蒸餾裝置及蒸餾方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠自動(dòng)地進(jìn)行液體的補(bǔ)充，并且不需要大量的能量的投入，能夠抑制設(shè)備成本的蒸餾裝置。利用太陽熱(72)而生成蒸餾水的蒸餾裝置(100)具備：使太陽熱(72)通過的透熱窗(10)；將透熱窗(10)固定的殼體(20)；配置在殼體(20)內(nèi)并對(duì)通過了透熱窗(10)的太陽熱(74)進(jìn)行吸收的吸熱體(25)。殼體(20)具備：配置有吸熱體(25)的第一室(21)；及經(jīng)由使由第一室(21)產(chǎn)生的水蒸氣(64)透過的水蒸氣透過膜(40)而與第一室(21)連接的第二室(22)。在第一室(21)的下方設(shè)有將液體取入的取入口(50)，在第一室(21)設(shè)有對(duì)覆蓋吸熱體(25)的液體(63)的水位(L)進(jìn)行調(diào)整的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)。
【專利說明】蒸餾裝置及蒸餾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸餾裝置及蒸餾方法。尤其是涉及一種使用太陽熱從貯存區(qū)域的液體(例如，海水)來生成蒸餾水(淡水)的蒸餾裝置。
[0002]需要說明的是，本申請(qǐng)主張基于2011年11月11日提出申請(qǐng)的日本國專利申請(qǐng)2011-247535號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容作為參照而援引于本說明書中。
【背景技術(shù)】
[0003]作為使用太陽熱從海水來生成淡水的蒸餾裝置，提出了圖1所示那樣的方案。圖1所示的蒸餾裝置1000具有如下結(jié)構(gòu):在使太陽熱H透過的山形的凝結(jié)板110的下方放置裝入了溶液S的容器111，且在凝結(jié)板110的兩端部下方設(shè)有蒸餾液W的托盤112 (例如，專利文獻(xiàn)I)。
[0004]在蒸餾裝置1000中，當(dāng)太陽熱(太陽光)H從凝結(jié)板110的上方照射時(shí)，太陽熱H透過凝結(jié)板110，然后，對(duì)放入容器111的溶液S進(jìn)行加熱。加熱后的溶液S的溶劑成為蒸氣V而上升，與凝結(jié)板110的內(nèi)表面相接。由于該接觸而蒸氣V被冷卻，發(fā)生凝結(jié)而成為結(jié)露D。該結(jié)露D順著凝結(jié)板110的內(nèi)表面落下，然后，蓄積于托盤112，由此得到蒸餾液W。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-251036號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]圖1所示的蒸餾裝置1000存在如下的課題:當(dāng)放入容器111的溶液S不再蒸發(fā)時(shí)，若不向容器111補(bǔ)充溶液S，則無法得到蒸餾液W。而且，即使在向容器111補(bǔ)充溶液S的情況下，該溶液S的補(bǔ)充的控制往往變得困難。
[0010]另外，作為生產(chǎn)大量的蒸餾液的方法，有為了使熱效率良好而進(jìn)行減壓蒸餾的方法。在海水淡水化的實(shí)用設(shè)備中，將多個(gè)減壓室組合而進(jìn)行蒸餾，因此該方法被稱為多級(jí)閃蒸方式。在多級(jí)閃蒸方式中，能夠制出大量的淡水，不管海水的品質(zhì)如何，存在熱效率非常差且需要投入大量的能量的課題。此外，由于需要大量的能量的投入，因此該海水淡水化設(shè)備在石油提煉所、火力發(fā)電站中多并列設(shè)置，在除此以外的場所難以簡單地設(shè)置。
[0011]除了多級(jí)閃蒸方式之外，存在反浸透法。該反浸透法向海水施加壓力，使其向反浸透膜(R0膜)通過，由此使海水的鹽分濃縮而舍棄，由此濾出淡水的方式。與多級(jí)閃蒸方式相比，能量效率優(yōu)異的反面而存在如下課題:擔(dān)心反浸透膜由海水中的微生物、析出物堵塞而需要進(jìn)行前處理的情況及設(shè)備花費(fèi)成本等。
[0012]本申請(qǐng)
【發(fā)明者】在這樣的狀況下，向僅通過在海、湖或池中浮起，利用太陽熱就簡便地生成蒸餾水(淡水)的手法的開發(fā)發(fā)起挑戰(zhàn)，仔細(xì)研究的結(jié)果是，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明鑒于上述方面而做出，其主要目的在于提供一種能夠自動(dòng)地進(jìn)行液體的補(bǔ)充，并且不需要大量的能量的投入，能夠抑制設(shè)備成本的蒸餾裝置。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]本發(fā)明的蒸餾裝置利用太陽熱而生成蒸餾水，其具備:使太陽熱通過的透熱窗；將所述透熱窗固定的殼體；及配置在所述殼體內(nèi)并對(duì)通過了所述透熱窗的太陽熱進(jìn)行吸收的吸熱體，所述殼體具備:配置有所述吸熱體的第一室；及經(jīng)由水蒸氣透過膜而與所述第一室連接的第二室，所述水蒸氣透過膜使由所述第一室產(chǎn)生的水蒸氣透過，在所述第一室的下方設(shè)置有將液體取入的取入口，在所述第一室設(shè)置有對(duì)覆蓋所述吸熱體的液體的水位進(jìn)行調(diào)整的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0016]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述殼體浮在貯存有液體的貯存區(qū)域。從所述取入口導(dǎo)入所述貯存區(qū)域的液體，從所述取入口導(dǎo)入的液體以覆蓋所述吸熱體的表面的方式保留在所述第一室的內(nèi)部。來自將所述吸熱體的表面覆蓋的液體的水蒸氣通過所述水蒸氣透過膜并在所述第二室的壁面凝結(jié)而成為蒸餾水。
[0017]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述第一室形成有從所述取入口沿垂直方向延伸的導(dǎo)入開口部，所述水位調(diào)整機(jī)構(gòu)是浮子閥，所述浮子閥由位于所述第一室內(nèi)的液面的浮子、與所述浮子連接且配置在所述導(dǎo)入開口部內(nèi)的連結(jié)桿、及配置在所述連結(jié)桿的下端側(cè)的斷流閥構(gòu)成。
[0018]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述殼體由設(shè)置有所述吸熱體的第一構(gòu)件、與所述第一構(gòu)件連接且形成有所述導(dǎo)入開口部的第二構(gòu)件、及對(duì)所述第一室與所述第二室進(jìn)行劃分的第三構(gòu)件構(gòu)成。
[0019]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述第三構(gòu)件的一部分上配置所述水蒸氣透過膜。
[0020]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述水蒸氣透過膜由多孔質(zhì)的聚四氟乙烯膜構(gòu)成。
[0021]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述殼體的第二構(gòu)件的下方區(qū)域形成向外部敞開的開口部。
[0022]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述取入口設(shè)置有使向所述取入口導(dǎo)入的液體透過的過濾器。
[0023]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述第二室的一部分設(shè)置有調(diào)整所述第二室的內(nèi)部和外部的壓力的氣體透過膜。
[0024]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述吸熱體由鐵板構(gòu)成。
[0025]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述吸熱體由蓄熱材料構(gòu)成。
[0026]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述吸熱體的表面為黑色。
[0027]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述透熱窗由玻璃或透光性樹脂構(gòu)成。
[0028]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述蒸餾裝置上連接有將所述蒸餾水向外部排出的配管。
[0029]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述配管與使所述配管內(nèi)的所述蒸餾水流動(dòng)的泵部連接。
[0030]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述泵部經(jīng)由所述配管而與多個(gè)所述蒸餾裝置連接。
[0031]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述泵部設(shè)置在陸地上。
[0032]本發(fā)明的蒸餾方法利用太陽熱而生成蒸餾水，其中，所述蒸餾方法包括如下工序:使殼體浮在貯存有液體的貯存區(qū)域的工序，該殼體將使太陽熱通過的透熱窗固定；將所述貯存區(qū)域的液體向所述殼體的第一室導(dǎo)入的工序；利用透過了所述透過窗的太陽熱，使所述殼體的第一室的液體蒸發(fā)的工序；及使所述蒸發(fā)后的水蒸氣在所述殼體的第二室內(nèi)凝結(jié)的工序，所述殼體的第一室的液體的水位利用水位調(diào)整機(jī)構(gòu)而維持在規(guī)定的范圍。
[0033]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述水位調(diào)整機(jī)構(gòu)是浮子閥，利用所述浮子閥，自動(dòng)地調(diào)整導(dǎo)入到所述殼體的第一室的所述液體的量。
[0034]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述殼體的第一室的液體蒸發(fā)出的水蒸氣通過所述水蒸氣透過膜而向所述殼體的第二室移動(dòng)，利用所述殼體的第二室的壁面進(jìn)行凝結(jié)。
[0035]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述貯存區(qū)域是從由海、湖及池構(gòu)成的組中選擇的一個(gè)貯存區(qū)域。[0036]在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，多個(gè)所述殼體浮在所述貯存區(qū)域，所述多個(gè)殼體分別通過配管而與吸引所述蒸餾水的泵部連接，利用所述泵部，使所述蒸餾水從所述多個(gè)殼體匯集。
[0037]發(fā)明效果
[0038]在本發(fā)明的蒸餾裝置中，在將使太陽熱通過的透熱窗固定的殼體內(nèi)，具備對(duì)通過了透熱窗的太陽熱進(jìn)行吸收的吸熱體，在殼體中的配置有吸熱體的第一室的下方設(shè)置有取入口，并且，設(shè)有對(duì)覆蓋吸熱體的液體的水位進(jìn)行調(diào)整的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)。因此，當(dāng)預(yù)先使本發(fā)明的蒸餾裝置浮在貯存區(qū)域(海、湖等)時(shí)，能夠自動(dòng)地進(jìn)行用于生成蒸餾水的液體(海水等)的補(bǔ)充，同時(shí)生成蒸餾水(淡水)。而且，在本發(fā)明的蒸餾裝置中，由于利用太陽熱，因此與多級(jí)閃蒸方式、反浸透法相比，能夠得到不需要大量的能量的投入，而且，可抑制設(shè)備成本這樣的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是表示以往的蒸餾裝置1000的結(jié)構(gòu)的附圖。
[0040]圖2是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸餾裝置100的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0041]圖3是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸餾裝置100的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0042]圖4中，(a)及(b)是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸餾裝置100的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)(浮子閥)30的動(dòng)作的剖視圖。
[0043]圖5是表示水位調(diào)整機(jī)構(gòu)(浮子閥)30的浮子32的圖。
[0044]圖6是示意性地表示水蒸氣透過膜40的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0045]圖7中，(a)表不用于使水蒸發(fā)的熱量，(b)與日照量及系統(tǒng)效率一起表不以Im2能夠蒸發(fā)的水量(cc/小時(shí))，并且，(C)是表示cal(卡)、J(焦耳)、Wh (瓦特時(shí))的換算的圖。
[0046]圖8是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸餾裝置100的改變例的剖視圖。
[0047]圖9是示意性地表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸餾裝置100的泵站200的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]以下，參照附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。在本說明書中沒有特別言及的事項(xiàng)以外的情況且本發(fā)明的實(shí)施所需的事項(xiàng)作為基于該領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)的本領(lǐng)域技術(shù)人員的設(shè)計(jì)事項(xiàng)能夠把握。本發(fā)明基于通過本說明書及附圖公開的內(nèi)容和該領(lǐng)域的技術(shù)常識(shí)能夠?qū)嵤Ｐ枰f明的是，本發(fā)明并未限定為以下的實(shí)施方式。
[0049]圖2是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸餾裝置100的結(jié)構(gòu)的剖視圖。而且，圖3是示意性地表示本實(shí)施方式的蒸餾裝置100的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0050]本實(shí)施方式的蒸餾裝置100是通過來自太陽70的太陽熱72來生成蒸餾水的裝置。蒸餾裝置100由使太陽熱72通過的透熱窗10、及將透熱窗10固定的殼體20構(gòu)成。在殼體20內(nèi)配置有對(duì)通過了透熱窗10的太陽熱(72、74)進(jìn)行吸收的吸熱體25。
[0051]本實(shí)施方式的殼體20在貯存液體的貯存區(qū)域60浮起。貯存區(qū)域60例如是海、湖、池等。在貯存區(qū)域60為海的情況下，液體為海水，在殼體20內(nèi)能夠進(jìn)行海水的淡水化。而且，貯存區(qū)域60并不局限于天然的貯存區(qū)域(海、湖)，也可以是水壩那樣的人工貯存區(qū)域，例如，也可以是對(duì)并設(shè)于工場的污染水進(jìn)行貯存的人工貯存區(qū)域。
[0052]本實(shí)施方式的殼體20具備配置有吸熱體25的第一室21和經(jīng)由水蒸氣透過膜40而與第一室21連接的第二室22。本實(shí)施方式的水蒸氣透過膜40是使由第一室21產(chǎn)生的水蒸氣64透過(箭頭65)并向第二室22移動(dòng)的高分子膜，例如，由氟樹脂多孔質(zhì)膜(典型而言是聚四氟 乙烯(PTFE))構(gòu)成。需要說明的是，作為構(gòu)成水蒸氣透過膜40的材料，并不局限于多孔質(zhì)的聚四氟乙烯膜，可以使用例如聚乙烯多孔質(zhì)膜、聚丙烯多孔質(zhì)膜、陶瓷多孔質(zhì)膜那樣的材料。
[0053]在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，在殼體20的第一室21的下方設(shè)有取入液體(例如，海水)的取入口 50。并且，在第一室21設(shè)有對(duì)覆蓋吸熱體25的液體63的水位(L)進(jìn)行調(diào)整的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30。
[0054]進(jìn)一步說明的話，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，從在貯存區(qū)域(例如，海)60浮起的殼體20的取入口 50，導(dǎo)入貯存區(qū)域60的液體(例如，海水)。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，在取入口 50設(shè)有使向取入口 50導(dǎo)入的液體透過的過濾器35，液體(海水)如箭頭61所示通過過濾器35向取入口 50導(dǎo)入。過濾器35例如是聚四氟乙烯多孔質(zhì)膜。而且，過濾器35由過濾器支承構(gòu)件38固定，具體而言，過濾器35安裝于過濾器支承構(gòu)件38的安裝部(開口部52的周邊)。
[0055]從取入口 50導(dǎo)入的液體如箭頭62所示移動(dòng)，以覆蓋吸熱體25的表面的方式保留在第一室21的內(nèi)部。并且，將吸熱體25的表面覆蓋的液體63借助透過了透熱窗10的太陽熱(太陽光)74的熱能和來自吸熱體25的熱能而蒸發(fā),從而成為水蒸氣64。殼體20內(nèi)的來自液體63的水蒸氣64通過水蒸氣透過膜40，在第二室22的壁面23處凝結(jié)(參照水滴67)，并且，如箭頭68所示，因重力而向下方匯集，成為蒸餾水69。而且，第二室22的下方成為蒸餾水69的貯水部24。第二室22的壁面23的一部分(例如，下半部分)由周圍的液體(例如，海水)60覆蓋，因此能夠得到由該液體60產(chǎn)生的冷卻效果。
[0056]此外，在殼體20的第一室21形成有從取入口 50沿垂直方向延伸的導(dǎo)入開口部54。本實(shí)施方式的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30是浮子閥，該浮子閥設(shè)置在導(dǎo)入開口部54。浮子閥是將供水罐等的液面始終保持為一定的水位的自行調(diào)整閥。
[0057]本實(shí)施方式的浮子閥30由位于第一室21內(nèi)的液面的浮子32、配置在導(dǎo)入開口部54內(nèi)的連結(jié)桿34、及配置在連結(jié)桿34的下端側(cè)的斷流閥(36、37)構(gòu)成。浮子32是空洞的球體且在水中浮起，是借助浮力能夠?qū)⑴c下部連結(jié)的斷流閥(36)提起的構(gòu)件。浮子32的材質(zhì)例如是不銹鋼或塑料。連結(jié)桿34與浮子32的下側(cè)連接。連結(jié)桿34例如由不銹鋼構(gòu)成。斷流閥由與連結(jié)桿34連接的栓構(gòu)件36、在取入口 50的周邊(或者導(dǎo)入開口部54的下端部分)配置的閉塞構(gòu)件37構(gòu)成。斷流閥(36)例如由黃銅或塑料構(gòu)成。
[0058]另外，本實(shí)施方式的殼體20由設(shè)置吸熱體25的第一構(gòu)件20a、形成有導(dǎo)入開口部54的第二構(gòu)件20b、及將第一室21與第二室22進(jìn)行劃分的第三構(gòu)件20c構(gòu)成。第一構(gòu)件20a具有沿水平方向延伸的部位，在該水平部位上配置吸熱體25。第一構(gòu)件20a與第二構(gòu)件20b連接。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，如圖3所示，第一構(gòu)件20a與第二構(gòu)件20b由同一構(gòu)件連續(xù)構(gòu)成，在第二構(gòu)件20b的部分形成有導(dǎo)入開口部54，且在該處配置有水位調(diào)整機(jī)構(gòu)(浮子閥)30。需要說明的是，也可以是第一構(gòu)件20a與第二構(gòu)件20b由不同構(gòu)件構(gòu)筑，并將它們進(jìn)行組合。需要說明的是，此處的“水平”是設(shè)置吸熱體25的意義上的水平，因此并不局限于嚴(yán)格的意義上的水平，可以存在些許的傾斜，或者可以不是平面而存在凹凸。
[0059]殼體20的第三構(gòu)件20c成為第一室21的壁面的一部分及第二室22的壁面的一部分。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，在第三構(gòu)件20c的一部分上配置有水蒸氣透過膜40。而且，在圖示的例子中，設(shè)置與第三構(gòu)件20c組合而用于將第二室22的空間形成為密閉的壁構(gòu)件23a。在圖示的例子中，第三構(gòu)件20c和壁構(gòu)件23a由不同構(gòu)件構(gòu)成而組合，但也可以形成為一體的結(jié)構(gòu)。而且，根據(jù)殼體20的形狀的不同，也可以設(shè)為壁構(gòu)件23a不存在的方式，也可以通過一體的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)來構(gòu)筑第三構(gòu)件20c和第一構(gòu)件20a。
[0060]另外，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，在殼體20的第二室22的一部分設(shè)有對(duì)第二室22的內(nèi)部與外部的壓力進(jìn)行調(diào)整的氣體透過膜42。氣體透過膜42設(shè)于氣體透過用的窗(壓力調(diào)整用的窗)85。利用該氣體透過膜42，能夠調(diào)整水蒸氣66充滿的第二室22的內(nèi)部的壓力。氣體透過膜42由氟樹脂多孔質(zhì)膜(典型而言是聚四氟乙烯(PTFE))構(gòu)成。需要說明的是，作為構(gòu)成氣體透過膜42的材料，并不局限于多孔質(zhì)的聚四氟乙烯膜，可以使用例如聚乙烯多孔質(zhì)膜、聚丙烯多孔質(zhì)膜、陶瓷多孔質(zhì)膜那樣的材料。
[0061]殼體20例如由不銹鋼、鐵、鋁、FRP構(gòu)成。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，殼體20由不銹鋼構(gòu)成，但殼體20只要在貯存區(qū)域60中浮起即可，并未限定于此，可以由適當(dāng)優(yōu)選的材料構(gòu)筑。當(dāng)使殼體20在海水中浮起時(shí)，優(yōu)選使用耐海水強(qiáng)的不銹鋼或樹脂那樣的材料。
[0062]另外，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，在殼體20的第一構(gòu)件20a的下方區(qū)域形成有向外部敞開的開口部28。該開口部28可以形成為設(shè)置使殼體20穩(wěn)定那樣的重物(壓載物)的區(qū)域。而且，在殼體20的材質(zhì)的重量重時(shí)，在該開口部28也可以配置使浮力增加的構(gòu)件(即，比重比水輕的材料:例如，填充了空氣的構(gòu)件、發(fā)泡苯乙烯等)。通過在重物或使浮力增加的構(gòu)件使用隔熱性材料(由隔熱材料包覆的重物、填充了空氣的構(gòu)件、發(fā)泡苯乙烯等)，也能夠賦予與外部水的隔熱功能而提高構(gòu)件25 (吸熱體)的蓄熱性。而且，為了將浮起在貯存區(qū)域60的殼體20的移動(dòng)固定，可以使殼體20帶錨，通過該錨的重量進(jìn)行固定。
[0063]本實(shí)施方式的透熱窗10由透光性材料構(gòu)成，具體而言，由玻璃或透光性樹脂構(gòu)成。在透熱窗10為玻璃板的情況下，玻璃比樹脂材料耐受紫外線強(qiáng)，因此具有對(duì)于太陽的耐久性優(yōu)異這樣的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，在透熱窗10由樹脂材料(例如，聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))構(gòu)成時(shí)，樹脂制的透熱窗10與玻璃板的情況相比，具有難以破裂的特性。
[0064]在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，透熱窗10由保持板狀構(gòu)件的保持構(gòu)件82來保持。保持構(gòu)件82例如由橡膠材料構(gòu)成。并且，保持構(gòu)件82通過將保持構(gòu)件82固定于殼體20的固定構(gòu)件83，而固定于第二構(gòu)件20b的一部分及壁構(gòu)件23a的一部分上。此外，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，透熱窗10為了高效率地取入太陽70的光(太陽熱72)，而斜向傾斜配置。透熱窗10優(yōu)選朝南，以面向太陽70的方式傾斜配置。而且，也可以構(gòu)成為以朝向太陽70的方向的方式在殼體20的一部分上設(shè)置螺桿而使殼體20旋轉(zhuǎn)。需要說明的是，在想要不受太陽70的朝向的影響而向透熱窗10取入太陽熱72時(shí)，也可以將透熱窗10平行配置。
[0065]對(duì)透過了透熱窗10的太陽熱74進(jìn)行吸收的吸熱體25例如是由蓄熱材料構(gòu)成的構(gòu)件、金屬構(gòu)件(鐵板、不銹鋼板等)。在由蓄熱材料構(gòu)成的吸熱體25的情況下，即使在太陽70落下之后，從構(gòu)成吸熱體25的蓄熱材料也能夠長時(shí)間地取出熱能，由此具有能夠使液體63進(jìn)行蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。而且，作為成本性的優(yōu)點(diǎn)，作為吸熱體25，優(yōu)選使用廉價(jià)的鐵板。
[0066]作為構(gòu)成吸熱體25的蓄熱材料，可列舉水、石、碎石、混凝土、磚、玻璃粉末、土、鐵粉等顯熱蓄熱材料。將這些材料放入規(guī)定的容器，可以使用作為本實(shí)施方式的吸熱體25。此處，在將水(海水或淡水)作為蓄熱材料時(shí)，預(yù)先在殼體20中準(zhǔn)備成為吸熱體25的外殼的容器(例如，金屬容器(不銹鋼容器等)或樹脂容器)(具體而言，預(yù)先配置在第一構(gòu)件20a上)，在此導(dǎo)入貯存區(qū)域60的液體，由此能夠構(gòu)筑出由蓄熱材料構(gòu)成的吸熱體25，比較便利。即，能夠當(dāng)場供應(yīng)構(gòu)成吸熱體25的蓄熱材料，也能得到成本性的優(yōu)點(diǎn)。
[0067]作為構(gòu)成吸熱體25的蓄熱材料，不僅可以使用顯熱蓄熱材料，也可以使用Zn (NO3)2.2H20、CaO(NO3)2.4H20、NaHPO4.12H20等潛熱蓄熱材料。而且，也可以使用硫化鈉、氯化鎂等的利用反應(yīng)熱的反應(yīng)熱蓄熱材料，此外，還可以使用石蠟系的蓄熱材料。
[0068]此外，吸熱體25的表面(或構(gòu)成吸熱體25的外殼的容器的表面)優(yōu)選設(shè)為黑色(或類似于黑色的顏色)來提高太陽熱74的吸收。在吸熱體25為金屬板(例如，鐵板)時(shí)，也優(yōu)選將該金屬板設(shè)為黑色。
[0069]吸熱體25可以在殼體20的第一構(gòu)件20a的一部分上形成凹部并配置在該凹部。在形成了第一構(gòu)件20a的凹部時(shí)，即使殼體20發(fā)生搖擺，由于吸熱體25收納于凹部，因此能夠抑制吸熱體25的移動(dòng)偏差的產(chǎn)生。而且，由于吸熱體25具有比較性重量，因此也可以配置在平坦的第一構(gòu)件20a上而載置吸熱體25。此外，也可以使用固定手段(焊接、緊固構(gòu)件、粘結(jié)等)將吸熱體25固定在第一構(gòu)件20a上。
[0070]在本實(shí)施方式的殼體20上，在位于第二室22的下方的貯水部24的部分設(shè)有蒸餾水取出口 26?？梢栽谠撜麴s水取出口 26安設(shè)泵來吸出貯存于貯水部24的蒸餾水69。而且，在第一室21 (第一構(gòu)件20a的上部)的液體63的貯存部的一部分上形成有液體63的排水口 27。能夠從該排水口 27排出貯存部的液體63。排水口 27優(yōu)選設(shè)置在第一室21的貯存部中的較低的位置。需要說明的是，也可以將排水口 27使用作為將堆積于貯存部的異物(例如，鹽、沙、廢物等)排除的出口。
[0071]接下來，也參照?qǐng)D4(a)及(b)，說明本實(shí)施方式的蒸餾裝置100的動(dòng)作。
[0072]在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，通過來自太陽熱74及/或吸熱體25的熱能，而液體(例如，海水)63產(chǎn)生蒸發(fā)64。當(dāng)位于吸熱體25上的液體63的水位(深度)L增大時(shí)，難以促進(jìn)液體63的蒸發(fā)。特別是在利用來自吸熱體25的熱能進(jìn)行液體63的蒸發(fā)時(shí)，若液體63的水位(L)大，則液體63的加熱變差，液體63的蒸發(fā)的效率下降。另一方面，若液體63的水位(深度)L極小，則在利用來自太陽熱74及/或吸熱體25的熱能而液體63的蒸發(fā)進(jìn)展時(shí)，吸熱體25的上表面干燥，因此蒸發(fā)效率顯著下降。
[0073]因此，調(diào)整液體63的水位L (液面水平)的情況在提高蒸發(fā)效率上至關(guān)重要。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，能夠利用水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30簡便地(自動(dòng)地)調(diào)整液體63的水位L。
[0074]如圖4 (a)所示，當(dāng)?shù)谝皇?1的液體63的蒸發(fā)進(jìn)展而液體63的水位L降低時(shí)，伴隨于此，浮在液體63的液面上的浮子32的位置也下降。如此，由于經(jīng)由連結(jié)桿34而與浮子32連接的斷流閥(36、37)打開，因此如箭頭62所示補(bǔ)充液體，液體63的水位L上升。具體而言，與連結(jié)桿34的下端連接的栓構(gòu)件(球構(gòu)件)36向下方移動(dòng)，在與閉塞構(gòu)件37之間產(chǎn)生間隙，由此液體從此處流入,提高液體63的水位L。
[0075]接下來，如圖4(b)所示，當(dāng)液體63的水位L上升時(shí)，伴隨于此，浮在液體63的液面上的浮子32的位置也上升。如此，由于經(jīng)由連結(jié)桿34而與浮子32連接的斷流閥(36、37)關(guān)閉，因此液體的流入停止。即，液體63的水位L的上升停止。具體而言，與連結(jié)桿34的下端連接的栓構(gòu)件(球構(gòu)件)36向上方移動(dòng)，與閉塞構(gòu)件37之間的間隙被關(guān)閉，來自此處的液體的流入停止。
[0076]另外，再次，當(dāng)?shù)谝皇?1的液體63的蒸發(fā)進(jìn)展而液體63的水位L降低時(shí)，如圖4(a)所示，斷流閥(36、37)打開，液體的流入開始，其結(jié)果是，液體63的水位L上升。如此，通過水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30中的斷流閥(36、37)的開閉，液體63的水位L能夠維持為規(guī)定的范圍(例如，0.1mm ~IOmm)。
[0077]在圖2及圖4中，示出了橢圓形或長圓形的浮子32，但并不局限于此，也可以使用例如圖5所示那樣的圓 形的浮子32。在圖5所示的浮子32中，在球形的球部32a的下部連接有連接桿32b。并且，該連接桿32b與用于將連結(jié)桿34固定的固定構(gòu)件32c連接。
[0078]圖6示意性地示出本實(shí)施方式的水蒸氣透過膜40的結(jié)構(gòu)的一例。本實(shí)施方式的水蒸氣透過膜40由多孔質(zhì)的聚四氟乙烯的薄膜41構(gòu)成。作為多孔質(zhì)聚四氟乙烯的薄膜41的一例，可列舉TEMISH(商品名；日東電工株式會(huì)社制)。
[0079]在圖6所示的多孔質(zhì)聚四氟乙烯的薄膜41形成有從薄膜41的一面41a通向另一面41b的微細(xì)孔41c (例如，孔徑0.1 μ m~10 μ m左右)。該薄膜(多孔質(zhì)膜)41具有將水滴45 (例如，尺寸100 μ m~3000 μ m)的透過隔斷然而使水蒸氣47 (例如，直徑0.0004 μ m)通過的功能(箭頭47a至47b)。因此，通過使用水蒸氣透過膜40，能夠使水蒸氣47選擇性地透過，因此通過使該水蒸氣47凝結(jié)，能夠生成干凈的水(蒸餾水)。
[0080]另外，有效利用能夠保持該液體而使氣體通過的功能，對(duì)于調(diào)整內(nèi)部與外部的壓力的氣體透過膜42，也可以使用圖6所示的多孔質(zhì)膜41。進(jìn)而說明的話，在將第二室22的內(nèi)部密封時(shí)，因內(nèi)壓變動(dòng)而可能產(chǎn)生破損，另一方面在第二室22形成貫通孔來調(diào)整內(nèi)壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生浸水、內(nèi)部污染的問題。如本實(shí)施方式那樣使用由多孔質(zhì)膜41構(gòu)成的氣體透過膜42時(shí)，保持通氣性且具有防塵/防水功能，同時(shí)能夠調(diào)整內(nèi)部與外部的壓力。需要說明的是，水蒸氣透過膜40及氣體透過膜42可以使用相同材料，也可以使用不同的材料。
[0081]接下來，參照?qǐng)D7(a)至(C)，說明蒸發(fā)量及適當(dāng)?shù)囊好嫠?水位L)的估算。圖7(a)表示用于使水蒸發(fā)的熱量。圖7(b)與日照量及系統(tǒng)效率一起表示在Im2中能夠蒸發(fā)的水量(cc/小時(shí))。而且，圖7(c)表示cal(卡)、J(焦耳)、Wh(瓦特時(shí))的換算。
[0082]此處，將水Icc設(shè)為20°C—100°C，并且，為了從此處蒸發(fā)，需要0.0026MJ。當(dāng)研究福岡的2010年7月I日12時(shí)的I小時(shí)的日照量數(shù)據(jù)時(shí)，為3.09MJ(數(shù)據(jù)A)，當(dāng)使系統(tǒng)效率為50% (數(shù)據(jù)B)時(shí)，有效熱量(AXB)成為1.55MJ。考慮到這些情況時(shí)，在Im2能夠蒸發(fā)的水量(cc/小時(shí))成為596cc/h。即，在福網(wǎng)的該日的時(shí)間帶中，每Im2能夠使596cc的水蒸發(fā)。換言之，為了不使液面干燥地蒸發(fā)，優(yōu)選保持0.596_的水位水平(L)。
[0083]需要說明的是，上述的條件及水位水平(L)只不過是一例，日照量根據(jù)地域而不同。根據(jù)場所而優(yōu)選的水位水平(L)不同，但是在本實(shí)施方式的蒸餾裝置100中，通過調(diào)整連結(jié)桿34的長度(更具體而言，浮子32與球構(gòu)件36之間的距離)，能夠簡單地執(zhí)行適合于該地域的變更。
[0084]當(dāng)例示性地說明本實(shí)施方式的蒸餾裝置100的結(jié)構(gòu)性的條件時(shí)，如下所述。透熱窗10的尺寸例如為寬度700mm~2000mm、長度700mm~4000mm、厚度4mm~10mm。殼體20的尺寸例如為寬度900mm~2500mm、長度1400mm~6000mm、高度800mm~1500mm。第一室21的體積例如為0.15m3~5m3，第二室22的體積為0.15m3~4m3。需要說明的是，也可以使用大型的殼體20來生成大量的蒸餾水69，還可以使用小型的殼體20來生成一人飲用的量的蒸餾水69。
[0085]在本實(shí)施方式的蒸餾裝置100中，通過在海、池或貯存污染水之處浮起，能夠利用太陽熱72使海水或污染水(湖的水等)蒸發(fā)。并且，利用周圍的水對(duì)蒸餾裝置100(或殼體20)的整體進(jìn)行冷卻，從而使水蒸氣66凝結(jié)，由此，能夠得到也適合于飲料的水(蒸餾水)。
[0086]即，在本實(shí)施方式的蒸餾裝置100中，在將使太陽熱72通過的透熱窗10固定的殼體20內(nèi)，具備對(duì)通 過了透熱窗10的太陽熱74進(jìn)行吸收的吸熱體25。在殼體20中的配置有吸熱體25的第一室21的下方設(shè)有取入原水(例如，來自海的海水)的取入口 50，并且，設(shè)有對(duì)覆蓋吸熱體25的液體63的水位L進(jìn)行調(diào)整的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30。因此，在使本實(shí)施方式的蒸餾裝置100浮在貯存區(qū)域(海、湖等)60時(shí)，利用水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30的動(dòng)作而自動(dòng)地進(jìn)行用于生成蒸餾水69的液體(海水等)的補(bǔ)充，并能夠生成蒸餾水(淡水)69。而且，在本實(shí)施方式的蒸餾裝置100中，由于利用太陽熱(72、74)，因此與多級(jí)閃蒸方式、反浸透法相比，能夠得到不需要大量的能量的投入，而且，可抑制設(shè)備成本這樣的效果。
[0087]另外,殼體20中的第一室21與第二室22之間利用水蒸氣透過膜40而連接，因此在因海的波浪等而蒸餾裝置100搖擺時(shí)，能夠使第二室22中的凝結(jié)的水67不返回第一室21。
[0088]在上述的本實(shí)施方式中，作為水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30，使用了浮子閥(32、34、36、37)的結(jié)構(gòu)，但是只要能夠簡便地調(diào)整液體63的水位L即可，也可以采用其他的結(jié)構(gòu)。作為水位調(diào)整機(jī)構(gòu)30，可以使用例如電子性地感知水位而對(duì)閥進(jìn)行開閉的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0089]以上，詳細(xì)說明了本發(fā)明，但這些只不過是例示，本發(fā)明還可以通過其他的方式實(shí)施，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可施加各種變更。例如，可以采用準(zhǔn)備多個(gè)(例如，2個(gè))取入口 50且在與該取入口 50連通的導(dǎo)入開口部54分別設(shè)置浮子閥30的結(jié)構(gòu)。而且，在上述實(shí)施方式中，在殼體20中包含第一室21和第二室22，但除此以外，也可以進(jìn)一步設(shè)有室。
[0090]另外，如圖8所示，在第二室22安裝配管29的一端，并且將配管29的另一端安裝于泵(未圖示)，能夠?qū)①A存在第二室22中的貯水部24的蒸餾水69吸出。該配管29例如除了由橡膠、樹脂等材料構(gòu)成外，也可以使用金屬制的材料。
[0091]此外，如圖9所示，使多個(gè)蒸餾裝置100 (殼體20)在貯水池浮起，在各蒸餾裝置100上連接配管29，能夠構(gòu)筑出將該配管29與泵部90連接的泵站(蒸餾裝置站)200。此處，泵站200的泵部90可以在貯水池浮起，但是也可以配置在陸地上(陸地)。若將泵部90配置在陸地上，則容易從多個(gè)蒸餾裝置100取出蒸餾水。而且，通過取出來自多個(gè)蒸餾裝置100的蒸餾水，能夠提高蒸餾水的生成量，實(shí)用面的優(yōu)點(diǎn)增加。
[0092]工業(yè)實(shí)用性
[0093]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可自動(dòng)地進(jìn)行液體的補(bǔ)充并且不需要大量的能量的投入而可抑制設(shè)備成本的蒸餾裝置。
[0094]標(biāo)號(hào)說明
[0095]10透熱窗
[0096]20 殼體
[0097]21 第一室
[0098]22 第二室
[0099]23 壁面
[0100]23a壁構(gòu)件
[0101]24貯水部
[0102]25吸熱體
[0103]26蒸餾水取出口
[0104]27 排水口
[0105]28 開口部
[0106]29 配管
[0107]30水位調(diào)整機(jī)構(gòu)(浮子閥)
[0108]32 浮子
[0109]32a 球部
[0110]32b連接桿
[0111]32c固定構(gòu)件
[0112]34連結(jié)桿
[0113]35過濾器
[0114]36栓構(gòu)件(球構(gòu)件)
[0115]37閉塞構(gòu)件
[0116]38過濾器支承構(gòu)件
[0117]40水蒸氣透過膜
[0118]42氣體透過膜
[0119]50 取入口
[0120]52 開口部
[0121]54導(dǎo)入開口部
[0122]60貯存區(qū)域
[0123]64水蒸氣
[0124]66水蒸氣
[0125]67 水滴
[0126]69蒸餾水[0127]70 太陽
[0128]72,74 太陽熱
[0129]82保持構(gòu)件
[0130]83固定構(gòu)件
[0131]90 泵部
[0132]100蒸餾裝置
[0133]200泵站(蒸餾裝置站)
[0134]1000蒸餾裝 置
【權(quán)利要求】
1.一種蒸餾裝置，利用太陽熱而生成蒸餾水，其中， 所述蒸餾裝置具備: 使太陽熱通過的透熱窗； 將所述透熱窗固定的殼體；及 配置在所述殼體內(nèi)并對(duì)通過了所述透熱窗的太陽熱進(jìn)行吸收的吸熱體， 所述殼體具備: 配置有所述吸熱體的第一室；及 經(jīng)由水蒸氣透過膜而與所述第一室連接的第二室，所述水蒸氣透過膜使由所述第一室產(chǎn)生的水蒸氣透過， 在所述第一室的下方設(shè)置有將液體取入的取入口， 在所述第一室設(shè)置有對(duì)覆蓋所述吸熱體的液體的水位進(jìn)行調(diào)整的水位調(diào)整機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸餾裝置，其中， 所述殼體浮在貯存有液體的貯存區(qū)域， 從所述取入口導(dǎo)入所述貯存區(qū)域的液體， 從所述取入口導(dǎo)入的液體以覆蓋所述吸熱體的表面的方式保留在所述第一室的內(nèi)部，來自將所述吸熱體的表面覆蓋的液體的水蒸氣通過所述水蒸氣透過膜并在所述第二室的壁面凝結(jié)而成為蒸餾水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蒸餾裝置，其中， 在所述第一室形成有從所述取入口沿垂直方向延伸的導(dǎo)入開口部， 所述水位調(diào)整機(jī)構(gòu)是浮子閥， 所述浮子閥由位于所述第一室內(nèi)的液面的浮子、與所述浮子連接且配置在所述導(dǎo)入開口部內(nèi)的連結(jié)桿、及配置在所述連結(jié)桿的下端側(cè)的斷流閥構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸餾裝置，其中， 所述殼體由設(shè)置有所述吸熱體的第一構(gòu)件、與所述第一構(gòu)件連接且形成有所述導(dǎo)入開口部的第二構(gòu)件、及對(duì)所述第一室與所述第二室進(jìn)行劃分的第三構(gòu)件構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸餾裝置，其中， 在所述第三構(gòu)件的一部分上配置所述水蒸氣透過膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸餾裝置，其中， 所述水蒸氣透過膜由多孔質(zhì)的聚四氟乙烯膜構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4~6中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 在所述殼體的第一構(gòu)件的下方區(qū)域形成向外部敞開的開口部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 在所述取入口設(shè)置有使向所述取入口導(dǎo)入的液體透過的過濾器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 在所述第二室的一部分設(shè)置有調(diào)整所述第二室的內(nèi)部和外部的壓力的氣體透過膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 所述吸熱體由鐵板構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 所述吸熱體由蓄熱材料構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 所述吸熱體的表面為黑色。
13.根據(jù)權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 所述透熱窗由玻璃或透光性樹脂構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1~13中任一項(xiàng)所述的蒸餾裝置，其中， 在所述蒸餾裝置上連接有將所述蒸餾水向外部排出的配管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的蒸餾裝置，其中， 所述配管與使所述配管內(nèi)的所述蒸餾水流動(dòng)的泵部連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的蒸餾裝置，其中， 在所述泵部經(jīng)由所述配管而與多個(gè)所述蒸餾裝置連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的蒸餾裝置，其中， 所述泵部設(shè)置在陸地上。
18.一種蒸餾方法，利用太陽熱而生成蒸餾水，其中， 所述蒸懼方法包括如下工序: 使殼體浮在貯存有液體的貯存區(qū)域的工序，該殼體將使太陽熱通過的透熱窗固定； 將所述貯存區(qū)域的液體向所述殼體的第一室導(dǎo)入的工序； 利用透過了所述透過窗的太陽熱，使所述殼體的第一室的液體蒸發(fā)的工序；及 使所述蒸發(fā)后的水蒸氣在所述殼體的第二室內(nèi)凝結(jié)的工序， 所述殼體的第一室的液體的水位利用水位調(diào)整機(jī)構(gòu)而維持在規(guī)定的范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的蒸餾方法，其中， 所述水位調(diào)整機(jī)構(gòu)是浮子閥， 利用所述浮子閥，自動(dòng)地調(diào)整導(dǎo)入到所述殼體的第一室的所述液體的量。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的蒸餾方法，其中， 所述殼體的第一室的液體蒸發(fā)出的水蒸氣通過所述水蒸氣透過膜而向所述殼體的第二室移動(dòng)， 利用所述殼體的第二室的壁面進(jìn)行凝結(jié)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18~20中任一項(xiàng)所述的蒸餾方法，其中， 所述貯存區(qū)域是從由海、湖及池構(gòu)成的組中選擇的一個(gè)貯存區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求18~21中任一項(xiàng)所述的蒸餾方法，其中， 多個(gè)所述殼體浮在所述貯存區(qū)域， 所述多個(gè)殼體分別通過配管而與吸引所述蒸餾水的泵部連接， 利用所述泵部，使所述蒸餾水從所述多個(gè)殼體匯集。
【文檔編號(hào)】B01D71/36GK103930375SQ201280055272
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日
【發(fā)明者】松島良一 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社