JP2015051414A

JP2015051414A - 三層ハイブリッド蒸留器＆システム

Info

Publication number: JP2015051414A
Application number: JP2013186420A
Authority: JP
Inventors: 小薗吉矢; Yoshiya Kozono
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2015-03-19

Abstract

【課題】蒸留時の気化に多種多様な熱源を使用できる物で、ソーラー温水の予熱等を利用し省エネ化を図り、結露面水冷化で漂着率を高め、結露漂着面積を拡大し、使用備品の多様な組み合わせる仕組みで省エネを達成し蒸留精製効率アップする小型蒸留器とそのシステム。【解決手段】蒸留装置の釜は原液の加熱槽で、原液は気化分を密閉原液タンク自動補充する、その上中間の気化槽は、一部空間に蒸カゴを装着する空間構造とし、重ねて結露水滴回収皿を設け、重ねる結露ドームは増設管を備え外筒一体で冷却水槽を兼ね、外筒に冷却水補給口と放流口を備え分離可能に形成し、密閉原液タンクの原液を加熱層に張、加熱気化せしめ、結露ドームの結露水を回収皿に集め取水口から容器に貯える、又冷却水の原液化は、冷却槽で冷却後放流水を調整タンクを経て温水ソーラーで予熱し原液を加熱層に一定供給する仕組で、熱源は電熱器等の火力を使い蒸留するシステムである。【選択図】図１

Description

水や海水等を気化蒸留する装置とシステム。

水を蒸留生成するには、逆浸透膜を用い強力なポンプで高圧力によるろ過方式と、温度差による気化結露及び火力による多段式蒸留器（管外部を冷却しその管内に蒸気を導き結露凝結する）低圧沸点降下式蒸留器等。

特開2004-154691

特開２０１２−１４８２２１

蒸留時の気化熱源に電熱機やガス・石油・薪等の火力を使用でき、又排熱やソーラーによる予熱システムとの組み合わせにより省エネ化を図り、結露表着裏面の液冷と表着面の増幅による結露表着面積を高める事、更に原液は落差による自動供給の仕組みで備品の多様な組み合わせシステムを確立、省エネでありながら蒸留精製効率アップする蒸留器とそのシステム。

蒸留装置は大きく三層で成り、釜は原液の加熱槽で、定量の原液は気化分を密閉原液タンクと管で繋げ自動補充する、その上中間の気化槽は、その一部空間に蒸カゴを装着できる空間構造とし、重ねて結露水滴回収皿を設け、更に重ねる結露ドームは下部から上部へ通じる管を備え外筒一体で冷却水槽を兼ねる、ドーム結露面は裏表に構成し、外筒に補給口と放流口を備える冷却槽は分離可能な一体構造に形成し、密閉原液タンクの原液を加熱層の釜に張、加熱気化せしめ、結露ドームに表着した結露水を回収皿に集め取水口から専用容器に貯える、又冷却水を原液とするには、冷却槽で冷却後放流水を調整タンクを経て温水ソーラーで予熱した原液を加熱層の釜にフロート弁にて一定供給する仕組で、これらのシステムでは加熱層の釜は電熱器等の火力を使い蒸留する構造の三層ハイブリッド蒸留システムである。

この三層ハイブリッド蒸留器システムは小型で有りながら用途によるシステムの組み換えが出来、省エネとドーム連通管構造による蒸留精製能力が高い物である、小規模に適し僻地などの使用地域はそこで得る事の出来る熱源を利用出来る。

三層の蒸留器自体の断面図と原液密閉タンクの組み合わせ図。蒸留作用と冷脚水のクーラーによる冷却効果アップを図る説明図。図2の仕組みに加え原液の余熱用のソーラーパネルを組み合わせる系統図。蒸留する原液を冷却水に利用しそれをソーラー温水パネルで予熱し蒸留器の加熱層の釜へ供給する流れの系統図。

蒸留器は縦型の三層構造で槽を分割できる構造で、下槽は原液加熱釡・中間気化槽は蒸カゴ装着空間を保有し、結露水滴回収皿を備え、そこへ重ねる結露ドームは下部から上部に通じる管を備える、その結露ドームすそと結合する外筒を一体にした冷却槽を重ねて合体する構造で、その形状は円筒形状でも角筒形状でも成型でき、加熱釡は側壁に原液補給管連通ジョイントを設け、内部に補給調整器を取り付け補給管は原液気密タンクへジョイントする形態とし、結露水回収皿は取水口を設けそこより貯水容器に落し貯える、結露回収皿の上部に重ねる結露ドーム一体の冷却槽は、外筒に冷却水供給口と冷却後水の放流口を備えて成る形態で構成され、起動時はシステム用途に応じ他に付属する冷却水供給タンク・冷却クーラー・バランス調整タンク・原液補充密閉タンク・予熱用ソーラー温水パネル・補充用フロート弁等が組み合わせできる構造の形態を成す。

図1は蒸留器の構造断面図と系統図を示す形態の一例で、蒸留器は釜戸型架台31に加熱槽容器1を設置し、（側面に設けたツバ状のブラケットで受け止め固定する）その原液加熱容器1の下部に熱源30をセットする、熱源は電熱器・ガスコンロ・石油コンロ・練炭・薪等の燃焼火力から使用状況により選択する、
又加熱層の容器1側面には補給水用連絡ジョイント２９を設け、それの容器1の内側に液面補調器１５をセットし一定水位を保つ仕組みとし、その上中ほどの気化槽空間にセットする蒸カゴ１７は蒸留添加精製に必要に応じ装着するもので通常の蒸留では必要ない、
容器1の上に重なる円形をした結露集液皿２は、取液口１９を設けて蒸留液回収容器２０へ管で接続、蒸留液を貯える。
更にその上に重なる結露ドームを兼ねる冷却槽は、丸型外筒３下端から一体構造の結露ドーム４は円錐台形状ドーム（角筒型の場合は角錐台形状ドーム構造となる）の内面下方から上部へ結露管５を連通装着し、低温の冷却水が対流現象でドーム４内面とそれに連通する結露管５を冷やす、それに結露買ううを設けた事では表面結露面積を格段に向上し蒸留精製増産する構造を特徴とする、
冷却槽を形成する結露ドームに一体の外筒３は、その下部に冷却水補給口ジョイント９を設け冷却水を底位から供給し、結露ドーム４とそこに設けた結露管５を冷却し熱を吸収した冷却後の水は温まり上昇し、放流管２４からブローする、
加熱容器１の蒸留原液１１ｂは液面補調器15の付いた補給管連通ジョイント２９を通じ、気水サイクル管２２と結合する原液供給管１２から予熱ループ管１３を経てジョイント14で連結され密閉式原液補充タンク７へ図示経路で接続されているため、密閉原液補充タンク７に定量張った原液１１aは、加熱容器1に気化減少分自動的に補給される、
加熱容器1の原液11bは加熱蒸気化した減少分の自動補給は、液面補調器15の構造機能（図A参考、液面補調器１５の上部開口の先方は管により原液密閉タンクに気密に繋がり、下がり管の下部管端はプレートでふさぎその側面周囲に、図で示す様な底部の間口は広く上部に狭く閉じる鋭角な三角形の開口Th|を必要数量ぐるりと配置して形成する）は緩やかに原液を補充する、それは減益時鋭角三角形開口上部が液面から現れると同時にそこから少量の空気を取り込む、開口部上の接合部は狭いので量が制約される、その分液体供給量も少ない、しかし液面低下が早いとそれに釣られ空気と補水量も多く成る、それは下方に広がる開口による、それに緩い速度で周囲に降参する事が出来、原液を自動的に安定供給する仕組みでありそれはその時の温度低下を最小限に抑制する事でもある、これ等の構造が組合さる事で蒸留精製液の増産と省エネを効率よくコンスタントに継続する、三層ハイブリッド蒸留器とそのシステムの一つである。

図2に示す図は冷却水CwのクーラーCmによる対流冷却で結露ドームを冷やし表着結露をぞうしょくする物で、冷却槽内部で結露ドームの幾分上部に、クーラーCmから冷媒管C1とC2de繋がる熱交換器Heを設置して、結露ドーム4・結露管５を冷却した温水は、ワン形状の冷却水分離遮壁34の中央開口から上昇する、その温水をクーラーの熱交換器で冷やした冷却冷水は冷却分離遮壁の外周を伝う様に降下し冷却槽下部への対流サイクルを利用しポンプなどのモーター動力を必要としない仕組みで、冷却水の蒸発による減水補充は、補充容器ブラケット３５にボトルタイプの冷却水補充容器３６のボトル口（液面補調器１５を取り付けても良い）を冷却水槽水面に浸して取り付け自動補給する仕組みの実施例の一つである。

図3に示すのは、冷却水のクーラー冷却式の仕組みである三層ハイブリッド蒸留器に、蒸留原液の余熱する仕組みの温水ソーラーパネル50を組み合せを追加し熱源の加熱エネルギーを省力化する仕組みで、まず原液補充タンク7底から取りだした原液供給管１２の経路を分岐した管１２aは更に分岐して、一つの経路はレベルゲージ用として使用、もう一方の経路の原液供給管１２bをソーラー温水機５０の（下部ヘッダージョイント）に接続、ソーラーパネルで熱せられた原液はソーラーパネル上部ヘッダージョイントから繋がる供給管12bは、再び原液供給管12と合流するバイパス（分岐してまた合流する）形式の道中には制御弁25・逆止弁３７を設けメンテナンスや調整を出来るものとし、蒸留器の加熱釡へ予熱原液供給するシステムの一つの実施例である。

図4に示す経路図は、水や海水等を蒸留を必要とする原水を冷却水に利用するもので、その放流水をソーラー温水パネルで予熱し蒸留するシステム経路で、まず初めに冷却水供給タンク41を設け、制御弁４５を備えた供給管４６を三層ハイブリッド蒸留器の冷却槽下部に接続、比較的低温の原水はここでは冷却水として槽内に供給され、結露ドームとそれに連結された結露管を冷却上昇した原水は、放流管47から調整タンク48を経て連絡管４９はソーラー温水パネル５０（水供給口を備えた下部分水ヘッダー５１に数本の受光加熱管５２を上部集合ヘッダー５３へ接続し、その配給口から供給管54を原液加熱釡1の原液補給管連通ジョイント２９に通じそれに付いた釜内のフロート弁５７で液面の増減を調整し、上から液を取り入れ底を密閉し周囲にいくつかの開口を備えた補充液分散器５８から減水分を公参しゆるやかな自動補給する、これ等の経路システムは、例えば海水を淡水蒸留すると加熱がまでの加熱気化により濃縮された海水原液は、ドレン管より取り出し乾燥する事で塩の精製にも一役買うシステムの実施例である。

蒸留器自体のサイズや周辺の付属備品は用途や必要に応じ各種組み合せ可能で多用途性があり、移設時分解組み立てできるコンパクトな仕組みは、小規模・僻地の需要が見込める。

A,補液器略図
Th,気水チェンジ開口
1,加熱槽は容器で釜でもある又上部は気化空間を含む
２、円形の結露集液皿
３、冷却槽外筒
４、結露ドーム
５、結露管
６、冷却水補水容器（水源池、加圧供給）
７、密閉式蒸留精製用原液補充タンク
８、冷却水供給管
９、冷却水供給口ジョイント
１０a、冷却冷水
10b、冷却後水
11a、待機原液
１１ｂ、加熱現役
１２、原液供給管
１２a,供給管の分岐管
12b,ソーラー供給管
１３、予熱ループ管
１４、ジョイント
１５、液面補調器
１６、蒸留廻集液
１７、蒸カゴ（添加ザル）
１８、回収盤
１９、取液口（蒸留液回収口）
２０蒸留液回収容器
２１、蒸留廻集液給液弁
２２、原液補給+気水サイクル管
２３、フイルタ付き通気管
２４、冷却後水放流管
２５、制御調整弁
２６、廃液弁
２７、原液レベルゲージ
２８、水位レベルライン表示
２９、連通ジョイント
３０、熱源（電熱器・ガスコンロ・薪）
３１、釜戸型架台
３２、容器架台
３３、補充タンク架台
３４、ワン型冷却水分離遮壁
３５、補充容器ブラケット
３６、冷却水補充容器
３７、逆止弁
Cw,冷却後水
Cws,冷却冷水
Cm,冷凍機（クーラー）
C1,高圧送管
C2,低圧還り管
He,熱交換器
S,蒸気
Wd,結露水滴
Sw,原液（海水等）
４１、原液・冷却水供給タンク
４３、補充管
４４、液面スイッチ
４５、制御弁
４６、冷却供給管
４７、冷却後水導管
４８、バランス調整チャンバー
４９、ソーラー連絡管
５０、ソーラー温水パネル
５１、一次ヘッダー
５２、受光加熱管
５３、二次ヘッダー
５４、予熱原液供給管
５５、ソーラー保熱空間
５６、加熱管用保熱管
５７、原液補充用フロート弁
５８、補充液分散器
５９、ドレン管
６０、ドレンコック

Claims

蒸留液精製の原液加熱槽の釜の容器は、容器側面に原液補充供給用連通口を備え原液定量を保つ補調器を備える加熱釡と、その上部に気化空間を有し、その空間の一部に蒸留添加器を装着できる気化槽で、気化槽はドーム結露表着面までの空間を指す構造で形成し、加熱槽上部に重ねる取水口付き結露水回収皿は中央が気路の開口に形成され、その上に重ねる冷却槽一体の蒸留の結露体は、円錐台又は角錐台形状のパネルドームでその形状体内側に下部から上部へ冷却槽内と貫通するパイプを一本以上備えて形成し、パネルドーム外周下端から外筒を一体構造の容器とし冷却水槽を形成し、その外筒下部に冷却水供給口を設け、外筒上部には冷却後水放流口を備えて形成し槽を分離組み立て出来る形態を特徴とする三層蒸留装置。、
請求項1の蒸留器で有る原液加熱槽の釜に原液を継続的に自動供給する為に併設して設ける原液タンクは、原液投入口の蓋を密閉できる構造とし、側面上部に気水サイクル管接続口とタンクの底に原液供給管接続用開口を設け、底に繋いだ原液供給管は余熱を加える仕組みを経て、加熱槽容器の連通ジョイントへ接続手前で分岐し気水サイクル管と合流した後に接続し、連通ジョイントの加熱槽容器内側に取り付けた液面補調器により、定量の原液を保つ供給の仕組みを特徴とする構成の三層蒸留装置のシステム。
請求項1の蒸留器の結露体の冷却水の冷却槽内温度差対流サイクルシステムは、ワンを伏せた形状で中央に開口を有する円盤外縁の下部に一周する遮壁は冷温水域分離の役務をこなし、ワン形状の上部の開口周囲にクーラーと対の熱交換器を組み合せ、冷却槽裏表一体の結露体のプレートドームに、ワン形状の水域分離遮壁を被せて設置取り付け構造とし、冷却後上昇した温水を熱交換器で冷やした冷却水は比重差でワンの斜壁を沿う様に降下し、対流による冷却効果を高める仕組みの形態とその構成を特徴とする三層蒸留装置のシステム。
請求項1の蒸留器による組み合せ例えば海水の淡水化に、海水を冷却水とし又それを蒸留原水として使用するシステムで、冷却水供給タンクを蒸留器の冷却槽より高く設置し、そこえ投入した海水を供給管を繋ぎ冷却槽へ導入冷却し、温まり上昇する冷却後海水は層上部放流口から管で繋ぐ調正チャンバーを通過し、供給連絡管を通じソーラー温水パネルで予熱を加え、供給管を通じ原水として加熱槽容器の連通ジョイントを通過し、そこへ取り付けたフロート弁に連結の補充液分散器により緩やかに充てんする仕組みで、蒸留の原液を冷却水として連続利用する仕組みの形態を特徴とする三層蒸留装置システム。