JP7341466B2 - 蒸留プラント - Google Patents

Description

本発明は、海水、汚泥水、油水又は工業排水などの溶液から溶媒を分離する蒸留プラントに関する。

従来、溶液としての海水から溶媒の水を分離する蒸留プラントとして、蒸留塔により海水を加熱し、水を蒸発させて蒸留塔から離れて設置された凝結器にて水を凝結させて分離する蒸留プラントが、特許文献１に記載されている。

特開２０１３－１８８６６５号公報

しかし、特許文献１に記載された蒸留プラントは、水を蒸発させる蒸留塔と、水を凝結する凝結器との２つの設備を要し、装置そのものをコンパクトにすることができないという課題があった。

本発明は、上記にかんがみて、コンパクトな蒸留プラントを提供することを目的とする。

水溶液から気化した溶媒を分離する筒状の蒸留塔と、
該蒸留塔に該水溶液を流入させる水溶液流入装置と、
該蒸留塔から該水溶液を取り出す取出口と、取り出した該水溶液を循環させる水溶液循環ポンプと、取り出した該水溶液を加熱する加熱装置と、加熱した該水溶液を該蒸留塔内で噴霧する噴霧口と、を連通して備える水溶液循環装置と、
を備える蒸留プラントであって、
該蒸留塔は、該水溶液を受容する蒸留塔本体部と、該蒸留塔本体部の上側に延設され、該蒸留塔の上側を閉塞し、内側上方が上方に凹んだ形状の、該溶媒を液化させる液化部と、を備え、
該液化部の内周壁の周方向に亘って、内側上方に向けて突設した突出壁が設けられ、
該内周壁と該突出壁とで区画され、凝結した前記溶媒を溜める集液樋を備えることを特徴とする。

本発明の蒸留プラントによれば、蒸留塔内で噴霧された水溶液から気化した溶媒が蒸留塔の上側に延設された液化部で凝結して液体になる。液体となった溶媒が、液化部の内周壁を伝って下がり、内側上方に向けて突設された突出壁と内周壁とで区画された集液樋に溜まり、溶媒を水溶液から分離することができる。つまり、溶媒の凝結（液化）を蒸留塔内で行なうことができるため、蒸留プラントをコンパクトなものとすることができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記集液樋に、前記溶媒を排出する排出口が形成され、該排出口から前記液化部外部に連通し、該溶媒を導出する導出管が設けられ、該導出管の出口に、凝結した該溶媒と気体とを分離する気液分離器を備える構成とすることができる。

これによれば、液体となった溶媒を液化部外部に排出することができるため、液体となった溶媒を容易に回収することができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記気液分離器に、該気液分離器内と前記蒸留塔内とを減圧させる減圧ポンプを備える構成とすることができる。

これによれば、気液分離器内の気体を排気しつつ、蒸留塔内を減圧させるため、水溶液の気化を促進することができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記液化部の上側に、前記液化部を冷却する冷却装置を備える構成とすることができる。

これによれば、水溶液から気化した溶媒の凝結を促進することができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記冷却装置は、冷却剤の循環により前記液化部を冷却し、該液化部の上側を覆うように、該冷却装置の冷却器としての冷却ジャケットが備えられる構成とすることができる。

これによれば、水溶液から気化した溶媒の凝結を効率良く促進することができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記冷却ジャケットに連結され、前記冷却剤の循環する配管が、前記液化部の中を貫通している構成とすることができる。

これによれば、蒸留塔内で水溶液から気化した溶媒が、液化部の中を貫通し冷却剤の通る配管に接触することにより、凝結が促進されるため、水溶液から気化した溶媒の凝結をより促進することができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記加熱装置が、非磁性材料からなる平盤状回転体と、該平盤状回転体に固定され、それぞれが該平盤状回転体の略回転軸方向に磁化方向を有する複数の永久磁石と、該平盤状回転体の回転軸方向の両側に対向してそれぞれ設置され、非磁性導電材料からなる発熱板を該平盤状回転体側に備えて内部を中空とする熱交換器と、を備え、前記水溶液を該熱交換器内で加熱する電磁誘導式加熱装置である構成とすることができる。

これによれば、水溶液を加熱する加熱装置が、電磁誘導式加熱装置であり、複数の永久磁石から回転軸方向に発せられた磁束を、平盤状回転体の回転により、無駄なく発熱板に吸収させて渦電流を発生させ、渦電流から生じるジュール熱が高い効率で水溶液を加熱し、気化させることができる。このため、エネルギー効率に優れるものとすることができる。

また、上記蒸留プラントにおいて、前記平盤状回転体を回転させる回転動力装置が、水力又は風力などの自然由来の動力によるものとすることができる。

これによれば、ライフラインとしての電力が整備されていない地域であっても、実施形態の蒸留プラントを使用することができる。

本発明の蒸留プラントによれば、溶媒の凝結（液化）を蒸留塔内で行なうことができるため、蒸留プラントをコンパクトなものとすることができる。

本発明の第一実施形態の蒸留プラントの全体流れ図である。 第二実施形態の蒸留塔の鉛直方向断面図である。 図２のIII－III線位置の断面図である。 第三実施形態の蒸留塔の鉛直方向断面図である。 図４の拡大図であり、冷却剤の流れを示す図である。 電磁誘導式加熱装置の左側面図である。 平盤状回転体の正面図である。 図７のVIII－VIII線位置の拡大図付きの断面図である。 内部熱交換器の正面図である。 同内部熱交換器の左側面図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の蒸留プラントの第一実施形態について説明する。図１に示すように、第一実施形態の蒸留プラントは、水溶液から気化した溶媒を液化させる液化部５２を上部に備える蒸留塔５と、液化部５２を冷却する冷却装置８と、蒸留塔５に水溶液を流入させる水溶液流入装置７と、水溶液を加熱する電磁誘導式加熱装置１を備える水溶液循環装置６と、分離した溶媒を回収する回収装置９と、を備える。

第一実施形態の蒸留プラントは、蒸留する水溶液として海水を用い、海水から塩分（その他ミネラル分を含む）を除去して、飲食等に利用可能な水（真水）を得るものを例にして説明するが、水溶液は海水に限らず、河川の水、汚泥水、油水、家庭排水、工場廃水であっても使用することができるものであり、これらからも、飲食等に利用可能な水を得ることができる。

水溶液流入装置７は、水溶液としての海水を蒸留塔５に供給する装置であり、海水を貯蔵する水溶液タンク７１と、水溶液タンク７１から海水を供給する動力となる水溶液導入ポンプ７３と、蒸留塔５内の水位を一定に調整する水位調節器７２と、を備える。

水溶液タンク７１は、海水を常に貯蔵することによって、水溶液流入装置７の配管内に空気が入ることを防止し、水溶液導入ポンプ７３のエア噛みによる空転を防止するものである。また、水溶液タンク７１内の海水を目視で確認することにより、海水に含まれる異物を除去することができる。

水溶液導入ポンプ７３は、海水を、水溶液導入口７５から蒸留塔５内に供給するポンプであり、回転ポンプのスネークポンプの市販品を使用している。水溶液導入ポンプ７３は、次に述べる水位調節器７２によって駆動が制御され得る構成になっている。

水位調節器７２は、蒸留塔５内の水位を一定に調整する装置であり、水位調節器７２と蒸留塔５とを連通する連通管７４によって、水位調節器７２内の水位が、蒸留塔５内の水位と等しくなるように構成されている。水位調節器７２内の水位と蒸留塔５内の水位が下がると、浮玉７２ａが下がり、図示しない変位センサーが水溶液導入ポンプ７３を駆動させ、水位調節器７２内の水位と蒸留塔５内の水位が一定の水位を超えると、浮玉７２ａが上がり、変位センサーが水溶液導入ポンプ７３を停止させるため、蒸留塔５内の水位がほぼ一定に保たれる。なお、蒸留塔５内の水位を外部から確認することができるように、蒸留塔５には、液面計７７が備えられている。

図１に示すように、水溶液流入装置７の連通管７４から電磁誘導式加熱装置１に、海水を直接送給するバイパス管７６が接続されている。バイパス管７６に海水を直接流すことにより、海水は、蒸留塔５を介することなく、電磁誘導式加熱装置１によって加熱させることができるため、蒸留プラントの始動時に、加熱時間の短縮を図ることができる。なお、海水などが流れる各流路間には、流路を変更可能にするバルブＶが各所に配置されている。

水溶液循環装置６は、蒸留塔５内に受容された海水を取り出して加熱し、加熱された海水を再び蒸留塔５内に戻して、噴霧し、海水の水（真水）を蒸発させる装置である。

水溶液循環装置６は、蒸留塔５の下端部の海水を取り出す取出口６２と、取出口６２から取り出した海水を送給する水溶液循環ポンプ６３と、海水を加熱する電磁誘導式加熱装置１と、蒸留塔５内略中心に設置され、加熱された海水を噴霧して海水の水を蒸発させる噴霧口６１と、を連通して備える。取出口６２と水溶液循環ポンプ６３との間には、塩分が濃縮された海水を排出する排出ドレイン６５が備えられている。塩分が濃縮された海水を平皿状の排出トレイ６４に流し、さらに水分を蒸発させることにより、海水から塩（海水塩）を得ることができる。

水溶液循環ポンプ６３は、水溶液循環装置６に海水を供給するポンプであり、水溶液導入ポンプ７３と同じく、回転ポンプのスネークポンプの市販品を使用している。

噴霧口６１は、後述する電磁誘導式加熱装置１によって加熱された海水を蒸留塔５内で噴霧して、海水中の水（真水）を蒸発させるものである。噴霧口６１は、蒸留塔５内略中心に、噴霧口６１が下向きに設置され、海水の溶質である塩分が液化部５２で凝結した水に混入するのを防いでいる。

電磁誘導式加熱装置１は、電磁誘導によって海水を加熱する装置であり、図６に示すように、回転動力装置２４が接続される前後方向の回転軸２と、回転軸２に連結され回転する平盤状回転体３と、平盤状回転体３に固定された複数の永久磁石３２と、を備えている。また、平盤状回転体３の前後にそれぞれ設置され、発熱板４３を平盤状回転体３側に備えて内部を中空とする２つの片面型熱交換器４１からなる内部熱交換器４とを備える。内部熱交換器４には、加熱される海水が流入される。なお、電磁誘導式加熱装置１において記載する前後は、回転軸２の軸方向に沿う方向を前後方向とし、図６に示すように、平盤状回転体３側が前であり回転動力装置２４側が後ろであり、上下は、電磁誘導式加熱装置１が設置された状態の上下であり、左右は、電磁誘導式加熱装置１の前部をその前方から見たときの左右である。

図６に示すように、回転動力装置２４とは、平盤状回転体３を回転させるための動力装置であり、実施形態では、回転動力装置２４として、電動機モータ２５を使用した。電動機モータ２５には、電源が三相２００Ｖ、出力が３．７ｋＷである市販品を使用した。

回転軸２とは、回転動力装置２４の回転を伝達し平盤状回転体３を回転させる軸であり、その前方には、平盤状回転体３を連結させる連結治具２２が接合されている。

平盤状回転体３とは、盤面に永久磁石３２が設けられ、回転することにより、後述する発熱板４３に渦電流を発生させる回転体である。平盤状回転体３は、図７に示すように、円環状の回転体であり、図８に示す如く、前後２枚の磁石保持板３１が永久磁石３２を挟持して挟持ボルト３３によって締結されることによって、盤面に永久磁石３２が露出する構成となっている。

磁石保持板３１は、図７に示すように、盤面に、永久磁石３２を保持する１２個の磁石保持孔３１ａと、前後２枚の磁石保持板３１を挟持する挟持ボルト３３が挿入される１０個の挟持ボルト孔３１ｂと、連結ボルト２３が挿入されて連結治具２２と平盤状回転体３とを連結するための４個の連結ボルト孔３１ｃと、を備えている。磁石保持孔３１ａは、永久磁石３２を挟持できるように、磁石側（前側の磁石保持板３１の後面側と後側の磁石保持板３１の前面側）が外側（前側の磁石保持板３１の前面側と後側の磁石保持板３１の後面側）より広く形成されている。磁石保持板３１は、左右対称に、磁石保持孔３１ａ、挟持ボルト孔３１ｂ及び連結ボルト孔３１ｃが配置されており、前側の磁石保持板３１の前後を反転させることにより、後側の磁石保持板３１として用いることができ、前後２枚の磁石保持板３１の部品の共通化が図られている。磁石保持板３１は、非磁性材料が使用され、実施形態の磁石保持板３１には、外径の直径が２５０ｍｍ、厚みが８ｍｍのアルミニウム板を使用した。

永久磁石３２には、ネオジム磁石（ＮｄＦｅＢ）を使用した。形状は円柱状で、その直径は、磁石保持孔３１ａに保持可能となる、外側の磁石保持孔３１ａの直径以上、磁石側の磁石保持孔３１ａの直径以下である（図８拡大図）。永久磁石３２は、平盤状回転体３に挟持された際に、回転軸２方向に磁化方向を有し、平盤状回転体３の周方向に隣り合う永久磁石３２が磁極を反対とする向きに配置されている。永久磁石３２が回転軸２の略軸方向に磁化方向を有することによって、高い磁束密度を発熱板４３に吸収させることができ、発熱板４３に発生させる渦電流を大きいものとすることができる。平盤状回転体３の周方向に隣り合う永久磁石３２が磁極を反対とする向きに配置されていることによって、発熱板４３に発生させる渦電流の変化を大きくし、渦電流から生じるジュール熱を大きいものとすることができる。実施形態の永久磁石３２には、直径２０ｍｍ、厚みが５ｍｍの円柱形のネオジム磁石（ＮｄＦｅＢ）で、磁化方向が厚み方向で、表面磁束密度が２６１０ガウスであるものを７２個使用した。つまり、一つの磁石保持孔３１ａに、ネオジム磁石を６個重ねて用いた。

発熱板４３とは、平盤状回転体３の回転軸２の軸方向の前後両側に配置された、非磁性導電材料であり、実施形態では、発熱板４３として、アルミニウム板を使用した。発熱板４３は、回転動力装置２４によって平盤状回転体３を回転させると、発熱板４３を貫通する永久磁石３２の磁束が平盤状回転体３と共に回転移動することで発熱板４３内に渦電流が発生し、発熱板４３内部の電気抵抗によって発熱板４３自体が発熱（ジュール熱）する構造になっている。発熱板４３は、平盤状回転体３の回転軸方向の両側にそれぞれ配置されているため、回転軸方向に磁化方向を有する永久磁石３２からの磁束を、無駄なく両側の発熱板４３に吸収させることができる。なお、平盤状回転体３と発熱板４３との隙間は、平盤状回転体３の回転により接触するおそれがなく、発熱板４３に磁束を十分に吸収させることができる隙間の間隔である、８ｍｍとした。

発熱板４３は、図６に示すように、海水を加熱する容器となる片面型熱交換器４１の平盤状回転体３側に備えられる。片面型熱交換器４１は、発熱板４３を平盤状回転体３側に向けて平盤状回転体３の回転軸方向の前後両側にそれぞれ配置される。図９，１０に示すように、前側の片面型熱交換器４１は、円環状の箱体であり、前方下側に、架台に取り付けられる取付治具４８と熱媒体としての海水の導入口でとなる導入管４６とが設けられ、前方上側に、海水の導出口となる導出管４７が設けられている。後側の片面型熱交換器４１は、その形状が前側の片面型熱交換器４１の前後を逆にしたものである。平盤状回転体３が回転して発熱板４３が発熱している状態で、導入管４６から導出管４７に海水が流れることによって、海水は、発熱板４３によって加熱される。

蒸留塔５は、海水から気化した水蒸気（水）を分離する装置である。蒸留塔５は、図１に示すように、略円筒形状であり、海水を受容する蒸留塔本体部５１と、蒸留塔本体部５１の上側に延設された液化部５２と、を備えている。液化部５２は、蒸留塔５の上側を閉塞し、内側上方が上方に凹んだ形状であるため、液化部５２で水蒸気から液化した水を液化部の内周壁５２ａに滴らせる構造になっている。液化部５２の上側を覆うように、冷却装置８の冷却器としての冷却ジャケット８２が備えられ、液化部５２を冷却する。

水溶液循環装置６の噴霧口６１から噴出する加熱された水溶液としての海水は、海水中の水（真水）の一部が気化する。気化した水（蒸気）は、気体であるため軽く、蒸留塔５内を上昇し、蒸留塔５の内側上部の冷却装置８によって冷却された液化部５２に接触する。液化部５２に接触した蒸気は、凝結（液化）し、水となり、多くの水が集まり水滴となる。水滴となった水は、液化部５２の内側上部が上方に凹んだ形状により、液化部５２の半径方向に滴り、液化部５２の内周壁５２ａを滴り、後述する突出壁９１と内周壁５２ａとで区画された集液樋９２に落下する。水の一部が気化した海水は、塩分濃度が高められ、気化熱により温度が下がり、塩分が濃縮された海水となり、海水層Ｓに落下する。

冷却装置８は、冷却剤を循環させて蒸留塔５の液化部５２を冷却する装置であり、冷却剤を貯蔵する冷却剤タンク８１と、冷却剤を供給する動力となる冷却剤ポンプ８３と、液化部５２の外側を覆い、液化部５２を冷却剤によって冷却する冷却ジャケット８２と、を備える。実施形態では、冷却剤に水（真水）を用いた。冷却剤タンク８１は、冷却剤を常に貯蔵することによって、冷却装置８の配管内に空気が入ることを防止し、冷却剤ポンプ８３のエア噛みによる空転を防止するものである。冷却剤ポンプ８３によって冷却剤タンク８１から供給された水は、冷却剤入口８２ａから冷却ジャケット８２へ流入し、冷却剤出口８２ｂから再び冷却剤タンク８１に流入し、冷却装置８内を循環する。冷却剤を循環させることにより、冷却剤は、冷却ジャケット８２内側の蒸留塔５上部の液化部５２を冷却させ、海水から蒸発した水蒸気の凝結を促進させる。

回収装置９は、凝結（液化）した溶媒としての水を取り出して回収する装置であり、突出壁９１と内周壁５２ａとで区画された集液樋９２と、集液樋９２に形成され水を排出する排出口９３と、排出口９３から水を導出する導出管９４と、導出管９４から水とその周りの空気を吸引する減圧ポンプ９６と、吸引した空気を含んだ水から水を分離する気液分離器９５と、水を回収する溶媒回収タンク９９と、から構成される。

突出壁９１は、液化部５２の内周壁５２ａの周方向の一周に亘って、内側上方に向けて突設されている。集液樋９２は、内周壁５２ａが突出壁９１に区画されることによって形成され、凝結（液化）し、水滴となった溶媒としての水を集める。

集液樋９２の下部の一箇所に、排出口９３が形成され、排出口９３から蒸留塔５外部に連通し、水を導出する導出管９４が設けられ、水が蒸留塔５外部に排出される。導出管９４の出口には、凝結（液化）した水と水蒸気を含めた気体成分とを分離する気液分離器９５が備えられている。気液分離器９５には、気液分離器９５内と蒸留塔５内を減圧させる減圧ポンプ９６としてのジェットポンプの一種であるエゼクタ９７を備えている。エゼクタ９７を起動することにより、気液分離器９５内と蒸留塔５内が減圧され、水溶液循環装置６の噴霧口６１から噴出する加熱された水溶液としての海水の水（真水）の気化を促進させることができる。

次に、上記蒸留プラントの動作について説明する。蒸留塔５内への海水の流入は、水溶液流入装置７によって行われる。水溶液流入装置７には、蒸留塔５と連通管７４によって連通された水位調節器７２が備えられ、水位調節器７２によって、蒸留塔５内の水位をほぼ一定に保つことができる。

蒸留塔５の蒸留塔本体部５１に流入された海水は、水溶液循環装置６によって加熱され、蒸留塔５内の噴霧口６１から噴霧される。

海水は、電磁誘導式加熱装置１によって加熱されるため、高いエネルギー効率で加熱される。このため、上記蒸留プラントは、省エネルギー化が図られたものとなる。

海水は、蒸留塔５内の噴霧口６１から噴霧されることによって、沸点以下の温度でも水（水蒸気）が揮発する。揮発した高温の水蒸気は、蒸留塔５内を上に移動し、冷却装置８によって冷却された液化部５２に接触することによって、凝結して液体の水（真水）となる。

液化部５２で凝結した水は、液化部５２が内側上方の上方に凹んだ形状により、蒸留塔５の半径方向に滴り、蒸留塔５の内周壁５２ａを下方向に滴り、内周壁５２ａと突出壁９１とで区画された集液樋９２に溜まる。集液樋９２に溜まった水は、集液樋９２に形成された排出口９３から回収装置９に流れ、回収装置９の気液分離器９５で水のみが分離され、溶媒回収タンク９９に回収される。回収された液体は、真水又は塩分濃度が薄められた水であり、飲食等に利用することが可能となる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の蒸留プラントは、第一実施形態の蒸留プラントと比較して、蒸留塔２０５の構成が異なり、その他については第一実施形態の蒸留プラントと同じである。なお、第二実施形態において、第一実施形態と共通する要素については、同じ符号を用いてその説明を省略する。

第二実施形態の蒸留プラントの蒸留塔２０５の液化部２５２の内側は、図２に示すように、内側上方が上方に凹んだ形状のドーム部２５２ｂと、ドーム部２５２ｂの半径方向に拡張された拡張部２５２ｃと、拡張部２５２ｃの半径方向の端部を結ぶ周方向から下に向かう円筒状の内周壁２５２ａと、から形成される。ドーム部２５２ｂと拡張部２５２ｃ上側に、液化部２５２を冷却する冷却ジャケット２８２が設けられている。

蒸留塔本体部５１の上側に接する、液化部２５２の下側の部位には、冷却剤を周方向に配給する円環状の配給環２８２ｃが設けられている。配給環２８２ｃには、冷却剤の入口となる冷却剤入口２８２ａが備えられ、冷却剤が流入する。配給環２８２ｃから液化部２５２に冷却剤を送給する配管としての伝熱管２８４が、下から上に、図３に示すように、液化部２５２の内周壁２５２ａの内側に沿った内周方向に並んで多数（図３では９０本）配されている。伝熱管２８４は、図２，図３に示すように、下側が、内周壁２５２ａと突出壁２９１とで区画された集液樋２９２から配給環２８２ｃに接続され、上側が、液化部２５２の拡張部２５２ｃ側から冷却ジャケット２８２に接続される。冷却ジャケット２８２内に冷却剤を送給する配管としての伝熱管２８４は、液化部２５２の中を上下方向に貫通している。

冷却剤入口２８２ａから流入した冷却水は、図２の矢印で記載した流れのように、液化部２５２の下部の円環状の配給環２８２ｃに流入し、配給環２８２ｃから多数の伝熱管２８４に、液化部２５２の中を上方向に貫通して通り、冷却ジャケット２８２へと流れる。冷却水は、冷却ジャケットの冷却剤出口２８２ｂから冷却装置８の循環路に入流される。液化部２５２は、多数の伝熱管２８４を備えることによって、気化した溶媒（水蒸気）が冷却・凝結される面積が増大され、冷却・凝結効率が増したものとなる。なお、図２は、図３のII－II線位置の断面図である。

水溶液循環装置６の噴霧口６１から噴出し海水から気化した水（蒸気）は、気体であるため軽く、蒸留塔２０５内を上昇し、液化部２５２に到達する。液化部２５２に到達した蒸気は、冷却装置８によって冷却された液化部２５２の内側（ドーム部２５２ｂ、拡張部２５２ｃ及び内周壁２５２ａ）に接触することによって、冷却及び凝結し、液体の水となって液化部２５２の内側を滴り落ち、内周壁２５２ａと突出壁２９１とで区画された集液樋２９２に溜まる。また、冷却された冷却剤の通る多数の伝熱管２８４に接触することによっても、蒸気は、冷却及び凝結し、液体の水となって伝熱管２８４の表面を滴り落ち、集液樋２９２に溜まる。集液樋２９２に溜まった液体の水は、導出管２９４から回収装置９によって回収される。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態の蒸留プラントは、第一実施形態の蒸留プラントと比較して、蒸留塔３０５の構成が異なり、その他については第一実施形態の蒸留プラントと同じである。なお、第三実施形態において、第一実施形態と共通する要素については、同じ符号を用いてその説明を省略する。

第三実施形態の蒸留プラントの蒸留塔３０５の液化部３５２の内側は、図４に示すように、内側上方が上方に凹んだ形状のドーム部３５２ｂと、ドーム部３５２ｂの半径方向の端部を結ぶ周方向から下に向かう円筒状の内周壁３５２ａと、から形成される。

冷却ジャケット３８２は、ドーム部３５２ｂと内周壁３５２ａを覆うように設けられ冷却ジャケット３８２の下方の外周方向に、半周毎に仕切られた外周ジャケット３８５を左右に、それぞれ上下に５段備える。

液化部３５２の中を左右方向に貫通し、冷却ジャケット３８２内に冷却剤を送給する配管としての伝熱管３８４が、左右に５往復に亘って配されている。なお、第三実施形態における左右は、図４，５に示すように、冷却剤入口３８２ａが備えられた側を左とし、その逆を右とする。

図４に示すように、第三実施形態の蒸留プラントの蒸留塔３０５の液化部３５２は、冷却ジャケット３８２内に、冷却剤を送給する配管としての伝熱管３８４が、液化部３５２の中を左右に５往復に亘って配されている。冷却ジャケット３８２は、下方の外周方向に、半周毎に仕切られた外周ジャケット３８５を左右に、それぞれ上下に５段備え、最下段となる外周ジャケット３８５に、冷却剤入口３８２ａが備えられている。図５に示すように、伝熱管３８４は、冷却剤入口３８２ａが備えられた左側の外周ジャケット３８５から同じ段の右側の外周ジャケット３８５に接続され、右側の外周ジャケット３８５から一つ上の段の左側の外周ジャケット３８５に接続され、これらを最上段の冷却ジャケット３８２まで繰り返す。

冷却剤は、図５に示すように、冷却剤入口３８２ａが備えられた外周ジャケット３８５から、伝熱管３８４を通ることによって、左右に往復しながら、下から上に流れ、冷却ジャケット３８２まで流れ、冷却剤出口３８２ｂに至る。冷却剤が、冷却ジャケット３８２内の左右に亘る伝熱管３８４を通ることによって、液化部５２における、気化した溶媒（水蒸気）が冷却・凝結される面積が増大され、これにより、冷却・凝結効率が増したものとなる。なお、伝熱管３８４が冷却ジャケット３８２内の左右に亘って配設され、冷却・凝結した溶媒（水蒸気）が突出壁９１で囲まれた開口部Ｈから海水層Ｓへの落下を防ぐため、突出壁９１で囲まれた開口部Ｈの上側に、陣笠３９８が設けられている。

水溶液循環装置６の噴霧口６１から噴出し海水から気化した水（蒸気）は、気体であるため軽く、蒸留塔３０５内を上昇し、開口部Ｈを通り抜けて、液化部３５２に到達する。液化部３５２に到達した蒸気は、冷却装置８によって冷却された液化部３５２の内側（ドーム部３５２ｂ及び内周壁３５２ａ）に接触することによって、冷却及び凝結し、液体の水となって液化部３５２の内側を滴り落ち、内周壁３５２ａと突出壁９１とで区画された集液樋９２に溜まる。また、冷却された冷却剤の通る多数の伝熱管３８４に接触することによっても、蒸気は、冷却及び凝結し、液体の水となって伝熱管３８４の表面を滴り落ち、集液樋９２に溜まる。集液樋９２に溜まった液体の水は、導出管９４から回収装置９によって回収される。

（その他実施形態）
実施形態の蒸留プラントは、以下のような形態であっても実施することができる。

実施形態の蒸留プラントの回転動力装置２４には、電動機モータ２５を使用したが、回転動力装置２４として、水流を水車などで回転動力に変換する水力動力装置や、風を風車などで回転動力に変換する風力動力装置なども使用することができる。また、水力や風力を電気エネルギーに変換して、その電気エネルギーを動力とする電動機モータを使用することもできる。水力や風力などの自然由来の動力を使用することにより、ライフラインとしての電力が整備されていない地域であっても、実施形態の電磁誘導式加熱装置を使用することができる。

実施形態の蒸留プラントの回転動力装置２４の平盤状回転体３の磁石保持板３１には、非磁性材料として、アルミニウム板を使用したが、平盤状回転体３として、ステンレス板、銅板などの非磁性金属板、アクリル板、フェノール樹脂板、メラミン樹脂板などの非磁性合成樹脂板、アルミナ焼結体などの非磁性セラミックス板なども使用することができる。

実施形態の蒸留プラントの回転動力装置２４の永久磁石３２には、ネオジム磁石を使用したが、サマコバ磁石、アルニコ磁石も使用することができる。磁力では、ネオジム磁石が勝るが、高温安定性では、サマコバ磁石、アルニコ磁石が勝る。

実施形態の蒸留プラントの回転動力装置２４の発熱板４３には、非磁性導電材料として、アルミニウム板を使用したが、ステンレス板、銅板などの非磁性導電材料からなる金属板なども使用することができる。

実施形態の蒸留プラントは、海水から水（真水）を蒸留するものを例として記載したが、クロムなどの有害物質を含有する水から有害物質を含有しない水の蒸留にも適用することができる。また、アルコール濃度を高める蒸留酒の蒸留などにも適用することができる。さらに、正確な温度管理が必要となるが、水と有機溶媒の混合物から、水又は有機溶媒を取り出す蒸留にも適用することができる。この場合、沸点が低い水又は有機溶媒が溶媒回収タンク９９に回収され、沸点が高い水又は有機溶媒が排出ドレイン６５から回収される。

１…電磁誘導式加熱装置、２…回転軸、３…平盤状回転体、４…内部熱交換器、５…蒸留塔、６…水溶液循環装置、７…水溶液流入装置、８…冷却装置、９…回収装置、２２…連結治具、２３…連結ボルト、２４…回転動力装置、２５…電動機モータ、３１…磁石保持板、３１ａ…磁石保持孔、３１ｂ…挟持ボルト孔、３１ｃ…連結ボルト孔、３２…永久磁石、３３…挟持ボルト、４１…片面型熱交換器、４３…発熱板、４６…導入管、４７…導出管、４８…取付治具、５１…蒸留塔本体部、５２…液化部、５２ａ…内周壁、６１…噴霧口、６２…取出口、６３…水溶液循環ポンプ、６４…排出トレイ、６５…排出ドレイン、７１…水溶液タンク、７２…水位調節器、７２ａ…浮玉、７３…水溶液導入ポンプ、７４…連通管、７５…水溶液導入口、７６…バイパス管、７７…液面計、８１…冷却剤タンク、８２…冷却ジャケット、８２ａ…冷却剤入口、８２ｂ…冷却剤出口、８３…冷却剤ポンプ、９１…突出壁、９２…集液樋、９３…排出口、９４…導出管、９５…気液分離器、９６…減圧ポンプ、９７…エゼクタ、９９…溶媒回収タンク、２０５…蒸留塔、２５２…液化部、２５２ａ…内周壁、２５２ｂ…ドーム部、２５２ｃ…拡張部、２８２…冷却ジャケット、２８２ａ…冷却剤入口、２８２ｂ…冷却剤出口、２８２ｃ…配給環、２８４…伝熱管、２９１…突出壁、２９２…集液樋、２９４…導出管、３０５…蒸留塔、３５２…液化部、３５２ａ…内周壁、３５２ｂ…ドーム部、３８２…冷却ジャケット、３８２ａ…冷却剤入口、３８２ｂ…冷却剤出口、３８４…伝熱管、３８５…外周ジャケット、３９８…陣笠、Ｈ…開口部、Ｓ…海水層、Ｖ…バルブ。

Claims (6)

1. 水溶液から気化した溶媒を分離する筒状の蒸留塔と、
   該蒸留塔に該水溶液を流入させる水溶液流入装置と、
   該蒸留塔から該水溶液を取り出す取出口と、取り出した該水溶液を循環させる水溶液循環ポンプと、取り出した該水溶液を加熱する加熱装置と、加熱した該水溶液を該蒸留塔内で噴霧する噴霧口と、を連通して備える水溶液循環装置と、
   を備える蒸留プラントであって、
   該蒸留塔は、該水溶液を受容する蒸留塔本体部と、該蒸留塔本体部の上側に延設され、該蒸留塔の上側を閉塞し、内側上方が上方に凹んだ形状の、該溶媒を液化させる液化部と、を備え、
   該液化部の内周壁の周方向に亘って、内側上方に向けて突設した突出壁が設けられ、
   該内周壁と該突出壁とで区画され、凝結した前記溶媒を溜める集液樋を備え、
   該集液樋に、該溶媒を排出する排出口が形成され、該排出口から該液化部外部に連通し、該溶媒を導出する導出管が設けられ、該導出管の出口に、凝結した該溶媒と気体とを分離する気液分離器を備え、該気液分離器に、該気液分離器内と該蒸留塔内とを減圧させる減圧ポンプを備える、
   ことを特徴とする蒸留プラント。
2. 前記液化部の上側に、前記液化部を冷却する冷却装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸留プラント。
3. 前記冷却装置は、冷却剤の循環により前記液化部を冷却し、該液化部の上側を覆うように、該冷却装置の冷却器としての冷却ジャケットが備えられることを特徴とする請求項２に記載の蒸留プラント。
4. 前記冷却ジャケットに連結され、前記冷却剤の循環する配管が、前記液化部の中を貫通していることを特徴とする請求項３に記載の蒸留プラント。
5. 前記加熱装置が、非磁性材料からなる平盤状回転体と、該平盤状回転体に固定され、それぞれが該平盤状回転体の略回転軸方向に磁化方向を有する複数の永久磁石と、該平盤状回転体の回転軸方向の両側に対向してそれぞれ設置され、非磁性導電材料からなる発熱板を該平盤状回転体側に備えて内部を中空とする熱交換器と、を備え、前記水溶液を該熱交換器内で加熱する電磁誘導式加熱装置であることを特徴とする請求項１に記載の蒸留プラント。
6. 前記平盤状回転体を回転させる回転動力装置が、自然由来の動力として水力又は風力によるものであることを特徴とする請求項５に記載の蒸留プラント。

Images