JP2009274035A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようにして、熱効率の向上を図る。
【解決手段】 処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取出す残物取出部１１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気が蒸気供給通路１を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取出す浄水取出部７１とを備え、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇを弱真空状態にする加熱水排水パイプ６０及び冷却水排水パイプ１００からなる弱真空手段Ｖを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理水として、例えば、海水や湖水等あるいは洗濯水等の汚水を用い、これを加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離し、その後、水蒸気を凝縮させて処理水から浄水を取り出す浄水装置に関する。

従来、この種の浄水装置としては、例えば、特許文献１（特開平１１−６２５１３号公報）に記載されたものが知られている。
これは、図４に示すように、処理水としての海水から浄水を得るもので、処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させるボイラを備えた分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取出す残物取出部３００と、分離空間Ｂを加熱する加熱手段３０１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気により作動させられる蒸気タービン３０２と、蒸気タービン３０２から排出される水蒸気を凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取出す浄水取出部３０３と、処理水を分離空間Ｂに送給する処理水送給通路３０４と、分離空間Ｂで分離された水蒸気を蒸気タービン３０２に供給する蒸気供給通路３０５とを備えてなる。処理水送給通路３０４は、分離空間Ｂ内及び凝縮空間Ｇ内を通過して設けられている。加熱手段３０１は、例えば、コイル状の熱交換器により、処理水を大気圧下で沸騰させる。

処理水は、処理水送給通路３０４を通って分離空間Ｂに送給され、加熱手段３０１によって加熱させられた分離空間Ｂにおいて、加熱蒸発されて水蒸気と残物とに分離される。その後、水蒸気は、蒸気供給通路３０５を通って蒸気タービン３０２に供給され、蒸気タービン３０２を作動させて排出される。排出された水蒸気は、凝縮空間Ｇに送られて凝縮され復水する。凝縮空間Ｇには、処理水送給通路３０４が通っており、この処理水送給通路３０４内を低温の処理水が通っているので、この処理水と水蒸気とが熱交換させられて、水蒸気は冷却凝縮され復水する。このときの水蒸気は残物を含まない蒸気なので、復水した水は浄水となる。この浄水を、浄水取出部３０３から取り出している。また、分離された残物は、分離空間Ｂにおいて冷却される。分離空間Ｂには、処理水送給通路３０４が通っており、この送給通路内を低温の処理水が通っているので、この処理水と分離された残物とが熱交換させられて、残物は冷却される。このときの残物は、高濃度の塩水であるので、冷却された塩水は、みぞれ状の塩水となる。この残物を、残物取出部３００から取り出している。

特開平１１−６２５１３号公報

しかしながら、この従来の浄水装置においては、処理水送給通路３０４を分離空間Ｂ内及び凝縮空間Ｇ内を通過させて、処理水を予熱して効率化を図るようにしているが、加熱手段３０１は、例えば、コイル状の熱交換器により、処理水を大気圧下で沸騰させるので、沸騰に要する熱エネルギーが大きくなり、それだけ、熱効率に劣るという問題があった。特に、処理水の温度が低いものでは、熱効率が顕著に悪くなる。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようにして、熱効率の向上を図った浄水装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の浄水装置は、処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間と、該分離空間で分離された残物を取出す残物取出部と、上記分離空間で分離された水蒸気が蒸気供給通路を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間と、該凝縮空間で凝縮された浄水を取出す浄水取出部とを備えた浄水装置において、上記分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にする弱真空手段を備えた構成としている。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、装置を構成する構造体は、密封性のある材質のものを用いる。例えば、金属で構成し、あるいは、例えば、レンガを二重に積層してその間に断熱材を介装した壁体にし、更に、レンガからなる壁体表面に密封性のあるコーティング剤を塗付して密封する等である。

これにより、処理水が分離空間に送給されると水蒸気と残物に分離させられる。この場合、加熱蒸発させるための加熱温度が、例えば１００℃以下の低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めてよいものになる。
一方、凝縮空間側においては、蒸気供給通路からの蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮して復水する。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が、例えば１００℃以下の低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。

そして、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に加熱空間を形成する外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記加熱空間の上側に該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を設け、該加熱空間の下部に散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部を設け、上記加熱空間で加熱された気体を上記分離空間に送給して上記処理水散布部から散布された処理水と熱交換して処理水を蒸発させて水蒸気にし該熱交換後の気体を上記加熱空間に再び送給して循環させる加熱循環手段を設け、上記弱真空手段を、上記加熱水貯留部に排水入口が臨み排水出口が該加熱水貯留部よりも下方位置に開放し該加熱水貯留部に貯留された加熱水を自然落下により排水する加熱水排水パイプを備えて構成している。

これにより、加熱空間においては、加熱水散布部から散布される加熱水により気体が加熱される。散布された加熱水は加熱水貯留部に貯留され、更に、加熱水貯留部から加熱水排水パイプを通って排出される。また、加熱水が加熱水貯留部から加熱水排水パイプを通って排出されると、加熱水が加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、分離塔内を吸引して負圧にし、これにより、分離塔内が弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。更に、加熱循環手段により、加熱空間で加熱された気体が分離空間に送給され、再び、加熱空間に送給されて、循環させられている。この状態において、処理水が処理水散布部から分離空間に散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に吹き出す気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、加熱空間からの気体の温度が低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めてよいものになる。

また、必要に応じ、上記加熱循環手段を、上記分離塔の上側に設けられ上記分離空間と加熱空間を連通する上側連通路と、上記分離塔の下側に設けられ上記分離空間と加熱空間を連通する下側連通路と、上記加熱空間で加熱された気体を上記上側連通路から上記分離空間に送給し該分離空間での熱交換後の気体を上記下側連通路を通って上記加熱空間に再び送給するブロアとを備えて構成している。ブロアで循環させるので、気体を確実に加熱して分離空間に供給できる。
この場合、上記下側連通路を、上記分離空間に開口する一方口と上記加熱空間に開口する他方口とを管路を介して接続して構成し、該管路に気体を一方口から他方口へ送給する上記ブロアを介装した構成としたことが有効である。ブロアを介装しやすくなる。

そしてまた、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に冷却空間を形成する外塔とを備え、上記冷却空間の上側に該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を設け、該冷却空間の下部に散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記冷却空間で冷却された気体を上記凝縮空間に送給して上記蒸気供給通路からの水蒸気と熱交換して水蒸気を凝縮して浄水にし該熱交換後の気体を上記冷却空間に再び送給して循環させる冷却循環手段を設け、上記弱真空手段を、上記冷却水貯留部に排水入口が臨み排水出口が該冷却水貯留部よりも下方位置に開放し該冷却水貯留部に貯留された冷却水を自然落下により排水する冷却水排水パイプを備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，凝縮空間，冷却空間が密封されるように構築される。

これにより、冷却空間においては、冷却水散布部から散布される冷却水により気体が冷却される。散布された冷却水は冷却水貯留部に貯留され、更に、冷却水貯留部から冷却水排水パイプを通って排出される。また、冷却水が冷却水貯留部から冷却水排水パイプを通って排出されると、冷却水が冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、凝縮塔内を吸引して負圧にし、これにより、凝縮塔内が弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。更に、冷却循環手段により、冷却空間で冷却された気体が凝縮空間に送給され、再び、冷却空間に送給されて、循環させられている。この状態において、蒸気供給通路からの蒸気が凝縮空間に供給されると、蒸気は冷却空間から凝縮空間に吹き出す気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。

また、必要に応じ、上記冷却循環手段を、上記凝縮塔の上側に設けられ上記凝縮空間と冷却空間を連通する上側連通路と、上記凝縮塔の下側に設けられ上記凝縮空間と冷却空間を連通する下側連通路と、上記冷却空間で冷却された気体を上記上側連通路から上記凝縮空間に送給し該凝縮空間での熱交換後の気体を上記下側連通路を通って上記冷却空間に再び送給するブロアとを備えて構成している。ブロアで循環させるので、気体を確実に冷却して凝縮空間に供給できる。
この場合、上記下側連通路を、上記凝縮空間に開口する一方口と上記冷却空間に開口する他方口とを管路を介して接続して構成し、該管路に気体を一方口から他方口へ送給する上記ブロアを介装したことが有効である。ブロアを介装しやすくなる。

更に、必要に応じ、上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設けた構成としている。蒸気供給通路からの蒸気が凝縮空間に供給されると、冷却空間から凝縮空間に吹き出す気体に接触するとともに、浄水散布部から散布された浄水に接触するので、急激に凝縮して復水し、散布された浄水に付着して、落下していく。そのため、散布された浄水に接触させて落下させるので、この点でも確実に蒸気を凝縮して復水させることができる。

更にまた、必要に応じ、上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を浄水散布部に送給する浄水送給分岐管路を設け、該浄水送給分岐管路を、上記冷却水貯留部内を通して設け、該冷却水貯留部内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせる構成としている。浄水散布部から散布された浄水の温度を下げて供給できるので、それだけ熱効率が良いものになる。

また、必要に応じ、上記分離空間及び凝縮空間の圧力を調整する調整真空ポンプを備えた構成としている。分離空間や凝縮空間に入り込む空気などで、内部の圧力が高くなってきても、調整真空ポンプにより調整できるので、分離空間及び凝縮空間の弱真空状態を安定化させることができる。

更に、必要に応じ、上記処理水を冷却水として用いるとともに、上記冷却水貯留部の冷却水としての処理水を上記処理水散布部側に送給する処理水送給管路を設けた構成としている。これにより、処理水を冷却水として用いるので、それだけ、熱効率を向上させることができる。
この場合、上記処理水送給管路を、上記加熱水貯留部内を通して設け、該加熱水貯留部内で処理水と加熱水との熱交換を行なわせることが有効である。処理水の温度を上げて分離空間に供給できるので、この点でも、熱効率を向上させることができる。

更にまた、必要に応じ、上記分離空間と上記蒸気供給通路との間に設けられ上記処理水送給管路から送給される処理水を一時的に貯留し該貯留した処理水に上記分離空間で分離された水蒸気を流入させて上記蒸気供給通路に至らしめる流通口部を有した処理水貯留槽を設け、上記処理水散布部は上記処理水貯留槽の処理水を分離空間に散布する構成としている。分離空間で生じた水蒸気は、流通口部を通って処理水貯留槽内の処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路へ向かって流出していく。このため、水蒸気によって処理水貯留槽に貯留された一部の処理水が水蒸気となるので、蒸気供給通路に送られる水蒸気の量を増加させることができる。また、処理水貯留槽において、蒸気内の不純物を洗浄することができる。

本発明の浄水装置によれば、分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にするので、分離空間において、加熱蒸発させるための加熱温度が比較的低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっていることから、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率を向上させることができる。また、凝縮空間において、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮を円滑に行なうことができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る浄水装置を説明する。実施の形態においては、処理水として海水である深層水を用い、この深層水を水蒸気と残物としての塩とに分離し、その後、水蒸気を凝縮して浄水を得るものである。
図１乃至図３に示すように、本発明の実施の形態に係る浄水装置Ｓの基本的構成は、処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取出す残物取出部１１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気が蒸気供給通路１を介して供給されこの供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取出す浄水取出部７１とを備えてなる。そして、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇを弱真空状態にする弱真空手段Ｖを備えている。

詳しくは、分離空間Ｂを構成し上部が蒸気供給通路１に連通し下部が残物取出部１１として構成される筒状の分離塔１０と、分離塔１０の外側を覆い分離塔１０との間に加熱空間Ｋを形成する外塔１２とを備えている。
分離塔１０は、円筒状の一般壁１０ａと一般壁１０ａに連設され残物を受けるロート状の下端壁１０ｂとで構成されている。一般壁１０ａの下端にはロート状の下端壁１０ｂを囲繞する延設壁１０ｃが設けられ、一般壁１０ａ，延設壁１０ｃ及び外塔１２とで、加熱空間Ｋを形成している。
残物取出部１１は、ロート状に形成された受け部１３と、受け部１３の先端に設けられる残物取出管１４とを備え、残物取出管１４には残物を排出させるネジ型ポンプ１５が設けられている。

分離空間Ｂと蒸気供給通路１との間には、後述の処理水送給管路１３２から送給される処理水を一時的に貯留し、貯留した処理水に分離空間Ｂで分離された水蒸気を流入させて蒸気供給通路１に至らしめる流通口部２１を有した処理水貯留槽２０が設けられている。詳しくは、処理水貯留槽２０は、分離塔１０の上壁を底壁２０ａとしこの底壁２０ａに連設された側壁２０ｂを有した容器状に形成されており、底壁２０ａ（分離塔１０の上壁）には水蒸気が通過する通過口２２を有した第一筒状体２３が立設され、第一筒状体２３の上方には、第一筒状体２３と同軸の第二筒状体２４を有し第一筒状体２３を覆うカップ状の覆体２５が設けられている。そして、流通口部２１は、通過口２２に連通し第一筒状体２３及び第二筒状体２４で形成される流路で構成されている。第二筒状体２３の開口と側壁２０ｂとの間には、通気性のメッシュ壁２６が設けられており、処理水は圧力の関係でこのメッシュ壁２６の上側に貯留される。分離空間Ｂからの水蒸気は、通過口２２，流通口部２１及びメッシュ壁２６を通って処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路１へ向かって流出していく。処理水貯留槽２０の前位には、処理水貯留槽２０に連通し処理水送給管路１３２の出口から流出する処理水を受けて溜める受槽２７が設けられている。

また、分離塔１０の上側には、処理水を散布する処理水散布部３０が設けられている。この処理水散布部３０は、分離塔１０の上壁の直下に設けられ、処理水貯留槽２０から送給管３１を通して送給された処理水をシャワー状にして分離空間Ｂに散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッド３２を備えている。３３は送給管３１に介装され処理水貯留槽２０からの処理水を散布ヘッド３２に送るポンプである。

加熱空間Ｋの上側には加熱空間Ｋに加熱水を散布する加熱水散布部４０が設けられ、加熱空間Ｋの下部には散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部４１が設けられている。加熱水散布部４０は、加熱空間Ｋの上部において、一時的に加熱水を収容する収容槽４２を備え、この収容槽４２の底壁に多数の小孔４３を設け、この小孔４３から加熱水を加熱空間Ｋ内に散布する。この加熱水の散布により気体が加熱される。加熱水貯留部４１は、上記の分離塔１０の延設壁１０ｃと外塔１２とで囲繞されて形成され、上下に流通口４４ａ，４４ｂを有した仕切り壁４４で仕切られている。４５は加熱水を収容槽４２に送給する加熱水送給管であり、加熱水を送給するポンプ４６に接続されている。加熱水は加熱水貯留部４１から後述の加熱水排水パイプ６０を通って排出された後、排水槽６３に貯留されるとともに、図示外の、加温手段により加温されて、上記のポンプ４６により加熱水送給管４５に供給されて、循環させられる。

また、本装置においては、加熱空間Ｋで加熱された気体を分離空間Ｂに送給して処理水散布部３０から散布された処理水と熱交換して処理水を蒸発させて水蒸気にし、この熱交換後の気体を加熱空間Ｋに再び送給して循環させる加熱循環手段５０が設けられている。詳しくは、加熱循環手段５０は、分離塔１０の上側に設けられ分離空間Ｂと加熱空間Ｋを連通する上側連通路５１と、分離塔１０の下側に設けられ分離空間Ｂと加熱空間Ｋを連通する下側連通路５２と、加熱空間Ｋで加熱された気体を上側連通路５１から分離空間Ｂに送給し、この分離空間Ｂでの熱交換後の気体を下側連通路５２を通って加熱空間Ｋに再び送給するブロア５３とを備えて構成されている。下側連通路５２は、分離空間Ｂに開口する一方口５４と加熱空間Ｋに開口する他方口５５とを管路５６を介して接続して構成されており、この管路５６に気体を一方口５４から他方口５５へ送給するブロア５３を介装している。

更に、本装置において、弱真空手段Ｖの１つの手段として、加熱水排水パイプ６０を備えている。この加熱水排水パイプ６０は、加熱水貯留部４１に排水入口６１が臨み排水出口６２が加熱水貯留部４１よりも下方位置の排水槽６３に開放し、加熱水貯留部４１に貯留された加熱水を自然落下により排水槽６３まで排水するものである。この加熱水排水パイプ６０の排水により分離塔１０内が弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプ６０の長さは、例えば、外気が０．１ＭＰａ（１ａｔｍ）では、約１０ｍに設定され、加熱水が加熱水排水パイプ６０を自然落下するエネルギーにより、分離塔１０内を吸引して負圧にする。符号６４は、加熱水排水パイプ６０に介装された流量調整バルブである。

そしてまた、本装置は、上記の凝縮空間Ｇを構成し上部が蒸気供給通路１に連通し下部が浄水取出部７１として構成される筒状の凝縮塔７０と、凝縮塔７０の外側に設けられ凝縮塔７０との間に冷却空間Ｒを形成する筒状の外塔７２とを備えている。
凝縮塔７０は、円筒状の一般壁７０ａと一般壁７０ａに連設され浄水を受けるロート状の下端壁７０ｂとで構成されている。一般壁７０ａの下端にはロート状の下端壁７０ｂを囲繞する延設壁７０ｃが設けられ、一般壁７０ａ，延設壁７０ｃ及び外塔７２とで、冷却空間Ｒを形成している。
浄水取出部７１は、ロート状に形成された受け部７３と、受け部７３の先端に設けられる浄水取出管７４とを備えて構成されている。浄水取出管７４は外塔７２外部に設けられ浄水を排出させるポンプ７５に接続され、このポンプ７５の駆動により浄水は排出管７６を通して浄水槽７７へ送られる。

冷却空間Ｒの上側には、冷却空間Ｒに冷却水を散布する冷却水散布部８０が設けられ、冷却空間Ｒの下部には散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部８１が設けられている。冷却水散布部８０は、冷却空間Ｒの上部において、一時的に冷却水を収容する収容槽８２を備え、この収容槽８２の底壁に多数の小孔８３を設け、この小孔８３から冷却水を冷却空間Ｒ内に散布する。この冷却水の散布により気体が冷却される。冷却水貯留部８１は、上記の凝縮塔７０の延設壁７０ｃと外塔７２とで囲繞されて形成され、上下に流通口８４ａ，８４ｂを有した仕切り壁８４で仕切られている。

また、本装置においては、冷却空間Ｒで冷却された気体を凝縮空間Ｇに送給して蒸気供給通路１からの水蒸気と熱交換して水蒸気を凝縮して浄水にし、この熱交換後の気体を冷却空間Ｒに再び送給して循環させる冷却循環手段９０が設けられている。詳しくは、冷却循環手段９０は、凝縮塔７０の上側に設けられ凝縮空間Ｇと冷却空間Ｒを連通する上側連通路９１と、凝縮塔７０の下側に設けられ凝縮空間Ｇと冷却空間Ｒを連通する下側連通路９２と、冷却空間Ｒで冷却された気体を上側連通路９１から凝縮空間Ｇに送給し、この凝縮空間Ｇでの熱交換後の気体を下側連通路９２を通って冷却空間Ｒに再び送給するブロア９３とを備えて構成されている。下側連通路９２は、凝縮空間Ｇに開口する一方口９４と冷却空間Ｒに開口する他方口９５とを管路９６を介して接続して構成されており、この管路９６に気体を一方口９４から他方口９５へ送給するブロア９３を介装している。

更に、本装置において、弱真空手段Ｖの別の手段として、冷却水排水パイプ１００を備えている。冷却水排水パイプ１００は、冷却水貯留部８１に排水入口１０１が臨み排水出口１０２が該冷却水貯留部８１よりも下方位置の排水槽１０３に開放し、冷却水貯留部８１に貯留された冷却水を自然落下により排水槽１０３まで排水するものである。この冷却水排水パイプ１００の排水により凝縮塔７０内が弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプ１００の長さは、例えば、外気が０．１ＭＰａ（１ａｔｍ）では、約１０ｍに設定され、冷却水が冷却水排水パイプ１００を自然落下するエネルギーにより、凝縮塔７０内を吸引して負圧にする。

更にまた、凝縮塔７０の上側には、浄水取出部７１から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部１１０が設けられている。詳しくは、浄水取出部７１から取り出された一部の浄水を浄水散布部１１０に送給する浄水送給分岐管路１１１が設けられている。浄水送給分岐管路１１１の末端には、冷却水をシャワー状にして凝縮空間Ｇに散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッド１１２が接続されている。この浄水送給分岐管路１１１は、上記のポンプ７５の駆動により浄水槽７７へ浄水を送る排出管７６から分岐して設けられている。また、浄水送給分岐管路１１１は、上記の冷却水貯留部８１内を通して設けられており、即ち、冷却水貯留部８１内には、浄水送給分岐管路１１１をらせん状にした熱交換管部１１３が設けられており、この熱交換管部１１３により、冷却水貯留部８１内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせるようにしている。

また、本装置においては、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇの圧力を負側に調整する調整真空ポンプ１２０が設けられている。調整真空ポンプ１２０には、分離空間Ｂ側の下側連通路５２に配管された吸引パイプ１２１、及び、凝縮空間Ｇ側の下側連通路９２に配管された吸引パイプ１２２が接続され、適時に駆動されて、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇの弱真空状態を適正な状態に保持する。符号１２３は、吸引パイプ１２１に介装された吸引量調整バルブである。

そして、本装置においては、処理水を冷却水として用いている。即ち、処理水は、海洋深層水であり、この海洋深層水からなる処理水をポンプ１３０で汲み上げて、冷却水送給管路１３１へ送出している。冷却水送給管路１３１は、上記の冷却水散布部８０の収容槽８２に接続されており、海洋深層水からなる処理水を冷却水として供給している。
また、冷却水貯留部８１の冷却水としての処理水を、処理水散布部３０側に送給する処理水送給管路１３２が設けられている。この処理水送給管路１３２は、上記の冷却水排水パイプ１００から分岐して設けられている。処理水送給管路１３２にはポンプ１３３が介装されており、このポンプ１３３により、処理水を貯留する処理水貯留槽２０前位の受槽２７に供給する。更に、処理水送給管路１３２は、加熱水貯留部４１内を通して設けられており、即ち、加熱水貯留部４１内には、処理水送給管路１３２をらせん状にした熱交換管部１３４が設けられており、この熱交換管部１３４により、加熱水貯留部４１内で処理水と加熱水との熱交換を行なわせる。

また、蒸気供給通路１には、分離空間Ｂからの水蒸気により駆動される蒸気タービン１４０が介装されている。蒸気タービン１４０の回転は、動力機構１４１に伝達される。動力機構１４１は、発電機１４２、ポンプ３３、ブロア５３、ブロア９３、調整真空ポンプ１２０、ネジ型ポンプ１５，ポンプ３３、ポンプ４６、ポンプ７５、ポンプ１３０、ポンプ１３３に連動してこれらを駆動する。調整真空ポンプ１２０、ポンプ１３３は、所定条件で結合及び切断するクラッチを介して連携されている。符号１４３は、本装置の始動時に蒸気タービン１４０をクラッチを介して回転させるセルモータである。

また、浄水取出部７１には、受け部７３に溜まった浄水の水位を検知し、水位が所定以上高くなったときオン作動し所定以下のときオフ作動するフロートスイッチ１５０が設けられている。このフロートスイッチ１５０がオン作動したときは、上記の浄水の排出管７６を開閉する電磁弁１５１を開にして、浄水の排出を有効にするとともに、調整真空ポンプ１２０のクラッチを結合して駆動する。このフロートスイッチ１５０がオフ作動したときは、上記の浄水の排出管７６を開閉する電磁弁１５１を閉にして、浄水の排出を無効にするとともに、調整真空ポンプ１２０のクラッチを切断して停止する。これにより、内部の弱真空状態が適正に保持されるとともに、浄水の回収を確実に行なうことができる。即ち、分離空間Ｂや凝縮空間Ｇに入り込む空気などで、内部の圧力が高くなってきても、調整真空ポンプ１２０により調整できるので、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇの弱真空状態を安定化させることができる。

更に、処理水貯留槽２０前位の受槽２７には、受槽２７に溜まった処理水の水位を検知し、水位が所定以上高くなったときオン作動し所定以下のときオフ作動するフロートスイッチ１６０が設けられている。このフロートスイッチ１６０がオン作動したときは、上記の冷却水排水パイプ１００を開閉する電磁弁１６１を開にして、処理水の排出を有効にするとともに、ポンプ１３３のクラッチを切断して停止する。これにより過剰な処理水の供給が抑止される。一方、このフロートスイッチ１６０がオフ作動したときは、冷却水排水パイプ１００を開閉する電磁弁１６１を閉にして、処理水の排出を無効にするとともに、ポンプ１３３のクラッチを結合して駆動する。これにより処理水の供給が行なわれる。

従って、この実施の形態に係る浄水装置Ｓによれば、分離空間Ｂ側においては、常時、ポンプ４６により加熱水送給管４５を通して加熱水散布部４０の収容槽４２に加熱水が送給されており、この加熱水は加熱水散布部４０から散布される。この加熱水の散布により気体が加熱される。散布された加熱水は加熱水貯留部４１に貯留され、更に、加熱水貯留部４１から加熱水排水パイプ６０を通って排出されて、排水槽６３に貯留される。排水槽６３に貯留された加熱水は、図示外の加温手段により加温されて、上記のポンプ４６により加熱水送給管４５に供給されて、循環させられる。
この加熱水の循環においては、加温手段による加温温度を例えば５０℃とすると、加熱空間Ｋでの熱交換により加熱水貯留部４１では例えば４６℃となる。また、加熱水が加熱水貯留部４１から加熱水排水パイプ６０を通って排出されると、加熱水排水パイプ６０の長さは、例えば、１０ｍに設定されているので、加熱水が加熱水排水パイプ６０を自然落下するエネルギーにより、分離塔１０内を吸引して負圧にし、これにより、分離塔１０内が弱真空状態に保持される。
また、加熱循環手段５０のブロア５３により、加熱空間Ｋで加熱された気体が上側連通路５１から分離空間Ｂに送給され、下側連通路５２を通って、再び、加熱空間Ｋに送給されて、循環させられている。加熱空間Ｋで加熱された気体の温度は、例えば４８℃程度になる。

この状態において、海洋深層水としての処理水は、ポンプ１３０により汲み上げられ、当初は冷却水として冷却水送給管路１３１へ送出され、冷却空間Ｒに散布された後、冷却水貯留部８１に貯留される。この場合、例えば、海洋深層水としての処理水の温度が６℃と低いものである場合、熱交換により、冷却水貯留部８１では、例えば、９℃程度に上昇させられる。それから、ポンプ１３３の駆動により、冷却水貯留部８１の冷却水としての処理水は、処理水送給管路１３２を通して、処理水を貯留する処理水貯留槽２０前位の受槽２７に供給される。この途中においては、処理水送給管路１３２の加熱水貯留部４１内の熱交換管部１３４において、加熱水貯留部４１内で処理水と加熱水との熱交換が行なわれるので、処理水は例えば４０℃程度に上昇する。

そして、受槽２７から処理水貯留槽２０に貯留された処理水は、処理水散布部３０のポンプ３３により送給管３１を通して散布ヘッド３２に送給され、散布ヘッド３２からシャワー状にして分離空間Ｂに散布される。分離空間Ｂにおいては、処理水散布部３０から散布された処理水は、加熱空間Ｋから上側連通口５１を通して分離空間Ｂに吹き出す気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、加熱空間Ｋからの気体の温度が、例えば４８℃と低いものであっても、分離空間Ｂは弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めてよいものになる。

そして、分離空間Ｂで生じた水蒸気は、分離塔１０の上部にある通過口２３，流通口部２１及びメッシュ壁２６を通って処理水貯留槽２０内の処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路１へ向かって流出していく。この水蒸気によって処理水貯留槽２０に貯留された処理水が加熱される。この場合、処理水貯留槽２０内の一部の処理水が水蒸気となるので、蒸気供給通路１に送られる水蒸気の量が増加する。水蒸気の温度は、例えば４３℃程度になる。また、処理水貯留槽２０において、蒸気内の不純物を洗浄することができる。蒸気供給通路１に至らしめられた水蒸気は、蒸気供給通路１を通過して蒸気タービン１４０に供給され、この水蒸気によって蒸気タービン１４０は作動させられる。蒸気タービン１４０の作動により、動力を得ることができる。蒸気タービン１４０で排出された水蒸気は、例えば４０℃程度になり、凝縮空間Ｇに送られる。

また、分離空間Ｂで分離された残物は、分離塔１０の下部の残物取出部１１に向けて降下していく。この降下中も残物と水蒸気との熱交換が行なわれ、最後には残物から水分が除去され、粒状の残物となる。本実施の形態では、残物は粒状の塩になる。残物取出部１１の受け部１３に集束された残物は、ネジ型ポンプ１５により外部に取出される。

一方、凝縮空間Ｇ側においては、常時、ポンプ１３０により冷却水送給管路１３１を通して冷却水散布部８０の収容槽８２に冷却水が送給されており、この冷却水は冷却水散布部８０から散布される。この冷却水の散布により気体が冷却される。散布された冷却水は冷却水貯留部８１に貯留され、更に、冷却水貯留部８１から冷却水排水パイプ１００を通って排出される。冷却水貯留部８１の冷却水の一部は、上記のとおり、処理水として処理水送給管路１３２を通して、分離空間Ｂ側に供給される。
この冷却水においては、当初の海洋深層水の温度が６℃と低いものである場合、熱交換により、冷却水貯留部８１では、例えば、９℃程度に上昇させられる。
また、冷却水が冷却水貯留部８１から冷却水排水パイプ１００を通って排出されると、冷却水排水パイプ１００の長さは、例えば、１０ｍに設定されているので、冷却水が冷却水排水パイプ１００を自然落下するエネルギーにより、凝縮塔７０内を吸引して負圧にし、これにより、凝縮塔７０内が弱真空状態に保持される。
また、冷却循環手段９０のブロア９３により、冷却空間Ｒで冷却された気体が上側連通路９１から凝縮空間Ｇに送給され、下側連通路９２を通って、再び、冷却空間Ｒに送給されて、循環させられている。冷却空間Ｒで冷却された気体の温度は、例えば８℃程度になる。

また、凝縮空間Ｇにおいては、浄水取出部７１から取り出された一部の浄水がポンプ７５により浄水散布部１１０に送られ、散布ヘッド１１２からシャワー状にして凝縮空間Ｇに散布される。冷却水貯留部８１内には、浄水送給分岐管路１１１をらせん状にした熱交換管部１１３が設けられており、この熱交換管部１１３により、冷却水貯留部８１内で浄水と冷却水との熱交換が行なわれるので、分離空間Ｂにおいては、浄水散布部１１０から散布された浄水は、例えば、１１℃程度になって散布される。

この状態において、蒸気供給通路１からの蒸気が凝縮空間Ｇに供給されると、冷却空間Ｒから上側連通口９１を通して凝縮空間Ｇに吹き出す気体に接触するとともに、浄水散布部１１０から散布された温度の低いシャワー状の浄水に接触するので、急激に凝縮して復水し、シャワー状の浄水に付着して、落下していく。この場合、蒸気供給通路１からの蒸気の温度が、例えば４０℃と低いものであっても、凝縮空間Ｇ内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。また、シャワー状の浄水に接触させて落下させるので、この点でも確実に蒸気を凝縮して復水させることができる。
そして、凝縮空間Ｇで覆水した水は、浄水取出部７１の受け部７３に溜まり、ポンプ７５により浄水取出管７４及び排出管７６を通して浄水槽７７へ送られる。

尚、上記実施の形態において、加熱循環手段５０及び冷却循環手段９０にブロア５３，９３を用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ブロアを設けることなく自然対流で行なうようにしても良く、適宜変更して差支えない。また、上記実施の形態において、処理水として海洋深層水の場合で説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、湖水や、洗濯水などの排水であっても良く、適宜選択できる。

本発明の実施の形態に係る浄水装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る浄水装置を示し、分離空間側の構成を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る浄水装置を示し、凝縮空間側の構成を示す拡大断面図である。 従来の浄水装置の一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ 浄水装置
Ｂ 分離空間
Ｇ 凝縮空間
Ｖ 弱真空手段
１ 蒸気供給通路
１０ 分離塔
１１ 残物取出部
１２ 外塔
Ｋ 加熱空間
１３ 受け部
１４ 残物取出管
１５ ネジ型ポンプ
２０ 処理水貯留槽
２１ 流通口部
２２ 通過口
２３ 第一筒状体
２４ 第二筒状体
２５ 覆体
２６ メッシュ壁
２７ 受槽
３０ 処理水散布部
３１ 送給管
３２ 散布ヘッド
３３ ポンプ
４０ 加熱水散布部
４１ 加熱水貯留部
４２ 収容槽
４３ 小孔
４４ 仕切り壁
４５ 加熱水送給管
４６ ポンプ
５０ 加熱循環手段
５１ 上側連通路
５２ 下側連通路
５３ ブロア
５４ 一方口
５５ 他方口
５６ 管路
６０ 加熱水排水パイプ（弱真空手段Ｖ）
６１ 排水入口
６２ 排水出口
６３ 排水槽
６４ 流量調整バルブ
７０ 凝縮塔
７１ 浄水取出部
７２ 外塔
Ｒ 冷却空間
７３ 受け部
７４ 浄水取出管
７５ ポンプ
７６ 排出管
７７ 浄水槽
８０ 冷却水散布部
８１ 冷却水貯留部
８２ 収容槽
８３ 小孔
８４ 仕切り壁
９０ 冷却循環手段
９１ 上側連通路
９２ 下側連通路
９３ ブロア
９４ 一方口
９５ 他方口
９６ 管路
１００ 冷却水排水パイプ（弱真空手段Ｖ）
１０１ 排水入口
１０２ 排水出口
１０３ 排水槽
１１０ 浄水散布部
１１１ 浄水送給分岐管路
１１２ 散布ヘッド
１１３ 熱交換管部
１２０ 調整真空ポンプ
１２１，１２２ 吸引パイプ
１２３ 吸引量調整バルブ
１３０ ポンプ
１３１ 冷却水送給管路
１３２ 処理水送給管路
１３３ ポンプ
１３４ 熱交換管部
１４０ 蒸気タービン
１４１ 動力機構
１４２ 発電機
１４３ セルモータ
１５０ フロートスイッチ
１５１ 電磁弁
１６０ フロートスイッチ
１６１ 電磁弁

Claims (13)

1. 処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間と、該分離空間で分離された残物を取出す残物取出部と、上記分離空間で分離された水蒸気が蒸気供給通路を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間と、該凝縮空間で凝縮された浄水を取出す浄水取出部とを備えた浄水装置において、
   上記分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にする弱真空手段を備えたことを特徴とする浄水装置。
2. 上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に加熱空間を形成する外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記加熱空間の上側に該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を設け、該加熱空間の下部に散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部を設け、上記加熱空間で加熱された気体を上記分離空間に送給して上記処理水散布部から散布された処理水と熱交換して処理水を蒸発させて水蒸気にし該熱交換後の気体を上記加熱空間に再び送給して循環させる加熱循環手段を設け、上記弱真空手段を、上記加熱水貯留部に排水入口が臨み排水出口が該加熱水貯留部よりも下方位置に開放し該加熱水貯留部に貯留された加熱水を自然落下により排水する加熱水排水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
3. 上記加熱循環手段を、上記分離塔の上側に設けられ上記分離空間と加熱空間を連通する上側連通路と、上記分離塔の下側に設けられ上記分離空間と加熱空間を連通する下側連通路と、上記加熱空間で加熱された気体を上記上側連通路から上記分離空間に送給し該分離空間での熱交換後の気体を上記下側連通路を通って上記加熱空間に再び送給するブロアとを備えて構成したことを特徴とする請求項２記載の浄水装置。
4. 上記下側連通路を、上記分離空間に開口する一方口と上記加熱空間に開口する他方口とを管路を介して接続して構成し、該管路に気体を一方口から他方口へ送給する上記ブロアを介装したことを特徴とする請求項３記載の浄水装置。
5. 上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に冷却空間を形成する外塔とを備え、上記冷却空間の上側に該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を設け、該冷却空間の下部に散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記冷却空間で冷却された気体を上記凝縮空間に送給して上記蒸気供給通路からの水蒸気と熱交換して水蒸気を凝縮して浄水にし該熱交換後の気体を上記冷却空間に再び送給して循環させる冷却循環手段を設け、上記弱真空手段を、上記冷却水貯留部に排水入口が臨み排水出口が該冷却水貯留部よりも下方位置に開放し該冷却水貯留部に貯留された冷却水を自然落下により排水する冷却水排水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項２乃至４何れかに記載の浄水装置。
6. 上記冷却循環手段を、上記凝縮塔の上側に設けられ上記凝縮空間と冷却空間を連通する上側連通路と、上記凝縮塔の下側に設けられ上記凝縮空間と冷却空間を連通する下側連通路と、上記冷却空間で冷却された気体を上記上側連通路から上記凝縮空間に送給し該凝縮空間での熱交換後の気体を上記下側連通路を通って上記冷却空間に再び送給するブロアとを備えて構成したことを特徴とする請求項５記載の浄水装置。
7. 上記下側連通路を、上記凝縮空間に開口する一方口と上記冷却空間に開口する他方口とを管路を介して接続して構成し、該管路に気体を一方口から他方口へ送給する上記ブロアを介装したことを特徴とする請求項６記載の浄水装置。
8. 上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設けたことを特徴とする請求項５乃至７何れかに記載の浄水装置。
9. 上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を浄水散布部に送給する浄水送給分岐管路を設け、該浄水送給分岐管路を、上記冷却水貯留部内を通して設け、該冷却水貯留部内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせることを特徴とする請求項８記載の浄水装置。
10. 上記分離空間及び凝縮空間の圧力を調整する調整真空ポンプを備えたことを特徴とする請求項５乃至９何れかに記載の浄水装置。
11. 上記処理水を冷却水として用いるとともに、上記冷却水貯留部の冷却水としての処理水を上記処理水散布部側に送給する処理水送給管路を設けたことを特徴とする請求項５乃至１０何れかに記載の浄水装置。
12. 上記処理水送給管路を、上記加熱水貯留部内を通して設け、該加熱水貯留部内で処理水と加熱水との熱交換を行なわせることを特徴とする請求項１１記載の浄水装置。
13. 上記分離空間と上記蒸気供給通路との間に設けられ上記処理水送給管路から送給される処理水を一時的に貯留し該貯留した処理水に上記分離空間で分離された水蒸気を流入させて上記蒸気供給通路に至らしめる流通口部を有した処理水貯留槽を設け、上記処理水散布部は上記処理水貯留槽の処理水を分離空間に散布することを特徴とする請求項２乃至１２何れかに記載の浄水装置。

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