(57)【要約】【課題】蒸留装置の凝縮器で熱交換するガスと液の温度差を小さくし、熱源の負荷を低減する。【解決手段】被蒸留液体ｗ１を加熱器３０で加熱する。加熱後の被蒸留液体ｗ１を蒸発器４０で気化させ気化ガスｇ２を生成する。凝縮器５０では気化ガスｇ２と凝縮液ｗ３１とを直接接触させ、気化ガスｇ２を凝縮させる。凝縮器に溜まった液体ｗ３の少なくとも一部を冷却部２０で冷却したうえで、上記凝縮液ｗ３１として用いる。好ましくは、冷却部２０は、液体ｗ３１の熱を加熱前の被蒸留液体ｗ１に与える熱交換器である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被蒸留液体を加熱する加熱器と、
加熱後の前記被蒸留液体を気化させ、気化ガスを生成する蒸発器と、
前記気化ガスと凝縮液とを直接接触させ、前記気化ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮液を冷却する冷却部と、
を備え、前記凝縮器に溜まった液体の少なくとも一部が、前記凝縮液に充てられることを特徴する蒸留装置。
【請求項２】
前記凝縮器に、前記凝縮液を細かくする細粒化手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸留装置。
【請求項３】
前記凝縮器に、前記凝縮液を霧状に噴き出す噴霧ノズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸留装置。
【請求項４】
前記凝縮器にメッシュが設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蒸留装置。
【請求項５】
前記凝縮器に溜まった液体の内部に前記気化ガスを泡状に噴き出す気泡ノズルを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の蒸留装置。
【請求項６】
前記冷却部が、前記凝縮液の熱を前記加熱器で加熱される前の被蒸留液体に与える熱交換器であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蒸留装置。
【請求項７】
前記凝縮液に充てられた液体を前記凝縮器から出して前記冷却部を経由し前記凝縮器に戻す回送路手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の蒸留装置。
【請求項８】
前記気化ガスのうち凝縮しなかった不凝縮ガスを吸引して排出する排気手段を前記凝縮器に接続したことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の蒸留装置。
【請求項９】
被蒸留液体を加熱する加熱器と、加熱後の被蒸留液体を順次蒸留する複数段の蒸留機器群と、を備え、各蒸留機器群が、
前記被蒸留液体を気化させ、気化ガスを生成する蒸発器と、
前記気化ガスと凝縮液とを直接接触させ、前記気化ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器に溜まった液体の少なくとも一部を前記凝縮液として前記凝縮器から出して前記凝縮器に戻す回送路手段と、
前記回送路手段に介在され、前記凝縮液に充てられた液体の熱を前記被蒸留液体に与える熱交換器と、
を含み、前記被蒸留液体が、複数段の熱交換器を順次経た後、前記加熱器に送られることを特徴とする蒸留装置。
【請求項１０】
前記被蒸留液体の導入路が最終段の熱交換器に連なり、第一段の熱交換器が前記加熱器に連なり、前記加熱器が第一段の蒸発器に連なり、複数段の蒸発器が直列に連結されていることを特徴とする請求項９に記載の蒸留装置。
【請求項１１】
相対的に後段の蒸発器が相対的に前段の蒸発器より低圧であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の蒸留装置。
【請求項１２】
各段の凝縮器に前記気化ガス中の不凝縮成分を吸引して排出する排気手段を接続したことを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の蒸留装置。
【請求項１３】
前記被蒸留液体が海水であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の蒸留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば海水の淡水化等に用いられる蒸留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１では、海水を、給水タンクに溜めた後、太陽熱パネルに送って加熱し、次いで蒸発タンクに送って蒸発させる。蒸発した蒸気を上記給水タンク内の凝縮パイプに通す。これにより、凝縮パイプ内の蒸気と給水タンク内の海水とが凝縮パイプの管壁を介して熱交換し、蒸気が凝縮して淡水が得られる。
特許文献２では、タービンから出た発電用のアンモニアと水の混合ガスを凝縮器に送る。凝縮器の内部には海水を通すパイプを設け、パイプの管壁を介して上記発電用の混合ガスと海水を熱交換させ、海水を加熱する。加熱後の海水を淡水化装置へ送り、淡水化する。
【特許文献１】特開２００１−０７０９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−３０９２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上掲の特許文献１，２の凝縮器は、ガスと海水がパイプで隔てられており、パイプの管壁内に温度勾配が生じることで熱が伝わる。したがって、ガスと海水の間に十分な温度差がないと熱交換されない。よって、ガスを十分に高温にする必要があり、熱源の負荷が大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明に係る蒸留装置は、
被蒸留液体を加熱する加熱器と、
加熱後の前記被蒸留液体を気化させ、気化ガスを生成する蒸発器と、
前記気化ガスと凝縮液とを直接接触させ、前記気化ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮液を冷却する冷却部と、
を備え、前記凝縮器に溜まった液体の少なくとも一部が、前記凝縮液に充てられることを特徴する。
これによって、蒸留後の被蒸留液体を凝縮液にして気化ガスを凝縮させることができる。気化ガスと凝縮液とが直接接触し、気化ガスの凝縮熱を凝縮液に直接受け渡すことができる。気化ガスと凝縮液との間に熱交換の媒介物が存在せず、温度勾配が生じることもない。したがって、気化ガスと凝縮液の温度差を小さくできる。よって、被蒸留液体をあまり高温にしなくても十分に蒸留することができ、加熱器による被蒸留液体の加熱温度を低くできる。気化ガスが凝縮して出来た新たな蒸留後液体の組成と凝縮液の組成は互いにほぼ同一であり、共に不純物濃度が低く、或いは不純物が殆ど含まれていない。したがって、両者が混合しても何ら支障がない。
【０００５】
前記凝縮器に、前記凝縮液を細かくする細粒化手段を設けることが好ましい。
これによって、凝縮液の表面積を大きくでき、ひいては気化ガスと凝縮液の接触面積を大きくできる。したがって、気化ガスと凝縮液の温度差が小さくても十分に熱交換できる。よって、加熱器による被蒸留液体の加熱温度をより低くできる。
【０００６】
前記凝縮器に、前記凝縮液を霧状に噴き出す噴霧ノズルを設けることが好ましい。前記細粒化手段が、噴霧ノズルを含んでいてもよい。
これによって、凝縮液を霧状にして気化ガスと接触させることができ、気化ガスと凝縮液の接触面積を確実に大きくできる。したがって、気化ガスと凝縮液の温度差が小さくても十分に熱交換できる。よって、加熱器による被蒸留液体の加熱温度を確実に低くできる。
【０００７】
前記凝縮器にメッシュが設けられていてもよい。前記細粒化手段が、メッシュを含んでいてもよい。
これによって、凝縮液をメッシュに付着させ、凝縮液の表面積を大きくでき、気化ガスと凝縮液の接触面積を大きくできる。したがって、気化ガスと凝縮液の温度差が小さくても十分に熱交換できる。よって、加熱器による被蒸留液体の加熱温度を確実に低くできる。
【０００８】
前記凝縮器に溜まった液体の内部に前記気化ガスを泡状に噴き出す気泡ノズルを設けてもよい。
これによって、気化ガスと凝縮液の接触面積を大きくできる。したがって、気化ガスと凝縮液の温度差が小さくても十分に熱交換できる。よって、加熱器による被蒸留液体の加熱温度を確実に低くできる。
【０００９】
前記冷却部が、前記凝縮液の熱を前記加熱器で加熱される前の被蒸留液体に与える熱交換器であることが好ましい。
これによって、気化ガスから凝縮液に受け渡された凝縮熱を加熱前の被蒸留液体に与えることができ、熱の利用効率を向上できる。また、加熱器の負担を軽減できる。
【００１０】
前記凝縮液に充てられた液体を前記凝縮器から出して前記冷却部を経由し前記凝縮器に戻す回送路手段を設けるのが好ましい。
これにより、蒸留後の液体を凝縮器の外部で冷却し、冷却後、凝縮液として凝縮器に送り、気化ガスとの直接接触に供することができる。
【００１１】
前記気化ガスのうち凝縮しなかった不凝縮ガスを吸引して排出する排気手段を前記凝縮器に接続することが好ましい。
これによって、凝縮器を介して蒸発器を低圧にでき、被蒸留液体の気化を促進することができる。
【００１２】
蒸留装置が、被蒸留液体を加熱する加熱器と、加熱後の被蒸留液体を順次蒸留する複数段の蒸留機器群と、を備え、各蒸留機器群が、
前記被蒸留液体を気化させ、気化ガスを生成する蒸発器と、
前記気化ガスと凝縮液とを直接接触させ、前記気化ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器に溜まった液体の少なくとも一部を前記凝縮液として前記凝縮器から出して前記凝縮器に戻す回送路手段と、
前記回送路手段に介在され、前記凝縮液に充てられた液体の熱を前記被蒸留液体に与える熱交換器と、
を含み、前記被蒸留液体が、複数段の熱交換器を順次経た後、前記加熱器に送られるようになっていてもよい。
これによって、蒸留済み液体の生産量を増やすことができる。
【００１３】
前記被蒸留液体の導入路が最終段の熱交換器に連なり、第一段の熱交換器が前記加熱器に連なり、前記加熱器が第一段の蒸発器に連なり、複数段の蒸発器が直列に連結されていることが好ましい。
これによって、凝縮液の温度が後段ほど低下する一方、蒸留前の被蒸留液体が後段の熱交換器から前段の熱交換器へ遡りつつ漸次高温になるようにできる。小さい温度差で熱交換できるため、加熱器による加熱温度が小さくても、蒸留機器群の段数を多くすれば、蒸留量を効率よく増大できる。
【００１４】
相対的に後段の蒸発器が相対的に前段の蒸発器より低圧であることが好ましい。
これにより、後段になるにしたがって蒸発器に導入される被蒸留液体の温度が低下しても、被蒸留液体を確実に気化させることができる。
【００１５】
各段の凝縮器に前記気化ガス中の不凝縮成分を吸引して排出する排気手段を接続することが好ましい。
これによって、凝縮器に不凝縮成分が溜まるのを防止できる。また、各段の凝縮器を介して蒸発器を低圧にでき、被蒸留液体の気化を促進することができる。
【００１６】
前記被蒸留液体は、例えば海水である。
これによって、蒸留装置を海水の淡水化に利用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、凝縮器における気化ガスと凝縮液との熱の受け渡しを効率的に行なうことができる。ひいては、加熱器による被蒸留液体の加熱温度が低くても十分に蒸留することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、蒸留装置１は、不純物が溶解した被蒸留液体ｗ１を蒸留するものである。この実施形態の被蒸留液体ｗ１は海水である。海水中のＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２等の塩成分が、蒸留によって分離されるべき不純物を構成する。装置１は、海水を蒸留して淡水ｗ３２を生成する。淡水ｗ３２は、淡水利用部２へ供給される。淡水の利用分野は、工業、農業等の産業用途でもよく、生活用途でもよい。
【００１９】
蒸留装置１は、熱交換器２０と、加熱器３０と、蒸発器４０と、凝縮器５０を備えている。
熱交換器２０は、内側の海水管２１（蒸留前液体路）と外側の淡水管２２（蒸留後液体路）を有し、二重管構造になっている。海水管２１の下端部に海水ｗ１の導入路１１が接続されている。熱交換器２０は、熱交換すべき蒸留前液体と蒸留後液体とが直接接触しない構造であればよく、二重管型に限定されず、プレート型やその他の熱交換型を採用してもよい。
【００２０】
海水管２１の上端部から熱交換器−加熱器接続路１２が延びている。接続路１２の下流端が、加熱器３０に接続されている。加熱器３０は、電熱ヒータでもよく、熱媒パイプを含んでいてもよい。
【００２１】
加熱器３０から加熱器−蒸発器接続路１３が延びている。接続路１３に減圧弁１８が設けられている。
【００２２】
蒸発器４０は、上下に延びる容器状になっている。蒸発器４０の内部の上側部分にスプレーノズル４２が設けられている。接続路１３がスプレーノズル４２に連なっている。スプレーノズル４２より下側の蒸発器４０内には、メッシュ４３が収容されている。
メッシュ４３を省略してもよい。或いは、スプレーノズル４２を省略し、接続路１３の下流端を蒸発器４０の内部に開口させて配置するだけでもよい。
【００２３】
蒸発器４０の下側部分には濃縮海水ｗ１１が溜まる。蒸発器４０には液量センサ４４が設けられている。液量センサ４４は、例えばフロートセンサで構成され、海水ｗ１１の貯留量を検出する。蒸発器４０の下端部から排液路１４が延びている。排液路１４に送液ポンプ１９が設けられている。
【００２４】
蒸発器４０の上端部に蒸発器−凝縮器接続路１５の基端部が接続されている。接続路１５は凝縮器５０へ延びている。
【００２５】
凝縮器５０は、上下に延びる容器状になっている。凝縮器５０の内部の上側部分に噴霧ノズル５２が設けられている。凝縮器５０の内部の噴霧ノズル５２より下側にはメッシュ５３が収容されている。
【００２６】
噴霧ノズル５２及びメッシュ５３は、後記凝縮液ｗ３１を細かくする細粒化手段を構成する。
メッシュ５３を省略してもよい。或いは、噴霧ノズル５２を省略し、後記接続路８２の下流端を凝縮器５０の内部に開口させて配置するだけでもよい。
【００２７】
凝縮器５０の下側部分には淡水ｗ３が溜まる。淡水ｗ３には塩分等の不純物が殆ど含まれていない。凝縮器５０には液量センサ５４が設けられている。液量センサ５４は、例えばフロートセンサで構成され、淡水ｗ３の貯留量を検出する。
【００２８】
凝縮器５０の下端部に接続路１５の先端部が接続されている。接続路１５の下流端は、凝縮器５０内の淡水ｗ３の液面より上に位置し、開口されている。
【００２９】
凝縮器５０の上端部から排気路７２が延びている。排気路７２に真空ポンプ７１（排気手段）が設けられている。真空ポンプ７１によって凝縮器５０の内部及び蒸発器４０の内部が例えば５．６〜５．９ｋＰａの低圧に維持されている。
【００３０】
凝縮器５０の下端部から凝縮器−熱交換器接続路８１が延びている。接続路８１は、熱交換器２０の淡水管２２の上端部に連なっている。淡水管２２の下端部から熱交換器−凝縮器接続路８２が凝縮器５０へ延びている。接続路８２の下流端が噴霧ノズル５２に接続されている。接続路８２には送液ポンプ８３が設けられている。送液ポンプ８３は、接続路８２に代えて接続路８１に設けてもよい。
２つの接続路８１，８２と送液ポンプ８３により回送路手段８０が構成されている。
【００３１】
接続路８１上に三方弁からなる分配部６０が設けられている。接続路８１から分配部６０を介して送出路６１が分岐されている。送出路６１に送液ポンプ６２が設けられている。送出路６１は、淡水利用部２へ延びている。分配部６０は、凝縮器５０からの淡水ｗ３の一部を送出路６１に分配し、残部を分配部６０より下流の接続路８１に分配する。分配部６０より下流の接続路８１に分配される淡水ｗ３に符号淡水ｗ３１を付す。送出路６１へ分配される淡水ｗ３に符号ｗ３２を付す。
【００３２】
上記のように構成された蒸留装置１によって淡水を生成する方法を説明する。
真空ポンプ７１を駆動する。これによって、海水ｗ１が導入路１１から海水管２１の下端部に導入され、海水管２１内を上昇する。また、送液ポンプ８３の駆動によって、淡水ｗ３１が淡水管２２の上端部に導入され、淡水管２２内を下降する。淡水ｗ３１は、海水ｗ１より高温になっている。例えば、海水管２１の下端部での海水ｗ１が約３０℃であるのに対し、淡水管２２の上端部での淡水ｗ３１は約３４℃である。海水ｗ１と淡水ｗ３１は、管２１，２２どうしの隔壁を介して熱交換する。（淡水ｗ３１の熱が海水ｗ１に受け渡される。）熱交換器２０内で海水ｗ１と淡水ｗ３１が直接接触したり混合したりすることはない。
【００３３】
上記の熱交換によって海水ｗ１の温度が上昇し、淡水ｗ３１の温度が低下する。例えば、熱交換器２０の入口（海水管２１の下端部）での海水ｗ１が約３０℃であるとき、熱交換器２０の出口（海水管２１の上端部）での海水ｗ１は約３１℃になる。熱交換器２０の入口（淡水管２２の上端部）での淡水ｗ３１が例えば約３４℃であるとき、熱交換器２０の出口（淡水管２２の下端部）での淡水ｗ３１は約３３℃になる。熱交換器２０の同一位置（高さ）における両液体ｗ１，ｗ３１の温度差は、熱交換器２０の位置に依らず略一定であり、例えば約３℃である。したがって、熱交換効率を良好にできる。さらに、液体はエネルギー密度が高く顕熱が大きい。したがって、熱交換器２０を小型化できる。
【００３４】
熱交換器２０から出た海水ｗ１は、接続路１２を経て加熱器３０へ送られる。加熱器３０は、海水ｗ１を加熱する。これにより、海水ｗ１の温度が更に上昇する。例えば、加熱器３０の入口での海水ｗ１が約３１℃であるとき、加熱器３０の出口での海水ｗ１は約３７℃になる。熱交換器２０で海水ｗ１の温度を予め高めているため、加熱器３０の負荷を軽減できる。
【００３５】
加熱器３０で加熱後の海水ｗ１が、接続路１３を通り、減圧弁１８で減圧される。その後、海水ｗ１は、蒸発器４０の内部に導入され、スプレーノズル４２から噴霧される。蒸発器４０の内部は、真空ポンプ７１の駆動により低圧（例えば５．６〜５．９ｋＰａ）になっている。この低圧の蒸発器４０内で霧状の海水ｗ１が気化し、気化ガスｇ２が生成される。海水ｗ１の一部はメッシュ４３に付着する。このメッシュ４３上の海水ｗ１からも気化が起き、気化ガスｇ２が生成される。海水ｗ１を霧状にしたり３３に付着させたりすることで海水ｗ１の表面積を大きくでき、気化効率を高めることができる。気化ガスｇ２の主成分は、海水ｗ１中の水分が気化した水蒸気と、海水ｗ１中に含まれていた空気である。気化ガスｇ２に塩成分は殆ど含まれていない。
【００３６】
蒸発器４０の下側部には、海水ｗ１のうち気化せずに残った海水ｗ１１が溜まる。海水ｗ１１の塩分濃度（不純物濃度）は元の海水ｗ１より高くなっている。海水ｗ１１は、気化熱が奪われることにより蒸発器４０の入口での海水ｗ１より低温になる。例えば蒸発器４０の入口での海水ｗ１が約３７℃であるのに対し、海水ｗ１１は約３６℃になっている。海水ｗ１１は、排液ポンプ１９の駆動によって蒸発器４０から排液路１４を経て廃棄される。センサ４４で海水ｗ１１の貯留量が検出され、その検出結果に応じて排液ポンプ４４による海水ｗ１１の排出流量が調節される。これにより、海水ｗ１１の貯留量をほぼ一定に維持できる。
【００３７】
蒸発器４０で生成された気化ガスｇ２は、接続路１５を通り、凝縮器５０の下側部に導入され、凝縮器５０の内部に吹き出される。凝縮器５０の入口での気化ガスｇ２の温度は、例えば約３５℃になっている。また、淡水ｗ３１が接続路８２を経て凝縮器５０の内部に導入され、噴霧ノズル５２から噴霧される。この霧状の淡水ｗ３１と気化ガスｇ２とが直接接触する。淡水ｗ３１の一部はメッシュ５３に付着する。このメッシュ５３上の淡水ｗ３１に気化ガスｇ２が直接接触する。これにより、気化ガスｇ２中の水蒸気が凝縮し、新たな淡水ｗ３になる。
【００３８】
淡水ｗ３１は、気化ガスｇ２の凝縮を促進させる凝縮液を構成する。凝縮液ｗ３１と気化ガスｇ２との直接接触であるから、気化ガスｇ２の凝縮熱を凝縮液ｗ３１に直接受け渡すことができ、効率よく熱交換効率できる。ひいては、蒸留効率を高くできる。気化ガスｇ２と凝縮液ｗ３１との間に熱交換の媒介物が存在せず、温度勾配が生じることもない。したがって、気化ガスｇ２と凝縮液ｗ３１の温度差を小さくできる。よって、被蒸留液体ｗ１をあまり高温にしなくても十分に蒸留することができ、加熱器３０による被蒸留液体ｗ１の加熱温度を低く設定できる。この結果、加熱器３０の負荷を低減できる。
【００３９】
凝縮液ｗ３１を霧状にしたりメッシュ５３に付着させたりすることで凝縮液ｗ３１の表面積を大きくでき、ひいては気化ガスと凝縮液の接触面積を大きくできる。したがって、凝縮効率を十分に高くでき、気化ガスｇ２と凝縮液ｗ３１の温度差が小さくても十分に熱交換できる。よって、加熱器３０による被蒸留液体ｗ１の加熱温度をより低く設定できる。また、凝縮器５０を小型化できる。
【００４０】
気化ガスｇ２が凝縮して出来た新たな淡水ｗ３の組成と凝縮液ｗ３１の組成は互いにほぼ同一であり、共に塩分濃度が殆どゼロのほぼ純水である。したがって、両者が混合しても何ら支障がない。
【００４１】
凝縮器５０内の気化ガスｇ２のうち、凝縮せずに残った不凝縮ガスｇ４は、排気路７２に吸い込まれ、真空ポンプ７１で排気される。不凝縮ガスｇ４の主成分は、海水ｗ１に含まれていた空気である。
【００４２】
凝縮液としての淡水ｗ３１と、気化ガスｇ２が凝縮して出来た新たな淡水ｗ３とは、互いに混合して凝縮器５０の下側部に溜まる。凝縮器５０の下側部に溜まった淡水ｗ３の温度は例えば約３４℃になっている。
【００４３】
凝縮器５０の下側部の淡水ｗ３は、分配部６０によってそれより下流の接続路８１と、送出路６１との二方向に分流される。分配部６０より下流の接続路８１に分流される淡水ｗ３１の流量は、送出路６１に分流される淡水ｗ３２の流量より十分大きい。送出路６１に分流される淡水ｗ３２の流量は、凝縮器５０で気化ガスｇ２が凝縮して出来る新たな淡水の生成量とほぼ等しい。
【００４４】
淡水ｗ３１は、回送路手段８０によって熱交換器２０を経て凝縮器５０に戻され、凝縮液として供される。この淡水ｗ３１が、途中の熱交換器２０内で海水ｗ１と熱交換し、冷却される。すなわち、淡水ｗ３１が凝縮器５０で気化ガスｇ２から受け取った凝縮熱を熱交換器２０で海水ｗ１に与える。冷却すべき淡水ｗ３１の熱が加熱すべき海水ｗ１に与えられるため、熱の利用効率を高めることができる。淡水ｗ３１を冷却して凝縮器５０に戻すため、気化ガスｇ２の凝縮効率を高めることができ、淡水ｗ３の生成効率を高めることができる。
【００４５】
凝縮器５０で新たに生成される淡水とほぼ同じ量の淡水ｗ３２が、分配部６０から送出路６１に分流され、送出ポンプ６２によって淡水利用部２へ送られ、産業用途や生活用途等の種々の利用に供される。センサ５４で淡水ｗ３の貯留量が検出され、その検出結果に応じて送出ポンプ６２の出力が制御される。これにより、淡水ｗ３の貯留量をほぼ一定に維持できる。ひいては、蒸留装置１を定常運転できる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
［第２実施形態］
図２に示すように、第２実施形態は、凝縮器５０の変形例に係る。凝縮器５０は、バブリング式になっている。凝縮器５０内には淡水ｗ３が第１実施形態より多量に溜められ、液面の高さが接続路１５の下流端の開口より十分に上に位置している。噴霧ノズル５２及びメッシュ５３（図１）は省略されている。接続路８２の下流端の開口が凝縮器５０の内部の上側部分に配置されている。
【００４７】
凝縮器５０内の底部には気泡ノズル５５が設けられている。気泡ノズル５５に接続路１５の下流端が連なっている。気泡ノズル５５は、淡水ｗ３１に漬かっている。蒸発器４０で生成された気化ガスｇ２が接続路１５を経て気泡ノズル５５から凝縮器５０内の淡水ｗ３中に吹き出され、泡状になる。この泡状の気化ガスｇ２が凝縮液としての淡水ｗ３１と直接接触し、凝縮される。気化ガスｇ２を泡状にすることにより気化ガスｇ２と凝縮液ｗ３１との接触面積を大きくできる。したがって、凝縮効率を十分に高くでき、気化ガスｇ２と凝縮液ｗ３１の温度差が小さくても十分に熱交換できる。よって、加熱器３０による被蒸留液体ｗ１の加熱温度を低く設定できる。
【００４８】
［第３実施形態］
図３は、多段構成の蒸留装置１を示す。この蒸留装置１は、三段（複数段）の蒸留機器群３を備えている。図３において、上段が第一段であり、中段が第二段であり、下段が第三段（最終段）である。各蒸留機器群３は、蒸発器４０と凝縮器５０と熱交換器２０を含む。各段の蒸留機器群３の蒸発器４０と凝縮器５０の接続構造及び熱交換器２０と凝縮器５０の接続構造は、第１実施形態（図１）と同じである。
【００４９】
下段（最終段）の海水管２１の下端部（入口）に海水導入路１１が接続されている。各段の海水管２１が熱交換器間接続路１６を介して直列に連なっている。具体的には、上下に連続する二つの段において下側の段の海水管２１の上端部（出口）と、上側の段の海水管２１の下端部（入口）とが、接続路１６で接続されている。上段（第一段）の海水管２１の上端部（出口）から接続路１２が延び、加熱器３０に接続されている。
【００５０】
蒸留装置１には加熱器３０が１つだけ設けられている。加熱器３０は、接続路１３を介し上段の蒸発器４０のスプレーノズル４２に接続されている。
【００５１】
各段の蒸発器４０が蒸発器間接続路１７を介して直列に連なっている。すなわち、上下に連続する二つの段において上側の段（前段）の蒸発器４０の下端部と、下側の段（後段）の蒸発器４０のスプレーノズル４２とが、接続路１７にて接続されている。各接続路１７に減圧弁１８が設けられている。下段（最終段）の蒸発器４０の下端部から排液路１４が延びている。
【００５２】
各段の蒸発器４０に液量センサ４４が設けられている。センサ４４の検出結果に応じて減圧弁１８が制御される。最終段についてはポンプ１９の出力が制御される。これにより、各蒸発器４０の海水ｗ１１，ｗ１２，ｗ１３の量をほぼ一定に維持できる。
【００５３】
各段の排気路７２には圧力調節弁７３が設けられている。各段の圧力調節弁７３より下流側の排気路７２どうしが互いに合流されている。合流後の排気路７２に真空ポンプ７１が設けられている。真空ポンプ７１及び各圧力調節弁７３によって各蒸留機器群３の蒸発器４０及び凝縮器５０の内圧が下側の段（後段）ほど低圧に維持されている。例えば、上段（第一段）の蒸発器４０及び凝縮器５０の内圧は６．２〜６．６ｋＰａになっている。中段（第二段）の蒸発器４０及び凝縮器５０の内圧は５．９〜６．２ｋＰａになっている。下段（第三段）の蒸発器４０及び凝縮器５０の内圧は５．６〜５．９ｋＰａになっている。
【００５４】
各段の凝縮器５０に液量センサ５４が設けられている。センサ５４の検出結果に応じて分配器６０による送出路６１への淡水送出量が調節される。これにより、各凝縮器５０の淡水ｗ３の量をほぼ一定に維持できる。
【００５５】
各段の送出路６１が互いに合流し、淡水利用部２へ延びている。
【００５６】
第３実施形態の蒸留装置１においては、蒸留すべき海水ｗ１が、複数段の海水管２１に順次通される。しかも、海水ｗ１の流れ方向は、後段（下側の段）の海水管２１から前段（上側の段）の海水管２１へ遡る向きになる。すなわち、海水ｗ１は、導入路１１から先ず下段（最終段）の海水管２１に導入される。そして、下段の淡水ｗ３１と熱交換し、昇温される。例えば、海水ｗ１の導入路１１での温度が約３０℃であったとすると、下段の海水管２１の出口での海水ｗ１は約３１℃になる。続いて、海水ｗ１は、中段（第二段）の海水管２１に導入され、中段の淡水ｗ３１と熱交換し、更に昇温される。例えば、中段の海水管２１の入口での海水ｗ１が約３１℃であったとすると、中段の海水管２１の出口での海水ｗ１は約３２℃になる。続いて、海水ｗ１は、上段（第一段）の海水管２１に導入され、上段の淡水ｗ３１と熱交換し、更に昇温される。例えば、上段の海水管２１の入口での海水ｗ１が約３２℃であったとすると、上段の海水管２１の出口での海水ｗ１は約３３℃になる。このようにして、熱交換器２０の段を遡るごとに海水ｗ１の温度を順次高めることができる。
【００５７】
上段の海水管２１から出た海水ｗ１は、接続路１２を経て加熱器３０に導入される。この加熱器３０が海水ｗ１を更に加熱することで、海水ｗ１を一層高温化できる。例えば、加熱器３０の入口での海水ｗ１が約３３℃であるとき、加熱器３０の出口での海水ｗ１は約３９℃になる。
或いは、複数段の海水管２１で海水ｗ１を予め高温にしておくことで、加熱器３０の負荷を一層軽減できる。
【００５８】
加熱器３０から出た海水ｗ１は、上段（第一段）の蒸発器４０に導入され、気化ガスｇ２が生成される。海水ｗ１が高温であるため、上段の蒸発器４０の内圧（例えば６．２〜６．６ｋＰａ）が比較的高くても、十分な気化量を得ることができる。上段の蒸発器４０での気化ガスｇ２の温度は例えば約３７℃である。
【００５９】
その後、上段の蒸留機器群３において、気化ガスｇ２が凝縮器５０に送られて凝縮し、淡水の一部ｗ３１が熱交換器２０で海水ｗ１と熱交換したうえで凝縮液として凝縮器５０へ戻される。この点は、第１実施形態と同じである。上段の熱交換器２０の淡水管２２の入口での淡水ｗ３１の温度は例えば約３６℃であり、淡水管２２の出口での淡水ｗ３１の温度は例えば約３５℃である。
【００６０】
上段の蒸発器４０の下側部には海水ｗ１より高塩分濃度の海水ｗ１１が溜まる。この海水ｗ１１が、上段と中段の間の接続路１７を経て中段（第二段）の蒸発器４０に送られて再度気化され、気化ガスｇ２が生成される。中段での海水ｗ１１の気化時の温度は、上段での海水ｗ１の気化時の温度より低く、例えば海水ｗ１が約３９℃であるのに対し、海水ｗ１１は約３８℃である。海水ｗ１１が低温になった分、中段の蒸発器４０の内圧（例えば５．９〜６．２ｋＰａ）が上段の蒸発器４０の内圧（例えば６．２〜６．６ｋＰａ）より低くなっており、これにより、中段の蒸発器４０でも十分な気化量を得ることができる。中段の蒸発器４０での気化ガスｇ２の温度は例えば約３６℃である。
【００６１】
その後、中段の蒸留機器群３において、第１実施形態と同様に、気化ガスｇ２が凝縮器５０に送られて凝縮し、淡水の一部ｗ３１が熱交換器２０で海水ｗ１と熱交換したうえで凝縮液として凝縮器５０へ戻される。中段の熱交換器２０の淡水管２２の入口での淡水ｗ３１の温度は例えば約３５℃であり、淡水管２２の出口での淡水ｗ３１の温度は例えば約３４℃である。
【００６２】
中段の蒸発器４０の下側部には海水ｗ１１より高塩分濃度の海水ｗ１２が溜まる。この海水ｗ１２が、中段と下段の間の接続路１７を経て下段（最終段）の蒸発器４０に送られて再度気化され、気化ガスｇ２が生成される。海水ｗ１２の温度は海水ｗ１１より更に低く、例えば約３７℃である。海水ｗ１２が更に低温になった分、下段の蒸発器４０の内圧（例えば５．６〜５．９ｋＰａ）が中段の蒸発器４０の内圧（例えば５．９〜６．２ｋＰａ）より更に低くなっている。これにより、十分な気化量を得ることができる。下段の蒸発器４０での気化ガスｇ２の温度は例えば約３５℃である。
【００６３】
その後、下段の蒸留機器群３において、第１実施形態と同様に、気化ガスｇ２が凝縮器５０に送られて凝縮し、淡水の一部ｗ３１が熱交換器２０で海水ｗ１と熱交換したうえで凝縮液として凝縮器５０へ戻される。下段の蒸発器４０での気化ガスｇ２の温度は例えば約３５℃である。下段の熱交換器２０の淡水管２２の入口での淡水ｗ３１の温度は例えば約３４℃であり、淡水管２２の出口での淡水ｗ３１の温度は例えば約３３℃である。
【００６４】
何れの段の熱交換器２０においても、熱交換器２０の同一位置（高さ）における両液体ｗ１，ｗ３１の温度差は、熱交換器２０の位置に依らず略一定になるよう設定されており、例えば約３℃である。したがって、熱交換効率を良好にできる。
【００６５】
下段（最終段）の下側部には海水ｗ１２より高塩分濃度の海水ｗ１３が溜まる。海水ｗ１３の温度は例えば約３６℃である。海水ｗ１３は、ポンプ１４の駆動により排液路１４を経て廃棄される。
【００６６】
各段の凝縮器５０で凝縮しなかった不凝縮ガスｇ４は、各凝縮器５０の上端部から排気路７２に出され、排気される。
【００６７】
各段の凝縮器５０の下端部から送出路６１に送出された淡水ｗ３２は、互いに合流し、淡水利用部２へ供される。第１実施形態に対して蒸留装置１全体の淡水ｗ３２の生産量を蒸留機器群３のほぼ段数倍（すなわち約３倍）にすることができる。
なお、熱交換器２０の同一位置（高さ）における両液体ｗ１，ｗ３１の温度差を約１℃になるよう設定すれば、蒸留機器群３の段数を５段に増やすことができる。したがって、蒸留装置１全体の淡水ｗ３２の生産量をより増やすことができる。
【００６８】
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、被蒸留液体は、海水に限られない。被蒸留液体が、下水であってもよい。被蒸留液体が、アンモニアと水の混合液であってもよい。アンモニアと水の混合液の場合、蒸発器４０から低アンモニア濃度液が取り出され、凝縮器５０から高アンモニア濃度液が取り出される。
装置１の運転に先立ち、予め凝縮器５０内に蒸留後の被蒸留液体と略同一組成の液体を溜めておいてもよい。これにより、運転初期の凝縮液を確保できる。運転初期の凝縮液は、淡水ｗ３２の利用に影響を与えない液体であれば特に限定されず、純水であってもよい。
熱交換器２０を省略して海水導入路１１を加熱器３０に直接接続してもよい。淡水ｗ３１のための冷却部を別途設けてもよい。淡水ｗ３１のための冷却部は、海水ｗ１とは別の冷媒と熱交換する方式でもよく、空冷式でもよい。
【００６９】
各実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態の凝縮器５０を第２実施形態のバブリング式の凝縮器５０に代えてもよい。
第３実施形態において、蒸留機器群３の段数は、三段に限られず、二段でもよく四段以上でもよい。各接続路１７に加熱器３０を設けてもよい。凝縮器５０からの送出路６１を次段の蒸発器４０に接続し、各段の接続路１７を排液路にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、海水の淡水化処理に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸留装置の回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る蒸留装置の回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る蒸留装置の回路図である。
【符号の説明】
【００７２】
ｗ１    海水（被蒸留液体）
ｗ１１，ｗ１２，ｗ１３  濃縮海水（不純物濃度が高くなった被蒸留液体）
ｗ３    淡水（凝縮器に溜まった被蒸留液体）
ｗ３１  凝縮媒体に供される淡水
ｗ３２  淡水利用部へ送出される淡水
ｇ２    気化ガス
ｇ４    不凝縮ガス（不凝縮成分）
１      蒸留装置
２      淡水利用部
３      蒸留機器群
１１    海水導入路
１２    熱交換器−加熱器接続路
１３    加熱器−蒸発器接続路
１４    排液路（排液部）
１５    蒸発器−凝縮器接続路
１６    熱交換器間接続路
１７    蒸発器間接続路
１８    減圧弁
１９    送液ポンプ
２０    熱交換器（冷却部）
２１    海水管
２２    淡水管
３０    加熱器
４０    蒸発器
４２    スプレーノズル
４３    メッシュ
４４    液量センサ
５０    凝縮器
５２    噴霧ノズル（細粒化手段）
５３    メッシュ（細粒化手段）
５４    液量センサ
５５    気泡ノズル
６０    分配部
６１    送出路
６２    送液ポンプ
７１    真空ポンプ（排気手段）
７２    排気路
７３    圧力調節弁
８０    回送路手段
８１    分配部−熱交換器接続路
８２    熱交換器−凝縮器接続路
８３    送液ポンプ
【図１】
2010036129.tif 000003
【図２】
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【図３】
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