雑誌名 福井大学大学院工学研究科研究報告

塩水貯留量が円筒型太陽熱淡水化装置(TSS)の造水 性能に及ぼす影響

著者 寺崎 寛章, 山路 昂央, 福原 輝幸

雑誌名 福井大学大学院工学研究科研究報告

巻 61

ページ 17‑23

発行年 2013‑03‑29

URL http://hdl.handle.net/10098/7382

塩水貯留 量が円筒型太 陽熱淡水化装 置(TSS)の 造水性 能に及 ぼす影 響

寺崎 寛章 申    山路 昂央紳  福原 輝 幸唯

Effects of Saline-Water Volume on Production Performance of Tubular Solar Still

Hiroaki TERASAKI*, Takahiro YAMAJI" and Teruyuki FUKUHARA.

(Received February 8, 2013)

A solar still can make distilled water, not only while daytime, also after sunset due to remaining solar heat (designated as production inertia). In order to better understand the production inertia, we measured the production, evaporation and temperatures in a Tubular Solar Still (ISS) by turning infrared lamps on and off under three different radiant intensity, R,, and two different water depths in a trough, 11. (amount of supplied water). The amount of production due to the production inertia, Mpi, atter six hours of infrared heating, was about from three to four times greater for 1-1„.=

0.04m than for 11„,----0.01m, regardless of R,. This result may be caused by the fact. evaporation from the water surface during the production inertia was relatively greater for H„=0.04m because the water temperature fell more slowly for H„r=0.0LI-m than for H„.=0.01m. Furthermore, the ratio of to the total production over the experiment became large with the decrease in R.S. It could be seen that the effect of the production inertia on the daily production of the TSS cannot be disregarded.

Key Words Tubular Solar Still, production inertia, solar energy, desalination, evaporation, production

1.は じ め に

近 年,世 界 的 に 深 刻 化 し て い る 興 境 問 題 の 一一つ に, 飲 料 水 不 足 が 挙 げ られ る.こ の 問 題 の 背 景 に は 水 資 源 の 枯 渇 だ け で な く,水 質 汚 染 の 拡 大 や 公 衆 衛 生 施 設 の 未 整 備 な ど が あ り,多 く の 人 が 不 衛 生 な 水 の 飲 用 を 余 儀 な く さ れ て い る.世 界 傑 健 機 欝 〔WHO>の 報 告 に よ る と,安 金 な 飲 料 水 確 保 が 難 しい 発 展 途 上 国 お よ び 貧 困 園 で は,不 衛 生 な 水 の 飲 用 が 疾 病 原 因 の 約80%を 占 め て お り,年 間 約1700万 人 以}:が コ レ ラ や 腸 チ フ ス な ど を 発 病 し,そ の う ち 約170万 人 が 命 を 落 と して い る1),?}.従 っ てr一 口 も 早 く飲 料 水 不 足 の 対 策 を 講 こ る 必 要 が あ る.

そ の 一っ と して,海 水 か ら淡 水 を 製 造 す る 淡 水 化 が 挙 げ ら れ る(表1を 参 照).例 え ば,多 段 フ ラ ッ シ

*楡 井 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科

帥 福 井 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 建 築 建 設 工 学 工 学 専 攻 寧Dept ,ofArchitectureandCivilEllgin￠ εring

申申Arじhit￠ctur￠andCivilEn暫in已 ヒringCD"e , Gradu且t已SchnnlnfEhgir1Eering

ユ 法(MSF)」h41は 海 水 を 沸 騰 ・蒸 発 さ せ,発 生 し た 蒸 気 を 凝 縮 さ せ る こ と に よ り 淡 水 を 得 る 手 法 で,最 も

高 い 造 水 能 力 を 有 し て お り,世 界 最 大 の シ ェ ア(特 に 湾 岸 諸 国 で は 約80%)を 誇 る.逆 浸 透 膜 法(RO}5い}は 加 圧 し た 灘 木 をL卜透 膜 に 供 給 し.淡 氷 を 得 る 手 法 で 、 MSFに 比 べ る と 建 設 費 や エ ネ ル ギ ー 満 費 は 少 な い が,海 水 に よ る 膜 汚 染 を 少 な く す る た め の 前 処 理 が 必 要 と な る.多 前 効 用 法(MED)73はMSFと 同 じ蒸 発 法 に 分 類 さ れ る もの の,MSFと 比 し て 環 境 に 与 え る 温 排 水 負 荷 が 比 較 的 に 少 な い こ と か らM5Fに 代 わ る 次 肚 代 の 蒸 発 法 と して 期 待 が 寄 せ られ て い る.ま た,イ オ ン 交 換 樹 脂 法qER卿 は 膜 状 イ オ ン 交 換 樹 脂 に 海 水 を 通 過 させ て,淡 水 を 製 造 す る 乎 法 で あ る が, 交 換 容 量 に 制 限 が あ る た め 連 続 稼 動 出 来 な い.そ こ でrそ の 課 題 を 解 決 す る た め に 電 気 透 析 法(ED)物 と 組 合 せ た 装 置 の 瀾 発 が 進 め られ て い る.こ れ らの 淡 水 化 手 法 は 中 東 を 中 心 に 使 わ れ て おF)‑11に 大 量 の 造 水 が 可 能 で あ り,飲 料 水 不 足 解 決 に 人 き く 賞 献

して い る.

しか し な が ら 、 これ ら の 淡 水 化 装 置 は 高 い 技 術 力

IH

と 適 切 な 維 持 管 理 に 加 え て,大 量 の エ ネ ル ギ ー を 必 要 と す る た め,イ ン フ ラ 整 備 が 不 卜分 な 発 展 途 上 国 お よ び 貧 困 圏,あ る い は 電 力 供 給 が 不 安 定 な 国 で の 普 及 は 困 難 で あ る.

一 方 で 造 水 能 力 は 低 い もの の

,太 陽 エ ネ ル ギ ー の み を使 っ て 蒸 留 水 を 製 造 す る 太 陽 熱 淡 水 化 装 置 の 研 究 が 進 め られ て お り,代 表 的 な も の に 水 盤 型 太 陽 熱 淡 水 化 装 置 勘 が あ る,例 え ば,田 中 ら]lyは三 角 形 屋 根 を 持 っ 水 盤 型 装 置 の カ バ ー を 冷 却 し た 場 合,造 水 量 が 増 す こ と を 示 した.し か し な が ら,ガ ラ ス製 カ バ ー を 使 用 して い る た め,装 置 の 商 コ ス ト化 お よ び カ バ ー が 破 損 し易 い 疏 ど の 課 題 を 有 す る.f良 部 らiaa は 装 置 下 部 に 凹 反 射 板 を 設 置 し た 下 方 集 熱 方 式 の 太 陽 熱 淡 水 化 装 概 を 礎 案 した が,従 来 の 水 盤 型 に 比 べ 構 造 が 複 雑 化 して お り,実 用 化 に は 至 っ て い な い,

筆 者 ら は 円 筒 型 太 陽 熱 淡 水 化 装 置(エtabular旦qlar Stil],TSS)13}を 提 案 し,そ の 造 水 牲 能 を 調 べ て い る (図1を 参 照),TSSの 窒 な 特 徴 は 筆 者 ら に よ っ て 述 べ ら れ て い る 囲.

既 往 のTSSの 研 究 で は}Islam￠tal.15)がTSS内 の 熱 収 支 に 水 蒸 気 の 質 量 収 支 を 考 慮 した 造 水 モ デ ル を 構 築 し,蒸 発 鼠 お よ びTSS内 温 度 の 変 化 を 再 現 し た.

さ ら にAmimuleta1.]° 〕は,151amc電aLの モ デ ル を 改 良 し,凝 縮 過 程 を 含 め た 造 水 モ デ ル を 構 築 した.ま た, 寺 崎 らmは 実 用 面 か ら 日造 水 量 と 日積 範 ヨ射 量 の 相 関 関 係 を 定 鼠 評 価 した,

こ の よ う に,従 来 の 研 究 の 多 く は 造 氷 機 構 の 解 明 や 装 置 の 工 夫,造 水 量 の 改 警 に 着 目 して き た,し か しな が ら,今 後,太 陽 熱 淡 水 化 の 実 用 化 を 目指 す に

は造 水 性 能 の 低 さ と造 水価 格 に鑑 み,利 用 場 所 お よ び 利 用 目的 を 明確 にす る 必要 が あ る.加 えて,従 来 十 分 に議 論 され て こな か っ た維 持 管 理 の 観 点 か ら, 太 陽 熱 淡 水 化 装 置 へ の給 水頻 度 を規 定 す る トラ フへ の 供 給 水 量 の最 適 化 に 関す る検 討 が 重 要 とな る.そ の 隙}日 没 後 も造 水 が 続 く(筆者 らは これ を造 水 慣 性

と呼 称)こ とか ら,ト ラ フ へ の 供 給 水 壁(初 期 水 深) と 日造 水 量 の 関係 お よび 日造 水 量 に 及 ぼ す 造 水慣 性 の 影 響 を明 らか にす る必 要 が あ る.

そ こで 本研 究 で は,造 水 慣 性 の 特 性 を 明 らか にす る こ とを 主た る 目的 と してa初 期 水 傑 が 異 な るTSS 内の;..:・水 分 移 動 お よび 造水 量 を ヒー トラ ン プ照 射 か ら消 灯 後 に わ た っ て調 べ た の で,そ の 結 果 を こ こ

に報 告 す る.

a実 験概要

室 内 造 水 実 験 は 福 井 大 学 内 の 恒 温 恒 湿 室(温 度:25℃}

湿 度:50%)に て,TSS(長 さ:0あOm,直 径:U,20m)お よ び 黒 色 の ア ク リル 製 矩 形 トラ フ 〔内 法:O.5駆0.mm,

高 さ:0.065m>を 用 い て 行 わ れ た.TSSは ヒ ー トラ ン プ お よ びTSS本 俸 を 固 定 す る た め の フ レー ム(内 法:L駆0,6m,高 さ:1.Sm)中 央 に 設 罎 し,ト ラ フ 内 の 水(ト ラ フ 水 と 呼 称)の1を 促 鵜 す る た め,TSS

上 方 に ヒ ー トラ ン プ を4塞 設 置 し た(図2を 参 照).

実 験 で はTS5周 辺 温 度 冗、(℃〕,円 筒 カ バ ー 温 度 現(℃)お よ び トラ フ 内 水 温 冗、(℃)を 熱 電 対 に よ り, TSS内 湿 り 空 気 の 温 度 η,〆℃)お よ び 相 対 湿 度 R加(%}を 温 湿 度 セ ン サ ー(Vai5ala製}に よ り,そ れ ぞ

表1既f駐 ヴ)淡水fヒ装 置

淡水 化乎法 最大規模 の造水能 力 綱 ^{シ ゴ ア 學4,} 環境 負荷 描考 紬

多 段 フ ラ ッ シ ュ 法(MSF) ^{100万m310 45°la} 非 常 に 大 き い 電 カ コ ス トが 高 く,装 殿 は 大規 模 逆 浸透 膜 法{RO) 33万m3掴 ^43°10 大 き い 膜 は 汚れ 易 く,海 水 の 断 処理 が 必 要 多 蠣効 用 法IMED) 27万it1T1'r日 6% 大 き い MSF'よ り省 エ ネ ル ギ ー で 低 環 境 負 荷 円筒 型 太陽 熱 淡 水化(TSS) αoolm3111 ^一 非 常 に小 さ い 太 陽 エ ネ ル ギ ー を 使 月≡し,作 製 が 容 易

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図1Fl筒 型 太 陽 熱 淡 水 化 装 置(TSS)概 要 信璽12実 験 装 置 概 要

図4湿 り空 気 温 度 の 経 時 変 化

れ 測 定 した,̀!'は カ バ ー の 外 周 に 沿 っ て45自 毎 に 測 定 さ れ た 計5ヶ 所 の 平 均 値 を,7騨 は 半 水 深 で 測 定 さ れ た 値 を,ὴ」お よ びR加 はTSS中 央 の カ バ ー 」二端 か ら'F方o.OSmで 測 定 さ れ た 値 を,そ れ ぞ れ 用 い た.

ま た,11寺 問 蒸 発 密 度 妬 〆kg!mユhr)は カ メ ラ に よ り撮 艇 さ れ た 画 像 の 解 析 に 基 づ く トラ フ 内 水 深 の 減 少 分 よ り1時 間 造 水 密 度 脇 〆kg/mヱ銑・)は集 水 器 の 質 量 増 加 分 よ り,そ れ ぞ れ 求 め た,

次 に,実 験 手 順 に つ い て 述 べ る.

D実 験 開 始 前 の トラ フ お よ び 集 水 器 の 質 騒 を 最 小 読 み1!IOQgの 重 最 計(Me"lerTvieda)で そ れ ぞ れ 測 定 す る

2)初 期 水 深 ノf、、(m)が0.04mま た は0.01mと な る よ う に トラ7にfJ1.と 等 し い 淡 水 を 供 給 し、 トラ フ をTSS内 に 挿 入 後,TSSの 両 端 を 密 閉 す る 3)TSS上 端 で の ヒ ー一トラ ン プ 照 射 強 童 尺5(W!m̀')が

」150,900ま た は60(IWIm'と な る よ う に ピー一トラ ン プ の 高 さ を 調 整 した 後,6時 聞 照 射 して 蒸 発 を 促 進 さ せ る

4)照 射 終 丁 く消 灯)後,造 水 が 確 認 で き な く な る ま で 実 験 を継 続 す る

5)実 験 終 了 後.吸 水 紙 を 用 い て カ バ ー 内{則の 水 滴 を 採 取 す る,

‑k述 の 実 験 手 順 に よ り,孤 とR,を 変 え た6ケ ー ス のr‑P:験を そ れ ぞ れ2圃 ず っ 行 っ た,

3.案 験 結 果

3.1水 温

トラ フ か ら の 蒸 発 量 は トラ フ 水 面 とTSS内 撮 り空 気 の 水 蒸 気 密 度 弟 に 比 例 す るi5yと考 え られ る.そ こ で トラ フ 水 醐 の 水 蒸 気 密 度 を 規 定 す る トラ フ 内 水 温 z1,(℃}に 注 日 し,T  ,の 変 動 を 閉 らか に す る.

図3は7試 冗1個 お よ びrant)の 繰11寺変 化 を 示 す.

こ こ に,73餌 は 乱FO.04mのT,t,,齋 釧 はH,,.(1.Dlm の71,で あ る.以 後,上 添 字 は 初 期 水 深 を 意 味 す る.

照 射 前 の 全 て の 実 験 ケ ー ス で 冗sは 約25℃ で あ っ た.照 射 開 姶 直 後 か ら 冗FO1はRsが1150,900,

600W!mユ の 順 に 上 昇 し 始 め 、 最 高 水 温 磁 、1はそ れ ぞ れ5呂 ℃,54℃,49℃ に 達 し た.ま た,温 度 上 昇 か ら 飢、が ほ ぼ 一 定 に た る ま で の 時 問 へΨは,R=1150V̀」 ノm一

で1時 聞20分,900W!m⊇ で2峙 間10分,600WImユ で3時 間25分 と な り,R4が 小 さ い ほ ど 長 く な っ た.

一 方,τ 評餌 は 認OIと 同 様 に 照 射 直 後 か ら 上 昇 す る がa私FOIOImよ り もH,,.=0,04mの 方 が ト ラ フ 水 の 内 部 エ ネ ル ギ ー が 大 き い た め 、73・Wの 上 昇 率 は 禦 創 の そ れ よ り 小 さ い.ま た,照 射 期 間 中 び)囎 餌 は 緩 や か にh界 し 続 け た.な お,瑞 器 はR、=1[5⑪ W!m2で59℃,900W!mユ で56℃,600Wm1で50℃ と

な り,R,に 關 わ ら ずri77[i!i'〉τ9燃 で 潅,っ た.

ま た 消 灯 後,7.1は 低 一ドす る も の の,R,に 関 わ ら ず 凡.が 大 き い ほ ど,消 灯 か ら 造 水 が 観 ら れ な く な る ま

で の 時 間'。,,,,は 長 く な っ た,こ れ は 消 灯 後 の ト ラ フ 水 の 内 部 熱 エ ネ ル ギ ー が 肌 に 比 例 し て 大 き く,冷 め 難 い こ と に 起 因 す る と 推 察 さ れ る.な お,'n[wi・ird〃鯉

≒3で あ っ た,

a2湿 り空 気 温 度

湿 り 空 気 温 度 η〆 ℃ 〕は トラ フ か ら の 蒸 発 量 の み な らず,カ バ ー 内 醐 で の 凝 縮 量(TSS内 湿 り 空 気 と カ バ ー・内 面 の 水 蒸 気 密 度 蓬 に 比 例1」りに も影 響 を 及 ば す.η 岬に よ る 湿 り空 気 の 相 対 湿1壁 の 変 化 が 小 さ い 場 合,η,、 が 高 くな る と蒸 発 は 抑 制 され る 一 方,凝 縮 は 促 進 され る こ と が 予 想 され る.そ の た め}照 射 終

了 後 の ηaの 低 下 を 吟 映 す る こ と は,造 水 慣 性 と 以, の 関 係 を 明 ら か に す る た め に 不 可 欠 で あ る.

図4はZ,uの 経 時 変 化 を 示 す.herの 経 時 変 化 お よ びR,とH,,.に よ る η。の 大 小 関 係 は τ,と 同 様 の 傾 向

20

図7全 蒸 発密 度 と照射 強度 の 関係

ρ)麟.当箋肚目=岩り

図8カ パ ー温 度 の経 時 変 化

を 襲 し た が,湿 り 聖 気 の 最 高 況 度 η1副欄 は 魏 濫 〉 堀,恩 で あ っ た 、翫 の 勧 後 か ら 消 灯 ま で の 間 に お け るH,,冨0.01mの 鳳 、とT ,の 平 均{}plは,

尺、=1150W'mユ で6℃,900Wmユ で4℃ 、600W!rn:で2℃

と な り,&の 減 少 に 伴 い 小 さ く な っ た,ま た,各R, に 対 す る 男削 の 岬1は,球 釧 の そ れ と 一 致 し た,な お, 消 灯 後 の η、rの時 間 的 低'ド はr,と 同 様 に 以,が 大 き い ほ ど 緩 や か で あ っ た,

3.3蒸 発 密 度

図5はR41150W/mユ に お け る 時 間 蒸 発 密 度(「・ラ フ 水 表 面 積 当 り の 時 間 蒸 発 議)ル輪(kgirn'hr)の 纏 時 変 化 を そ れ ぞ れ 示 す.全 て の ケ ー ス で 照 射 開 始 か ら 1時 間 後 に は 蒸 発 量 が 確 認 で き,時 間 の 経 過 に 伴 い 妬 。は 増 大 した.照 射 開 始 か ら4疇 間 ま で はiル 壕 ゜i の 方 がO,f141uyよ り 大 き い も の の,照 射 開 始5時 間 後 に 逆 転 した.

消 灯 後 の ル恥 の 低 下 は ∫ん=0.04mよ り もH,,.=O.01m の 方 が 著 し い.従 っ て,蒸 発 継 続 時 聞'皇ρ1は'鮮 齢 よ

り も鯨 く,そ れ ぞ れ2お よ び5時 間 で あ っ た,こ の 消 灯 後 も蒸 発 が 続 く 現 象(蒸 発 慣 性 と 呼 称)の 違 い は

κ,.=⑪、04mの 方 が1孟=O.01mよ り も τレが 低 下 し難 い こ と に 起 因 す る.

図611まR,=1150Wlmユ に お け る 積 算 蒸 発 密 度 Σ妬 話k島ノmうの 経 時:変化 を 示 す.照 射 開 始 後 の 崎,の 差 に 起 因 して,照 射 開 始 か ら7時 間 ま で は ΣMglOlの

方 が Σルf騨 よ り も 大 き い が,そ の 後 の 蒸 発 慣 性 に よ り,照 射 開 始 か ら 呂 時 間 後,Σ 妬re'の大 小 関 係 は 逆 転 した.な お,Rxに 関 わ らず 実 験 終 了 後 の Σ1嘘 餌 は Σル礁OIよ り も 大 き くな っ た,

最 後 に 図zは 実 験 期 間 中 の 蒸 発 密 度(全 蒸 発 密 度) 福 ♂kglmり とRsの 関 係 を 以 、毎 に 示 す,ル 噺 はH,,.に 関 係 な く 尺Fと と も に 増 大 す る.ま た,瓠 の 違 い に よ る 脇 げの 差 」ル菊1(=449μ 一〃 建ヂ1)は 、R,が 大 き く な る に つ れ て 小 さ く な っ た.

3響4カ ノミー 温 度

カ バ ー・湿 度Z,(℃)は3,2で 述 べ た よ う にTSS内 の 凝 縮 激 にiす る た め,7t、 お よ びr,,uと どの よ うに 連 動 し て 変 化 す る か が 重 要 とな る.

図8はR、‑Il50W!mユ に お け るTの 経 時 変 化 を 示 す.照 射 開 始 後,篠 お よ び ηuと 同 様 に 急 上 昇 した.

信5.o

垂 慮4̀°》1

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図lo積 算 造 水 密 度

0‑8h雌1Σ ゐ礎 く 勘 ザ 18‑141Lr瓢 Σ耐 邸゜°)Σ醒 寡斬}

幽1幽1,1,

表2水 収 支(理,=1150W/mり

初 期 水 深x、 1'17 G.04 α01

蒸 発 量 』41, kg U.218 02G6

造水墨晦

Tss内 水 滴 量 畝 kg o,oo9 o,oo9 漏 気 量 嘱,,㎞ kg 0,024 0,026

誤 差

(M漁/鵬1) % 11 12

Σ属 ρは 急 激 に 噌 加 し た.そ の 後 Σ〃妙 はf∫,,お よ び 尺sに 関 わ らず 照 射 終 了 ま で の 間,概 ね 線 形 的 に 増 加

した.

消 灯 後 はR,に 関 わ らず,Σ ル∫瑠01に 比 べ て ΣM騨 の 増 加 が 明 瞭 と な る.私.の 違 い に よ る 実 験 期 問 中 の 造 水 密 度(全 造 水 密 度)嶋 ゴ(kピmう の 差 」鰯

(三11瑠卿 一ル綿ρ1)は,」 属4と 同 じ く 、RSが大 き い ほ ど 小 さ く な る.こ れ よ り 改 め て 蒸 発 量 と 造 水 量 の 密 接

な 関 係 が 理 解 で き る.

ま たr照 射 期 間 に お け る ∫≠,=O.Olmは1時 間30分 後 に ほ ぼ 一'足に な っ た も の の,正1、1.‑O.04mは 翫 と同 様 に 緩 や か に 上 昇 を 続 け た.こ れ は7漏 の 影 響 を 受 け て い る も の と推 紫 され る.

3.5造 水 密 度

図9はR,.‑115DIVIm'̀に お け る 時 間 造 水 密 度(ト ラ フ 水 表 面 積 当b)の 時 間 造 水 量)1臨 〆kg!mユhr>の 経 時 変 化 を 示 す.1Yllaeと 同 様 に 照 射 醗 始 か ら1時 闇 以 内 に,両 篤 で 造 水 が 確 認 され た 、照 射 開 始 か ら4時 間 ま で は,M彩01>ルr別 叫 で あ っ た が,そ の 後 は ルr謬叫 〉 ノ鴫 ゜1とな り,時 闇 最 大 遣 水 密 度M蹴 ぢはM膿Lの そ れ よ り も約8%大 き く な っ た.な お}本 文 中 に は 示 さ な い が,上 述 し たM助 の 特 性 は1Rrが 異 な る 揚 合 に お い て も 闇 様 で あ っ た.

消 灯 後,幡E'と 同 様 に 賜 研aは低 下 す る も の の7そ の 時 闇 低 下 率 は 〃 卿 の 方 がM彫 引 の そ れ よ り も 小 さ い.ま た,消 灯 後 の 造 水 継 続 時 間(造 水 慣 性 時 聞) '鯉4お よ び'鼎 は,そ れ ぞ れ6お よ び3時 間 と な り, 造 水 費 性 はM鯉4の 方 で 明 瞭 と な っ た.

以 上 よ り,造 水 特 性 は トラ フ か ら の 蒸 発 慣 性 の 影 響 を 大 き く受 け る こ とが 確 認 され た.

馴Gは 椥 髄 水 密 度 踊 。(kg1・・ユ)の経 時 変 化 を 示 す,照 射 直 後 は1f1、.が小 さ く,か っ 瓦 が 大 き い ほ ど,

a6水 収 支

TSSの 水 収 支 は 装 罐 か らの 漏 気 を 考 慮 す る と,式

〔1)で表 され る.

磁 ・.=ルち,+艦 ÷』ルf.加+M冊∫翻(1)

こ こ に,鵡1は 蒸f(k霧),橘rは 造 水 量(kg),騒 は TSS内 水 滴 鍛{kg),』 砿 伽 は 湿 り塑 気 中 の 水 蒸 気 の 実 験 初 期 か ら の 増 分 量(kg)お よ び 嶋̀wは 漏 気 量(kg)を 意 味 す る.な お 、・'・!111.1rはTSS内に 設 置 した 計 測 機 器 周 辺 か らの 漏 気 に よ っ て 失 わ れ た 水 蒸 気 量 で あ る,ま た, 湘 塩uは 式(D中 の 他 項 に 比 して 非 常 に 小 さ い た め に 無 視 した.

表2は 実 験 終 了 時 の&司150W!mヱ に 対 す る 疏,≡

α04お よ びN,,=O.0!mの 水 収 支 を 示 す.表 中 に は 示 して い な い が}R,に 関 わ ら ず,蒸 発 量 の 約9〜12%の 水 が 造 水 に 関 与 す る こ とな く 失 わ れ た.

a7造 水 慣 性 の 特 性

表3はM的r(kg/mユ)に 対 す ろ 消 灯 後 か ら箋 験 終 了 時 ま で(消 灯 期 間)の 造 水 密 度 属,,(kg'rnユ)の割 合 鰯 (一怖1橘 剛×10ω を,RSに 比 較 した も の で あ る.

造 水 慣 性 の 指 標 の 一 っ で あ ろ1㌃ は,以 ッ=0.04お よ びO.Olrnに 対 して 凡二1150Wm:でZ5お よ び6%, 900W!m1で34お よ び9%,さ らに600Wmユ で39お よ び12%で あ り,N,i'に 対 す るRμ の 比̀L'(=R蟹/R鯉)

2諺

表3全 造 水 密度 に対 す る消 灯 後 か ら実験 終 了時 まで の造 水密 度 の 割 合

ヒー トラ ン プ 照 射 強 度R, W!m' 1150

蜘

初 期 水 深 〃. ^m α04

1

0∫}1 ὰ)4 []̲01 (1.44 (1.01 造 水 密 度(照 射 期 間)嶋 ノ ^{kg!m̀7 2.79 3.22 Z.17 ?.65 156 1.」5}

造 水 密 度(消 灯 期 間)・鴇, kg!mユ U.91 4.22 t.lfl 0.25 LO1 026

全 造 水 密 度1鴇 ヅ(=ルら〆 妬,) kg!m̀^, 3コ0 3,4魂 3.26 2.93 2.57 2.21 ル殉 に 対 す る 」鴇,の 割 合 丑ノガ(=ルろノ橘 毎×100) % 25 6 34 9 39 12

初期水深に対するR〆 〕 比 叙 耳酬 岬 り

造水闘 生時間 輪

造 水 陵 性 時 間 の 比R,(一 棚"卵 り ^一 za a.z 2.2

は3.2〜4.2と な っ た な おs'騨 お よ び 劇 はa

&=ll50W!mユ で6.0お よ び3.0時 間,900Wmユ で65 お よ び3.0時 間 、 さ ら に600W!mユ で6,5お よ び3,0 時 聞 で あ り,造 水 慣 性 時 間 の 比R,(='野 〃121}は2.0

〜2 .2と な り,造 水 慣 性 は 焦,=O.Olmよ り も 以4'=

O.04mで よ り 顕 著 に 現 れ た.

4.お わ り に

本 研 究 で は,TSSの 維 持 管 理 の 適iE化 を 検 討 す る 前 段 と して,ト ラ フ へ の 供 給 水 最(初 期 水 深 ∫f躍)およ び ヒ ー トラ ン プ 照 射 強 度 ・.Sを変 え て,円 筒 型 太 陽 熱 淡 水 化 装 置(TS5)の 造 水 が ヒ ー トラ ン プ 消 灯 後 も 続 く 現 象(造 水 慣 性)の 特 性 を 調 べ た.

そ の 結 果 を 以 下 に 列 挙 す る,

(1>RSに 関 わ らず 全 造 水 轄 度,時 間 最 大 蒸 発 轄 度 お よ び 時 間 最 大 造 水 密 度 は,H,,.=0.04mの 方 が 猛=

α01mの そ れ よ り も 火 き い.

(2)消 灯 後 の 水 温 お よ び11寺間 篠 登 密 度 の 時 間 低 下 は, 伍 二〇104mの 方 が 伍 戸α01mよ り も緩 や か とな る.

(3)(2)に 起 因 して,以 、が 大 き い ほ ど造 水 継 続 時 間 は 長 くr全 造 水 密 度 に 対 す る 消 灯 後 か ら 実 験 終 了 後 ま で の 造 水 密 度 の 割 合 は 大 き く な り,造 水 慣 性 は 顕 著 とな る,

④ 造 水 慣 性 に 及 ぼ すRaの 影 響 は,R,Fが 小 さ くrま た 〃、、1が大 き い ぽ ど 明 瞭 と な る,

今 後 は 本 実 験 結 果 を 基 に 漏 気 を 考 慮 したTSS内 の 熱 ・水 分 移 動 モ デ ル を 構 築 す る と と も に,熱 ・水 分 移 動 パ ラ メ ー ター の 再 検 討 お よ び 補 正 を 行 う.

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