JPS6058201A - 濃縮装置の被濃縮液供給部の構造 - 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】 本発明は、被濃縮液吸収層が敷設された蒸発部を有する
薄板が間隔を設けて上下方向に積層されてなる多段濃縮
装置における被濃縮液供給部の構造に関する。さらに詳
しくは、動力源を用いずに被濃縮液吸収層への被濃縮液
の供給量を増加させ、かつ被濃縮液の供給を均一にして
濃縮効率を高めつる被濃縮液供給部の構造に関する。

前記多段濃縮装置としては、たとえば海水（被ｒ縮液ン
の太陽熱利用６縮装置として第８−図に示すユニットを
用いたものが知られている。

第８図に示すユニットは、両端に海水貯溜用の溝（Ｏｍ
）および濃縮海水収集用の溝（］）ＩＴＩ）が設けられ
ている薄板（ｍｎ）と、同様に溝（Ｏｎ）およびｔ？り
（跪）が設けられている薄板（加）とが断熱材（１）を
介して密閉系となるようにわずかに傾斜して積層された
ものであり、このユニットを上下方向に積重ねて多段濃
縮装置が構成されている。薄板（脂ンの下面には蒸発部
として海水吸収層（Ｓｍ）が設けられており、該吸収層
（Ｓｍ）にはパイプ（Ｐｍ）から供給され溝（Ｏｎ）に
貯溜されているｒｆＯ水が主として毛λＩＩＩ　’？’
＃’現象で吸い上げられて供給される〜ウィック層が設
けられている。−ノｊ、薄板（翫）の上面には凝縮部と
して凝縮水吸収層（′ｈ）であるウィック層が設けられ
ている。

この装置の濃縮原理は熱＃　（Ｈ８）により加熱された
薄板（Ｋｍ）により海水吸収層（Ｓｍ）中を流れる海水
が加熱されて水を蒸発させる。生じた水蒸気は薄板（血
ンに至り、そこで凝縮する。そのとき凝縮潜熱を薄板（
脂〕に与え、その熱により薄板（翫）を加熱して下段の
ユニットに熱を伝える。

凝縮水は屈曲部（鑞）に集められ、取出口（Ｆｎ）から
装置の外へ取り出される。濃縮された海水は溝（Ｄｎ）
に集められたのち、装置外に取り出される。

このように従来の多段濃縮装置における被濃縮液の供給
は、被濃縮液吸収層における毛細管現象と薄板のゆるや
かな傾斜を利用したものである。

しかしそうした現象を利用する従来の装置では、海水な
どの被濃縮液の供給量に限界があり、濃縮された溶液回
収用の溝に至るまでに濃縮されすぎ、結晶などが析出し
て吸収層の目詰まりなどが生じている。

供給量の増大を図るには、蒸発部（＃板）全体の傾斜を
大きくする方法が考えられるが、そうすると施工作業が
’０１ｍとなったりイ」組部品が増えたりするほか、太
陽光線などを熱源とするときは単位面積当りの照射量が
時間によって大きく変動し、平均した照射量かえられず
、全体として受熱量が減少したり、海水などの被濃縮液
の流下速度が速くなり、従って充分に加熱蒸発を行なわ
ないで流出してしまうなどの欠点を生じたりするため、
好ましくない。

本発明者らは受熱量を減少させず、かつ蒸発面における
被汲縮液の保有量を減少させｒ充分多くするために被濃
縮液の供給量を増大せしめつる濃縮装置を提供するべく
鋭意研究を重ねた結果、被濃縮液供給部の被濃縮液貯溜
用の溝の側縁に下向きの急傾斜面を設けるときは、蒸発
面における被濃縮液の供給量を増大せしめうるだけでな
く、その保持量をも増大せしめうろことを見出し、本発
明を完成した。

つぎに本発明の被濃縮液供給部の構造の実施態様を図面
に基づいて説明するが、本発明はかかる実施態様のみに
限定されるものではない。

第１図に本発明の構造を用いた多段濃縮装置のユニット
の概略縦断面図を示す。第１図中第８図と同じ符号は第
８図と同じ部分を示す。

なお、以下説明をわかりやすくするために太陽光線を熱
源として利用した海水の濃縮装置などに本発明の構造を
用いるばあいの実施態様を代表例にあげ、説明する。

本発明の構造は、第１図と第８図を比較すれば明らかな
ように、海水貯溜用の溝（Ｏｎ）、（Ｏｎ）の側縁に急
斜面（２）が設けられている点に特徴がある。

第１図に示されているように急斜面（２）を溝（Ｏｍ）
・　（Ｏｎ）に設けるときは、溝（Ｏｎ）中の海水面と
薄板（−）の急斜面（２）の最下点との水頭差（、）が
短く、海水を供給するのに要する水頭差を小さくするこ
とができる。すなわち、第８図に示されるように、溝（
０旬、（Ｏｎ）の側縁部最上点と溝（Ｏｎ）中の海水面
との水頭差を（Ｓ）とすれば（Ｓ）＞＞　（Ｓ）となり
本発明の構造にするときは、従来は（Ｓ）の＊請茜が＋
ｌス啄でふったがわずか）Ｌ−／硝ざＨの素凋差でよく
、したがってその分第１図の装置１τは第８図の装置に
比較して吸収層（ｓｍ）の１吸い上げ量が多くなる。

また、急斜面（２）の最下点を溝（Ｏｎ）の海水面下に
するときは水頭差が負になり、さらに海水の流量が増大
する。

この現象は明らかではないが、海水面と急斜面の最下点
との間でサイホン現象に類似した現象が毛細管現象に重
複して生じているのではないかと考えられる。

本発明においては、さらに急斜面と水平面とのなす角度
、すなわち傾斜角（のおよび（または）最下点の海水面
に対する位置を調節することにより、海水の供給量を調
節することができる。

傾斜角（θ）は、９０°を超えることは出来ないが９０
°に近づくときは１ｉｆｌ＃のユニットを多数積層する
ことが困難であり、また小さくなりすぎれば供給量の増
大効果かえられなくなるため、通常７５〜１５°、好ま
しくは６０〜３０’、とくに好ましくは４５±５°に設
定するのが好ましい。

急斜面の最下点の位置は、海水貯溜用の溝における海水
面から高くなればなるほど海水の供給部が減少するので
、通常海水面よりもわずかに高い程度から海水貯溜用の
溝の最下点よりも下になる程度の位置に設定するのが好
ましい０たとえば薄板間の距離が１１−０ａのばあいで
は、海水面より約１．５ｃｍ以上高くなれば、従来の構
造のものとさほど供給量に差がでない。

急斜面（２）以後の海水の流れや蒸発、濃縮、取り出し
機構は従来のものとほぼ同じであるが、本発明の構造を
用いるときは海水の供給量を増大せしめることができる
ため、急斜面（２）から屈曲部（ＴＩｎ）、（Ｌｎ）に
至るまでの蒸発部または凝縮面の傾斜をきわめて緩やか
にする（水平に近くするンことができ、したがって単位
＋ｒ６　ｍ当りの照射量を太陽の位置によらずほぼ均一
にすることができると共に全体の受熱歌を増大すること
ができる。

また従来は、所望の蒸留水生産能力を達成するために海
水吸収層を厚くして海水の流量を高めているが、本発明
の構造によるときは海水吸収層を薄くしても所望の流量
で海水を供給することができ、さらに薄板の間隔を狭く
することができるため、空間の熱移動抵抗をさらに少な
くすることができる。

このように本発明の被濃縮液供給部の構造を用いるとき
は、充分な被濃縮液量を蒸発部に供給することができる
ので濃縮しすぎて結晶が析出するような事態は生じない
。従って、蒸発部ウィックの被濃縮液保持量が多く、空
隙率が小さくなるからウィックの熱伝達率が増大しｔ％
縮効率を著しく高めることができる。

本発明に用いる薄板は加熱と凝縮の両方の作用を果すも
のであり、良好な熱伝導性を有している。薄板の材質と
しては、適用する溶液に腐食されないものであればよく
、たとえばハロゲン化金属塩の水溶液に対しては耐蝕性
ステンレス、チタン、七ネルメタルなどを用いればよく
、そのほかぎりプロピレン、フッ素樹脂、ナイロンなど
の耐熱性プラスチック板またはフィルムなども使用でき
る。厚さｔは材質によって異なるが、約０．１〜１０ｍ
ｍのものが好ましい。

吸収層は水溶液のばあい、吸収性の良好なりｐス、フェ
ルト、海綿、ポリビニール７オルマール、ナイロン、セ
ルロース、カーボン繊維、アスベスト、ガラスウール、
ステンレス綿、ダラファイト混入ウレタン、樹脂発泡体
などを用い、それらのシート状物を薄板に貼着して形成
する。そのほかこれらの短繊維を植毛して形成すること
もできる。有機溶液を濃縮するばあいも前記材料を同様
に使用できるが、これらのうち溶液に冒されないものを
選び吸液層として用いればよい。吸液層の厚さは約０．
１〜１０ｍｍが好ましい。

第２〜６図に被濃縮液の供給部の構造の種々の実施態様
を示す。

第２図に示す実施態様は順次溝の高さが低くなっていく
ものであり、被濃縮水は最高位の溝、すなわち薄板の一
方の端部に形成された溝に供給され、濃縮水は他方の端
然「制虐六わさ？ｔｌｌ　ｈら取出される。凝縮水は次
段のく字形の屈曲部（Ｌｎンから取出される。

第６１てに示す実ｆｉｆｌｉ傾様は、薄板の中央部付近
に形成された溝をもつとも高位に位置せしめ、その両側
に好ましくは同数の溝が形成されており、両端部がもつ
とも低くなっている。本実施例では被濃縮水は最高位の
中央部の溝に供給され、濃縮水は両端部の溝から取出さ
れる。凝縮水は次段のく字形屈曲部（Ｌｎ）から取出さ
れる。

第４図に示す実施態様は、薄板の両端部をもつとも高位
に位置せしめ、中央に向って順次低くなっており、被濃
縮水は両端部の溝に供給され、濃縮水は中央部の溝から
取出される。凝縮水はく字形屈曲部（鑞ンから取出され
る。

第５図は両端部に溝を有し、中央部にく字形の屈曲部（
膓）を形成した薄板の実施態様であり、被濃縮水は一方
の溝に供給され、他方の溝からは濃縮水を取出し、中央
の屈曲部からは凝縮水を取出す。

第６図に示す実施態様は、薄板が中央部で２回折り曲げ
られて中央に平坦部が形成されているほかは、竿５図に
示す実施態様と同様である。

被濃縮水の′供給および濃縮水と凝縮水の取出しも第５
図に示す実１ａＭ様と同じである。

第７図は本発明の構造を有する濃縮装置を太陽光線を利
用して海水の多段濃縮装置に用いるばあいの実施態様の
断面斜視図であり、（３）は太陽光線をよく透過する材
料、たとえばガラスまたは透明プラスチックカバーであ
る。もつとも熱源側に近い薄板（ＥＯ）の上面には、熱
吸収をよくするために選択吸収膜を設けるのが好ましい
。

装置の側壁は、断熱材（４）および断熱カバー（５）で
習われている。このように構成することにより、熱源の
熱量を効率的に利用することができる。

本発明の構造を有する濃縮装置は、前記のような海水の
濃縮のほか、ヨウ化リチウムなどのハロケン化アルカリ
金属塩や塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどのハロ
ゲン化アルカリ土類金属塩などの希薄水溶液の濃縮に好
適であるが、それらのみにかぎられるものではなく、他
の水溶液や有機溶液の濃縮にも適用できる。たトエば、
グリセリン、グリコールの水溶液またはブドウ酒のごと
きアルコール醗酵液の蒸溜に適用できる。

熱源としては、太陽熱に限らずいかなる熱源も何ら制限
なく採用することができるが、価格の点から地熱、温泉
熱、太＠熱などの天然熱源やプラントなどの廃熱を利用
するのが好ましい。

熱源の温度としては約４０°ａ以上あればある程度の濃
縮効率かえられるが、通常１００°Ｉ：１前後の熱源を
用いるとよい。

なお、熱源が下方にあるときは、薄板の両面に吸収層を
設け、そのうち上面側の吸収層を被濃縮液吸収層とし、
下面側の吸収層を凝縮液吸収層とすればよい。

つぎに第１図に示す実施態様のユニットを用い、急斜面
の傾斜角（θ）および溝における液面からの急斜面の最
下点の高さくｇ）を第１表に示すごとく変化させて、吸
収層の溝に沿った方向の幅１ｍ当りの通液量を調べた。

結果を第１表に示す。

なお吸収層としては厚さ１．２ｍｍのポリエステル不織
布を用い、２７％の水道水を供給液として用いた。また
比較のため急斜面を有しない第８図に示すユニットにつ
いても同様にして供給量を調べた。結果を第１表に示す
。

第　１　表 第１表に示すごとく、本発明の構造を用いるときは、急
斜面のないユニットに比べて１．７〜６．７倍も通液ｉ
ｔが増大している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造を有する濃縮装置のユニットの一
実施態様の概略縦断面図、第２〜６図はそれぞれ本発明
の構造を有する薄板の別の実施態様の概略縦断面図、第
７図は第１図に示すユニットを用いた太陽光線利用の海
水の濃縮装置の一実施態様の断面斜視図、第８図は従来
の濃縮装置に用いられているユニットの概略縦断面図で
ある。 （図面の主要符号） （２）：急　斜　面 （Ｏｍ）、（Ｏｎ）　：被濃縮液貯溜用溝（ＥＯ入（シ
）、（シ）：薄　板 （ＤＩ！Ｉ）Ｓ（ｋ）：濃縮液集成用溝（Ｓｍ）　：被
濃縮液吸収層 第１図 Ｈ５ 第２区 才３図 ２４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　被濃縮液吸収層が敷設された蒸発部を有する薄板が
   間隔を設けて上下方向に積層されてなる多段濃縮装置に
   おいて、薄板の一部に被濃縮液貯溜用の溝が設けられて
   おり、かつ該溝の側縁に下向きの急斜面が設けられてな
   る被濃縮液供給部の構造。