(57)【要約】  特定の実施例に従い、脱塩システムは、複数の蒸発器を含む。その複数の蒸発器は、少なくとも最初の蒸発器と最初の蒸発器とを含む。複数の蒸発器はカスケード式に配置されるので、ブライン溶液が最初の蒸発器から最後の蒸発器へ複数の蒸発器を通るにつれて、ブライン溶液の塩の濃縮は増す。脱塩システムは又、複数の熱交換機を含む。各蒸発器の入力は、複数の熱交換機のうちの少なくとも１つに結合される。そのシステムは又、複数の蒸発器のうちの少なくとも１つに結合された蒸気源を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブライン溶液が最初の蒸発器から最後の蒸発器に向かって複数の蒸発器を通るにつれて、前記ブライン溶液中の塩の濃縮が増加するようにカスケード式に配置された少なくとも前記最初と最後の蒸発器とを含む複数の蒸発器；
各蒸発器の入力が複数の熱交換機の少なくとも各１つに結合された複数の熱交換機；及び
複数の蒸発器の少なくとも１つに結合された蒸気源
を含む脱塩システム。
【請求項２】
各熱交換機は、前記ブライン溶液が前記各蒸発器に入る前に前記ブライン溶液の温度が増加するように配置された請求項１のシステム。
【請求項３】
各熱交換機は、前記ブライン溶液が前記各蒸発器に入る前に前記ブライン溶液の温度が減少するように配置された請求項１のシステム。
【請求項４】
前記複数の蒸発器は、各蒸発器の圧力が前記最初の蒸発器から前記最後の蒸発器へ増加するように更にカスケード式に配置された請求項１のシステム。
【請求項５】
前記複数の蒸発器は、各蒸発器の圧力が前記最初の蒸発器から前記最後の蒸発器へ減少するように更にカスケード式に配置された請求項１のシステム。
【請求項６】
前記最初の蒸発器に前記ブライン溶液を供給するために操作できる前記最初の蒸発器
に結合されたポンプを更に含む請求項１のシステム。
【請求項７】
前記最後の蒸発器に前記ブライン溶液を供給するために操作できる前記最後の蒸発器
に結合されたポンプを更に含む請求項１のシステム。
【請求項８】
前記蒸気源は、蒸気と共に流体を圧縮するように操作できるコンプレッサーを含む請求項１のシステム。
【請求項９】
前記蒸気源は、ランキンサイクルコンプレッサーを含む請求項１のシステム。
【請求項１０】
前記蒸気源は、ブレイトンサイクルエンジンにより駆動される請求項１のシステム。
【請求項１１】
前記蒸気源は、抽出機を含む請求項１のシステム。
【請求項１２】
前記抽出機は、蒸気ボイラーから高圧蒸気を供給される請求項１０のシステム。
【請求項１３】
前記蒸気源は、前記最後の蒸発器に結合された請求項１のシステム。
【請求項１４】
前記蒸気源は、前記最後の蒸発器と多数の蒸発器より少ない少なくとも１つの追加の蒸発器とに結合された請求項１のシステム。
【請求項１５】
前記複数の蒸発器は複数対の蒸発器板を含み、前記蒸発器板の対は前記蒸発器内で変位し、蒸発器板の対の第１蒸発器板は複数の半球のくぼみを含み、蒸発器板の対の第２蒸発器板は複数の半球のくぼみを含み、各くぼみは蒸発器板の側方運動を防ぐため凹部を有する請求項１のシステム。
【請求項１６】
前記複数の蒸発器は撥水材層で覆われた複数の蒸発器板対を含む請求項１のシステム。
【請求項１７】
前記複数の蒸発器の各蒸発器内に有り、前記各蒸発器内のブライン溶液を攪拌するように操作できる複数の抽出機を更に含む請求項１のシステム。
【請求項１８】
硫酸イオンを選択的に取り除くように操作できるイオン交換器であって、前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液が通過するイオン交換器を更に含む請求項１のシステム。
【請求項１９】
前記ブライン溶液が前記イオン交換器に入る前に前記ブライン溶液が混ぜられる酸性溶液を含む混合用容器を更に含む請求項１８のシステム。
【請求項２０】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液から二酸化炭素を除去するように操作できる真空抜き取り器を更に含む請求項１のシステム。
【請求項２１】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液へ研磨材を加えるように操作できる研磨材分離器を更に含む請求項１のシステム。
【請求項２２】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液へ沈殿物を加えるように操作できる沈殿物分離器を更に含む請求項１のシステム。
【請求項２３】
ブライン溶液が最初の蒸発器から最後の蒸発器に向かって複数の蒸発器を通るにつれて、前記ブライン溶液中の塩の濃縮が増加するようにカスケード式に配置された少なくとも前記最初と最後の蒸発器とを含む複数の蒸発器；及び
各蒸気源が前記複数の蒸発器の少なくとも１つに結合された複数の蒸気源
を含む脱塩システム。
【請求項２４】
前記複数の蒸発器の数は前記複数の蒸気源の数に等しく、前記複数の蒸発器の各蒸発器は前記複数の蒸気源の異なる蒸気源に結合された請求項２３のシステム。
【請求項２５】
前記複数の蒸気源の少なくとも１つの蒸気源は、前記複数の蒸発器の１より大きい第１の数の蒸発器に結合された請求項２３のシステム。
【請求項２６】
前記第１の数より小さい第２の数の熱交換機の各熱交換機が、前記第１の数の蒸発器のうちの２つの間に機能的に存在するように前記複数の蒸発器のうちの１つの蒸発器に各々結合された第２の数の熱交換機を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項２７】
前記最初の蒸発器に結合され、前記ブライン溶液が前記最初の蒸発器に入る前に、前記ブライン溶液を加熱するように操作できる熱交換機を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項２８】
前記複数の蒸気源が、そこに置かれたタービンを有する複数の集束／分流パイプを含む請求項２３のシステム。
【請求項２９】
前記複数の蒸気源が、各ベンツーリがインペラーを含む複数のベンツーリを含む請求項２３のシステム。
【請求項３０】
各整流器が、前記複数のベンツーリの１つに有り且つ前記インペラーの下流に有る複数の整流器を更に含む請求項２９のシステム。
【請求項３１】
前記インペラーは、プロペラ機に使用するために作動可能なプロペラを含む請求項２９のシステム。
【請求項３２】
前記インペラーは、飛行機のジェットエンジンに使用するために作動可能なダクト内ファンを含む請求項２９のシステム。
【請求項３３】
前記複数の蒸気源が、複数の抽出機を含む請求項２３のシステム。
【請求項３４】
前記複数の抽出機の各々が、コンプレッサーから高圧蒸気を供給される請求項３３のシステム。
【請求項３５】
前記コンプレッサーが、前記複数の蒸発器の各々から低圧蒸気を供給される請求項３４のシステム。
【請求項３６】
前記コンプレッサーが、前記複数の抽出器の各々から中圧蒸気を供給される請求項３４のシステム。
【請求項３７】
前記複数の蒸発器は複数対の蒸発器板を含み、前記蒸発器板の対は前記蒸発器内で変位し、蒸発器板の対の第１蒸発器板は複数の半球のくぼみを含み、蒸発器板の対の第２蒸発器板は複数の半球のくぼみを含み、各くぼみは蒸発器板の側方運動を防ぐため凹部を有する請求項２３のシステム。
【請求項３８】
前記複数の蒸発器は撥水材層で覆われた複数の蒸発器板対を含む請求項２３のシステム。
【請求項３９】
前記複数の蒸発器の各蒸発器内に有り、前記各蒸発器内のブライン溶液を攪拌するように操作できる複数の抽出機を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項４０】
硫酸イオンを選択的に取り除くように操作できるイオン交換器であって、前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液が通過するイオン交換器を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項４１】
前記イオン交換器に入る前に前記ブライン溶液が混ぜられる酸性溶液を含む混合用容器を更に含む請求項４０のシステム。
【請求項４２】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液から二酸化炭素を除去するように操作できる真空抜き取り器を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項４３】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液へ研磨材を加えるように操作できる研磨材分離器を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項４４】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液へ沈殿物を加えるように操作できる沈殿物分離器を更に含む請求項２３のシステム。
【請求項４５】
ブライン溶液を受け取るステップ；
非蒸留水が複数の蒸発器の最初の蒸発器に入る前に前記ブライン溶液を加熱するステップ；
前記ブライン溶液を蒸留流体の部分、及び前記最初の蒸発器に入る前のブライン溶液より濃縮され減少された量のブライン溶液に蒸留するステップ；
前記複数の蒸発器を通る前記減少された量のブライン溶液のポンピングは、
前記減少された非蒸留水が前記複数の蒸発器の次の蒸発器に入る前にブライン溶液の前記減少量を加熱するサブステップ；及び
前記減少されたブライン溶液を蒸留流体の部分、及び前記続きの蒸発器に入る前のブライン溶液より濃縮され更に減少された量のブライン溶液に蒸留するサブステップ；
の上記２つのサブステップを含む、前記複数の蒸発器を通る前記減少された量のブライン溶液をポンプでくみ出すステップ；並びに
前記複数の蒸発器のうちの最後の蒸発器で、ブライン溶液の更なる減少分を蒸留し、濃縮生成物としてブライン溶液の前記更なる減少分を排出するステップ
を含むブライン溶液を脱塩するための方法。
【請求項４６】
蒸気の第１の流れを作るステップ；
前記蒸気の第１の流れを前記複数の蒸発器の最後の蒸発器に運ぶステップ；並びに
前記複数の蒸発器の各蒸発器につき、
蒸発器内に蒸気の第２の流れを作るサブステップ；及び
前記蒸気の第２の流れを続きの蒸発器に運ぶサブステップ
を更に含む請求項４５の方法。
【請求項４７】
蒸気の第１の流れを作るステップは、コンプレッサー内でブライン溶液又は蒸留された液体を蒸気と混ぜるステップを含む請求項４６の方法。
【請求項４８】
蒸気の第１の流れを作るステップは、
蒸気の高圧流を作るステップ；及び
抽出機内で前記蒸気の高圧流を前記最後の蒸発器からの蒸気の低圧流と合流させ、その合流は結果的に前記蒸気の第１の流れをもたらすステップ
を含む請求項４６の方法。
【請求項４９】
蒸気の第１の流れを作るステップ；
前記蒸気の第１の流れを前記複数の蒸発器の最初の蒸発器に運ぶステップ；並びに
前記複数の蒸発器の各蒸発器につき、
蒸発器内に蒸気の第２の流れを作るサブステップ；及び
前記蒸気の第２の流れを続きの蒸発器に運ぶサブステップ
を更に含む請求項４５の方法。
【請求項５０】
蒸気の第１の流れを作るステップは、コンプレッサー内でブライン溶液又は蒸留された液体を蒸気と混ぜるステップを含む請求項４５の方法。
【請求項５１】
蒸気の第１の流れを作るステップは、
蒸気の高圧流を作るステップ；及び
抽出機内で前記蒸気の高圧流を前記最初の蒸発器からの蒸気の低圧流と合流させ、その合流は結果的に前記蒸気の第１の流れをもたらすステップ
を含む請求項４５の方法。
【請求項５２】
前記複数の蒸発器の各蒸発器内の複数の抽出機で、前記複数の蒸発器の各蒸発器内のブライン溶液を攪拌するステップを更に含む請求項５１の方法。
【請求項５３】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、イオン交換器内で前記ブライン溶液内のイオンを交換するステップを更に含む請求項５１の方法。
【請求項５４】
前記ブライン溶液が前記イオン交換器に入る前に酸性溶液を前記ブライン溶液と混ぜるステップを更に含む請求項５３の方法。
【請求項５５】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液から二酸化炭素を除去するステップを更に含む請求項４５の方法。
【請求項５６】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液へ研磨材を加えるステップを更に含む請求項４５の方法。
【請求項５７】
前記複数の蒸発器の如何なる蒸発器にも前記ブライン溶液が入る前に、前記ブライン溶液へ沈殿物を加えるステップを更に含む請求項４５の方法。
【請求項５８】
第１端で低圧蒸気流を受け取るように操作できる第１の注入口を含み、及び前記第１端とは反対側の第２端で中圧蒸気流を排出できるように操作できる第１の排出口を含む経路；並びに
最初のステージが最後のステージの上流にあり、前記経路に結合され、高圧蒸気流を低圧蒸気流に段階的に排出するように操作できる高圧デリバリー機構
を含む抽出機。
【請求項５９】
高圧デリバリー機構は、複数のノズルを含み、前記複数のうちの第１の数のノズルは、少なくとも１つの追加ノズルの周囲の周りに配置され、前記少なくとも１つの追加ノズルは前記複数のうちの前記第１の数のノズルの下流にある請求項５８の抽出機。
【請求項６０】
高圧デリバリー機構は、周囲の周りの３つのノズルは、第４のノズルの周囲の周りに配置された３つのノズルを含むので、前記周囲の周りの前記３つのノズルは、互いに等距離で前記第４のノズルの上流にある請求項５８の抽出機。
【請求項６１】
前記経路は更に狭い通路を含み、その狭い通路は前記第１端及び第２端より狭く、前記経路長より短い経路部分に沿って延び；且つ
前記高圧デリバリー機構が前記狭い通路内から通路に高圧蒸気流を排出するように操作できるように、前記高圧デリバリー機構は前記経路に結合された請求項５８の抽出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に脱塩システムに関し、特に、一連のカスケード(cascading)式蒸発器を用いる脱塩システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
塩水から飲料用又は脱塩水を取り戻すために脱塩システムが考案された。多くの異なる設計のタイプが用いられてきたが、水の蒸気圧の熱力学的性質を用いる蒸発システムは、広く受け入れられてきた。これは主に、蒸発過程により作られた水の相対的に高い純粋性による。１つのシステムは、蒸気をその熱交換機の一端から取り入れ、コンプレッサーを通し、そうしてその熱交換機の他端に戻す単一熱交換機の使用を含む。これは単効果蒸発器として言及される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
単効果蒸発器の欠点は、圧力差が非常に小さい（例えば圧縮比１．０３又は１．０５から１）事である。それ故コンプレッサーは、基本的に送風機として機能し、本当はコンプレッサーとしては機能しない。更に、そのシステムにより作られた全ての蒸留水は、送風機を通る蒸気として進まなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
特定の実施例によれば、脱塩システムは、複数の蒸発器を含む。複数の蒸発器は、少なくとも最初と最後の蒸発器とを含む。複数の蒸発器は、カスケード式に配置されるので、ブライン溶液中の塩の濃縮は、ブライン溶液が最初の蒸発器から最後の蒸発器に向かって複数の蒸発器を通るにつれて増加する。脱塩システムは又、複数の熱交換機を含む。各蒸発器の入り口は、複数の熱交換機の少なくとも１つに結合される。そのシステムは又、複数の蒸発器の少なくとも１つに結合された蒸発源を含む。
【０００５】
装備された特定の機能により、本発明の特定の実施例は、以下の技術的利点のうちの一部若しくは全部を示すか又は全然示さない。種々の実施例は、海水又は汽水からの改良された脱塩工程を提供することができる。開示された実施例は、システムに投入されたエネルギー又は仕事を効率的に利用するために蒸気圧の変化を効率的に利用する塩水のカスケード式蒸発工程を記述する。従って、蒸留水を除くのに必要な仕事量が段階的に減るように蒸留水は除かれる。
【０００６】
加えて、相対的に建設と維持に費用のかからないカスケード式脱塩システムを一定の実施例は、供給することができる。他の技術的利点は、以下の図面、明細書及び請求の範囲から当業者にとって非常に明白で有る。
【０００７】
特定の実施例のより完全な理解は、以下の付随図面に関連する詳細な記述から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】特定の実施例による単一蒸気源を用いる脱塩システムの概略図である。
【図２】特定の実施例による単一蒸気源を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。
【図３】特定の実施例による多蒸気源を用いる脱塩システムの概略図である。
【図４】特定の実施例による多蒸気源を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。
【図５Ａ】図１から４の実施例と共に使用可能なコンプレッサーの１実施例の側断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのコンプレッサーと共に使用可能なプロペラの１実施例の正面図である。
【図５Ｃ】図５Ａのコンプレッサーと共に使用可能なダクト内ファンの１実施例の正面図である。
【図６】特定の実施例による蒸気源としての多抽出機を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。
【図７】特定の実施例による蒸気源としての多抽出機を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。
【図８】特定の実施例による蒸気源としての多抽出機を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。
【図９Ａ】図６から８の実施例と共に使用可能な抽出機の実施例の側断面図である。
【図９Ｂ】図６から８の実施例と共に使用可能な抽出機のもう１つの実施例の側断面図である。
【図９Ｃ】図６から８の実施例と共に使用可能な抽出機のもう１つの実施例の側断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｃの線１９２に沿った正面断面図である。
【図１０Ａ】特定の実施例による蒸発器の平断面図である。
【図１０Ｂ】特定の実施例による蒸発器の側断面図である。
【図１１】特定の実施例による蒸発器の正面断面図である。
【図１２Ａ】特定の実施例による蒸発器内に使用されたカセットと抽出機の透視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの抽出機の正面断面図である。
【図１３Ａ】図１２Ａのカセットのうちの１つの１部分を形成するために使用される熱交換機板の正面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される熱交換機板の点線に沿って折り曲げられた縁を持つ図１３Ａの熱交換機板の正面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｂの熱交換機板の側断面図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｂの熱交換機板の側断面図である。
【図１４Ａ】図１２Ａのカセットのうちの１つの１部分を形成するために使用されるもう１つの熱交換機板の正面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示される熱交換機板の点線に沿って折り曲げられた縁を持つ図１４Ａの熱交換機板の正面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｂの金属板の側断面図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｂの金属板の側断面図である。
【図１５Ａ】特定の実施例によるカセットアセンブリーの１部透視図である。
【図１５Ｂ】縁に形成されたタブを示す図１５Ａの部分拡大透視図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａの拡大部分側面図である。
【図１６Ａ】特定の実施例によるもう１つのカセットアセンブリーの部分透視図である。
【図１６Ｂ】縁を示す図１６Ａの部分拡大透視図である。
【図１６Ｃ】図１６Ａの拡大部分側面図である。
【図１７Ａ】平表面を持つへこみと共に示された、一緒に組み立てられた２つの熱交換機板の拡大部分平面図である。
【図１７Ｂ】数個のくぼみ中のへこみと共に示された、一緒に組み立てられた２つの熱交換機板の拡大部分平面図である。
【図１８Ａ】溶接継ぎ手を用いて一緒に接合された２つの熱交換機板の拡大部分平面図である。
【図１８Ｂ】ブレーズド(blazed)継ぎ手を用いて一緒に接合された２つの熱交換機板の拡大部分平面図である。
【図１８Ｃ】圧着クランプを用いて一緒に接合された２つの熱交換機板の部分平面図である。
【図１８Ｄ】熱交換機板の縁が持ち上げられているので圧着クランプが安全に適所に保持される、圧着クランプを用いて一緒に接合された２つの熱交換機板の部分平面図である。
【図１８Ｅ】リベット又はねじを用いて一緒に接合された２つの熱交換機板の部分平面図である。
【図１８Ｆ】１つの熱交換機板の縁に一体化して形成された延長タブを用いて一緒に接合された２つの熱交換機板の部分平面図である。
【図１９】特定の実施例によるイオン交換システムを用いる脱塩システムの概略図である。
【図２０】特定の実施例による研磨材を用いる脱塩システムの概略図である。
【図２１】特定の実施例による研磨材及び沈殿物質を用いる脱塩システムの概略図である。
【図２２】特定の実施例による最後の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出される脱塩システムの概略図である。
【図２３】特定の実施例による最後の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出されるもう１つの脱塩システムの概略図である。
【図２４】特定の実施例による最後の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出される２つの蒸気源を用いる脱塩システムの概略図である。
【図２５】特定の実施例による最初の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出される脱塩システムの概略図である。
【図２６】凝縮蒸気と沸騰水との間の凝縮側温度と全温度差の関数としての全熱伝導係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、図１は、特定の実施例による単一蒸気源を用いる脱塩システムの概略図である。脱塩システム１０は、脱気供給入力１２で塩水を受容するのに適合し、塩水から蒸留水の少なくとも一部分を蒸留するのに適合し、且つ蒸留水出力ライン１４で蒸留水を提供し且つ濃縮ブライン出力ライン１６で濃縮ブラインを提供する。脱塩システム１０は、数個の水蒸発器２０、各水蒸発器２０の間に結合された数機の熱交換機２２、及び各水蒸発器２０に結合されたコンプレッサー２４を有する。コンプレッサー２４は、各水蒸発器２０にカスケードに結合されるので、各続きの水蒸発器２０は、上流側水蒸発器２０より相対的に低い作動圧及び作動温度を有する。このように、水を、塩水から漸次取り除く事ができ、又は蒸発することができる。
【００１０】
上流側水蒸発器２０の凝縮蒸気は、塩水を沸騰させるのにより多くの蒸気が必要になる。この流れは、次の下流側水蒸発器２０に滝のように流れ込み、そこでは蒸気が凝縮しより多くの水が蒸発する。このように蒸気は、水蒸発器２０ｄから水蒸発器２０aへ向かって進むので、その温度は減少し、塩水は蒸発器２０aから蒸発器２０dへ向かって進むので塩濃縮度は、増加する。従って、より高い温度の蒸気は、より濃縮度の高い塩水を蒸発するのにも用いられるのに対し、より濃縮度の少ない塩水は、より温度の低い蒸気で蒸発される。このことは、より濃縮度の少ない塩水から水を抽出する事について相対的に簡便で（従ってより少ない仕事）である利点がある。蒸発器間の温度差は、１°の何分の１かの小ささになりうる。ある実施例において、水蒸発器２０間の温度差は、１から６°Ｆの間である。
【００１１】
示される通り、脱気塩水は、脱気供給入力１２に導入され、反対方向に流れる濃縮塩水と蒸留水とを有する対向流熱交換機２６に導入される。熱交換機２６は、蒸発器２０aに入る前にブライン溶液を予熱する事を助けることができる。脱気塩水は、一部の水が蒸発する第１水蒸発器２０aに入る。脱気供給１２に存在していたときよりも高い塩濃縮である残りの塩水は、対向流熱交換機２２aにポンプで通され、追加の水が蒸発される第２水蒸発器２０bに入る。水蒸発器２０aより高温高圧である水蒸発器２０bに入る前に対向流熱交換機２２aは、塩水を加熱するのを助ける。このプロセスは、望まれるとおり何回でも繰り返される。図１に、４つの水蒸発器２０a、２０ｂ、２０ｃ、及び２０ｄが示されるが、水蒸発器２０は何器でも使用しても良い。水蒸発器２０ｄに導入された各ポンドの蒸気につき４つの蒸発器又は４ステージを使うことにより、４ポンドの液体（蒸留水１４）生成物が生成可能である。このように、初期エネルギーは、４回再生利用されるので、流入する蒸気の凝縮熱は、各４つの水蒸発器２０に供給される。水蒸発器２０により使用される蒸気の４番目のみが実際コンプレッサー２４を通る事は４ステージのもう１つの利点である。このようにコンプレッサー２４は、単一ステージ脱塩システムで必要なコンプレッサーの大きさの１／４で有りうる。
【００１２】
第１水蒸発器２０aから蒸発された塩水は、コンプレッサー２４の取り入れ口２８に入る。もし望まれるなら、コンプレッサー２４を冷却状態に保つためコンプレッサー取り入れ口２８に噴霧液体を加えることができる。これは蒸気を過熱から予防するのに助けとなる。コンプレッサー２４は、各４ステージに対して圧縮されるので圧縮率は、単一ステージのみの場合より非常に高くなる（各追加ステージにつき全体圧縮率はその追加ステージの圧縮率により乗算される）。高圧縮率での圧縮時、従来のコンプレッサーは典型的に、過熱する。これは、過熱蒸気を克服するため非過熱蒸気について必要なエネルギーよりも多くのエネルギーがシステムに投入される事を要する可能性がある。これは、コンプレッサー内の気体が熱くなればなるほど、それを圧縮するのにより多くのエネルギーを要するという概念に基づく。このように、特定の実施例において、蒸気を過熱させるよりも、飽和曲線上に維持し過熱を避けるため液体はコンプレッサーに噴霧される。コンプレッサーに噴霧される液体は、操作上の必要、希望、又は好みにより塩水又は蒸留水であってもよい。水をコンプレッサー２４に導入する事により明らかなように、いくらかの水は蒸発し凝縮され得る追加の蒸気を作る。というのは、示された実施例において、コンプレッサー２４供給された塩水は、コンプレッサー２４を冷却状態に保つ助けとなるばかりでなく、又同時にある塩水を脱塩する。このように、明らかであるかもしれないが、コンプレッサー２４は、蒸気ばかりでなく液体も取り扱うことができる。例えば、特定の実施例において、スターローターコーポレーション(StarRotor  Corporation)から入手可能なgerotorコンプレッサーを使うことができる。
【００１３】
もし余剰液体がコンプレッサー２４に加えられると、余剰分は、ノックアウトドラム３０へ取り除かれる。脱気供給１２の一部分も又、ノックアウトドラム３０に供給可能である。液体のこの供給をコンプレッサー２４に噴霧するために使うことができる。この図に描かれたノックアウトドラム３０は塩水と共に示されるが、他の実施例においてノックアウトドラムは、蒸留水で満たされ得る。
【００１４】
噴霧水は、如何なるタイプの水であっても良い。１実施例において、噴霧水は、塩水であり得る。水はコンプレッサー２４で蒸発するので、塩の濃縮は増加する。この濃縮塩の一部は、システムから除かれなければならない。そしてそれは濃縮ブライン出力ライン１６から濃縮生成物として取り戻される。ノックアウトドラム３０から取り除かれた濃縮塩を埋め合わせるために新脱気供給３２は、加えられる。ノックアウトドラム３０の１機能は、コンプレッサー２４に噴霧される塩水がそこに凝縮する蒸気と共に水蒸発器２０ｄに入る事を避ける事である。
【００１５】
コンプレッサー２４を出る高圧蒸気は、最高圧で運転中の水蒸発器２０ｄに供給される。水蒸発器２０ｄに供給されるこの蒸気は、水蒸発器２０ｃに供給される蒸気よりも高温であるかもしれない。これらの蒸気が凝縮するにつれて、それらは水が塩水から蒸発する原因になる。水蒸発器２０ｄに供給される蒸気よりも低温であるこれらの蒸気は、蒸気が凝縮する低温で運転される次の水蒸発器２０ｃに通される。システム中に構成された全ての他の水蒸発器２０ｂ及び２０aについてこのプロセスは繰り返される。各ステップで漸次冷却しながら、蒸発器２０ｄから蒸発器２０aへ蒸気は一般に移動する一方、脱気供給入力１２は、蒸発器２０aから蒸発器２０ｄへ一般に移動する塩水を供給する。塩水が蒸発器２０ｄへ向かって移動するにつれて、水は蒸発するので塩濃縮は次第に増加する。塩水が最後に蒸発器２０ｄを出るとき、塩水は相対的に濃縮され相対的に高温である。この熱い濃縮流体は、濃縮生成物１６として排除される前に熱交換機２２及び２６を通る。濃縮流体は、熱交換機２２及び２６を通るにつれて濃縮生成物は冷却される。濃縮生成物から除去された熱は、各水蒸発器２０に入る塩水の温度を増すために使用される。脱塩システム１０の操作者の必要により、濃縮生成物１６及び／又は蒸留水１４は、後の使用のために回収可能である。
【００１６】
脱気供給入力１２に入る如何なる非凝縮性物質（例えば、空気又は気体）もシステムから除去されなければならない。図１に示すとおり、全ての熱交換機は大気（圧）１以上で運転されると想定されるので、非凝縮性物質は直接除去可能である。もしシステムが１気圧以下で運転されるなら、非凝縮性物質を除去するために真空ポンプ（特別には示されず）が必要とされるかもしれない。いずれの場合にせよ、除去前に凝縮器３６が配置されるので、非凝縮性物質が除去される前に水蒸気は再生可能である。ある実施例において、非凝縮性物質は、最終的に外界に排出される緩慢なしずくとして脱塩システムから除去可能である。凝縮器３６は、非凝縮性物質が排出される前に、非凝縮性物質に混じっているかもしれない如何なる水蒸気でも再生される事を確認する。もし脱塩システムが高圧で運転されるなら、エネルギーは、タービン５６で再生可能である。このエネルギーを、脱気供給１２に圧力を加えるために使用されるポンプ５７で再び与えることができる。
【００１７】
コンプレッサー２４は、エンジン又は電動機のような如何なる動く装置によっても駆動可能である。図１において、コンプレッサー２４は、ブレイトンサイクルエンジン４０及びランキンサイクルエンジン４２のような複合サイクルガスタービンにより駆動される。ブレイトンサイクルエンジン４０において、エアーコンプレッサー４４を用いて空気が圧縮され、燃焼室４６内で燃料が圧縮空気に加えられ燃焼され、高温高圧気体は、膨張器４８を通して膨張される。既存の低圧気体は非常に熱く、この場合熱交換機５０であるボトミングサイクルの間、ランキンサイクルで液体を蒸発するために使用可能である。
【００１８】
ランキンサイクルエンジン４２において、高圧流体は、熱交換機５０で加熱される。高温高圧流体は、仕事が抽出される膨張器５２で膨張する。膨張器５２を出る蒸気は、凝縮器５４で液体に凝縮され、その後熱交換機５０にポンプで戻される。
【００１９】
理想的には、ランキン膨張器５２は、膨張プロセスの間膨張器５２で液体の凝縮を可能にする。これが起きると、凝縮器５４の熱負荷を減少し、膨張器５２の物理的大きさを縮小し、そのサイクルをもっと効率の良い物とする。というのは、いくらかの潜熱が仕事量に変換されるからである。１実施例において、ジェローター(gerotor)膨張器であっても良い。もう１つの実施例において、ジェローター膨張器は、テキサス州ブライアン(Brian)にあるスターローター株式会社から入手可能である。
【００２０】
原理上は、多くのランキン流体が利用可能であるが、ある流体は他より良い。膨張器に入るときに超臨界圧以上で、膨張器から出るときに超臨界圧以下である流体が選ばれる。膨張器に入るときに超臨界圧以上の流体（例えばメタノール）を選ぶ事により、ブレイトンサイクルからの排出気体から熱エネルギーを選ばれた流体が向流的に抽出するのでその流体中で顕著な熱変化のみ存在する。このことは、システム効率を増加する熱交換機を通してアプローチ温度を非常に均一にすることができる。もしその流体が、高温熱交換機内で潜熱変化を受けるなら、システム効率を低下させる高アプローチ温度が熱交換機内で要求される。
【００２１】
図２は、特定の実施例による単一蒸気源を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。脱気供給入力１２、蒸留水出力ライン１４、濃縮ブライン出力ライン１６、水蒸発器２０、熱交換機２２、コンプレッサー２４、ブレイトンサイクルエンジン４０、及びランキンサイクルエンジン４２は、図１の実施例に類似する。脱塩システム６０はしかし、脱気供給入力１２が最高温及び最高圧で運転される蒸発器２０ｄに結合される点において異なる。本実施例は、脱気供給が反溶解特性を持つ構成物を有する場所で望まれる可能性がある。例えば炭酸カルシウムは、温度が高くなるほど溶けにくくなる。
【００２２】
明らかなように、水蒸発器２０ｄで脱気供給を導入することにより、塩水が水蒸発器２０ｄから水蒸発器２０aへ向かって移動するにつれて、塩水の濃縮は減少する。このことは、図１において、蒸発器２０（a,b,c,d）間での塩濃縮の変化方法の逆である。しかし、左端の水蒸発器２０aから右端の水蒸発器２０ｄへ温度及び圧力はまだ増加する。
【００２３】
図３は、特定の実施例による多蒸気源を用いる脱塩システムの概略図である。脱塩システム７０は、脱塩システム７０が又、各々異なる塩濃縮度で運転している一連の蒸発器２０を用いる点において図１の脱塩システム１０に類似する。この特定の実施例において、しかし、各蒸発器２０はそれ専用のコンプレッサー２４を有する。この場合、各蒸発器は、各蒸発器ステージ間で熱交換機の必要性を除去できるほぼ同一温度で運転する事は可能である。図３に示されるコンプレッサーは、如何なる手段でも駆動可能である。この場合、電動機７２が示される。先行実施例に類似して、各蒸発器を通るにつれて塩濃縮度は、ゆっくりと増加する。従って、溶液は、水蒸発器２０aで最も濃縮され、水蒸発器２０ｄで最も低濃縮である。このように、水蒸発器２０aに奉仕するコンプレッサー２４は最も困難な仕事を持つ可能性がある。というのはそのコンプレッサーは、最も濃縮された溶液で働くからである。ある実施例において、コンプレッサー２４は、１対１．０５又は１．０３の低圧縮率で非常に効率的である可能性がある。
【００２４】
図４は、特定の実施例による多蒸気源を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。脱塩システム８０は、脱塩システム８０が又、各々異なる塩濃縮度で運転している一連の蒸発器２０を用いる点において図３の脱塩システム７０に類似する。この特定の実施例において、しかし、各コンプレッサー２４は多蒸発器２０に奉仕する。この特定の実施例において、各コンプレッサー２４は２つの蒸発器２０に奉仕する。加えて、単一コンプレッサー２４により奉仕された水蒸発器２０は、異なる温度で動作できる。単一コンプレッサー２４により奉仕されたステージ間で対向流熱交換機２２の使用によりこれは簡易化され得る。
【００２５】
図５Ａは、図１から４の実施例と共に使用可能なコンプレッサーの１実施例の側断面図である。図５Ｂと５Ｃとは、図５Ａのコンプレッサーと共に使用可能なインペラーの異なるタイプの例である。コンプレッサー２４は、上記の脱塩システム１０，６０、７０，及び８０と共に使用可能である。実施例によりコンプレッサー２４は、相対的に低圧ではあるが高速用に設計可能である。コンプレッサー２４は、のど部２４ｃで結合された集束パイプ部分２４a及び分流パイプ部分２４ｂを有しても良い。これはベンツーリに類似する可能性がある。インペラー２４ｄは、コンプレッサー２４を通る流れを作るために提供される。インペラー２４ｄは、プロペラ２４ｄ’  又はダクト内ファン２４ｄ”であっても良い。加えて、整流器２４eは、蒸気のエネルギーを奪う回転運動を取り除くために提供可能である。開発費を節約するために、プロペラ２４ｄ’又はダクト内ファン２４ｄ”は、宇宙空間応用に適合可能である。例えばプロペラ２４ｄ’は、プロペラ機に使用されるプロペラーで、ダクト内ファン２４ｄ”は、ジェットエンジンに使用されても良い。これは蒸発器圧を調整することにより為され得るので蒸気密度は、プロペラ２４ｄ’又はダクト内ファン２４ｄ”が動作するように設計された高度での空気に類似する。使用されたインペラー２４ｄのタイプに無関係に、コンプレッサー２４は、蒸気流を加速するためにインペラー２４ｄを使うことができるのでそれは高速で運動する。というのは整流器２４eはインペラー２４ｄの下流にあるので、それは蒸気のスピン量を減らすことができるからである。これは望ましい。というのは、しばしば回転運動は、殆ど全然利益を与えないエネルギーの浪費になるからである。蒸気が整流器２４eを通り移動するにつれてコンプレッサー２４の直径は増加し始め、蒸気速は、鈍化し始める。この速度の減少は、圧力エネルギーに変換される。
【００２６】
図６は、特定の実施例による蒸気源としての多抽出機を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。脱気供給入力１２、蒸留水出力ライン１４、濃縮ブライン出力ライン１６、及び水蒸発器２０は、図１の実施例に類似する。脱塩システム９０は、各コンプレッサーが抽出機９２を用い実施される点でしかし異なる。ある実施例において、抽出機９２は、脱塩システム９０の減温減圧での作動を可能にする蒸気の大容量を圧縮できる点で利点がある。これは容器費用を減少させ、排出ブライン水及び蒸留水で供給水を予め予熱するかなりの大きさの熱交換機の大きさを減少する。各抽出機９２により要求される動力は、機械式コンプレッサー９４により供給される。図６に示されるとおり、機械式コンプレッサー９４への入力蒸気は、各抽出機９２からの低圧流体ライン９６から供給される。特定の実施例において、機械式コンプレッサー９４は、低圧流体ライン９６から低圧流体を受け取ることができ、５又は６対１の比率で圧縮できる。この高圧蒸気はその後、抽出機９２ののど部に供給される。高圧蒸気は、各蒸発器２０のために必要な圧縮を作るのに使われる。
【００２７】
図７は、特定の実施例による蒸気源としての多抽出機を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。コンプレッサー２４が各抽出機９２からの高圧ライン１０２により供給される事を除き脱塩システム１００は、脱塩システム９０に類似する。言い換えると、抽出機９２は、コンプレッサー２４に入る蒸気を予め圧縮するのを助けることができる。これの１つのあり得る利益は、それがコンプレッサー２４の大きさ／動力要求を少し小さくする事であるかもしれない。というのは、コンプレッサーに入る蒸気は既に、僅かに予め圧縮されるからである。
【００２８】
図８は、特定の実施例による蒸気源としての多抽出機を用いるもう１つの脱塩システムの概略図である。脱気供給入力１２、蒸留水出力ライン１４、濃縮ブライン出力ライン１６、及び水蒸発器２０は、図１に描かれる実施例に類似する。この特定の実施例において、しかし各抽出機９２は、多蒸発器２０に奉仕する。加えて、単一コンプレッサーにより奉仕された水蒸発器２０は、異なる温度で操作できる。単一抽出機９２により奉仕されたステージ間で対向流熱交換機２２の使用によりこれは簡易化され得る。
【００２９】
図９Ａ―９Ｃは、図６から８の実施例と共に使用可能な異なる抽出機の側断面図であり、図９Ｄは、図９Ｃの線１９２に沿った正面断面図である。図９Ａ―９Ｃに描かれた抽出機は一般に、２つの入り口と１つの出口を含む。第１の入り口は、抽出機９２の左側に置かれ、低圧低速蒸気を受け取る。２番目の入り口は、入力ライン９３からの高圧高速蒸気を提供する。これらの２つの入力は、抽出機９２の拘束のど部内で混合し、２つの入力からの蒸気の圧力や速度の中間値を有する蒸気出力を生成する。１対１．０５又は１．０３の圧縮率で圧縮される時抽出機９２は、相対的に高効率を有する可能性がある。
【００３０】
図９Ａに描かれる抽出機は、動力流体が単一ステップで供給される定領域抽出機９２aを示す。その動力流体は入力ライン９３を通して供給される。動力流体は特定の実施例において、高圧蒸気であり得る。
【００３１】
図９Ｂは、動力流体の漸次的追加を許すのに適合された２ステップノズル９２ｂ’を有する抽出機９２ｂのもう１つの実施例を示す。２ステップノズル９２ｂ’は、図９Ａに描かれた単一ステップノズルより効率的であり得る。２ステップノズル９２ｂ’は、高圧蒸気が２ステージに導入されるのを可能にする。２ステージは左から抽出機９２に入る低速蒸気と、２ステップノズル９２ｂ’を通り入る高速蒸気との間の速度差を減少する。このように２ステージノズルの第１ステージは、第２ステージに到達する前に低速蒸気を前もって加速するのを助ける事ができる。２ステージは図９Ｂに示されるが、他の実施例は、追加ステージを使うことができる。
【００３２】
図９Ｃは、２段ノズル９２ｃ’を用いるもう１つの抽出機９２ｃを描く。２段ノズル９２ｃ’は、４つの個々のノズルチップ、中央ノズルチップ９２ｃ”及び周辺ノズルチップ９２ｃ”’を含む。図９Ｄに見ることができるように、中央ノズルチップ９２ｃ”は、３つの等しく間隔を置く周辺ノズルチップ９２ｃ”’により囲まれる。中央ノズルチップ９２ｃ”は、周辺ノズルチップ９２ｃ”’より更に下流に延びる。このように、高圧蒸気は、先ず周辺ノズルチップ９２ｃ”’を通り、ついで中央ノズルチップ９２ｃ”を通り下流で２段で放出される。３つの周辺ノズルチップ９２ｃ”’が描かれるが、他の実施例は、それ以下又はそれ以上の周辺ノズルチップを使うことができる。更に、幾つかの実施例は、ノズルチップを異なった風に配置するかもしれない。例えば、中央ノズルチップ９２ｃ”は、周辺ノズルチップ９２ｃ”’の上流かもしれないし、又全ての４つのノズルチップは、同じ長さかもしれない（例えば、それらは全て抽出機９２に等しい距離延びる）。
【００３３】
図１０Ａは、特定の実施例による蒸発器の平断面図で、図１０Ｂは、特定の実施例による蒸発器の側断面図である。熱交換機２２を、封入パイプ１２０内に含むことができる。この特定の実施例において、熱交換機２６を各水蒸発器２０を通じて分布させることができるので各水蒸発器２０からの水蒸気の効率的蒸発が起きうる。図１０Ｂに示されるとおり、脱気供給入力１２は、塩水の入口点を与える。水は、水蒸発器２０で蒸発するので、ポート９８’は、蒸留水蒸気の排出口を与える。液体ポンプ２４は、塩水が脱気供給入力１２から各複数の抽出機９２への経路を取るために与えられる。抽出機９２は、液体が移動するのを助けるために塩水内の幾らかの流れを導くことができる。これは熱伝達を助けることができ、水蒸発器を小さくする事を可能にする。このプロセスを用い、蒸留水を得るために塩水から水を蒸発させる事ができる。
【００３４】
図１０Ａは、水蒸発器２０を通る水蒸気により取り得る経路を示す。ポート９８”を通って入る蒸気は、プレートを通り塩水を加熱し沸騰させる。沸騰するべき塩水を持ってくる際、蒸気は、水蒸発器２０を通るジグザグ経路を通り、排出口（例えば、図１１の排出口１４）を通る凝結水として実際上排出される。蒸気は左から右へ進むので、整流板(baffles)は、より一緒に近づく。凝結から蒸気を失うにもかかわらず、これは相対的に一定速（例えば、約５フィート／秒）を保つのを助けることができる。蒸気が整流熱交換板を通り水が凝結するので、蒸気相は、非凝縮性物質に富むことになる。これらの非凝縮性物質を、出口７４を通り排出することができる。このように、水蒸発器２０からの蒸留水蒸気を次の水蒸発器２０中の塩水を加熱するために使用することができる。蒸留水排出ライン（例えば、図１１の排出口１４）は、脱塩システムからの凝結蒸留水の排出口を与える。
【００３５】
図１１は、特定の実施例による蒸発器の正面断面図である。上四分円１２２及び下四分円１２４は、低圧塩水を含み、左四分円１２８及び右四分円１３０は、高圧蒸気と蒸留水とを含む。水は塩から蒸発し出口９８’を通り上部から出る。低圧塩水と高圧水蒸気との圧力差を、コンプレッサー又は抽出機（特に図１１には示されず）により供給できる。左四分円１２８と右四分円１３０とは、プレート内部で凝結する高圧蒸気を供給される。凝結物は、左四分円１２８と右四分円１３０との底に集まり、ポート１４から排出される。１実施例において、熱交換板の角を膨張性ガスケットを用い、パイプに密封する事ができる。
【００３６】
図１２Ａは、水蒸発器２０と封入パイプ１２０から取り除かれた抽出機９２とを示す。図１２Ｂは、熱交換を促進できる熱交換機を通り液体を循環する図１２Ａの抽出機９２の正面断面図を示す。
【００３７】
一体化された水蒸発器２０及び熱交換機２６は記述される。図１３Ａは、一体化水蒸発器２０の１部分を形成するために使用可能な金属板１４０及び図１２の熱交換機２６を示す。金属板１４０は、望ましい形に切断され且つ多くのくぼみ１４２がそこに形成された状態で図１３Ａに示される。加えて、タブ１４６は、金属板１４０の４隅に一体的に形成される。図１３Ｂは、点線１４４に沿って金属板１４０に折り目が形成された図１３Ａの金属板１４０を示す。図１３Ｃと１３Ｄとは、各々線１３Ｃ及び１３Ｄに沿い切断された金属板１４０の断面図を示す。
【００３８】
図１４Ａから１４Ｄは、水蒸発器２０を形成するために使用可能な金属板１５０及び図１２の熱交換機２６のもう１つの実施例を示す。金属板１５０は、金属板１５０の４隅にタブが存在しない点を除き金属板１４０と同一である。金属板は、望ましい形に切断され且つ多くのくぼみ１５２がそこに形成された状態で図１４Ａに示される。図１４Ｂは、点線１５４に沿って金属板１５０に折り目が形成された図１４Ａの金属板１５０を示す。図１４Ｃと１４Ｄとは、各々線１４Ｃ及び１４Ｄに沿い切断された金属板１５０の断面図を示す。
【００３９】
図１５Ａは、水蒸発器２０の組み立てられた部分及び１つ１つ積み上げられた多くの金属板１４０を用い構成された図１３の熱交換機２６を示す。図１５Ｂは、各タブ１４６により形成された構造を示す図１５Ａの部分拡大図である。図１５Ｃは、図１５Ａの拡大側面図を示す。
【００４０】
図１６Ａは、水蒸発器２０の組み立てられた部分及び１つ１つ積み上げられた多くの金属板１５０を用い構成された図１４の熱交換機２６を示す。図１６Ｂは、２つの対の板１５０の隅部を示す図１６Ａの部分拡大図である。図１６Ｃは、図１６Ａの拡大側面図を示す。
【００４１】
図１７Ａは、本発明の１面を含むへこみ形１４２又は１５２の１実施例を示す。示されたとおり、各へこみ形１４２又は１５２は、平部分１５６を持つので、もう１つの金属板１４０又は１５０が隣り合わせに置かれた時、もし先端が丸くなっているか尖っているなら起きるであろう斜め滑りの傾向はない。図１７Ｂに示されたもう１つの実施例において、１金属板１４０又は１５０のくぼみ１４２又は１５２を、もう１つの金属板１４０又は１５０からもう１対のくぼみ１４２又は１５２の外面形状に従うように適合されたへこみ１５８を用い形成できる。
【００４２】
図１８Ａから１８Ｆは、１金属板１４０又は１５０をもう１つに付着するために使用可能な種々のタイプの継ぎ手を示す。図１８Ａは、溶接継ぎ手１６０を示す。図１８Ｂは、ブレーズド継ぎ手１６２を示す。図１８Ｃは、終端部を一緒に付着するために用いられる圧着クランプ１６４を示す。図１８Ｄは、圧着クランプ１６４のもう１つの実施例を示し、熱交換機板１４０又は１５０の縁は持ち上げられているので、圧着クランプが安全に適所に保持される。図１８Ｅは、板１４０又は１５０を一緒に付着するために使用されるリベット又はねじ１６８を示す。図１８Ｆは、１板１４０又は１５０の縁に一体的に形成されたタブ１７０を示す。組み立て時に、このタブは、隣り合う板１４０又は１５０の縁の周りに曲げられる。
【００４３】
図１９は、特定の実施例によるイオン交換システムを用いる脱塩システムの概略図である。脱塩システム１８０は、硫酸イオンを選択的に取り除くイオン交換システムを提供する。硫酸イオンを取り除くために操作できる樹脂の例は、ピューロライト(Purolite)A-830W（ピューロライト株式会社から入手可能）及びリライト(Relite)MG1/P（三菱化学株式会社Residdion  S.R.Lから入手可能）
図１９において、ｐＨ値を下げるために酸は、混合用容器１８２の淡水供給に加えられる。塩酸、リン酸、又は硫酸のような如何なる適切な酸物質をも使用できる。１実施例において、相対的低費用より硫酸を用いることができる。混合機に存在するｐＨは大体３から６である。塩素イオンでいっぱいの吸尽イオン交換ベッド１８４に酸性水が加えられる。塩水が吸尽イオン交換ベッド１８４を通過するとき、硫酸イオンは拘束され塩素イオンは開放される。硫酸イオンの約９５％除去は可能である。吸尽イオン交換ベッド１８４に存在するｐＨは大体５．０から５．２である。この脱スルホン化水は、溶解二酸化炭素が除去される真空抜き取り器１８６に流れる；低圧蒸気は、運搬ケース(carrier  case)として加えられる。幾らかの実施例において、膜を横切り気体を引くために真空を用いる装置のような他の脱気技術を使用できる。真空抜き取り器１８６を出る液体は、大体７．０から７．２のｐＨを有する。その液体は、熱交換機の湯垢問題を減らす硫酸及び炭酸イオンの低濃縮を含む。脱気塩水は、脱塩システム１８８に流れ入る。脱塩システム１０、６０，７０，８０，９０，１００，又は１１０のような多くの異なるタイプの脱塩システムを採用できる。図１９はしかし、脱塩システム７０を用いて示される。水蒸発器２０を出る濃縮ブラインは、再生イオン交換ベッド１９０を再生するために使用される。典型的には、ブライン濃縮は、供給塩水より２．５倍から４倍濃縮される。
【００４４】
図２０は、特定の実施例による研磨材を用いる脱塩システムの概略図である。脱塩システム２００は、塩水と共に小さいゴム球、又は刻んだ針金の小片のような研磨材を含むことにより熱交換機表面の湯垢形成を減らすように操作可能である。研磨材をライン２０４で塩水に導入でき、濾過、沈殿、又は磁石のような適切な方法を採用する研磨材分離器２０２を用いライン２０６で濃縮ブラインから研磨材は回収される。
【００４５】
図２１は、特定の実施例による研磨材及び沈殿物質を用いる脱塩システムの概略図である。脱塩システム２１０は、水蒸発器２０及び熱交換機２６内表面の湯垢形成を減少する２つのシステムを提供する。１実施例において、研磨材分離器２０２は、図２０の研磨材分離器２０２に類似する方法でその機能を実施可能である。特定の実施例は、ライン２３２で沈殿物を塩水に分配しライン２３４から沈殿物を取り戻す沈殿物分離器２３０を提供する。核形成部位を提供する種結晶として作用するために塩水に沈殿物の小粒を加える。塩溶液が過飽和するので、金属表面で起きる沈殿よりも沈殿物は、種結晶に形成する傾向がある。というのは、表面積が金属表面よりも非常に大きいからである。又、金属表面とは違い、種結晶は、金属表面よりも種結晶に沈殿を容易に形成する新たに形成された沈殿物に類似した結晶構造を持つ。沈殿物は、分離器２３０で適切な方法（例えば、濾過、遠心分離）で除去される。沈殿物の１部分は、種結晶として戻され、過剰分は、システムから除去される。
【００４６】
図２２は、特定の実施例による最後の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出される脱塩システムの概略図である。脱塩システム２２０は、塩水を塩水取り入れライン１２で受け入れるのに適合され、塩水から蒸留水の少なくとも一部分を蒸留し、蒸留水出力ライン１４で蒸留水を提供し、濃縮ブライン出力ライン１６で濃縮ブラインを提供する。脱塩システム２２０は、数器の水蒸発器２０、各水蒸発器２０の間に結合された数機の熱交換機２２、及び水蒸発器２０（蒸気圧縮蒸発器として機能できる）の１つに結合された抽出機９２を有する。カスケード形式で他の水蒸発器２０a、２０ｂ、及び２０ｃに加圧蒸気を供給できるので、各一連の水蒸発器２０a、２０ｂ、及び２０ｃ（多効果蒸発器として機能できる）は、上流水蒸発器２０ｄより相対的に低い作動圧力を有する。このように、水を漸次除去でき、又は塩水から蒸発できる。
【００４７】
示されるとおり、脱気塩水は、脱気水供給入力１２に導入され、反対方向に流れる濃縮ブライン及び蒸留水を有する対向流熱交換機２６に導入される。脱気塩水は、水の一部が蒸発する第１水蒸発器２０ｄに入る。残りの塩水は、ポンプにより対向流熱交換機２２ｃを通り追加の水が蒸発する第２水蒸発器２０ｃに入る。このプロセスは、望まれる回数だけ繰り返される。示される通り、全部で４つの水蒸発器２０a、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄが示されるが、水蒸発器２０の如何なる台数をも使用できる。
【００４８】
ボイラーから供給され得るような高圧蒸気は、ライン９３を通り抽出機９２に入り、入力ライン２８から出力ライン３０へ水蒸気を圧縮するのに必要とされる動力を提供する。出力ライン３０は、水蒸発器２０ｄに結合される。こうして、水蒸発器２０ｄに結果として起きる高圧は、水蒸気が凝結する原因となる。これらの蒸気が凝結するにつれて、それらは水を塩水から蒸発させる。低圧で運転される次段の蒸発器２０ｃにおいて、これらの蒸気は凝結する。本システムで構成される全ての他の蒸発器２０ｂ及び２０aにつきこのプロセスは繰り返される。
【００４９】
塩水取り入れライン１２に入る如何なる非凝縮性物質もシステムから除去可能である。図２２に示されるとおり、全ての熱交換機は、１気圧以上で動作すると推定されるので、非凝縮性物質を直接除去できる事が想定される。もしシステムが１気圧以下で運転されるなら、非凝縮性物質を除去するために真空ポンプ（特別には示されず）が必要とされるかもしれない。いずれの場合にせよ、排出３８の前に凝縮器３６が配置されるので、非凝縮性物質が除去される前に水蒸気は回収可能である。抽出機９２は、取り入れライン２８から出力ライン３０へ水蒸気の加圧に奉仕する。
【００５０】
図２３は、特定の実施例による最後の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出されるもう１つの脱塩システムの概略図である。塩水取り入れライン１２、蒸留水出力ライン１４、濃縮ブライン出力ライン１６、水蒸発器２０、熱交換機２２、及び抽出機９２は、図２２の脱塩システム２１０に類似する。脱塩システム２３０は、しかし抽出機９２の入力ラインが第２水蒸発器２０ｃに結合される点で異なる。
【００５１】
図２４は、特定の実施例による最後の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出される２つの蒸気源を用いる脱塩システムの概略図である。この実施例は、脱塩システム２４０は又、各々異なる塩濃縮で動作する一連の水蒸発器２０を用いる点で図２２の脱塩システム２１０に類似する。この特定の実施例においてはしかし、数機の水蒸発器２０ｃ及び２０ｄは、それら自身専有の抽出機９２を有する。図２４において第１水蒸発器２０ｄ及び第２水蒸発器２０ｃは、各それら自身専有の抽出機９２とともに示される。しかし、如何なる水蒸発器２０a、２０ｂ、２０ｃ、又は２４ｄもそれら自身専有の抽出機９２とともに構成されても良い事は評価されても良い。
【００５２】
図２５は、特定の実施例による最初の蒸発器を出る蒸気が凝縮され且つ排出される脱塩システムの概略図である。塩水取り入れライン１２、蒸留水出力ライン１４、濃縮ブライン出力ライン１６、及び水蒸発器２０は、図２２の脱塩システム２１０に類似する。脱塩システム２５０は、しかし抽出機９２に直接結合されていない第２水蒸発器２０aに脱気供給入力１２が結合される点で異なる。即ち、脱気供給入力１２は、水蒸発器２０カスケード列から下流の続きの水蒸発器２０aに結合される
図２６は、凝縮側温度と凝縮蒸気と沸騰水との間の全温度差の関数としての全熱伝導係数を示すグラフである。グラフは、凝縮側温度と凝縮蒸気と沸騰水との間の全温度差（ΔＴ）の関数としての全熱伝導係数を示す。このグラフは、凝縮側温度が約３４０°Ｆに増加するにつれて全熱伝導係数が劇的に上がる事を示す。この温度以上で、膜状凝縮より劇的に良い熱伝導を有する結露を維持することは難しい。結露は、疎水性表面（例えば、金、クロム、銀、窒化チタン、テフロン）で促進される。好ましい疎水性表面は、ジアゾニウム化学を用い金属（銅）熱交換機の表面に直接疎水性有機化学物質の単分子層を共有結合する事により作られる。
【００５３】
２４８°Ｆ（１２０°Ｃ）以上で、海水は、湯垢を熱交換機表面に堆積する傾向がある。一般に、熱交換機の海水側は焦げ付かないことが望ましい。２４８°Ｆ（１２０°Ｃ）以上で、もしカルシウム、マグネシウム、硫酸及び炭酸イオンが水中に存在するなら、焦げ付かない表面は特に有用である。もし熱交換機がチタニウムからできているなら、それは自然に焦げ付かない表面を有する。以下のような焦げ付かない表面で金属メッキすることも又可能である：
a  金属へのテフロンコーティング。調理器具に使われるデユポンシルバーストーンテフロンコーティングは、２９０°Ｃの温度を維持できる。
【００５４】
ｂ  アルミニウムは、硬陽極酸化でき、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の包有物が続く。
【００５５】
ｃ  炭素鋼の真空アルミニウムメッキ処理後、硬陽極酸化及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の包有物が続く。
【００５６】
ｄ  アルミニウム、炭素鋼、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）付きネーバル黄銅又はＰＰＳ／ＰＴＦＥ合金のインパクトコーティング
e  物理的気相成長法による窒化チタン、炭化チタン、又はホウ化チタン
そのようなコーティングは、熱塩水に曝される熱交換機の側に適用される。理想的には、母材は、ネーバル又はアドミラルティー黄銅のような耐塩水材料からなる。このアプローチを用い、コーティングが剥げても、熱交換機は汚れる可能性はあるが、穴は開かないし漏れない。
【００５７】
低温（おおよそ１２０°Ｃ以下）で、焦げ付かない表面は必要ないかもしれないが、アルミニウム又は炭素鋼のような他の金属上のチタンの陰極アーク蒸着により耐海水性を与えることができる。
【００５８】
金属表面のコーティングに代えて、接着剤及び／又は熱ラミネート加工を用い、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）又はＰＴＦＥのような重合薄膜を接着する事は可能である。
【００５９】
もし汚染が起きたら、熱交換機は、希酸又は他の適切なクリーナーで表面を掃除するために一時的に操業を中止する。
【００６０】
本発明は数実施例に記述されてきたが、種々の変化、変更、変形、及び修正を当業者は示唆でき、本発明は、付随の特許請求の精神及び範囲内に属する物として、そのような変化、変更、変形、及び修正を含む事が意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ−１２Ｂ】
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【図１３Ａ−１３Ｄ】
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【図１４Ａ−１４Ｄ】
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【図１５Ａ−１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ−１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１８ｄ】
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【図１８ｅ】
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【図１８ｆ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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