JPS6210682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は空気中の水分から水を造る造水装置
に関し、更に詳しくは空気中の水分を捕捉した固
体吸湿剤からその水分を水蒸気としてとり出す脱
着操作を制御する機能を付加された造水装置に関
する。 従来の造水装置としては周知のように海水の蒸
溜、または特殊な隔膜を用いた逆浸透法やイオン
交換法による海水淡水化装置があり、水事情の特
に悪い地方では実用化され始めている。これらの
装置は主として飲料水の供給を主眼としている
が、飲料水以外の人間の生活用水に供するため
に、下水に活性汚泥法や接触酸化法等の生物学的
処理と活性炭吸着やオゾン酸化処理等の物理化学
的処理を施して浄化する所謂る排水高度処理装置
も開発されている。 しかし、これらの造水装置はいずれも品質の悪
い水から上質の水を得るものに過ぎず、液体状の
水を原料としている以上、当然ながら砂漠のよう
な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
装置が要望されている。 この発明は以上のような要望にこたえて開発さ
れつつある、吸湿剤に大気中の水分を吸着させ、
この水分を脱着させることによつて水を得る全く
新規な造水装置における上記吸湿剤の脱着操作の
有効な自動制御を可能にすることを目的としてい
る。 第１図はこの発明の一実施例の構成を示す系統
図で、図において、１は吸・脱着槽（以下、
「槽」と略称する。）、２は槽１内に設けられたモ
レキユラシーブ、シリカゲルなどの固体吸湿剤充
填層床（以下、「吸湿剤層」と略称する。）、３は
加熱器、４は加熱器３に熱エネルギを供給する熱
源、５は槽１内のガスを循環させるための循環フ
アン、６は温度検出器、７は槽１内の循環ガス
（矢印イで示す。）の通路に設けられた開閉弁、８
は凝縮器、９は槽１と凝縮器８とを結ぶ導管、１
０はこの導管９に設けられたバルブ、１１は水分
を含んだ外気の導入口、１２は吸湿剤層２で水分
を吸着された空気の排出口、１３および１４はそ
れぞれ導入口１１および排出口に設けられた開閉
弁、１５は各可動部分の動作を電気的に制御する
制御器、６は制御器１５と各可動部分とを結ぶ電
気結線である。 この実施例装置では、まず吸着過程において、
開閉弁１３，１４を開き、循環路の開閉弁７を閉
じて、図示破線矢印ロのように外気を導入し、そ
の含有水分を吸湿剤層２に吸着させる。第１図は
この吸着過程が終了後の脱着過程の状況を示して
いる。開閉弁１３，１４は閉じられ、循環路の開
閉弁７は開かれている。循環フアン５によつて吐
出された循環ガスは加熱器３と接触し、昇温され
た後、吸湿剤層２に導入される。この循環ガス吸
湿剤層２を通過する間に、加熱器３から得た熱量
の大部分は吸湿剤層２に吸着された水分の脱着お
よび吸湿剤層２の昇温に費やされ、循環ガス自身
の温度は低下しながら、脱着された水蒸気を同伴
して再び循環フアン５の吸引側に循環される。吸
湿剤層２の温度は循環ガスの下流側の最下層部で
温度検出器６によつて監視されている。このよう
にして、槽１内の循環ガスの圧力は蒸発水分量に
よつて増大し、その増加分は矢印ハのように導管
９を通つて凝縮器８へ押出され、冷却されて液状
の水となり、矢印ニのように系外へ供給される。
加熱器３に一定量の熱量が供給されるとき、吸湿
剤層２の温度および凝縮器８からの取水量は経時
的に上昇する。吸湿剤としてシリカゲルを用いた
場合の脱着曲線の測定例を第２図に、モレキユラ
シーブを用いた場合の脱着曲線の測定例を第３図
に示す。図中、実線の曲線は温度検出器６によつ
て測定された温度、一点鎖線の曲線は凝縮器８出
口での取水量の累積値である。その際の造水装置
の操作条件は下表の通りである。

【表】 第２図において、温度検出器６の示す温度がプ
ラトー（温度が一定領域）以上の領域では、加熱
器３の熱量が変化しても温度と取水量との関係は
ほぼ一定である。例えば、温度が130℃のときの
取水量は135〜140ｇ，220℃のときは165〜170ｇ
である。また、図から取水量を取水可能最大値の
85％以上得るためには温度を約170℃以上にすれ
ばよく、90％以上得るためには約180℃以上にす
ればよいことがわかる。なお、シリカゲルは一般
に350℃以上に加熱されるとシンタリングを起し
吸湿容量が低下するので、温度を350℃以下に保
持することが必要である。 吸湿剤モレキユラシーブを使用したときも、第
３図に示されるように、プラトー以上の温度範囲
で、温度と取水量との関係が加熱器３の熱量にほ
とんど依存しない特性を示している。図によれ
ば、取水可能最大量の85％以上の取水量を得るに
は温度を約220℃以上に、90％以上の取水量を得
るには約280℃以上にすればよいことがわかる。
なお、モレキユラシーブは一般に500℃以上に加
熱すると吸湿容量が低下するので、温度を500℃
以下に保持することが必要である。 このように、温度検出器６の検知温度が所定温
度に達すると脱着は完了したものとみなすことが
できる。そして、その温度は目標とする取水量お
よび経済性を考慮して決定されるが、シリカゲル
では180〜250℃、モレキユラシーブでは220〜400
℃の範囲内に最適値がある。 そこで、この発明になる造水装置では吸湿剤層
２の低部の温度が上述の所定温度に達した時点で
脱着過程は完了したものとみなして、その温度信
号を受けた制御器１５は造水装置を次の吸着過程
へ移行させるために必要な操作を自動的に行う。
すなわち、開閉弁１３，１４を開き、循環フアン
５および加熱器３の動作を停止させ、バルブ１０
および循環路の開閉器７を閉じて、吸着フアン
（図示せず）を稼動させて槽１へ図示破線矢印ロ
のように外気を一定時間導入する。 以上、実施例では温度検出器６を吸湿剤層２の
底部に挿入されているが、その挿入個所はそこに
限定されるものではなく、吸着剤層２の底部から
加熱器３に至る間の循環ガスの通路であればどこ
でもよい。そして、温度検出器６としては、通常
の熱電対でよく、またサーミスタその他の感熱抵
抗体であつてもよい。熱源４としては石油燃焼式
のもので、燃焼排煙を加熱器３に供給するものが
経済的観点からは好ましいが、小形の造水装置で
は電熱加熱方式のものであつてもよい。 なお、吸湿剤としてはここに例示したシリカゲ
ルとモレキユラシーブに特に限定されるものでは
なく、その他の固体吸湿剤、例えば活性アルミ
ナ、活性白土などでもよく、また臭化リチウム、
塩化リチウム、グリセリン等の吸湿剤水溶液を活
性炭やアルミナ等の多孔質担体に含浸させたもの
であつてもよい。 以上詳述したように、この発明になる造水装置
では、脱着過程時に加熱された固体吸湿剤を通つ
て循環する脱着用気体の循環路に温度検出器を設
けたので、これによる検知温度によつて脱着過程
の実質的完了を無駄なく判定でき、更に、これに
よつて吸着過程への切替えを行うようにすること
によつて造水効率の向上を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す系統
図、第２図は吸湿剤としてシリカゲルを用いたと
きの脱着特性の測定例を示す曲線図、第３図は吸
湿剤としてモレキユラシーブを用いたときの脱着
特性の測定例を示す曲線図である。 図において、２は吸湿剤層、３は加熱器、５は
循環フアン、６は温度検出器、８は凝縮器、矢印
イは循環ガスである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着過程時に気体中の水分を吸湿剤に吸着さ
   せ、脱着過程時に上記吸湿剤を加熱して吸着され
   た水分を脱着させて得られる水蒸気を凝縮して水
   を得るものにおいて、上記脱着過程時に上記加熱
   された吸湿剤を通つて循環する脱着用気体の循環
   路に配設された温度検出器を備え、上記温度検出
   器による検知温度が所定値に達したときに、これ
   によつて上記脱着過程の完了を判定して吸着過程
   へ切替えるようにしたことを特徴とする造水装
   置。 ２ 吸湿剤としてシリカゲルまたはこれと同等の
   特性を有する吸湿剤を用い、温度検出器による検
   知温度が180℃〜250℃の範囲内の所定温度に達し
   たときに吸着過程へ切替えるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の造水装置。 ３ 吸湿剤としてモレキユラシーブまたはこれと
   同等の特性を有するゼオライト系の吸湿剤を用
   い、温度検出器による検知温度が220℃〜400℃の
   範囲内の所定温度に達したときに吸着過程へ切替
   えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の造水装置。