(57)【要約】【課題】本発明は、清浄液を生成するだけでなくエネルギーも有効利用可能な方法における簡易で低コストな手段を用いた装置の提供を目的とする。【解決の手段】本発明は、原水を蒸発させる少なくとも１つの蒸発装置と供給される蒸気を凝縮する少なくとも１つの凝縮装置とを備え、凝縮装置は連結ラインを介して少なくとも１つの上流の蒸発装置の蒸気出口に連結され、それにより蒸発装置と凝縮装置との間の圧力勾配をもたらす未処理液から清浄液を生成する装置において、連結ラインは、凝縮装置に供給可能な蒸気を供給され得る少なくとも１つの蒸気駆動の原動機に連結され、前記原動機は押込・引抜要素に連結された隔壁により２つに分離された動作チャンバーを備えるダイヤフラム蒸気機関であって、動作チャンバーは互い違いに蒸発装置または凝縮装置に制御バルブを用いて連結可能である塩水から真水を生成する装置である。【選択図】図１
2008540073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を蒸発させる少なくとも１つの前記蒸発装置（１０）と、供給される蒸気を凝縮する少なくとも１つの凝縮装置（２３）と、を備え、前記凝縮装置（２３）は、連結ライン（４７）を介して少なくとも１つの上流の前記蒸発装置（１０）の蒸気出口に連結されることにより前記蒸発装置（１０）と前記凝縮装置（２３）との間の圧力勾配をもたらす未処理液から清浄液を生成する装置において、
前記連結ライン（４７）は、前記凝縮装置（２３）に供給可能な蒸気を供給され得る少なくとも１つの蒸気駆動の原動機（７０）に連結され、前記原動機（７０）は、押込・引抜要素（７８）に連結された隔壁（７４）により２つに分離された動作チャンバー（７５，７６）を備えるダイヤフラム蒸気機関であって、前記動作チャンバー（７５，７６）は、互い違いに前記蒸発装置（１０）または前記凝縮装置（２３）に制御バルブ（７７）を用いて連結可能であることを特徴とする未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項２】
前記蒸発装置（１０）と凝縮装置（２３）とは、相互に遮断され、それぞれに単独で真空引き可能であり、さらに真空状態でお互いに連結可能であることを特徴とする請求項１に記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項３】
前記凝縮装置側より前記蒸発装置側の真空度を低くなることを特徴とする請求項１または２に記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項４】
加熱装置（１１）は、前記蒸発装置（１０）に連結されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項５】
冷却装置（３９）は、前記凝縮装置（２３）に連結されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項６】
拡張する前記動作チャンバー（７５，７６）への蒸気供給は、前記動作チャンバーの最大容量に達する前に中断されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項７】
前記制御バルブ（７７）は、前記動作チャンバー（７５，７６）に連結された２つの連結部（８５，８６）と、前記連結ライン（４７）に連結された３つの連結部（８７，８８，８９）と、を備えるスライドバルブとして設計されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項８】
前記制御バルブ（７７）は、移動可能な動作要素（７４）を用いて動作可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項９】
前記原動機（７０）は、前記連結ライン（４７）のループ（７１）に設けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項１０】
前記ループ（７１）は、関連する止水バルブ（７３）により遮断でき、前記ループ（７１）の連結の間の領域にある前記連結ライン（４７）は、更なる関連する止水バルブ（４８）により遮断できることを特徴とする請求項９に記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項１１】
前記ループ（７１）に連結された少なくとも１つの前記止水バルブ（７３）は、自動制御であることを特徴とする請求項１０に記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項１２】
前記止水バルブ（７３）は、拡張する前記動作チャンバー（７５，７６）と凝縮装置（２３）との間の連結を、前記動作チャンバー（７５，７６）が最大容量に達する前に遮断されるような方法で制御可能であることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【請求項１３】
機械装置（７２）、前記原動機（７０）により駆動可能であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の未処理液から清浄液を生成する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、海水の脱塩に使用するものであり、即ち、塩水から真水を生成し、同時に電気エネルギーも発生するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、未処理液から清浄液を生成する装置に関し、特に、海水から飲料水を生成する装置に関する。この装置は、当該装置へ供給される原水を蒸発させる少なくとも１つの蒸発装置と、供給される蒸気の凝縮を行う少なくとも１つの凝縮装置を備える。ここで、蒸発装置と凝縮装置との間には所定の圧力差を伴い、前記凝縮装置は連結ラインを介して少なくとも１つの上流の蒸発装置の蒸気出口と連結される。
【０００３】
そのような装置は、独国特許発明第１０２６０４９４号明細書により公知である。この周知の構成において、蒸発装置及び凝縮装置に対して沸点を低下するために真空引きを行う。ここで、蒸発の近辺で発生する凝縮は、凝縮装置側より蒸発装置側の圧力を上昇させる。しかしながら、この圧力差は、現在までのところ有効利用されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前述したことに基づき、清浄液を生成するだけでなくエネルギーも有効利用可能な方法、及び簡易で低コストな手段により実現できる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、上記で説明した構成において、蒸発装置と凝縮装置との間の連結ラインは、凝縮装置に供給可能な蒸気の供給を受けることができる少なくとも１つの蒸気駆動の原動機に接続される。
【０００６】
蒸発装置と凝縮装置との間の圧力差は、エネルギーを有効利用することに使用することができ、容積の膨張も後の凝縮工程を改善する結果となる。
【０００７】
主クレームの手段の有利な実施形態は、下位クレームから明らかである。そのため、蒸気を供給可能な原動機は、蒸気機関として目的に適うように設計されてもよい。好ましくは、２つに分離している動作チャンバーを備えるダイヤフラム蒸気機関であり、さらに好ましくは、押込・引抜要素を有する移動可能な動作要素により２つに分離されている動作チャンバーを備える。前記動作チャンバーは、制御バルブを用いて蒸発装置または凝縮装置に互い違いに連結されている。都合の良いことに、この結果複動式蒸気機関となる。
【０００８】
膨張動作チャンバーへの蒸気供給は、チャンバーの最大容量に達する前に中断されるように原動機への蒸気供給を制御し、これにより蒸気の膨張を可能にする。その結果能率が改善されることに利点がある。
【０００９】
さらに、目的に適う手段は、移動可能な動作要素を用いて動作可能なスライドバルブとして設計される制御バルブを備えることも可能である。このように、本発明の蒸気機関は、実質的に自律制御である。
【００１０】
有利なことに、原動機は電気エネルギーを発電する発電機に連結することもでき、前記発電機は原動機により駆動されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この目的に適した構成は、蒸発器側と凝縮器側とを備える。図１は、鎖線の分離線Ａがあり、その線の右側が蒸発器で、左側が凝縮器である。蒸発器側は、連結された真空装置３を用いて真空引き可能な蒸発装置１０を備える。蒸発装置１０は、本実施例中において太陽熱集熱器として設計されるヒーター１１と、その下流で、水から蒸気を分離する分離器１２と、を備える。真空装置３を用いて減圧できることで、沸点の低下をもたらし、その結果、太陽熱集熱器として設計されるヒーター１１を用いて水に供給可能なエネルギー量は、蒸発するのに全体的に十分である。塩水は、例えば海から塩水を取込むなどにより、ポンプ２を用いて原水タンク１に高いレベルで供給可能である。
【００１２】
凝縮器側２３において、本実施例では、多管式凝縮器として設計された凝縮器２４と、原水を供給可能なスプレー装置として設計された冷却装置３９と、を有する凝縮装置２３を備える。蒸気を供給可能な凝縮装置２４の内部において減圧を発生させる真空装置２５は、凝縮装置２４に連結されている。凝縮器２４で収集された清浄水は、原水タンク１に似た、高いレベルで提供される清浄水タンク２０で受けられる。
【００１３】
蒸発装置１０は、分離器１２の蒸気出口から凝縮器２４の蒸気入口に通じる連結ライン４７により、凝縮装置２３に連結されている。連結ライン４７は、止水バルブ４８を備えることができる。本発明に係るプラントを始動するために、蒸発装置１０は原水で満たされ、凝縮装置２３は真水で満たされる。そして、通気しないで真空装置３，２５を用いて、容積は膨張され、その結果圧力が低下する。このため、上記で説明したように、沸点低下が引き起こされる。従って、生成された蒸気は、膨張しようとするため、蒸発装置１０から連結ライン４７を介して蒸気を液化する凝縮装置２３に流れる。
【００１４】
現時点までに説明した装置の動作の設計及び方法は、繰返しを避けるために参照とする、独国特許発明第１０２６０４９４号明細書に詳細に記述されている。
【００１５】
容積の膨張のため、蒸発装置１０で起きる蒸発は、圧力の上昇を起こし、その結果、上述した蒸発装置１０と凝縮装置２３との間の圧力差となる。ヒーター１１によるエネルギーの供給量が十分大きい場合には、当初から凝縮器側より蒸発器側が低い真空度となる。本発明によると、蒸発装置と凝縮装置との間に生じる圧力差は、エネルギーの有効利用に使用される。
【００１６】
この目的のため、連結ライン４７の関連したループ７１に構成された、単に概略的に図１に示されている原動機を備え、そのため、蒸発装置１０から凝縮装置２３に流れる蒸気は、原動機７０を介して流れる。原動機７０を用いて、機械装置７２は駆動される。機械装置７２は目的に合う電気エネルギーを発生する発電機であってもよい。
【００１７】
示された実施例において、ループ７１は連結ライン４７から分岐して再び戻る２次ループとして設計され、さらに蒸気の流路中に選択的に設置可能である。ループ７１は、前述した連結ライン４７に連結された止水バルブ４８の前及び後に設置される。追加的な止水バルブ７３はループ７１に設置され、好適には、その上流の分岐に設置される。止水バルブ４８が閉められ、止水バルブ７３が開いている場合、蒸気の流路はループ７１を介して誘導される。逆の場合は、蒸気はループ７１を介して流れないが、原動機により逸脱することなく直接凝縮器２４に流れる。蒸発装置１０と凝縮装置２３とは、個別にそれぞれ真空引きされる。このため、止水バルブ４８，７３の両方とも閉められる。止水バルブ４８，７３は、自動で制御可能な優れた方法である。好適には、それらは、中央制御装置を用いて制御可能なバルブとして設計される。しかしながら、簡易な事例においては、手動制御で行うことも同様に可能である。
【００１８】
原動機７０は蒸気タービンであってもよい。好適には、原動機７０は、ピストン方式の蒸気機関またはダイヤフラム蒸気機関として設計される。しかしながら、参照として取り上げるのはダイヤフラム蒸気機関である。それに対応する実施形態を図２に示す。
【００１９】
ダイヤフラム蒸気機関は、図２に示されるように、柔軟性を有する要素である隔壁７４により分離され、交互に拡張または縮小させることが可能である２つの動作チャンバー７５，７６を備える。動作チャンバー７５，７６は、連結された制御バルブ７７を用いて、蒸発装置１０または凝縮装置２３に互い違いに接続され、そのため、逆にサイズを延長または縮小させることが可能である。これにより、一側または他側に設けられる隔壁７４となる。図２において、終端位置は実線で示され、逆の終端位置は中間位置と同様に破線で示される。
【００２０】
隔壁７４の揺動運動は、機械装置７２の駆動に使用される。この目的のために、隔壁７４は、機械装置７２に連なるクランク８０を動作させる連結ロッド７９と協働するボルトロッド７８に接続されている。押込要素と引抜要素とを有するボルトロッド７８は、前述したように、フランジ間の隔壁７４を支持するフランジ８１により隔壁７４に接続され、筐体８３内のロッドを横方向に延長した対向する壁に設けられる密閉ガイド装置８２を介して、隔壁７４を収納する筐体８３から両側の外に導かれる。
【００２１】
好適には、制御バルブ７７は、隔壁７４により移動可能なスライド部材のスライドバルブとして設計される。この目的のために、一方がボルトロッド７８に接続され、他方が制御バルブ７７からなるスライドバルブのスライド部材に接続されているロッカーレバー８４となっている。スライド部材を備える前述したバルブの筐体は、動作チャンバー７５，７６に連結された２つの連結部８５，８６と、連結ライン４７に連結された３つの連結部８７，８８，８９と、を備える。バルブ７７のスライド部材は、動作チャンバー７５及び７６の１つが蒸発装置１０に連結され、残りのもう一方の動作チャンバー７５または７６が凝縮装置２３に連結され、隔壁７４の各終端位置において切換えが発生するようにされる。これにより、蒸気圧の影響によりロッド７８が一方から他方へ移動する複動蒸気機関となる。
【００２２】
拡張動作チャンバー７５または７６への蒸気の供給は、それぞれの動作チャンバー７５または７６が最大容量に達する前（本実施例においては隔壁７４である移動可能な動作要素が終端位置とに達する前）に、蒸気の供給が停止するような方法で、好適に制御される。残りのストロークは、達成可能な能率に関して好ましい効果を有する蒸気の膨張に影響される。少なくとも半分のストローク長で蒸気の供給を停止することは、好適な方法である。制御バルブ７７は、蒸気の供給を中断するように設計及び動作させることが可能である。このため、それに応じて、ループ７１に連結された制御バルブ７３の設計及び動作をより好ましくすることも可能である。制御バルブ７３は、前述したように、中央制御装置により制御可能な自動制御バルブとして設計されるのが好ましい。
【００２３】
前述したように、電気を発電し電力網に送電可能である発電機として、機械装置７２を設計することは好ましい。
【００２４】
さらに、主クレームの手段の有利な実施形態は、下位クレームから明らかであり、添付図面を併用して以下の実施例の説明からも得られることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る海水の脱塩プラントの機能図である。
【図２】図１に示された原動機の実施例である。
【符号の説明】
【００２６】
１０        蒸発装置
１１        加熱装置
２３        凝縮装置
３９        冷却装置
４７        連結ライン
４８，７３  止水バルブ
７０        原動機
７１        ループ
７２        機械装置
７４        隔壁
７５，７６  動作チャンバー
７７        制御バルブ
７８        押込・引抜要素
８５，８６，８７，８８，８９  連結部
【図１】
2008540073.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2008540073.tif 000005
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