JPS58501577A - 流体純粋化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体純粋化システム 発明の背景技術 水の純粋化等液体から不純物を分離することは、種々の工業プロセスにおいて行 なわれている。水の純粋化に対しては種々のシステムが存在している。その−例 が、人間の健康に対し重要な意味をもつ海水の淡水化である。

淡水化システムの操作において、海水の沸騰及び冷凍のみならず、水蒸気の発生 を容易にするため、水に加わる環境圧力を減少するため、真空ポンプが使用され ている。

現在のところ、淡水化法には、蒸留法と逆浸透法との２つの方法が存在する。第 ３の方法として、商業的には使用されていないが冷凍法が存在する。淡水化方法 は、大きな欠点、とくに腐食性が高いこと及びエネルギー消費が太きいという欠 点を有している。蒸留法においては、海水を加熱しなければならず、従ってエネ ルギーの消費は極めて大きく、かつエネルギーコストヲ低く抑えることができる 限りの熱全回収するための蒸発手段を用いなレノ゛ればならない。又、高温の塩 分を含む水溶液は極めて腐食性が高く、装置のメインテナンスの回数を低（抑え るため、細心の注意、前処理、及び特別な材料を使用しなければならなかった。

逆浸透法を用いるシステ１１に関し、て、は、精密な隔膜全使用しなければなら ず、従って、隔膜のつまりゃ汚染という問題が存在していた。海水の如き多量の 不純物を含２ む液体に対して、かかるシステムを使用することは、海水の特別な前処理をしな ければならないこと全意味する。

又、冷凍法・を用いるシステムにおいては、塩水から純粋の氷を分離すること、 あるいは冷凍剤から純粋の氷を分離する工程が含まれているが、かかる分離は、 現在までのところ、商業的規模においては行なうことができなかった。

従って、水その他の液５体を純粋化するため種々の方法を用いたシステムが試み られてきていたが、かかるシステムは完全には満足のいくものではなかった。こ れらシステムにつきまとう問題を解決するため、長い期間にわたる研究と努力が 払われてきたが、かかる問題点は依然と］−て存在していた。

本発明の概要 前述した問題点は、液体全純粋化するための本発明にかかるシステムによって取 り除かれ、かつそれによって新たな利点がもたらされた。本発明システムは、特 に液体内ＶＣ溶解した同体物質等の不純物全除去するのに適Ｉ〜でいる。本発明 の実施において、液体の圧力の減少に関連して沸点温度が減少するという現象が もたらされるという利点を有している。この特性は、たとえばイオン化した塩を 含む水溶液において発見されている。周知の極端な例として、食塩水の相状態図 に・お、けるいわゆる三重点がある。数ミリメーク）−１，９の環境温度におい て、沸点は氷点に等しくなる。三重点においては６つの形態、す３　特表昭５８ −５０１り７７（２） なわち固体、液体及び気体の３つの状態が同時に共存する。更に温度及び圧力を 下げると、固体（氷）と蒸気のみが存在す・ることとなる。食塩水の三重点の温 度は、溶解した塩のイオン濃度を増加させつつ、純粋な水の三重点から徐々に温 度を下降して得られる。本発明によれば、液体のその不純物からの分離は、液体 の一部分を瞬間的に蒸発させ、それによって、残りの液体及び不純物から熱を取 り去る相変化を誘発するプロセスを行なうことによって達成される。この残りの 液体及び不純物が蒸気から分離されるものである。残りの液体は、高濃度の溶解 不純物を有しており、従って、熱が取り去られると過冷却され、純粋の固体状水 金形成する。それにより、あとに濃縮せしめられた塩と氷の結晶との混合物を残 すこととなる。相変化は、不純物を含む液体を高圧力の領域から低圧力の領域に 通過せしめることによって得られる急激な圧力降下によって達成される。過冷却 の液体は、蒸気よりも低温度となり、従って蒸気を純粋の液体に凝縮するだめの 媒体として熱交換器内で使用される。同様に、氷と液体との混合物は、より濃度 の濃い不純物を含む液体に混合せしめられ、従って氷は溶け、混合物の温度は蒸 気の温度よりも下となる。この混合は、蒸気を純粋の液体に凝縮させるための熱 交換器内で行なわれる。

本発明のシステム、ば、上述のゾロ”セーｘ４：行なうための多数の作動的に相 互に作用する、かつ相互に連結せしめられたｆｖンバー、すなわち区画室を含ん でいる。最初のチャンバーは他のチャンバーよりも高い圧力にされている。典型 的には、第１のチャンバーは大気圧とされる。

そして他のチャンバーは数ミリン・−ターＦ１ｇの圧力を有するようにされる。

第１及び第２のチャンバーは、前述した高い圧力と低い圧力を有する領域を提供 する。不純物を有する液体は、両者を連結するオリフィス、すなゎち通路全弁し て第１のチャンバーから第２のチャンバーに通過する。第２のチャンバーは、第 ２のチャンバーの頂部開口を介して第６のチャンバーと連通しており、又両者を 連結するオリフィス又は通路を介して第４のチャンバーに連通している。第４の チャンバーは、不純物を含むフィード溶液に対する三重点よシも低い温度の濃縮 せしめられた塩水金倉んでいる。第４のチャンバーは、第４のチャンバーの冷た い外側壁面が第３のチャンバー内に位置する蒸気を凝縮するために使用すること ができるように、第６のチャンバーの内側に設けられることが好ま［−い。高圧 の第１のチャン・ζ−１すなわち供給チャ／・ミー内に存在する不純物を含むフ ィート゛溶液は、相ｒ７に連結するオリフィスを介して低圧の第２のチャンバー 、すなわち蒸発チャンバー内に滴下する。この急激な圧力変化は、不純物を含む フィード溶液内に相変化を誘起させる。純粋の蒸気が形成され、第６のチャンノ ミ−１すなわち凝縮チャンバー内に引き入れられ、第４のチャン・ζ−１すなわ ち熱交換チャンバーの外側壁面上で凝縮ぜしめられる。第３及び第４のチャンバ ーの間の共通壁面は、熱交換器として作用する。この共通壁面は、第４のチャン バー内の過冷却された濃縮した溶液によって冷却され、蒸気全凝縮することがで きるをよと、十分低い温度に低下せしめられる。純粋の蒸気及び熱を失った不純 物を含むフィード溶液は、過冷却せしめられた不純物を含む液体あるいは濃縮せ しめられた不純物を含む液体と純粋の溶質からなる固体状結晶との混合物のいず れかとなる。

過冷却せしめられた液体あるいは不純物を含む液体と純粋の固定とからなる混合 物は、相互連結するオリスイスを介して第４のチャンバー内に入り、第４のチャ ンバー内にすでに入っている冷たい濃縮せしめられた溶液と混合せしめられる。

そしてそれにより第４のチャンバー内の温度を下降させる。同時に、第６のチャ ンバー内の凝縮した蒸気によって第４のチャンバー内の濃縮せしめられた溶液に 与えられた熱は、過冷却された液体又は不純物を含む液体と純粋の固体からなる 混合物に伝達され、それにより第４のチャンバー内の最初の濃縮せしめられた溶 液の（温度にもどすように１〜でいる。過度に濃縮せしめられた溶液は、第４の チャンバー内に設けられた開口を通って引き出され、かつ凝縮せしめられた純粋 の蒸気は、第６のチャンバー内に設けられた開口を通って引き出される。本発明 はいくつかの大きな利点を有している。

本システムに用いられたゾロセスはミ、純粋化されるべきフィード溶液の性質に は本質的に無関係であり、従ってフィード溶液に対しては何らの特別な前処理を 必要とし６ ない。本システムは雰囲気温度で操作されるため、そして低温度においてフィー ト９溶液を加熱−りるためのエネルギーを要し・ないため、プラスチック材料を システム内において広く使用することができ、それによって腐食及び汚染全飛躍 的に除去することができる。更に、システムが真空度の高い状態におかれるため 、はとんど空気が存在せず、従って低温度及び酸素の低濃度が組み合わさって、 金属が使用されフ、二楊合においても、その腐食がほとんど防止せしめられる。

また本プロセスは前処理のための化学品全使用する必要がないため、システムを 稼動せしめた時も、かかる化学品全使用することに起因してお、−１）でいた環 境汚染の危険性を回避することができる。

本発明の原理は、海水及び塩分の含まれている水等のイオン化可能ブ［塩の水溶 液の場合に最も容易に顕在化される。従って、好ましい実施例は、海水を純粋化 することに関連して記載されているが、本発明方法及び本発明システｌ、装置は 、他の液体から他の不純物全分離する場合にも操作可能であることか理解される べきである。更νこ、本発明システムの応用は、下水処理、化学品の回収、液体 の濃縮及び環境汚染の制御等にも及ぶものである。

純粋の水を得るため、塩水を純粋化するケースの場合、本発明システムは、Ｄ′ Ｃよりも低い温度、典型的には一１９℃の温度及びほとんどＯｍｕ　ｆ■９の圧 力のもとで操作される。かかる低温度においては、大気圧又は高圧のもとにおけ る高温の沸騰水に起因する腐食に比較して無視７　特表昭５８−５０１５７７（ ３） できる程度となるため、本システムにおいては金属全使用する可能性を与える。

又、比較的低温度のため、本発明の大部分の要素を構成するため、プラスチック 材料を使用することができる。圧力は、約５　ｍ　Ｈｇまでとすることが好まし く、典型的には０．１から約０．　：’Ｓ　ｍ　Ｈ！ｊである。きわめて好まし い結果が、約１５〜２．５　耶Ｉ（ｇの間で得られている。第１のチャンバーの 構成に関連して、パイプ等の導管が大気に対して開放しているリザーノξ−（貯 水槽）に連結されている。導管内の制限部分、あるいは適当なバルブ又は導管に 連結せしめられたポンプは、第２のチャンバー内への不純物を含む液体の流量を 制御する。かかる制御装置の出力は、前述した相互連結するオリフィスの役割も 果たす。もし必要であれば、リザーバーから人ってくる不純物を含む液体は、オ リフィスに不純物を含む液体を供給する前に前述した濃縮せしめられた液体と適 当な割合にあらかじめ混合することができる。混合により、人ってくる不純物を 含む液体の温度を低下させる手助けをすることができ、更に濃縮しかつ製品の抽 出するためすでにプロセスを行なわれた不純物金倉む液体に対して再びゾロセス を実行することができる。

フィード溶液の温度が低くなることは、平衡状態に対して過剰の蒸気量を減少す ることにより、システムをより経済的に行なうことができるようにする。

過冷却されＬ−液体は、第２のチＡ・ン、バー内に位置決めされた１セツトの板 状の液体の薄いノイルムから液体の一部分を蒸発させることによって発生せしめ られる。もし必要であれば、氷は、塩水フィード混合液をを第２のチャンバーの 側壁にそって通過させることによって得ることができる。いずれの場合も、蒸気 に加えられた熱の量は、濃縮せしめられた塩水から取り出された熱の量とほぼ等 （−２くなる。過冷却せしめられた液体が第４のチャンバー内に排出せしめられ た時、それは凝縮した蒸気の熱全吸収する。氷が形成せしめられた場合、氷は濃 縮せ１〜められた塩水を氷点に近づけるように作用する傾向を有１〜、そうする ことにより、凝縮する蒸気の熱全吸収する。

不純物の水が、実質的に塩を含んでいない場合、もし必要であれば所定量の塩を 、塩水の中に加えることかできる。過冷却せしめられた液体、あるいは塩水と氷 との混合液の場合のいずれにおいても、補助的な冷却コルニット及び真空ポンプ が最初の操作温度及び圧力を形成するようにするため設けられている。冷却コル ニット及びバキコーノ、ｉＩ′、′ンズは、通常の操作中は断続的（・で、たと えば、空気及び熱のもれを補うために作動せしめることができる。

図面の簡単な説明 本発明の上述した大要及び他の特徴を添付した図面を参１１：％　＋−，て以下 説明する。第１図は不発、明にかかる液体純粋化シスフ゛ムの基本的な構成要素 ヶ示す単純化した概略図である。

第２図は、温度格差機構を有する基本的コンポーネントの好ましい構成を示す第 １図のシステムの概略図である。第ろ図は、温度格差機構が氷点降下現象を採用 してなる第２図のシステムの詳細図である。

第４図は、温度格差機構が過冷却現象全採用してなる第２図のシステムの詳細図 である。

第５図は、温度格差機構が大気冷却を用いてなる第２図のシスチン・の詳細図で ある。そして、第６図は、温度格差機構が外部冷却を用いてなる第２図のシステ ムの詳細図である。

好ましい実施例の説明。

第１図全参照すると、海水を淡水化するだめの本発明にかかるシステム２０の原 理図が示されている。塩、典型的には塩化ナトリウムは、海水から除去されるべ き不純物全構成する。システム２０は、海水の一部分を液体相から蒸気相に相変 化させる海水の相変化全誘起させるための装置を提供する。蒸気は不純物を含ん でおらず、従って、純粋の水に凝縮せしめられる。システム２０は、区画室２１ 〜２４を画成する４つのチャン／ζ−全含んでいる。区画室２１は、区画室２６ の−１一方ＶＣ位置し１、区画室２２．２４は、密閉された区画室２３内におい て積層状に設けられている。

海水、あるいは濃縮せしめられた塩と混合された海水からなるフィード溶液は、 供給又は入口区画室２１内に導入される。区画室２１内の圧力は、人気圧であり 、区１０ 画室２２〜２４内は、海水及び塩フィード溶液の６重点よりもわずかに低い圧力 になされている。システム２゜の操作は、第４の又は熱交換区画室２４内にその 氷点付近まで冷却された濃縮せしめられた塩水をみたし、かつシステムの温度を 飽和温度まで下降させることによってはじめられる。

海水からなるフィード溶液は、２つの区画室２１と２２との間の圧力差によって 生ずる駆動力のもとで、導管形成オリスイス２８を介して第２の又は蒸発区画室 ２２内に入る。導管形成オリフィス２８は、区画室２１に対して開［１しており 、かつそれに支持されている。その大きさが比較的小さいため、オリフィス２８ は、第２の区画室２２内に入る海水からなるフィード溶液の流量を所定の割合に 制御する。

区画室２２内の圧力が、フィード溶液の３重点よりも低くなされているため、純 粋な水の蒸気が、瞬間的に発η−せしめられ、区画室２ろ内に引き入れられ、そ の側面２９の外側表面」−で凝縮される。壁面２９は、第６の又は凝縮区画室２ ろの内側となっている。凝縮せしめられた塩水と純粋の氷からなる混合物から構 成される残りのフィード溶液は、重力により蒸気から分離せしめられ、区画室２ ２内に落下する。区画室２２．２４は、小さな中火オリフィスを有する隔壁板ろ ０に・よ、って分離されている。この中央刃リフイスは、孔３２によって提供さ れる。

区画室２２と２４との間の開口及び区画室２４内の液体１１　Ｎ表明５８−５０ １５７７（４）の表面が、壁面２９の熱交換表面の大きさに比較して小さいため 、蒸気は壁面２９上で優先的に凝縮する。これら壁面は、熱交換器の凝縮器とし ての役割を果たす。凝縮器の壁は、凝縮した純粋な水が残りの塩水と氷との混合 物と混ざり合うことを防止し、しかし蒸気から氷を溶かす熱を伝達することがで きる物理的な隔壁板金画成する。

不純物を含む残りの塩水及び純粋の氷からなる混合物は、孔３２全通って区画室 ２４内に入り、区画室２４内にすでに収容されている前述した濃縮せしめられた 塩水と親密に混合される。この混合物の塩濃度が高いため、その氷点は蒸気の飽 和温度よりも低くなる。熱交換壁面２９を介して蒸気から区画室２４内の塩水と 氷との混合物へ伝達された熱は、その中に含まれた氷を溶かし、凝縮に必要とさ れる温度差を一定に維持する。

その結果、蒸気と残りのフィード溶液との分離は、他の形式の淡水化装置によっ て行なわれるよりもより確実かつ効率的に達成することがてさる。蒸気ケ形成− ５４刀Ｓためフィー！パ溶液から取り出された熱は、蒸気を冷却するためフィー ド溶液内にもどされる。残りの不純物金倉む塩水は、区画室２６及び２４の共通 底壁面に設けられたボート３６を通って引き出される。一方、純粋化された水は 、区画室２５の側壁の下側部分を貫通、してのびるポー）４０全通って引き出さ れる。それによって、システム２ｏの第」の区画室２１内に入った塩水は、第６ の区画室２６２ 内に設けられた出口４０からシステムを離れる純粋の水となる。

第２図全参照すると本発明にかかる好ましい実施例が図示されている。凝縮器３ ６は、区画室２４に支持された多数の管４２から構成されている。この周囲には 水の蒸気が循環するようになされている。区画室２４から管４２を通って通過す る冷たい塩水は、凝縮器３６を冷却ｌ〜、かつ水蒸気から蒸発熱を取り、それに より蒸気を液体の水に凝縮さぜる。個数の管４２の下端は、区画室２３内のチャ ンバー４４でおわっており、かつそれに対して開口している。チャンバー４４内 において、塩水が集められ、そ（〜て導管４７．４８及びポンプ５０　’、ｒ介 して再循環される。ポンプは導管４７．４８に介してチャンバー４４から塩水全 区画室２４内にもどし、それにより塩水を再循環さぜる。ポンプ５ｏの出口５２ は、余分の塩水を引き抜くことができる。

真空が、導管５６とポンプ５４との間に設けられた圧力七ンザー５８の制御のも とで、区画室２ろに導管５６を介【〜て連結された真空ポンプ５４によって区画 室２２から２４に形成される。区画室２６内の圧力は、約３ｍｒｘ■１７までと することが好ましく、たとえば約０．１　ｍＨｊｉ〜約３．０　ｍｍ　Ｈｇとす る。好ましい圧力は、典型的には約１、５　ｘｍｌ１ｇ〜約２５ｒｔｖｎＨｊ！ となる。傷、壁板ろ０に設けられたオリフィスすなわち孔６２全介して第２及び 第４の区画室２２及び２４が連通されており、かつ開口３４を介して第２の区画 室２２と第ろの区画室２ろとが連通していることにより、区画室２２．２３及び ２４内の圧力は等しくな・る。本発明の好ましい実施例において、導管すなわち 通路２６ば、十分小さな直径を有する所定長さのパイプの形式をとり、それによ り不純物を含む水、すなわち塩水の流れに吸引力、すなわち粘性のある牽引全提 供する。この流れは図面において矢印６２て示されている。粘性のある牽引力に より、背圧が通路２６ＶＣそって形成′され、それにより第１の区画室２１とそ の他の区画室２２から２４の間の圧力差に対してカウンターバランス全とってい る。流体の流量平衡は、流量が十分多くなり、それにより背圧を補うことができ るようになった時達成される。

フィード溶液が通路２６全通って圧力の減少した区画室２２の領域内に入った時 、フィード溶液の温度は、低下しはじめ、区画室２２内゛の圧力によって決めら れる飽和温度まで達する。この温ｔＷは、海水からなるフィートゝ溶液のろ重点 温度１：Ｉ）も低くなるべ３−ＣあＡ。区内室２２内において、純粋の蒸気、氷 及び塩水は、すべてその圧力によりで決められる温度において共存する。もっと も低い温度が、温度格差機構６４全通って通過した後、凝縮器６６内の塩水内に 見い出される。凝縮器の温度は、区画室２３内の飽和温度よりも低く’ｆ、ｃ− け扛ばならない、。

区画室２２内において、海水からなるフィー１・゛溶液は、瞬間的に飽和温度に おいて、純粋の蒸気、液体状塩水及１４ び氷になる。蒸気は最初に、開口３４を通って漏出し、蒸気の内、少量は孔６２ を通って漏出する。上方の開口３４を通つ、て漏出した蒸気は、凝縮器の管４２ の外側表面上で凝縮し、一方、下側の孔５２を通って漏出した蒸気は、区画′″ 工２４内の水面上で凝縮する。

区画室２４に連結せしめられた温度格差機構６４ば、１〆画室２４内の液体の温 度全低下させるため、システム２　Ｄ内に設けられており、それＫまり管４２上 の区画室２ろ内の蒸気が確実に凝縮するようにしている。この管４２を通って液 体が通過する。かがる機構の他の形式が第ろ図から第６図に図示されている。そ の機構は、化学的、物理的あるいは機械的なプロセスを用いるようになされたも のである。

たとえば、第６図に図示されたような化学的なプロセスは、後述するように氷点 降下を用いるものである。流体に塩その他の不純物を加えることにより、その氷 点は低下する。塩水の場合、純粋の氷点が０度であるのに対し、塩化す）　ｌ） ラムの飽和溶液においては、その氷点は一２７℃に低下する。もし０℃の氷がこ の飽和塩水ｒ（加えられたと仮定すると、この氷は、氷と飽和塩水が一２７℃に 等しくなるまでとけることとなる。この現象は温度格差機構として田いることが できる。第２図を参照すると、海水からなるフィード溶液が区イ面、室２２内に 入った時、蒸気、氷及び塩水がその飽和温度ですべて形成される。区画室２４内 の塩水がフィー１−”溶液に比べてより濃１５　特興昭５８−５０１５７７（５ ）縮されているブめ、塩水はより低い氷点を有することとなり、従って形成され た飽和温度よりも低い温度まで冷却すること、ができ、その状態でも液体のまま でいることができる。区画室２２内の海水からなるフィード溶液内に発生した氷 は、孔３２を通って通過し、区画室２４内の凝縮せしめられた塩水と混合される 時、管４２」二で容器が凝縮することにより熱ぶ加えられているため、氷は区画 室２４内の塩水をその氷点に保持しておく役割を果たす。

過冷却現象は、液体がその通常の氷点よりも低い温度まで冷却することができる 細かい噴射、あるいは薄いフィルムの存在等適当な状態のもとで見い出すことが できる。実験室の実験のみならず、雲の中で見い出すことができる水の場合のよ うに、通常００Ｃの氷点を有する水は、−４０℃の温度において液体のまま存在 することができる。第４図に示されているように、一本発明の実施例において、 過冷却プロセスが区画室２２内に入るフィード溶液ＶＣ適用゛される１、フィー ド水の昌吸効果及び区画室２４内の循環する残りの液体に過冷却プロセスを行な うことは、温度格差機構６４の役割を果たすこと全意味する。

温度格差機構として機械的な試みを用いた実施例において、晴れの日におけるソ ーラ・−パネルあるいは池を用いて、ンイ・−ド水の温度金入き（土・昇、させ るのに使用することができる。蒸気の瞬間的な分離が、導入されるフィート９混 合液と大気温度における周囲との間におこるよ６ うに、圧力を設定することができる。これら状況において、熱交換器は、温度格 差機構６４として使用することができ、か・つ第５図に関連して詳細に述べるよ うに、熱全大気あるいは大量の水に移すために使用することができる。あるいは 第６図と関連して述べるように、熱移動コイルをチャンバー４４内に挿着するこ とができる。機械的冷凍器あるいはサーモエレクトリック冷却装置からの冷却剤 を移動コイル全通って循環させ、それにより残りの液体全冷却し、温度格差機構 ６４としての役割を果たさせることができる。第６図を参照すると、氷点降下を 利用したゾＬ１セスを用いた液体純粋化のためのシステム２ＯＮが図示されてい る。システム２ＯＡは第２図のシステム２０に氷点降下を利用することができる ように修正することによって得られたものである。システム２゜Ａは、区画室２ １〜２４、凝縮器３６、そして第２図に図示されたポンプ５０．５４に含んで構 成されている。

システム２０　、Ａは更にフィートゝバルブ６６、再循環ハルプロ８、洗浄バル ブ７０、冷凍パルグア２、除霜・ミ７・ジグ７４及び排水バルブ７６を含んでい る。２つの圧力センザー５８Ａ、５８Ｂが選択スイッチ７８を介（−てポンプ５ ４　ＶＣ取り付けられており、それにより区画室２２〜２４内の圧力状態全検知 し得るようにしている。タイマー８０は、端子Ｔ１〜Ｔ５にタイミン゛グ、信号 全提供し、それにより、バルブ６Ｂ、７０，７２．７４およびスイッチ７８の操 作をそれぞれ制御する。バルブ及びスイッチはタイマー８０に従来の方法により 連結されている。出口４０は、付加的な排水ポンプ８２とパイプ８４によって第 ３の区画室の底部に連結されており、それにより純粋の水を排出させる。残りの 液体は、取り入れパイプ８６及びポンプ５０によって再循環させるため天ヤンバ ー４４の底部から引き出される３、 システｌ、　２Ｑ　ａ内の液体の最初の冷却は、チャンバー４４内に設定された 冷却コイル６０に連結された冷却器８８によって行なわれる。冷却器８８は、温 度センサー９２によって検知された液体温度に応答して作動せしめられる。海水 から純粋の水を抽出する場合、循環する液体は、濃縮された塩水であり、この塩 水は冷却器８８によってほぼ一３２℃まで冷却される。ポンプ５０の出口ポート は、４管システム９４に１、ってバルブ６’８，７０゜７２及び７４　Ｖ（ｌ連 結されている。バルブ６８．７０にそれぞれ連結された導管９７．９８は、循環 する塩水を区画室２４．２７にそれそｆ″Ｌ運ぶ。熱交換器１　［３０は、バル ブ／４の「流（で設υ〕゛ｌ−，）！した４盾９４　ｉｒ連結されて７ｔｄす、 それにより外側の人気から熱をとることによ−って、残りの液体全加熱する。外 側の大気は、一般的に後述するように残りの液体よりも暖かくなっている。バル ブ７２゜７４は、区画室２１の第２の人口導管１０２に連結されている。第２の 区画室２２内において、導管２６の下側端子に位置する。４Ｊフイス（第２図参 照）は、オグショナルなノズル２８Ａ（第３図参照）の形態ととることが１８ できる。ノズル１０４は又循環する液体を企画室２４の方向に向かって下方に向 けるため導管９８の上端部に設けられてい・る。氷の結晶のための核の形成を助 けるため格子１０６が隔壁板３０と区画室２２内のノズル２８Ａとの間に設けら れている。霧除去器１０８が区画室２２の開［コろ４の下方に設けられており、 それにより開口３４ｆｔ：通って区画室２６内に出ていく水蒸気から霧全除去す る。更に、霧除去器１０８は、後述するように霧除去器１０８から氷を容易に除 去することができるように、ノズル２８Ａと１０４との間に設げることもできる 。

システム２０’Ａの操作は、温度及び圧力を関数とする固体、液体及びガス状態 を示す水の相状態図全参照して簡単に説明することができる。上述したように、 水の相状態図は、５重点を示１−ている。３重点は、水の中の不純物、ここでは 塩の濃度に対し独立である。６重点の温度は、塩を水の中に導入することによっ て低下されるため、かつ塩の濃度が増加するに従って更に低下するため、第４の 区画室２４内の残りの液体の３重点温度は、第１の区画室２１内の液体のそれよ りも低くｔ、ｃる。本発明の特徴によれば、第２の区画室２２内の低くなった圧 力状態においては、ノズル２８Ａの位置における比較的稀釈化された容液はその ６重点温度よりも下方に保持され、一方第４の区画室内においては、よ゛す、濃 縮された溶液がその３重点温度よりも高温度に保持される。導入された液体が区 画室２１から区画室２２内に入った瞬間、液体１９　特六昭５８−５０１５７７ （６）の瞬間的な蒸発がおこり、不純物が蒸気から分離せしめられる。蒸気が霧 除去器１０８から開０５４　ｋ通って第３の区画室・２６内に入り、その中に収 容された残りの液体の比較的低温度によって、凝縮器ろ６の位置で凝縮せしめら れる。相変化により生じた氷の結晶とともに、区画室２１内の海水フィード混合 液の不純物は、格子１０６及び隔壁板６０の孔３２全通って第４の区画室２４内 に入る。残りの液体内に不純物が溶解すること及び残りの液体内に氷がとげ込む ことにより、その温度は低トする。

残りの液体が、区画室２４から凝縮器乙６を通って通過した時、蒸気の凝縮に不 可欠な低温度が提供される。その結果、残りの液体内における不純物の溶解及び 氷の溶解は第２図の温度格差機構６４の作用全提供する。

第６の区画室２４内の温度及び圧力が純粋な水の３重点よりも低いため、凝縮器 ５６の管４２上の蒸気の凝縮は、管４２の外側表面にそって氷を形成する結果と なる。

従って、第２図に図示されている如き液体」二の純粋の水を製造するた、ｙ）Ｖ ｔｌは、管４２−１−の氷を溶解さぜるため／ステム２０Ａ内の操作において付 加的なステップ全必要とする。すなわち、システム２ＯＡの操作は、前述したス テップに続いて、すなわち区画室及び導管内に、その中に塩水の溶解した残りの 流体の初期量を充填する初期段階に続いて、冷却器８８によって温一度を低下さ せ、しかる後真空ポンズ５４によって圧力を低下させるステップを有している。

温度の低下は、塩水の沸騰を防止する０ ため、圧力の減少に先立って行なわれる。しかる後、システム２ＯＡの操作は、 交互に行なわれる製氷サイクル及び溶解ザ・イクルを含む２つのステップからな る手続きを含んで連続せしめられる。このサイクルは、パルプ６８．７０．７２ 及び７４のそれぞれを操作することによって行１．仁われる。システム２０内の 操作における前述のステップの試みを、汚染された液体として海水の場合を例に とり説明する。他の汚染された液体についてはシステム２０ａによって行なわれ ることは理解されるべきである。

操作に当たって、海水はパルプ６６及び入口６８全通って区画室２１内にフィー ドすれる。残りの流体は、人口１０２を通って区画室２１内にフイ・−ドされる 。それによって区画室２１は、フィード溶液と残りの液体と全−緒に混合するた めの混合チャ／バーとしての役割を果たす。ポンプ５０は、十分な圧力を発生さ せ、それにより残りの液体全区画室２１内のシステム２０Ａの頂部に強制的に送 りこむ。／ステム２ＯＡ内において、圧力はほぼ大気圧とされている。もし必要 であれば、図示されていないが、フィード液体を送り込むため、付加的なポンプ をフィードパルプ６６０入口部分に取り付けることもできる。ポンプ５０の出［ ］における圧力が、大気圧よりも高いため、過剰の残シの流体はミ、排水パルプ ７６を通って容易に外に送り出される。

区画室２１内のフィード溶液及び残りの液体の混合物は、フィード液体の温度を 低下させる役割をする。例として、残りの液体が一３２℃の温度を有していたと すると、海水の、フィード流体は暖かい気候において約２６°Ｃとなる。海水三 分に対し、残りの液体五分全混合すると、この混合液の実質温度は、−１℃とな る。典型的な海水の濃度は、水溶液１１当たり約３５，８グラムの塩分を含んで いる。残りの液体は、飽和塩水であり、従って水溶液１１当たり２５６．１　ｇ の塩分濃度を有することとなる。

チャンバー２１内でそれらを混合すると、約１．９朋Ｈ，９の圧力において、そ の３重点は約３６℃となる。例として、区画室２２内の圧力を１．５　ｖａｎ　 １１．９にセット（〜だとする。海水及び残りの液体の混合体は、区画室２１内 に存在し、混合体の温度は、大気圧において約−１℃となる。

従って、それは液体状態のままである。液体は通路２６を通って進むため、その 圧力は前述の１．５　ｍｉＨ，！７まで低下する。この混合のため、濃度及び圧 力は、ノズル２８Ａの位置で混合液体の６重点１りも下がり、それしま、蒸気と 残りの氷の結晶及び凝れ・１ぜ１〜められた不純物とを提供する液体の相変化全 誘起させる。

製氷サイクルの間、残りの液体は冷凍パルプ７２を介して凝縮器３６及びポンプ ５０を通って循環される。残りの流体の塩水の最初の充填は、純粋の水１ガロン 当たり２．１４ポンドの塩化ナトリウ１、の・良度を有するように行ｌ工われる 。最初の充填量は、第４の区画室２４の沖、ぼ中央まで残りの液体の液面が上昇 するような量とされる。

２２ 水面は、隔壁板６０の上まで上がらないようにされなければならない。パルプ７ ２を介して残９の水を前述の如（再循環す、るのに加えて、残りの液体は、取り 入れパイプ８６を介してチャンバー４４から引き抜かれ、それにより循環バルブ ６８及びパイプ９７によって間接的に第４の区画室２４内に移送させる。バルブ ６６．７２は所望の混合比を提供するように調節される。一方バルプ６８は、残 りの液体の再循環の流量を適当に確保するため十分に開いた位置に維持せしめら れる。

氷の結晶の一部は、格子１０６に付着し、他の結晶は直接隔壁板３０の方向に落 下してい（。格子１０６に付着した氷は、格子１０６のすぐ上に設けられたノズ ル２８Ａの位置からの相変化の結果、発生物の中において追加的な氷の核となる 。プロセスが継続すると、氷の一部及び塩の混合体は、霧除去器１０８上にには ねとばされる。その結果、格子１０６の上のみならず霧除去器１０８のヒ方にも 氷が集められる。残りの液体は、その氷点（−２０℃）よりも高い温度である１ こめ、形成され１こ氷のすべては、容易に液体に変換する。そして管４２の外側 表面の如き残りの液体によって冷却される表面上に凝縮した蒸気はすべて氷に凝 縮せしめられる。

霧除去器１０８及び格子１０６上に過剰の氷が形成されることを防止するため、 過剰の氷は除去器１０８及び格子１０６から定期的に洗い落とされる。こ才りら 過剰の氷は、誘起せ１〜められた相変化から蒸気ｋｋ抽出するの２３　特表昭５ ８−５０１５１７（７）を妨害することとなるためである。氷の除去は、再循環 パルプ６８と洗浄パルプ７０を交互に使用することによつで達成さ、れる。定期 的に、バルブ６Ｂは閉じられかつパルプ７０は開げられる。それによって残りの 液体はパイプ９８及びノズル１０４ｅ介して霧除去器１０８及び格子１０６を通 るように向けられ、氷を残りの流体内に吸収させる。第４の区画室２４内の残り の液体の液面が高すぎる場合、排水パルプ７６は、瞬間的に開けられ、ポンプ５ ０によって過剰の液体全外部に送り出すことができるようにする。それにより、 製氷ザイクルの間、除去器１０８及び格子１０６上の形成された氷のすべては定 期的に洗いおとされる。

凝縮器３６の管４２の外側表面−ヒにおける蒸気の冷凍の間、熱は蒸気から循環 する残りの液体内に移動する。

かかる熱の流れは、液体の温度を最初の温度（−１８°Ｃ）よりも上昇させる傾 向を有している。氷と塩水の混合体は約−１９８Ｃにおいてのみ平衡状態になる ことができるため、氷はとけセして一１９°Ｃになるまで温度を低下させる。ｔ なわち、凝縮する蒸気の暖房効果と溶解する氷の冷却効果とがバランスする。こ のバランスにより循環する残りの液体はその温度全最初の温度−１８℃に維持す る・。

除霜サイクルは、凝縮器３６の外、側表面上に所定の氷が形成された後、はじめ られる。除霜サイクルの間、バルブ６８．７２は閉じられ、パルプ７４は開けら れる。

４ そして選択スイッチ７８は、区画室２２から２４内の圧力が５〜６　ｍ　Ｈｊｉ Ｏ間となるように操作される。タイマー８０ば、凝縮器３６の表面上に氷の形成 が行なわれるまでの予想時間に従ってパルプ６８，７２．７４及び７８を周期的 に操作されるようにプレセットされる。パルプ７２を通る残りの液体の流れが停 止し、かつ残りの液体は熱交換器１００及びバルブ７４ｆ：介（〜て区画室２１ に通過する。熱交換器１００ば、熱を暖かい大気から循環する残りの液体へ移動 させ、それによりその温度全入口３８における導入される海水のフィード溶液の それとほぼ等しくなるように上昇せしめる。もし必要であれば、フィードパルプ ６６は、除霜ザイクルの間フィード液体の流量を決定するため、除霜ザイクルの 間とじておくことができる。センサー５８，５８ｂの圧力は、真空ポンプ５４を 句勢するために異なる圧力にプレセットされる。センサー５８Ａはたとえば１− ５　ｉｚＩ４ｇにセットされ、一方センサー５８Ｂはそれより約５〜６　ｍｍ、 　Ｉ−＋　９だけ高い王力値にプレセットされる。％彎′Ｌにより、スイノチノ ８は品出ｊｌＪ又は低Ｊ上刃のいずれかを選択してイ・ｊ勢する。低圧力は、製 氷サイクル中に形成され、一方高圧力は除霜サイクル中に形成される、ノズル２ ８の内に入る比較的暖かい混合せしめられた液体は、蒸気及び冷たい塩水の中に 急激に注入される。蒸気は凝縮器６６の表面において氷上で凝縮し、それにより 氷をとか′ｊｏタイマ・−８Ｆ］は次の製氷サイクルが４、とってくるまで氷の ほとんどがとけてしまう十分な時間を提供する。氷の溶解中、純粋の水は、区画 室２３の底面内に形成され、ポンプ８２によって出口４０を介して外側に送り出 される。水を引き出すのに必要な十分な時間が経過した後、タイマー８０はその 端子Ｔ１及びＴ３からＴ５ｉ介して製氷サイクルを再開するためのタイミング信 号全対応するバルブ６８．７２．７４及びスイッチ７８に送る。

第４図を参照すると、第２図の温度格差機構６４の機能を提供するため、過冷却 プロセスを用いた第２図のシステム２０の更に他の実施例であるシステム２０　 Ｂが図示されている。システム２０Ｂは、第６図にすでに記述した多（の構造的 特徴金倉んでいる。システム２０Ｂの構成は、第６図のシステム２ＯＡとそれと 全比較することにより、はとんど簡単に行なうことができる。

７ステム２ＯＢは、区画室２１〜２４、ポンプ５０、冷却器８Ｂ、ポンプ５０． ８２及び第３図にすでに図示されている熱交換器１００を含んでいる。第２図の オリノィス２８は、通路２６の下端部に配置されたノズル２８１〕を含んでいる 。傾斜した側面を有する開口３４Ａは、第２の区画室２２の入口部分に配置され ている。池数のプレート１１０が第２の区画室２２内の開口３４Ａと、隔壁板６ ０との間に設けられており、それにより過冷却現象が生じた時、すぐに液体の薄 、いフイルノ・ヲ受は入れるようにする。第６図のバルブ７２全介して洗浄機能 及び流体の循環を提供する導管９８は、第４図のシス２６ テム２０Ｂには含まれていない。それらに連結された導管９７及び再循環パルプ ６８は、システム２０Ｂ（第４図参照）及、びシステム２０Ａ（第３図参照）に おいて同様に機能する。

７スデム２０Ｂの操作は、過冷却プロセスが第４図のシステム２０１３内におい て用いられているという温度格差機構の他の形態をとっている点を除けば、シス テム２ＯＡのそれと同様である。残りの冷却された液体、塩水は、ポンプ５０及 び導管９７を介してチャンバー４４から第４の区画室２４内に再循環する。取り 入れられたフィート゛水は、熱交換器で運ばれてきた残りの液体と第１の区画室 ２１内において所定の割合で混合される。熱交換器１００ば、通路２６内の混合 された液体に対し付加的な熱を提供し、それにより混合された液体がプレート１ １０上に載置ぜしめられた瞬間、過冷却がおこるように大気から塩水内に熱全移 動させる。特定の塩分濃度及び温度を有する取り入れられる海水フィード混合液 に対Ｉ−ては、特定の温度における残りの液体が、所定の混合比でフィート゛溶 液に混合される。混合された液体は、多数のプレート１１０上ＶＣ衝突する特定 の流量でノズル２８ｂから発射される。真空環境の一部分は、真空ポンプ５０に よって形成される。

グレー）１１０からの液体の蒸発は１、液体を十分冷却し、その共通の氷点を： 典型的には一１６℃の温度ずで低下させる。過冷却の程度は、冷却率、水のつぶ の大きさ２７？！表昭５８−５０１５７７（９）あるいは層の厚さ及び濃度の関 数となる。ゆっくりな冷却、小さな厚さ及び不純物の多さは、過冷却される水の 量を変化される。プレート１１０から液体が蒸発して蒸気が形成せしめられると 、開口３４ａを通って区画室２ろ内に入る。蒸気は凝縮器ろ６の位置で純粋の液 体状の水に凝縮する。液体状の水は、出口４０から引き出される。第５図を参照 すると、第２図のシステム２０の他の実施例であるシステム２０Ｃが図示されて いる。システム２０Ｃは、４つの区画室２１〜２４、真空ポンプ５４、再循環ポ ンプ５０、凝縮器ろ６及び第６図、第４図において前述した熱交換器１１０全含 んでいる。第３図、第４図の冷却器は、第５図のシステム２０Ｃにおいても使用 されている。システム２ＤＣは、氷点降下（第６図）及び過冷却（第４図）の代 わりとして第２図の温度格差機構６４０機能を果たす付加的な熱交換器１１２を 含んでいる。

７ステム２０Ｃの操作は、第４図のシステム２　Ｄ　Ｂのそれと同様である。す なわち、残りの液体の一部分が熱交換器１００に通って通過し、それにより通路 ２６内で混合された液体が１ｖ供されるように、区画室２１内でとり入れられた フィード水と所定の割合で混合される。通路２６内の液体は、区画室２１内の通 常の大気圧から熱交換器１００，１１２の操作温度により、て決定される低い圧 力内に通過せしめらかる。区画室内の九空は、真空ポンプ５４によって形成され る。例として、熱交換器１００８ が不純物を含む水を約６０℃で配給するソーラーパネルがある。熱交換器１１２ が２００ＣＧｌ環境大気において操作されるも・のである場合、圧力は、１７〜 １４９’＋ｍＨ，９の範囲、典型的には５０　ｍｗ　Ｉ−（，９となる。ノズル ２８から出る不純物を含む液体の誘起せしめられた相変化は、第４の区画室２４ 内に落下する高い不純物濃度と低い温度金有する液体を発生させ、一方結果とし て生ずる純粋の蒸気は、区画室２ろ内に入り、そこで凝縮器３６によって純粋の 液体に凝縮される結果となる。ポンプ５０ば、チャンバー４４内の残りの液体を 熱交換器１１２に通つで再循環させ、それにより凝縮した蒸気によって加えられ て（ゴニ熱を除去する。システム２０Ｃの具体例において液体の濃度は、システ ム２ＯＡの具体例で使用されていたそれと同じである必要はない。これは、固体 物質、氷がそれぞれ液体及び水にとげる氷点降下プロセスに依存していないため である。システム２ＤＣは、外気温度が、熱交換器において熱を残りの液体から 取るのに使用する己とができる寒い気候の地方の場合に有用である。

環境温度が低いと仮定した時、熱交換器１００は再循環する液体を区画室２１内 で混合操作するため、特定の温度まで加熱するように比較的暖かい空気環境内に おかれるべきでちる。もし必要であれば、熱交換器１００は、ソーラ・−エネル ギーあるいは他の工゛業プロセスの排熱全うけるように修正することができる。

第６図を参照すると、第２図のシステム・２０の更に他の具体例であるシステム ２０Ｄが図示されている。システム２０Ｄは、熱交換器１１２が冷却器８８に取 り替えられている・点を除いて、第５図のシステム２ＤＣと同様の構成要素金倉 んでいる。冷却器は、第６図、第４図のシステム２ＯＡ及び２０Ｂにおいて説明 したのと同様の機能を果たす。冷却器８Ｂは、残りの液体の温度を、第５図の熱 交換器１１２において説明した同様の温度に低下させる。もし必要であれば第６ 図の霧除去器１０８をシステム２ＯＤ内に採用することができる。システム２Ｄ Ｃ又はシステム２０Ｄの選択は、環境温度及び純粋化されるべき液体の性質に依 存する。氷点降下及び過冷却プロセスは、水の淡水化に用いるのに有利であり、 又システム２ＤＣ及び２０Ｄは他の液体の場合に使用することができる。

本発明の上記具体例は単なる例示であり、当業者であればその修正を行なうこと は可能である。したがって、本発明は、ここで開示した具体例に限定されるべき でｉｃく添付したクレーＡによって画成されるものに限定されるべきである。

浄書（内容に変更なし） 第５図 第６図 手続補正書（方式） 昭和５８年７月２１ビ 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 １）ＣＴ／ＵＳ　８２１０１２７９ 流体純粋化システム ６、補正をする者 事件との関係　出　願　人 氏　名　ホフマン、フランク・ダブリュー５、補正命令の日付　昭和５８年６月 ２１日（発送日）６、補正の対象 ■欄、■■欄及び■］欄を正確に記載した願書の翻訳文補正書の写しく翻訳文） 提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 明暗５８年５月２５唱ｍｌ 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８２１０１２７９ ２、発明の名称 流体純粋化システム ６、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国マサチー−−セソッ州０１１０５゜スプリングフィール ド、マルベリー・ス）ＩＪ−ト１０１住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番 １号５、補正書の提出年月日 昭昭５８年２月１５日 ６、添附書類の目録 （１）補正書の翻訳文　１通 １ 請求の範囲 １、溶解した不純物を含む第１の液体内において、相変化を誘起・させるための 手段であって、上記相変化は、基本的に不純物を含まない蒸気相を含んでおり、 かつ上記蒸気相は、上記第１の液体から熱を奪い、それにより蒸気液体相の温度 を低下させるようにしてなる手段； 上記第１の液体と同じものからなり、しかし」二記不純物の濃度が高（、かつ低 温の第２の液体を収容するための熱交換手段であって、上記熱交換手段及び上記 相変化手段は、それらの間に開口全有し、それにより上記第１の液体の上記液体 及び／又は固体相を上記相変化手段から上記熱交換手段へ移動させるようにして なる熱交換手段； 不純物を含まない上記相変化手段からの蒸気を受け入れるため、上記相変化手段 に開放し、かつ上記熱交換手段の周囲及びその位置までのびる手段であって、蒸 気が上記相変化手段を離れた時と基本的に同じ圧力及び同じ温度で該蒸気を上記 開口から上記熱交換手段まで移動させるための通路手段を含んでなる手段；ト記 移動手段に開放している比較的大きな面積全有する１、記熱交換手段であって、 不純物を含まない上記蒸気が、−［二記移動手段を通って上記熱交換手段と接触 ２　特表昭５８−５０１５７７（１１）し、上記蒸気からの熱が上記第２の液体 に伝達され、かつ上記第１の液体の上記液体及び／又は固体相が上記熱交換手段 内・の上記第２の液体を冷却した時、上記蒸気不凝縮させる熱交換手段；そして 、 上記相変化手段及び蒸気移動手段に操作的に連結され、その中の圧力をほぼ一定 のレベルに維持し、かつその圧力を低下させ、上記第１の液体内の相変化を誘起 するための圧力手段； を含んで構成されてなる液体純粋化システム。

２、溶解した不純物を含む第１の液体を供給するための手段； 上記供給手段からの上記第１の液体を受け、その温度を低下させるための蒸発手 段； 上記供給手段と上記蒸発手段との間に連結され、−１−記第１の液体を、それら の間の圧力格差が一定に維持されるような割合で上記供給手段から上記蒸発手段 まで移動させるだめの流量調整手段； ・上記蒸発手段内の圧力及び温度を低（して上記第１の液体の６重点とし、上記 供給手段及び上記蒸発手段との間の圧力格差及び温度格差を維持するため上記蒸 発手段に操作的に連結され、それにより同時に上記液体の固相、液相及び蒸気相 との共存状態を誘起せＩ−めるための手段であ−って、上記蒸気相は、瞬間的な °蒸発により形成され、かつ熱を上記液体から奪うごとにより、その固相及び液 相の温度を更に低下するようにしてなる手段；上記第２の液体内の不純物の濃度 を高（維持するため、上記熱交換手段に操作的に連結された手段；上記第１．の 液体と同じ液体からなり、しかし上記不純物の濃度が太き（且つ低温とされたそ の３重点よシも高い温度に維持された第２の液体を収容するための熱交換手段で あって、上記熱交換手段は、上記蒸発手段からの液相及び同相からなる上記第１ の液体を受け入れるため、上記蒸発手段に連結されてなる熱交換手段；そして、 不純物を含まない上記相変化手段からの蒸気を受け人れるため、上記相変化手段 に開放し、かつ上記熱交換手段の周囲及びその位置までのびる手段であって、蒸 気が上記相変化手段を離れた時と基本的に同じ圧力及び同じ温度で該蒸気ヲ」二 記開口から上記熱交換手段まで移動さぜるための通路手段を含んでなる手段；上 記移動手段に開放している比較的大きな面積を有する上記熱交換手段であって、 不純物を含まない上記蒸気・が、上記移動手段を通って上記熱交換手段と接触し 、上記蒸気からの熱が上記第２の液体に伝達され、かつ上記第１の液体の」二記 液体及び／又は固体相が上記熱交換手段内の上記第２の液体を冷却した時、上記 蒸気を凝縮させる熱交換手段；そして、 −に記蒸発手段及びｌＪｇ、、移動手段に操作的に連結され、その中の圧力をほ ぼ等しいレベルに維持するための圧力手段でちって、上記蒸発チャンメー内の圧 力を」二記第１の液体の６重点よりも低くし、かつ上記移動手段内の圧力が上記 熱交換手段上のすべての氷をとかすことができるほど高くする圧力手段； を含んで、構成されてなる液体純粋化システム。

６、塩水の圧力をその６重点まで低下させ、それによシ塩水内に相変化を勃起さ せ、瞬間的に塩の含まれていない水蒸気と、塩の含まれていない氷と、そして塩 水とを提供するための手段であって、−に配水蒸気は、瞬間的な蒸発により形成 され、かつ上記塩水から熱を取り出し、その温度を低下するようにしてなる手段 ；上記６重点手段内の塩水よりも高い塩水濃度を有し、従って低い６重点を有す る塩水をその６重点よりも高い温度で保持するための熱交換手段であって、上記 ６重点手段からの氷及び塩水を受け入れるため、上記６重点手段に連結されてな る熱交換手段； 上記熱交換手段内の塩水の塩分の濃度を高（維持するため、上記熱交換手段に操 作的に連結された手段；不純物を含まない上記相変化手段からの蒸気を受しナ入 れるｌ、−め、」二記］１」変化手段に開放（２、かつ上記熱交換手段の周囲及 びその位置までのびる手段であって、蒸気が上記相変化手段を離れた時と基本的 に同じ圧力及び同じ温度で該蒸気を上記開口から上記熱交換手段まで移動させる ための通路手段を含んでなる手段；上記移動手段に開放している比較的大きな１ ｎｊ積を有する上記熱交換手段であって、不純物を含まない上記蒸気が、上記移 動手段を通って」二記熱交換丁・段と接触し、上５ 記蒸気からの熱が上記第２の液体に伝達され、かつ上記第１の液体の上記液体及 び／又は固体相が上記熱交換手段内の」二記第２の液体を冷却した時、上記蒸気 を凝縮させる熱交換手段；そして、 上記６重点手段及び上記移動手段に操作的に連結され、それによりその中の圧力 をほぼ一定のレベルに維持し、かつ上記６重点手段内の塩水の圧力をその６重点 まで減少させるための圧力手段； を含んで構成されてなる淡水化システム。

４、塩水全供給するための手段； 上記供給手段からの塩水を受け、その温度を低下させるための蒸発手段； 上記供給手段と上記蒸発手段との間ｌ；連結され、上記塩水をそれらの間の圧力 格差が一定に保たれるような割合で上記供給手段から上記蒸発手段に移動させる ための調節手段； −に記蒸発手股肉の低い方の圧力及び温度が塩水内の６重点に影響を及ぼしそれ により、同時に水蒸気、氷及び塩水が共存するように、上記供給手段と上記蒸発 手段の間の圧力格差及び温度格差を維持するだめの上記蒸発手段に操作的に連結 された手段であって、上記水蒸気は瞬間的な蒸発により形成され、かつ塩水を基 本的に含んでおらず、そして上記塩水から熱を取°す、除き、その温度を低下さ せる手段； Ｆ記蒸発手股肉の塩水よりも高い塩分濃度を有し、従６　特表昭Ｓ８”５０１５ ７７θわ ってよシ低い６重点を有する塩水をその６重点よりも亮い温度で維持しつつ収容 するため、上記蒸発手段の下側に、かつそ・れに連結せしめら牡た熱交換手段で あって、上記蒸発手段と熱交換手段との間にそれより排出される氷と塩水とを重 力により移動させるための開口を含んでなる熱交換手段； 上記熱交換手段内の塩水の塩分の濃度を高く維持するため、上記熱交換手段内に 操作的に連結された手段；不純物を含まない上記蒸発手段からの蒸気を受けるた め、上記蒸発手段に対して開放しかつその周囲をめぐる手段であって、上記熱交 換手段の周囲にかつその位置までのび、更に蒸気が上記蒸発手段を離れる時とほ ぼ同じ圧力及び同じ温度で蒸気を上記開口から」二記熱交換啓手段まで移動させ るだめの通路手段を含んでなる手段；上記熱交換手段は、上記移動手段に対して 比較的大きな表面領域を有しており、従って不純物を含まない上記で上記熱交換 手段内の塩水を冷却した時、それを凝縮させるようにしてなる熱交換手段；そし て、上記蒸発手段及び上記移動手段に操作的に連結され、それによりその中の圧 力を一定のレベルに維持し、塩水の６重点となるまで上記圧力を低下させる圧力 手段。

を含んで構成されてなる淡水化システム。

５、はぼ大気圧で塩水を供給するための手段；上記供給手段からの上記塩水をう け、その温度を低下させるための蒸発手段： 上記供給手段と上記蒸発手段との間に連結され、それらの間の圧力格差が一定に 維持されるような割合で、塩水を上記供給手段から上記蒸発手段に移動させるた めの調節手段； 上記蒸発手段内の圧力及び温度全低下さぜることによって」１記塩水をその６重 点まで低下させ、それによりその中の塩水が、水蒸気、氷そして塩水からなる共 存状態になるように上記供給手段と上記蒸発手段との間の圧力格差及び温度格差 を一定に維持するため上記蒸発手段に操作的に連結された手段であって、上記水 蒸気は基本的に塩分を含んでおらず、かつ上記塩水から熱を奪いそれによりその 温度を低下するようにしてなる手段；上記供給手段内の塩水よりも塩分濃度の高 い濃縮塩水を含む熱交換手段であって、上記濃縮塩水は上記蒸発手・股肉の塩水 よりも低い温度に維持されており、上記熱交換手段は、−４−記蒸発手段からの 氷及び塩水を受り“入れるため、上記蒸発手段に連結されており、かつ上記濃縮 塩水の温度を約０℃よりも低い値に低下させるための温度手段を有してなる熱交 換手段； 」二記熱交換手段に操作的に連結され、上記熱交換手段内の塩水の塩分の濃度金 高（維持す・る、ための手段；その内部に」二記蒸発手段及び上記熱交換手段ケ 含む密閉された外部手段であって、」−記蒸発手段は、上記スペースに開放して おり、かつ上記密閉された外側手段は、上記蒸発手段を離れる時と基本的に同じ 圧力及び同じ温度で上記蒸気を」−記開口から上記熱交換手段まで移動させるた めの通路手段を含んでなる密閉外側手段：上記熱交換手段は、比較的大きな表面 領域を有してお水に伝達され、かつ氷が上記熱交換手段内の塩水を冷却した時、 それを凝縮するようにしてなり；上記熱交換手段は、更に氷をとかすためＩ−記 凝縮した蒸気からの熱全移動させ、それにより濃縮塩水の温度を比較的低い温度 に保持するため、その部分を通って濃縮塩水を再循環させるための手段を含んで おり、上記１１１節手段は更に１−記濃縮塩水を上記供給手段（つ塩水と混合し 、それにより−ト記塩水の温度及びその６重点を低下せしめるため、上記熱交換 手段に連結された゛混゛合手段を含んでなシ；そして、 １−記蒸発手段及１つ・ｌ−、記密封さ７ｔた密封用側手段に操作的に連結され 、その中の圧力をほぼ一定のレベルに維持するための圧力手段であって、上記蒸 発手段内の塩水の圧力を約０．１〜３ｉｉＨ，７まで低下させ、かつ上記密閉外 側手段内の圧力が上記熱交換手段上の水金すべてとかすことができるようにに昇 さぜるように、してなる、′−力手段；全金倉で構成されてなる淡水化システム 、。

６、請求の範囲第５項に記載のシス−７−、ｚ、においで、上記９ 混合手段が、上記システムの霜をとかすため蒸気を発生すべ（上記濃縮塩水を加 熱するための加熱手段を含んでなる淡水化、システム。

Ｚ　請求の範囲第５項に記載のシステムにおいて、さらに、上記蒸発手段と上記 熱交換手段との間に連結され、上記熱交換手段からの濃縮塩水によって、上記蒸 発手段内に形成された氷を洗い−おとすようにしてなる手段を含んでなる淡水化 システム。

８、不純物を含む液体を受け入れるための蒸発チャンバーであって、６体は、そ の６重点に到達せしめられ、その点において基本的に不純物を含まない蒸気と、 基本的に不純物を含まない固体とそして不純物を含む液体との共存状態にせしめ られるようにされた蒸発チャンバー；上記蒸発チャンバー内の液体と同じ液体か らなり、しかしその不純物濃度よりも高い濃度を有し、従って低い温度の液体を 収容するため、上記蒸発チャンバーに連結された熱交換手段であって、蒸気が形 成せしめられた時、１−記蒸発チャンバーから固体及び液体をうけるようにされ でなる熱交換手段； 」二記第２の液体内の不純物濃度を高（維持するため上記熱交換手段に操作的に 連結された手段；上記蒸発チャンバーに対して開放し、かつ上記熱交換手段の周 囲に位置する凝縮手段であり、て、蒸気が上記蒸発手段を離れる時と基本的に同 じ圧力及び同じ温度で上記間１−１から上記熱交換手段まで移動させるための通 路手１０　特表昭５８−５０１５７７０の 段を含んでなる凝縮手段； 上記熱交換手段は、上記凝縮手段に対して開放する比較的大きな表面を有してお シ、従って不純物を含まない蒸気は、上記通路手段を通って上記蒸発チャン−ζ −から上記熱交換手段に入り、それと接触し、熱が上記液体に伝達され、かつ固 体及び液体が上記熱交換手段内の上記液体を冷却した時、それを凝縮するように してなる上記熱交換手段； 上記蒸発チャンバー及び上記凝縮手段に操作的に連結され、その中の圧力をほぼ 一定のレベルに維持し、かつその圧力を、上記蒸発チャンバー内の液体が、蒸気 、固体及び液体の共存状態となる点まで低下するようにしてなる圧力手段； を含んで構成されてなる淡水化システム。

９　基本的に塩分の含まれていない蒸気と、基本的に塩分を含んでいない氷とそ して塩水とが共存するその６重点に達するようにされた塩水を受けるための蒸発 チャンバー； 上記蒸発チャンバー内の塩水よりも高い塩分濃度を有し、従って、低い温度を有 する塩水をその６重点よりも高い温度で収容するため上記蒸発チャン・ζ−に連 結された熱交換手段であって、上記蒸気が形成された時、上記蒸発チャンバーか ら氷及び塩水全党す、入れるようにされてなる熱交換手段； 上記熱交換手段内の塩水の塩分濃度を高（維持するた１ め」二記熱交換手段に操作的に連結された手段；」二記蒸発チャンバーに対して 開口し、かつ上記熱交換手段の周囲゛に位置する凝縮手段であって、蒸気が上記 蒸発チャンバーを離れる時と同じ圧力及び同じ温度で蒸気を上記開口から上記熱 交換手段に移動させるための通路手段を含んでなる凝縮手段； 上記熱交換手段は、上記凝縮手段に対して比較的大きな表面を有しており、従っ て塩分を含まない蒸気は上記通路手段全通って４−記熱交換手段内に入り、それ と接触し、熱が蒸気から上記塩水に伝達され、かつ上記氷が−１−記熱交換手段 内の塩水を冷却した時、それを凝縮するようにしてなる熱交換手段；そして、 上記蒸発チャンバー及び上記凝縮手段に操作的に連結され、その中の圧力を基本 的に一定のレベルに維持し、かつ−に記圧力を上記蒸発チャンバー内の塩水の６ 重点まで低下させ、それによりその中に年若−索表で蒸気と氷とそして塩水とか らなる共存状態をつくるようにしてなる圧力手段； を含んでなる淡水化システム。

１０、請求の範囲第９項に記載の淡水化装置について、」二記圧力手段は、蒸気 の温度が上昇し、かつ、−上記通路手段を通って、上記蒸発チャンバー内を流れ 、熱が蒸気から氷に伝達された時、−１−記熱交°換・手段−Ｌの氷をすべて七 かす時、Ｅ記凝縮手股肉の圧力全上昇することができるようにされてなる淡水化 システム。

１１、基本的に塩分を含まない蒸気と、基本的に塩分を含まない氷とそして塩水 とが共存するその６重点に達するようにな、された塩水を受け入れるための−１ 一方向側チャンバー； 上記内側チャンバー内の塩水より奢分寺高い塩分濃度を有し、かつより低い３重 点を有する塩水をほぼその６重点温度付近で収容するため−に配向側チャンバー の下側にかつそれに連結された熱交換手段であって、蒸気が形成された時、上記 内側チャンバーからの氷及び塩水を受け入れるため、上記内側チャンバーに対し て開放するようにされてなる熱交換手段； 上記熱交換手段内の塩水の塩分濃度を高（維持するため、」−記熱交換手段に操 作的に連結された手段；上記内側チャンバー及び熱交換手段の周囲に位置し、上 記内側チャンバーに対して開放し、かつ上記熱交換手段の周囲に設けられた外側 の凝縮チャンバーであって、蒸気が上記内側チャンバーを離れる時とほぼ同一の 圧力及び同一の温度で蒸気を上記間［１から上記熱交換手段に移動させるための 通路を含む外側凝縮チャンバー；上記熱交換手段は、上記外側凝縮チャンバーに 対して開放する比較的大きな表面を有し、従って不純物を含まない蒸気は、上記 内側チャンバーから上記外側チャンバーに流れ、更に上記通路全通って上町熱交 換手段内と接触し、熱が蒸気から上記塩水に伝達され、かつ氷が上記熱交換手段 内の塩水え冷却した時、それを凝縮するよう１３ にされてなる熱交換手段； 上記チャンバー内の圧力を一定に維持するため、上記チャンバー、に操作的に連 結された圧力手段であって、上記蒸発チャンバー内に蒸気と氷とそして塩水との 共存状態がおこるように上記蒸発チャンバー内の圧力を塩水の６重点まで低下さ せ、かつ上記凝縮チャンバー内の圧力の上昇により、上記熱交換手段上のすべて の氷をとかすことができるようになされてなる圧力手段；そして、］―記凝縮チ ャンバーから水を引き抜（ための手段；を含んでなる淡水化システム。

１２　溶解（−だ不純物を含む第１の液体内において相変化を行なう工程であっ て、上記相変化は、不純物を基本的に含まない蒸気相の瞬間的な形成を含んでお り、かつ上記蒸気相は、上記第１の液体から熱を奪い、それによりその温度を低 下するようにしてなる工程；上記第１の液体と同様の液体からなり、しかし高い 不純物濃度を有する第２の液体を熱交換手段内に低い温度でＸＩＩ持する工程； 上記相変化手段からの上記第１の液体の固体相及び／又は液体相を上記熱交換手 段内に移動させる工程；そして、 蒸気を」二記熱交換手段と熱接触するため移動させ、熱が蒸気から上記第２の液 体に伝達さ・れ８、かつ上記第１の液体の固体（１１及び／又は液体相が上記熱 交換手段内の上記第２の液体を冷却した時湊鋤セ不純物を基本的に含まを含んで なる液体の純粋化方法。

１６、チャ、ンバー内の不純物を含む液体の圧力及び温度をその３重点まで低下 させ、それにより不純物を基本的に含まない蒸気と、固体と、液体とが同時に共 存Ｌ、がつ蒸気が熱分うぽい、それにより液体の温度を低下させるようにする相 変化を誘起する工程； 上記第１の液体と同様の液体からなり、しか１７高不純物濃度を有する上記熱交 換手段内の第２の液体をその６重点よりも上の低温度で維持する工程；上記液体 の固体相及び液体相を上記熱交換手段に移動させ、第１の液体の固体相及び液体 相を」ユ記第２の液体と混合させる工程； 上記第１の液体の蒸気を上記移動手段によって上記熱交換手段の周囲及びその位 置に移動させ、熱が蒸気から上記液体に伝達され、かつ−上記第１の液体の固体 相が上記熱交換手段内の液体を冷却した時、蒸気は不純物を基本的に含まない液 体に凝縮されるようにしてＴｃる工程；そして、 上記蒸発チャンバー及び上記移動手段内の圧力を、圧力手段によってほぼ同じレ ベルに維持する工程であって、蒸発チャンバー内の圧力を第１の液体の３重点ま で低下させ、かつ圧力を上昇させて熱交換手１段上のすべての氷をとかすように 【７てなる工程； を含んでなる液体の純粋化方法。

５ １４、蒸発手段内の塩水の圧力及び温度をその６重点まで低下させ、同時に塩分 を基本的に含まない水蒸気と、塩分を基本、的に含まない氷と、そして塩水とを 瞬間的に提供し、かつ上記水蒸気は熱を上記塩水がらうばい、かつその温度全低 下するようにされてなる相変化をひきおこす工程； 高い塩分濃ａｔ有し、かつ純粋化すべき塩水よりも低い温度になされた塩水を、 熱交換手段内にその６重点温度よりも高い温度で維持する工程； 純粋化すべき塩水から得られた氷相及び塩水相ヲ−に記熱交換手股肉に移動させ 、それらを」二記熱交換手股肉の塩分濃度の高い塩水と混合する工程； 上記移動手段により、蒸発手段からの水蒸気を熱交換手段内の手段と熱接触１べ （移動し、熱が水蒸気から塩水に伝達され、かつ氷が熱交換手段内の塩水を冷却 した時、その水蒸気を塩分全基本的に含まない水に凝縮させる工程；そして、 １−記蒸発手段及び−Ｆ記移動手股肉の圧力全はぼ一定のしはルに維持する」工 程； を含んで構成されてなる水の淡水化方法。

１５、塩水をほぼ大気圧で蒸発手段に供給する工程；−に記蒸発手股肉の塩水の 圧力及び温度をその６重点まで低下させ、塩分を基本的に含まない、水蒸気と塩 分を基本的に含まない氷とそして塩水とを同時に提供し、かつ水蒸気が一上記塩 水から熱分うぽい、それによってその温度を低下するようにしてなる相変化を引 きおこす工程；高い塩分濃度を有し、かつ約Ｏ℃よりも低い温度に維持された濃 縮塩水を熱交換手段内にその３重点温度よりも高い温度で維持する工程； 純粋化する塩水から形成された氷相及び塩水相を上記熱交換手段内に移動させ、 上記熱交換手段内の塩分濃度の高い塩水と混合させる工程； 上記移動手段によって蒸発手段からの水蒸気を上記熱交換手段と熱接触するよう に移動し、上記水蒸気からの熱が」二記熱交換手股肉の濃縮塩水の上記混合体と 塩水とそして氷とによって吸収された時、塩分を基本的に含まない水に蒸気を凝 縮させる工程；そして、上記蒸発手段及び上記移動手段内の圧力をほぼ一定のレ ベルに維持する工程； を含んで構成されてなる水の淡水化方法。

１６、請求の範囲第１５項に記載の方法において、塩水は、約０１〜６ｍｒｎＨ ９の圧力に低下されてなる方法。

１７　請求の範囲第１５項に記載の方法におい−Ｃ１さらに、上記濃縮塩水を再 循環させる工程を含んでなる方法。

１８、請求の範囲第１５項に記載の方法において、上記濃縮塩水の一部分を、上 記塩水と混合し、それにょシその６重点温度を低下する工程を含んでなる方法。

１９　請求の範囲第１５項に記載の方法において、上記濃縮塩水により蒸気を加 熱し、（れにょシプロセスを実行するため、システムの除霜を行な知１：桿を含 んでなる１７ 方法。

２、特許請求の範囲第１５項に記載の方法において、更Ｋ。

上記塩水の相変化中、形成された氷を洗い落とす工程を含んでなる方法。

２１、請求の範囲第１５項に記載の方法において、蒸発手段内の圧力は、上記熱 交換手段上に形成された氷をとかすことができるように上昇可能とされてなる方 法。

ｍ際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　液体内に相変化を誘起させるための手段であって、」二記相変化が基本的 に不純物を含んでいない蒸気相を有するようにされてなる手段； 」二記相変化手段からの固体及び／又は上記液体の液体相全骨ｋｊ入れるための 上記相変化手段に連結された熱交換手段：そして、 上記熱交換手段内において熱が上記蒸気から上記液体の固体及び／又は液体相へ 移動した時、上記蒸気が基本的に不純物を含まない液体に凝縮するように上記蒸 気を上記熱交換手段に移動さぜるための手段；全含んで構成されてなる液体純粋 化システム。