(57)【要約】【課題】後段の蒸発缶における蒸気を昇圧させるのに既存のサーモコンプレッサが採用可能となることにより、簡素な構成で性能を向上させ得る多重効用式造水装置を提供する。【解決手段】複数段２Ａ〜２Ｚに配置された蒸発缶２と、複数のサーモコンプレッサ３とを備える多重効用式造水装置１である。蒸発缶２が、外部からの原水を蒸発させるとともに、蒸気を冷却して凝縮させることで純水を得るように構成される。複数のサーモコンプレッサ３が、ｍ段目２Ｍの蒸発缶２の蒸気を吸引して昇圧させる吸引サーモコンプレッサ３Ａと、吸引サーモコンプレッサ３Ａで昇圧された蒸気を吸引してさらに昇圧させてから最前段２Ａの蒸発缶２に供給する供給サーモコンプレッサ３Ｚとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段に配置された蒸発缶と、複数のサーモコンプレッサとを備える多重効用式造水装置であって、
上記蒸発缶が、外部からの原水を蒸発させるとともに、蒸気を冷却して凝縮させることで純水を得るように構成され、
上記複数のサーモコンプレッサが、２段目以降の蒸発缶の蒸気を吸引して昇圧させる吸引サーモコンプレッサと、この吸引サーモコンプレッサで昇圧された蒸気を吸引してさらに昇圧させてから最前段の蒸発缶に供給する供給サーモコンプレッサとを有することを特徴とする多重効用式造水装置。
【請求項２】
上記複数のサーモコンプレッサが、３つ以上のサーモコンプレッサであり、上記吸引サーモコンプレッサで昇圧された蒸気を吸引して昇圧させてから供給サーモコンプレッサに吸引させる中間サーモコンプレッサを有することを特徴とする請求項１に記載の多重効用式造水装置。
【請求項３】
上記複数のサーモコンプレッサの全てに接続されて上記昇圧のための駆動蒸気を供給する駆動蒸気源を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の多重効用式造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重効用式造水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化プラントの一つである多重効用式造水装置は、逆浸透膜を使用する造水装置と比べて、海水の水質悪化に強く、保守点検が容易という長所を有する。一方で、多重効用式造水装置は、消費するエネルギーが大きいという短所も有する。このため、多重効用式造水装置のような消費するエネルギーが大きい海水淡水化プラントは、エネルギー資源の豊富な湾岸アラブ諸国などで、広く採用されている。
【０００３】
このような多重効用式造水装置は、蒸発法により海水を淡水化する装置の一種、言い換えれば、海水の蒸発により得られる蒸気を冷却することにより、純水を得る装置の一種である。多重効用式造水装置は、海水を蒸発させるための多段の蒸発缶を備えるだけでなく、より効率的に純水を得るために、２段目以降の蒸発缶の１つにおける低圧の蒸気を昇圧して最前段の蒸発缶に供給するサーモコンプレッサも備える。サーモコンプレッサは、別途の蒸気である高圧の駆動蒸気により、低圧の蒸気を吸引するとともに昇圧させるものである。
【０００４】
ところで、多重効用式造水装置のようなサーモコンプレッサを備える海水淡水化プラントでは、サーモコンプレッサが接続される蒸発缶をｍ段目とし、このｍ段目の蒸発缶から吸引される低圧の蒸気の流量をＤとした場合、サーモコンプレッサを備えない多重効用式造水装置に比べて、得られる純水がｍ・Ｄだけ理論上増加する。すなわち、得られる純水を増加させるには、より後段の蒸発缶にサーモコンプレッサを接続し、且つ吸引される低圧の蒸気の流量Ｄを増加させることが考えらえる。このため、従来の海水淡水化プラントとして、サーモコンプレッサに吸引される低圧の蒸気の流量Ｄを増加させた海水淡水化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４８２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、より後段の蒸発缶に接続されたサーモコンプレッサは、吸引した低圧の蒸気をより昇圧させることが要求される。なぜなら、蒸発缶は多重効用式なので、より後段の蒸発缶ほど、蒸気がより低圧となるからである。このため、このようなサーモコンプレッサには、既存のサーモコンプレッサの性能を超える昇圧が要求されるので、既存のサーモコンプレッサを採用できない。したがって、既存のサーモコンプレッサを採用して簡素な構成とするためには、サーモコンプレッサに接続される蒸発缶が前段のものに制限されるので、得られる純水を十分に増加できず、結果として性能を向上させることができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、後段の蒸発缶における蒸気を昇圧させるのに既存のサーモコンプレッサが採用可能となることにより、簡素な構成で性能を向上させ得る多重効用式造水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】
【０００８】
上記課題を解決するため、第１の発明に係る多重効用式造水装置は、複数段に配置された蒸発缶と、複数のサーモコンプレッサとを備える多重効用式造水装置であって、
上記蒸発缶が、外部からの原水を蒸発させるとともに、蒸気を冷却して凝縮させることで純水を得るように構成され、
上記複数のサーモコンプレッサが、２段目以降の蒸発缶の蒸気を吸引して昇圧させる吸引サーモコンプレッサと、この吸引サーモコンプレッサで昇圧された蒸気を吸引してさらに昇圧させてから最前段の蒸発缶に供給する供給サーモコンプレッサとを有するものである。
【０００９】
また、第２の発明に係る多重効用式造水装置は、第１の発明に係る多重効用式造水装置における複数のサーモコンプレッサが、３つ以上のサーモコンプレッサであり、上記吸引サーモコンプレッサで昇圧された蒸気を吸引して昇圧させてから供給サーモコンプレッサに吸引させる中間サーモコンプレッサを有するものである。
【００１０】
さらに、第３の発明に係る多重効用式造水装置は、第１または第２の発明に係る多重効用式造水装置において、上記複数のサーモコンプレッサの全てに接続されて上記昇圧のための駆動蒸気を供給する駆動蒸気源を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記多重効用式造水装置によると、後段の蒸発缶における蒸気を昇圧させるのに既存のサーモコンプレッサが採用可能となることにより、簡素な構成で性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る多重効用式造水装置の全体構成図である。
【図２】同多重効用式造水装置が備えるサーモコンプレッサの構成図である。
【図３】各蒸発缶とそれらの蒸気の圧力および温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例に係る多重効用式造水装置の概略構成図である。
【図５】比較例に係る多重効用式造水装置の概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る多重効用式造水装置の概略構成図である。
【図７】同多重効用式造水装置の変形例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１に係る多重効用式造水装置について図面に基づき説明する。
【００１４】
この多重効用式造水装置は、図１に示すように、外部からの原水（例えば海水である）から蒸発法により純水を得るための蒸発缶２が複数段２Ａ〜２Ｚに配置されたものである。また、上記多重効用式造水装置１は、複数のサーモコンプレッサ３と、これらサーモコンプレッサ３を駆動するための駆動蒸気供給部９（駆動蒸気源の一例である）とを備える。
【００１５】
各蒸発缶２の内部は、所定の高さ以上でデミスター７ｄが設けられた仕切壁７により、上流側の蒸発室４と、下流側の貯留室８とに区分けされる。
蒸発室４では、最前段２Ａだと複数のサーモコンプレッサ３の１つ（詳しくは後述するが供給サーモコンプレッサ３Ｚである）から蒸気が伝熱管５に供給され、それ以外２Ｂ〜２Ｚだと直前段の蒸発缶２から蒸気が伝熱管５に供給される。一方で、この伝熱管５には、散布器６から原水が散布される。これにより、伝熱管５の蒸気は冷却されて一部が凝縮水になるとともに、散布された原水は一部が蒸発して蒸気になる。この蒸気は、蒸発室４だけでなく、デミスター７ｄを通って貯留室８にも充満する。散布された原水のうち、蒸発しなかったものは、濃縮原水として蒸発室４の下部に溜まる。一方で、伝熱管５の上記凝縮水は、純水として貯留室８の下部に溜まる。
【００１６】
前後の蒸発室４は原水移送管１０により接続され、前後の貯留室８は純水移送管１１により接続される。最前段２Ａの純水移送管１１は、コンデンセイト管１２に分岐する。最後段２Ｚの蒸発室４は濃縮原水を排出する濃縮原水排出管１３に接続され、最後段２Ｚの貯留室８は純水を取り出す純水取出管１４に接続される。なお、コンデンセイト管１２にはコンデンセイトポンプ２２が設けられ、濃縮原水排出管１３にはブローダウンポンプ２３が設けられ、純水取出管１４には生産水ポンプ２４が設けられる。
【００１７】
冷却原水は、最後段２Ｚの貯留室８における冷却原水供給管１５に導かれて、その貯留室８の蒸気を冷却して凝縮水にする。これにより、冷却原水は、温度が上昇して、単に原水となる。この原水のうち、一部は原水排出管１６により排出され、それ以外は上記原水排出管１６から分岐するとともにメイクアップポンプ２７が設けられた原水供給管１７により各蒸発缶２の散布器６に供給される。なお、散布器６に供給される原水は、原水供給管１７に設けられる加熱器（図示省略）などにより加熱される。
【００１８】
ｍ段目（２段目以降であればよい）２Ｍの貯留室８の蒸気は、複数（本実施の形態１では２つ）のサーモコンプレッサ３により昇圧されて、最前段２Ａの伝熱管５に供給される。これらサーモコンプレッサ３は、それぞれ、図２に示すように、蒸気を吸引する吸引部３１と、駆動蒸気供給部９に接続されて駆動蒸気が供給される駆動部３２と、これら吸引部３１および駆動部３２が設けられるボディ３４と、このボディ３４の下流側に設けられるスリーブ３５と、このスリーブ３５の下流側に接続されるディフューザ３６とを有する。上記駆動部３２は、ボディ３４の内部に配置されるノズル部３３を有する。このノズル部３３は、ボディ３４の内部における駆動蒸気の流れを超音速流にすることで、ボディ３４の内部における圧力を低下させるものである。この圧力の低下により、蒸気が吸引部３１から吸引される。
【００１９】
以下、本発明の要旨である複数のサーモコンプレッサ３の配置について説明する。
上記複数のサーモコンプレッサ３は、図１に示すように、ｍ段目２Ｍの貯留室８の蒸気を吸引して昇圧させる吸引サーモコンプレッサ３Ａと、この吸引サーモコンプレッサ３Ａで昇圧された蒸気を吸引してさらに昇圧させてから最前段２Ａの伝熱管５に供給する供給サーモコンプレッサ３Ｚとを有する。ｍ段目２Ｍの貯留室８と吸引サーモコンプレッサ３Ａの吸引部３１とは蒸気吸引管１８で接続され、吸引サーモコンプレッサ３Ａのディフューザ３６と供給サーモコンプレッサ３Ｚの吸引部３１とは蒸気中継管２０で接続され、供給サーモコンプレッサ３Ｚのディフューザ３６と最前段２Ａの伝熱管５とは蒸気供給管１９で接続される。言い換えれば、上記複数のサーモコンプレッサ３は、多段に接続される。上記複数のサーモコンプレッサ３を構成する吸引サーモコンプレッサ３Ａおよび供給サーモコンプレッサ３Ｚの駆動部３２は、いずれも、１つの駆動蒸気供給部９に接続される。
【００２０】
これら蒸発缶２Ａ〜２Ｚは多重効用式なので、図３に示すように、蒸発缶２における蒸気の温度Ｔおよび圧力Ｐは、最前段２Ａから最後段２Ｚにかけて順に低くなる。このため、蒸発缶２における蒸気の圧力Ｐは、最前段２Ａだと高く、吸引サーモコンプレッサ３Ａで吸引されるｍ段目２Ｍだと低くなる。したがって、上記複数のサーモコンプレッサ３は、吸引した蒸気を、ｍ段目２Ｍでの圧力から最前段２Ａでの圧力まで昇圧させることが要求される。このｍ段目２Ｍがより後段の場合、要求される昇圧ΔＰが大きくなるので、従来のような単一のサーモコンプレッサによる構成だと、既存のサーモコンプレッサ３では性能不足となるおそれがある。よって、本発明では、図３に示すように、上記要求される昇圧ΔＰを複数のサーモコンプレッサ３Ａ，３Ｚで分担することで、個々のサーモコンプレッサ３に要求される昇圧Δｐ１，Δｐ２を低減させ、既存のサーモコンプレッサ３を採用可能とする。
【００２１】
ここで、本発明では既存のサーモコンプレッサ３が採用可能となることについて、図４の実施例および図５の比較例を用いて説明する。
図４の実施例に係る多重効用式造水装置１は、上記実施の形態１に係る多重効用式造水装置１において、貯留室８の蒸気が吸引サーモコンプレッサ３Ａにより吸引されるｍ段目２Ｍを、９段目２Ｉとしたものである。これに対し、図５の比較例に係る多重効用式造水装置は、上記実施例のような複数のサーモコンプレッサ３ではなく、単一のサーモコンプレッサにより構成されるものである。
【００２２】
上記実施例および比較例の各蒸発缶２における蒸気の温度Ｔおよび圧力Ｐは、いずれも次の表１の通りである。
【００２３】
【表１】
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実施例および比較例のサーモコンプレッサ３は、いずれも、９段目２Ｉの貯留室８から吸引した蒸気を、１２．３４［ＫＰａ］（９段目２Ｉ）から５１．３３［ＫＰａ］（最前段２Ａ）まで昇圧させることが要求される。実施例では、図４に示すように、この要求される昇圧ΔＰを２つのサーモコンプレッサ３（吸引サーモコンプレッサ３Ａおよび供給サーモコンプレッサ３Ｚ）で分担する。具体的には、吸引サーモコンプレッサ３Ａで蒸気を１２．３４［ＫＰａ］（９段目２Ｉ）から例えば２６．１５［ＫＰａ］まで昇圧させ、供給サーモコンプレッサ３Ｚで蒸気をこの２６．１５［ＫＰａ］から５１．３３［ＫＰａ］（最前段２Ａ）まで昇圧させる。この場合、吸引サーモコンプレッサ３Ａの圧縮比（吸引した蒸気の圧力に対する供給した蒸気の圧力）が２．１２となり、供給サーモコンプレッサ３Ｚの圧縮比が１．９６となる。既存のサーモコンプレッサ３の圧縮比は２．５程度までなので、上記実施例では、吸引サーモコンプレッサ３Ａおよび供給サーモコンプレッサ３Ｚに、いずれも既存のサーモコンプレッサ３が採用可能となる。これに対して、比較例では、図５に示すように、単一のサーモコンプレッサ３００により構成されるので、上記要求される昇圧ΔＰを複数のサーモコンプレッサ３で分担しない。具体的には、単一のサーモコンプレッサ３００で蒸気を１２．３４［ＫＰａ］（９段目２Ｉ）から５１．３３［ＫＰａ］（最前段２Ａ）まで昇圧させる。この場合、単一のサーモコンプレッサ３００の圧縮比が４．１６となる。既存のサーモコンプレッサ３の圧縮比は２．５程度までなので、上記比較例では、上記単一のサーモコンプレッサ３００に既存のサーモコンプレッサ３が採用不可能となる。
【００２４】
このように、本発明の実施の形態１に係る多重効用式造水装置１によると、後段の蒸発缶２における蒸気を昇圧させるのに既存のサーモコンプレッサ３が採用可能となるので、簡素な構成で性能を向上させることができる。
【００２５】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る多重効用式造水装置１は、上記実施の形態１に係る多重効用式造水装置１において、複数のサーモコンプレッサ３を３つのサーモコンプレッサ３としたものである。
【００２６】
以下、上記実施の形態１と異なる部分に着目して説明するとともに、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本発明の実施の形態２に係る多重効用式造水装置１における複数のサーモコンプレッサ３は、図６に示すように、吸引サーモコンプレッサ３Ａおよび供給サーモコンプレッサ３Ｚの他に、中間サーモコンプレッサ３Ｂを有する。この中間サーモコンプレッサ３Ｂは、上記吸引サーモコンプレッサ３Ａで昇圧された蒸気を吸引して昇圧させてから供給サーモコンプレッサ３Ｚに吸引させる。吸引サーモコンプレッサ３Ａのディフューザ３６と中間サーモコンプレッサ３Ｂの吸引部３１とは第一蒸気中継管２０Ａで接続され、中間サーモコンプレッサ３Ｂのディフューザ３６と供給サーモコンプレッサ３Ｚの吸引部３１とは第二蒸気中継管２０Ｂで接続される。
【００２７】
本発明の実施の形態２に係る多重効用式造水装置１では、上記要求される昇圧ΔＰを３つのサーモコンプレッサ３Ａ，３Ｂ，３Ｚで分担することで、２つのサーモコンプレッサ３Ａ，３Ｚで分担する場合に比べて、個々のサーモコンプレッサ３に要求される昇圧が一層低減される。このため、一層圧縮比の小さい既存のサーモコンプレッサ３が採用可能になる。また、図７に示すように、既存のサーモコンプレッサ３を採用して、一層後段（例えば最後段２Ｚ）の蒸発缶２の蒸気を昇圧することが可能になる。
【００２８】
このように、本発明の実施の形態２に係る多重効用式造水装置１によると、一層後段の蒸発缶２における蒸気を昇圧させるのに圧縮比の小さい既存のサーモコンプレッサ３が採用可能となるので、簡素な構成で一層性能を向上させることができる。
【００２９】
ところで、上記実施の形態２では、複数のサーモコンプレッサ３を３つのサーモコンプレッサ３として説明したが、４つ以上でもよい。この場合、中間サーモコンプレッサ３Ｂが複数となり多段に接続される。
【符号の説明】
【００３０】
１    多重効用式造水装置
２    蒸発缶
３    サーモコンプレッサ
３Ａ  吸引サーモコンプレッサ
３Ｂ  中間サーモコンプレッサ
３Ｚ  供給サーモコンプレッサ
５    伝熱管
８    貯留室
９    駆動蒸気供給部
１８    蒸気吸引管
１９    蒸気供給管
２０    蒸気中継管
２０Ａ  第一蒸気中継管
２０Ｂ  第二蒸気中継管
３１    吸引部
３２    駆動部
３３    ノズル部
３４    ボディ
３５    スリーブ
３６    ディフューザ
【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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