JP2019533578A - 非沸騰式グラジエント蒸留器 - Google Patents

Abstract

非沸騰式グラジエント蒸留器であって、凝縮管（２）、蒸発面（１）、加熱装置（３）、液体分配器（４）、尾液溝（６）、凝縮液溝（７）、尾液管（１２）、送液管（１０）、凝縮液管（１１）、及びハウジング（９）を備え、原料液は、凝縮管（２）で予熱され、加熱装置（３）内において更に加熱された後に蒸発面（１）から流れ落ち、連続的に蒸発して温度が連続的に低下し、蒸気は、凝縮管（２）の表面に凝縮し、その凝縮熱が、凝縮管（２）内の原料液を予熱し、凝縮管（２）内の原料液の流れ方向と蒸発面（１）上の流れ方向とは逆である。

Description

本発明は、液体の蒸留精製又は濃縮の分野に関し、具体的には液体の蒸留精製、濃縮装置及び方法である。

蒸留水製造、海水淡水化、及び液体濃縮を含む従来の蒸留技術は、エネルギーを節約するために通常に多重効用蒸留技術を用いる。高温及び高圧を必要とするとともに、装置が複雑であり、エネルギー効率が装置の段数によって制限され、蒸留濃縮が通常に２−３しか達成しない。非沸騰式蒸留は、凝縮した水の不純物が少ないという利点を有するため、水質に対する要件が高い場合の水の製造に用いられる。従来の非沸騰式蒸留器は、先ず、生産高が小さいため実験室用水の製造にのみ用いられ、次に、エネルギー効率が低く、１をはるかに下回り、エネルギーの浪費が深刻であり、また、凝縮により大量の水資源を浪費する。

本発明は、従来技術に存在する問題を解決するように、液体蒸留装置及び蒸留方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の技術案を用いる。

非沸騰式グラジエント蒸留器であって、少なくとも１つの凝縮管、少なくとも１つの蒸発面、加熱装置、液体分配器、尾液溝、凝縮液溝、尾液管、送液管、凝縮液管、及びハウジングを備え、加熱装置は、一端が液体分配器と連通し、他端が凝縮管と連通し、蒸発面は、一端が液体分配器を受け、他端に尾液溝が設けられ、尾液溝は尾液管と連通し、凝縮管は、一端が送液管と連通し、他端が加熱装置と連通し、凝縮液溝は凝縮管の一端に位置し、凝縮液管と連通することを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、入口と出口が循環管路を介してそれぞれ尾液管、送液管と連通するポンプを更に備えることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、尾液管、凝縮液管、及び送液管に設置される熱交換器を更に備えることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、前記循環管路には冷却装置を更に備えることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、前記送液管が凝縮管と加熱装置との間の管路、又は、液体分配器と加熱装置との間の管路に接続されることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、蒸発面に接続されるととともに蒸発面を凝縮管に対して周期的に運動させる装置を備えることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、管路を介してハウジングと連通するガス発生器、ガス貯蔵タンク、ガス抽出器又は圧縮機を更に備えることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、入口と出口がハウジングと連通するファンを更に備えることを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、前記凝縮管が高分子材料又はその複合材で製造され、内部に縦方向仕切板が設けられ、仕切板により仕切られたチャネルは、いずれも凝縮管の両端の液体流路と連通し、凝縮管の表面に突起部が設けられ、蒸発面と凝縮管が交互に配列され、凝縮管の表面の突起部が蒸発面を支持し押し締め、前記凝縮管の表面の突起部としては、柱状又は円錐状突起部、傾斜する柱状又は円錐状突起部、縦方向縞状突起部、側面には蒸発面側の端が凝縮面側の端より低い案内溝を有する縦方向縞状突起部などを含むことを特徴とする。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、前記蒸発面が省略され、液体分配器により原料液が滴下又は噴射されることを特徴とする。

本発明の技術案によれば、原料液が凝縮管に入り、凝縮管の一端から他端へ流れるとともに、液化された蒸気が凝縮管の外面で凝縮し、凝縮熱により管内の原料液の温度を連続的に上昇させ、最終的に液体が加熱装置に入り、更に加熱され、温度が上昇する。加熱された液体は、蒸発面に分布して、蒸発面の他端へ流れるとともに、連続的に蒸発し、温度が連続的に低下し、液化蒸気が凝縮管において凝縮して、凝縮管内の液体を連続的に加熱する。蒸発面上の水流量が凝縮管内の水流量と同じであるため、高温液体が蒸発面の一端から他端へ流れることで低下した温度は、液体が凝縮管を流れた後に上昇した温度である。

例えば、２０℃の水道水は、入水管を介して凝縮管に入り、凝縮管内において９０℃まで予熱され、最終的に加熱装置内において１００℃まで加熱され、その後、水分配器によって蒸発面に分布し、蒸発し始め、水が蒸発面の底端へ流れるにつれて温度が連続的に低下し、最終的な低下幅が凝縮管内の水温の上昇幅とほぼ同じであり（その温度低下は基本的に蒸発放熱により引き起こされ、接触熱伝導の割合が非常に小さい）、温度が３０℃まで低下して、排出される。この過程では、外界から提供される熱は水を１０℃加熱するものであり、蒸発（又は凝縮）した水蒸気による熱が水を７０℃低下させるものでるため、システムのエネルギー効率が約７である。給水流速を調整して水を予熱した後の温度が９５℃となり、蒸発面から蒸発した後温度が２５℃まで低下すると、装置のエネルギー効率が約１４である。

生産高を向上させるために、液体を高温度で蒸発させ、それにより、液体蒸発後の最終温度を上昇させる。従って、システム内に尾液、凝縮液、及び給液の間の熱交換に用いられる熱交換器を追加する。

水を節約し、又は、抽出液を濃縮するために、ポンプで尾液を回収して再利用する。すなわち、蒸発面から流れ落ちた蒸発しない液体は、一部が尾液溝で集められ、次にポンプにより循環管路へポンピングされ、他の部分が尾液管を介して排出され、同時に送液管を介して適量の原料液が補給される。循環液に原料液を混合して循環液の温度を低下させるため、凝縮管に再び入るときに、蒸発面から蒸発された蒸気を凝縮させることができる。生産高を向上させるために、蒸発面と凝縮管の外壁との温度差を増加させるように循環液を冷却してもよい。また、熱効率を高めるために、蒸発面と凝縮管壁との温度差を低下させてもよく、例えば、排出した尾液、凝縮液と装置に入った原料液とを熱交換して、装置に入った原料液を予熱する。

原料液の温度が高く、蒸留精製又は濃縮を必要とする場合、新しく補給される原料液は、加熱装置と液体分配器との間の管路、又は、加熱装置と凝縮管との間の管路から直接導入することができ、加熱装置は、循環液を加熱しなくてもよく、同時に、蒸発面から蒸発した循環液を冷却することができる。

蒸発面と凝縮管との間のガスを運動させるように蒸発面を凝縮管に対して周期的に運動させ、それにより、蒸発−凝縮プロセスを促進し、生産高を向上させる。蒸発面を周期的に運動させる（例えば、回転、凝縮管の表面と垂直な方向における往復運動、凝縮管の表面と平行な方向における往復運動）運動装置が蒸発面に接続される。例えば、蒸発面が軸に固定され、軸がモータ及びクランクシャフトコンロッドに接続され、モータにより蒸発面が駆動されて往復運動し、中央部に軸が設けられた蒸発面が円筒状に形成され、軸がモータに接続され、凝縮管が蒸発面の周囲に分布し、モータにより蒸発面が駆動されて回転し、また、ガス運動を増加させるために、蒸発面にはツイストストリップ、ばねなどの差込みユニットが設置されてもよい。

ハウジング内部の雰囲気又は圧力を変更するために、前記非沸騰式グラジエント蒸留器には、ガス発生器、ガス貯蔵タンク、ガス抽出器又は圧縮機が設けられてもよい。必要なガスをガス発生器で発生させ、又は、必要なガスをガス貯蔵タンクで貯蔵し、管路を介してハウジング内側に充填し、連続的に充填してもよく、断続的に充填してもよい。例えば、窒素ガスが貯蔵される溝を介してハウジングと連通し、ハウジング内に窒素ガスを充填する。例えば、原料液が空気において不安定である場合、装置内に窒素ガス、アルゴンガス、及び二酸化炭素などの不活性ガス又はその混合ガスを充填してもよく、凝縮液における酸素ガス又は二酸化炭素の含有量を低減させるために窒素ガスを充填してもよく、生産高又はエネルギー効率を向上させるために、水素、ヘリウムなどのガスを充填してもよい。充填したガスも各種ガスの混合ガス又は原料液化蒸気を含有する混合ガスであってもよい。

低温蒸留又は濃縮に適応するために、前記非沸騰式グラジエント蒸留器の内部ガスの圧力が大気圧力より小さくてもよく、例えば、０．０１−０．９大気圧であってもよい。このとき、一方、ガス抽出器を追加してガスをシステムから抽出することで実現することができ、他方、システムの気密性を向上させてガス抽出後に低気圧で運転させることで実現することができ、又は、その両方の方法によって実現することができる。また、前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、装置の内部圧力を大気圧より大きくする圧縮機を備えてもよく、このように、液体の最終加熱可能温度を高くすることでエネルギー効率を向上させ、例えば、装置の内部気圧を増加させることで水を１２０℃まで加熱することができる。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器は、ファン、好ましくはクロスフローファンを備えてもよい。ファンは、空気入口と出口がそれぞれハウジングに接続され、動作中にハウジング内側から空気を吸い込み、そしてハウジング内側に吹き込み、流れを引き起こし、蒸発及び凝縮プロセスを促進し、生産高又はエネルギー効率を向上させる。クロスフローファンの羽根車軸心が蒸発面と平行であり、上層高温ガスと下層低温ガスの混合を減少させる。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器では、蒸発面と凝縮管との間には、蒸発面を固定し又は蒸発面と凝縮管を所定の距離で隔てる、ブラケット、支柱などの装置が設置されてもよく、好ましくは凝縮管との接触部位が蒸発面との接触部位より高く、例えば、蒸発面又は凝縮管に固定されるばね、一端が凝縮管に固定されるＬ字形物体、柱状体、クロスバー（両端がクロスバーに垂直な支柱を介して凝縮管に固定され、クロスバーが凝縮管の表面に平行で一定の距離だけ離され、、好ましくはクロスバーは水平に配置されかつ凝縮管との接触部位がクロスバーより高い）、逆Ｖ字形・Ｕ字形ブラケット（Ｖ字状及びＵ字状の両端がそれぞれ蒸発面と凝縮管に接触し、中間部分が接触部位より高いため、原料液が凝縮管の表面に流れることがない）又は縞状スクリーンで巻かれた断面がＶ字形又はＵ字形のブラケットが挙げられる。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器の蒸発面が省略されもよく、液体は液体分配器によってのみ分布、滴下又は噴射され、液体は、滴下過程に蒸発し、蒸発した尾液が尾液溝に落ちる。例えば、液体分配器は複数の小孔が開けられた管であり、液体は、小孔から滴下し、蒸発した後に尾液溝に落ちる。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器の尾液溝及び凝縮液溝が複数であってもよく、１つだけであってもよく、すなわち、各蒸発面（凝縮管）に１つの尾液溝（凝縮液溝）を配置してもよく、複数の蒸発面（凝縮管）が１つの尾液溝（凝縮液溝）を共有してもよい。

前記非沸騰式グラジエント蒸留器の凝縮管は、高分子材料又はその複合材で製造され、内部には縦方向仕切板が設けられ、仕切板は凝縮管の強度を増加させ、材料を節約するように機能する。凝縮管の表面には、蒸発面を支持し、固定するための突起部が設けられる。前記突起部は、柱状又は円錐状突起部、傾斜する柱状又は円錐状突起部、縦方向縞状突起部、側面に案内溝を有する縦方向縞状突起部を含むがそれらに限定されるものではない。

前記突起部は、円柱、四角柱、角柱などの柱状であってもよく、柱状突起部が表面に対して傾斜してもよく、凝縮管が垂直に配置される場合、柱状突起部の最上部が基底部より低く、このように、蒸発面における原料液は上向きに凝縮液に流れ込むことがなく、柱状突起部に生じた凝縮液又は凝縮管の表面から柱状突起部に流れた凝縮液は、柱状突起部を洗浄し、最終的に原料液に流れ込み、凝縮液を汚染することがない。前記突起部は、例えば断面が長方形、半円形、三角形の縞状などの縦方向縞状であってもよく、その最上部が蒸発面に接触して、蒸発面を支持し、基底部が凝縮管の表面に接続され、その側面には凝縮面に対して傾斜する案内溝を有し、案内溝の蒸発面側の端が凝縮面側の端より低い。このように、蒸発面における液体は、凝縮面へ流れるときに、案内溝で集められ、案内溝に沿って蒸発面に流れ戻し、突起部に生じた凝縮液が案内溝に沿って流れるとともに突起部を洗浄し、原料液が凝縮液を汚染することがなくなる（図６及び図７を参照）。

前記案内溝は、突起部の表面の凹溝、突起部の側面の表紋と突起部の側面とで形成された溝、突起部をせん断した後に形成された隙間（又は突起部と突起部との間の隙間として表現される）であってもよい。

前記液体分配器は、液体を蒸発面に流れる装置であり、好ましくは蒸発面の一端に液体を均一に分布させ、管及びパイプオリフィスであってもよく、液体が該管のパイプオリフィスを介して蒸発面に流れ込み又は落ち、或いは、壁に複数の小孔が開けられた管又は壁に縦方向スリットを有する管であってもよい。

本発明に記載された凝縮管の主な機能は、外面を利用して蒸気を凝縮し、管壁で熱伝導するとともにその内部空間が液体を通過させることであり、従って、前記凝縮管は断面の縦方向径と幅方向径が近い管に限定されるものではない。管壁の形状は、熱伝導、凝縮に用いることができる形状であればどのような形状でもよく、規則的なものであってもよく、弧形、平面又は表面にフィンを有する面などの不規則な複数種形状であってもよい。

内部に貯蔵される液体を少なくするために、大きくかつ平坦な外面に製造され、内部空間が小さな管状物が好ましい。管の断面が円形、長方形、長尺形（長さが幅より遥かに大きい長方形）、扁円形（長さが幅より大きい円又は楕円）などであってもよく、例えば円管、長方形管などが挙げられる。断面が扁平な管が好ましく、例えば断面が幅２−１０ｍｍ、長さ２０−１０００ｍｍの長方形又は楕円形管が挙げられる。

複数の円管又は角管、例えば複数の１０ｍｍ×２０ｍｍのステンレス鋼角管が並列されてなってもよい。

管壁の材料としては、金属、高分子材料、無機材料などが挙げられる。

凝縮管の外面は、凝縮液を浸透させるか、または濡らさないように適当に処理することができ、例えば、親水化処理が挙げられ、凝縮液が膜状に流れ落ち、凝縮液滴と原料液の混合により凝縮液を汚染する可能性を減少させるとともに、蒸発面と凝縮管との間の距離を減少させて、空間を節約し、生産高又はエネルギー効率を向上させる。

本発明に記載された蒸発面は、液体がその表面と細孔を流れる間に、液体分布を拡張し、その表面積を最大化して蒸発を促進するための装置であり、、好ましくは蒸発面が処理すべき液体と良好な親和性を有するようにされて、蒸発面の表面での液体の拡張を促進する。軟質材料の場合、骨格及び／又は外枠を使用して張らし、平坦化する。

蒸発面としては、以下の材料からなるがこれらに限定されない（又は骨格又は外枠を含む）。

ガラス繊維布又はフェルト、シリコーン布又はフェルト、岩綿布又はフェルト又は板、ステンレス鋼繊維布又はフェルトなどの繊維編み物と、
一層又は多層の４０メッシュ−１５０メッシュの親水化処理されたステンレス鋼スクリーンなどの、各種材料で製造されるフィラメント又は繊維で製造されるスクリーンと、
親水処理されたステンレス板、ガラス板、セラミック板などの板又は多孔板とが挙げられる。

例えば、蒸発面は脱脂処理された２層のガラス繊維布（ガラス繊維布層間の細孔が液体を良好に拡散させることができる）及び外枠で製造され、蒸発面の最上部には断面がＶ字状の溝が設置され（又は溝内の外壁にガラス繊維布が更に被覆される）、液体が水分配器を介して溝内に入り、次に溝口から溢れ、蒸発面に落ちる（又は溝壁のガラス繊維布から蒸発面に入る）。

好ましくは、蒸発面の形状は、凝縮管の凝縮面の形状と同じでかつ面積が同じであり、蒸発面が凝縮管と平行に設置される。

システムは、複数の凝縮管と蒸発面を含む場合、蒸発面と凝縮管が交互に配置され、蒸発面の２つの表面にはいずれも蒸発の役割を果たす液体が分布する。

本発明に記載の加熱装置は、液体温度を上昇させる装置であり、電熱方式を用いてもよく、蒸気加熱、廃熱回収などの方式を用いてもよく、例えば電熱板、電熱管、熱交換器などが挙げられる。生産高が低い蒸留装置の場合、好ましくは電気加熱を用い、生産高が高い装置の場合、好ましくは水蒸気加熱を用いる。

また、加熱装置はハウジング内側又はハウジング外側に配置されて液体を加熱し、液体を所定の温度まで加熱するものであり、例えば加熱装置は、電熱管であり、ハウジング内の原料液の管路内側又は外側に配置され、或いは、ハウジング外側の原料液の管路内側又は外側に配置されて原料液を加熱するものである。

凝縮管は蒸発面に対向して設置され、蒸発−凝縮プロセスを促進するために、好ましくは凝縮管の外面が蒸発面と平行である。蒸発面及び凝縮管は垂直面に対して所定の角度をなしてもよく、好ましくは垂直に配置され、それにより、蓄積することなく、液体が蒸発面から流れ落ちかつ凝縮液が凝縮管の外面から流れ落ちる。

本発明の技術案に基づいて製作した蒸留器に関して、その蒸発面と凝縮管の表面との間の距離を調整し（２つの面がいずれも平坦面でかつ平行に配列される）、その距離がそれぞれ３ｍｍ、７ｍｍ、２０ｍｍである場合、７ｍｍでの生産高及びエネルギー効率は、３ｍｍでの生産高及びエネルギー効率よりもわずかに小さいが、２０ｍｍでの生産高及びエネルギー効率は遥に小さい。また、液体流量、加熱温度などを調整することで生産高及びエネルギー効率を調整することができる。

前記グラジエント蒸留器は、例えば、電源、温度制御装置、ハウジング断熱層、原料液処理装置、調整機器、及びバルブなどの他の補助施設を更に備えるが、これらは、従来技術に属するものであるため、詳細には説明されていない。

本発明の蒸留器及び蒸留方法は、主に、蒸留水の生産、海水淡水化、海水濃縮による塩製造、抽出液の濃縮などの、液体の蒸留精製又は濃縮に使用される。本発明による蒸留装置によれば、凝縮熱が比較的完全に回収されるため、原料液を予熱する熱が主に凝縮熱から得られ、従って、液体の蒸発熱もほぼ凝縮熱から得られ、このように、大量のエネルギーが節約されるとともに、本発明の蒸留装置は冷却水を必要とせず、又は、冷却水の使用量を減少させるという利点を有する。例えば、実施例２のデータに基づき、エネルギー効率が１０に達し、生産高が１Ｌ／ｍ２ｈである。

また、本発明の蒸留器は、常圧で運転することができるため、安全性を大幅に向上させるだけではなく、合金材料の代わりに安価で耐食性のある高分子材料又はその複合材を使用することができ、製造コストを大幅に低減させる。

蒸発面が水平である蒸留器の構造模式図である。 熱交換器が設けられるグラジエント蒸留器の構造模式図である。 冷却装置が設けられる蒸留器の構造模式図である。 複数の蒸発面と凝縮管を備える蒸留器の構造模式図である。 高温液体を処理する蒸留器の構造模式図である。 高分子材料で製造される凝縮管の構造模式図である。 高分子材料で製造される凝縮管の構造模式図である。

実施例１
図１に示すように、ハウジング９内には２０本の直径１０ｍｍ、長さ５００ｍｍの円管で並列されてなる凝縮管２が設けられ、蒸発面１は、ステンレス板であり、凝縮管との距離が３０ｍｍである。原料液は送液口１０から凝縮管２に入りかつ凝縮管２に沿って流れ、凝縮管２の下面に液化蒸気が凝縮しつつ、凝縮熱が凝縮管２内の液体を予熱する。予熱された液体は、液体分配器４を介して加熱装置３に入り、加熱装置３内において更に加熱され、加熱された液体は、蒸発面１に入り、蒸発面１において膜状に分布しかつ流れるとともに、連続的に蒸発し、液体の温度が連続的に低下し、最終的に尾液溝６に入り、尾液管１２を介して排出される。液化蒸気は、凝縮管２の表面に凝縮し、凝縮液は、凝縮管２に沿って一端へ流れて凝縮液溝７に落ち（凝縮管の左端が右端より高い）、凝縮液管１１を介して排出される。
実施例２

図２に示すように、蒸発面１は脱脂処理された２層のガラス繊維布（ガラス繊維布層間の細孔が液体を良好に拡散させることができる）及び外枠で製造され、蒸発面と凝縮管との距離が７ｍｍであり、蒸発面の最上部には断面がＶ字状の溝が設置され（又は溝内の外壁にガラス繊維布が更に被覆される）、液体は、水分配器を介して溝内に入り、溝口から溢れ、蒸発面に落ち（又は溝壁のガラス繊維布から蒸発面に入る）、凝縮管２は２０本の１０ｍｍ×１０ｍｍのステンレス鋼角管で並列されてなる。原料液は送液口１０から熱交換器５に入り、次に凝縮管２に入りかつ凝縮管２に沿って流れ、凝縮管２内において予熱され、同時に、液化蒸気が凝縮管２の外面に凝縮する。予熱された液体は、加熱装置３に入り、加熱装置３内において更に加熱され、加熱された液体は、液体分配器４に入り、液体分配器４により蒸発面１に分布し、蒸発面１において膜状に分布しかつ流れるとともに、連続的に蒸発し、液体の温度も連続的に低下し、最終的に尾液溝６に入り、管路を介して熱交換器５に入り、熱交換器５内において原料液と熱交換し、最終的に尾液管１２を介して排出される。蒸発面から蒸発した液化蒸気は、凝縮管２の表面に凝縮し、凝縮液は、凝縮管２に沿って一端へ流れて凝縮液溝７に落ち、管路を介して熱交換器５に入り、熱交換器５内において原料液と熱交換し、最終的に凝縮液管１１を介して排出される。加熱装置３は凝縮管の最上部の貯水池であり、加熱器が内蔵され、加熱装置はハウジング９内に位置する。
実施例３

本実施形態では、液体循環管路１４には循環液を適切に冷却する液体冷却装置１３が設けられ、蒸発面と凝縮管との温度差を大きくして、蒸発と凝縮の速度を増加高める。冷却装置１３内において液体が外界の空気又は冷却水などと熱交換する。

補給した原料液は、送液口１０から液体循環管路１４に入り、循環液とともに凝縮管２に入り、凝縮管２に沿って流れ、凝縮管２内において予熱されるとともに液化蒸気が凝縮管２の外面に凝縮する。予熱された液体は、加熱装置３に入り、加熱装置３内において更に加熱され、加熱された液体が液体分配器４に入り、液体分配器４により蒸発面１に分布し、蒸発面１において膜状に分布しかつ流れるとともに連続的に蒸発し、液体の温度も連続的に低下し、最終的に蒸発していない液体は、尾液溝６に入り、一部が尾液管１２を介して排出され、他の部分が継続して循環・蒸発しかつ冷却装置内において温度を適当に低下させる。蒸発面から蒸発した液化蒸気は、凝縮管２の表面に凝縮し、凝縮液は、凝縮管２に沿って一端へ流れて凝縮液溝７に落ち、最終的に凝縮液管１１を介して排出される。
実施例４

本実施例では、装置は、横断面が５ｍｍ×２５０ｍｍの長方形で、長さ６００ｍｍの複数本の凝縮管２を備え、各凝縮管に２つの２５０ｍｍ×６００ｍｍの凝縮面を有する。蒸発面２５０ｍｍ×６００ｍｍは親水化処理された１５０メッシュのステンレス鋼スクリーンであり、スクリーンがフレームで固定して引張され、蒸発面の最上部はスクリーンが被覆されたＶ字状溝である。蒸発面１は凝縮管２と平行であり、３ｍｍの距離で離間して交互に設置される。熱交換器５は原料液と凝縮液、尾液との熱交換に用いられる。
実施例５

本実施例の技術案は高温抽出液を濃縮し又は高温廃水を蒸留して純水を取得することに適する。高温液体は最上部から導入され、循環液を加熱せずに動作することができ、又は加熱によるエネルギー消費が少ない。漢方薬水抽出液（通常に、高温抽出）のような高温抽出液の濃縮に対して特に有利である。

補給した原料液は、送液管１０を介して循環液に入り、循環液とともに加熱装置３に入り、加熱装置３内において加熱されて昇温し（又は加熱しない）、次に液体分配器４に入り、蒸発面１に分布し、蒸発面１において蒸発し、温度低下し、その後、尾液溝６に流れ込み、一部が尾液管路１２を介して排出され、他の部分が循環ポンプ８及び循環管路１４により搬送されて冷却装置１３を流れ、冷却装置１３内において適当に冷却され、その後、管路により配分されて各凝縮管２に入り、凝縮管２内において予熱され、次に管路で集められ、原料液に添加される。
実施例６

凝縮管が高分子材料又はその複合材（例えば、熱伝導性材料を添加して熱伝導性を強化するポリプロピレン）で製造された非沸騰式グラジエント蒸留器である。紙幅を節約するために、このセクションでは全体構造については詳細に説明せず、使用される凝縮管（図６及び図７を参照）についてのみ説明する。凝縮管は、長さ１２００ｍｍで、断面が長さ１０００ｍｍ、幅５ｍｍの長方形であり、凝縮管の両端に液体流路２３が設けられ、縦方向仕切板１５は、強度を増加させるように機能し、縦方向仕切板１５により仕切られたチャネルはいずれも凝縮管の両端の液体流路２３と連通する。凝縮管の表面には柱状突起部１６、断面が長方形の縞状突起部１７又は断面が三角形の縞状突起部２１が設けられ、突起部の高さが３ｍｍ−１５ｍｍである。縞状突起部の表面にはそれぞれ、凹溝１８と、縞状突起部の間の隙間１９、２０と、突起部側面及び側面における表紋とで形成された案内溝２２を有する。柱状突起部は、表面に対して傾斜してもよく、凝縮管が垂直に配置されるときに柱状突起部の最上部が基底部より低く、このように、蒸発面における原料液は、上向きに凝縮液に流れ込むことがなく、柱状突起部に生じた凝縮液又は凝縮管の表面から柱状突起部に流れる凝縮液も柱状突起部を洗浄して最終的に原料液に流れ込み、凝縮液を汚染することがない。前記突起部は、断面が長方形、半円形、三角形の縞状などの縦方向縞状であってもよく、その最上部が蒸発面に接触し、蒸発面を支持し、基底部が凝縮管の表面に接続される。その側面には凝縮面に対して傾斜する案内溝を有し、案内溝の蒸発面側の端が凝縮面側の端より低い。このように、蒸発面における液体は、凝縮面へ流れるときに案内溝で集められ、案内溝に沿って蒸発面に流れ戻し、突起部に生じた凝縮液も案内溝に沿って流れるとともに、突起部を洗浄し、原料液が凝縮液を汚染することがなくなる。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの凝縮管、少なくとも１つの蒸発面、加熱装置、液体分配器、尾液溝、凝縮液溝、尾液管、送液管、凝縮液管、及びハウジングを備え、
   加熱装置は、一端が液体分配器と連通し、他端が凝縮管と連通し、
   蒸発面は、一端が液体分配器を受け、他端に尾液溝が設けられ、尾液溝は尾液管と連通し、
   凝縮管は、一端が送液管と連通し、他端が加熱装置と連通し、
   凝縮液溝は凝縮管の一端に位置し、凝縮液管と連通する、ことを特徴とする
   非沸騰式グラジエント蒸留器。
2. 入口と出口が循環管路を介してそれぞれ尾液管、送液管と連通するポンプを更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
3. 尾液管、凝縮液管、及び送液管に設置される熱交換器を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
4. 前記循環管路には冷却装置を更に備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
5. 前記送液管が凝縮管と加熱装置との間の管路、又は、液体分配器と加熱装置との間の管路に接続される、ことを特徴とする
   請求項４に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
6. 蒸発面に接続されるととともに蒸発面を凝縮管に対して周期的に運動させる装置を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
7. 管路を介してハウジングと連通するガス発生器、ガス貯蔵タンク、ガス抽出器又は圧縮機を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
8. 入口と出口がハウジングと連通するファンを更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
9. 前記凝縮管は、高分子材料又はその複合材で製造され、内部に縦方向仕切板が設けられ、仕切板により仕切られたチャネルは、いずれも凝縮管の両端の液体流路と連通し、凝縮管の表面に突起部が設けられ、蒸発面と凝縮管が交互に配列され、凝縮管の表面の突起部が蒸発面を支持し押し締め、前記凝縮管の表面の突起部としては、柱状又は円錐状突起部、傾斜する柱状又は円錐状突起部、縦方向縞状突起部、側面には蒸発面側の端が凝縮面側の端より低い案内溝を有する縦方向縞状突起部を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２、４、５、７のいずれかに記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
10. 前記蒸発面が省略され、液体分配器により原料液が滴下又は噴射される、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非沸騰式グラジエント蒸留器。
    

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