(57)【要約】【課題】省スペースでありながら、高効率で蒸留水および濃縮液を生成することができる蒸発装置を提供する。【解決手段】蒸発装置は、第一外周壁１５を有する第一効用缶１と、第一外周壁１５の周りを囲む第二外周壁４５を有する第二効用缶２と、第一効用缶１内に配置された加熱管８とを備えている。第一外周壁１５は第二効用缶２の内周壁を兼用している。【選択図】図１
2017221866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一外周壁を有する第一効用缶と、
前記第一外周壁の周りを囲む第二外周壁を有する第二効用缶と、
前記第一効用缶内に配置された加熱管とを備え、
前記第一外周壁は前記第二効用缶の内周壁を兼用していることを特徴とする蒸発装置。
【請求項２】
前記第二効用缶は、その内部を貫通する中空伝熱部材を有し、
前記第一効用缶は、前記第一外周壁および前記中空伝熱部材の上方に配置された上壁を備えており、
前記上壁と前記第一外周壁との間に形成された第一蒸発室は、前記中空伝熱部材の内部空間に連通していることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
【請求項３】
前記加熱管はコイル管であることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発装置。
【請求項４】
前記加熱管に供給される熱媒体は、温水であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蒸発装置。
【請求項５】
前記第一効用缶の第一蒸発室に連通する第一流体移送管と、
前記第二効用缶の第二蒸発室に連通する第二流体移送管と、
前記第一流体移送管および前記第二流体移送管に接続された真空タンクとをさらに備え、
前記第一流体移送管の流体出口および前記第二流体移送管の流体出口は、前記真空タンクの内部に連通しており、
前記第二流体移送管の流体出口は、前記第一流体移送管の流体出口よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸発装置。
【請求項６】
前記真空タンクは、その内部から凝縮水を排出するため凝縮水排出ポートを有しており、前記凝縮水排出ポートは、前記第二流体移送管の流体出口よりも高い位置にあることを特徴とする請求項５に記載の蒸発装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場廃水の蒸留装置や、海水の淡水装置などに使用される蒸発装置に関し、特に多重効用缶を備えた蒸発装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発装置は、工場廃水や海水などの原液を効用缶内で加熱することによって、蒸留水を生成するとともに濃縮液を得る装置である。このような蒸発装置は、工場廃水の蒸留装置や、海水の淡水装置として使用されている。多重効用式蒸発装置は、直列に連結された複数の効用缶を備え、原液を多段階で蒸留することができる。多重効用式蒸発装置によれば、１つの効用缶で発生した蒸気を次段の効用缶の熱源に利用することができ、高効率で原液を蒸留することができる。
【０００３】
しかしながら、多重効用式蒸発装置は、複数の効用缶を製造する必要があり、コストが高くなる。さらにこれら効用缶を設置するための広いスペースが必要となる。そこで、最近では、複数の効用缶が組み合わされた一体型蒸発装置が提案されている（特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−９７００１号公報
【特許文献２】特開２０１１−５４２８号公報
【特許文献３】特開２０００−３１７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の一体型蒸発装置には次のような問題点がある。
特許文献１に記載の多重効用缶は、缶内を垂直な壁で仕切って多重缶を構成している。しかしながら、壁で仕切られた部屋間で圧力差ができると、壁が変形しやすく、落下液膜式の循環型蒸発缶以外のタイプにこの多重効用缶を適用するのは困難である。また、特許文献１に記載の多重効用缶では、第一効用缶の熱媒に液体を使用することが構造上困難である。
【０００６】
特許文献２および特許文献３に記載の蒸留装置は、缶内を板で仕切ることで一体型としているが、伝熱をこの板で行う構造であるため伝熱面積が非常に小さく、蒸発効率が低い。
【０００７】
そこで、本発明は、省スペースでありながら、高効率で蒸留水および濃縮液を生成することができる蒸発装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、第一外周壁を有する第一効用缶と、前記第一外周壁の周りを囲む第二外周壁を有する第二効用缶と、前記第一効用缶内に配置された加熱管とを備え、前記第一外周壁は前記第二効用缶の内周壁を兼用していることを特徴とする蒸発装置である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記第二効用缶は、その内部を貫通する中空伝熱部材を有し、前記第一効用缶は、前記第一外周壁および前記中空伝熱部材の上方に配置された上壁を備えており、前記上壁と前記第一外周壁との間に形成された第一蒸発室は、前記中空伝熱部材の内部空間に連通していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記加熱管はコイル管であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記加熱管に供給される熱媒体は、温水であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記第一効用缶の第一蒸発室に連通する第一流体移送管と、前記第二効用缶の第二蒸発室に連通する第二流体移送管と、前記第一流体移送管および前記第二流体移送管に接続された真空タンクとをさらに備え、前記第一流体移送管の流体出口および前記第二流体移送管の流体出口は、前記真空タンクの内部に連通しており、前記第二流体移送管の流体出口は、前記第一流体移送管の流体出口よりも高い位置にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記真空タンクは、その内部から凝縮水を排出するため凝縮水排出ポートを有しており、前記凝縮水排出ポートは、前記第二流体移送管の流体出口よりも高い位置にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第一効用缶の第一外周壁は、第二効用缶の内周壁を兼用しているので、蒸発装置全体の省スペース化が実現される。また、第一効用缶は第二効用缶によって囲まれているので、第一効用缶から放出された熱を第一外周壁を通じて第二効用缶に伝達することができる。したがって、従来では周囲雰囲気に放出されていた熱を原液の加熱に有効利用することができる。さらに、第一効用缶は第二効用缶に囲まれているので、熱を大気に放出する従来の構造に比べて、第一効用缶を第二効用缶で保温することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】蒸発装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】加熱管の一実施形態を示す模式図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】多重列の伝熱管からなる中空伝熱部材の一実施形態を示す模式図である。
【図５】中空伝熱部材の他の実施形態を示す水平断面図である。
【図６】多重の環状伝熱プレートからなる中空伝熱部材の一実施形態を示す模式図である。
【図７】蒸発装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図８】第一効用缶および第二効用缶に加えて、第三効用缶を備えた蒸発装置の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、蒸発装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、蒸発装置は、第一効用缶１と、この第一効用缶１の周りを囲む第二効用缶２と、第一効用缶１内に配置された加熱管８を備えている。加熱管８は、熱媒体供給源である温水タンク９に接続されている。温水タンク９は、熱媒体である温水を加熱管８に供給する。温水タンク９に溜められる温水の例としては、ヒートポンプや熱交換器などで冷却水として使用された温水が挙げられる。また、他設備からの低圧蒸気等の余剰熱により温水を加温することで、設備全体の熱有効活用ができる。本実施形態では、熱媒体として、蒸気ではなく温水が使用されるので、蒸気ボイラは不要である。したがって、蒸発装置の構造が簡素になる。加熱管８は、コイル管から構成されている。コイル形状の加熱管８は、広い伝熱面積を有しつつ、製造コストが低いという利点がある。複数の加熱管８を第一効用缶１内に配置してもよい。例えば、図２に示すように、複数の加熱管８を多重に配置してもよい。
【００１４】
第一効用缶１は、円筒状の第一外周壁１５と、第一外周壁１５の下部を閉じる底壁１７と、第一外周壁１５の上方に配置された上壁１８とを有している。原液は、原液供給システム３０によって第一効用缶１内に供給される。この原液供給システム３０は、原液を予熱する予熱タンク３１と、原液を予熱タンク３１に導入する第一原液供給管３５と、予熱タンク３１によって予熱された原液を第一効用缶１に供給する第二原液供給管３７とを備えている。第二原液供給管３７の一端は予熱タンク３１に接続され、第二原液供給管３７の他端は第一効用缶１の底壁１７に接続されている。第二原液供給管３７には開閉弁４０が取り付けられている。この開閉弁４０を開くと、予熱タンク３１によって予熱された原液は、第二原液供給管３７を通って第一効用缶１に導入される。原液は、工場廃水や海水などの液体である。
【００１５】
第二効用缶２は、第一外周壁１５の周りを囲む円筒状の第二外周壁４５を有している。第一外周壁１５と第二外周壁４５は同心状に配列されている。第一効用缶１の上壁１８の周縁部は、第二外周壁４５の上端に接続されている。第一外周壁１５は、第二効用缶２の内周壁を兼用している。第二効用缶２は、第一外周壁１５と第二外周壁４５との間の隙間を閉じる上側環状壁４８および下側環状壁４９をさらに有している。上側環状壁４８および下側環状壁４９は、互いに上下方向に離れて配置されている。第一外周壁１５、第二外周壁４５、上側環状壁４８、および下側環状壁４９により第二効用缶２の内部には環状の空間が形成される。
【００１６】
第一効用缶１の内部は、原液を加熱管８で加熱するための第一加熱室５と、加熱された原液から発生した蒸気を第二効用缶２に導くための第一蒸気室６とに分けられる。加熱管８は第一加熱室５内に配置される。第一蒸気室６は、第一効用缶１の上壁１８と第一外周壁１５との間に形成されている。第二効用缶２の上壁である上側環状壁４８は第一蒸気室６に面している。上壁１８には、第一加熱室５に連通するリリーフ弁５０が接続されている。このリリーフ弁５０は通常は閉じられている。
【００１７】
第二効用缶２は、その内部を貫通する中空伝熱部材としての複数の伝熱管５５を有している。これら伝熱管５５は、第二効用缶２の内部を上側環状壁４８から下側環状壁４９まで延びている。各伝熱管５５の上側開口部は上側環状壁４８を貫通し、各伝熱管５５の下側開口部は下側環状壁４９を貫通している。図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、伝熱管５５は、第一外周壁１５と第二外周壁４５との間に位置しており、第一外周壁１５および第二外周壁４５の周方向に沿って等間隔で配列されている。図４に示すように、複数列の伝熱管５５を多重に配置してもよい。
【００１８】
図１に示すように、第二効用缶２の下部は、凝縮水回収室５８に接続されている。この凝縮水回収室５８の側壁は第二外周壁４５に接続され、凝縮水回収室５８の底壁は第一外周壁１５に接続されている。本実施形態では、凝縮水回収室５８は環状であり、第一効用缶１の第一加熱室５を囲んでいる。伝熱管５５の上側開口部は、第一効用缶１の第一蒸気室６に連通し、伝熱管５５の下側開口部は凝縮水回収室５８に連通している。したがって、第一効用缶１の第一蒸気室６は、各伝熱管５５の内部空間に連通し、さらに伝熱管５５を通じて凝縮水回収室５８に連通している。
【００１９】
原液は、原液供給システム３０を通じて第一効用缶１の第一加熱室５内に導入される。原液は、第一加熱室５内で加熱管８により加熱される。原液の一部は蒸発して蒸気となり、第一蒸気室６および伝熱管５５を満たす。この伝熱管５５内に存在する蒸気は、第二効用缶２の熱源となる。熱源となる蒸気が内部に導入される中空伝熱部材として、図３に示す複数の伝熱管５５に代えて、図５に示すように、二重壁を有する環状伝熱プレート５６を設けてもよい。この環状伝熱プレート５６は、内側壁５６ａおよび外側壁５６ｂから構成される二重壁を有しており、内側壁５６ａと外側壁５６ｂとの間には内部空間５７が形成されている。第一効用缶１で生成した蒸気はこの内部空間５７内に導入される。図６に示すように、複数の環状伝熱プレート５６を多重に配置してもよい。
【００２０】
図１に戻り、第一効用缶１の第一加熱室５と、第二効用缶２の内部とは、原液移送管５９によって連通している。より具体的には、原液移送管５９の一端は第一外周壁１５の下部に接続され、原液移送管５９の他端は第二外周壁４５に接続されている。原液移送管５９には開閉弁６１および開閉弁６２が設けられている。原液は第一効用缶１内で加熱され、濃縮された後、開閉弁６１および開閉弁６２が開かれ、原液は、第一効用缶１から原液移送管５９を通って第二効用缶２内に移送される。第二効用缶２内の原液は、伝熱管５５（または環状伝熱プレート５６）内に存在する蒸気によって加熱され、第二効用缶２内で蒸留される。伝熱管５５内に存在する蒸気は、第二効用缶２内の原液によって冷却されて凝縮水（蒸留水）となり、凝縮水回収室５８内に溜められる。
【００２１】
第一効用缶１の上壁１８は第二効用缶２の上壁である上側環状壁４８を覆っている。さらに、第一効用缶１の上壁１８は第二外周壁４５に接続されている。このような構成によれば、第一効用缶１の蒸気を配管など使わずに上壁１８を伝わって第二効用缶２へ均等に送り込むことができる。また、蒸発装置の構造が簡素になり、蒸発製造のコストダウンになる。
【００２２】
第二効用缶２内には、第二蒸気室６４と、原液が加熱される第二加熱室６５が形成される。原液は、第二効用缶２の第二加熱室６５内でさらに加熱され、濃縮液となる。第二効用缶２の第二加熱室６５は、開閉弁６７が設けられた濃縮液排出管６９に連通している。この濃縮液排出管６９は、第二外周壁４５の下部に接続されている。開閉弁６７を開くと、第二効用缶２内の濃縮液は濃縮液排出管６９を通って排出される。原液移送管５９にも、開閉弁７１が設けられた濃縮液排出管７２が接続されている。この濃縮液排出管７２は、原液移送管５９に設けられた開閉弁６１および開閉弁６２の間の位置において、原液移送管５９に接続されている。開閉弁６２を閉じた状態で、開閉弁６１および開閉弁７１を開くことにより第一効用缶１内の濃縮液を濃縮液排出管７２を通じて排出することができる。
【００２３】
第一効用缶１および第二効用缶２は、第一流体移送管７５および第二流体移送管７７を介して真空タンク８０に連通している。第一流体移送管７５および第二流体移送管７７の一端は、第一効用缶１および第二効用缶２にそれぞれ接続されている。第一流体移送管７５は、第一効用缶１の内部の上側に形成される第一蒸気室６に連通している。より具体的には、第一流体移送管７５は、凝縮水回収室５８に接続されており、凝縮水回収室５８および伝熱管５５を通じて、第一効用缶１の第一蒸気室６に連通している。第二流体移送管７７は、第二効用缶２の内部の上側に形成される第二蒸気室６４に連通している。より具体的には、第二流体移送管７７は、第二外周壁４５の上部に接続されており、第二効用缶２の第二蒸気室６４に連通している。
【００２４】
第一流体移送管７５および第二流体移送管７７は、真空タンク８０に接続されている。第一流体移送管７５の流体出口７５ａおよび第二流体移送管７７の流体出口７７ａは、真空タンク８０の内部に連通している。本実施形態では、第一流体移送管７５の流体出口７５ａおよび第二流体移送管７７の流体出口７７ａは、真空タンク８０内に位置している。
【００２５】
真空タンク８０には真空ポンプ８３が接続されており、真空ポンプ８３によって真空タンク８０内には真空が形成される。真空タンク８０の内部は、第一流体移送管７５および第二流体移送管７７を介して第一効用缶１の第一蒸気室６および第二効用缶２の第二蒸気室６４にそれぞれ連通しているので、第一蒸気室６および第二蒸気室６４にも真空が形成される。第二流体移送管７７の流体出口７７ａは、第一流体移送管７５の流体出口７５ａよりも高い位置にある。真空タンク８０は、その内部から凝縮水を排出するため凝縮水排出ポート８５を有している。この凝縮水排出ポート８５は、第二流体移送管７７の流体出口７７ａおよび第一流体移送管７５の流体出口７５ａよりも高い位置にあり、通常は弁で閉じられている。
【００２６】
第一流体移送管７５および第二流体移送管７７は、予熱タンク３１内を通って真空タンク８０に延びている。予熱タンク３１に供給された原液は、第一流体移送管７５を流れる凝縮水（または蒸気）および第二流体移送管７７を流れる蒸気によって加熱される。第二流体移送管７７を流れる蒸気は、原液によって冷却されて、凝縮水（蒸留水）となる。凝縮水は第一流体移送管７５および第二流体移送管７７を流れ、真空タンク８０に集められる。
【００２７】
凝縮水排出ポート８５は、第一流体移送管７５の流体出口７５ａおよび第二流体移送管７７の流体出口７７ａよりも高い位置にある。したがって、第一流体移送管７５の流体出口７５ａおよび第二流体移送管７７の流体出口７７ａは、真空タンク８０内に集められた凝縮水内に没している。上述したように、第二流体移送管７７の流体出口７７ａは、第一流体移送管７５の流体出口７５ａよりも高い位置にあるので、これら２つの流体出口７５ａ，７７ａの間には水頭差が存在する。この水頭差は、第一効用缶１の第一蒸気室６内および第二効用缶２の第二蒸気室６４内に形成される真空圧力に差を生じさせる。より具体的には、第二効用缶２の第二蒸気室６４に形成される真空圧力は、第一効用缶１の第一蒸気室６に形成される真空圧力よりも低くなる。したがって、第二効用缶２内の水の沸点は、第一効用缶１内の水の沸点よりも低い。結果として、第二効用缶２内の原液は、第一効用缶１で発生した蒸気を熱源として蒸発することができる。本実施形態によれば、１つの真空ポンプ８３によって、かつ簡単な構成で、異なる真空圧力を第一効用缶１および第二効用缶２内に形成することができる。
【００２８】
次に、上述のように構成された蒸発装置の運転の一実施形態について説明する。原液は第一原液供給管３５を通じて予熱タンク３１に導入され、予熱タンク３１で予熱される。一実施形態では、予熱タンク３１に導入される前の原液の温度は２０℃であり、予熱タンク３１によって予熱された原液の温度は４０℃である。予熱された原液は、第二原液供給管３７を通じて第一効用缶１内に導入される。原液は加熱管８によって加熱され、濃縮される。原液の一部は蒸発して蒸気となる。一実施形態では、加熱管８内を流れる熱媒体としての温水の温度は７５℃であり、第一効用缶１で発生した蒸気の温度は５５℃である。
【００２９】
第一効用缶１内で濃縮された原液は、原液移送管５９を通って第二効用缶２に移送される。第一効用缶１で発生した蒸気は、伝熱管５５を流れながら、第二効用缶２内の原液を加熱する。第二効用缶２内の原液はさらに濃縮され、濃縮液となる。この濃縮液は、第二効用缶２から濃縮液排出管６９を通って排出される。
【００３０】
伝熱管５５内を流れる蒸気は、第二効用缶２内の原液と熱交換を行った結果、凝縮水となる。この凝縮水は、凝縮水回収室５８内に集められ、第一流体移送管７５を通って真空タンク８０に移送される。第二効用缶２内で発生した蒸気は、第二流体移送管７７を流れ、予熱タンク３１内で原液によって冷却され、凝縮水となる。この凝縮水は第二流体移送管７７を通って真空タンク８０に移送される。一実施形態では、凝縮水回収室５８内に集められた凝縮水の温度は５０℃であり、第二効用缶２内で発生した蒸気の温度は３５℃である。第一流体移送管７５を流れる凝縮水（または蒸気）、および第二流体移送管７７を流れる蒸気は、予熱タンク３１内の原液を加熱する。
【００３１】
上述した構成を備えた蒸発装置によれば、第一効用缶１の第一外周壁１５は、第二効用缶２の内周壁を兼用しているので、蒸発装置全体の省スペース化が実現される。また、第一効用缶１は第二効用缶２によって囲まれているので、第一効用缶１から放出された熱を第一外周壁１５を通じて第二効用缶２に伝達することができる。したがって、従来では周囲雰囲気に放出されていた熱を原液の加熱に有効利用することができる。さらに、第一効用缶１は第二効用缶２に囲まれているので、第一効用缶１を第二効用缶２で保温することができる。
【００３２】
図７は、蒸発装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図６に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図７に示すように、この実施形態では、予熱タンク３１から延びる第二原液供給管３７は、第一分岐管３７ａおよび第二分岐管３７ｂに分けられており、第一分岐管３７ａは第一効用缶１に接続され、第二分岐管３７ｂは第二効用缶２に接続されている。第一分岐管３７ａには第一開閉弁４０ａが設けられ、第二分岐管３７ｂには第二開閉弁４０ｂが設けられている。第一開閉弁４０ａおよび第二開閉弁４０ｂを開くことにより、原液を第一効用缶１および第二効用缶２の両方に移送することができる。なお、本実施形態では、原液を第一効用缶１から第二効用缶２内に移送するための原液移送管５９は設けられていない。濃縮液排出管７２は、第一効用缶１の第一外周壁１５に接続されている。
【００３３】
図８は、第一効用缶１および第二効用缶２に加えて、第三効用缶３を備えた蒸発装置の一実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図６を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００３４】
図８に示すように、本実施形態の蒸発装置は、第二効用缶２の周りを囲む第三効用缶３をさらに備えている。より具体的には、第三効用缶３は、第二外周壁４５の周りを囲む円筒状の第三外周壁９０を有している。第一外周壁１５と第二外周壁４５と第三効用缶３は同心状に配列されている。第二外周壁４５は、第三効用缶３の内周壁を兼用している。第三効用缶３は、第二外周壁４５と第三外周壁９０との間の隙間を閉じる上側環状壁９１および下側環状壁９２をさらに有している。上側環状壁９１および下側環状壁９２は、互いに上下方向に離れて配置されている。第二外周壁４５、第三外周壁９０、上側環状壁９１、および下側環状壁９２により第三効用缶３の内部には環状の空間が形成される。
【００３５】
第三効用缶３は、その内部を貫通する中空伝熱部材としての複数の伝熱管９５を有している。これら伝熱管９５は、第三効用缶３の内部を上側環状壁９１から下側環状壁９２まで延びている。各伝熱管９５の上側開口部は、上側環状壁９１を貫通し、各伝熱管９５の下側開口部は、下側環状壁９２を貫通している。これら伝熱管９５は、第二外周壁４５と第三外周壁９０との間に位置しており、第二外周壁４５および第三外周壁９０の周方向に沿って等間隔で配列されている。熱源となる蒸気が内部に導入される中空伝熱部材として、図８に示す複数の伝熱管９５に代えて、図５または図６に示す環状伝熱プレート５６と同様の構造を有する環状伝熱プレートを設けてもよい。
【００３６】
第三効用缶３の上部は、蒸気移送流路９８に接続されている。本実施形態では、蒸気移送流路９８は、第三効用缶３の周方向に沿って環状に延びているが、蒸気移送流路９８の形状は本実施形態に限定されない。第二外周壁４５の上部には複数の開口４５ａが形成されている。蒸気移送流路９８は、これらの開口４５ａを通じて第二効用缶２の第二蒸気室６４に連通している。したがって、第二効用缶２で発生した蒸気は開口４５ａを通じて蒸気移送流路９８に導入され、蒸気移送流路９８を満たす。第三効用缶３の伝熱管９５の内部空間は蒸気移送流路９８に連通しており、さらに蒸気移送流路９８を通じて第二蒸気室６４に連通している。したがって、第二効用缶２で発生した蒸気は、蒸気移送流路９８を通って伝熱管９５内を流れる。伝熱管９５内に存在する蒸気は、第三効用缶３の熱源となる。
【００３７】
第二効用缶２の第二加熱室６５と、第三効用缶３の内部とは、原液移送管１００によって連通している。より具体的には、原液移送管１００の一端は第二外周壁４５の下部に接続され、原液移送管１００の他端は第三外周壁９０に接続されている。原液移送管１００には開閉弁１０２が設けられている。原液は第二効用缶２内で加熱され、濃縮された後、開閉弁１０２が開かれ、原液は、第二効用缶２から原液移送管１００を通って第三効用缶３内に移送される。
【００３８】
第三効用缶３の下部は、凝縮水回収室１１４に接続されている。この凝縮水回収室１１４の側壁は第三外周壁９０に接続され、凝縮水回収室１１４の底壁は第二外周壁４５に接続されている。本実施形態では、凝縮水回収室１１４は環状であり、第二効用缶２の第二加熱室６５を囲んでいる。伝熱管９５の上側開口部は、蒸気移送流路９８を介して第二効用缶２の第二蒸気室６４に連通し、伝熱管９５の下側開口部は凝縮水回収室１１４に連通している。したがって、第二効用缶２の第二蒸気室６４は、伝熱管９５を通じて凝縮水回収室１１４に連通している。
【００３９】
第三効用缶３内の原液は、伝熱管９５内に存在する蒸気によって加熱され、第三効用缶３内で蒸留される。よって、第三効用缶３内には、第三蒸気室１１０と、原液が加熱される第三加熱室１１１が形成される。原液は、第三効用缶３内でさらに加熱され、濃縮液となる。伝熱管９５内に存在する蒸気は、第三効用缶３内の原液によって冷却されて凝縮水（蒸留水）となり、凝縮水回収室１１４内に溜められる。
【００４０】
本実施形態では、濃縮液排出管６９は、第三効用缶３に接続されている。より具体的には、第三効用缶３の第三加熱室１１１は、開閉弁６７が設けられた濃縮液排出管６９に連通している。この濃縮液排出管６９は、第三外周壁９０の下部に接続されている。開閉弁６７を開くと、第三効用缶３内の濃縮液は濃縮液排出管６９を通って排出される。
【００４１】
本実施形態では、第二流体移送管７７は、凝縮水回収室１１４に接続されている。したがって、第二流体移送管７７は、凝縮水回収室１１４、伝熱管９５、および蒸気移送流路９８を通じて、第二効用缶２の第二蒸気室６４に連通している。さらに、第三流体移送管１１７は、第三効用缶３に接続されている。この第三流体移送管１１７は、第三効用缶３の内部の上側に形成される第三蒸気室１１０に連通している。より具体的には、第三流体移送管１１７は、第三外周壁９０の上部に接続されている。
【００４２】
第一流体移送管７５、第二流体移送管７７、および第三流体移送管１１７は、予熱タンク３１を通って真空タンク８０に延びている。予熱タンク３１に供給された原液は、第一流体移送管７５、第二流体移送管７７、および第三流体移送管１１７を流れる蒸気および凝縮水によって加熱される。
【００４３】
第三流体移送管１１７の流体出口１１７ａは第二流体移送管７７の流体出口７７ａよりも高い位置にあり、凝縮水排出ポート８５は、第三流体移送管１１７の流体出口１１７ａよりも高い位置にある。さらに、図１に示す実施形態と同じように、第二流体移送管７７の流体出口７７ａは、第一流体移送管７５の流体出口７５ａよりも高い位置にある。したがって、流体出口１１７ａ，７７ａの間には水頭差が存在し、さらに流体出口７７ａ，７５ａの間には水頭差が存在する。結果として、第三効用缶３の第三蒸気室１１０に形成される真空圧力は、第二効用缶２の第二蒸気室６４に形成される真空圧力よりも低く、第二効用缶２の第二蒸気室６４に形成される真空圧力は、第一効用缶１の第一蒸気室６に形成される真空圧力よりも低くなる。したがって、第三効用缶３内の水の沸点は、第二効用缶２内の水の沸点よりも低く、第二効用缶２内の水の沸点は、第一効用缶１内の水の沸点よりも低い。第三効用缶３内の原液は、第二効用缶２で発生した蒸気を熱源として蒸発することができる。
【００４４】
本実施形態によれば、第一効用缶１、第二効用缶２、および第三効用缶３の三段階で、原液は濃縮され、蒸留される。同じようにして、１または複数の効用缶をさらに追加することも可能である。また、図７に示す実施形態のように、予熱タンク３１から延びる第二原液供給管３７は、第一効用缶１、第二効用缶２、および第三効用缶３にそれぞれ接続された３つの分岐管を有し、これら３つの分岐管に３つの開閉弁をそれぞれ設けてもよい。
【００４５】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１      第一効用缶
２      第二効用缶
３      第三効用缶
５      第一加熱室
６      第一蒸気室
８      加熱管
９      温水タンク
１５      第一外周壁
１７      底壁
１８      上壁
３０      原液供給システム
３１      予熱タンク
３５      第一原液供給管
３７      第二原液供給管
４０      開閉弁
４５      第二外周壁
４８      上側環状壁
４９      下側環状壁
５０      リリーフ弁
５５      伝熱管（中空伝熱部材）
５６      環状プレート（中空伝熱部材）
５８      凝縮水回収室
５９      原液移送管
６１      開閉弁
６２      開閉弁
６４      第二蒸気室
６５      第二加熱室
６７      開閉弁
６９      濃縮液排出管
７１      開閉弁
７２      濃縮液排出管
７５      第一流体移送管
７７      第二流体移送管
８０      真空タンク
８３      真空ポンプ
８５      凝縮水排出ポート
９０      第三外周壁
９１      上側環状壁
９２      下側環状壁
９５      伝熱管
９８      蒸気移送流路
１００      原液移送管
１１０      第三蒸気室
１１１      第三加熱室
１１４      凝縮水回収室
１１７      第三流体移送管
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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