JPS6058202A - 蒸留装置の凝縮部の構造 - 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】 関する。さらに詳しくは、海水などの淡水化などに用い
る蒸留装置における凝縮効率が高められた凝縮部の構造
に関する。

海水の淡水化装置などにおける凝縮面には、（１）耐蝕
性にすぐれていること、（２）水蒸気の凝縮という良好
な熱伝導性を有していること、（８）蒸気から凝縮しや
すく、結露しやすいこと、（４）潜熱による熱の運搬以
外の伝達、たとえば空気の対流または熱線輻射による伝
達などを抑制して蒸気潜熱のみによる伝達を行なうこと
が造水効率を高めるので熱線輻射を防ぐために凝縮部を
反射性能の大きい鏡面にすること、および（５）空気な
どによる対熱伝達を防ぐため、空気分圧の少い蒸気分圧
の大なる沸点近くの高温において稼動させることが要求
される。

従来はそうした凝縮面を鏡面を有するステンレス鋼、ア
ルミニウムなどで形成しており、それらは前，記（１）
および（２）の性質を満している。しかし、（Ｓ）〜（
６）の要請については満足できるものではない。

本発明者はその原因を鋭意探求したところ、結露した凝
縮水が球状に近い水滴を凝縮面上に形成していることが
最大の原因であることをつきとめ、しかも球状に近い水
滴が凝縮面に付着きな水蒸気圧が凝縮面付近の水蒸気圧
を高め、凝縮面の温度が過冷現象を生じ、したがって凝
縮効率を低下させていること、およびかかる状態のとき
に生じた水滴は凝縮面よりも温度が低くなっており、し
かも水の熱伝導率がわるいため、速やかに凝縮潜熱を凝
縮面に伝えることができず、その結果水滴が付着してい
る部分の凝縮効率および熱伝導効率を低下させているこ
とを見出し、そうした水滴を形成させずしかも前記（１
）〜（５）の性質を具備した凝縮面を有する凝縮部を開
発するべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成した。

すなわち本発明は、鏡面を有する耐蝕性金属箔または金
属蒸着フィルムの鏡面側に、水に対して表面活性の大な
る（以下、濡れ性にすぐれたという）水蒸気凝縮用透明
セラミックス薄膜層が設けられてなる水溶液蒸留装置の
凝縮部の構造に関する。

本発明における金属箔または金属蒸着フィルムとしては
、鏡面を有し、耐蝕性でかつ熱伝導性が良好なものであ
ればとくに制限されない。

それらの呉体例としては、たとえばアルミ箔、ステンレ
ス箔、±＝±＝塘ｈヂタン箔などの金属箔やアルミニウ
ム、銀などが蒸着されたフィルム、たとえばポリエステ
ルフィルム、ポリアクリル系フィルム、ポリフッ化ビニ
リデンなどのフッ素系フィルムなどの金属蒸着フィルム
があげられる。

本発明における凝縮部は前記のごとく、金属箔または金
属蒸着フィルムを基体とし、その鏡面側に濡れ性にすぐ
れた水蒸気凝縮用透明セラミックス薄膜層が設けられて
構成されている。

かかる水に対して濡れ性にすぐれた水蒸気凝縮用透明セ
ラミックス薄膜層は公知の無機質塗料、たとえばアルカ
リ金ハシリケード系やコロイダルシリカ系、酸性金属リ
ン酸塩系、シリコーン系、チタネート糸などの無機質塗
料により形成されうる。これらの無機質塗料は、比較的
低温（室温〜１５０００）での乾燥や焼成により、耐熱
性、耐蝕性、耐熱衝撃性、耐水性、弾ｔｔ１可撓性、耐
摩耗性にすぐれたセラミックス薄膜を形成しうるもので
あり、そのような性質を利用して製鋼業界における高炉
の溶銑鍋のコーティングや、非鉄金属業界における金型
の内面コーティング、電力業界におけるタービンなどの
耐熱、耐摩耗、耐蝕用コーティングなどに用いられてい
るものである。

本発明におけるセラミックス薄膜層は、そうした性質に
加えて濡れ性にすぐれ、かつアルミニウム、ステンレス
、鉄、ガラスなどに強固に結合する耐蝕性の透明なセラ
ミックス薄膜を形成する０該親水性セラミツクス薄膜は
、水との接触角が００に近づくに従って結露した水滴は
粒状となることなく凝縮水を生成するのである。

そのようなセラミックス薄膜を形成する無機質塗料とし
ては、たとえばナトリウム、カリウム、リチウムなどの
アルカリ金属を用いたシリケート重合体系塗料であるセ
タライト（四国化研工業■製）、バイタル・マーク（関
西ペイント−ミンククリアー（大阪イＶＩＡ化学工業■
製）、アロンセラミック（東亜合成化学工業（−製）、
スミ七ラムＰ（住友化学工業（ＩＩりなどのセラミック
ス塗料などがあげられる。

一般に無機質塗料により形成されるセラミックス薄膜が
濡れ性にすぐれていることは知られておらず、したがっ
てその性質を利用する用途は開発されていない。ところ
で本発明が対象とする水溶液の蒸留装置の凝縮部では、
前記のごとく凝縮面に水滴が付着すると蒸留効率が低ト
する。とくに水滴の付着状態が粒状に近くなるほど凝縮
面に滞留する時間が長くなり、しかも水の熱伝導率がわ
るいので速やかに凝縮潜熱を伝えることができず、さら
に水滴が付着している付近の水蒸気圧を高めるため凝縮
効率が低下する。前記のような無機質塗料から形成され
る濡れ性にすぐれたセラミックス薄膜層により蒸留装置
の凝縮面を形成すると、セラミックス薄Ｈｍを形成しな
いばあいと比較して、結露した六礒劇鑓索がブーブー゛
飢Ｌ−１目テ■の１４分にｔｒり一友犠り朽禍イΔＬか
Ｇモえやすくなるため、蒸留装置の凝縮効率を向上させ
ることができ、したがって、凝縮面の裏側の面に存在す
る蒸発面への熱伝導性が良好になり、蒸留装置全体とし
ての効率も向上させ・ることができる。

セラミックス薄膜層を形成する方法としては通常無機質
塗料において用いられている方法が採用される。たとえ
ば無ｍ質塗料をスプレー塗布、コーター塗布などにより
基体の鏡面に塗布し、室温〜１５０°Ｃ程度で乾燥焼成
すればよい。乾燥焼成温度や時間は基体の材質などによ
って異なるが、一般に高い温度で長時間乾燥するほど耐
水性が向上する。

つぎに不発明の蒸留装置の凝縮部の構造を図面に基づい
て説明する。

第１図〜第５図はそれぞれ本発明の構造を多段（多重）
蒸留装置の蒸発凝縮セルを用いるばあいの実施態様の部
分断面図である。

本発明における凝縮部は、たとえば第２図に示すように
金属蒸着層（８）が耐蝕性プラスチックフィルム（８）
上に形成された基体の金属蒸着Ｎ（８）の鏡面（４）側
に形成された透明セラミックス薄膜層（１）とから構成
されており、セラミックス薄膜層（１）　ノ面（２）が
凝縮面を形成している。プラスチックフィルム（８）の
鏡面と反対の面には、接着剤層（６）を介して、強度を
付与するための繊維入り耐蝕プラスチックシート（７）
、さらに接着剤層（θ）を介してウィック（５）が貼着
され、被処理液を含浸した蒸発部を構成している。なお
第１図に示すように、繊維入り耐蝕プラスチックシート
（７）上に直接金属蒸着層（８）を形成することができ
るようなばあいにはプラスチックフィルム（８）を省略
してもよい。また寸法安定性を向上させるために、たと
えば第３図または第４図に示すように金属蒸着層のかわ
りに金属箔（ｇ）、たとえばアルミニウム箔、ステンレ
ス箔などを用い、鏡面（４）側にセラミックス薄膜層（
りを形成させ、本発明における凝縮部を形成させてもよ
い。鏡面（４）の反対側には接着剤層（６）または融着
面（１（１）を介して耐蝕性プラスチックフィルム（８
）、さらに接着剤層（θ）を介してウィック（５）が貼
着されている。

なお金属箔（９）が充分な耐蝕性と強度を有するばあい
には、第５図に示すように耐蝕性プラスチックフィルム
（８）を用いずに直接ウィック（５）に接着剤層（０）
を介して貼着してもよい。

本発明における凝縮部を構成する金属箔または金属蒸着
フィルムの厚さは強度や寸法安定性、熱伝導効率の点か
ら、金属箔のばあいは０．０５〜０．５ｍ’ｍ、好まし
くは０．０５〜０．１ｍｍ　、金Ｉ／ｊ４蒸着フィルム
のばあいは０．０１〜Ｏ，ｊｍｍ、好ましくは０．０３
〜０．１ｍｍである。

また蒸発部を構成するフィルムまたはシートおよびウィ
ックの厚さはそれぞれ０．１〜１．０ｍｍおよび０．２
〜５．Ｑｍｍが好ましい。

なお蒸発凝縮セルの寸法安定性を向上させるためには前
記のごとき金門箔を用いたり、耐蝕プラスチックシート
に繊維などの補強材を入れる以外にも、繊維製の布や紙
、カーボン繊維製の布や紙などの補強材を用いてもよい
。

かか７．宙怖紹樽のセルー−／−、Ｌ−テげ筑凡Ｍに云
ずセルを複数個間隔をあけて組合せると、第６図に示す
ような多重カーテン型太陽熱淡水化装置が作製される。

この太陽熱淡水化装置では、断熱ｔｆａ造枠ＩＩ）に取
付けられた透明な保護カバー（財）を通過した太陽光線
（ＨＳ）が縦方向に設置されている蒸発専用セル（ロ）
を加熱する。該太陽光線（ａＳ）は、耐蝕断熱材に）中
に設けられた海水供給バイブ（Ｐ）をとおして海水供給
樋（ロ）からウィック（５）に供給されている海水を加
熱蒸発させる。発生した水蒸気は凝縮蒸発セルＯａ＞に
到達し、凝縮部のセラミックス薄膜層（１）の表面で凝
縮し、基体に凝縮潜熱を伝える。セラミックス薄Ｍ　Ａ
Ｍ　（１）上の凝縮水は凝縮と同時に極めて薄い膜状に
なって流下し、凝縮水槌α６）に集められる。一方、濃
縮された海水はウィックを降下し、下部タンク（１８）
に集められ、オーバーフローバイブ０９）から排出され
る。

基体に伝えられた凝縮潜熱は接着剤に！１　（６）を介
して海水が流下しているウィック（５）を加熱し、水を
蒸発させ、つぎのセル０場の凝縮部と潜熱の授受を行な
う。この潜熱の授受が順次凝縮蒸発セル（＋３）間で行
なわれ、最終的に放熱専用セルＱ→の凝縮部に潜熱が伝
えられ、該セルθ→の裏面から放熱される。

各セル０厘）、θ３）、Ｑ→曲にはセル同士の接触を避
けるために、撥水性七パレータαｍ全挿入するのが好ま
しい。該炭水性セパレータ０のはセル受兼撥水性セパレ
ータ吊下げ材によって吊下げられている。

このように太陽熱などを利用する蒸留装置では、熱源の
単位面積あたりのエネルギー濃度が少ないため、蒸発お
よび凝縮効率を高めることがもつとも重要であり、すぐ
れた凝縮効率と耐蝕性効果とを有する本発明の凝縮部の
構造はかかる装置に最適なものである。

本発明の凝縮部の構造は、前記の太陽熱による海水の淡
水化装置に限らず、地熱や比較的低い温度の工場廃水、
発電所などで発生する温廃水などの熱源を利用したりす
ることができ、またブドウ酒や果実酒、その他醗酵酒な
どの蒸留（濃縮）装置などにも利用することができる。

つぎに第６図に示す海水の淡水化装置を用いて海水の淡
水化を行なった結果を示す。

第６図において凝縮蒸発セルθ３）として、厚さ０．１
５ｍｒｎのアルミ箔（１，５ｍＸ　１．Ｏｍ　）にＵ−
ＭＪ：（ｊでＪ９さ０．０２ｍｍの透明セラミックス層
を形成し、これに厚さ１．０ｍｍのウィックが貼着され
たものを用いた。

このセルを６個用いて淡水化装置を作製し、総海水供給
量を６　、０１／ｂ　ｒとして淡水化を行なったところ
、６．６１／ｈｒで蒸留水かえられた。

比較のため凝縮部として厚さ０　、３ｍｍのステンレス
板にＪ％さＬＯｍｍのウィックを貼着されたものを用い
て同様の米作で淡水化を行なったところ、蒸留水量は２
．７７／ｈｒと少ないものであった。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図はそれぞれ本発明の凝縮部の構造を用いた凝
縮蒸発セルの実施態様の部分断面図、第６図は第５図に
示すセルを用いた太］（湯熱を利用した海水の淡水化装
置の概略縦断面図である。 （図面の主要符号〕 （１）：セラミックス薄膜層 （２）　：　Ｍ細面 （９）：金属蒸着層 （４）：鏡面 （５）：ウイック （９）：金属箔 ０３）：凝縮蒸発セル 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　鏡面を有する耐蝕性金属箔または金属蒸着フィルム
   の鏡面側に、水に対して表面活性の大なる水蒸気凝縮用
   透明セラミックス薄膜層が設けられてなる水溶液の蒸留
   装置の凝縮部の構造。