JP6379195B2 - 機械式蒸気圧縮法を用いた熱蒸留のための方法および設備 - Google Patents

Description

本発明は、特に、飲料水の製造または脱イオン水の製造を目的とした水の脱塩または脱ミネラルのために、機械式蒸気圧縮法（ＭＶＣ）による熱蒸留の原理に従って機能する蒸留方法および設備に関する。

本発明は、ＭＶＣにより水を蒸留するための方法および設備に関するいくつかの技術の使用に関し、その目的は、この方法に基づく水の脱塩または脱ミネラルユニットまたは工場（ＤＷＰ：Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｌａｎｔｓ（脱塩水工場））の電気エネルギ消費量ならびに製造コストおよび運転コストを低減することにある。最適に使用される全ての技術革新は、設備の設備投資（ＣＡＰＥＸ）を低減すること、特に、生成される蒸留物１立方メートル当たりわずか約２〜４ｋＷｈに達する値にまで電気エネルギ消費量を低減することを可能とする。

ＭＶＣを使用するＤＷＰに関する先行技術は、補助電気エネルギ消費量が蒸留物１立方メートル当たり２〜８ｋＷｈであるＭＳＦ（多段フラッシュ）法あるいはＭＥＤ（多重効用蒸留）法を用いて行われる蒸気の供給による熱蒸留、または、３０ｇ／リットル以上の塩分を有する海水の場合、生成される蒸留物１立方メートル当たり３〜７ｋＷｈの総消費量（前処理および補助消費量を含む）である逆浸透法等の他の脱塩または脱ミネラル法に比べて、電気エネルギ消費量が非常に高い（生成される蒸留物１立方メートル当たり８〜１８ｋＷｈ）ため、この方法の展開は限定される。

それでもＭＶＣ法は、非常に安定しており、一般論として、全ての熱脱塩または脱ミネラル法と同様に、使用が非常に容易である。本明細書に記載した様々な技術は、特に、蒸気の形でのエネルギの投入を必要としないが、より複雑で、安定性が低く、操作が難しいことの多い逆浸透法を、市場において競争力のあるものにすることを可能とする。

従来技術の一般性
従来技術に従うＭＶＣを用いたＤＷＰの説明は、多重効用ユニット（ＭＥＤ−ＭＶＣ）および単一効用ユニットの双方に関して、以下のように要約することができる。図１に示すように、ユニットは、蒸発および凝縮されるべき水の沸点を低下させるために、一般的に部分真空にある全体的な筐体（０１）を備える。ＭＶＣを用いる最も単純なＤＷＰは、表面から蒸発が生ずる水浴と、浴中につけられた、凝縮を生じさせる熱交換器とを用いる。最新のユニットは、管型またはプレート型の蒸発器／凝縮器（ＥＣ）（１１）を備え、一般に、蒸発されるべき水をＥＣの全表面に分配するスプレーノズルを用いて維持される、給水の薄い流下膜（ＴＦＦ：Ｔｈｉｎ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｉｍ）の適用を伴う。ＥＣは、熱伝導性材料から構成され、一方の伝達面／領域（０２）は蒸発を生じさせる、他方の伝達面／領域（０５）は凝縮を生じさせる。複数の効用を持つユニットの場合、ある効用のＥＣの蒸発面上に生成された蒸気は、蒸気が、第１の効用のヘッドに再循環される前に、搬送され再圧縮される最終効用までは、次の効用のＥＣの凝縮面に導かれる。ユニットは、蒸気を搬送し（０３）圧縮する（０４）系と、給水供給系、部分真空を発生し非凝縮性ガス（ＮＣＧ）を除去する系（ＮＧＣ＿ＶＡＣ）、蒸留物を抽出する系（蒸留物系）、および凝縮物を抽出する系（凝縮物系）を含む補助機器とを備える。最近の開発は、全体的な熱性能を向上させ、かつ、蒸留物１立方メートル当たり８〜１２ｋＷｈに達する電気エネルギ消費量を提供するために、流入する流れ（給水）に対して、流出する流れ（蒸留物系＋凝縮物系）から熱を回収する系を用いる。

現在の実施形態
ＭＶＣによる脱塩の世界的大手は、ＳＩＤＥＭ、ＤＯＯＳＡＮおよびＩＤＥテクノロジーズである。これらは全て、同じ方法に従って動作する。ＭＶＣを用いたＤＷＰは、約４０〜５０℃にまで蒸発温度を下げるために、約０．１０〜０．２０バール（ａ）（明細書を通じて、絶対圧力を意味する）の顕著な真空下で運転を行う。蒸発温度を下げることには２つの利点がある。第１に、系全体の熱損失の減少であり、第２に、６０〜６５℃の閾値温度以下での炭酸カルシウムの形成がほぼ完全に無くなることによる利益である。蒸気搬送系（０３）は、全体の筐体の内部または外部にあり、蒸気速度が約１００ｍ／ｓとなる寸法である。圧縮機は、一般に、ユニット当たり１つであり、一般に遠心式で、中・大型（典型的には最大で約５０００ｍ^３／日）の場合、工業用電気モータに一般的な速度、すなわち、１５００／１８００ｒｐｍまたは３０００／３６００ｒｐｍ（５０／６０Ｈｚにおける、それぞれ４極または２極を有する標準化されたモータの公称速度）で動作する。

現在までに産業・公共事業で実施されている、ＭＶＣ法に従う現在の脱塩設備の模式図を図１に示す。この設備は、
・給水導入手段［給水］、蒸留物排出手段［蒸留物］、濃縮水排出手段［ブライン］、ならびに負圧生成および非凝縮性ガス抽出手段［ＮＣＧ＿ＶＡＣ］を備える、部分真空状態の密封チャンバ（０１）と、
・密封チャンバ内にあり、蒸発域／面（０２）および凝縮域／面（０５）を提供する蒸発器／凝縮器（１１）と、
・蒸発器／凝縮器内での蒸発および凝縮エネルギ変換サイクルを提供する、蒸気を搬送（０３）および圧縮（０４）する系と
を備える。

これらの現在の設備は、種々の給水導入手段、蒸留物および濃縮物排出手段、ならびに負圧生成および非凝縮性ガス抽出手段が密封チャンバの外部にある、すなわち、これらのポンプ本体およびモータの外側部分が大気圧を受けるという点を特徴とする。密封チャンバの外部にモータ［ＭＯＴ］が位置する圧縮機についても同様である。

ＭＶＣを用いる現在のＤＷＰに関する主な問題は、電気エネルギ消費が高いということである。電気エネルギ消費が高いのは、長期にわたり、蒸気圧縮機の効率が低いことに起因している。

また、現在の機器の徹底的な分析から、蒸気搬送管における圧力降下の重要性が明らかになっている。実際、圧力降下は、圧力を増加させることなく蒸気の温度を上昇させ、従って、下流の凝縮工程に反する蒸気の過熱現象を構成する。従って、圧力降下は、圧縮エネルギに関して二重の不利益をもたらす。すなわち、圧力の補償を必要とする圧力の低下という不利益と、凝縮させるのに必要な圧力を上昇させる過熱現象という不利益とである。

最後に、全ての補助装置を主チャンバ（０１）の外部に設置することは、部分真空下で運転を行わなければならず、かつ、効果的な断熱材を設ける必要があり、複雑であるので、設置が不完全となることが多く、様々な真空漏れおよび熱の損失に陥りやすい。

最近の動向
現在の機器は、産業市場および公共市場では変化していないのに対し、特定の実験室での開発は、以下のように変化している。
・蒸気搬送回路の長さを減少させる傾向が観察されている。
・圧縮機の効率を高めるために、圧縮機の形状をより複雑にしているものがある。
・蒸気をより均一にし、それによって圧縮の効率を大きくするために、大気圧よりも高い圧力で（従って１００℃よりも高い温度で）蒸留を行うという公知の内容および教示から外れているものがある。圧縮効率を大きくしても、第１に、スケールが沈殿および堆積する現象を管理するために複雑な前処理を使用する必要が生じるため、また、第２に、処理工程と環境との間の温度差に関連する熱損失の低減に逆行するため、前記の最後の手法は、海水の脱塩には不向きであると考えられる。

本発明の目的は、特に、従来技術のこれらの欠点を改善することにある。より正確には、本発明は、主として、圧縮機の効率を大幅に改善するとともに、蒸気搬送系での圧力降下をほぼ完全に無くすことに関する。これに関連し、本発明により想定される設備は、５００Ｐａ未満、好ましくは１００Ｐａ未満の圧力降下を被る。

このために、本発明の第１の主題は、機械式蒸気圧縮法を用いる熱蒸留設備であって、
・給水を受け入れるための入口、蒸留物を排出するための出口、濃縮物を排出するための出口、および非凝縮性ガスを排出するための出口を備える密封チャンバ（０１）と、
・前記密封チャンバ（０１）の内部にあり、蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備える蒸発器／凝縮器（１１）と、
・モータに接続されており、蒸発域（０２）で発生する蒸気の圧力を増加させ、それを凝縮域（０５）に運ぶことができる圧縮機（０４）とを備え、
・前記密封チャンバ（０１）は部分真空下にあり、内部の圧力が大気圧未満であり、
・前記設置は、前記圧縮機（０４）およびそれのモータ［ＭＯＴ］が前記密封チャンバ（０１）内部に位置し、前記モータはステータおよびロータを備え、前記ステータおよびロータは密封チャンバ（０１）の内部に完全に位置するようにすることを特徴とする設備である。

本発明の有利な実施形態によれば、圧縮機（０４）は、７５００ｒｐｍ超または１５０００ｒｐｍ超の回転速度、好ましくは２５０００ｒｐｍ超の回転速度を達成することのできる圧縮機である。

別の有利な実施形態によれば、圧縮機（０４）は軸流型であり、圧縮機のモータは、蒸発域（０２）から凝縮域（０５）へ流れる蒸気の流れの中に位置している。

別の好ましい実施形態によれば、圧縮機（０４）は、１００ｍ／ｓ超、より好ましくは１５０ｍ／ｓ超、さらに好ましくは２００ｍ／ｓ超の周速度に達することのできる羽根を含む。

別の好ましい実施形態によれば、密封チャンバ（０１）内の圧力は、０．７５バール（ａ）未満、好ましくは０．２５バール（ａ）未満である。

別の有利な実施形態によれば、本発明の前記設備は、軸流圧縮機と、好ましくはベンチュリ型である管（１３）を備え、前記管（１３）は第１の部分および第２の部分を備え、第２の部分の横断面積が第１の部分の横断面積よりも大きく、圧縮機（０４）は前記第１の部分の内部に配置され、前記第２の部分は、蒸発器／凝縮器の凝縮域（０５）に接続されるか、ヘッダ（２９）を備えるか、または、凝縮域に蒸気を入れるために蒸発器／凝縮器（１１）のヘッダ（２９）に接続される。好ましくは、前記管（１３）は、熱伝導性材料を含む。より好ましくは、前記管の熱伝導性材料は、蒸発器／凝縮器の製造に用いたものと同じ材料である。

別の好ましい実施形態によれば、本発明の前記設備は少なくとも１つの統合された蒸留モジュール（１４）を備え、前記統合された蒸留モジュール（１４）は蒸発器／凝縮器、圧縮機（０４）、および好ましくはベンチュリ型である管（１３）を備え、前記管（１３）は第１の部分および第２の部分を備え、第２の部分の横断面積が第１の部分の横断面積よりも大きく、圧縮機（０４）は前記第１の部分の内部に配置され、前記第２の部分は、蒸発器／凝縮器（１１）の凝縮域（０５）に接続されるか、ヘッダ（２９）を備えるか、または、凝縮域に蒸気を入れるための蒸発器／凝縮器（１１）のヘッダ（２９）に接続される。

別の好ましい実施形態によれば、本発明の前記設備は、給水供給ポンプ（１５）、蒸留物抽出ポンプ（１６）、濃縮物抽出ポンプ（１７）、非凝縮性ガスを抽出するための真空ポンプ（１９）を備え、少なくとも１つの前記ポンプおよびそれのモータは、密封チャンバの内部に完全に位置する。

好ましくは、本発明の前記設備は、蒸発器／凝縮器の蒸発域に濃縮物を搬送するための濃縮物再循環ポンプ（１８）を備える。有利には、前記濃縮物再循環ポンプおよびそのモータは密封チャンバ（０１）の内部に完全に位置する。

有利には、前記留出物抽出ポンプ、濃縮抽出ポンプおよび再循環ポンプ（１６、１７、１８）の全て、ならびにそれらのモータは、密閉チャンバ（０１）の内部に完全に位置する。

好ましくは、本発明の前記設備は、
・給水供給速度、蒸留物抽出速度、および濃縮物抽出速度を制御するための規制部材（２３、２７）、および／または、
・給水の流入流と蒸留物、濃縮物および非凝縮性ガスの流出流との間の熱交換器
を備える。

別の好ましい実施形態によれば、本発明の前記設備の蒸発器／凝縮器は、凝縮域に蒸気を受け入れるためのヘッダ（２９）を備え、前記ヘッダ（２９）は、全横断面積（２９）と、凝縮域（０５）の入口横断面積の和からなる受入横断面積とを有し、凝縮域（０５）内の受入横断面積とヘッダの全横断面積（２９）の比率が、７０％超または８０％超、好ましくは９０％超または９５％超である。

本発明の別の有利な実施形態によれば、圧縮機（０４）、ヘッダ（２９）および／または任意選択の管（好ましくはベンチュリ管）（１３）、および蒸発器／凝縮器（１１）を整列させ、ヘッダおよび管が、直線軸線上の蒸発器／凝縮器の凝縮域（０５）内に蒸気を搬送することを可能とする。

別の好ましい実施形態によれば、本発明の前記蒸留設備の凝縮域（０５）の横断面積は、蒸気の流れの方向に減少する。

別の好ましい実施形態によれば、本発明の前記設備は、密封チャンバ内の温度を一定の温度に維持するための熱補給系を備える。好ましくは、熱補給系は、電気素子またはヒートポンプを含む。

最後の特に好ましい実施形態によれば、本発明は、蒸発器／凝縮器と、モータに接続された圧縮機（０４）と、管（１３）とを備え、前記管（１３）は、第１の部分および第２の部分を備え、第２の部分の横断面積が第１の部分の横断面積よりも大きく、圧縮機（０４）は、前記第１の部分の内部に配置され、前記第２の部分は、蒸発器／凝縮器の凝縮域（０５）に接続されていることを特徴とする、熱蒸留設備のための統合された蒸留モジュール（１４）を提供する。

本発明の第２の主題は、（ｉ）給水を受け入れるための入口、蒸留物を排出するための出口、濃縮物を排出するための出口、および、非凝縮性ガスを排出するための出口を備える密封チャンバ（０１）と、（ｉｉ）前記密封チャンバ（０１）の内部にある、蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備える蒸発器／凝縮器（１１）と、（ｉｉｉ）モータに接続された圧縮機（０４）とを備え、前記凝縮域（０５）の横断面積が、蒸気の流れの方向に、好ましくは連続的かつ直線的に減少する、機械式蒸気圧縮法を用いた熱蒸留のための設備を提供する。好ましくは、密封チャンバ（０１）は部分真空下にあり、前記チャンバ内の圧力が大気圧未満である。

また、蒸気搬送系における圧力降下の低減は、蒸気管（０６）および／または水圧構造部（例えば、圧縮機）を非常に大型化することによって達成することができる。

本発明の最後の主題は、（ｉ）給水を受け入れるための入口、蒸留物を排出するための出口、濃縮物を排出するための出口、および、非凝縮性ガスを排出するための出口を備える密封チャンバ（０１）と、（ｉｉ）前記密封チャンバ（０１）の内部にある、蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備える蒸発器／凝縮器（１１）と、（ｉｉｉ）モータに接続された圧縮機（０４）とを備え、前記圧縮機は、蒸発域（０２）で発生する蒸気の圧力を増加させ、それを凝縮域（０５）に搬送することができ、前記圧縮機（０４）は、偏向器またはバッフルを備える軸流型のものであり、５０ｃｍ超、好ましくは１００ｃｍ超、さらには２００ｃｍ超の直径または寸法を好ましくは有することを特徴とする、機械的蒸気圧縮法を用いる熱蒸留のための設備を提供する。好ましくは、前記モータは、前記密封チャンバの内部または外部に位置する。好ましくは、密封チャンバ（０１）は部分真空下にあり、前記チャンバ内の圧力が大気圧未満である。

これらの態様および本発明の他の態様は、図面を参照しつつ、本発明の特定の実施形態の詳細な説明において明らかになるであろう。

ＭＶＣ法による先行技術の脱塩設備の代表的な図を示す。 圧縮機（０４）のモータ［ＭＯＴ］全体が部分真空下にあるグローバル筐体内に配置された、本発明に係る蒸留設備の実施形態を示す。 圧縮機（０４）のモータ［ＭＯＴ］全体が、密封チャンバ（０１）の内部に入れられていると同時に、全ての上記搬送管を取り除いた、本発明に係る蒸留設備の実施形態を示しており、圧縮機は、蒸発器／凝縮器の支持構造に統合することができる。 大型蒸気管（０６）を含むＭＶＣ法を用いた特大の脱塩設備の代表的な図を示す。 圧縮機（０４）のモータ［ＭＯＴ］全体が部分真空下にある筐体（密封チャンバ（０１）の内側）に設置されており、管および圧縮機が並外れて大きな寸法である、特大の蒸留設備の実施形態を示す。 圧縮機（０４）のモータ［ＭＯＴ］全体が密封チャンバ（０１）の内部に入れられており、凝縮域（０５）の入口において、蒸発器／凝縮器（１１）と連続するように圧縮機（０４）およびモータ［ＭＯＴ］が設置されている、本発明に係る蒸留設備の実施形態を示す。 圧縮機（０４）のモータ［ＭＯＴ］全体が密封チャンバ（０１）の内部に入れられており、凝縮域（０５）の入口において、蒸発器／凝縮器（１１）に連続して圧縮機（０４）およびモータ［ＭＯＴ］が圧縮チャンバ（０９）内に設置されている、本発明に係る蒸留設備の実施形態を示す。 ベンチュリ管の形の圧縮チャンバを示す。 蒸発器／凝縮器（１１）、圧縮機（４）、およびモータを備える統合された蒸留モジュールを示す図であり、圧縮機は、ベンチュリ管（１３）の形の圧縮チャンバ内に配置される。 複数の統合された蒸留モジュールを含む本発明に係る蒸留設備の実施形態を示す。 補助装置、すなわち、再循環ポンプおよびそのモータ（１８）、給水供給ポンプおよびそのモータ（１５）、蒸留物抽出ポンプおよびそのモータ（１６）、濃縮物抽出ポンプおよびそのモータ（１７）、ならびに非凝縮性ガスを抽出し真空下とするポンプおよびそのモータ（１９）が、部分真空下にあるグローバル筐体の内部に統合された本発明に係る蒸留設備の実施形態を示す。 固定比率に応じて流入および流出の流量を調整するための２つの手段を示しており、左側では、蒸留物および濃縮物を供給および抽出する３つのポンプ（２０、２１、２２）は容積型であり、単一のモータにより駆動される共通の機構に結合されており、これによって、共通モータの回転速度にかかわらず、流入および流出の流量を連続的に同じ比に保ち、この比が蒸留ユニットの変換率を規定し、右側では、前記３つの蒸留物および濃縮物供給および抽出ポンプ（２４、２５、２６）は任意の形式であり、それぞれが速度可変部材に従属しており、この部材は、蒸留ユニットの必要とされる変換率に応じて、流入および流出の流量を固定するように制御される。 蒸発器／凝縮器の凝縮域を示しており、凝縮域の横断面積が蒸気の経路に沿って減少している。 円錐管を用いた蒸発器／凝縮器の実施形態を示しており、大径の端部が単純に並べて配置され、凝縮域（０５）内の受入横断面積とヘッダの総横断面積（２９）の間の比が７０％超となっている。 六角形、三角形、または四角形の初期横断面を有する管を備える蒸発器／凝縮器の代替実施形態を示しており、凝縮域（０５）内の受入横断面積とヘッダの全横断面積（２９）の間の比が９５％超となっている。 蒸発器／凝縮器のヘッダ（３０）、および、非常にわずかな圧力降下しか生じず、単純な円筒管を用いて設計された蒸発器／凝縮器の提供を可能とする連続的な傾斜した異形の流出部を備えるヘッダ用いた蒸発器／凝縮器の代替実施形態を示す。

図面は一定の縮尺で描かれていない。図面において、一般に、類似の要素には、類似の参照符号を付している。

本発明は、機械式蒸気圧縮法を用いた熱蒸留原理に従って機能する方法および設備に関する。本発明は、主に圧縮機の効率を大幅に改善すること、および、蒸気搬送系における圧力降下をほぼ完全に除去することに関する。

実施形態のうちの少なくとも１つ（例えば、図７）において、本発明は、（例えば）０．１〜０．５バール（ａ）未満に保持された蒸気の非常に低い密度および大きな弾性に適合し、従って有利な圧縮効率を維持するのに十分に高い回転速度で回転する圧縮機（０４）を用いて実施される。

この実施は、任意の寸法のユニットで、ユーザが圧縮機の（例えば図７に示されたような）モータ［ＭＯＴ］全体を密封チャンバの内部に、さらには蒸気流中に入れるという本発明の着想により可能となる。好ましくは、前記モータは、相対湿度１００％の雰囲気に適合する電気モータであり、例えば、熱帯仕様である、および／または、凝縮物がステータから出ることを可能とするオリフィスを備えた、および／または、熱収縮性樹脂シースを用いて溶接密封することにより、もしくは、ステータ導体をオフセット筐体まで延ばすことにより電気的接続を行った、および／または、巻線を防水軸受で置換した、市販の電気モータである。圧縮機およびそれのモータは、特に圧縮機およびそれのモータが小型の場合には、モータ／圧縮機軸上に真空シールパッキンが存在しないので、このように数千または数万または数十万回転／分（ｒｐｍ）の回転速度で回転する。

この実施は、公称回転速度での出力を同じにした場合の電気モータの寸法が小さくなるので、一層有利であり、このことは高速に達する場合に顕著である。従って、偏向器を備える軸流型（軸流ファン）の高効率タービン構成におけるモータに必要とされる空間の問題は、制約がはるかに少なくなる。

この発明により、最大限可能な範囲で、この回路の複雑さと長さを低減しながら、蒸発域から凝縮域までの蒸気経路上または蒸気流上の任意の理想点に圧縮機を配置することが可能である。

また、非常に高速で回転し、細かい羽根が設けられており、バランスを取るのが容易で、かつ、成形／射出法により製造が安価である、合理的に小さな（すなわち、３０ｃｍまたは５０ｃｍ未満の寸法であることが好ましい）タービンを用いることができる。

本発明の分野の１つは、海水の脱塩による飲料水製造工場、主に日産能力が１０〜１０００ｍｌｄ（ｍｉｌｌｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｔｅｒｓ ｐｅｒ ｄａｙ：一日あたり１００万リットル）、またはそれ以上の大規模な主要工場に関することに留意することが重要である。

この分野では、投資が高額であり、かつ、既存工場の良好な信頼性に基づく必要がある。このように、新規な方法に従う工場では、まず小型に構築され、その後、信頼性が良くなるにつれ、かつ、年月が経つにつれて規模を大きくするのが通常である。製造能力と、何年もかかる信頼性を証明した小型工場またはユニット抜きでは、大型工場または大規模ＭＶＣ脱塩プラントに出資することは実際には不可能である。

本発明の主題の１つは、本明細書の一般的な方法において、軸流式の圧縮機（偏向器、軸流ファンもしくはブロワ、または圧縮機を有する）をＭＶＣによる脱塩の分野に導入することからなり、これは、高速で回転する小型タービンを含む小型ユニットの使用を伴う必要がある。この手順は、密封チャンバ（０１）の内部に圧縮機モータ（ＭＯＴ）を導入するという本発明の着想によって可能となる。本発明の第１の主題の一般的な原理は、ＭＶＣによる熱蒸留のための設備内への圧縮機（０４）およびそれのモータ［ＭＯＴ］の配置に基づく。従って、本発明の第１の主題は、部分真空下にある密封チャンバ（０１）、前記密封チャンバ（０１）内部に蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備える蒸発器／凝縮器（１１）、および、モータに接続された圧縮機を備え、圧縮機は、蒸発域で発生した蒸気の圧力を増加させ、それを凝縮域に搬送することができ、前記圧縮機（０４）およびそれのモータは、密封チャンバ（０１）内に位置し、前記モータは完全に密封チャンバの内部に位置する、ＭＶＣによる熱蒸留のための装置を提供する。

例えば図２、３、６、７、１０および１１に概略的に示されたこの配置は、いくつかの利点を与える。
・圧縮機タービンと直結したモータの取り付けを達成することができる。
・装置の真空シールのために従来は必要であったパッキンまたはシールの使用をもはや不要とすることができる。
・蒸発域と凝縮域の間で蒸気経路上の概ねどこにでも一体型圧縮機／モータを慎重に配置することを可能とする。このことは、蒸気搬送回路を顕著に単純化することを可能とし、かつ、圧力降下をほとんど零にすることを可能とする（例えば、図６、７、１９、１１）。
・例えば、差圧（ここで、密封チャンバ（１０）の内部とユニット外部の大気圧との間には差圧が存在する）の制約なしに行われる、水再循環または給水供給上の単純な冷却回路により、密封チャンバ内の圧縮機の電気モータにより発散される熱エネルギの直接回収を達成することを可能とする。
・密封チャンバの外部筐体を簡素化し、それを熱絶縁することを容易にする。

この構成は、単にロータおよびステータの全てのコイルに絶縁塗料を用いることにより、技術的なレベルで可能となる。また、樹脂製の加工ブロック内で巻線を成型することも可能であり、この飽和蒸気雰囲気中に、必要な保護を提供する。

好適な実施形態によれば、圧縮機は、回転速度が７５００ｒｐｍ超、好ましくは１２０００ｒｐｍ超、または、１５０００ｒｐｍ、２００００ｒｐｍもしくは２５０００ｒｐｍ超である圧縮機である。この特徴は、モータ／圧縮機軸上のシールがもはや必要ないので、以前の特徴により可能となる。

好ましくは、圧縮機およびそれのモータは、小型圧縮機およびモータである。「小型圧縮機／モータ」との用語は、直径または寸法が５０ｃｍ、３０ｃｍ、さらには２０ｃｍ、または１５ｃｍ未満である圧縮機と、直径が圧縮機よりも小さい、すなわち、それぞれ４０ｃｍ、２０ｃｍ、１５ｃｍまたは１０ｃｍ未満であるモータを意味する。前記小型圧縮機は、回転速度約１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍ、さらには２５０００ｒｐｍを達成し、またはこれらの回転速度で運転することがき、あるいは、１００００ｒｐｍと２０００００ｒｐｍの間、好ましくは２５０００ｒｐｍと２０００００ｒｐｍの間の回転速度を達成し、またはこれらの間の回転速度で動作することができる。この小型の圧縮機のこれらの高い回転速度は、５０ｍ／ｓ超、好ましくは７５ｍ／ｓ超、より好ましくは、例えば１５０ｍ／ｓ以下または２００ｍ／ｓ以下等の１００ｍ／ｓ超の高い周速度を得ることを可能とする。周速度は、羽根の端部の直線速度として定義され、すなわち、回転速度に圧縮機または圧縮機の羽根の半径の長さを乗じたものである。また、この高い周速度は、部分真空状態（この状態では蒸気は非常に低い密度と高い弾性をもつ）下での高い圧縮効率（すなわち、７５％超、さらには８０％超、または８５％超）を得ることを可能にする。

同様に、直径を圧縮機ハブ（例えば軸流タービン）の直径と同様とすることのできる、有利に小型である超高速モータ（例えば、直径が最大で０．０４ｍであり、モータが４ｋＷである）は、蒸気の通過に対する付加的な障害を全くまたはほとんど生じないことを可能とする。また、圧縮機および小型モータの場合には、製造コストを低減することができる。

当業者は、必要な蒸気流量（設備の浴の温度に応じて可変である）を生成するために、いかにして回転速度を計算するかを知っている。

この構成は、非常に低い圧力の蒸気環境下で高効率圧縮機の性能を維持することを可能にする。これは、０．１〜０．５バール（ａ）、好ましくは０．１〜０．２バール（ａ）の低圧の蒸気は、空気の密度よりも比例的に少ない密度と、増加した弾性を有するからである。偏向器を有する軸流圧縮機等の高効率圧縮機を使用し、かつ、約８５％（単純な流体圧縮部で）の効率を得るためには、圧縮すべき流体の密度が非常に低く、弾性が高いこの状態は、特に、所定の空間内の圧縮機の羽根の脈動の繰り返し率を増加させることを必要とする。この羽根の脈動の繰り返しの増加は、羽根の数の増加および回転速度の増加の両方を使用することによって得られる。

この高速回転速度の能力を欠く場合には、特に小型圧縮機およびモータの場合には、構造上、圧縮機に入る蒸気流は、遠心力の影響下でタービン羽根から出る以外の選択肢はないので、５０ｍ／ｓ超の高い周速度（従って、５０ｃｍまたは１ｍを超える直径を有する大型の遠心圧縮機）を考慮すると、遠心効果圧縮機のみが使用可能なままである。それにもかかわらず、これらの圧縮機は（単純な流体圧縮部での）効率が低いだけでなく、ＭＶＣによる蒸留の分野と同様に、それが望まれる場合は、最大限可能な範囲で、蒸気の搬送に関連する圧力低下を軽減するために、蒸気の経路にうまく統合しない。

この方法は、高回転で運転されているのであれば、他の種類のタービンを用いても、性能が若干低下するが、機能することができる。単純な半径流回転タービンは、例えば、（単純な圧縮部において）最大で約７５％の効率を達成することができる。異形羽根または傾斜羽根（後方に湾曲または後方に傾斜したファン、ブロワまたは圧縮機）を有する遠心ホイール等の他の種類のタービンは、有利な性能を有するが、本発明の好ましい実施形態のインライン構成にはあまり適していない。

本発明の好ましい実施形態によれば、圧縮機は、偏向器またはバッフルを有する軸流型のものであり、圧縮機モータが蒸気流中に直接配置され、前記蒸気流は、蒸発域（０２）から凝縮域（０５）に流れる。電気モータの寸法および直径は、公称回転速度に応じて同じ公称電力となるように、減少しているので、高速モータの考慮すべき利点は、タービンに隣接し、ハブと同等以下の直径を有する円筒状の空間内にモータを収容することが可能となることである。これにより、容易に、小型タービンに対して、タービンならびにその上流および下流の部品を通過する蒸気流と干渉しない、異形の中央偏向ケーシングを設計することができる。

好ましくは、密封チャンバ（０１）内の圧力は０．７５バール（ａ）未満、好ましくは０．５バール（ａ）未満、さらには０．２５バール（ａ）未満である。塩水、特に海水の蒸留は、方法の温度が所定の圧力での流体の沸点に対応するならば、原則的に全ての圧力で行うことができる。海水の塩分によって生ずる沸点上昇分散を除いて、沸点と圧力との関係は、モリエル線図によって支配される。

それにもかかわらず、選択した温度範囲に応じて、様々な制約が生ずる。海水の脱塩における主要な制約は、特に熱交換器の、沈殿物と内部機器の下地材料の管理である。その温度以下では、主に炭酸塩である析出物の形成が非常に低減される臨界閾値温度を６０〜６５℃として、本発明の様々な実施形態による方法および設備は、それぞれ７０℃未満および０．３１バール（ａ）未満、好ましくは６０℃未満および０．２バール（ａ）未満の温度および圧力で好適に機能する。また、本発明の圧縮機が最高の性能を発揮するのは、これらの低い圧力範囲である。

本発明の好ましい実施形態によれば、圧縮機、好ましくは、軸流圧縮機は、管、好ましくは、ベンチュリ管（１３）（図８）内に収容され、前記管は第１の部分および第２の部分を備え、第２の部分の横断面積が第１の部分の横断面積よりも大きく、圧縮機（０４）は前記第１の部分の内部に配置され、前記第２の部分は蒸発器／凝縮器の凝縮域またはヘッダに接続され、または、前記第２の部分自体がヘッダの一部を形成する。好ましくは、前記管の直径は、蒸気の経路に沿って徐々に変化（増加）しており、ベンチュリ管に類似した幾何学形状によって、ヘッダ（２９）と水力学的に適合する直径に達するまで、または、蒸発器／凝縮器の凝縮域の入口横断面と水力学的に適合する直径に達するまで、蒸気は層流となる。軸流圧縮機の場合には、管の一部（例えば中央）で直径が小さいベンチュリ管はいくつかの利点をもたらす。
・圧縮されるべき流体は、その効率を高めるために、タービンへの供給に必要な速度の増加を受ける。
・タービンでの流体の速度の増加により、タービンの羽根上への沈殿物の形成の低減または除去に関与するベルヌーイの定理に従う圧力降下（ベンチュリ効果）が存在し、沈殿物は、高圧点（管の入口で蒸気は飽和することに留意されたい）で羽根上に形成される凝縮により生ずる。このような（ベルヌーイ／ベンチュリ型の）管の使用は、管の入口と出口の間のエネルギ損失を伴わずに、任意の圧力降下の範囲で圧力を低下させつつ、流体を加速する。前記圧力降下は、流量および圧力の各構成に固有の設計を行うことを介して、かつ、渦の形成を防止する偏向器を入口に使用することにより、非常に小さくすることができる。

別の好ましい実施形態では、圧縮チャンバ（０９）は、特には管の形状、好ましくはベンチュリ管（１３）の形状であり、蒸発器／凝縮器の製造に用いるのと同じ材料であることが好ましい熱伝導性材料から構成される。この選択肢は、タービンのすぐ近傍にあり、この点に存在する高乱流に関連した温度上昇を受ける管の部分の冷却に寄与する。従って、この選択肢は、温度上昇があれば、必要な凝縮現象を阻害する蒸気の過熱を招くことが分かっているが、可能な限り少ない温度上昇を示す圧縮工程に僅かではあるが寄与することを可能とする。

別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの統合された蒸留モジュール（ＩＤＭ）［図９］を備え、前記統合された蒸留モジュール（１４）は、蒸発器／凝縮器（１１）、圧縮機（０４）、および、好ましくは（上述したような）ベルヌーイ／ベンチュリ管（１３）の形態の圧縮チャンバ（０９）を備える、機械式蒸気圧縮法を用いる熱蒸留のための設備を提供する。本発明のこの実施形態は、気密筐体内に１つのみまたは複数のＩＤＭを設置することによって実施することができる［図１０］。同一の気密筐体内に複数のＩＤＭを設置することにより、全ての補助サービス［給水、ＮＣＧ＿ＶＡＣ、蒸留物、濃縮物］を共有することができ、その結果、状況に応じて、スケールメリットが得られる。ＤＷＰを設計するこのモジュール法は、安価な方法で順次に構成された（例えば成型および射出により製造された）多数のＩＤＭを用いつつも、高い能力を有する工場を構成することを可能とする。例えば、本明細書に記載された方法に従って、それぞれ１ｍ^３／ｈの能力を有する成型／射出されたタービンおよびプレス成形された管からなるアセンブリを２５個製造する限界費用は、現在販売されているような２５ｍ^３／ｈの能力を有するＭＶＣユニットに含まれる現行の圧縮機の機械部分の原価の数百分の一を超えるべきではない。

別の好ましい実施形態［図１１］によれば、機械式蒸気圧縮法を有する前記熱蒸留設備は、給水供給ポンプ（１５）、蒸留物抽出ポンプ（１６）、濃縮物抽出ポンプ（１７）、および非凝縮性ガスを抽出するための真空ポンプ（１９）を備え、少なくとも１つの前記ポンプおよびそれのモータが気密筐体の内部に完全に配置されている。本実施形態の好ましい変形例では、蒸留物抽出ポンプ、濃縮物抽出ポンプおよび再循環ポンプ、ならびにそれらのモータが気密筐体の内部に完全に配置されている。この構成は、いくつかの重要な利点を有する。
・圧縮機に関して上記して開示したように、前記ポンプは、密封チャンバ内に入れられると、モータ／ポンプ軸上にシールまたは耐真空ガスケットをもはや必要としない。
・一般的に気密筐体の主ブロックの外側に設置される供給管および抽出管への断熱をポンプを超えて継続する必要がもはやなくなるので、密封チャンバの断熱の形状および実施が単純となる。
・水浴を蒸発させる温度に維持するのに有利な、ポンプおよびそれらのモータによって消費される熱エネルギの直接回収を達成することが可能となる。

別の好ましい実施形態によれば、機械式蒸気圧縮法を用いる熱蒸留設備は、蒸発器／凝縮器の蒸発域内の濃縮物を搬送／再循環するための濃縮物再循環ポンプ［図１１］を備える。蒸留設備の変換率を高めることが周知であるこの構成は、再循環ポンプの全体を（すなわち、モータを含めて完全に）密封チャンバの内部に配置するという着想を用いることにより、部分真空下の筐体内に実装することを容易にする。圧縮機および気密筐体内に設置された他のポンプの場合と同様に、この構成は、同様の利点を有する。
・圧縮機に関して上記して開示したのと同じように、前記ポンプは、密封チャンバ内に入れられると、モータ／ポンプ軸上にシールまたは耐真空ガスケットをもはや必要としない。さらに、真空下で、種々の公知のキャビテーションの問題を生ずる抽出および再循環ポンプの下流部全体を大幅に減らす。
・一般的に気密筐体の主ブロックの外側に設置される供給管および抽出管への断熱をポンプを超えて継続する必要がもはやなくなるので、密封チャンバの断熱の形状および実施が単純となる。
・水浴を蒸発させる温度に維持するのに有利な、ポンプおよびそれらのモータによって消費される熱エネルギの直接回収を達成することが可能となる。

濃縮物の再循環は、噴霧系（１２）を給水供給系から切断することを可能とし、有効変換率により通常は与えられるものとは異なるまたは高い速度で噴霧することを可能とし、有効変換率を最大で５０％またはそれ以上に増加させることができるという利点を有する。

好ましくは、機械式蒸気圧縮法を用いる前記熱蒸留設備は、流入する給水流と流出する蒸留物、濃縮物および非凝縮性ガスの流れの間に熱交換器を備え、また、給水の供給、蒸留物の抽出、および濃縮物の抽出の流量を制御する規制部材（２３、２７）を備える。この方法の温度は、好ましくは７０℃または６０℃未満、より好ましくは４０℃と６０℃の間に設定されているので、蒸留すべき浴が給水により更新され、蒸留物、濃縮物および非凝縮性ガスを抽出するのにつれて、密封チャンバ内に包含される熱およびエネルギは連続的に外部に排出され、失われないようにすることが必要である。それぞれの熱損失は、加熱手段、または圧縮機の過剰な運転のいずれかによるエネルギの付加的な供給によって補償されなければならない。このような熱損失を回避するために、一方向において、流入する給水を加熱し、他の方向において、流出する流れから熱エネルギを回収するマルチフロー熱交換器を設置することが必要である。

このマルチフロー熱交換器の最適な機能を保証するために、単位時間当たりの熱交換の量を等しくすることが必須であり、そうでなければ、受け入れる媒体の温度に対して熱交換器の出口で温度差が生ずる。この方法の温度は一定であり、外部の温度の変動が少ないので、熱交換する流体の流量が安定していることが必要である。この点に関し、非常に単純な実施形態は、流入ラインおよび流出ラインのそれぞれに流量計を配置し、それぞれの供給および抽出ポンプの速度を一定の流量値に拘束することを含む。

しかし、関心のある流体の流量および温度の様々な不正確さから生ずるであろう生産の相違を長期的に補償するために、３つの流量規制のうちの１つは、圧縮機が一定の速度で運転されるか、制御された速度で運転されるかに応じて、蒸留すべき水浴または蒸留物の貯留部のいずれかの液位を制御するよう適合可能である必要がある。

この特徴の別の実施形態は、抽出すべき蒸留物の液位に従属した蒸留物抽出ポンプを考慮し、給水供給ポンプおよび濃縮物抽出ポンプを、変換率を決定する固定比に応じて、蒸留物の抽出比に従属させる。こうすることで、流入および流出する流れを連続的に平衡させ、これらの流れの間の熱交換器を適正化する。小型ユニットに対して示されるこの特徴の一実施態様は、ユニットの変換率を決定する固定比［図１２、左側］に応じて、相互に結合された容積ポンプの使用を考慮し、アセンブリは蒸留物の抽出水準に従属する。好適な選択肢では、３つのポンプ（２０、２１、２２）の全てを共通の駆動機構（２３）により動かすために、給水供給ポンプの入口に加わる絶対圧力を機械的エネルギとして用いる。より大きなユニットに対する一実施形態は、それぞれが流量計を備え、ユニットの変換率を決定する前記固定比を与える規制に応じた周波数変動に従属させた遠心ポンプを考慮する。

別の好ましい実施形態によれば、機械式蒸気圧縮法を用いた前記熱蒸留設備の前記蒸発器／凝縮器は、凝縮域に蒸気を入れるためのヘッダ（２９）を備え、前記ヘッダ（２９）は、全横断面積（２９）と、凝縮域（５）の入口横断面積の和からなる受入横断面積を有し、凝縮域（０５）内の総受入横断面積とヘッダ（２９）の全横断面積の間の比が７０％または８０％より大きく、好ましい実施態様によれば、９０％または９５％よりも大きく、凝縮域に入る蒸気の圧力降下を顕著に低減する。これは、主な目的の１つが、圧力降下を大幅に低下させることを含む、設備のエネルギ（電気）消費を低減することにある、本明細書に記載されるＭＶＣ法の実施態様においては、蒸気に発生する圧力降下は熱エネルギに変換される、すなわち、流体および／または前記圧力降下の原因となる障害物の温度上昇を生ずることに留意する必要があるからである。既述したように、所定の圧力で蒸気に加えられるこの温度上昇は、蒸気を過熱蒸気に変換する。過熱蒸気は良好に凝縮しないので、この現象は、エネルギレベルで、ＭＶＣ法と矛盾し。実際に二重の問題を生ずる。
・圧力降下を補償するためにより高い圧力を必要とし、減圧下での蒸気の分野においてはなおさら、蒸気圧縮機の性能が限られていること考えれば残念である。
・また、凝縮現象を開始するために、作動圧力または凝縮圧力の上昇を必要とする。

このため、主な目的は、圧力降下を蒸気の経路全体にわたってできる限り排除することである。この原理を実施する好適な方法は、蒸気への開口が最大となるように、換言すれば、凝縮域の受入横断面積がヘッダ（２９）（２８）の全横断面積の少なくとも７０％または８０％、好ましくは少なくとも９０％または９５％となるように、熱交換器を設計することである。これは、以下のいくつかの好ましい実施形態を含む、様々な方法で明らかにすることができる。
・丸い管のアセンブリ（図１４）であり、好ましくは横断面積が減少し［図１３］、蒸気を受ける部分が、円筒形横断面を有する管と協働しつつ、大きな開口率（０７）を得るために、連続している。
・互いに嵌合可能な管（六角形、四角形または三角形の横断面）のアセンブリであり、好ましくは横断面積が減少し［図１３］、蒸気を受ける部分が、開口比（０７）を最大にするために、連続している。しかし、この実施形態は、管の形状がより複雑であるために、より高価である。
・従来の丸い管のアセンブリであり、圧縮機の管（１３）の出口横断面を、多少の圧力降下を生ずる緩やかな曲線に現れる連続した微細な開口を有する一定数の異形の出口に分配する異形ヘッダ（３０）に先導される一定の横断面［図１６］を有する。
・折り畳み式のプレートのアセンブリであり、ほぼ完全な開口および図１３と同様の横断面を有する。

別の好ましい実施形態によれば、機械式蒸気圧縮法を用いる前記熱蒸留設備の前記圧縮機（０４）、前記ヘッダ（２９）、および、任意選択で、前記圧縮機チャンバ（９）または前記管（１３）および前記蒸発器／凝縮器を整列させ、前記ヘッダ（２９）および前記圧縮機チャンバまたは管（１３）は、直線軸に沿って蒸気を蒸発器／凝縮器の凝縮域（０５）内部に搬送することができる。熱交換器の開口比に関連する前記の構成等のこの配置は、（上記して説明および証明した）二重の有害な影響を有する圧力降下を低減するために重要である。

別の好ましい実施形態によれば、機械式蒸気圧縮法を用いた熱蒸留設備は、好適な実施形態によれば、ヒートポンプを用いた電気要素によって、密封チャンバ内部の温度を一定温度に維持するための熱補給系をさらに備える。実際、筐体の断熱材を介しての、および／または、マルチフロー熱交換器を介しての熱損失の補償を、圧縮機の電力を増加させることによって行うことを避けることが必要である。圧縮機の効率は、単純な過熱素子ほどは高くなく、ヒートポンプの効率よりかなり低く、従って、このように低い温度差で機能する。浴の温度を維持することが重要である。過剰に低い温度は、熱交換器の材料を介してのエネルギ交換の能力を低下させ、一方、過剰に高い温度は、熱交換器を介してのエネルギ交換に関与することができず、真空下（またはＮＣＧ＿ＶＡＣからの抽出物）に排出される。両方の場合において、蒸留器の効率の損失があり、最悪の場合には、過剰な低温となる。

好ましい実施形態は、次のとおりである。
・小型ユニットに対しては、浴内、濃縮物再循環回路内、または給水入口に配置された単純な電気素子。
・多数のＩＤＭを備える設備の場合には、集中型のヒートポンプで加熱された熱伝達流体のための補助共通回路。ヒートポンプ系は、単純な電気素子の相対効率の最大で６００％、すなわち、蒸気圧縮系の最大で７５０％の範囲となり得る相対効率を有する。

図１３は、プレート式熱交換部と、横断面積が減少する管を有する熱交換器部の両方（を有する蒸発器／凝縮器）を示している。

凝縮領域内の蒸気の経路に沿って凝縮域の横断面積が減少することに関しては、蒸発器／凝縮器のこの実施形態の利点は以下の３点である。
・噴霧ノズル（１２）により蒸発（０２）に関与する熱交換器の面／域を噴霧することを可能とし、このことは、管がその全長にわたって連続している場合にはもはや不可能である。
・凝縮すべき蒸気の、蒸気の経路の先行部での接触が促進される。これは、蒸気が熱交換器内を前進し凝縮するにつれて、残留している蒸気の質が低下し、管または凝縮容積の横断面積が一定のままであると、熱交換器内を前進するに伴って蒸気濃度が低下し、同様に、凝縮効率が低下するからである。
・熱交換面を減らし、かつ、製造に必要な材料の量を、同じ効率に対して、約３０％〜４５％の係数で低減する。

蒸気の経路に沿って減少する横断面積を有する熱交換器を使用することにより、交換器用の構成材料を３０％〜４５％節約するだけでなく、その効率も同じ条件で増加する。これらの利点は、圧縮機の特性および位置とは無関係であり、従来技術の蒸留設備でも有効である。

従って、本発明の第２の主題は、給水を受け入れるための入口、蒸留物を排出するための出口、および非凝縮性ガスを排出するための出口を備える、好ましくは部分真空下にある密封チャンバ（０１）と、蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備え、前記密封チャンバ（０１）内にある蒸発器／凝縮器（１１）と、モータに接続された圧縮機（０４）とを備え、前記蒸発器／凝縮器は、凝縮域内の蒸気の経路に沿って凝縮域の横断面積が減少する、機械式蒸気圧縮法を用いる熱蒸留設備を提供する。

本発明の最後の主題は、給水を受け入れるための入口、蒸留物を排出するための出口、および非凝縮性ガスを排出するための出口を備える、好ましくは部分真空下にある密封チャンバ （０１）と、蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備え、前記密封チャンバ（０１）内にある蒸発器／凝縮器（１１）と、モータに接続された圧縮機（０４）とを備え、前記圧縮機は軸流式圧縮機である、機械式蒸気圧縮法を用いる熱蒸留設備を提供する。好ましくは、前記軸流圧縮機は、偏向器またはバッフルを備える。好ましくは、軸流圧縮機は、３０ｃｍ超または５０ｃｍ超であり、より好ましくは７５ｃｍ超または１メートル超の直径または寸法を有する。この点に関し、前記圧縮機のモータは、密封チャンバの外側または内側に配置することができる。

本発明の方法および設備の様々な実施形態は、例えば、飲料水または脱イオン水を製造するための、海水の脱塩または水の脱ミネラル化の分野において特に有用である。

（１）密閉チャンバ
（２）蒸発器／凝縮器の蒸発域
（３）蒸気搬送系または蒸気管
（４）（モータ［ＭＯＴ］に接続された）圧縮機
（５）（蒸発器／凝縮器の）凝縮域
（６）大型管
（７）凝縮域入口
（８）蒸発器／凝縮器に供給するチャンバ
（９）圧縮チャンバ
（１１）蒸発器／凝縮器
（１２）噴霧ノズル
（１３）ベンチュリ管またはベンチュリ管の形態の圧縮チャンバ
（１４）統合された蒸留モジュール
（１５）給水供給ポンプ
（１６）蒸留物抽出ポンプ
（１７）濃縮物抽出ポンプ
（１８）濃縮物再循環ポンプ
（１９）非凝縮性ガスを抽出する真空ポンプ
（２０）、（２１）、（２２）モータのない状態の給水供給ポンプならびに濃縮物および蒸留物抽出ポンプ
（２３）３つの供給および抽出ポンプに共通であり、これらポンプの間の固定された比を決める駆動手段およびモータ
（２４）、（２５）、（２６）給水供給ポンプならびに濃縮物および蒸留物抽出ポンプ （２７）規制部材（例えば、流入または流出する流れの比を制御するためのもの）
（２８）蒸発器／凝縮器の凝縮域入口の横断面
（２９）凝縮域に蒸気を導入するためのヘッダ
（３０）単純な円筒管を用いて蒸発器／凝縮器を設計することを可能とする、凝縮域に蒸気を導入するための異形ヘッダ

Claims (21)

1. 水の脱塩のために機械式蒸気圧縮法を用いる熱蒸留設備であって、
   給水を受け入れるための入口、蒸留物を排出するための出口、濃縮物を排出するための出口、および非凝縮性ガスを排出するための出口を備える密封チャンバ（０１）と、
   前記密封チャンバ（０１）の内部にあり、蒸発域（０２）および凝縮域（０５）を備える蒸発器／凝縮器（１１）と、
   モータに接続されており、蒸発域（０２）で発生する蒸気の圧力を増加させ、それを凝縮域（０５）に運ぶことができる圧縮機（０４）とを備え、
   前記密封チャンバ（０１）は部分真空下にあり、内部の圧力が大気圧未満であり、
   前記圧縮機（０４）およびそれのモータは前記密封チャンバの内部に位置し、前記モータはステータおよびロータを備え、前記ステータおよびロータが密封チャンバの内部に完全に位置するようにし、
   給水供給ポンプ（１５）、蒸留物抽出ポンプ（１６）、濃縮物抽出ポンプ（１７）、非凝縮性ガスを抽出するための真空ポンプ（１９）を備え、少なくとも１つの前記ポンプおよびそれのモータは密封チャンバ（０１）の内部に完全に位置し、
   前記圧縮機は軸流圧縮機であることを特徴とする設備。
2. 前記圧縮機（０４）は、７５００ｒｐｍ超の回転速度を達成することのできる圧縮機である、請求項１に記載の設備。
3. 前記圧縮機（０４）は、２５０００ｒｐｍ超の回転速度を達成することのできる圧縮機である、請求項２に記載の設備。
4. 前記圧縮機（０４）は軸流型であり、前記圧縮機のモータ、または、前記圧縮機（０４）および前記圧縮機のモータからなるアセンブリは、蒸発域（０２）から凝縮域（０５）へ流れる蒸気の流れの中に位置している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の設備。
5. 前記密封チャンバ（０１）の内部の圧力は０．７５バール（ａ）未満である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の設備。
6. 前記密封チャンバ（０１）の内部の圧力は０．２５バール（ａ）未満である、請求項５に記載の設備。
7. 前記圧縮機（０４）は５０ｍ／ｓ超の周速度に達することのできる羽根を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の設備。
8. 管（１３）を備え、前記管（１３）は第１の部分および第２の部分を備え、第２の部分の横断面積が第１の部分の横断面積よりも大きく、前記圧縮機（０４）は前記第１の部分の内部に配置され、前記第２の部分は蒸発器／凝縮器の凝縮域（０５）に接続される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の設備。
9. 前記管（１３）は熱伝導性材料を含む、請求項８に記載の設備。
10. 前記熱伝導性材料は、蒸発器／凝縮器（１１）の製造に用いたものと同じ材料である、請求項９に記載の設備。
11. 少なくとも１つの統合された蒸留モジュール（１４）を備え、前記統合された蒸留モジュール（１４）は蒸発器／凝縮器、圧縮機（０４）、および管（１３）を備え、前記管（１３）は第１の部分および第２の部分を備え、第２の部分の横断面積が第１の部分の横断面積よりも大きく、前記圧縮機（０４）は前記第１の部分の内部に配置され、前記第２の部分は、前記蒸発器／凝縮器（１１）の凝縮域（０５）に接続されるか、または、前記第２の部分はヘッダ（２９）を備えるか、または、凝縮域に蒸気を入れるための前記蒸発器／凝縮器（１１）のヘッダ（２９）に接続される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の設備。
12. 前記蒸発器／凝縮器の蒸発域（０２）に濃縮物を搬送するための濃縮物再循環ポンプ（１８）を備え、前記再循環ポンプおよびそのモータは密封チャンバ（０１）の内部に完全に位置する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の設備。
13. 前記蒸留物抽出ポンプ、濃縮物抽出ポンプおよび濃縮物再循環ポンプ（１６、１７、１８）、ならびにそれらのモータは、前記密閉チャンバ（０１）の内部に完全に位置する、請求項１２に記載の設備。
14. 給水供給速度、蒸留物抽出速度、および濃縮物抽出速度を制御するための規制部材（２３、２７）を備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の設備。
15. 給水の流入流と蒸留物、濃縮物および非凝縮性ガスの流出流との間の熱交換器を備える、請求項１４に記載の設備。
16. 前記蒸発器／凝縮器は凝縮域に蒸気を受け入れるためのヘッダ（２９）を備え、前記ヘッダ（２９）は、全横断面積（２９）と、凝縮域（０５）の入口横断面積の和からなる受入横断面積とを有し、凝縮域（０５）内の受入横断面積とヘッダの全横断面積（２９）の間の比率が７０％超である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の設備。
17. 凝縮域（０５）内の受入横断面積とヘッダの全横断面積（２９）の間の比率が９５％超である、請求項１６に記載の設備。
18. 前記圧縮機（０４）、前記ヘッダ（２９）、任意選択の前記管（１３）、および前記蒸発器／凝縮器が整列しており、前記ヘッダおよび任意選択の前記管が、直線軸線に沿って前記蒸発器／凝縮器の凝縮域（０５）の内部に蒸気を搬送することができる、請求項１６または１７に記載の設備。
19. 前記凝縮域（０５）の横断面積は蒸気の循環の方向に減少する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の設備。
20. 前記密封チャンバの内部の温度を一定の温度に維持するための熱補給系を備える、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の設備。
21. 前記熱補給系は電気素子を含む、請求項２０に記載の設備。
    

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