JPS6034402B2 - 蒸溜装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば海水より真水を蒸発して蒸溜水を得る
ために利用される蒸溜装置に関する。

この種の蒸溜装置においては複数の蒸溜室を設け、その
１つの蒸溜室に供給された原液が蒸発され、その蒸気が
濃縮する際に発生する熱により隣接する蒸溜室における
原液を蒸発させることにより熱効率が良いものとなり、
そのためには多段構成とされた蒸溜室の室内の気圧を順
次低くされ、順次低い温度で蒸発するようにされる。と
ころで海水を蒸発して真水を作る場合においては海水中
に含まれるいわゆるにがり成分である硫酸カルシウムは
第１図に示すように温度が高くなる程、その濃縮度が低
く、つまり早く結晶となってしまう。そのため蒸溜室内
の気圧が高い方の側では温度が高く、硫酸カルシウムの
濃度が比較的低くてもこれが結晶し易く、この結晶が蒸
発した蒸気が凝縮する壁に付着すると、その壁の熱伝導
が悪くなり、蒸気が凝縮する際に発生する熱を隣接蒸溜
室に有効に熱が伝わらず、それだけ熱効率が悪くなる。
このような点よりその温度が高いつまり高圧側の蒸溜室
濃度が低く、温度が低い低圧側の蒸溜室程、濃度が高く
なるように高圧側の蒸溜室で蒸発して残った濃縮液を低
圧側の蒸溜室に原液と供給することを順次行ない、低圧
側の蒸溜室になる程、原液の濃度が増加するようにする
ことが考えられる。

この場合において１つの蒸溜室より出た濃縮液はその隣
接する蒸溜室に原液として供給するためには、蒸溜室を
上下に多段構成とすれば順次上から濃縮液が重力の作用
により流れて行くために簡単であるが蒸溜室の段数を多
くすると全体としての高さが著しく高くなり建設費用が
高くなる、蒸溜室の段数が少なければ蒸溜効率が良くな
らない。蒸溜室をこのように上下に並べることなく横方
向に並べることも考えられるが、この場合においては濃
縮液を隣接蒸溜室に原液として供給するためには蒸溜室
の下部から濃縮液を隣接蒸溜室の上部に上げる必要があ
り、この液を上げるためにポンプを利用すれば各蒸溜室
ごとにポンプを必要として高価となる。

一方隣接する蒸溜室間の気圧差を利用して濃縮液が隣接
する蒸溜室の原液として上側に自動的に上るようにする
ためには、例えば２肌の高さを上げるには０．２気圧の
圧力差を必要とし、配列された蒸溜室の気圧のもっとも
高いものともっとも低いものとの差を１気圧とすれば蒸
溜室は５段しか設けることができなく、このように蒸溜
室の段数が少ないと蒸溜効率は悪いものとなる。この発
明はこのような点より建設費が安く、蒸溜段数を多く設
けることができ、しかも濃縮液を原液として供給するた
めにポプンを必要とせず、従って安価に構成することが
でき、蒸溜効率の優れた蒸溜装置を提供するものである
。

以下この発明による蒸溜装置を図面を参照して説明しよ
う。

第２図において蒸溜室Ｒ，〜Ｒｎｋが順次設けられてお
り、これ等蒸溜室は比較的薄い直方体であって、これ等
がその厚味方向において援して配列され、その隣接する
ものの間は共通壁１０とされている。各蒸溜室は同一構
成であって下側よりつまり底板１１側より供給パイプ１
２を通じて蒸溜室内に原液が入り、挿入されたパイプ１
２は蒸溜室の上板１３近くにおいて第３図に示すように
横方向左右に分岐延長され、その横方向に延長された拡
散パイプ１４にはこれに沿って４・さし、孔１５が分布
形成されている。パイプ１２に供給された原液は孔１５
を通じて蒸溜室の共通壁Ｉ０上側に放出され、共通壁１
０に沿って原液が膜状に流れる。一つの蒸溜室で蒸発し
た蒸気はその原液が流される共通壁１０と反対側の共通
壁と接触して凝縮し、その凝縮の際に発生する熱が隣接
する蒸溜室内においてその共通壁に沿って流れる原液を
蒸発させる。

又凝縮した蒸溜水は共通壁に沿って流れ、蒸溜室の両側
の共通壁１０の中間に立てられた分離片１６の一方の側
において蒸溜液１７として溜まり、これは底板１１を通
じて取出しパイプ１８より外部に出される。蒸発し残っ
た原液は分離片１６の他方の側において濃縮液１９とし
て溜まり、これは各底板１１よりパイプ２１を通じて蒸
溜室の外に取出される。隣接する蒸溜室において蒸発が
特に加熱をすることなく行なわれるように濃縮液が順次
原液として供給される蒸溜室の後段程、その室内の気圧
が低くなるように、蒸溜室Ｒ，〜Ｒｎｋ‘こ対しその内
部の気圧はＰ，〜Ｐｎｋにそれぞれ選定されている。

１番上段、即ち最も気圧が高い蒸溜室Ｒ，に対する原液
の加熱を行なうためボイラー（図示せず）よりの蒸気が
パイプ２２を通じて加熱室２３に供給される。

加熱室２３は蒸溜室Ｒ，の蒸溜室Ｒ２と反対側の壁、つ
まり蒸溜室Ｒ，の原液が流される壁と接し、その壁に蒸
気を当てて加熱し、原液を蒸発させる。この加熱室２３
内で凝縮した復水２４はボイラーに戻される。最下段の
蒸溜室Ｒｎｋに接して冷却室２５が設けられ、冷却水２
６がパイプより供給されて最下段の蒸溜室Ｒｎｋで発生
した蒸気が凝縮させられる。この発明においては多段構
成の蒸溜室における複数段おきのものが組とされその複
数の組が設けられる。

即ち蒸溜室Ｒ，，Ｒｋ十，，Ｒ２ｋ＋．・・・・・・と
いうようにｋ段おきの蒸溜室がそれぞれ１組とされる。
この組において隣接する蒸溜室つまりＲ，及びＲｋ＋，
間、またＲｋ＋，及びＲ２ｋ＋，間…・・・のようにそ
れぞれ選ばれた組として隣接するものに対して熱交換器
日，ａ，Ｈ交・・・・・・がそれぞれ設けられる。これ
等熱交換器日，ａ，日よ，公ａ等に対して共通の原液供
給パイプ２７が貫通される。パイプ２７の最も圧力が低
い側の蒸溜室より最も圧力が高い側に原液が流され、パ
イプ２７からの原液はもっとも気圧が高い蒸溜室Ｒ．内
に原液として供給される。蒸溜室Ｒ，において蒸発し残
った原液、即ち濃縮液１９はパイプ２１を通じて熱交換
器日，ａを原液と逆方向に通され、パイプ２８より蒸溜
室Ｒｋ＋，に原液として供給される。

又蒸溜室Ｒ，にて蒸発し、凝縮した蒸溜液１７はパイプ
１８より熱交換器日，ａを通りパイプ２９を通じて蒸溜
室Ｒｋ＋，に供給される。熱交換器日，ａにおいてはパ
イプ２７を流れる原液の流れ方向に対し、濃縮液及び蒸
溜液の流れ方向は逆とされ、これ等３流体間で熱交換器
が行なわれる。この熱交換器日，ａの両側における蒸溜
室Ｒ，，Ｒｋ十，の気圧差つまりＰ，一Ｐｋ＋，は気圧
が低い蒸溜室Ｒｋ＋，に供給された濃縮液がその底板１
１よりパイプ２８を通じて、蒸溜室Ｒｋ＋，の上板１３
側まで、その気圧差により上昇するに十分な値に選定さ
れる。

パイプ２９を通じて到来した蒸溜液と蒸溜室Ｒｋ＋，で
得られた蒸溜液とが混合されるがこれ等間の気圧差を吸
収するために、パイプ２９は蒸溜室Ｒｋ十，の底板１
１よりその蒸溜室の上部迄気圧差によって上げられ、蒸
溜室Ｒｋ＋，内を降下して蒸溜室Ｒｋ＋，で生じた蒸溜
液と混合される。この場合、前段つまり蒸溜室Ｒ，より
の蒸溜液によって熱の伝達が妨害されないようにパイプ
２９側の共通壁に対して膜流となることなく、例えば蒸
溜室の共通壁でない側壁に沿って流されるように構成す
ることが好ましい。蒸溜室Ｒｋ＋，によって得られた蒸
溜液及びその前段よりの蒸溜液は熱交換器日２ａを通っ
て蒸溜室Ｒ２ｋ十，に供給され、又蒸溜室Ｒ２ｋ＋，か
らの濃縮液も同様に熱交換器日２ａを通って蒸溜室Ｒ２
ｋ＋，に原液として供給され、この熱交換器日父におい
てこれを通るパイプ２７の原液と蒸溜液及び濃縮液との
間で熱交換が行なわれる。このようにして複数段おきに
選ばれた１組において、一つの蒸溜室よりの濃縮液は次
段の原液として供給され、順次そのことが繰返される。
蒸溜室Ｒ２はこれよりｋ段隔った蒸溜室Ｒｋ＋２との間
に熱交換器日，ｂが設けられ、更に蒸溜室Ｒｋ十２Ｂと
Ｒｋ十２ との間に熱、交換器日２ｂが設けられ、以下
順次ｋ段の間に１つの熱交換器が設けられ、これ等熱交
換器日，ｂ，日２ｂ・・・・・・には原液がその気圧が
低い側から高い方へパイプ３１を通じて直列に流される
。

また１つの蒸溜室からの濃縮液及び蒸溜液が順次気圧の
低い蒸溜室側に両者間を連結する熱交換器を通って供給
され、これより流れ出る濃縮液は原液として低圧側の蒸
溜室に供給される。このことが順次行なわれる。その他
図に示してないが、各蒸溜室はｋ段おきの蒸溜室間に熱
交換器が設けられ、その各組において同様に原液が直列
に供給され、かつそれぞれの熱交換器で連結される蒸溜
室間においてその高圧側の濃縮液が原液として供給され
、蒸溜液は互に混合合成される。各熱交換器は例えば断
面が長方形状に形成され、熱交換器は断面を水平方向に
三等分するように長手方向に三流路に仕切られる。三流
路の中央の流路に原液が流され、この中央の流路を挟む
他の二流路にそれぞれ濃縮液が原液とは逆方向に流され
て、原液と濃縮液及び蒸溜液との間の熱交換が行なわれ
る。このようにして各蒸溜室の組毎に得られた蒸溜液は
更に合成される。

これ等の合成の際において蒸溜液間に圧力差があるから
、その圧力差を保持した状態で例えば圧力バルブを介し
て成するなどのことが行なわれる。又原液の供給も１つ
の原液から各組の原液供給パイプにそれぞれ分配され、
その際の圧力差が保持されるように構成される。以上述
べたこの発明による蒸溜装置においては１組の蒸溜装置
について見ると多段に構成され、その圧力が高い側程原
液の濃度が薄く、従って高温にしても第１図に示したよ
うに硫酸カルシウムの結晶が生じるおそれがない。低圧
側になるに従って原液の濃度が高くなるが温度が低くな
るため結晶し難くなる。又１組において隣接するものの
蒸溜室間の気圧差によって濃縮液を原液として上昇させ
、特にポンプを必要とすることなく安価に構成できる。
更にこれ等各組における隣接する蒸溜室は互に接触する
ことなくこの間に複数の蒸溜室が介在され、それ等間に
順次気圧差が与えられているため、実際に隣接している
蒸溜室間の圧力差はわずかであり、全体としての蒸溜室
の段数が多く、蒸溜装置の効率の優れたものとなる。こ
の蒸溜室は上下に多段構成するものではなく横方向に配
列しているため多段に構成することは比較的容易で、著
しく高い構成とならず建設費用が安価なものとなる。各
熱交換器において、例えば熱交換器日，ａにおいてその
原液と蒸発し残った濃縮液及び蒸溜液との和が等しく、
よって互に熱交換されるべき両液の熱容量が等しいため
熱交換効率が高いものとなる。熱交換器日２ａにおいて
もその原液と蒸溜室Ｒｋ＋，で発生した蒸溜液と前段の
すべての蒸溜液が加算されるため結局蒸溜液＋濃縮液の
量は原液の量と等しいものとなる。このように熱交換さ
れるべき両液の熱容量が常に等しく熱交換効率も高いも
のとなる。上述においては蒸溜室を薄い直方体に構成し
、それを厚味方向において重ねるように横方向に並べ、
その隣接する共通壁に熱を伝えて順次隣接する蒸溜室の
原液を蒸発した。

このような形状とすることなく、例えば第４図に示すよ
うに一つの蒸溜室Ｒ，を筒状の室とし、その筒状室にそ
の鞠心とほぼ平行した複数のパイプ３３を上下方向に設
け、この複数本のパイプ３３に対し、原液供給パイプ１
２より原液を並列に供給し、そのパイプ３３の内面に原
液を膜状に流し、パイプ３３の外面に蒸気を接触させて
、その蒸気が凝縮する際の熱によって膜状原液が発生す
るように構成してもよい。この場合において注意すべき
ことは蒸溜室Ｒ，において得られた蒸気は蒸溜室Ｒ２に
おいてそのパイプ３３の周面と接触して凝縮する。よっ
て蒸溜室Ｒ２から得られた蒸溜液がパイプ１８により熱
交換器日，ａに供給される。例えば蒸溜室Ｒ，において
蒸発して得られた蒸気が凝縮した蒸溜液及び蒸溜室Ｒ，
からの濃縮液と、原液とで熱交換される。このようにし
て常に熱交換されるべき雨液の量が互に等しくなるよう
にされる。尚例えば蒸溜室Ｒ２においてそのパイプ３３
内の圧力はＰ２であってパイプ３３の外の圧力は蒸溜室
Ｒ，の圧力と等しくＰ，とされる。その他第２図と対応
する部分に同一符号を付けて説明を省略する。第２図及
び第４図において熱交換器の上下の高さ、各蒸溜室の高
さを選定することによってこれ等を流れる液の流量を調
整することが可能である。

又第４図の構成によれば従来の蒸溜装置においてはパイ
プ構造のものが多く、従釆装置に使用したものと同一材
料や封止技術などを利用することができるため安価に構
成することが可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は硫酸カルシウムの温度と濃縮度との関係を示す
曲線図、第２図はこの発明による蒸溜装置の一例を示す
構成図、第３図はその蒸溜室の原液供給パイプと分配パ
イプの関係を示す正面図、第４図はこの発明による蒸溜
装置の他の例を示す構成図である。 Ｒ，〜Ｒｎｋ：蒸溜室、日，ａ，日２ａ，日３ａ，日，
ｂ，日２ｂ，日３ｂ：熱交換器、１ １：蒸溜室底板、
１２：原液供給パイプ、１３：蒸溜室上板、１５：共通
壁、１７：蒸溜液、１８：蒸溜液取出しパイプ、１９：
濃縮液、２１：濃縮液取出しパイプ。 夢イ風第３図 第 ２ 図 第 ４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸溜室内の圧力が順次低く保持された複数の蒸溜室
   が隣接するものの隔壁をそれぞれ共通の共通壁として横
   方向に配列され、前記各蒸溜室は底板側において分離片
   により配方向に二分されて、一方に蒸溜液が他方に濃縮
   液が収容されるようにされ、原液がこの濃縮液側の共通
   壁を流れ落ちるように、各蒸溜室の上板側に前記底板側
   からパイプを通じて供給され、その１つの蒸溜室におい
   て、蒸溜した蒸気が共通壁と接触して凝縮する際に発生
   する熱を低圧側にその共通壁を介して隣接する蒸溜室に
   おいて、共通壁を流れ落ち原液の蒸発に利用するように
   構成され、これ等蒸溜室は複数段おきのものがそれぞれ
   組とされ、これら組とされた所定の圧力差を有する蒸溜
   室間を連結するようにそれぞれ１つの熱交換器が設けら
   れ、これ等熱交換器に直列に原液がが蒸溜室の低圧側か
   ら高圧側へ流されてもつとも高圧の蒸溜室に前記パイプ
   を通じて供給され、各蒸溜室よりの濃縮液は前記熱交換
   器で連結される次に圧力の蒸溜室へ前記パイプを通じて
   原液として供給され、各熱交換器においてその高圧の蒸
   溜室側からの濃縮液とそこで蒸発した蒸気の蒸溜室及び
   その前段からの蒸溜室の和とその熱交換器を通る原液と
   の間で熱交換が行なわれ、前記熱交換器で連結される蒸
   溜室間の圧力差はその圧力差により低い圧力側の蒸溜室
   に前記パイプを通じて原液として供給された濃縮液が前
   記パイプ内をその上端部まで昇り共通壁を流れ落ちて供
   給されるように選定され、且つ前記圧力差と前記蒸溜室
   の配設段数とは前記原液中の硫酸カルシウムが結晶化し
   ないように選定されてなる蒸溜装置。