JPS61185302A - 水加熱蒸留装置 - 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】 〔発明の産業上利用分野〕 本発明は、水加熱蒸留装置の分野に関し、特に、蒸留装
置の凝縮器に水加熱装置を併設してエネルギー保全を図
った水加熱蒸留装置に関する。

〔発明の背景〕

蒸留装置及び水加熱装置は、勿論、良く知られている。

一方、地理上の多（の場所で、水が飲用に適さず、その
結果、人若しくは動物による消費又は幾多の良く知られ
たプロセスでの消費に先き立ち、蒸留その他の方法で処
理することを余儀無くされている。又、蒸留その他の方
法により水を処理する為の設備を備える建造物では、水
加熱用設備がしばしば使用されている。

然るに、例えば、水蒸留設備を水加熱用設備に隣接して
据え付けた場合でも、蒸留過程における蒸気の凝縮から
得られる潜熱はこれまで単に廃棄されるのみであった。

こうした熱は、場合によっては、設備室の温度を許容レ
ベル内に保つ為に建物の外部に移送することが必要とさ
れ、厄介なものと考えられている。

〔発明の要旨〕

そこで、本発明は、蒸留過程において水凝縮により放出
される潜熱を、水の加熱の為に、利用する水加熱及び蒸
留用装置を提供することをその目的とする。

本発明の更なる目的は、先行技術の難点及び不都合を軽
減解消する、水の蒸留と水加熱を同時に行う為の装置を
提供するに在る。

本発明の一側面に依れば、蒸留過程における水凝縮の潜
熱を水の加熱に利用する水加熱蒸留装置において、沸騰
させて蒸気にすべき水を収容するボイラ室手段と、該ボ
イラ室手段は給水源から水を受け取る入口及び該手段か
らの蒸気の送出用に配設された出口を有していることと
、上記ボイラ室手段中の水を沸騰させる為の加熱手段と
、加熱すべき水を収容する水加熱槽手段と、該水加熱槽
手段は給水源から水を受け取る入口及び該手段からの加
熱水の導出用出口を有していることと、上記水加熱槽手
段中の水により冷却せらるべく配設された凝縮器手段と
、該凝縮器手段は蒸気を受け取る入口及び該手段からの
凝縮物の送出用出口を有していることと、上記ボイラ室
手段からの蒸気を上記凝縮器手段へ送出すべく上記ボイ
ラ室手段の上記出口及び上記凝縮器手段の上記入口と連
通ずるダクト手段とから成ることを特徴とする水加熱蒸
留装置が提供される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。

第１図には、好適実施例に係る水加熱蒸留装置が示され
ている。　　・ ボイラ１１を設置し、これに電気ヒータ１２を内設して
水を沸騰させ蒸気にしている。又ダクト１３をボイラ１
１の出口１４と連通させて設けてボイラ１１からの蒸気
をチューブ１６等の凝縮器手段に搬送し、チューブ１６
は水加熱槽１７中を通過させる。ボイラ１１中で発生し
た蒸気は、出口１４、ダクト１３、入口１５を介してチ
ューブ１６へ通される。槽１７には入口１８を設けて給
水ｌＴ１１９から水を受け取り、給水源１９としては通
常的には建物の家庭用給水源を使用するがこれに限るも
のではない。槽１７も出口２０を備え、ここから槽１７
の温水を導出する。

チューブ１６へ流入した蒸気は、チューブ１６の内壁・
上で凝縮し、気体から液体への水の状態変化に際して可
用な潜熱を出す。凝縮が生じるのは、勿論、チューブ１
６の内壁が槽１７を通過する水により冷却されることに
よる。チューブ１６中で生じた凝縮物は重力によりチュ
ーブ１６の出口２１から排出され、容器２２で受けられ
る。

上記凝縮器手段は、勿論、蒸気を受け取って凝縮物を容
器２２へ導通すべく並列的に作用する複数の通路を備え
た凝縮器として設備することが出来る。又、チューブ１
６は、好ましくは、槽１７の壁面と一体に設ける。更に
、容器２２に代えてチューブ１６の出口２１と連通する
別の導管を設け、蒸留水を利用箇所へ搬送するばより好
適である。なお、容器２２を使用する場合、フロートス
イッチ２３を用いて、容器２２の蒸留水が所定水位を越
えた時にヒータ１２をオフにしても良く、又、パルプ２
４の使用により蒸留水を容器２２　ｈ’ら排出させても
良い。更に又、好ましくは、安全スイッチ２５を設け、
ボイラ１１への給水欠落時にヒータ１２をオフとなす。

フロート弁２６を設け、フロート２７により駆動してリ
ザーバ２８中の水位を所定範囲内に維持している。又、
導管２９をボイラ１１の入口３０及びリザーバ２８の出
口３１と連通させて設け、リザーバ２８とボイラ１１間
の液体の搬送に供している。フロート弁２６は、給水源
１９より供給された管路３２からの流ａを制御し、管路
３２は、通常的には、建物の家庭用給水システムである
が、これに限るものではない。なお、フロート弁２６は
、リザーバ２８の水位が所定範囲より下方に下がると開
き、該所定範囲より上に水位が上がるとｍじる様になっ
ている。上記所定範囲の下限がヒ−タ１２より上位にあ
ることは明らかである。なお、好ましくは、この所定範
囲の下限を導管２９の全長の少なくとも一部よりも高位
となし、ガストラップを形成して、ボイラ１１中の水位
が上記所定範囲の下限より上側で上昇する際に導管２９
を介したボイラ１１からの蒸気の逃げを阻止出来る様に
する。この所定範囲の下限は、仮想的に参照番号３３に
より示す如く適宜設定され得る。こうしてガストラップ
を設けることにより、ダクト１３を介して蒸気を流すに
充分な圧力をボイラ１１中に蓄圧することが可能となる
。但し、このように設けられたガストラップも、ダクト
１３又はチューブ１６に予期せずして詰まりが生じた場
合、それによりダメージを来たす程に圧力が上がる前に
、抜気を行うことに、なる。又、出口１４は、水位が到
達可能な上記所定範囲の上側レベルよりも常に上位に在
ることが必要で、この所定範囲の上限は、仮想的に参照
番号３４により示ず如く適宜設定され得る。

導管２つは、好適には、ボイラ１１の絶縁を行うに充分
な長さとし、又、リザーバ２８も、好適には、ボイラ１
１の側方に充分離しておき、リザーバ２８をボイラ１１
中の水に対し比較内冷たい状態に保てる様にする。リザ
ーバ２８中の水を比較内冷たい状態に保つことにより、
その水面からの蒸発及びリザーバ２８の壁を介した熱伝
導による熱の損失を少なくでき、しかも、リザーバ２８
中の水が比較内冷たい状態に保たれていれば、フロート
弁２６上での無機物の発生がリザーバ２８中の水をより
高温にしておいた場合よりも緩和されると考えられる。

なお、バルブ３５を設けて、リザーバ２８及びボイラ１
１のドレン抜きを時々行う様にしても良く、更に、シー
ル付カバー３６をボイラ１１に取り付け、これにより清
掃用入口を確保する様にしても良い。

第２図は、建物の家庭用給水システムに水加熱蒸留装置
３７を取り付けた場合を示す。水加熱蒸留装置３７を建
物の家庭用給水システムに適した圧力の給水源１９に接
続する一方、水加熱蒸留装＠３７で加熱した水を水管路
３８で受け・て従来の温水器３９へ搬送している。従来
の温水器３′９−ｃ加熱が完了した水は、バルブ４１の
開操作に応じ、温水器３９の出口４０から流出する。４
２は電気ケーブルで、水加熱蒸留装置３７中の電気ヒー
タに電力を供給している。蒸留水の利用は、バルブ２４
の開操作により行われる。

ここで、第１図を参照して、水加熱蒸留装置の作動サイ
クルに付き説明を行う。給水源１９がらの水は、フロー
ト弁２６を介し、リザーバ２８及びボイラ１１へ、所定
範囲の上限３４が吃水するまで流入する。最初、容器２
２は空になっている。

従って、フロートスイッチ２３は、容器２２の低水位表
示を行い。閉成して電気ヒータ１２に電力を供給する。

電気ヒータ１２はボイラ１１中の水を沸騰させ蒸気を発
生させる。この蒸気は出口１４を介して流出し、ダクト
１３を通って、チューブ１６へ流れる。４！１７中のチ
ューブ１６周りの容積は、給水源１９から入口１８を介
して槽１７中へ流入した水で満たされており、この槽１
７中の水でチューブ１６が冷やされることがら、チュー
ブ１６内の蒸気は凝縮し、重力により、チューブ１６の
出口２１から容器２２中へ排出される。

リザーバ２８及びボイラ１１中の水位は、通常的に、フ
ロート弁２６の作用により、所定範囲の低水位３３より
上位に維持されている。本実施例の場合、この低水位３
３は導管２９の全長の少なくとも一部よりも上位にある
ことから、ガストラップが形成され、ボイラ１１中で発
生した蒸気を、通常的にダクト１３を介して確実に流出
できる。

但し、ダクト１３又はチューブ１６に詰まりが生じた時
には、導管２９を介したガストラップの抜気により、ボ
イラ１１の損傷が防止される。なお、加熱された水が必
要な場合、槽１７の出口２０から取り出され、その分の
水が給水源１９から新たに供給される。

給水源１９からの水の温度を一定とみなせば、槽１７の
出口２０から出て行く水の温度は槽１７を介して流れる
水の流量とチューブ１６中での氷水の凝縮速度とに依存
することになるが、これらはいずれも必ずしも一定であ
る訳では無い。そこで、好適には、第２図に示す如く、
水加熱・蒸留装置を従来よりの温水器の予熱器として使
用し、斯かる構成においては、バルブ４１より温水を取
り出す都度に、給水＋１ｆｉ　１９から槽１７及び水管
路３８を介して従来よりの温水器３９に水を流入させる
様にする。

第３図は、家庭用天然ガス温水器に水加熱蒸留装置を組
み込んだ更なる好適実施例を模式的に示したものである
。

第３図に示す如く、本実施例には、第１図に示したフロ
ート弁２６、フロート２７及びリザーバ２８の如きフロ
ート弁４５、フロート４６及びリザーバ４７が設けられ
る。又、第３図に見る如く、本実施例でも第１図の実施
例と同様に、入口４８をボイラ４９に設け、これを導管
５０を介してリザーバ４７の出口５１と連通せしめてい
る。リザーバ４７への水の導入は、導管５２及び手動制
御弁５３を介して給水［５４からなされる。

第３図に示す実施例では、水加熱槽６３に、これを燃焼
室６４から熱交換器６６へと上下に貫通する竪型の燃焼
ガス煙道６５を設け、更に、煙道６５内にバッフル６７
を置いて、煙道６５を介し上昇する丸焼ガス中に乱流を
起こし、燃焼ガスから水加熱槽６３中の水への熱の伝導
を増大させている。バッフル６７は、好適には、ｆｆ道
６５と接触する伝熱材とし、槽６３中の水への熱伝導を
更に容易となす。熱交換器６６は、気流対水流式の熱交
換器で、煙道６５から熱交換器６６中へ上昇して来る燃
焼ガスから得られた熱を管路６８の管壁を介して管路６
８中の水へ伝える。熱交換器６６中の燃焼ガスは出口６
１から出て行き、通常の場合、出口６１は既知の煙突用
煙道へ接続される。水加熱槽６３への水の供給は、水源
５４から、制御弁６９、導管７０、熱交換器６６の管路
６８、及び導管７１を介して行われている。なお、導管
７１が、槽６３の底部６２に冷水を導入している点注目
に値する。水加熱槽６３で加熱された水は、必要に応じ
、導管７４を介して取り出される。

第３図に示す実施例では、入口４８及び出口アロを有す
るボイラ室４９を設けると共に、凝縮コイル（導管）７
３を水加熱槽６３中に配設し、これに導管７２を取り付
けて上記出口アロからの蒸気を導管７３中へと導いてい
る。導管７３中で凝縮した蒸気は、重力により、蒸留水
出ロア４へと流れる。

又、第３図に示す実施例では、水加熱槽用バーナ５５を
、ボイラ４９の上方に、水加熱槽６３の底面６２に隣接
させて配設し、更に、ボイラ用バーナ５６を、ボイラ４
９の底面７７に隣接させて配設している。ボイラ用バー
ナ５６の燃料は可燃性ガスを使用し、電磁弁５７及び公
知のパイロット点火装置（不図示）によりＩｌｌ　＠を
行っている。

水加熱槽用バーナ５５に付いても同様に、燃料として可
燃性ガスを用い、電磁弁５８及び公知のパイロット点火
装置（不図示）により制御を行っている。双方のバーナ
５５．５６共、空気入０５９がら空気の供給を受け、ガ
ス供給源６０から可燃性ガスを得ており、各バーナ５５
．５６はボイラ４９と共に燃焼室６４中に配設される。

第３図に示す以外の仕方で導管７２を引き回して好適な
結果を得ることも可能であり、特に、好ましくは、導管
７２を、燃焼室６４の壁を横方向に貫いて通し、水加熱
槽６３の外側に沿って垂直方向に這い上がらせ、凝縮コ
イル７３の最高位置の反対側から水加熱槽６３中に入り
込ませる如く配設する。導管７２を斯かる位置に配設し
絶縁施工を行えば、運転中に上向き管路７２中で生じる
凝縮量が最小となる。この点、導管７２中での凝縮は最
小限に留めることが望ましく、これは、こうして生じた
凝縮物が、重力により、蒸留水出ロア４の方よりはむし
ろボイラ４９側へ流れ込み、その結果、蒸留器側の出力
低下を招くことによる。

ここで、第３図に示す実施例につき、その作用を説明す
る。バルブ５３を開けるとリザーバ４７へ水が流入し、
第１図の実施例における場合と同様に、フロート弁４５
の作用により、ボイラ４９中の水が所望の水位に保持さ
れる。バルブ６９を開き、導管７０．熱交換器６６及び
導管７１を介して水加熱槽６３に水を流入させると、水
加熱槽かに水が満たされた時点で電磁弁５７が開いてボ
イラ用バーナ５６に燃料が供給され、バーナ５６は勿論
パイロット点火器（不図示）の作用により点火する。ボ
イラ４９中の水が沸騰して蒸気となり、この蒸気は、出
口アロを通って導管７２に入り、次いで凝縮コイル７３
に流入してここで凝縮し蒸留水となる。蒸留水は、重力
により、凝縮コイル７３中を流下し、蒸留水出ロア４か
ら流出する。凝縮コイル７３中での蒸気の凝縮は、勿論
、その潜熱を水加熱槽６３中の水に放出することにより
行われる。一方、バーナ５６の作動により燃焼生成物が
生じて燃焼室中を上方へ移動しており、この燃焼生成物
は水加熱槽６３の底部６２に熱を供給した後に煙道６５
を通って更に上方へと向かう。そこで、ボイラ４９と槽
６３の双方がバーナ５６により熱の供給を受けるが、バ
ーナ５６はボイラ４９に近接していることから、ボイラ
４９の方により高温での熱供給が為され、従って、この
運転方式においては、コイル７３中での蒸気の凝縮が、
水加熱槽６３中の水を加熱する上での主加熱手段をなす
ものと考えられる。又、この運転方式においては、バー
ナ５６の燃焼生成物が、ボイラ４９、水槽６３及び熱交
換器６６により順次冷却されている点注目に値する。な
お、冷間始動の際は、バーナ５５をバーナ５６と同時に
運転出来、又、図示装置の運転により既に充分な量の蒸
留水が貯留されている場合には、バーナ５６を停止し、
バーナ５５のみの運転により水加熱槽６３への熱供給を
行え、後者の運転方式による場合、バーナ５５の燃焼生
成物は、水加熱槽６３と熱交換器６６に対し熱を供与す
る。

以上、本発明の幾つかの実施例のみにつき説明を行った
が、当業者であれば、請求に係る本発明の範囲内で様々
な変更を為し得ること明白であるう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の水加熱槽への導入の為に水を加熱する
際の使用に適した水加熱蒸留装置の好適　　　　　□実
施例の概略図、第２図は、水加熱蒸留装置の好適実施例
を含む家庭用給水システムの概略図、第３図は、水加熱
蒸留装置を家庭用天然ガス温水器に組込んだ更に別の好
適実施例の概略図である。 １１・・・ボイラ、１２・・・電気ヒータ、１３・・・
ダクト、１４・・・ボイラ出口、１５・・・入口、１６
・・・チューブ、１７・・・水加熱槽、１９・・・給水
源、２０・・・出口。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ＦＩＧ、１ 手続補正書（方式） 昭和６１年３月７０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸溜過程における水凝縮の潜熱を水の加熱の利用す
   る水加熱蒸留装置において、沸騰させて蒸気にすべき水
   を収容するボイラ室手段と、該ボイラ室手段は給水源か
   ら水を受け取る入口及び該手段からの蒸気の送出用に配
   設された出口を有していることと、上記ボイラ室手段中
   の水を沸騰させる為の加熱手段と、加熱すべき水を収容
   する水加熱槽手段と、該水加熱槽手段は給水源から水を
   受け取る入口及び該手段からの加熱水の導出用出口を有
   していることと、上記水加熱槽手段中の水により冷却せ
   らるべく配設された凝縮器手段と、該凝縮器手段は蒸気
   を受け取る入口及び該手段からの凝縮物の送出用出口を
   有していることと、上記ボイラ室手段からの蒸気を上記
   凝縮器手段へ送出すべく上記ボイラ室手段の上記出口及
   び上記凝縮器手段の上記入口と連通するダクト手段とを
   有することを特徴とする水加熱蒸留装置。 ２、前記ボイラ室手段中の水位を所定範囲内に維持する
   べく給水源からの水の流量を調節する流量調節手段を更
   に備えてなる特許請求の範囲第１項に記載の水加熱蒸留
   装置。 ３、前記流量調節手段はフロートにより制御されるフロ
   ート弁を備えてなり、該フロート弁は前記水位が前記所
   定範囲より上方を移動している状態で閉じ前記水位が前
   記所定範囲より下方を移動している状態で開く特許請求
   の範囲第２項に記載の水加熱蒸留装置。 ４、前記ボイラ室手段の前記入口に、前記ボイラ室手段
   が前記所定範囲の下限まで水で満たされている状態で上
   記入口からの蒸気の逃げを阻止する為のトラップ手段を
   含む特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の水加熱蒸
   留装置。 ５、前記トラップ手段は、前記ボイラ室手段の側方に配
   設されたリザーバと、前記ボイラ室手段と上記リザーバ
   間の水位を均等化すべく前記ボイラ室手段及び上記リザ
   ーバと連通する導管手段とを備えてなり、上記導管手段
   の全長の少なくとも一部が前記所定範囲の下限より完全
   に下方に配設され、以って、ガストラップを付与自在で
   ある特許請求の範囲第４項に記載の水加熱蒸留装置。 ６、前記流量調節手段は、前記リザーバ中に配設された
   フロートにより制御されるフロート弁を備えてなり、該
   フロート弁は前記水位が前記所定範囲より上方を移動し
   ている状態で閉じ前記水位が前記所定範囲より下方を移
   動している状態で開く特許請求の範囲第５項に記載の水
   加熱蒸留装置。 ７、前記ボイラ室手段中の水を沸騰させる為の前記加熱
   手段は、前記ボイラ室手段と関連づけて配設されたガス
   バーナを含み、以って、該ガスバーナからの燃焼生成物
   が、該ガスバーナの点火状態において、前記ボイラ室手
   段と熱交換関係に在る如く流れ、更に、上記ガスバーナ
   は前記水加熱槽手段とも関連づけて配設され、以って、
   上記燃焼生成物が、引き続き、前記水加熱槽手段と熱交
   換関係に在る如く流れる特許請求の範囲第２項乃至第６
   項のいずれかに記載の水加熱蒸留装置。 ８、前記水加熱蒸留装置は燃焼室を含み、前記ボイラ室
   手段及び前記ガスバーナが上記燃焼室内に配設されると
   共に、前記ガスバーナは前記ボイラ室手段の下方に位置
   しており、上記燃焼室は、前記水加熱槽手段と熱交換関
   係に在る特許請求の範囲第７項に記載の水加熱蒸留装置
   。 ９、前記水加熱蒸留装置は、前記水加熱手段に熱を供給
   すべく配設された第２のガスバーナを含み、該第２のガ
   スバーナは、前記水加熱槽手段と関連づけて配設されて
   おり、以って、該第２のガスバーナの燃焼生成物が、該
   第２のガスバーナの点火状態において、前記水加熱槽手
   段と熱交換関係にある如く流れる特許請求の範囲第７項
   又は第８項に記載の水加熱蒸留装置。 １０、前記水加熱蒸留装置は燃焼室を含み、前記ボイラ
   室手段及び前記ガスバーナが上記燃焼室内に配設される
   と共に、前記ガスバーナは前記ボイラ室手段の下方に位
   置しており、上記燃焼室は、前記水加熱槽手段と熱交換
   関係に在り、上記燃焼室の上面が前記水加熱槽手段と熱
   交換関係に在り、前記第２のガスバーナは上記燃焼室中
   の、上記燃焼室の上記上面の下方であって前記ボイラ室
   手段の上方に、配設されている特許請求の範囲第９項に
   記載の水加熱蒸留装置。 １１、前記水加熱蒸留装置は、前記燃焼生成物を前記水
   加熱槽手段と熱交換関係を持たせて導通すべく、前記燃
   焼室から前記水加熱槽手段を通って延在する少なくとも
   １つの煙道を含む特許請求の範囲第８項乃至第１０項に
   記載の水加熱蒸留装置。 １２、前記水加熱蒸留装置は、気流対液流式熱交換器と
   、該熱交換器はガス入口及びガス出口を有するガス通路
   を含み更に該交換蓋は液体入口及び液体出口を有する液
   体通路を含むことと、前記給水源から上記熱交換器の上
   記液体入口へ又上記熱交換器の上記液体出口から前記水
   加熱槽手段へ水を導通する供給導管手段と、前記少なく
   とも１つの煙道から上記熱交換器の上記ガス入口へ燃焼
   生成物を導通する排気ダクト手段とを含む特許請求の範
   囲第１１項に記載の水加熱蒸留装置。