JP2006081987A - 蒸留水製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の圧縮冷凍サイクルを利用した蒸留水製造方法では、原水から蒸留水を製造するのに大量の熱エネルギーを供給し、且つ排出していた。
【解決手段】凝縮器を、系外に熱を放出する排熱量調整可能な調整用凝縮器１３と、処理槽５内の原水（Ｗ）に熱を供給することで原水（Ｗ）から水分を分離・蒸発させて湿り空気を生成する加温用凝縮器１１とに分割する。水蒸気の凝縮熱を蒸発器１７で回収し、この回収した熱を加温用凝縮器１１で放出して原水（Ｗ）中の水分の気化熱に利用し、余剰の熱を調整用凝縮器１３によって系外に排出することで、系外から大きな熱量を供給する必要はなく、しかも系外に大きな熱量を排出しなくて済む。例えば、濁った海水や河川水の一次処理に利用し、更に膜技術を利用して二次処理をすれば、安価に高品質の水を精製することができる。また、工場等における水のリサイクル利用も推進できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は蒸留水製造システムに係り、特にエネルギー効率が高く、且つ周囲環境への影響を低減できる、圧縮冷凍サイクルを利用した閉鎖系の蒸留水製造システムに関するものである。

従来の蒸留水製造装置でも圧縮冷凍サイクルを利用したものはあったが、従来の装置は原水を加温するためには外部熱源を必要としていたため、電力、重油等の消費エネルギーが大きかった。また、凝縮熱を系外に排出していたため、周囲環境に及ぼす悪影響も大きかった。

ところで、本発明者は、特願２００４−７２１８０に記載されているように、圧縮冷凍サイクル部を利用した乾燥システムを既に開発している。この乾燥システムは、処理槽内の空気の循環経路と冷媒の循環経路とを上手く繋げることで、熱の循環経路を形成し、外部熱源を不要としたことを特徴としており、消費エネルギーが大幅に低減される上に、系外への排熱が極力抑制されるという画期的なものである。

本発明者は、上記乾燥システムにおいて利用した熱循環の原理を利用して、上記課題を解決する新規且つ有用な蒸留水製造システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、蒸留プロセスにおける水蒸気が液化するときに冷媒に奪われる潜熱の熱量と水分が気化するときに必要な熱量は理論上は同じである。従って、上記した熱循環を利用して蒸留プロセスを実施するシステムを構築すれば、系外から大きな熱量を供給する必要はなく、しかも系外に大きな熱量を排出しなくて済む。
以下に、上記考えを具現化した蒸留水製造システムを記載する。
請求項１の発明は、圧縮機、蒸発器、凝縮器、膨張弁等を冷媒循環経路で接続してなる圧縮冷凍サイクル部を利用して海水、河川水、廃水等の原水から蒸留プロセスにより水を製造する、閉鎖系の蒸留水製造システムにおいて、
前記凝縮器を２分割して設けた、処理槽に収容された原水に凝縮器の熱を供給することで前記原水から水分を蒸発・分離させて処理槽内の空気に含ませることで湿り空気を生成する加温用凝縮器及び系外に排熱を放出する排熱量調整可能な調整用凝縮器と、前記湿り空気を冷却することでその中に含まれる水蒸気を液化・分離させて蒸留水を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸留水をシステム外に送給する蒸留水送給手段とを備えることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、膨張弁の直前の冷媒の温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーからの温度情報に基づいて調整用凝縮器で排出される熱量を調整する熱量調整手段とを備えることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、処理槽外に熱量追加用蒸発器を備えることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、処理槽に収容された原水の量を検出するレベルメーターと、原水を処理槽に供給する原水供給手段と、前記量レベルメーターからのレベル情報に基づいて原水の供給量を調整する原水供給量調整手段とを備えることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、原水の撹拌手段を備えることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかにおいて、蒸留水送給手段は管により構成される蒸留水送給経路を有しており、その蒸留水送給経路の途中にはＵ字状トラップ部が設けられていることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載した蒸留水製造システムにおいて、冷却方式として、蒸発器が処理槽内に設けられ、膨張弁で減圧された冷媒を前記蒸発器に流して処理槽内の冷却を行う直接冷却方式、または、蒸発器と熱交換可能に接続され、処理槽内に設けられた冷却器を有し、前記蒸発器と前記冷却器との間で第１ブラインを循環させることで処理槽内の冷却を行う間接冷却方式のいずれか一方を採用し、加温方式として、加温用凝縮器が処理槽の床下に配設され、圧縮機で加圧された冷媒を前記加温用凝縮器に流して処理槽内の原水の加温を行う直接加温方式、または、加温用凝縮器と熱交換可能に接続され、処理槽の床下に配設された加温器を有し、前記加温用凝縮器と前記加温器との間で第２ブラインを循環させることで処理槽内の原水の加温を行う間接加温方式のいずれか一方を採用していることを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項８の発明は、請求項７に記載した蒸留水製造システムにおいて、間接冷却方式と間接加温方式を採用し、蒸留水製造システムの圧縮冷凍サイクル部と処理槽等を含む処理部とを分離可能に構成したことを特徴とする蒸留水製造システムである。

請求項９の発明は、請求項８に記載した蒸留水製造システムを構成する処理部である。

本発明の蒸留水製造システムにおいては、圧縮冷凍サイクル部の加温側のみならず冷却側も同時に用いることができる。
即ち凝縮熱を系外に排出せずに循環利用するため、消費エネルギーが大幅に低減される。特に調整用凝縮器での排熱量が小さい場合には系外への排熱が極力抑制される。通常圧縮冷凍サイクルでは運転条件によっても異なるが１の電気入力に対して３の冷却能力が得られ、ヒートポンプとして得られる加温側では１＋３＝４の加温能力が得られる。冷却のみに着目した成績係数ＣＯＰは３程度であるが、加温側では４の加温能力となるので、加温側も同時に使用するこのシステムでは１の電気入力に対して３の冷却能力と４の加温能力を同時に利用することができるので実使用上のＣＯＰは７になり、高い省エネ効果を期待できる。
また、凝縮熱を系外に排出しないので、周囲環境への悪影響を低減できる。

ところで、本発明中、請求項２以降は、請求項１の発明を技術的に限定したものであるが、それらの限定により、蒸留水製造システムにおいて顕著な技術的効果が認められることから、以下に請求項毎に説明する。
請求項２によれば、膨張弁の直前の冷媒の温度を検出する温度センサーからの温度情報に基づいて調整用凝縮器で排出される熱量を調整できる。蒸留水の製造システムにおいては圧縮冷凍サイクルを作動させるためには上記制御のみで十分である。上記温度センサーは処理槽外に設けられるので、制御系の構成を単純化できるだけでなく、センサー類の誤動作が防止できる。

請求項３によれば、処理槽外に熱量追加用に熱量追加用蒸発器が備えられている。本発明の蒸留水製造システムは、運転開始直後は原水の温度が低いため、一時的に大きな熱量が原水の加温に使用される。冷媒が極冷却されると、処理槽内に設けられた蒸発器や冷却器に湿り空気が当るだけでは冷媒の蒸発が起こらず、圧縮冷凍サイクル自体が作動しない。これに対して、処理槽外に冷媒加温器を備えれば、外部空気を利用して冷媒を蒸発できるので、運転初期段階から外部熱源に頼らずに圧縮冷凍サイクルを効率良く作動させることができる。

請求項４によれば、処理槽に収容された原水の量を検出するレベルメーターと、原水を処理槽に供給する原水供給手段と、前記レベルメーターからのレベル情報に基づいて原水の供給量を調整する供給量調整手段とを備えているので、原水の処理を、バッチ方式でなく、連続方式で行うことができる。

請求項５によれば、原水の撹拌手段を備えているので、冷媒から原水への熱の積極的な移動、原水中における熱の積極的な移動、更には、原水と空気との接触機会の増大を図ることができ、蒸留水の製造効率が上がる。

請求項６によれば、蒸留水送給経路は管により構成されており、菅の途中にはＵ字トラップ部が設けられているので、処理槽が完全に密閉されていなくとも、蒸留水の逆流が防止される。

請求項７から９によれば、蒸留水製造システムの圧縮冷凍サイクル部が蒸留水製造システムから分離可能に構成されているので、圧縮冷凍サイクル部として単体で市販されている汎用品を簡単な変更のみで用いることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態を、図１から図４の図面に従って説明する。
図１は第１の実施の形態に係る蒸留水製造システムの全体の模式図であり、図２は蒸留水製造システムの一部の模式的側面図であり、図３は制御系の説明図、図４は熱循環サイクルの説明図である。
蒸留水製造システム１は、圧縮冷凍サイクル部２と処理槽５とから主に構成されている。この蒸留水製造システム１では直接冷却方式・直接加温方式を採用している。
先ず、圧縮冷凍サイクル部２の構成及び動作を説明する。
７は冷媒循環経路を示し、上流側から、圧縮機９、加温用凝縮器１１、調整用凝縮器１３、膨張弁１５、蒸発器１７がこの順に配設され、冷媒循環経路７中を液化可能な冷媒が実線の矢印に従って循環している。

圧縮機９を出た高温高圧の冷媒は冷媒循環経路７中を通り、加温用凝縮器１１に流入し、原水（Ｗ）に熱を移動させることで、冷媒が凝縮・液化する。加温用凝縮器１１で液化した冷媒は調整用凝縮器１３に流れ、更に液化が促進されて膨張弁１５に流入し、減圧されて低温低圧の冷媒となって蒸発器１７に流入する。蒸発器１７で気化した冷媒は圧縮機９に戻る。このように冷媒が冷媒循環経路７を循環しながら圧縮冷凍されることで、圧縮冷凍サイクルが作動する。

圧縮機９は容量可変型のものであり、特に蒸留水製造システム１の運転開始直後のように原水（Ｗ）の温度が低い場合には圧縮機９の回転数を上げて容量を大きくすると圧縮機９から吐き出される冷媒の流量が増えて、加温用凝縮器１１での加温量を増加させ、蒸留水製造システム１の立ち上げ性を向上させる効果がある。
加温用凝縮器１１は処理槽５の床下に這い回るように接触配管された熱伝導性の管（銅製）によって構成されている。
調整用凝縮器１３（送風ファン１４付き）は処理槽５の外部に配設されている。
蒸留水製造システム１の定常運転中は、原水（Ｗ）中の水分蒸発量と蒸発器１７における水分凝縮量が均衡し、水分が凝結する際に放出して冷媒に移転する潜熱の熱量は原水（Ｗ）中の水分が分離・気化する際に使用する熱量と同等でバランスしているが、圧縮機９とスクリューブレード２７を動作させている限りは発生し続けるジュール熱である圧縮機発生原熱とスクリュー発生原熱が系内に持ち込まれてくるため、これに相当する熱量を調整用凝縮器１３で排出する。

次に処理槽５の構成及び動作を示す。
２５は撹拌手段を示し、この撹拌手段２５は撹拌部材としてのスクリューブレード２７がシャフトを介してスクリューモーター２９に接続されており、スクリューモーター２９が作動するとスクリューブレード２７が回転する構成になっている。スクリューブレード２７は処理槽５の床面近くに配置されている。
スクリューブレード２７が回転することで処理槽５に収容された原水（Ｗ）が撹拌される。その結果として、処理槽５の床面近くに存在し、加温用凝縮器１１で冷媒から熱を受取り加温された原水（Ｗ）が上方に送られ、その代わりに低温の原水（Ｗ）が床面に送られる。加温用凝縮器１１からの熱移動が促進される。また、原水（Ｗ）中での熱移動が促進される。更には、表層の原水（Ｗ）と槽内空気との接触の機会が増大されるので、原水（Ｗ）中の水分が効率良く水蒸気として槽内空気に取り込まれることになる。

３１はドレンパン（水受け）を示し、３２は隔壁を示し、このドレンパン３１と隔壁３２で蒸発器１７を囲むことにより、湿り空気を蒸発器１７に誘導させるための蒸発器誘導経路が形成されている。ドレンパン３１は蒸留水が溜まり易いように底面が傾斜している。
３３は蒸留水送給経路を示し、管で構成されている。この蒸留水送給経路３３の一端はドレンパン３１と低い位置側の底面付近で接続されている。蒸留水送給経路３３は処理槽５の槽壁を貫通して槽外に延びており、槽外において蒸留水送給経路３３はＵ字状トラップ部３４を有している。蒸留水送給経路３３の先端は、下に向かって開口している。
３５は蒸留水タンクを示し、蒸留水送給経路３３の開口はこの蒸留水タンク３５に対向している。

３７は空気循環手段としてのブロアを示し、このブロア３７は蒸発器１７を通過した後の乾燥空気を下方に向かって吹き込むように構成されている。従って、ブロア３７を作動させると、白抜きの矢印で示すような槽内空気の循環経路が形成される。即ち、槽内空気が原水（Ｗ）（の表面）と蒸発器１７との間で循環する。また、ブロア３７の作動条件を調整することで、蒸発器１７を通る湿り空気の風量を調整できるので、ブロア３７は風量調整手段としての機能も担っている。
ブロア３７により、原水（Ｗ）に向かっては、槽内空気の循環経路に従って、飽和水蒸気量までの余裕のできた低湿の乾燥空気が吹き込まれる。そして、原水（Ｗ）上の湿り空気は蒸発器１７に向かって連続的に移送され、原水（Ｗ）上には絶えず乾燥空気が供給され、水分の蒸発は連続的に行われる。
原水（Ｗ）の上層側の水分は十分な熱量が与えられているので、乾燥空気に接触して容易に蒸発する。なお、蒸発に利用された熱は水蒸気中に潜熱化して保持される。

蒸発した水分、即ち水蒸気を含んだ湿り空気は、槽内空気の循環経路に従って、蒸発器１７まで移送され、そこで冷媒に潜熱が奪われて水蒸気は凝縮した水分となる。水蒸気が分離・除去された乾燥空気は再び原水（Ｗ）に向かって吹き込まれる。
図１の白抜き矢印中の白丸は水蒸気を示している。矢印から明確に分かるように、蒸発器１７を通過した直後の空気は低湿空気なので、水蒸気（白丸）は含まないが、原水（Ｗ）上を進むにつれて水蒸気（白丸）の量が増大して湿り空気となる。そして、十分に水蒸気を含んだ後、蒸発器１７に運ばれて、そこで水分が除去され（即ち、白丸がなくなり）、再び乾燥空気となる。
分離された水、即ち蒸留水（Ｊ）はドレンパン３１に溜められ、蒸留水送給経路３３を通って処理槽５の外の蒸留タンク３５まで運ばれる。蒸留水送給経路３３にＵ字状トラップ部３４が設けられているので蒸留水（Ｊ）が逆流することはない。

３９はレベルメーターを示し、このレベルメーター３９により処理槽５に収容された原水（Ｗ）の量を検出する。
４１は原水供給手段としての原水供給路を示し、この原水供給路４１は管で構成されている。原水供給路４１の一端は図示しない原水貯水槽と接続されており、他端は処理槽５の槽壁を貫通して、槽内に入り込んでいる。
４３は流量調整手段としての流量弁を示し、この流量弁４３は原水供給路４１の途中に設けられている。
蒸留水製造システム１では、原水供給路４１から原水（Ｗ）が処理槽５に連続的に移送されるので、原水（Ｗ）の連続処理が可能となる。

図３は制御系の構成の説明図である。
電源回路１０１のスイッチをＯＮにすると、電源回路１０１から圧縮機９、スクリューモーター２９、ブロア３７等の駆動回路１０３に電流が供給されて蒸留水製造システム１が作動する。
また、センサー群（センサーＡ，センサーＣ，レベルメーター３９）１０５の信号は、処理部１０７（ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏポート等で構成）に入力されるように構成されている。処理部１０７は電源回路１０１から電流が供給されると、メモリに記憶されたプログラムに従って信号を処理し、所定の駆動回路１０３を制御する。電源回路１０１、駆動回路１０３、センサー群１０５、および処理部１０７で制御器１０９が構成されている。

次に検出手段としてのセンサー系の構成及び制御動作を説明する。
センサーＡは蒸発器１７を通る直前の湿り空気の湿度と温度を検出するものである。
蒸留水製造システム１の圧縮冷凍サイクルの冷却能力が一定のとき、徐々に風量を上げてゆくと、水分凝縮量は緩やかに増えていき、あるところで最大となり、その後は急速に低下してしまう。（ただし水分凝縮前の湿り空気の相対湿度が１００％である場合には風量を増すほど水分凝縮量は増える。）つまり、水分凝縮量は風量によって変化し、風量が過大でも過少でも水分凝縮量は減少してしまうので、圧縮冷凍サイクルの能力を最大限に活用するには水分凝縮量が最大になるよう風量を制御する必要がある。水分凝縮量が最大になる風量は、水分凝縮前の湿り空気の温度・湿度などの条件で変化する。これらの条件を演算すれば水分凝縮量が最大になる風量を割り出すことができる。

最初は原水（Ｗ）中に含まれる水分が多いので、湿り空気の相対湿度も１００％又はその付近で推移している。従って、総水分凝縮量を最大限に高めるために、ブロア３７の風量を大きくする。そして、原水（Ｗ）中に含まれる水分が少なくなると、湿り空気の相対湿度も低くなるので、水蒸気を露点温度に下げて水分凝縮を進行させるために、ブロア３７の風量を次第に小さくしていく。その結果、総水分凝縮量を向上させることができる。
従って、センサーＡからの相対湿度、温度情報およびそれらに基づいて算出された絶対湿度に基づいて、水分凝縮量が最大になるように、ブロア３７の風量、即ち蒸発器１７を通る湿り空気の風量を調整することにより、ニーズに合わせて効率良く蒸留水を製造できる。

センサーＣは膨張弁１５の直前における冷媒の温度を検出するものであり、センサーＣの温度情報に基づいて、ＰＩＤ制御により調整用凝縮器１３のファン１４の回転速度が微妙に調整されて余剰の熱量が系外に排出されて、圧縮冷凍サイクルの冷媒の温度が制御される。
標準の膨張弁前温度の設定値は冷媒がＲ２２の場合には４５℃前後、Ｒ４０７の場合には３８℃前後である。
定常運転中は、センサーＣからの情報に基づいて調整用凝縮器１３を調整するだけで、圧縮冷凍サイクルを作動させることができる。

レベルメーター３９は処理槽５に収容された原水（Ｗ）の量を検出するものであり、レベルセンサー３９からの情報に基づいて流量弁４３を開いて原水（Ｗ）を処理槽５に供給する。
従って、処理槽５内には収容される原水（Ｗ）は常に一定範囲内に保持される。

図４は蒸留水製造システム１におけるの熱の移動サイクルの説明図である。空気による熱の移動と冷媒による熱の移動の組み合わせから構成されている。

次に、蒸留水製造システム１の全体の動作を説明する。
制御器１０９のスイッチをＯＮにして蒸留水製造システム１の運転を開始すると、図示しない循環ポンプが作動して冷媒が冷媒循環経路７中を循環する。
運転開始直後は原水（Ｗ）の温度が低いため一時的に大きな熱量が原水の加温に使用される。冷媒が極冷却されると、処理槽内に設けられた蒸発器１７に湿り空気が当るだけでは冷媒の蒸発が起こらず、圧縮冷凍サイクル自体が作動しない。このような場合に圧縮機９の回転数を上げて冷媒流量を増加させると、圧縮冷凍サイクルの凝縮器としての温度が上がるので加温の立ち上りが向上する。なお、調整用凝縮器１３のファン１４の回転数を０（ゼロ）にして放熱しないことでも加温の立ち上りを向上させることも可能であるが、圧縮機９の回転数を上げる方がより効果的である。

定常運転中は、センサーＣからの情報に基づいて調整用凝縮器１３を調整するだけで、圧縮冷凍サイクルは作動する。圧縮機９とスクリューブレード２７を動作させている限りは発生し続けるジュール熱である圧縮機発生原熱とスクリュー発生原熱は調整用凝縮器１３で排出されるので、圧縮冷凍サイクルの熱収支は常にバランスが取れている。
また、レベルセンサー３９からの情報に基づいて原水（Ｗ）が処理槽５に絶えず供給されて処理されるので、蒸留水（Ｊ）が連続的に製造される。
更に、水製造作業が進んで原水（Ｗ）中の固形分、例えば汚泥分の量が増大すると、スイッチをＯＦＦにして、圧縮冷凍サイクル部２全体の動作を停止させると共に、処理槽５内のスクリューブレード２７とブロア３７の動作を停止させて、蒸留水製造システム１の運転を停止させる。

ところで、単位時間あたりの蒸発量と水分凝縮量は互いに制約要因となっており、どちらか少ない方が蒸留水製造システム１全体の性能を決めてしまう。
蒸発量を増加させるには、単位表面積あたりの蒸発量を高めると同時に、低湿空気との接触表面積を広くすることが有効である。単位表面積あたりの蒸発量を高める要因は、（１）空気の水蒸気を減らす、（２）空気の温度を上げて飽和水蒸気量を増す、（３）原水中の水蒸気圧を上げることの３つである。この蒸留水製造システム１では、（１）の対策として蒸発水分を含んだ湿り空気と相対湿度の低い乾燥空気をブロア３７によって速やかに置換し、且つ（３）の対策として原水（Ｗ）を加温して原水（Ｗ）中水分の水蒸気圧を上昇させることで、性能を向上させている。

第２の実施の形態に係る蒸留水製造システム４４を、図５に従って説明する。
図５は蒸留水製造システム４４の全体の模式図であり、図１の蒸留水製造システム１と同じ構成部分は同じ符号を付することで説明を省略する。
この蒸留水製造システム４４は、膨張弁１５を出た冷媒を蒸発器１７に向かわせる経路と並列させてバイパス経路４５を設けている。バイパス経路４５は処理槽５の外に延びており、途中に熱量追加用蒸発器４７（送風ファン４８付き）が備えられている。バイパス経路４５は切替弁４９により開閉される構成になっている。

運転開始直後は原水（Ｗ）の温度が低いため一時的に大きな熱量が原水の加温に使用される。冷媒が極冷却されると、処理槽内に設けられた蒸発器や冷却器に湿り空気が当るだけでは冷媒の蒸発が起こらず、圧縮冷凍サイクル自体が作動しない。このような場合に圧縮機９の回転数を上げたり、調整用凝縮器１３のファン１４の回転数を０（ゼロ）にしたりするだけでなく、熱量追加用蒸発器４７に冷媒を流し、冷媒に外気から熱を吸収させることで冷媒の蒸発を促進する。

第３の実施の形態を、図６に従って説明する。
図６は蒸留水製造システ５１の全体の模式図であり、図５の蒸留水製造システム１と同じ構成部分は同じ符号を付することで説明を省略する。
この蒸留水製造システム５１では間接冷却・間接加温方式を採用している。
圧縮冷凍部５３の冷媒循環経路７には圧縮機９と膨張弁１５と冷却用熱交換器５５と加温用熱交換器５７と調整用凝縮器１３（送風ファン１４付き）が設けられている。
第１ブライン循環経路５９には冷却器６１と圧送手段としての循環ポンプ６３とが設けられている。冷却器６１は処理槽５内に設けられている。このシステムでは、第１ブライン循環経路５９と圧縮冷凍部５３の冷却用熱交換器５５とが熱交換可能に接続されており、冷却用熱交換器５５、第１ブライン循環経路５９、および冷却器６１によって蒸発器が構成されている。
冷却用熱交換器としては例えば、熱交換効率が良いプレート熱交換器などがコンパクトにできることから実用性がある。
循環ポンプ６３が駆動されると第１ブライン（不凍液）が循環し、冷却用熱交換器５５で冷却された第１ブラインが処理槽５内の冷却器６１へ流れて蒸発器誘導経路を通過する湿り空気から水分を液化・分離させる。

また、冷却器６１に向かわせる経路と並列させてバイパス経路６５を設けている。バイパス経路６５は処理槽５の外に延びており、途中に熱量追加器６７（送風ファン６８付き）が備えられている。バイパス経路６５は切替弁６９により開閉される構成になっている。
冷却用熱交換器５５、第１ブライン循環経路５９、バイパス経路６５、および熱量追加器６７によって熱量追加用蒸発器が構成されている

第２ブライン循環経路７１には加温器７２と圧送手段としての循環ポンプ７３とが設けられている。加温器７２は処理槽５の床下に配設されている。この第２ブライン循環経路７１と圧縮冷凍部５３の加温用熱交換器５７とが熱交換可能に接続されており、加温用熱交換器５７、第２ブライン循環経路７１、および加温器７２によって凝縮器が構成されている。
加温用熱交換器としては、冷却用熱交換器と同様の構造のものを使用できる。
循環ポンプ７３が駆動されると第２ブライン（不凍液）が循環し、加温用熱交換器５７で加温された第２ブラインが処理槽５の床下の加温器７２へ流れて、原水（Ｗ）から水分を蒸発・分離させる。

第１ブラインと第２ブラインは直接接続されていないので同じ物質でも異なる物質でもよい。ブラインには温水、冷水も含まれる。
圧縮冷凍部５３と処理槽５を含む処理部とは、冷却用熱交換器５５と加温用熱交換器５７の接続部において物理的に分離できる。
なお、制御器１０９は圧縮冷凍部５３側に取り付けられている。

このように処理部と圧縮冷凍部５３をそれぞれ分離可能に構成したことで以下の利点がある。
（１）処理部から、圧縮冷凍部５３を切り離し別個に製造・メンテナンスすることができる。
冷却器６１が処理槽５の内部に入り込んでいると、腐食し易いのにメンテナンスがし難かったが、この実施の形態ではそのような不都合はない。
（２）圧縮冷凍部５３と処理部との接続部の規格を統一することで、圧縮冷凍部５３を種々の設計態様の処理部に接続することができる。従って、圧縮冷凍部５３の利便性を向上できると共に、製造コストを下げることができる。
（３）圧縮冷凍部５３側で検出された情報に基づいて駆動回路１０３を制御できるので、蒸留水製造システム５１の制御の動作確認、メンテナンスが容易になると言う利点が有る。

第４の実施の形態を、図７に従って説明する。
図７は蒸留水製造システム８１の全体の模式図であり、図１から図６の蒸留水製造システムと同じ構成部分は同じ符号を付することで説明を省略する。
この蒸留水製造システム８１では直接冷却・間接加温方式を採用している。
このシステム８１では間接冷却部を切り離し別個に製造・メンテナンスすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的構成はこの実施の形態に限定されるものでは無く、本発明の要旨から外れない範囲での設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、圧縮機は、容量固定型でも良い。その場合には、完結運転（オンオフ）により容量を調整する。処理槽が比較的小型の場合や原水の最終的な含水率がそれほど低くしなくて済む場合には、容量固定型で対応させてもよい。

本発明の蒸留水製造システムは水の気化温度が下がり気化が促進される減圧環境下で使用してもよい。処理槽を減圧に耐え得るよう耐圧設計したうえで、真空ポンプやエゼクタ等の減圧手段を追加するだけでシステムは作動する。通常は、減圧手段を蒸留水送給経路３３に接続して凝縮水分、即ち蒸留水と共に槽内空気を吸引するため、減圧手段は水分の取り扱いに支障のないものを選定する必要がある。

本発明の蒸留水製造システムによれば、消費エネルギーが大幅に低減され且つ系外への排熱が極力抑制される。従って、経済的且つ環境に優しいと言える。
また、装置本体から制御部を含む圧縮冷凍サイクル部を分離できる構成にすれば、種々の装置本体に一つの圧縮冷凍サイクル部を汎用的に利用できるので、利便性が良く、また、圧縮冷凍サイクル部を大量生産できる利点がある。

本発明の蒸留水製造システムからは水は蒸留水として取り出されるので、可溶成分は水に溶け込んでいる。従って、そのままでは飲用にはできない場合が多いが、例えば、濁った海水や河川水を本発明の蒸留水製造システムを利用して一次処理し、更に膜技術を利用して二次処理をすれば、安価に高品質の水を精製することができ、コスト的に有利である。
また、工場等における水のリサイクル利用をする場合にも、本発明の蒸留水製造システムを利用した水処理をした後に、用途別の二次処理を行えば良く、工場廃水のリサイクルを推進できる。

本発明の蒸留水製造システムは比較的単純な構成なのでどこでも組み立てて設置することが容易である。従って、例えば、本発明のシステムをエネルギーの製造場所、例えば発電所や精油所近くで組み立てて設置し、圧縮機等の動力源としてそれらのエネルギーを利用できれば、送電等に伴うエネルギーの移送ロスを低減できる。
以上より、本発明の蒸留水製造システムは、経済的且つ環境に優しいシステムと言える。

本発明の第１の実施の形態に係る蒸留水製造システムの全体の模式図である。 図１の蒸留水製造システムの一部の模式的側面図である。 制御系の説明図である。 熱循環サイクルの説明図である。 本発明の第２の実施の形態の蒸留水製造システムの全体の模式図である。 本発明の第３の実施の形態の蒸留水製造システムの全体の模式図である。 本発明の第４の実施の形態の蒸留水製造システムの全体の模式図である。

符号の説明

１‥‥蒸留水製造システム ２‥‥圧縮冷凍部
５‥‥処理槽 ７‥‥冷媒循環経路
９‥‥圧縮機 １１‥‥加温用凝縮器
１３‥‥調整用凝縮器 １４‥‥ファン
１５‥‥膨張弁 １７‥‥蒸発器
２５‥‥スクリューモーター ２７‥‥スクリューブレード
３１‥‥ドレンパン ３３‥‥蒸留水送給経路
３４‥‥Ｕ字状とラップ部 ３５‥‥蒸留水タンク
３７‥‥ブロア ３９‥‥レベルメーター
４１‥‥原水供給路 ４３‥‥流量弁
４４‥‥蒸留水製造システム ４５‥‥バイパス経路
４７‥‥熱量追加用蒸発器 ４９‥‥切替弁
５１‥‥蒸留水製造システム ５３‥‥圧縮冷凍部
５５‥‥冷却用熱交換器 ５７‥‥加温用熱交換器
５９‥‥第１ブライン循環経路 ６１‥‥第２部ライン循環経路
８１‥‥蒸留水製造システム
Ａ，Ｃ‥‥センサー Ｗ‥‥原水 Ｊ‥‥蒸留水
１０９‥‥制御器

Claims (9)

1. 圧縮機、蒸発器、凝縮器、膨張弁等を冷媒循環経路で接続してなる圧縮冷凍サイクル部を利用して海水、河川水、工場廃水等の原水から蒸留プロセスにより水を製造する、閉鎖系の蒸留水製造システムにおいて、
   前記凝縮器を２分割して設けた、処理槽に収容された原水に凝縮器の熱を供給することで前記原水から水分を蒸発・分離させて処理槽内の空気に含ませることで湿り空気を生成する加温用凝縮器及び系外に排熱を放出する排熱量調整可能な調整用凝縮器と、前記湿り空気を冷却することでその中に含まれる水蒸気を液化・分離させて蒸留水を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸留水をシステム外に送給する蒸留水送給手段とを備えることを特徴とする蒸留水製造システム。
2. 請求項１に記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、膨張弁の直前の冷媒の温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーからの温度情報に基づいて調整用凝縮器で排出される熱量を調整する熱量調整手段とを備えることを特徴とする蒸留水製造システム。
3. 請求項１または２に記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、処理槽外に熱量追加用蒸発器を備えることを特徴とする蒸留水製造システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、処理槽に収容された原水の量を検出するレベルメーターと、原水を処理槽に供給する原水供給手段と、前記レベルメーターからのレベル情報に基づいて原水の供給量を調整する原水供給量調整手段とを備えることを特徴とする蒸留水製造システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載した蒸留水製造システムにおいて、更に、原水の撹拌手段を備えることを特徴とする蒸留水製造システム。
6. 請求項１から５のいずれかにおいて、蒸留水送給手段は管により構成される蒸留水送給経路を有しており、その蒸留水送給経路の途中にはＵ字状トラップ部が設けられていることを特徴とする蒸留水製造システム。
7. 請求項１から６のいずれかに記載した蒸留水製造システムにおいて、
   冷却方式として、蒸発器が処理槽内に設けられ、膨張弁で減圧された冷媒を前記蒸発器に流して処理槽内の冷却を行う直接冷却方式、または、蒸発器と熱交換可能に接続され、処理槽内に設けられた冷却器を有し、前記蒸発器と前記冷却器との間で第１ブラインを循環させることで処理槽内の冷却を行う間接冷却方式のいずれか一方を採用し、
   加温方式として、加温用凝縮器が処理槽の床下に配設され、圧縮機で加圧された冷媒を前記加温用凝縮器に流して処理槽内の原水の加温を行う直接加温方式、または、加温用凝縮器と熱交換可能に接続され、処理槽の床下に配設された加温器を有し、前記加温用凝縮器と前記加温器との間で第２ブラインを循環させることで処理槽内の原水の加温を行う間接加温方式のいずれか一方を採用していることを特徴とする蒸留水製造システム。
8. 請求項７に記載した蒸留水製造システムにおいて、間接冷却方式と間接加温方式を採用し、蒸留水製造システムの圧縮冷凍サイクル部と処理槽等を含む処理部とを分離可能に構成したことを特徴とする蒸留水製造システム。
9. 請求項８に記載した蒸留水製造システムを構成する処理部。
   

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