(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液の蒸発を行う蒸発缶と，前記水溶液を間接加熱する熱交換器と，前記蒸発缶にて発生した水蒸気を熱源として前記熱交換器に導くようにした蒸気ダクトと，この蒸気ダクトの途中に設けられ前記蒸発缶からの水蒸気を圧縮する圧縮機を備えて成る自己蒸気圧縮式蒸発装置において，
前記蒸気ダクトのうち前記圧縮機の下流側の部位に，前記圧縮機にて圧縮した水蒸気を更に圧縮するようにした後段圧縮機を設ける一方，前記蒸気ダクトのうち前記圧縮機の吸い込み側の部位及び前記後段圧縮機の吸い込み側の部位に，前記熱交換器における凝縮水の一部を水蒸気に対して注入するための注水部を設けることを特徴とする自己蒸気圧縮式蒸発装置。
【請求項２】
前記請求項１の記載において，前記蒸気ダクトのうち前記後段圧縮機より下流側の部位に，前記熱交換器における凝縮水の一部を水蒸気に対して注入するための注水部を設けることを特徴とする自己蒸気圧縮式蒸発装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，水溶液を蒸発することで発生する水蒸気をブロワー等の圧縮機にて圧縮して，当該水溶液を蒸発するための熱源とするようにした自己蒸気圧縮式蒸発装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，沸点上昇が高い水溶液を，蒸発にて濃縮する場合には，前記した構成の自己蒸気圧縮式蒸発装置が使用される。
【０００３】
すなわち，この蒸発缶での水溶液の蒸発にて発生した水蒸気を，ブロワー等の圧縮機にて圧縮したのち前記水溶液を間接加熱するための熱交換器に供給することにより，この熱交換器における水溶液の加熱に，当該水溶液側と水蒸気側との間に水溶液における沸点上昇を越える温度差を付けることができるから，水溶液の蒸発を行うことができる。
【０００４】
従って，前記ブロワー等の圧縮機における圧縮比は，前記水溶液の沸点上昇に比例して高くしなければならず，この圧縮機における圧縮比を高くすると，圧縮した後における水蒸気が，より乾いた過熱状態になるから，圧縮機の吐き出し側，例えば，圧縮後の水蒸気にて水溶液を間接加熱するための熱交換器における伝熱面等にスケールが付着し易くなる。このようなスケールの付着が前記熱交換器における伝熱面で進行すると，熱交換器の伝熱係数が低くなるため，熱交換器の大型化が必要になる。
【０００５】
しかも，前記一つの圧縮機にて高い圧縮比を得ることは，前記圧縮機における大幅な大型化，消費電力の増大及び騒音の増大，並びにスケール付着の更なる増大を招来することになる。
【０００６】
そこで，先行技術としての特許文献１は，蒸発缶内での水溶液の蒸発にて発生した水蒸気を，先ず，ブロワー等の圧縮機にて圧縮し，次いで，ボイラーからの高い圧力の蒸気にて駆動される蒸気エゼクターにて圧縮するというように，二段圧縮することにより，スラリーを含む水溶液の等のように沸点上昇がより高い水溶液の蒸発濃縮に適合する構成の自己蒸気圧縮式蒸発装置を提案している。
【特許文献１】特開平１０−５７７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この先行技術の自己蒸気圧縮式蒸発装置は，二段目の圧縮を蒸気エゼクターにて行うことにより，二段圧縮した後における水蒸気を，前記蒸気エゼクターの駆動用蒸気によって，飽和状態に近づけることができるから，この圧縮後の水蒸気にて水溶液を間接加熱するための熱交換器における熱伝達係数が高くて，前記熱交換器を小型・軽量化できる利点がある。
【０００８】
しかし，その反面，この先行技術の自己蒸気圧縮式蒸発装置を使用できるのは，前記蒸気エゼクターを駆動するための高い圧力の蒸気が存在する箇所に限定され，高い圧力の蒸気が存在しない箇所には使用することができないのであり，しかも，高い圧力の蒸気を多量に必要とするから，熱効率が可成り低いという問題がある。
【０００９】
その上，二段目の圧縮が蒸気エゼクターであることにより，この蒸気エゼクターによる圧縮比の上昇には，限界値が存在するという問題もあった。
【００１０】
本発明は，これらの問題を解消した自己蒸気圧縮式蒸発装置を提供することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「水溶液の蒸発を行う蒸発缶と，前記水溶液を間接加熱する熱交換器と，前記蒸発缶にて発生した水蒸気を熱源として前記熱交換器に導くようにした蒸気ダクトと，この蒸気ダクトの途中に設けられ前記蒸発缶からの水蒸気を圧縮する圧縮機を備えて成る自己蒸気圧縮式蒸発装置において，
前記蒸気ダクトのうち前記圧縮機の下流側の部位に，前記圧縮機にて圧縮した水蒸気を更に圧縮するようにした後段圧縮機を設ける一方，前記蒸気ダクトのうち前記圧縮機の吸い込み側の部位及び前記後段圧縮機の吸い込み側の部位に，前記熱交換器における凝縮水の一部を水蒸気に対して注入するための注水部を設ける。」
ことを特徴としている。
【００１２】
また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記蒸気ダクトのうち前記後段圧縮機より下流側の部位に，前記熱交換器における凝縮水の一部を水蒸気に対して注入するための注水部を設ける。」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の自己蒸気圧縮式蒸発装置においては，蒸発缶で発生した水蒸気を，圧縮機とその下流における後段の圧縮機とで二段圧縮することにより，スラリーを含む水溶液等のように沸点上昇がより高い水溶液の場合においても，熱交換器における水溶液の加熱に，当該水溶液側と水蒸気側との間に十分な温度差を付けることができるから，沸点上昇の高い水溶液の蒸発に的確に適用することができ，換言すると，前記先行技術の場合よりも高い沸点上昇に適合することができるのであり，しかも，圧縮機による圧縮であることにより，高い圧力の蒸気が存在しない箇所においても，水溶液の蒸発を行うことができる。
【００１４】
そして，圧縮機による二段圧縮であることにより，圧縮機にて一段圧縮する場合よりも，各圧縮機の小型化及び騒音の低減を図ることができる。
【００１５】
その一方で，前記二段圧縮の各圧縮機に吸い込まれる水蒸気には，前記熱交換器における凝縮水が注入されることにより，前記各圧縮機にスケールが付着することを，前記凝縮水の注入にて大幅に低減できるのであり，しかも，後段の圧縮機にて圧縮された水蒸気を，前記凝縮水の注入にて湿り状態にできて，飽和状態に近づけることができるから，前記熱交換器を小型・軽量化できる。
【００１６】
特に，請求項２に記載したように，前記後段の圧縮機の下流側にも，凝縮水の注水部を設けることにより，圧縮後における水蒸気をより飽和状態に近づけることができるから，前記した効果を助長でき，しかも，前記熱交換器における伝熱面にスケールが付着することを，前記後段の圧縮機の下流側への凝縮水の注入によって低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下，本発明の実施の形態を，図１及び図２の図面について示す。
【００１８】
図１は，第１の実施の形態を示す。
【００１９】
この図１において，符号１は，蒸発缶を示し，この蒸発缶１内に管路２より供給される水溶液は，蒸発缶１の底から循環ポンプ３にて汲み出されたのち詳しくは後述する間接式の熱交換器４を備えた循環管路５より，前記蒸発缶１内の頂部に設けたスプレーノズル６に供給され，このスプレーノズル６から噴出して底に溜まるという循環を行うように構成されている。
【００２０】
このように循環する水溶液の一部は，濃縮水として，管路７より排出される。
【００２１】
前記熱交換器４は，多数本の伝熱管４ａを備えて，この伝熱管４ａ内を，前記循環管路５における水溶液が流れる一方，この伝熱管４ａの外側に，前記蒸発缶１内で発生した水蒸気を蒸気ダクト８を介して導入するように構成されている。
【００２２】
また，この熱交換器４には，当該熱交換器４内及び前記蒸発缶１内を大気圧以下の減圧に維持するための真空ポンプ９等の真空発生源が接続され，更に，その下部には，凝縮水溜め室１０が設けられている。
【００２３】
前記蒸気ダクト８における途中には，ブロワー等の前段圧縮機１１と，同じくブロワー等の後段圧縮機１２とが，前記蒸発缶１内で発生した水蒸気を先ず前記前段圧縮機１１にて圧縮し，次いで，前記後段圧縮機１２にて圧縮したのち前記熱交換器４に供給するように，直列に設けられている。
【００２４】
また，前記蒸気ダクト８のうち前記前段圧縮機１１における吸い込み側の部分及び前記後段圧縮機１２における吸い込み側の部分には，当該蒸気ダクト８内への注水部１３，１４が設けられている。
【００２５】
そして，前記熱交換器４の凝縮水溜め室１０における凝縮水をポンプ１５にて汲み出して，管路１６より排出するに際して，その一部を，管路１７，１８を介して前記各注水部１３，１４に供給するように構成している。
【００２６】
この構成において，前記蒸発缶１内における水溶液は，熱交換器４を通過するとき加熱され，次いで，蒸発缶１内の頂部に噴出することにより，沸騰蒸発する。
【００２７】
この蒸発缶１内における沸騰蒸発にて発生した水蒸気は，先ず，前段圧縮機１１にて圧縮され，次いで，後段圧縮機１２にて圧縮されたのち前記熱交換器４に供給されることにより，前記蒸発缶１への水溶液を加熱する。
【００２８】
前記熱交換器４における凝縮水の一部は，前記両圧縮機１１，２の吸い込み側における注水部１３，１４に供給されて，両圧縮機１１，１２に吸い込まれる水蒸気に混合される。
【００２９】
このように，蒸発缶１で発生した水蒸気を，前段圧縮機１１とその下流における後段圧縮機１２とで二段圧縮することにより，スラリーを含む水溶液等のように沸点上昇がより高い水溶液の場合においても，熱交換器４における水溶液の加熱に，当該水溶液側と水蒸気側との間に十分な温度差を付けることができるから，沸点上昇の高い水溶液の蒸発に的確に適用することができ，しかも，圧縮機による二段圧縮であることにより，圧縮機にて一段圧縮する場合によりも，各圧縮機の小型化及び騒音の低減を図ることができる。
【００３０】
その一方で，前記二段圧縮の各圧縮機１１，１２に吸い込まれる水蒸気には，前記熱交換器４における凝縮水が注入されることにより，前記各圧縮機１１，１２及び吐き出し側にスケールが付着することを，前記凝縮水の注入にて大幅に低減できるのであり，しかも，後段の圧縮機１２にて圧縮された水蒸気を，前記凝縮水の注入にて湿り状態にできて，飽和状態に近づけることができる。
【００３１】
次に，図２は，第２の実施の形態を示す。
【００３２】
この第２の実施の形態は，前記蒸気ダクト８のうち前記後段圧縮機１２より下流側の部位に注水部１９を設ける一方，前記熱交換器４からの凝縮水排出管路１６中に水冷又は空冷式の冷却器２０を設けて，この冷却器２０にて冷却した凝縮水を，管路２１を介して前記注水部１９に供給して，前記後段圧縮機１２にて圧縮した後の水蒸気に対して混合するように構成したものであり，その他の構成は，第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
前記後段圧縮機１２の下流側への凝縮水の注入によって，圧縮後における水蒸気をより飽和蒸気に近づけることができるとともに，前記熱交換器４の伝熱管４ａの表面にスケールが付着することを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施の形態を示す図である。
【図２】第２の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１                    蒸発缶
２                    水溶液の供給管路
３                    循環ポンプ
４                    熱交換器
４ａ                  伝熱管
５                    循環管路
８                    蒸気ダクト
１１                  前段圧縮機
１２                  後段圧縮機
１３，１４，１９      凝縮水の注水部
【図１】
0004618728.tif 000002
【図２】
0004618728.tif 000003