(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
種水の供給源から処理水を製造するための真空蒸留装置であって、
前記装置は、
底部および頂部を有するとともに、凝縮タンクの周りに少なくとも部分的に配置される真空蒸発チャンバを有する蒸留タンクと、
前記蒸発チャンバと流体連通する種水入口と、
前記蒸発チャンバの頂部と流体連通する飽和蒸気出口と、
圧縮機と、
前記飽和蒸気出口から飽和蒸気の過熱のための前記圧縮機に前記飽和蒸気を移送し、その後過熱蒸気を前記凝縮タンクの頂部の膨張機に移送する蒸気ラインと、
処理水リザーバを備えた凝縮チャンバを含む前記凝縮タンクと、を含み、
前記処理水リザーバは、前記処理水リザーバから処理水の除去を許容する処理水出口を含み、
前記処理水出口は、前記処理水リザーバから前記蒸発チャンバ内の前記種水を通って前記種水の上方の高さにある前記蒸留タンクに出るように延在する管を含み、
使用時に、過熱蒸気は、凝縮水が前記凝縮チャンバを前記処理水リザーバに流れ落ちて前記処理水を形成するように前記膨張機から出るときに凝縮し、
前記凝縮過熱蒸気および前記凝縮水から前記蒸発チャンバに熱が伝達して前記蒸発チャンバにおいて種水を加熱して前記飽和蒸気を形成する、真空蒸留装置。
【請求項２】
前記蒸留タンクは縦型円筒形タンクであり、前記蒸発チャンバは前記蒸発チャンバ内で軸方向に配置されたカラムの形態の円筒凝縮タンクの周りに配置された環状蒸発チャンバである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記蒸留タンクはその底部が開放され、種水供給リザーバ内に着座している、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記蒸留タンクの前記底部が前記タンクの底部壁によって密閉され、前記種水が種水入口によって前記蒸発チャンバに供給される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記種水入口が前記蒸発チャンバの底部にある、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記蒸留タンクは正方形または長方形の断面を有する外部タンクを含み、前記凝縮タンクは同様の形状であるがより小さい内部タンクであり、前記外部タンクと前記内部タンクとの間の空間が前記蒸発チャンバを規定する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記蒸留タンク内に複数の熱交換ウェブをさらに含み、前記熱交換ウェブは、前記凝縮タンクの外部から前記真空蒸発チャンバの外壁の内部に向かって若しくは前記真空蒸発チャンバの外壁の内部に延在する、または前記真空蒸発チャンバの外壁の内部から前記凝縮タンクの外部に向かって若しくは前記凝縮タンクの外部に延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記凝縮タンクは、前記蒸留タンクの実質的に全高さまで延在する円筒カラムであり、前記円筒カラムは前記蒸発チャンバから密閉されており、頂部壁と底部壁とを有している、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記圧縮機から前記膨張機までの前記蒸気ラインは、前記円筒カラム内で実質的に中央に位置する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記凝縮タンクは複数の熱交換ウェブを含み、前記熱交換ウェブはその内部の前記蒸気ラインの外部から前記凝縮チャンバを通って前記円筒カラムの前記壁の内部に向かって若しくは前記円筒カラムの前記壁の内部に延在する、またはその内部の前記蒸気ラインの外部から前記凝縮チャンバを通って前記凝縮チャンバの内部に向かって若しくは前記凝縮チャンバの内部に延在する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記膨張機は蒸気ラインの開放出口であり、前記出口は前記凝縮チャンバの中に下方に向けられたノズルの形態である、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記蒸気ラインは、前記装置が動作温度に達する前に除去されるあらゆる凝縮物を収集するためのｕ−チューブを含む、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記蒸留タンクが熱交換促進器を含む、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記熱交換促進器は、種水リザーバから水を受け取ることができるウォータージャケットであり、前記ジャケットは、前記ジャケットの外部を前記蒸留タンクの外部に露出させ、前記ジャケットの内部を前記蒸発チャンバに露出させる方法で、前記蒸留タンクの前記壁内または前記蒸留タンクの前記壁の一部として配置されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ウォータージャケットは、蒸発が起こることを可能にするために下降する水に抵抗を与えることの目的のために、半透過性材料またはメッシュまたは螺旋コイルを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記蒸留タンクの前記外部が、外部環境から前記蒸発チャンバに熱の伝達を補助するために補助的な熱伝達手段を含む、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記補助的な熱伝達手段は、一連の伝熱フィンまたは波形である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
種水リザーバの前記底部に蓄積する沈殿した汚染物質を除去するための固形廃棄物抽出システムを含む、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精製、除染、再生、または脱塩の目的ための水の真空蒸留のための装置、および他の類似の処理に関する。この装置は、例えば汚染された鉱山または工業廃水の精製および再生（およびその後の再使用）、ならびに飲料水の製造のための海水および汽水の脱塩においても特定の用途を見出すことが想定される。
【背景技術】
【０００２】
水は、水を沸騰させて水蒸気を生成するプロセスによって蒸留することができる。蒸気は実質的に塩および他の汚染物質を含まないので、実質的に塩分のない飲料または汚染されていない精製水を生成し、適切な方法で処理されて除去されるべき塩または他の汚染物質の濃縮廃液（ブライン）を残す。
【０００３】
このようなプロセスの効率は、水の沸点を低下させてエネルギ要求を低下させるために、水の上方の圧力をその蒸気圧（大気圧よりも低い）未満に低下させることによって改良されることができる。しかしながら、真空下でシステムを操作することの追加されたコストおよび複雑さと、より低い温度での操作することを通して利用可能な効率およびコストの改善との間には勿論バランスがある。
【０００４】
このようなシステムの他の利点は、蒸気ラインに圧縮機を導入して蒸気の圧力を上昇させ、それによってその温度を上昇させ、蒸気中に貯蔵された熱を熱源として、水の沸騰のために使用できるようにすることである。実際、熱を蒸気から抽出して水を沸騰させると、蒸気は凝縮して熱を放出することができ、その熱は、精製され、汚染除去され、再生され、または飲料用の水の生成およびさらには処理のために合理的にエネルギ効率の良いプロセスを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、改良された真空蒸留装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、種水の供給源から処理水を生成するための真空蒸留装置を提供し、その装置は、底部および頂部を有する蒸留タンクであって、凝縮タンクの周囲に少なくとも部分的に配置された真空蒸発チャンバも有する蒸留タンクと、
蒸発チャンバと流体連通する種水入口と、
蒸発チャンバの頂部と流体連通する飽和蒸気出口と、
飽和蒸気出口から飽和蒸気の過熱のための圧縮機に飽和蒸気を移送するための蒸気ラインであって、過熱蒸気を凝縮タンクの頂部の膨張機に移送するための蒸気ラインと、
処理水リザーバを有する凝縮チャンバを含む凝縮タンクと、を備え、
使用時に、凝縮水が凝縮チャンバを流れ落ちて処理水リザーバに流れて処理水を形成し、飽和蒸気を形成するように、凝縮タンクを通る凝縮過熱蒸気および凝縮水から熱が蒸発チャンバに伝達して過熱蒸気が膨張機から出るときに凝縮する。
【０００７】
本明細書を通して、「種水」という用語は、装置によって処理されるべき水（海水、汽水、または採掘現場からの排水）の供給を意味するために使用され、「処理水」という「用語」は装置によって生成された水（飲料または精製されたものなど）を意味するために使用される。「総溶解固体」（ＴＤＳ）という用語は、水に溶解した任意の鉱物、塩、金属、カチオンまたはアニオンの量を意味するために使用されるが、懸濁固体を含まず、懸濁固体は水に溶解も沈殿もしないあらゆる粒子および物質である。汽水は、１リットル当たりの塩が０．５グラム〜１５グラム（ｐｐｔ）のＴＤＳの量を有すると言われており、これに対して海水は、典型的には１リットル当たりの塩が１５グラム〜５０グラム（ｐｐｔ）であり、これに対して汚染された水は、１リットル当たり５０グラム（ｐｐｔ）を超えるＴＤＳを有することができる。
【０００８】
上述したように、蒸留タンクは、凝縮タンクの周りに少なくとも部分的に配置された真空蒸発チャンバを含み、理想的には、凝縮タンクの全表面積が蒸発チャンバ内の水および蒸気と接触可能である。１つの形態では、蒸留タンクは縦型円筒形タンクであり、真空チャンバは蒸発チャンバ内に軸方向に配置された円筒形凝縮カラムの形態の凝縮タンクの周りに配置された環状蒸発チャンバである。この形態では、蒸発チャンバは、凝縮タンクを完全に包囲して、蒸発チャンバと接触している凝縮タンクの表面積を最大にする。
【０００９】
別の形態では、蒸留タンクは正方形または長方形の外部タンクであり、凝縮タンクは類似の形状ではあるが、より小さい内部タンクであり、外部タンクと内部タンクとの間の空間が蒸発チャンバを規定する。この形態では、凝縮タンクは、蒸発チャンバが凝縮タンクの両側にある２つのチャンバによって実際に提供されるように、２つの側面でのみより小さくてもよい。蒸発チャンバが凝縮タンクの「周りに少なくとも部分的に」であるという要件を満たすことが想定されるのは、このタイプの配置である。
【００１０】
好ましい形態では、蒸発チャンバは、所望の処理量の種水を処理するのに十分な大きさであるが、大量の種水を加熱しなければならないときにエネルギを浪費するのを避けるには十分小さい。この点において、本発明の装置の大部分の実施形態は、蒸留チャンバが１００ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲（蒸留タンクが円筒形であるか正方形／長方形であるかにかかわらず、装置の高さと蒸留タンクと凝縮タンクとの相対的な大きさ）における幅を有することのみを必要とする。この幅は、凝縮タンクと蒸留タンクとの間の蒸発チャンバにおける距離である。好ましい形態では、この幅は、２００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲であるか、より好ましくは２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲である。
【００１１】
好ましくは、蒸留タンクは、その底部が開放され、種水給水リザーバ内に着座し、凝縮タンクは、蒸発チャンバ内の蒸留タンクの実質的に完全な高さまで延在し、それ自体は蒸発チャンバから密閉され、頂部壁および底部壁を有する。したがって、蒸留タンクの底部は、リザーバにおける種水によって大気に対して密閉されており、その結果、種水は、蒸発チャンバの内部の真空による操作の間に、凝縮タンクの周りの蒸発チャンバの低い部分の内部に引き上げられ、蒸留タンクの内部に種水カラムを作り出す。この形態では、種水供給リザーバ内に直接に着座している蒸留タンクの底部の開放端によって種水入口が提供されており、種水供給リザーバは天然のリザーバ（湖、排水または尾鉱沈殿池（tailing pond）または海）であってもよく、または離れた位置にある種水源からポンプによって種水が供給されてもよい。
【００１２】
別の形態では、蒸留タンクの底部は、蒸留タンクの底部壁によって密閉されてもよく、種水は種水入口のあらゆる好適な形成によって蒸発チャンバに供給されてもよい。種水入口は、蒸発チャンバの底部若しくは頂部のいずれかに位置しているか、またはその間のどこかの位置であってもよい。しかしながら、好ましい形態では、種水入口は、蒸発チャンバの底部にあるであろう。
【００１３】
本発明の一形態では、装置は、蒸留タンク内の複数の熱交換ウェブを含んでいてもよく、熱交換ウェブは、凝縮タンクの外部から蒸留タンクに向かって、若しくは蒸留タンクへのいずれか一方に径方向に延在する、または、蒸留タンクの内部から凝集タンクの外部に向かって若しくは凝集タンクへのいずれか一方に径方向に延在する。このようなウェブは、フランジ、フィン、プレート等の形態であってもよく、直線、曲線、および／または軸方向もしくは径方向に傾斜していてもよい。このようなウェブは、蒸留タンクの外側表面から種水への熱伝達、および凝縮チャンバから種水への熱伝達を補助する。さらに、それらは、蒸留タンクの構造的支持体として作用し、蒸留タンクの構造的完全性を補助する。
【００１４】
上述のように、装置は、蒸気ラインを含み、蒸発チャンバの飽和蒸気出口から飽和蒸気の過熱のための圧縮機に飽和蒸気を移送するための蒸気ラインを含み、蒸気ラインは、その後、凝縮タンクの頂部の膨張機にその過熱蒸気を移送する。１つの形態では、圧縮機は蒸留タンクの頂部に、または頂部の近くに位置していてもよく、その結果、蒸留タンクの外部の蒸発ラインに位置していることが有利であり、蒸気ラインの長さを最小限にし、膨張機の前に蒸発ラインで凝縮（蒸気の温度が低下すると、コンプレッサのいずれかの側で発生する）が開始する可能性が低下する。
【００１５】
この点で、凝縮タンクから種水への伝達のために利用可能な熱を最大にするとともに、凝縮水（処理水である）の捕捉を最大にするために、過熱蒸気が凝縮チャンバの頂部の膨張機を出るときにのみ凝縮が開始されることが好ましいことが理解されるであろう。実際、この蒸気ラインは、そこからの熱の損失を防止するために絶縁された蒸気ラインであることが好ましいことが理解されるであろう。
【００１６】
しかしながら、圧縮機は、この実施形態における蒸留タンクが１５ｍ〜２０ｍまたはそれ以上の範囲の高さを有する可能性があり、そのような構造物の頂部に圧縮機を支持するのが困難である場合には、好ましくは、蒸留タンクが縦型円筒形タンクである実施形態における蒸留タンクの底部に、または実施形態における蒸留タンクの底部に向かって位置することが想定される。この形態では、蒸気ラインは、蒸発チャンバ内、凝縮チャンバ内、または蒸留タンクまたは凝縮タンクの壁の１つ（その完全部分として）内のいずれかにおいて、蒸留タンクの外部に下方（圧縮機へ）であるが、（圧縮機から）上方に延びるように配置されてもよい。そのような１つの形態では、蒸気ラインは、凝縮タンクのための幾分構造的な支持を提供するのを補助するために、凝縮チャンバ内で上方に延びてもよく、凝縮チャンバ内で実質的に（軸方向のような）中央に構成されてもよい。
【００１７】
過熱蒸気は、凝縮タンクの膨張機から出るときに凝縮する。その結果、凝縮水は凝縮チャンバを流れ落ちて処理水リザーバに処理水を形成する。１つの形態では、膨張機は、単に、蒸気ラインの開放出口であり、出口は凝縮チャンバの中に下方に向けられた弧状ノズルの形態である。
【００１８】
すべての形態において、凝縮タンクは、膨張機から出る凝縮過熱蒸気からの熱の伝達を可能にする熱交換器として機能し、凝縮水は、凝縮チャンバ内で下方に流れ、熱伝達は凝縮チャンバから凝縮タンクの壁を通って蒸発チャンバに起こり、蒸発チャンバを加熱して、種水を沸騰させて飽和蒸気を形成する。この熱伝達の大部分は、凝縮過熱蒸気の温度が最大である装置の頂部に向かって起こり、熱伝達によって装置の高さを低下させる。
【００１９】
この構成の利点は、種水の表面上の蒸気がより高い温度に曝され、種水のバルクの加熱においてエネルギを浪費することなく種水の表面からの蒸発を補助することである。
【００２０】
他の好ましい形態では、複数の熱交換ウェブもまた凝縮チャンバ内に設けられてもよく、好ましくは凝縮チャンバを通って凝縮チャンバの内壁に向かってまたは凝縮チャンバの内壁に蒸気ラインの外部から径方向に延在する。あるいは、蒸気ラインが凝縮チャンバ内に配置されていない等の場合に、そのようなウェブは、凝縮チャンバの内壁から径方向内向きに延在してもよい。そのようなウェブは、凝縮チャンバに凝縮水が流れ落ちるのを補助するため、過熱蒸気から種水への熱伝達を補助するために、フランジ、フィン、プレート等の形態であってもよく、直線、曲線、および／または軸方向若しくは径方向に傾斜していてもよい。
【００２１】
さらに、そのようなウェブは、凝縮チャンバ内の蒸気ラインのための支持を提供してもよく、好ましくは、蒸発チャンバの好ましい形態と類似する環状チャンバとして凝縮チャンバを規定するように、凝縮チャンバ内で軸方向に蒸気ラインを支持する。
【００２２】
さらに他の形態では、凝縮タンクの底端部において、装置が起動モードにあって動作状態に達しながら、蒸気ラインは、蒸気ラインに形成するあらゆる凝縮液を回収するための「ｕ−チューブ（u-tube）」または小さいタンクを含むように配置されてもよい。
【００２３】
過熱蒸気からの凝縮後に処理水が溜まる凝縮チャンバの下部である処理水リザーバは、好ましくは、当該リザーバからの処理水の除去を許容する処理水出口を含む。好ましい形態では、処理水出口は、凝縮タンクから蒸発チャンバ内の種水を通り、次いで種水レベルを超える高さにある蒸留タンクの外壁を通って延在する管である。種水を通過させることによって、処理水に残っている熱は、理想的には種水に伝達し、上述したタイプの蒸発を受ける前にその水を加熱するのを補助する。
【００２４】
加えて、水出口管のこの構成は、処理水が、下流からのように凝縮チャンバに入るあらゆる物質を禁止する弁として作用することを可能にし、装置がさらなる機械弁なしに開放系として動作することを可能にする。
【００２５】
さらに、処理水出口管内では、脱ガスプロセスは、処理水を自然に通過する際にガスを抜き出すことで開始することができ、換気出口または取り付けられた造粒カーボンフィルターまたは同様の装置を介して抜き出すことができる。
【００２６】
本発明の装置はまた、熱交換促進器を含んでいてもよい。１つの形態では、熱交換促進器は、種水リザーバから水を受け取ることができるウォータージャケットであることができ、ジャケットは、ジャケットの外部を蒸留タンクの外部に（したがって外部環境に）露出し、ジャケットの内部を蒸発チャンバに露出する方法で、蒸留タンクの壁の内部またはその一部として配置される。
【００２７】
好ましくは、ウォータージャケットは、この種水の蒸発を最大にするために、動作温度が最も高い蒸発チャンバの頂部に、または蒸発チャンバの頂部に向かって位置するであろう。種水リザーバからの水がジャケットを通って汲み上げられ、蒸発チャンバからこの種水への熱伝達を可能にするだけでなく、蒸留タンクの外部から循環する種水への熱伝達も可能とし、さらに種水の加熱を補助する。
【００２８】
ウォータジャケットは、相（蒸発）プロセスの変化を生じさせるために下降する水に抵抗を与える目的のために、半透過性材料またはメッシュまたは螺旋コイルまたは同様の材料の形態であってもよい。
【００２９】
また、本発明のこの形態では、熱交換促進器が装置に組み込まれていない実施形態ではより一般的であるが、蒸留タンクの外部は、外部環境から蒸発チャンバへの熱伝達を補助する補助的な熱伝達手段を含んでいてもよい。そのような補助的な熱伝達手段は、蒸留タンクの外部表面（外面全体または外面の一部のみ）に通常の方法で配置された一連の伝熱フィン等であってもよく、加熱されるのに利用可能な外表面積を増大させるように作用する壁面または壁形状の他の構成であってもよい。
【００３０】
例えば、外部表面は、フィンではなく波形で形成されてもよい。この点において、本発明の装置は、日中の温度がかなり高い（３０℃〜４５℃の範囲の）環境でしばしば使用されるであろうことが想定されるため、一般に、蒸発チャンバ内の種水の蒸発におけるそのような高い外部温度から恩恵を受けることができる装置のエネルギ効率を向上させる。
【００３１】
理想的には、装置が上記で言及された熱伝達促進器を含む場合、蒸留タンクは、そのジャケットを通って循環する種水の加熱を直接補助するために、ウォータージャケットが設けられたタンクの部分については少なくともそのような補助的な熱伝達手段を含むであろう。
【００３２】
種水リザーバに関して、蒸発が起こると、そのリザーバ内の種水の塩含有量（または他の汚染物質の濃度）が増加することが理解されるであろう。したがって、装置から種水の少なくとも一部を連続的に抽出し、新鮮な種水と交換して、種水リザーバ内の水の汚染物質含有量が望ましくない程度に増加しないようにすることが好ましい。実際、本発明のいくつかの形態では、種水リザーバの底部に蓄積し得るあらゆる析出した汚染物質（塩など）をそこから除去することを考慮して固体廃棄物採取システムを含めることが必要であるであろう。もちろん、本発明の装置が天然リザーバ内に直接着座する場合、そのような採取システムの必要性がない可能性がある。
【００３３】
実際、本発明の装置は、種水の処理速度を緩和して、ほぼ１００％の固形ブライン（または廃棄物）を生成することができる。しかしながら、これは理想的な動作範囲ではないかも知れず、８０％の廃棄物の回収を目標とすることが好ましいかも知れない。その採取システムは、装置から廃棄物を採取するであろうオーガー（augur）、または必要と考えられる場合にはさらなるハンドリングまたは処理のために廃棄物を除去するための吸引装置またはポンピング装置の形態を取ってもよい。
【００３４】
圧縮機に関して、本発明の装置と共に使用される圧縮機は、任意の適切なエネルギ源によって動力供給されてもよいことが理解されるであろう。ほとんどの形態において、エネルギ源は、太陽光発電システムのような再生可能エネルギ源であることが想定される。 そのシステムは、電力、環境熱、太陽、エンジンからの熱、地熱、天然ガス、タービン風力発電所、ディーゼルおよびその他のエネルギまたは熱源、または装置の位置で行われる他のプロセスからの廃棄熱によって動力が供給され、加熱されるであろう。
【００３５】
最後に、本発明の装置は真空蒸留装置であるが、特定の場所の外気温度が非常に高いいくつかの状況においては、初期真空が生成された後に、圧縮機の動作を低減すること、または蒸発チャンバからの追加の蒸気ラインを凝縮チャンバに利用して圧縮機をバイパスすることのいずれかにより、凝縮チャンバにおける真空を保持しつつ、圧縮機の必要性を低減して動作させることが可能かも知れない。この装置は、必要に応じて、圧縮機および任意のバイパスラインの動作を監視および制御するための適切な制御装置を含むことができることが想定される。
【００３６】
本発明の他の側面によれば、種水の供給源から処理水を生成するための真空蒸留装置が提供され、その装置は、
種水を受けて蒸発させるための蒸発チャンバと、
蒸発チャンバに熱を供給するための熱源と、
蒸発チャンバと流体連通して蒸発した種水を受けて凝縮させるための凝縮チャンバと、
種水の蒸発を促進するために蒸発チャンバと流体連通する減圧機と、
蒸発した種水が凝縮することができる凝縮チャンバ内に配置され、処理水出口で回収するために凝縮した蒸気を移送するように配置される複数の冷却フィンとを含む。
【００３７】
好ましい実施形態によれば、熱源は、蒸発チャンバ内の圧力を低減するための手段の上流の位置における凝縮チャンバ内に配置される。
【００３８】
好ましくは、蒸発チャンバと凝縮チャンバとは、それらの間の熱伝達を行うための共通の壁を共有する。
【００３９】
好ましくは、装置は、凝縮チャンバの基部内に配置された複数の加熱フィンをさらに含む。好ましい実施形態では、加熱フィンと冷却フィンとが一緒になってヒートポンプ回路の一部を形成する。
【００４０】
好ましくは、蒸発チャンバ内の圧力を減少させるための手段は、凝縮リザーバの底部に配置されたファンであり、ファンは、蒸気を種水供給源に再循環させるように構成されている。
【００４１】
本発明の他の態様によれば、種水の供給源から処理水を生成するための真空蒸留装置が提供され、
種水を受けて蒸発させるための蒸発チャンバと、
蒸発チャンバ内に配置され、開放上端を有し、蒸発チャンバと流体連通する、蒸発した種水を受けるための凝縮チャンバと、
蒸発チャンバに連通して種水の蒸発を促進するための減圧機と、
凝縮チャンバに入る蒸気の凝縮を促進するために、凝縮チャンバの上部に狭窄部が設けられている。
【００４２】
好ましい形態では、狭窄部は、凝縮チャンバの上部に形成された開口部である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】本発明に係る装置の第１の好ましい実施形態の模式的な側面図である。
【図１ｂ】本発明に係る装置の第１の好ましい実施形態の模式的な上方からの斜視図である。
【図２ａ】図１ａおよび図１ｂの第１の好ましい実施形態の下部の部分断面図である。
【図２ｂ】図１ａおよび図１ｂの第１の好ましい実施形態の中間部の部分断面図である。
【図２ｃ】図１ａおよび図１ｂの第１の好ましい実施形態の上部の部分断面図である。
【図３ａ】本発明に係る装置の第２の好ましい実施形態の一方の側からの模式図である。
【図３ｂ】本発明に係る装置の第２の好ましい実施形態の他方の側からの模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態による真空蒸留装置を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態による真空蒸留装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明に関連する一般的な概念を簡単に説明したので、本発明に係る装置の好ましい実施形態が説明される。しかしながら、以下の説明は、上記の説明の一般性を限定するものではないことを理解されたい。
【００４５】
図１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂおよび２ｃを参照すると、本発明の真空蒸留装置１０の第１の好ましい実施形態は、底部１４および頂部１６を有する蒸留タンク１２を含み、この実施形態におけるタンク１２は縦型円筒形タンクである。蒸留タンク１２は、凝縮タンク２０の周りに配置された真空蒸発チャンバ１８を有し、凝縮タンク２０それ自体は、タンク１２と同軸に位置するようにタンク１２内の中央に配置された円筒カラムである。この実施形態において、蒸発チャンバ１８は、軸方向凝縮タンク２０の周りに配置された環状チャンバであることが理解される（図１ｂではより明確に示される）。
【００４６】
装置１０はまた、蒸発チャンバ１８と流体連通する種水入口２２を含む。タンク１２はその底部１４で開放しており、種水供給リザーバ２４内に着座して示されており、凝縮タンク２０は、蒸発チャンバ１８内のタンク１２の実質的に全高さまで延在している。実際、蒸発チャンバ１８は、頂部壁２８および底部壁２６によって、蒸発チャンバ１８から密閉されているものとして示されている。したがって、タンク１２の底部は、リザーバ２４における種水によって大気に密閉される。その結果、（真空下での）装置１０の動作中、種水は、蒸発チャンバ１８の内部の真空によって、蒸発チャンバ１８において凝縮タンク２０の周りのタンク１２の内部に引き上げられ、タンク１２の大きさとチャンバ２０内の真空度とによって決定される高さＸのカラム２３を形成する。この点で、タンク１２の高さが１５ｍ〜２０ｍの範囲にある（ありそうな）場合に、タンク１２における種水の高さＸは１０．３ｍよりも高くなりそうになく、その最大値は、自然な水頭のために、吸引されたときの大気圧の通常の状況下で支持されることができる。
【００４７】
装置１０はまた、蒸発チャンバ１８の頂部１６と流体連通する飽和蒸気出口３０と、飽和蒸気を出口３０から圧縮機３４に移送するための蒸気ライン３２とを含む。この実施形態では、圧縮機３４は、蒸発チャンバ１８を出る飽和蒸気の過熱のために装置１０の底部にある。理解されるように、蒸気ライン３２は、その後、蒸気ライン３２ａを介して、圧縮機３４から凝縮タンク２０の底部に過熱された蒸気を移送し続ける。
【００４８】
この実施形態では、凝縮タンク２０は、凝縮チャンバ２１内の蒸気ライン３２，３２ａの内部構成延長部３６と共に凝縮チャンバ２１を含み、凝縮チャンバ２１は凝縮タンク２０の底部から頂部に過熱蒸気を流すことができる。正確に軸方向に配置されないように、チャンバ２１内で僅かにオフセットされているが、蒸気ライン延長部３６は、凝縮チャンバ２１内に実質的に中央に位置するように示されている。この実施形態において、凝縮タンク２０は、熱交換器として機能して、種水の表面を少なくとも沸騰させて、飽和蒸気出口３０を介して蒸発チャンバ１８を出るために蒸発チャンバ１８において上昇する飽和蒸気を形成するために、膨張機４０を出る凝縮過熱蒸気から、および凝縮チャンバ２１を流れ落ちる凝縮水から、凝縮チャンバ２１を通っておよび凝縮タンク２０の壁を通って、蒸発チャンバ１８に熱を伝達して蒸発チャンバ１８を加熱することを許容する。
【００４９】
蒸気ライン延長部３６の頂部には、膨張機４０があることが示されている。膨張機４０は、単に、下方に向けられた弧状出口の形態で同じ直径の蒸気ライン延長部３６の延長部である。理想的には絶縁ラインである蒸気ライン延長部によってエネルギを失うことなく過熱蒸気が蒸気ライン延長部３６の全範囲を移動すると、膨張機４０を出る蒸気は飽和蒸気の状態に戻り、飽和蒸気は精製された水滴を凝縮するように準備され、水滴は凝縮チャンバ２１の頂部で温度低下を開始し、蒸発チャンバに熱が伝達されるにつれて、凝縮チャンバ２１の長さにわたって温度を低下させ続ける。これにより、凝縮チャンバ２１を流れ落ちる凝縮水が凝縮チャンバ２１の底部４２に処理水として溜まり、こうして底部４２が上述の処理水リザーバ４４を形成する。
【００５０】
この実施形態では、蒸留タンク１２の高さは２０ｍであり、直径は３ｍである。凝縮カラム２０は直径２ｍで高さ１６ｍであり、凝縮カラム２０が蒸発チャンバ１８内に構成され、その底部壁および頂部壁（２６，２８）が蒸留タンク１２の底部および頂部から（それぞれ）約２ｍ離れて配置されることに留意されたい。この形態では、種水の高さＸは様々な動作パラメータに依存して一般に９ｍ〜１０ｍの範囲にあり、処理水リザーバ４４における処理水の高さＹは一般に２ｍ〜５ｍの範囲にある。理想的には、これにより、環状蒸発チャンバの幅が約０．５ｍになる。
【００５１】
装置１０の第１の実施形態はまた、凝縮タンク２０内に、凝縮タンク２０の壁の内部から凝縮チャンバ２１を通って蒸発ライン延長部３６に向かって径方向に延在する複数の熱交換ウェブを含んでいる。そのようなウェブは、径方向に突出するフィンの形態で示されており、凝縮液が凝縮チャンバ２１を流れ落ちるときに熱伝達量を増加させるのを補助する。
【００５２】
処理水リザーバ４４は、処理水をリザーバ４４から除去することを許容する処理水出口５２を含む。処理水出口５２は、凝縮タンク２０から環状蒸発チャンバ１８内の種水を通って種水レベルＸの上方の高さにある蒸留タンク１２の外部壁を通って延在する管５２ａである。種水を通過させることにより、処理水に残っているすべての熱を種水に伝達させて上述したタイプの蒸発に曝される前にその水を加熱することを補助する。
【００５３】
種水リザーバ２４は、固体廃棄物採取システムの一部を形成する傾斜した底部壁５６を備えて示されており、このシステムはまた、装置１０から固形廃棄物を採取するのに用いられるオーガー５８も含む。この点において、蒸発が起こるにつれて、そのリザーバにおける種水の塩含有量（または他の汚染物質の濃度）が増加することが理解されるであろう。したがって、あらゆる析出した汚染物質（塩など）の少なくとも一部を、種水リザーバ２４の底部に蓄積することができる装置１０から連続的に採取することが望ましい。
【００５４】
蒸留タンク１２の外部は、外部環境から蒸発チャンバ１８への熱の伝達を補助するための補助的な熱伝達手段が含まれている。このような補助的な熱伝達手段は、蒸留タンク１２の外部表面上に配置された一連の伝熱フィン５９として図面に示されている。
【００５５】
蒸留タンク１２はまた、メッシュ内部ライニングの形態で蒸留タンク１２の内部壁の周りに構成されたウォータージャケット６０の形態で熱交換促進器を含む。ウォータージャケット６０は、ポンプ６２および循環水ライン６４を介して種水リザーバから水を受け取ることができる。したがって、種水は、種水リザーバ２４から蒸発チャンバ１８の頂部に直接汲み上げられ、下向きに流れるようにウォータージャケット上を滴り落ちる。したがって、この循環水は、蒸発チャンバ１８の頂部に向かってより高い温度に曝されるとともに、蒸留タンク１２の外部気象条件への外部露出により生じるあらゆる増加した熱に曝され、蒸発チャンバ１８に発生する蒸発量に追加される。
【００５６】
最後に、第１の実施形態の圧縮機３４に関して、圧縮機３４は、任意の適切なエネルギ源によって動力を供給され得ることが理解されるであろう。しかしながら、大部分の実施形態では、エネルギ源は、太陽光発電システムのような再生可能なエネルギ源であることが想定される。
【００５７】
凝縮チャンバ２０を取り囲む蒸発チャンバ１８を有するものとして図示され説明されているが、蒸発チャンバ１８が凝縮チャンバ２０内に配置されるように、この順序を逆にすることができ、この場合には凝縮チャンバ２０からの熱が蒸発チャンバ１８に伝達されて装置１０の効率が高められることが理解されるであろう。
【００５８】
図３ａおよび図３ｂを参照すると、本発明の真空蒸留装置１１０の第２の好ましい実施形態は、長方形の形態の蒸留タンク１１２を含む。蒸留タンク１１２は、凝縮タンク１２０の周りに配置された真空蒸発チャンバ１１８を有し、凝縮タンク１２０それ自体はタンク１１２内で中央に配置された正方形のカラムである。したがって、この実施形態では、蒸発チャンバ１１８は凝縮タンク１２０の周りに部分的にのみ存在し、凝縮タンク１２０の２つの側面および底部との蒸発チャンバ１１８の内部からの接触があることがわかる。
【００５９】
そのより小さいサイズおよびモジュール性のために、装置１１０は、バッチシステムとして動作することが想定される。結果として、種水入口は、単に、適切な量の種水を蒸発チャンバ１１８に加えるための蒸発チャンバ１１８へのアクセスの提供にすぎない。一方、設けられ得るが、図３ａおよび図３ｂに示される永久固定具は、種水入口ではない。
【００６０】
装置１１０はまた、蒸発チャンバ１１８を出る飽和蒸気の過熱のために、蒸発チャンバ１１８と流体連通する飽和蒸気出口１３０と、出口１３０からこの実施形態において装置１１０の上部に位置する圧縮機１３４に飽和蒸気を移送するための蒸気ライン１３２とを含む。理解されるように、蒸気ライン１３２は短く、蒸気ライン１３２ａを介して、圧縮機１３４から凝縮タンク１２０に継続して過熱蒸気を移送する。
【００６１】
凝縮タンク１２０は凝縮チャンバ１２１を含み、少なくとも種水の表面を沸騰させ、蒸発チャンバ１１８内で上昇する飽和蒸気を形成して飽和蒸気出口１３０を介して蒸発チャンバ１１８を出るために、膨張機１４０を出る凝縮過熱蒸気からおよび凝縮チャンバ１２１を流れ落ちる凝縮水から、凝縮チャンバ１２１を通っておよび凝縮タンク１２０の壁を通って、蒸発チャンバ１１８を加熱するために蒸発チャンバ１１８に熱を伝達することを許容する熱交換器として機能する。
【００６２】
膨張機１４０は、単に、下方に向けられた出口の形態で同じ直径の蒸気ライン１３２ａの延長部である。膨張機４０を出る蒸気は飽和蒸気の状態に戻り、飽和蒸気は精製された水滴を凝縮するための準備がされており、水滴は凝縮チャンバ２１の頂部で温度低下を開始し、蒸発チャンバ１１８に熱が伝達されるにつれて、凝縮チャンバ１２１の温度を低下させ続ける。これにより、凝縮チャンバ１２１を流れ落ちる凝縮水が凝縮チャンバ１２１の底部に処理水として溜まり（図３ａおよび図３ｂには示されていない）、こうしてその底部が上述の処理水リザーバを形成し、そこから処理水が処理水出口１５２を介して除去される。
【００６３】
この実施形態では、太陽光パネル１８０の形態で太陽光発電システムによって電力が供給される圧縮機１３４が示されている。また、装置１１０は、コンテナ内でモジュール化されて示されているので、例えば飲料水の供給が必要であり、かつ例えば種水としての塩水の供給源へのアクセスが可能である場所に容易に移送することができる。
【００６４】
図４は、本発明の他の実施形態による真空蒸留装置２１０を示している。装置２１０は、特に有毒である種水を用いた使用のために構成されている。
【００６５】
装置２１０は、真空蒸発チャンバ２１８と凝縮チャンバ２２０とを有する蒸留タンク２１２を含む。この実施形態において、装置２１０は、蒸発チャンバ２１８および凝縮チャンバ２２０が共通の壁２３０を共有して、これらの間の熱伝達を容易にするように構成されている。
【００６６】
真空蒸発チャンバ２１８および凝縮チャンバ２２０は、蒸留タンク２１２内に配置されているので、凝縮チャンバ２２０および真空蒸発チャンバ２１８の両方が流体連通し、気化した種水を真空蒸発チャンバ２１８から凝縮タンク２２０に流すことができるようにその上部で互いに開放している状態である。
【００６７】
装置２１０は、丸い上部を有する図４の縦断面図で示されている。これと一致して、装置２１０は、横断面が円筒形であってもよく、または装置２１０は、概して正方形または長方形のいずれかの形状のほぼ長方形の断面を有してもよい。
【００６８】
装置２１０は、蒸発チャンバ２１８と流体連通する種水入口２２２を含む。タンク２１２は、その底部が開放され、種水供給リザーバ２２４内に着座して示されている。タンク２１２の底部は、リザーバ２２４における種水によって大気に密閉されている。その結果、（真空下での）装置２１０の動作中、種水は、蒸発チャンバ２１８の内部の真空によって、蒸発チャンバ２１８におけるタンク２１２の内部に水位Ｘまで引き上げられ、タンク２１２の大きさとチャンバ２１８内の真空度とによって決定される高さＸのカラム２２３を形成する。この点で、タンク２１２の高さが１５ｍ〜２０ｍの範囲にある（ありそうな）場合に、タンク２１２における種水の高さＸは約１０．３ｍよりも高くなりそうになく、その最大値は、自然な水頭のために、吸引されたときの大気圧の通常の状況下で支持されることができる。好ましい形態では、５０％〜９０％の真空が、蒸発チャンバ２１８において形成されてもよい。
【００６９】
凝縮タンク２２０は、熱交換器として機能し、凝縮過熱蒸気から凝縮タンク２２０の壁２３０を通って蒸発チャンバ２１８に熱を伝達して、種水を加熱するための蒸発チャンバ２１８に熱を供給して、飽和蒸気を形成する。
【００７０】
蒸発チャンバ２１８内に真空を作り出すために、圧力を減圧するための手段または吸引装置が設けられている。１つの形態では、吸引装置は、蒸発チャンバ２１８内に配置されたファン２２６または真空ポンプである。ファン２２６は、電気モータによって駆動されてもよく、設置箇所において利用可能なエネルギの種類に応じて、他の形態の駆動が用いられてもよい。モータおよびファン２２６は、蒸発チャンバ内に配置されて、モータによって生成された熱が蒸発チャンバ２１８において利用されてもよいが、他の形態では、ファン２２６は、蒸発チャンバ２１８から遠く離れて配置されて、蒸発チャンバ２１８に真空を作り出すように蒸発チャンバ２１８の基部の中に導管を介して流体連通させてもよい。
【００７１】
蒸発チャンバ２１８内には、少なくとも１つの冷却部材および少なくとも１つの加熱部材がある。図示された実施形態では、少なくとも１つの冷却部材は、複数の傾斜した冷却フィン２２８であり、少なくとも１つの加熱部材は、複数の傾斜した加熱フィン２３２である。他の形態では、加熱／冷却部材は、プレート、メッシュまたはコイルであってもよい。また、フィンは、過熱蒸気の流れを妨げるように構成されたバッフルの形態であってもよく、当技術分野で受け入れられた慣行と一致する角度で傾斜していてもよい。一例では、フィンは１°〜１０°の範囲の角度で傾斜していてもよい。好ましい形態では、フィンは７°の角度で傾斜している。冷却フィン２２８と加熱フィン２３２の傾斜角度は異なっていてもよいことが理解されるであろう。
【００７２】
冷却フィン２２８は、凝縮チャンバ２２０の上半分に配置され、使用時に液体が回収されるように蒸気を凝縮するように作用する。蒸気が冷却フィン２２８の表面上で冷却されると、フィンが傾いているため、フィン上に凝縮物または水分滴が形成され、処理水としての移送のために導管２３６の中に入る前に、水分はフィンに沿って回収ポイント２３４の中に進む。図４に示されているように、冷却フィン２２８は、凝縮物が上部フィンから下部フィンに流れるように重なるようにそれぞれ十分な長さである。
【００７３】
加熱されたフィン２３２は、回収ポイント２３４の下でかつファン２２６の上流に配置され、種水２２４を加熱して蒸発を促進させるために蒸発チャンバ２１８と流体連通する導管２４０を通って種水２２４に戻る前に、装置に残っている未凝縮蒸気を加熱または過熱するように作用する。導管２４０内には、好ましくは、所定の圧力を超えたときにのみ蒸気を種水２２４の中に流入させ、凝縮チャンバ２２０の中への非処理水の戻り流を防止するように構成された逆止弁が好ましくは存在している。
【００７４】
好ましい形態では、冷却フィン２２８は、ヒートポンプの蒸発器と熱的に連通してもよく、加熱フィン２３２は、ヒートポンプの凝縮機、好ましくは同じヒートポンプと熱的に連通してもよい。そのような構成において、処理水の生成の効率を最大にするための装置の他の領域で再使用するために余分な熱が捕捉されるため、熱損失を最小にすることができる。このヒートポンプにおいては、作動流体は二酸化炭素または窒素であってもよい。
【００７５】
好ましい実施形態では、蒸留タンク２１２（したがって蒸発チャンバ２１８および凝縮タンク２２０）の高さは５〜１００ｍの範囲内にある。一例では、蒸留タンク２１２は、約２０ｍの高さを有し、直径３ｍの断面円形である。壁２３０は、タンク２１２の頂点の２メートル以内に延びるように配置されている。この形態では、種水の高さＸは、様々な動作パラメータに応じて、一般に、５．５ｍ〜１０．３ｍの範囲にある。
【００７６】
蒸発チャンバ２１８の基部の近くまたは基部に、装置２１０から固形廃棄物を採取するときに使用するためのオーガーが設けられてもよい。この点で、種水の塩含有量（または他の汚染物質濃度）は、蒸発が起こるにつれて増加することが理解されるであろう。したがって、種水リザーバ２２４の底部に蓄積するかも知れない析出した汚染物質（塩など）の少なくとも一部を装置２１０から連続的に採取することが望ましい。さらに、デブリフィルタを設けて、蒸発チャンバ２１８の中に入る前に種水供給源２２４からの固体の破片を除去するようにしてもよい。
【００７７】
蒸留タンク２１２の外部は、外部環境から蒸発チャンバ２１８への熱の伝達を補助するための補助的な熱伝達手段を含んでいてもよい。そのような補助的な熱伝達手段は、蒸留タンク２１２の外部表面に配置された一連の熱伝達フィンの形態であってもよい。
【００７８】
蒸留タンク２１２はまた、メッシュ内部ライニングの形態で蒸発チャンバ２１８の内壁の周りに構成されたウォータージャケットの形態の熱交換促進器を含んでいてもよい。そのウォータージャケットは、種子リザーバから汲み上げられた水を受け取り、下向きに流れるようにウォータージャケット上を滴り落ちる。したがって、この循環水は、蒸発チャンバ２１８の頂部に向かってより高い温度に曝されるとともに、蒸留タンク２１２の外部気象条件への外部露出により生じるあらゆる増加した熱に曝され、これにより蒸発チャンバ２１８に発生する蒸発量に追加される。
【００７９】
装置２１０、特にファン２２６は、任意の適切なエネルギ源によって動力供給されてもよいことが理解されるであろう。しかしながら、大部分の実施形態では、エネルギ源は、太陽光発電システムのような再生可能なエネルギ源であろうことが想定される。
【００８０】
装置２１０はまた、装置内の圧力を所定のレベル以下に維持するためにガスを大気に通気することによって凝縮チャンバにおける圧力蓄積を低減させるためのガス抜き出口を含む。ガス抜き弁は、出口２３６の近くに配置されてもよい。蒸気を抽出するために、ガス抜き出口と流体連通する追加のポンプまたはファンが設けられてもよい。
【００８１】
図５は、本発明の他の実施形態による真空蒸留装置３１０を示す。装置３１０は、蒸発チャンバ３１８および凝縮チャンバ３２０を有する蒸留タンク３１２を含む。この実施形態では、装置３１０は、蒸発チャンバ３１８が凝縮チャンバ３２０を取り囲んで、それらの間の熱伝達を容易にするように構成される。この点に関して、凝縮チャンバ３２０は蒸発チャンバ３１８内に配置され、蒸発チャンバ３１８および凝縮チャンバ３２０は同心円筒であるが、同心性はこの実施形態に必須ではないことが理解されるであろう。また、蒸発チャンバ３１８は、例えば部分シリンダとして、凝縮チャンバ３２０の周りに部分的にのみ延在していてもよいことも理解されるであろう。
【００８２】
熱は、好ましくは容易に利用可能な廃熱を使用して、多くの手段を通して真空蒸発チャンバ３１８に加えられてもよい。一例では、モータ駆動ファン３２６からの熱が使用され、そのような例では、モータおよびファンを潤滑するために蒸気が用いられてもよい。他の実施形態においては、太陽熱エネルギは、光起電力電熱複合電池（combination PV electric/heat cell）または太陽熱集熱器のいずれかを用いて種水を加熱するために用いられる。内部に配設された加熱コイルもまた、石炭または軽油燃焼または摩擦を生成する装置とともに用いられてもよい。
【００８３】
凝縮チャンバ３２０は真空蒸発チャンバ３１８内に配置されるため、高さの差は好ましくは最小にされるが、必要的に低い高さを有する。蒸発チャンバ３１８および凝縮チャンバ３２０は、流体連通するように、その上部において互いに開放しており、蒸発した種水を真空蒸発チャンバ３１８から凝縮タンク３２０に流すことができる。
【００８４】
装置３１０は好ましくは横断面が円筒形であり、装置３１０が略正方形または長方形の形態のいずれかで、略矩形の断面を有していてもよいことが考えられる。
【００８５】
装置３１０は、蒸発チャンバ３１８と流体連通する種水入口３２２を含む。タンク３１２は、その底部が開放され、種水供給リザーバ３２４内に着座して示されている。タンク３１２の底部は、リザーバ３２４における種水によって大気に対して密閉される。その結果、（真空下での）装置３１０の動作中、種水は、蒸発チャンバ３１８における真空によって、蒸発チャンバ３１８において凝縮タンク３１２の内部に水位Ｘまで引き上げられ、タンク３１２の大きさとチャンバ３１８内の真空度とによって決定される高さＸのカラム３２３を形成する。この点で、タンク３１２の高さが１５ｍ〜２０ｍの範囲にある（ありそうな）場合に、タンク３１２における種水の高さＸは約１０．３ｍよりも高くなりそうになく、その最大値は、吸引されたとき、自然な水頭のため、大気圧の通常の状況下で支持されることができる。好ましい形態において、５０％〜９０％の真空が、蒸発チャンバ３１８に形成されてもよい。
【００８６】
蒸発チャンバ３１８および凝縮タンク３２０が共通の壁３３０を共有するため、凝縮チャンバ３２０からの熱は種水を加熱して飽和蒸気を形成するための蒸発チャンバ３１８に伝達される。
【００８７】
蒸発チャンバ３１８内に真空を作り出すために、圧力を低減するための手段または吸引装置が設けられている。１つの形態では、吸引装置は、その上部における蒸発チャンバ３１８内に配置されたファン３２６または真空ポンプである。ファン３２６は、電気モータによって駆動されてもよいが、設置箇所において利用可能なエネルギの種類に応じて、他の形態の駆動が用いられてもよい。モータおよびファン３２６は、蒸発チャンバ内に配置されて、モータによって生成された熱が蒸発チャンバ３１８において利用されてもよいが、他の形態では、ファン３２６は、蒸発チャンバ３１８から遠く離れて配置され、蒸発チャンバ３１８に真空を作り出すように蒸発チャンバ３１８の基部の中に開放する導管を介して流体連通していてもよい。
【００８８】
ファン３２６の下流は、凝縮チャンバ３２０内の凝縮を促進する働きをする狭窄部３２７である。ファンを通過する低圧蒸気は、凝縮弁または膨張弁の方法に類似する方法で、凝縮を促進するために蒸気の速度を遅くして蒸気の圧力を増加させる前に狭窄部３２７を速度を上げて通過する。
【００８９】
一例では、蒸発チャンバ３１８の高さは２０ｍであり、凝縮タンク３２０の高さは約１８ｍであり、断面は直径３ｍの円形である。この形態では、種水の高さＸは、一般に、様々な動作パラメータに応じて、９ｍ〜１０ｍの範囲にある。凝縮チャンバから水のカラム３２３への十分な熱伝達を確実にするために、水の高さは好ましくは７ｍである。
【００９０】
蒸発チャンバ３１８の基部の近くまたは基部に、装置３１０から固形廃棄物を採取するときに使用するためのオーガーが設けられてもよい。この点で、種水の塩含有量（または他の汚染物質濃度）は、蒸発が起こるにつれて増加する。したがって、種水リザーバ３２４の底部に蓄積し得る析出した汚染物質（塩など）の少なくとも一部を装置３１０から連続的に採取することが望ましい。さらに、デブリフィルタを設けて、蒸発チャンバ３１８に入る前に種水供給源３２４からの固体の破片を除去するようにしてもよい。
【００９１】
蒸留タンク３１２の外部は、外部環境から蒸発チャンバ３１８への熱の伝達を補助する補助的な熱伝達手段を含むことができる。そのような補助的な熱伝達手段は、蒸留タンク３１２の外部表面上に配置された一連の熱伝達フィンであってもよい。
【００９２】
蒸留タンク３１２はまた、メッシュ内部ライニングの形態で蒸発チャンバ３１８の内部壁の周りに構成されたウォータージャケットの形態の熱交換促進器を含む。そのウォータージャケットは、種水リザーバから汲み上げられ、下向きに流れるようにウォータージャケット上を滴り落ちる水を受け取ることができる。したがって、この循環水は、蒸発チャンバ３１８の頂部に向かってより高い温度に曝されるとともに、蒸留タンク３１２の外部気象条件への外部露出により生じるあらゆる増加した熱に曝されて種水を予備加熱し、これにより、蒸発チャンバ３１８に発生する蒸発量に追加される。
【００９３】
装置３１０、特にファン３２６は、任意の適切なエネルギ源によって電力供給されてもよいことが理解されるであろう。しかしながら、大部分の実施形態では、エネルギ源は、太陽光発電システムのような再生可能なエネルギ源であろうことが想定される。
【００９４】
装置３１０はまた、装置内の圧力を所定のレベル以下に維持するためにガスを大気に通気することによって凝縮チャンバにおける圧力蓄積を低減するためのガス抜き出口を含む。ガス抜き弁は、出口３２６の上方に配置されてもよい。蒸気を抽出するために、ガス抜き出口と流体連通する追加のポンプまたはファンが設けられてもよい。
【００９５】
記載され例示された実施形態では、装置の容量を増加させるために、装置の高さを増加させてもよいことが理解されるであろう。背の高い物体が望ましくない状況では、装置は少なくとも部分的に地中に埋設されてもよい。また、水カラムの高さを低減するために、多数の装置が積み重ねられてもよい。また、同じまたは異なって構成された装置を複数含むアセンブリが提供されてもよい。この種のアセンブリは、上記の実施形態から選択された異なる構成の装置を含んでもよい。
【００９６】
一例では、システムは、装置３１０と組み合わせた装置２１０を含む。各装置は、好ましくは蒸発チャンバ２１８，３１８間の動作可能な扉を介して連通している。そのようなシステムはスラリーが得られて乾燥されるまで種水を蒸留し、スラリーから水を抽出するのに特に有用である。この装置の用途の１つの特別な例は、オリーブ油の製造およびこの製造で製造されたスラリーからの水の抽出である。使用時に、そのようなスラリーは、水抽出を最大にするようにドアが開放してスラリーをさらに乾燥させる前に、最初の水抽出のために蒸発チャンバ２１８内の濾過バッグに吊り下げられ得る。
【００９７】
記載された実施形態は、動作のためのエネルギ源を要求することを、当業者は理解するであろう。このエネルギ源は、例えば化石燃料、すなわちガス、石油または石炭の燃焼から得られてもよい。あるいは、風力や太陽エネルギなどの再生可能な供給源が利用されてもよい。砂漠のように熱が豊富な場所では、この熱は種水を蒸発させるのに用いられ、これによりシステムを稼働させるために必要なエネルギを低減または削除することができる。豊富な外部大気熱が利用可能であるかどうかにかかわらず、この熱のいずれかが、好ましくは、システムの効率を高めるために種水を蒸発させるために使用される。
【００９８】
記載された実施形態は、例えば、商業的廃水、水からの化学汚染物の除去、採掘屑からの水の抽出、および粉砕プロセスによって汚染された水の洗浄などの多くの異なる用途を有することを当業者は理解するであろう。ステンレス鋼またはプラスチックのような装置に使用される材料は、当該分野で受け入れられている慣行を考慮して選択されることも理解されるであろう。
【００９９】
さらなる例は、人道的な任務または軍事作戦のような遠隔地または非給電地に処理水を提供することを含む。
【０１００】
記載された実施形態は、固定構造であってもよいし、持ち運び可能に構成されてもよい。例えば、実施形態は、トラック／トレーラーの後部に担持されるように傾斜して構成されてもよい。そのような実施形態は、場所間で容易に運搬することができる移動装置を携帯可能とするようにトラックに固定されてもよい。開放基部を有する実施形態は、装置が単に水源に配置され操作され得るので、新しい場所に容易に適合可能である。
【０１０１】
実施形態は単なる例示として記載されており、開示された本発明の範囲内で改変が可能である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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