ポンプ
４２ 結晶塩類
５３ 誘導ディフュ−ザ−
５５ 駆動モ−タ−
５８ 石英ガラス保護管
６７ 絶縁コイル
７７ 遠心式噴霧装置
７８ 通気管
【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、温度差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、熱損失が多く、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】
又、海水をタンク内で電気ヒ−タ−と熱電素子で加熱し、減圧雰囲気の中で蒸発させ、熱電素子で冷やした冷却液を循環させて水蒸気を凝縮させる海水淡水化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実験用装置であり、海水タンク下部を熱電素子で水平に区画し、上側で海水を加熱し、下側の吸熱部で冷却液を造るためエネルギ−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】
更に又、複数個の平板状のヒ−トパイプ素子を縦方向で平行に配置した蒸留装置が知られている（例えば、特許文献５参照。）。然し乍ら、この方法はパイプ素子の中間部を仕切部材で区画し上部で加熱し下部で凝縮させるため構造も複雑で、多数のヒ−トパイプ素子を必要とするためその大幅な改善が要求されていた。
【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２８７８２９６号公報
【特許文献２】特開平１０−２３０２４６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】特開平１１−３１６０９４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、スプレ−フラッシュによる淡水化方法では、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った。
【００１２】
逆浸透膜法による造水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、更にその廃棄費も必要で、造水コストが大幅にアップする問題があった。
【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、減圧法を用いて燃料費や消費電力を削減して省エネルギ−化と造水効率の向上を図り、低価格かつ低運転エネルギ−による従来にない低造水コストの海水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】
【００１４】
本発明は上記の目的を達成するために、減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管中側の蒸発室下側の央部に設けた噴射ノズルから、加熱し加圧した海水を上向に噴霧して蒸発させ、内管の上部の網目孔より外側の凝縮室に流入させ、凝縮室の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズルより淡水を撒水し気液接触しながら水滴とし、更に冷却管で残りの水蒸気を完全に凝縮させて淡水を製造し、気水分離網を介して気体を内管下部の鎧孔より蒸発室の中に循環させたものである。
【００１５】
第２の課題解決手段は、減圧した真空雰囲気で蒸発室内の下部に加熱コイル管を配置して蒸発室の内部を加熱し、中心部の噴射ノズルから外周に絶縁コイルを巻いた誘導ディフュ−ザ−の中に加圧した海水４１を噴射し、周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引して電場処理しながら霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と蒸発を促進させたものである。
【００１６】
第３の課題解決手段は、蒸発室の内部に集水リングを多段に設置し、噴射ノズルから上向に噴霧した海水が減圧加湿雰囲気で蒸発し、内管壁面に付着して結露し水滴となって流下した淡水を集水リングで受水して貯留し、貯留水面より溢れた淡水は内管壁面を貫通して接続されたＰトラップ管を介して凝縮室内に供給して淡水化を促進させたものである。
【００１７】
第４の課題解決手段は、凝縮室内の頂部と中間部で多段に設置した、撒水ノズルから下向のディフュ−ザ−の中に淡水を撒水して水滴とし、周囲の水蒸気を吸引して冷却し、撒水量の３倍乃至４倍の下降気流をディフュ−ザ−で発生させ、更に冷却管にも撒水ノズルより淡水を撒水して残りの水蒸気を完全に冷却管で冷やして凝縮させたものである。
【００１８】
第５の課題解決手段は、蒸発室内に設置した最下段の集水リングの直下にリングヘッダ−を設置し、内管壁面に付着した結晶塩類を一定時間毎にリングヘッダ−下側に設けた撒水ノズルから、淡水貯留タンクから撒水ポンプを介して供給された淡水を撒水しながら洗い落とし、蒸発室下部の分離塩水貯留タンクに分離塩水とし貯留したものである。
【００１９】
第６の課題解決手段は、蒸発室の下部に設けた遠心式噴霧装置により、加熱した海水を駆動モ−タ−により回転するアトマイジングカップに供給し、周囲の加熱した空気を羽根車で吸引しアトマイジングカップの中央部で混合させることで霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と蒸発を促進させたものである。
【００２０】
第７の課題解決手段は、蒸発室及び凝縮室の内部に、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管に内装して設置し、噴霧した海水に含まれるサルモネラ菌、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの他、カビ類を紫外線殺菌灯の暴露により殺菌処理させたものである。
【００２１】
第８の課題解決手段は、蒸発室の下部に設けた磁気噴射ノズルから、加圧した海水に磁気の印加による電磁処理でクラスタ−が小さくなり表面張力が低下して界面活性作用が高まることで、海水中の塩類の分離と蒸発を促進させたものである。
【００２２】
第９の課題解決手段は、減圧した真空雰囲気で二重管の蒸発室内に噴霧した海水の蒸発を促進させるために熱電素子の加熱部を露出し、一方凝縮室内の蒸発した水蒸気の凝縮を促進させるために熱電素子の冷却部を露出させた熱電素子を内管に設置して、直流電流を印加して加熱と冷却を同時に行うことで海水の淡水化を促進させたものである。
【００２３】
第１０の課題解決手段は、蒸発室の内管壁面に付着した結晶塩類を、淡水を撒水して内管壁面から洗い落として分離塩水貯留タンクに貯留させ、分離塩水貯留タンクの底部に超音波発振器を設置して、超音波発振器で海水より分離した水を蒸発室９内に噴霧して蒸発させることで分離塩水を濃縮し、溢れた分離塩水を濃縮塩水排出管から排出して海水の淡水化を促進するものである。
【００２４】
第１の課題解決手段による作用は次の通りである。即ち、減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管３内側の蒸発室９下部に設けた噴射ノズル２０から海水４１を上方向に噴射し霧散させて蒸発させ、内管７上部の網目孔１５から外側の凝縮室８の中に流入させて、凝縮室８の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズル２１より淡水４３を撒水し気液接触させながら冷却管２２で凝縮して淡水４３を造水し、気水分離網１７を介して分離した気体を内管７下部の鎧孔１４より蒸発室９の中に循環させることによりエネルギ−の消費を削減して効率よく海水を淡水化するという効果を発揮する。
【００２５】
第２の課題解決手段による作用は、蒸発室９下部に加熱コイル管３１を配置して蒸発室９内を加熱し、中心部の噴射ノズル２０から外周に絶縁コイル６７を巻いた誘導ディフュ−ザ−５３の中に加圧した海水４１を噴射し、周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引して電場処理しながら霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水４１の霧から塩類の分離と蒸発を促進させて淡水化することができる。
【００２６】
第３の課題解決手段による作用は、蒸発室９内の中間部から頂部に多段に設置した集水リング３３で、海水が霧化し内管壁面１２に付着して水滴となった淡水が流下して集水リング３３で受水され、集水リング３３に貯留された淡水は内管壁面１２を貫通して接続されたＰトラップ管２９を介して、凝縮室８内に淡水として供給させることができる。
【００２７】
第４の課題解決手段による作用は、凝縮室８内の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズル２１から下向のディフュ−ザ−１３の中に淡水４３を撒水して、周囲の蒸発した海水４１を吸引し気液接触させて冷却し、撒水量の３倍乃至４倍の下降気流をディフュ−ザ−１３で発生させて、更に冷却管２２で冷やすことで完全に凝縮させることができる。
【００２８】
第５の課題解決手段による作用は、蒸発室９中間部に設置した集水リング３３の直下にリングヘッダ−１０を設置し、内管壁面１２に付着した結晶塩類４２を一定時間毎にリングヘッダ−１０下側の撒水ノズル２１から淡水４３を撒水して、内管壁面１２を洗浄して洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に分離塩水５１とし貯留させる。
【００２９】
第６の課題解決手段による作用は、蒸発室９下部に設けた遠心式噴霧装置７７により、加熱した海水４１を駆動モ−タ−５５により回転するアトマイジングカップ７９に供給し、周囲の加熱した空気を羽根車５６で吸引しアトマイジングカップ７９の中央部で混合させることで霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水４１の霧から塩類の分離と蒸発を促進させて淡水化することができる。
【００３０】
第７の課題解決手段による作用は、凝縮室８及び蒸発室９の内部に、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯１９を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管５８に内装して設置し、噴霧した海水４１に含まれる病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などの他、カビ類も紫外線照射により完全に殺菌することができる。
【００３１】
第８の課題解決手段による作用は、蒸発室９下部に設けた磁気噴射ノズル３６から、加圧した海水４１に磁気の印加による電磁誘導処理で海水４１のクラスタ−を活性化させて表面張力を低下させることで、噴霧した海水４１の蒸発を促進させることができる。
【００３２】
第９の課題解決手段による作用は、蒸発室９内に噴霧した海水４１を蒸発させる熱電素子６８の加熱部７２を露出させ、一方凝縮室８内の蒸発した水蒸気を凝縮させる熱電素子６８の冷却部７３を露出させた熱電素子６８を内管７に設置し、直流電流を印加して海水の蒸発と凝縮を同時に行うことにより熱交換を促進させることができる。
【００３３】
第１０の課題解決手段による作用は、蒸発室９の内管壁面に付着した結晶塩類を淡水を撒水して洗い落として分離塩水貯留タンク５０に貯留させ、分離塩水貯留タンク５０の底部に超音波発振器５２を設置して、貯留され超音波発振器５２で分離した水を蒸発室９内に再度噴霧して蒸発させることで分離塩水５１を濃縮し、溢れた分離塩水５１を濃縮塩水排出管２７から排出して海水の淡水化を促進させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
上述したように本発明による海水の淡水化処理装置は、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と、外側を凝縮室としたことで機密性が図れて装置が簡素化でき、上方向に噴霧することにより蒸発が促進されるためにエネルギ−の移動量も少なく、低ランニングコストで大量の海水を淡水化できる装置が低価格で提供できる。
【００３５】
減圧した真空雰囲気で蒸発室下部の加熱コイル管又は熱伝素子により蒸発室内を加熱させ、海水を噴射ノズルから誘導ディフュ−ザ−中に噴射した電場処理と周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引し回転する上昇気流を発生させて海水の蒸発を促進して凝縮室に流入させ、多段に設置した撒水ノズルから下向のディフュ−ザ−中に撒水して水蒸気を吸引しながら気液接触して凝縮し、更に冷却管で完全に凝縮することができる。
【００３６】
蒸発室内に多段に設置した集水リングで、霧化した海水の水蒸気が内管壁面に付着して水滴となった淡水を集水リングで受水して凝縮室に排出することで大幅に淡水化が促進される。更に、内管壁面に付着した結晶塩類を一定時間毎にリングヘッダ−の噴射ノズルから淡水を撒水して洗浄しながら塩水貯留タンクに洗い落として貯留し、タンクに設置した超音波発振器で塩水中の水を蒸発室に噴霧して塩水の濃縮を促進させることができる。
【００３７】
蒸発室下部に設けた遠心式噴霧装置により、加熱した海水を駆動モ−タ−により回転するアトマイジングカップに供給し、周囲の加熱した空気を羽根車で吸引しアトマイジングカップの周囲から上方向に旋回させながら噴霧して蒸発させ淡水化することができる。
【００３８】
波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管に内装して設置し、紫外線殺菌灯を照射して、噴霧した海水より流入した各種の雑菌や細菌類の増殖を防ぐ他、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌を殺菌処理することで、ＨＡＣＣＰに対応した衛生的な淡水を供給することができる。
【００３９】
磁気噴射ノズルから、加圧した海水に磁気の印加による電磁誘導を起こし、海水のクラスタ−を活性化させて表面張力を低下させることて海水中の塩類の分離と蒸発を促進させ、低ランニングコストで大量の海水を淡水化処理することができる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【実施例１】
【００４１】
海水の淡水化装置の実施形態は図１のように、架台（図示せず）の上に縦方向に設置した内管７と外管５により構成して密閉された二重管３による海水淡水化装置１は、蒸発室９内の下部に設けた噴射ノズル２０から上向きに噴射した海水４１の沸点を下げ素早く蒸発させるには二重管３の内部の空気を排出し減圧して真空化する必要がある。そのため、蒸発室９の内で結晶化され落下し濃縮された分離塩水５１を外部に排出する濃縮塩水配出管２７の先端を、別途に設置した濃塩水タンク（図示せず）の中に引き入れ、内部に設置したエジェクタ−ポンプ（図示せず）がこの濃塩水をエジェクタ−部で排出する時発生する吸引力により二重管３内部の空気を吸引することで減圧した真空化雰囲気にされる。
【００４２】
二重管３内側の蒸発室９の下部に設けた噴射ノズル２０から、別途外部に設置した加熱水タンク（図示せず）に海水４１を供給して加熱装置（例えば、加熱バ−ナ−又は電気ヒ−タ−など。）で温度を３０℃乃至６０℃前後に加熱し、海水供給管２４の途中に設置した加圧ポンプ（図示せず）で噴射圧力を０，７ＭＰａ乃至１，４ＭＰａ前後に加圧して、外部を保温した加熱海水供給管２６により蒸発室９の底部より噴射ノズル２０に加圧した状態で供給される。
【００４３】
噴射ノズル２０の先端央部に設けた微細な噴射孔から上方向に噴射角度を８度乃至９度（点線で図示した。）前後の狭角度で霧状に噴射された海水４１は、蒸発室９の内部を上昇する過程で、減圧された真空状態によるため沸点温度が低下することで急激に蒸発する一方、海水４１中の塩類は蒸発室９の内管壁面１２に付着して増晶されて重くなると内管壁面１２から剥離落下することで海水の水蒸気から除去され、水蒸気は蒸発室９内管７の上端部に設けた網目孔１５から凝縮室８の内部に流入させる。
【００４４】
蒸発室９内管７の中間部から頂部の間に多段（図示では２段で表示。）に設置した集水リング３３で、噴射ノズル２０から上向に噴霧された海水４１が減圧加湿雰囲気で蒸発して水蒸気となり、その一部が内管壁面１２に付着し結露して水滴となり淡水として流下して集水リング３３で受水される、集水リング３３に貯留された淡水は内管７を貫通して接続されたＰトラップ管２９の貯水面１８まで一旦貯留され、貯水面１８より溢れた淡水がＰトラップ管２９の管末を介して凝縮室８の内部に淡水として排出されることで、海水の淡水化が促進される。
【００４５】
凝縮室８の内部に導入された海水４１から気化した水蒸気は、凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった淡水４３を、外部に設置した撒水ポンプ３９を用い吸引して凝縮室８の頂部に設けた撒水ノズル２１から下方向に散水して気液接触することで水滴となり下降気流を発生させながら凝縮室８内部を下降する。水滴化されず残った水蒸気は多段に設置した撒水ノズル２１で同様に気液接触して液化される。それでも残った水蒸気は冷却管２２に接触冷却して完全に液化し淡水となり淡水貯留タンク４８に流下貯留される。
【００４６】
冷却管２２内の水は、外部に設置した海水タンク（図示せず）内のコイル管で海水と熱交換して水温が１０℃乃至１５℃前後に冷やされた冷却水として循環ポンプ（図示せず）で冷却管２２内を循環する。水蒸気との接触で温まった冷却水は再び海水タンクに戻されてコイル管で冷たい海水と熱交換され冷却水として再循環される。
【００４７】
蒸発室９と凝縮室８との熱電導を遮断するために施した断熱材１１と、外管５との間を流下する淡水４３の蒸発室９内部への流入を防止するために設けた、飛散防止フィルタ−１６と気水分離網１７により淡水と分離された冷気は、内管７の下部に設けた鎧孔１４より蒸発室９の中に流入して循環させることで外部空気の流入を最小限に抑えて熱効率良く海水を淡水化させる。
【００４８】
凝縮室８最下部の淡水貯留タンク４８に貯えられた淡水４３は、外管５の管体に孔を介して外部に設置し逆Ｕ字形状に配置された封水トラップ管３０の淡水貯留タンク４８側の先端口を淡水貯留タンク４８底面位置まで配管し、逆Ｕ字形の上端部を淡水４３の貯水面１８位置に配管することで封水を保ち、二重管３外側の封水トラップ管３０に上方向に通気管７８を接続して大気中に開放させることで、二重管３内に外部から空気の進入を遮断して二重管３の内部の真空を保ちながら、封水トラップ効果により貯水面１８を一定の水位を維持して、貯水面１８より溢れた淡水４３だけが外部に自動的に排出される。
【実施例２】
【００４９】
蒸発室９下部の内部温度を上昇させ海水の蒸発を促進させるには図２のように、二重管３の中側に設けた蒸発室９の下部に加熱コイル管３１を配置し、外部に別途設置した加熱水タンク（図示せず）により加熱水の水温を３０℃乃至６０℃前後に加熱させて加熱コイル管３１に供給して加熱する。又同時に、凝縮室８内の冷却管２２で凝縮され気水を完全に分離して鎧孔１４より流入する冷却された気体を、加熱コイル管３１で加熱することで蒸発室９内部の温度が昇温されることと、減圧された真空雰囲気により噴射ノズル２０から霧状に噴射した海水４１の霧の沸点を下げることの両方で、非常に少ないエネルギ−で水蒸気にさせる。
【００５０】
蒸発室９下部中央部に設置した噴射ノズル２０に接続した海水供給管２４の途中に設置した加圧ポンプ（図示せず）で海水の噴射圧力を０．７ＭＰａ乃至１．４ＭＰａ前後に加圧し、スプレ−噴射角度を（点線で表示）８°乃至１０°前後の狭角度で、外周部に絶縁コイル６７を巻いて交流電流を印加して発生した交流電場（例えば、５ｋＶ乃至２０ｋＶなど。）を付与する誘導ディフュ−ザ−５３の中に噴射された海水４１の霧は、電場によるファラデ−の電磁誘導に基づき磁力方向と直角に作用するロ−レンツ力により発生した界面活性作用と、減圧された真空雰囲気により沸点温度が低下することに起因する相乗効果により、蒸発室９の内部を旋回上昇する過程で噴射された海水の霧から、塩類物質を遠心分離しながら海水の霧は急激に蒸発して水蒸気となり旋回上昇されながら内管壁面１２に付着して水滴となった淡水か蒸発室９内に多段に設置した集水リング３３に流下して受水され、集水リング３３に溜まった淡水は内管壁面１２を貫通して接続されたＰトラップ管２９を介して、凝縮室８に淡水として供給される。
【００５１】
凝縮室８下部に設けた鎧孔１４から凝縮作業により冷却管２２で冷却されて流入する気水分離された冷気を、蒸発室９下部に設けた加熱コイル管３１で加熱して誘導ディフュ−ザ−５３に吸引し、更に、誘導ディフュ−ザ−５３により電場を印加することにより沸点温度を下げて噴霧した海水の蒸発を促進させながら、旋回上昇により発生した遠心力により比重の重い塩類物質は内管壁面１２に次々と付着した塩類は乾燥されるため結晶化し、集水リング３３より上部に旋回上昇した海水の水蒸気は、内管壁面１２に付着して水滴となった淡水が流下して集水リング３３で受水されて凝縮室８に排出される。結晶塩類は、外部に設置された撒水ポンプ３９で淡水４３を吸引して淡水供給管２５から一定時間毎に電磁バルブ６９を開弁させて、集水リング３３の下側に設けたリングヘッダ−１０の噴射ノズル２０から淡水４３を噴射して内管壁面１２に付着した塩類などの結晶を洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に分離塩水５１とし貯留される。
【００５２】
凝縮室８の内部に導入された水蒸気は、凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった淡水４３を外部に設置した撒水ポンプ３９で揚程し、凝縮室８の頂部に設けた撒水ノズル２１で下向のディフュ−ザ−１３の中に撒水して、周囲の水蒸気を吸引しながら撒水量の３倍乃至４倍の下降気流を発生させ気液接触しながら凝縮して水滴となる。更に凝縮室８の内部で多段に設置された撒水ノズル２１からディフュザ−１３に淡水４３が撒水して気液接触しながら凝縮し最終的に下部に設けた冷却管２２で冷やされて完全に凝縮する。
【００５３】
二重管３内部の空気を排出し減圧して真空雰囲気にするため、蒸発室９の内で結晶化して濃縮された分離塩水５１を外部に排出する濃縮塩水配出管２７の配管先の先端部を、別途外部に設置した、濃塩水タンク（図示せず。）の底部に配置したエジェクタ−ポンプ（図示せず。）の吸引側に結管されており、エジェクタ−ポンプが濃塩水を吸引して排出時に発生する吸引力により、二重管３の内部の空気を吸引することで真空化される。
【実施例３】
【００５４】
遠心式噴霧装置７７による海水噴霧や紫外線殺菌灯１９を内装した淡水化装置は図３のように、二重管３内部の蒸発室９の下部に設けた遠心式噴霧装置７７では、加熱した海水４１を駆動モ−タ−５５により回転する中心軸を介して先端部に設けたアトマイジングカップ７９に供給し、周囲の加熱コイル管３１で加熱された空気を中心軸に軸着した羽根車５６で吸引してアトマイジングカップ７９の周囲から回転させながら噴出することで旋回運動を与えながら微粒化させ、上方向に噴霧して旋回上昇させながら発生した遠心力により比重の重い塩類物質は内管壁面１２に次々と付着して乾燥され結晶化しながら水蒸気から分離させることで海水の淡水化を促進させることができる。
【００５５】
蒸発室９の下部に加熱コイル管３１を配置し、別途設置した加熱水タンク（図示せず）により水温を３０℃乃至６０℃前後に加熱させた海水を加熱コイル管３１に供給すると同時に、凝縮室８内の冷却管２２で凝縮され気水を完全に分離して鎧孔１４より流入する冷却された気体を、加熱コイル管３１で昇温し遠心式噴霧装置７７の側面から羽根車５６により吸引して回転するアトマイジングカップ７９の周囲で海水４１と混合させて微粒化させ、減圧された真空雰囲気の蒸発室９の内部で上方向にスプレ−する噴射角度を（図示の点線で表示した。）８°乃至１０°前後の狭角度て旋回させながら霧状に噴射させる。
【００５６】
回転上昇による遠心力により比重の重い塩類物質は内管壁面１２に付着して加熱されることで結晶化する。蒸発室９の内管壁面１２に設けた集水リング３３の下側にリングヘッダ−１０を設置し、凝縮室８の外部に設置した撒水ポンプ３９で淡水４３を吸引して淡水供給管２５を介して一定時間毎に電磁バルブ６９を開弁させて、リングヘッダ−１０下側の噴射ノズル２０から淡水４３を噴射して内管壁面１２に付着した塩類の結晶を洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に分離塩水５１とし貯留される。
【００５７】
霧状に噴射した海水４１に混入するグラム陰性菌やグラム陽性菌、病原性大腸菌の他カビ類などの雑菌類は、二重管３内部の高温多湿の条件により菌類やカビ類及び微生物が増殖する。その増殖を阻止殺菌させるため、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯１９（例えば、岩崎電気株式会社、低圧水銀ランプなど。）を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管５８に内装して設置し、蒸発室９及び凝縮室８の頂部から垂直に設置した紫外線殺菌灯１９により紫外線を照射しサルモネラ菌、病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌などを殺菌処理したものである。
【００５８】
紫外線殺菌灯１９の波長は限定されたものでなく、例えば波長をＵＶ−Ｃ１８５ｎｍの紫外線を照射するとオゾンが発生するため、蒸発室９内に噴霧した海水４１に含まれる藻類臭、カビ臭、硫化水素臭、フエノ−ルなどの臭気はオゾンの分解力で消臭することができる他、各種の細菌類の殺菌処理もできる。
【００５９】
凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった冷却された淡水４３は、外部に設置された撒水ポンプ３９を用いて凝縮室８の頂部まで揚程され、頂部に設けた撒水ノズル２１から下方向に撒水することで蒸発室９の内部で気化した水蒸気が気液接触して水滴となり下降気流を発生させながら流下する。更に中段部で多段（図示では、１段で表示。）に設けた撒水ノズル２１から再度淡水４３が撒水されて気液接触されることで水滴となる量が加速される。
【００６０】
更に、図示では中段部より下位置に設けた冷却管２２（長さは特定されたものでなく、淡水化する水質の条件や設置場所に応じて適宜変更できる。）は、外部に設置した冷却水タンク（図示せず）に内装された冷却コイル管により冷却水４９の水温を１０℃乃至１５℃前後に海水４１で熱交換されて冷やされた冷却水４９を、循環ポンプ（図示せず）により海水タンクから冷却管２２に循環させることで、凝縮室８上部及び中段部での撒水により水滴になれず残った水蒸気は、更に冷却管２２に接触することにより完全に凝縮されて流下し、凝縮室８最下部の淡水貯留タンク４８に貯留される。
【００６１】
淡水貯留タンク４８に貯えられた淡水４３は、外管５に設置した逆Ｕ字形状の封水トラップ管３０の先端口を淡水貯留タンク４８底面位置まで配管し、逆Ｕ字形の上端部を淡水４３の貯水面１８の位置に配管することで封水を保ち、淡水貯留タンク４８より溢れた淡水４３だけが外部に自動的に排出される。
【実施例４】
【００６２】
磁気噴射ノズル３６を用いて海水の淡水化を促進させるには図４のように、蒸発室９下部の中心部に設置した磁気噴射ノズル３６から上方向のディフュ−ザ−１３の中に、噴射する海水４１の温度を３０℃乃至６０℃前後に加熱し海水供給管２４の途中に設置した加圧ポンプ（図示せず）で噴射圧力を０．７ＭＰａ乃至１．４ＭＰａ前後に加圧して磁気噴射ノズル３６に供給すると、磁気噴射ノズル３６通過時に磁気で印加された電磁誘導により、海水４１中の塩化物イオンの分子間力とゼ−タ電位が変化するために遊離したヒドロキシル・イオンが陽イオン活性物質に変化することで海水４１の表面張力が低下するため噴霧した海水４１の蒸発を促進させる。
【００６３】
磁気噴射ノズル３６には、強力な１万ガウス前後の磁石（例えば、サマリュウムコバルト磁石、ネオジュウム系希土類鉄合金磁石など。）のＮ極とＳ極を交互に配列（図示例では、５段積層しているが段数は任意に変更でき特定されたものではない。）した磁石を向かい合わせて設置し、噴射する海水４１の周囲から強力な磁力線を印加して、磁力線方向と直角方向に発生するロ−レンツ力により海水４１のクラスタ−を活性化させる。
【００６４】
磁気噴射ノズル３６からスプレ−噴射角度を（点線で表示）８°乃至１０°前後の狭角度で霧状に噴射され、減圧された真空状態によることで沸点温度が低下することと、海水４１の表面張力が低下し界面活性作用を高めたことに起因して急激に蒸発しながら塩類物質を内管壁面１２に付着分離されながら水蒸気となり、蒸発室９上端部に設けた網目孔１５から凝縮室８の内部に流入させる。
【００６５】
集水リング３３より上部に旋回上昇した水蒸気は、内管壁面１２に付着して水滴となった淡水が流下して集水リング３３で受水されて凝縮室８に排出される。結晶塩類４２は、一定時間毎に外部の撒水ポンプ３９で淡水４３を吸引して、集水リング３３の下側に設けたリングヘッダ−１０の噴射ノズル２０から淡水４３を噴射して内管壁面１２に付着した塩類の結晶を洗い落とし、蒸発室９下部の分離塩水貯留タンク５０に貯留される。
【００６６】
凝縮室８の内部に導入された海水４１の水蒸気は、凝縮室８下部の淡水貯留タンク４８に溜まった冷却された淡水４３が、外部に設置された撒水ポンプ３９で凝縮室８の頂部まで揚程され、頂部に設けた撒水ノズル２１から下方向のディフュ−ザ−１３の中に撒水することで海水４１から気化した水蒸気が流入して気液接触し、その一部は水滴となり下降気流を発生させながら流下する。そして中段部に設けた撒水ノズル２１から再度撒水され気液接触して凝縮水滴は一層増加する。
【００６７】
更に中段より下位置に設けた冷却管２２は、外部に設置した海水タンク（図示せず）の中に設置された冷却コイル管（図示せず）により水温を１０℃乃至１５℃前後に熱交換された冷却水４９を、循環ポンプ（図示せず）により冷却管２２に循環させることで、凝縮室８上部及び中段部で気液接触により水滴になれず残った水蒸気は、冷却管２２に接触することで完全に凝縮されて流下し、凝縮室８最下部の淡水貯留タンク４８に貯留される。
【００６８】
冷却管２２の構造は、下側に流入用のリングヘッダ−と上側に流出用のリングヘッダ−を設けたその間に、ステンレス鋼管の二方向に冷却効率を促進させるためのプレ−トフィンを溶接して縦方向に設置したものであるが、その材質や構造は限定されたものでは無く（例えば、銅管、ステンレス製フレキシブルコイル管、チタン製フレキシブルコイル管、フル−テッド管など。）熱交換性能の優れた冷却管を用いることで耐久性と熱交換能力は更に向上するが、製作コストと淡水化する水質条件に応じて、適宜使用する材質や構造を選定して用いることができる。
【００６９】
淡水貯留タンク４８に貯えられた淡水４３は、外管５を貫通して設置された逆Ｕ字形状の封水トラップ管３０の先端口を底面位置まで配管し、逆Ｕ字形の上端部を淡水４３の貯水面１８の位置に配管して封水することで蒸発室９の気密が保たれ、淡水貯留タンク４８の貯水面１８より溢れた淡水４３だけが封水トラップ管３０を介して外部に自動的に排出される。
【００７０】
蒸発室９内に噴霧した海水４１の蒸発を促進させるためのペルチェ効果を応用した電子冷却装置（例えば、株式会社高木製作所など、冷却と加熱が同一の装置で同時にできるもの。）熱電素子６８で最高加熱温度が２００℃の加熱部７２を露出して、一方凝縮室８内に蒸発した海水の凝縮を促進させる熱電素子６８で最低冷却温度が−３０℃冷却部７３を露出させた熱電素子６８を内管７に図示では３段に設置して９Ａで１７Ｖ前後の直流電流を印加することで、効率良く蒸発室９内は加熱され外側の凝縮室８内を熱電素子６８で熱交換できるため太陽光発電パネル（図示せず）などにより発電した直流電流を直接変換することなく印加できるため自然エネルギ−を用いて海水を淡水化することができる。
【００７１】
分離塩水貯留タンク５０の底部に超音波発振器５２を設置して、貯留した分離塩水５１中の水を超音波により再度蒸発室９内に噴霧して蒸発させることで分離塩水５１を濃縮し、濃縮して溢れた分離塩水５１を濃縮塩水排出管２７の配管先の先端部を、別途設置した濃塩水タンク（図示せず）の中に配置したエジェクタ−ポンプ（図示せず）に結管して、エジェクタ−ポンプが濃塩水を吸引して排出する時発生する吸引力により、蒸発室９内の分離塩水５１を排出すると同時に二重管３の内部の空気を吸引することで真空化させる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【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】 本発明の第２実施例を示す縦断面詳細図である。
【図３】 本発明の第３実施例を示す縦断面詳細図である。
【図４】 本発明の第４実施例を示す縦断面詳細図である。
【符号の説明】
【００７３】
５ 外管
８ 凝縮室
９ 蒸発室
１０ リングヘッダ−
１２ 内管壁面
１３ ディフュ−ザ−
１４ 鎧孔
１６ 飛散防止フイルタ−
１９ 紫外線殺菌灯
２０ 噴射ノズル
２１ 撒水ノズル
２２ 冷却管
２９ Ｐトラップ管
３１ 加熱コイル管
３６ 磁気噴射ノズル
３９ 撒水ポンプ
４２ 結晶塩類
５３ 誘導ディフュ−ザ−
５５ 駆動モ−タ−
５８ 石英ガラス保護管
６７ 絶縁コイル
７７ 遠心式噴霧装置
７８ 通気管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管中側の蒸発室の下部に設けた噴射ノズルから海水を上向に噴霧して蒸発させ、内管上部の網目孔より外側の凝縮室に流入させ、凝縮室の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズルから淡水を撒水して気液接触しながら水滴とし、残りの水蒸気は冷却管で完全に凝縮して淡水を製造し、気水分離網を介して気体を内管下部の鎧孔より蒸発室の中に循環させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項２】
蒸発室下部に加熱コイル管を配置して蒸発室内を加熱し、中心部の噴射ノズルから外周に絶縁コイルを巻いた誘導ディフュ−ザ−の中に加圧した海水を噴射し、周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引して電場処理しながら霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と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３】
蒸発室内の中間部から頂部に集水リングを多段に設置し、噴射ノズルから上向に噴霧された海水が減圧加湿雰囲気で蒸発し、内管壁面に付着して結露し水滴となって流下した淡水を集水リングで受水して貯留し、貯留水面より溢れた淡水は内管壁面を貫通して接続されたＰトラップ管を介して凝縮室内に供給して淡水化を促進したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項４】
凝縮室内の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズルから、下向のディフュ−ザ−の中に、淡水貯留タンクから撒水ポンプを介して供給された淡水を撒水し、周囲の水蒸気を吸引しながら撒水量の３倍乃至４倍の下降気流を発生させ気液接触させながら水滴とし、冷却管にも撒水ノズルより淡水を撒水して残りの水蒸気を完全に凝縮させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項５】
蒸発室内に設置した最下段の集水リングの直下にリングヘッダ−を設置し、内管壁面に付着した結晶塩類を一定時間毎にリングヘッダ−下側に設けた撒水ノズルから、淡水貯留タンクから撒水ポンプを介して供給された淡水を撒水して洗浄しながら洗い落とし、蒸発室下部の分離塩水貯留タンクに分離塩水とし貯留したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項６】
蒸発室下部に設けた遠心式噴霧装置により、加熱した海水を駆動モ−タ−により回転するアトマイジングカップに供給し、周囲の加熱した空気を羽根車で吸引しアトマイジングカップの中央部で混合させることで霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と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】
凝縮室及び蒸発室内部に、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管に内装して設置し、噴射した海水に含まれる病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌なとの雑菌類他、カビ類を紫外線殺菌灯により照射して処理したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項８】
蒸発室下部に設けた磁気噴射ノズルから、加圧した海水に磁気の印加により海水のクラスタ−を活性化して表面張力を低下させることで、海水の分離と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９】
蒸発室内に噴霧した海水を蒸発させる熱電素子の加熱部を露出させ、一方凝縮室内に水蒸気を凝縮させる熱電素子の冷却部を露出させた熱電素子を内管に設置し、直流電流を印加して海水の蒸発と凝縮による熱交換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１０】
蒸発室の内管壁面に付着した結晶塩類を洗い落として分離塩水貯留タンクに貯留させ、分離塩水貯留タンクの底部に超音波発振器を設置して、貯留され超音波発振器で分離した水を蒸発室内に噴霧して蒸発させることで分離塩水を濃縮し、溢れた分離塩水を濃縮塩水排出管から排出して海水の淡水化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１】
減圧した真空雰囲気で縦方向に設置した二重管中側の蒸発室の下部に設けた噴射ノズルから海水を上向に噴霧して蒸発させ、内管上部の網目孔より外側の凝縮室に流入させ、凝縮室の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズルから淡水を撒水して気液接触しながら水滴とし、残りの水蒸気は冷却管で完全に凝縮して淡水を製造し、気水分離網を介して気体を内管下部の鎧孔より蒸発室の中に循環させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項２】
蒸発室下部に加熱コイル管を配置して蒸発室内を加熱し、中心部の噴射ノズルから外周に絶縁コイルを巻いた誘導ディフュ−ザ−の中に加圧した海水を噴射し、周囲から噴射量の３倍乃至４倍の加熱空気を吸引して電場処理しながら霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と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３】
蒸発室内の中間部から頂部に集水リングを多段に設置し、噴射ノズルから上向に噴霧された海水が減圧加湿雰囲気で蒸発し、内管壁面に付着して結露し水滴となって流下した淡水を集水リングで受水して貯留し、貯留水面より溢れた淡水は内管壁面を貫通して接続されたＰトラップ管を介して凝縮室内に供給して淡水化を促進したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項４】
凝縮室内の頂部と中間部で多段に設置した撒水ノズルから、下向のディフュ−ザ−の中に、淡水貯留タンクから撒水ポンプを介して供給された淡水を撒水し、周囲の水蒸気を吸引しながら撒水量の３倍乃至４倍の下降気流を発生させ気液接触させながら水滴とし、冷却管にも撒水ノズルより淡水を撒水して残りの水蒸気を完全に凝縮させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項５】
蒸発室内に設置した最下段の集水リングの直下にリングヘッダ−を設置し、内管壁面に付着した結晶塩類を一定時間毎にリングヘッダ−下側に設けた撒水ノズルから、淡水貯留タンクから撒水ポンプを介して供給された淡水を撒水して洗浄しながら洗い落とし、蒸発室下部の分離塩水貯留タンクに分離塩水とし貯留したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項６】
蒸発室下部に設けた遠心式噴霧装置により、加熱した海水を駆動モ−タ−により回転するアトマイジングカップに供給し、周囲の加熱した空気を羽根車で吸引しアトマイジングカップの中央部で混合させることで霧化し、上方向に旋回させながら噴霧して海水の霧から塩類の分離と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】
凝縮室及び蒸発室内部に、波長がＵＶ−Ｃ２５３，７ｎｍの殺菌線を放射する紫外線殺菌灯を紫外線の透過が良い高純度の石英ガラス保護管に内装して設置し、噴射した海水に含まれる病原性大腸菌Ｏ−１５７やレジオネラ菌なとの雑菌類他、カビ類を紫外線殺菌灯により照射して処理したことを特徴とする海水の淡水化装置。
【請求項８】
蒸発室下部に設けた磁気噴射ノズルから、加圧した海水に磁気の印加により海水のクラスタ−を活性化して表面張力を低下させることで、海水の分離と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９】
蒸発室内に噴霧した海水を蒸発させる熱電素子の加熱部を露出させ、一方凝縮室内に水蒸気を凝縮させる熱電素子の冷却部を露出させた熱電素子を内管に設置し、直流電流を印加して海水の蒸発と凝縮による熱交換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１０】
蒸発室の内管壁面に付着した結晶塩類を洗い落として分離塩水貯留タンクに貯留させ、分離塩水貯留タンクの底部に超音波発振器を設置して、貯留され超音波発振器で分離した水を蒸発室内に噴霧して蒸発させることで分離塩水を濃縮し、溢れた分離塩水を濃縮塩水排出管から排出して海水の淡水化を促進させたことを特徴とする海水の淡水化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２６４７４９（Ｐ２００８−２６４７４９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３１０４２（Ｐ２００７−１３１０４２）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００１８３６８０）
【出願人】（３０３０１０６８１）
【出願人】（３０４００１０４０）株式会社環境技術総合研究所 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００１８３６８０）
【出願人】（３０３０１０６８１）
【出願人】（３０４００１０４０）株式会社環境技術総合研究所 (7)
【Ｆターム（参考）】
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