JPH10155376A - 蒸留灌水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】藻の発生を防止すると共に蒸発面積を増加し、
単位時間あたりの蒸留水量を大幅に増加する蒸留灌水装
置を提供すること。 【解決手段】原水100の上部を被覆材２によって被覆し
て閉鎖系空間３を形成し、該閉鎖系空間３内の原水100
を太陽エネルギーによって昇温して得られる水蒸気を冷
却・凝縮させて蒸留水200を生成し植物に灌水する蒸留
灌水装置において、前記原水100内に送風機６から供給
された空気を噴出する散気管５を浸漬してなる蒸留灌水
装置であり、好ましくは、前記送風機６の吸入側の空気
管602に、太陽エネルギーによって昇温された空気送管6
01を連結することであり、より好ましくは、前記被覆材
２が太陽エネルギーの受容側20と非受容側21に分かれ、
該受容側20の被覆材２が前記空気送管601を骨格とし、
該骨格の表面又は裏面に透光性フィルムを被覆してな
り、該非受容側21の被覆材２が水蒸気を冷却する冷却板
22によって構成される蒸留灌水装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原水の上部を被覆材
によって被覆して閉鎖系空間を形成し、該閉鎖系空間内
の原水を太陽エネルギーによって昇温して得られる水蒸
気を冷却・凝縮させて蒸留水を生成し植物に灌水する蒸
留灌水装置に関し、詳しくは原水の蒸発を促進する蒸留
灌水装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】本発明者は、先に、少量の水でも灌漑を
可能にし、溶解塩分が多く、固形状の異物を含む水であ
っても灌水として用いることができる蒸留灌水装置を提
案した（特願平８−１２１０６１号参照）。

【０００３】本発明者は、かかる蒸留灌水装置を現実の
装置として、実用化をはかるために継続的に検討を重ね
てきたところ、単位時間あたりの蒸留水量を大幅に増加
することが現実的な装置を完成する上で重要であること
がわかった。

【０００４】しかしながら、原水が貯留槽内に滞留して
いる場合には、原水のよどみが形成され、太陽光を照射
すると、原水表面に膜状の藻が発生し、蒸発を阻害する
おそれがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、藻の発生を防止すると共に蒸発面積を増加し、単位
時間あたりの蒸留水量を大幅に増加する蒸留灌水装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の蒸留灌水装置は、原水の上部を被覆材によって被覆
して閉鎖系空間を形成し、該閉鎖系空間内の原水を太陽
エネルギーによって昇温して得られる水蒸気を冷却・凝
縮させて蒸留水を生成し植物に灌水する蒸留灌水装置に
おいて、前記原水内に送風機から供給された空気を噴出
する散気管を浸漬してなることを特徴とする。

【０００７】また本発明の好ましい態様としては、前記
送風機の吸入側の空気管に、太陽エネルギーによって昇
温された空気送管を連結することであり、より好ましい
態様としては、前記被覆材が太陽エネルギーの受容側と
非受容側に分かれ、該受容側の被覆材が前記空気送管を
骨格とし、該骨格の表面又は裏面に透光性フィルムを被
覆してなり、該非受容側の被覆材が水蒸気を冷却する冷
却板によって構成されることであり、更に好ましくは前
記冷却板が波板であることである。

【０００８】更に本発明の他の好ましい態様としては、
前記冷却板の外面に冷媒空気の通風手段を設け、前記通
風手段から排出される前記水蒸気の潜熱を吸熱した冷媒
空気を前記空気送管に導入し、該送管を前記送風機の吸
入側の空気管に連結することである。

【０００９】更に本発明の他の好ましい態様としては、
前記閉鎖系空間外に冷却タンクを設け、該冷却タンクに
導入された水蒸気を含む空気と前記送風機の吸入側に連
結された冷却管に導入された外気との間で熱交換する構
成を有することである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面に基いて説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施形態を示す断面図で
ある。図１において、１は閉鎖系空間３の下方に設けら
れる原水部である。原水部１は原水100を存在させる不
透水性、耐水性を有する槽、水路、樋、容器、皿等のい
ずれでもよく、内面に不透水性シートを敷設してもよ
い。原水部１は蒸留効果を増すために、少なくとも内面
は、太陽光の吸熱性のよい色彩を有し、一般的には黒色
であることが好ましい。

【００１２】原水は塩類や、固形状の異物等を含有して
いてもよく、具体的には塩湖水や海水又は汚泥含有水等
が挙げられ、農業用水として利用し得る可能性を有する
ものは全て含まれる。

【００１３】前記閉鎖系空間３は、原水部１と該原水部
１を被覆する被覆材２によって構成され、本実施の形態
では、図２に示すような形態の原水部１と被覆材２によ
って閉鎖系空間３を構成することも成形加工の便宜性、
低コスト性等から好ましい。

【００１４】図２に示す原水部１は不透水性の樋体101
によって構成され、例えば図示のような凹型の長尺体が
好ましく、図示の例では樋体の外面103にリブ104、104
が縦方向に突出している。樋体101の形状は図示に限定
されず、原水が存在する流水路を形成するものであれば
よく、例えば半円湾曲形状でもよい。樋体101の材料と
しては、不透水性、耐水性、耐塩性（原水に塩を含む場
合）を有するものであればいずれでも用いることができ
るが、一般には金属、コンクリート、陶器、セラミッ
ク、プラスチック等が用いられ、プラスチックとしては
ポリ塩化ビニル、ポリエステル、高密度ポリエチレン、
ポリプロピレン等を用いることができる。樋体101はそ
の少なくとも内面は、太陽光の吸熱性のよい色彩、一般
的には黒色であることが好ましく、あるいは吸熱性のよ
い色彩に着色された不透水性のフィルムを敷設してもよ
い。被覆材２は図示のような集光性のよい形態が好まし
く、透光性を有する材料で形成され、例えばプラスチッ
ク、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアクリル、ポ
リスチレン、ポリプロピレン等で製造される。

【００１５】被覆材２には、両縁部201に設けられた段
差を有する係合部202が設けられ、前記樋体101のリブ10
4の存在によって、樋体101の上端縁と被覆材２の内面と
の間に間隙４（図１参照）が形成されている。

【００１６】被覆材２の内面に水が水滴状に付着して太
陽光線の透過を低下させないようにするために、被覆材
２の内面に防曇性を付与することも好ましい。上述した
図１及び２の樋体と被覆材の形状は上記に限定されず、
本発明の課題を解決する範囲であれば、さまざまな他の
形状を採り得る。

【００１７】図１において、５は前記原水部１に存在す
る原水内に浸漬された散気管であり、該散気管５には空
気の噴出孔が設けられ、送風機６（例えばブロアー、コ
ンプレッサー等）から配管７を介して供給される空気が
噴出孔から噴出する。

【００１８】送風機６の動力は太陽エネルギー、風力、
潮位差エネルギー等の自然ネルギーを用いて発電した電
力を用いることが動力コストを低減する上で好ましい。

【００１９】原水部１に存在する原水100は、照射され
る太陽光８によって温められ、閉鎖系空間３内で水蒸気
化する。散気管５の存在によって原水100の表面が乱さ
れ、滞留することがないので藻の発生が防止される。ま
た原水の表面が乱され、しかも水中気泡内への蒸発も生
じ、原水の蒸発表面積が増加し、それだけ蒸発面積が増
加して水蒸気化を促進する。

【００２０】被覆材２の外面は外気に接触しているた
め、被覆材２の昇温は抑制され、空間３内より温度が低
い。このため空間３内の水蒸気が被覆材２の内面に接触
すると、冷却・凝縮し、水滴状又は膜状の結露水200を
形成する。この結露水は蒸留水である。

【００２１】次に図３に基づいて本発明の他の好ましい
態様を説明する。

【００２２】図３の例は、被覆材２を太陽光（太陽エネ
ルギー）８が当たる南側（図のＳ方向）と、太陽光の当
たらない北側（図のＮ方向）に区分けし、南側を受容側
20とし、北側を非受容側21とする。

【００２３】受容側20の被覆材２は太陽光によって昇温
される空気送管601を骨格とし、該空気送管601の裏面に
透光性フィルムが被覆されている。透光性フィルムは空
気送管601の表面に被覆することもできる。前記の空気
送管601は送風機６の吸入側の空気管602に連結される。
かかる構成によって、空気送管601が昇温されると散気
管５に送られる空気の温度が上昇し、原水の温度を上昇
させるのに寄与し、蒸発促進をより向上させる。送管60
1の本数は骨格の構造及び伝熱面積等を考慮して決定さ
れる。なお図３では、原水部１を太陽光８が当たる南側
に設け、蒸留水の貯留タンク９を太陽光の当たらない北
側に設けて、閉鎖系空間３と連続する外部空間301で冷
却を促進し、蒸留水の増加を可能にする手法が採用され
ている。

【００２４】非受容側21の被覆材２は図示のように水蒸
気を冷却する冷却板22によって構成される。冷却板22は
太陽光の当らない北側に設けられるが、太陽の南中高度
によって冷却板22の傾斜角度を変化させることが冷却効
率を上昇させる上で好ましい。冷却板22は図示のように
冷却面積を増加する上で波板の鋼板等を用いることが好
ましい。波板の場合にも太陽の南中高度に応じた冷却板
22の傾斜角度を考慮することは重要である。23は前記冷
却板22の外面に設けられた冷媒空気の通風手段（具体的
には通風路）である。なお、非受容側21の被覆材２の上
方に図示しない日よけを設けることにより、非受容側21
の被覆材２における冷却効率を更に上昇させることがで
きる。

【００２５】通風手段23を通過する冷媒空気（外気）は
非受容側21の被覆材２の裏面に沿って流れ、空間301内
の水蒸気を冷却する。その際水蒸気の潜熱を吸熱し、温
度上昇する。この空気を前記空気送管601に導入する。
該空気送管601は太陽光によって昇温するため、該空気
送管601内の空気はそれによって昇温する。空気送管601
は送風機６の吸入側の空気管602に連結されているた
め、昇温された空気は送風機６によって原水に送られ、
エネルギーの有効利用をはかりつつ、更に蒸発を促進す
る。

【００２６】上記の態様においては、南側の空間３内に
存在する水蒸気を含む空気は、より温度の低い北側の冷
気溜となる空間301に移動し、冷却され、結露し、蒸留
水200となる。蒸留水200の表面に図示しない浮き蓋を設
けることもできる。

【００２７】上記の例では、被覆材２の北側を波形に形
成したが、波形に形成する場所は北側全体でも一部分で
あってもよい。また波形のかわりにジャバラ状にする
と、蒸留水が必ず円周方向に流下するので効率がよい。

【００２８】また図３に示すように、原水部１の北側に
傾斜面24を形成し、傾斜面24に沿って不透水性フィルム
210を敷設すると、不透水性フィルム210の表面上でも水
蒸気が結露し、蒸留水200が得られる。即ち蒸留水の生
成場所の面積の増加となる。この際、傾斜面24が例えば
土壌層で形成されていると、土壌層が不透水性フィルム
210を冷却するので好ましい。

【００２９】更に原水部１の原水100の表面において、
水生植物を育成することもできる。植物の根が水中まで
伸びて原水部１の下層から水を吸い上げ、その植物に太
陽光があたると、吸い上げた水が葉等から蒸散される。
従って、上記の散気管５の作用と相まって、蒸発を促進
し得る。

【００３０】水生植物の例としては、浮葉性植物（ヒ
シ、オニバス、スイレン、ジュンサイ、トチカガミ、ヒ
ルムシロ等）や、浮漂性植物（ウキクサ、アオウキク
サ、ヒンジモ、サンショウモ、オオアカウキクサ等）が
挙げられ、これらの植物の中から、原水の水質に応じて
広く選択することが望まれる。これらの水生植物は、葉
の上面に気孔を有し、クチクラ層が発達せず、蒸散機能
が極めて大きいことが知られている。

【００３１】上述した図３の例は、空間３に連続する外
部空間301において冷却凝縮する例であるが、これに限
定されず、図４に示すように吸引ファン10を用いて、空
間３内の水蒸気含有空気を外部に吸引し、冷却タンク11
に導入して冷却凝縮することもできる。

【００３２】冷却タンク11内には冷却管12が設けられ、
該冷却管12は前記の送風機６の吸い込み側に連結される
ことが好ましい。水蒸気を含む空気は吸引ファン10によ
って冷却タンク11内送られ、冷却管12で冷却され、水蒸
気は冷却・凝縮され、蒸留水200となり、貯留タンク９
に貯められる。一方、送風機６によって冷却管12内に導
入された外気は前記の水蒸気を含む空気と熱交換し、昇
温して配管７を介して散気管５に送られ、原水の蒸発促
進に寄与する。かかる方法において、水蒸気を含まない
空気は冷却タンク11から排出された後、外気あるいは他
の冷却手段で冷却する手段が付加されれば、冷却管12に
導入して冷却に用いることができるので、前記の送風機
６及び吸引ファン10のいずれか一方を省略できる。

【００３３】上記のようにして得られた蒸留水は、図１
に示すように、植物14に灌水する。灌水の手法は特に限
定されず、土壌の毛管作用を利用してもよいし、あるい
は図４に示すように誘導チューブ13を用いて蒸留水を植
物14の株元に誘導して灌水することもできる。誘導チュ
ーブ13内には保水材を用いることができる。

【００３４】本発明では原水部に存する原水の蒸発面積
を増加する際に、実際の敷地面積をいかに増加しないか
が重要であり、かかる観点から本発明の散気管の設置は
有効である。即ち、少ない敷地面積において、蒸発面積
を最大にしつつも原水の面積が小さいさければ、それだ
け被覆材の冷却・凝縮機能を果たす部位の面積を最大限
に増加することが可能となり、結果的に低コストで最大
量の蒸留水を得ることができる。

【００３５】本発明では、上述した態様以外に、原水部
の表面積を極力小さくして吸熱性及び伝熱性のよい部材
によって、例えば縦長の管体を複数本並設することによ
って原水部を構成することもできる。

【００３６】また原水に太陽光が照射される部位に位置
する被覆材が不透光性の部材で形成される場合には、太
陽光の吸熱性のよい色彩で、かつ伝熱性のよい部材であ
り、被覆材の吸熱した熱が原水に伝熱するように構成さ
れることが好ましい。

【００３７】本発明の蒸留灌水装置は、例えば、装置を
農耕地の畝に沿って敷設したり、また、川などから引い
た水路などを利用して、土壌に水分を供給することがで
きるという利点がある。

【００３８】また、本発明の蒸留灌水装置は、固定型、
ユニット型又は可般型にしたり、小型装置化するなど多
様な形態を取り得る。

【００３９】以下に本発明の改良形態を図５に示す。図
５に示す例は原水部１に隣接して傾斜土壌面107を形成
し、その上に黒色の石108を敷き、石108の中央に散水機
構109が設けられている。110は給水管である。原水部１
から図示しないポンプ等によって散水機構109に原水を
導入し、断続的に石16に散水すると、石108の表面に原
水が付着する。石108は太陽光８によって昇温されてお
り、石108の表面に付着した原水は蒸発する。蒸発した
水蒸気は上述した冷却手段によって冷却され、蒸留水と
なる。次に同様にして、散水、蒸発、冷却を繰り返し
て、蒸留水を得ることができる。石108の表面に残留し
た塩分等は散水時に洗われて原水部１に戻る。上記の態
様において、石に代えて鉄塊、吸水性木炭、黒色コンク
リート塊等を用いることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、藻の発生を防止すると
共に敷地面積を増加させることなく蒸発面積を増加し、
単位時間あたりの蒸留水量を大幅に増加する蒸留灌水装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸留灌水装置の一例を示す断面図

【図２】蒸留灌水装置の一例を示す分解斜視図

【図３】蒸留灌水装置の他の例を示す要部断面図

【図４】蒸留灌水装置の他の例を示す要部断面図

【図５】本発明の改良例を示す要部断面図

【符号の説明】

１：原水部 100：原水 101：樋体 103：樋体の外面 104：リブ 105：石又は小石 106：保水材 ２：被覆材 20 ：受容側 21 ：非受容側 22 ：冷却板 23 ：冷媒空気の通風手段（通風路） 24 ：傾斜面 200：結露水（蒸留水） 201：両縁部 202：係合部 210：不透水性フィルム ３：閉鎖系空間 301：外部空間 ４：間隙 ５：散気管 ６：送風機 601：空気送管 602：空気管 ７：配管 ８：太陽光 ９：貯留タンク １０：吸引ファン １１：冷却タンク １２：冷却管 １３：誘導チューブ １４：植物

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原水の上部を被覆材によって被覆して閉鎖
   系空間を形成し、該閉鎖系空間内の原水を太陽エネルギ
   ーによって昇温して得られる水蒸気を冷却・凝縮させて
   蒸留水を生成し植物に灌水する蒸留灌水装置において、
   前記原水内に送風機から供給された空気を噴出する散気
   管を浸漬してなることを特徴とする蒸留灌水装置。
2. 【請求項２】前記送風機の吸入側の空気管に、太陽エネ
   ルギーによって昇温された空気送管を連結することを特
   徴とする請求項１記載の蒸留灌水装置。
3. 【請求項３】前記被覆材が太陽エネルギーの受容側と非
   受容側に分かれ、該受容側の被覆材が前記空気送管を骨
   格とし、該骨格の表面又は裏面に透光性フィルムを被覆
   してなり、該非受容側の被覆材が水蒸気を冷却する冷却
   板によって構成されることを特徴とする請求項２記載の
   蒸留灌水装置。
4. 【請求項４】前記冷却板が波板であることを特徴とする
   請求項３記載の蒸留灌水装置。
5. 【請求項５】前記冷却板の外面に冷媒空気の通風手段を
   設け、前記通風手段から排出される前記水蒸気の潜熱を
   吸熱した冷媒空気を前記空気送管に導入し、該送管を前
   記送風機の吸入側の空気管に連結することを特徴とする
   請求項３又は４記載の蒸留灌水装置。
6. 【請求項６】前記閉鎖系空間外に冷却タンクを設け、該
   冷却タンクに導入された水蒸気を含む空気と前記送風機
   の吸入側に連結された冷却管に導入された外気との間で
   熱交換する構成を有することを特徴とする請求項１記載
   の蒸留灌水装置。