JPS6221564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、気体中の水分から水を得る造水装
置に関するものである。

従来、造水装置としては海水を原料とし、淡水
を作る装置は海水淡水化装置としてよく知られて
いる。また下水などの汚水を高度に処理して、再
利用可能な清澄度の高い水を得る水の再利用処理
装置があるが、これも海水淡水化装置と同じ範畴
の造水装置とみることができる。すなわちこれら
はいづれも水を得るにあたり液体の水を主成分と
する溶液を原料としている。このためにこれらの
造水装置は原料として液体状の水を使用する以
上、当然ながら砂漠のように全く液体状の水が得
られないところでは造水できない。

そこで、砂漠のように液体状の水が得られない
地域でも容易に水を得ることのできる造水装置が
要望されており、このような新規な造水装置が開
発されつつある。

すなわち、この新規な造水装置は大気中に存在
する水分から水を得る装置であり、大気が存在す
るかぎり、どこででも造水することができる新規
な造水装置である。勿論、大気中に全く水分がな
ければ造水は不可能であるが、気候に関する統計
データおよび発明者らの調査結果では、アラビア
半島中央部の巨大な砂漠の大気であつても空気１
m³中に３〜４ｇの水分は存在し、造水は可能であ
る。したがつて、不毛の他に水を得て、人間活動
が可能となり、また、この水を潅水として利用す
ることによつて植物裁培も可能となる。すなわ
ち、この造水装置は人間の生活圏拡大に寄与する
もので、その意義はきわめて大きい。

この造水装置の基本原理は、第１の過程として
大気中の水分を吸着剤に吸着させ、ついで第２の
過程としてこの水分を吸着した吸着剤を加熱する
ことによつて吸着されていた水分を水蒸気として
脱着させ、これを凝縮器に導き水にするものであ
る。このとき同時に吸着剤は水を失つて、再び吸
着能力を回復するので、吸着剤は大気中の水分の
吸着にくりかえし使用される。このようにして、
継続的に大気中から液相の水を得ることができ
る。

第１図は以上の基本原理にもとづく先行技術に
よる造水装置の一例を示す系統構成図である。

図において、１Ａおよび１Ｂはそれぞれ吸着剤
１ａおよび１ｂを収容する第１および第２の収容
部、２はこの収容部１Ａまたは１Ｂに空気などの
水分を含む気体を送給する手段としてのブロワ、
３は上記収容部１Ａまたは１Ｂを介して形成され
た気体の循環路、４はこの循環路３中の気体を図
示矢印Ａの方向に付勢するためのブロワである。
５は上記循環路３中の気体を加熱する加熱器であ
り、上記吸着剤１ａまたは１ｂを加熱してこれに
吸着された水分を脱着させるためのものである。
５ａは加熱源としてのバーナー、５ｂはこのバー
ナー５ａに燃料もしくは燃焼用の空気を送給する
ためのブロワ、６は循環路３の分岐部３ａから分
岐された流路３ｂに設けられこの流路３ｂ内の水
蒸気を凝縮する凝縮器、６ａは凝縮器６の空冷用
ブロア、７は凝縮器６で得られた水を貯わえる大
気開放形の受水槽、７ａは造水された水である。
８〜１５はいずれも気体の流路を開閉するバルブ
である。

次に、動作について説明する。

この先行技術による造水装置では、収容部を２
基設けているので、一方の収容部が吸着過程（第
１の過程）を行つているときに、他方の収容部で
脱着過程（第２の過程）を行い、これらの過程が
終了した後に、これらの過程を交互に切りかえて
繰り返すことによつて脱着過程を連続的に行なう
ことができる。以下の説明では、第１の収容部１
Ａが吸着過程にあり、第２の収容部１Ｂが脱着過
程にあるものとして述べる。

第１の収容部１Ａにおける吸着過程は、バルブ
８，９を開き、バルブ１０，１１，１２および１
３を閉じるとともに、ブロワ２を働かせて、空気
を第１の収容部１Ａに収容された吸着剤１ａと接
触させることによつて行なわれる。この際に、吸
着剤１ａに空気中の水分が吸着されるとともに、
水分を失つて乾燥した空気はバルブ８を経て系外
へ排出される。このようにして吸着剤１ａが水分
を充分に吸着した段階で吸着過程は完了すること
になる。

一方、第２の収容部１Ｂにおける脱着過程は、
上記吸着過程と並行して行なわれることが望まし
い。すなわち、バルブ１０〜１３が閉じられた状
態で、バルブ１４，１５を開き、循環路３内の気
体（空気）を、加熱器５によつて加熱し、ブロワ
４によつて図示矢印Ａの方向に循環させる。そう
して、この加熱された空気によつて、第２の収容
部１Ｂ内の吸着剤１ｂを加熱し、この吸着剤１ｂ
に予め吸着されていた水分を水蒸気にして脱着さ
せようとするものである。

このように、吸着剤１ｂから水蒸気が脱着され
ると、脱着による水蒸気の発生と高温になつたこ
とによつて循環路３内の気体の体積が増加し、こ
の循環路３内で体積増加した気体は、脱着された
水蒸気とともに凝縮器６を通つて大気中に放出さ
れる。このとき、循環路３から流出する気体中の
水蒸気は、凝縮器６で凝縮し、受水槽７に貯わえ
られるが、この凝縮器６の温度で決まる飽和蒸気
圧に相当する水蒸気は、空気とともに大気中に放
出され損失となる。しかし、第２の収容部１Ｂの
中に当初入つていた空気は、脱着する水蒸気量に
比べわずかであり、勿論その量が限られているの
で、次々に発生する水蒸気によつて全部排出され
て、実質的に水蒸気のみが循環路３内を循環する
状態になる。この水蒸気のみとなつた状態では、
循環路３内の圧力は、凝縮器６を介して大気に開
放されているので常に約１気圧である。また、循
環路３内を循環している気体は水蒸気のみであ
り、脱着した水蒸気に相当する量の水蒸気が凝縮
器６に押し出され、ここで水となつて、受水槽７
内に貯わえられる。このようにして、吸着剤１ｂ
の水分を充分脱着した段階で脱着過程は完了する
ことになる。

以上説明したような吸着過程と脱着過程とを、
第１、第２の収容部１Ａ，１Ｂに交互に行なわせ
ることによつて、連続的に空気中の水分から水を
得ることができる。

ところで、上記脱着過程において発生する水蒸
気を充分に凝縮させることができなければ、折角
空気中から吸着剤１ａまたは吸着剤１ｂに吸着さ
せた水分を再び空気中へ逃がしてしまうことにな
るため、空気中の水分から効率よく造水するに
は、凝縮器６の凝縮能力を大きくする必要があ
る。ところが、この種の造水装置が真価を発揮す
る砂漠などでは、水はもちろん電力も容易に得ら
れないので、できる限り省エネルギー化を図る必
要があり、凝縮器６の空冷用ブロア６ａの容量も
できるだけ小さくする必要がある。また、砂漠な
どでは充分な設置面積を得ることも容易ではな
く、この設置面積の減少を図ることが望ましい。
従つて、この先行技術による装置では、空冷用ブ
ロワ６ａの容量を大きくして凝縮器６の凝縮能力
の増大を図り、空気中の水分から効率よく造水す
ることが容易ではなかつた。

この発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、少なくとも２基の収容部を設け、一方の収容
部が吸着過程にあるときは他方の収容部が脱着過
程にあるように構成して、この脱着過程にある収
容部において脱着された水分を凝縮させる凝縮器
を、上記吸着過程にある収容部へ送給する空気の
全部もしくは一部、またはこの吸着過程にある収
容部から排出される空気の全部もしくは一部によ
つて冷却させるようにすることによつて、上記凝
縮器の空冷用ブロアを省略することを可能にし
て、この空冷用ブロアの設置面積を減少させると
ともに省エネルギー化を図ることができる造水装
置を提供することを目的とする。

第２図はこの発明の一実施例の造水装置を示す
系統構成図である。

図において、１６はブロア２によつて第１の収
容部１Ａまたは第２の収容部１Ｂへ送給する空気
の全部もしくは一部によつて冷却される凝縮器で
ある。

この実施例の造水装置は、凝縮器１６以外は第
１図に示した先行技術による造水装置とほぼ同様
である。

この実施例の造水装置の動作は、上記先行技術
による造水装置の動作から容易に理解できるの
で、ここではその説明を省略する。

この実施例の造水装置では、ブロア２によつて
第１の収容部１Ａまたは第２の収容部１Ｂへ送給
する空気の全部もしくは一部によつて冷却される
凝縮器１６を用いているので、第１図に示した先
行技術による造水装置の凝縮器６の空冷用ブロア
６ａを省略することが可能となり、この空冷用ブ
ロア６ａの設置面積を減少させることができると
ともに省エネルギー化を図ることができる。

この実施例で用いる吸着剤１ａ，１ｂは、モレ
キユラーシブ3A、同4A、同5A、同10X、同13X
などのゼオライト、シリカゲル、アルミナゲル、
シリカアルミナ、活性アルミナ、活性炭、活性ボ
ーキサイト、活性白土など一般に固体吸着剤とし
て用いられているものであればよい。また、臭化
リチウム、塩化リチウムなど一般に水溶液として
用いられる吸着剤は、アルミナ、アスベストなど
の適当な担体に担持させて使用することができ
る。これらの吸着剤の選択はその吸着特性と気温
や湿度とを勘案して行う。また、これらの吸着剤
の吸着および脱着の操作条件は、用いる吸着剤に
応じて適宜選択され、特に制約はない。また、上
記実施例では、ブロア２を押込み形にして、第
１、第２の収容部１Ａ，１Ｂの空気の送給側に設
けたが、このブロア２を吸込み形にして、第１、
第２の収容部１Ａ，１Ｂの空気の排出側に設け、
この排出空気の全部もしくは一部によつて凝縮器
１６を冷却するようにしてもよい。また、上記実
施例では、受水槽７が開放されているものについ
て述べたが、密閉されているもの、もしくは当初
開放されていて循環路３内の空気が実質的に駆逐
され脱着水蒸気で置換された後に密閉するもの、
あるいはその他の変形のいずれにも、この発明は
適用できる。更に、上記実施例では、２基の第
１、第２の収容部１Ａ，１Ｂを設けた場合につい
て説明したが、必ずしも収容部を２基に限定する
必要がなく、２基以上の複数個の収容部を設けた
場合にもこの発明は適用できることは言うまでも
ない。

なお、上記説明ではこの発明を大気中の水分を
原料として水を得る場合について述べたが、必ず
しも大気に限定されるものではない。

以上、詳細に説明したように、この発明の造水
装置では、少なくとも２基の収容部を設け、一方
の収容部が吸着過程にあるときは他方の収容部が
脱着過程にあるように構成して、この脱着過程に
ある収容部において脱着された水分を凝縮させる
凝縮器を、上記吸着過程にある収容部へ送給する
空気の全部もしくは一部、またはこの吸着過程に
ある収容部から排出される空気の全部もしくは一
部によつて冷却するようにしたので、上記凝縮器
を冷却させる冷却手段を省略することが可能とな
り、この冷却手段の設置面積を減少させることが
できるとともに省エネルギー化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用する先行技術による造
水装置の一例を示す系統構成図、第２図はこの発
明の一実施例の造水装置を示す系統構成図であ
る。 図において、１Ａおよび１Ｂはそれぞれ第１お
よび第２の収容部、１ａおよび１ｂはそれぞれ吸
着剤、２はブロア（送給手段）、５は加熱器、６
および１６はそれぞれ凝縮器である。なお、図中
同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水分を含む気体の送給を受けてこの気体の透
   過時に上記水分を吸着する吸着剤が収容された少
   なくとも２基の収容部、吸着時に上記収容部に水
   分を含む気体を送給する送給手段、脱着時に脱着
   用気体を加熱しこの加熱された脱着用気体によつ
   て上記吸着剤を昇温させ、この吸着剤に吸着され
   た水分を脱着させる加熱器、およびこの脱着され
   た水分を凝縮させる凝縮器を備え、一方の上記収
   容部が吸着過程にあるときは他方の上記収容部が
   脱着過程にあるように構成されたものにおいて、
   上記凝縮器を、上記吸着過程にある収容部へ送給
   する空気の全部もしくは一部またはこの吸着過程
   にある収容部から排出される空気の全部もしくは
   一部によつて冷却するようにしたことを特徴とす
   る造水装置。