WO2011048650A1 - 蒸留装置及び発電装置 - Google Patents

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隆久 三井
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Mitsui Takahisa
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B01D1/2887—The compressor is integrated in the evaporation apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/041—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by means of vapour compression
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F2209/02—Temperature
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination

Definitions

  • the present invention relates to a distillation apparatus that obtains fresh water from seawater and the like, and a power generation apparatus that uses the distillation apparatus, and more particularly to a distillation apparatus and a power generation apparatus that have a simple structure and high thermal efficiency.
  • FIG. 7 is a diagram showing the basic configuration of a conventional distillation apparatus.
  • This conventional distillation apparatus includes a stock solution supply pipe 61, a distillation tank 62, a communication pipe 63, a condensing tank 64, a cooling water supply port 65, a cooling water discharge pipe 66, a distillate discharge pipe 67, and a concentrate discharge pipe 68.
  • the stock solution to be distilled such as seawater, is supplied from the stock solution supply pipe 61 to the distillation tank 62, where the water evaporates when the temperature exceeds the boiling point, and the water vapor passes through the communication pipe 63 to condense tank 64. To be supplied.
  • the condensing tank 64 the water vapor is cooled and condensed by the supplied cooling water, and the distillate is discharged from the distillate discharge pipe 67.
  • the stock solution in which the salt content in the distillation tank 62 is concentrated becomes a concentrate and is discharged from the concentrate discharge pipe 68.
  • the energy required here is heating energy for warming the temperature of the stock solution to the boiling point, vaporization energy for evaporating water from the boiling stock solution, and condensation energy for condensing water vapor in the condensing tank 64. Above all, vaporization energy and condensation energy are large. The vaporization energy and the condensation energy are energy for heating the former, whereas the latter is energy for cooling.
  • a multistage flash method for example, see Patent Document 1.
  • a plurality of distillation tanks are formed in multiple stages in series, and the pressure in each distillation tank is made lower as it goes downstream, that is, the boiling point becomes lower.
  • downstream vaporization in the next stage are sequentially performed under the same temperature environment, and the heat efficiency is improved by utilizing the upstream condensation heat as the downstream vaporization heat.
  • the apparatus becomes large and the surface area of the apparatus increases, resulting in increased energy loss and the use of condensation heat for the first stage vaporization heat.
  • there is room for improvement in thermal efficiency because the condensation heat in the final stage cannot be utilized for the heat of vaporization, and it is necessary to set and control the temperature and pressure to different predetermined values for each distillation tank. Therefore, the operation becomes complicated.
  • an object of the present invention is to provide a distillation apparatus and a power generation apparatus with high thermal efficiency because the heat of condensation can be utilized as the heat of vaporization with a simple configuration.
  • the distillation apparatus of the present invention includes a stock solution supply pipe for supplying a stock solution to be distilled, a distillation tank to which the stock solution is supplied and sealed by the stock solution supply pipe, and a temperature control for controlling the temperature in the distillation tank.
  • a compressor that compresses the vaporized vapor of the stock solution to increase its pressure, and heats the stock solution in the distillation tank by condensation heat when the steam whose pressure has been increased by the compressor condenses
  • a distillate discharge pipe for discharging the distillate from the distillation tank through a pipe in the distillation tank.
  • the compressor is disposed in the distillation tank or is in thermal contact with the distillation tank, so that the heat generated in the compressor can be effectively used for the heat of vaporization.
  • the heat generated in the compressor is further provided with a heat conduction mechanism that heats the stock solution in the distillation tank or the concentrated solution obtained by evaporating the vapor from the stock solution, thereby generating heat in the compressor. It can be used effectively for vaporization heat.
  • the gas can be separated from the produced distillate by further including a gas-liquid separator that is supplied with the distillate from the distillate discharge pipe and separates the gas from the distillate.
  • the stock solution supply pipe can operate the distillation apparatus using natural energy called potential energy of the stock solution by supplying the stock solution by utilizing its own weight.
  • the power generation device of the present invention is characterized in that steam is supplied from the distillation tank of the above-described distillation device to the turbine to generate power.
  • the distillation apparatus of the present invention is for obtaining a distillate, for obtaining a concentrate, for obtaining a distillate and a concentrate, for separating and extracting a predetermined liquid from a plurality of liquids having different boiling points, or for a predetermined plurality It can be applied to the one that separates and extracts the liquid.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a distillation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a distillation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a power generator according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional distillation apparatus.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a conventional power generator.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a distillation apparatus according to Example 1 of the present invention.
  • the distillation apparatus of the present embodiment includes a stock solution supply pipe 11, a distillation tank 12, a power source 13, a compressor 14, a distillate discharge pipe 15, a concentrate discharge pipe 16, a heat exchanger 17, and flow restrictors 18a and 18b. 18c.
  • the stock solution supply pipe 11 is a pipe for supplying a stock solution such as seawater to be distilled, and may be heated between the heat exchanger 17 and the distillation tank 12.
  • the distillation tank 12 evaporates the stock solution supplied from the stock solution supply pipe 11 to generate steam such as water vapor. In this embodiment, the steam is condensed in the distillation tank 12.
  • the power source 13 is a power source that drives the compressor 14, and is specifically a motor or the like.
  • the compressor 14 compresses the vapor to increase its pressure and raise the condensation temperature so that the vapor condenses at the boiling point of the concentrate.
  • the inside of the distillation tank 12 is, for example, 1 atm and 100.5 degrees C. Since the condensation temperature of water at 1 atm is 100 degrees C, the temperature is 100.5 degrees. The water vapor of C does not condense as it is. Therefore, the pressure of water vapor is increased by the compressor 14 so that the condensation temperature is higher than 100.5 degrees C.
  • the vapor pressure of water at a temperature of 100.5 ° C is 1.018 atm.
  • the water vapor is condensed at a temperature of 100.5 ° C by increasing the pressure of the water vapor by an amount equal to or greater than 0.018 atm. Can do.
  • steam tries to rise from 100.5 degree C by making the atmospheric
  • the distillate discharge pipe 15 discharges the condensed distillate.
  • the concentrated liquid discharge pipe 16 discharges the concentrated liquid obtained by partially removing the distilled liquid from the stock solution.
  • the heat exchanger 17 transfers the heat of the concentrate and the distillate having a boiling point or about the boiling point to a stock solution having a generally low temperature. This increases thermal efficiency.
  • the flow rate limiters 18a, 18b, and 18c limit the flow rate of the liquid in each pipe (the stock solution supply pipe 11, the distillate discharge pipe 15, and the concentrate discharge pipe 16), so that the liquid amount in the distillation tank 12 is appropriate. Adjust so that although not shown here, each pipe may be provided with a pump for feeding liquid.
  • distillation when energy is considered, distillation is realized by balancing the heat of vaporization and heat of condensation and supplying the energy for driving the compressor 14. If this supplied energy is excessive, boiling will be excessive, and cooling may be performed. When the heat insulation of the distillation tank 12 is incomplete and heat escapes to the external environment at room temperature, the distillation tank 12 may be heated.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Example 2 of the present invention.
  • the compressor 14 is provided in the distillation tank 12, but the compressor 14 may be provided outside the distillation tank 12 as in the present embodiment. This facilitates maintenance of the compressor 14.
  • the compressor 14 and the power source 13 are brought into thermal contact with the distillation tank 12, or the compressor 14 and power You may provide the heat conduction mechanism which heats the undiluted
  • the surroundings of the distillation tank 12 and the compressor 14 are insulated and kept warm, but since the external environment is room temperature, loss of energy is unavoidable, so the distillation tank 12 may be heated.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Example 3 of the present invention.
  • the present embodiment includes a gas-liquid separation container 21, a distillate discharge pipe 22, and an exhaust device 23 in the middle of the distillate discharge pipe 15 of the distillation apparatus of the first embodiment.
  • this invention was demonstrated taking the case of obtaining fresh water from seawater as an example, this invention is a general distillation apparatus which is not restricted to this.
  • the distillate discharge pipe 15 The liquid B and the gas of the liquid C having a lower boiling point (hereinafter referred to as “gas C”) are included.
  • the gas-liquid separation container 21 separates the gas C from the liquid B.
  • the vapor pressure is slightly increased by the compressor 14 to condense, so that the liquid C having a boiling point lower than that of the liquid B hardly condenses. For this reason, the gas C can be efficiently separated by the gas-liquid separation container 21 and the exhaust device 23. Since the liquid A having a high boiling point hardly evaporates in the distillation tank 12, the liquid B can be taken out by the present distillation apparatus. If the separation is not sufficient, the distillation apparatus is connected in multiple stages and distilled multiple times. In order to effectively use the waste heat of the exhaust, the heat of the exhaust may be transferred to the stock solution using a heat exchanger.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Example 4 of the present invention.
  • a stock solution tank 31 is provided at the stock solution supply pipe 11 of the distillation apparatus of the first embodiment
  • a distillate solution tank 32 is provided at the tip of the distillate discharge tube 15
  • a concentrate solution tank 33 is provided at the tip of the concentrate discharge tube 16. Both are provided at a position higher than the distillation tank 12.
  • the pressure of the distillate and concentrate can be made into potential energy, and the distillate and concentrate can be stably transported without a pump. be able to.
  • the pressure (distillation pressure) in the distillation tank 12 is lower than the atmospheric pressure, the stock solution can be flowed into the distillation tank without using a special apparatus.
  • the concentrated liquid is drawn out by using a pump or the concentrated liquid tank 33 is placed below the distillation tank 12 so that the concentrated liquid flows out by its own weight.
  • a height difference of 10 m is required for a pressure difference of 1 atm, which restricts installation of the apparatus. In such a case, if the pump is inserted in the middle of the concentrate discharge pipe 16, the restriction is eased.
  • the distilled liquid is the same as the concentrated liquid, but a gas such as air accumulated in the distillation tank 12 may be exhausted together with the distilled liquid.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a distillation apparatus according to Example 5 of the present invention.
  • a gas such as air is dissolved in the stock solution, but it is removed from the stock solution by heating and collected in the distillation tank 12.
  • the gas is discharged together with the distillate and separated from the distillate.
  • the decompression tank 41, the distillate discharge pipe 42, the distillate tank 32, the cold water tank 43, and A cold water supply pipe 44 is provided.
  • the distillate tank 32 By placing the distillate tank 32 below the distiller tank 12, the distillate flows out of the distiller tank 12 together with the gas so as to enclose the gas by its own weight, and flows into the decompression tank 41.
  • the vacuum tank 41 is supplied with a cold distillate from the cold water tank 43 through the cold water supply pipe 44, cooled to near room temperature and decompressed, and sucks the distillate and gas from the distillate discharge pipe 15, The gas is further discharged to the distillate tank 32 via the distillate discharge pipe 42.
  • the concentrate tank 33 below the distillation tank 12, the concentrate flows out due to its own weight. Moreover, you may discharge
  • the gas in the distillation tank 12 is discharged from the distillation liquid discharge pipe 15 together with the distillate due to the pressure difference between the inside and outside of the distillation tank 12 and diffused into the atmosphere.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a power generator according to Embodiment 6 of the present invention.
  • This conventional power generator is a system called Rankine cycle, and includes a boiler 71, an adiabatic expander 72, a generator 73, a condenser 74, a pressure pump 75, and a heat exchanger 76.
  • the boiler 71 heats and evaporates high-pressure water to produce water vapor.
  • the adiabatic expander 72 adiabatically expands the high-pressure steam to rotate the turbine.
  • the generator 73 generates electricity by the rotation of the turbine.
  • the condenser 74 cools and condenses the expanded and low-pressure steam to return it to water.
  • the pressurizing pump 75 pressurizes the water to a high pressure.
  • the heat exchanger 76 heats water with extraction air in the middle of adiabatic expansion as a regeneration cycle, and improves thermal efficiency.
  • the power generator according to the sixth embodiment uses heat and water vapor generated in the distillation apparatus according to the first embodiment, and the pressurizing pump 51, the heat exchanger 17, the distillation tank 12, the adiabatic expander 52, and the generator. 53, a water cover 54, and a drain pump 55.
  • the pressurizing pump 51 supplies seawater to the distillation tank 12 having a high distillation pressure.
  • the heat exchanger 17 heats the seawater supplied to the distillation tank 12 with water vapor in the regeneration cycle, distilled water generated in the distillation tank 12, and high-concentration salt water discharged from the distillation tank 12.
  • the distillation tank 12 is the distillation tank 12 described in the first embodiment and the like, and the steam generated here is used for power generation.
  • the adiabatic expander 52, the generator 53, and the water cover 54 are the same as the adiabatic expander 72, the generator 73, and the condenser 74 described in the conventional power generator.
  • the drain pump 55 discharges distilled water of steam used for power generation.

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Abstract

　海水から淡水を生成する蒸留装置の蒸留槽１２内において、海水の沸点である１気圧、１００.５度Ｃにおいて海水が蒸発して生成される水蒸気を圧縮器１４によって圧縮してその圧力を高めて１.０１８気圧として、水蒸気の凝縮温度を１気圧１００度Ｃから１.０１８気圧、１００.５度Ｃに上げて、海水の沸点において水蒸気を凝縮させる。これにより、凝縮において発生する凝縮熱を海水が蒸発する際に必要な気化熱に活用する。本発明においては、海水が蒸発する際の気化熱と、水蒸気が凝縮する際の凝縮熱とがバランスするので、熱効率の高い蒸留装置を実現できる。

Description

蒸留装置及び発電装置
　本発明は、海水などから淡水などを得る蒸留装置及び、その蒸留装置を利用する発電装置に関し、特に簡素な構成でありながら熱効率が良い蒸留装置及び発電装置に関する。
　図７は、従来の蒸留装置の原理的な構成を示す図である。この従来の蒸留装置は、原液供給管６１、蒸留槽６２、連通管６３、凝縮槽６４、冷却水供給口６５、冷却水排出管６６、蒸留液排出管６７、及び濃縮液排出管６８を備える。海水などの蒸留する対象である原液は原液供給管６１から蒸留槽６２に供給され、ここで加熱されてその温度が沸点を越えると水分が蒸発し、水蒸気は連通管６３を通って凝縮槽６４に供給される。凝縮槽６４では供給される冷却水によって水蒸気が冷却され、凝縮し、蒸留液排出管６７から蒸留液が排出される。また、蒸留槽６２内の塩分が濃縮された原液は濃縮液となって濃縮液排出管６８から排出される。ここで必要なエネルギーは、原液の温度を沸点まで温める加熱エネルギー、沸点の原液から水分を蒸発させる気化エネルギー、及び凝縮槽６４で水蒸気を凝縮させる凝縮エネルギーである。中でも気化エネルギーと凝縮エネルギーが大きい。この気化エネルギーと凝縮エネルギーは前者が温めるためのエネルギーであるのに対して後者は冷やすためのエネルギーであるため、熱効率を良くするために凝縮熱によって気化熱を補うことが考えられる。しかし、同一の圧力下では海水などの原液は淡水などの蒸留液よりも沸点が高く、同じ温度と圧力の環境下で原液の気化と蒸気の凝縮を行うことはできない。
　そこで、多段フラッシュ法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この多段フラッシュ法は、複数の蒸留槽が直列に多段に形成され、各蒸留槽における圧力は、下流側に行くに従って低くなるように、すなわち沸点が低くなるようにされており、上流側の凝縮と次段の下流側の気化とを同じ温度環境下で順次行い、上流側の凝縮熱を下流側の気化熱として活用することによって熱効率を良くするものである。
特開２００８－１３６９２４号公報
　しかし、上述の多段フラッシュ法は、蒸留槽を多段に形成するため、装置が大がかりになると共に、装置の表面積が大きくなるため、エネルギーの損失が増大し、初段の気化熱に凝縮熱を活用することができず、最終段の凝縮熱を気化熱に活用することができないため、熱効率の改善の余地が残され、さらに、蒸留槽ごとに温度及び圧力を異なる所定値に設定し制御する必要があるため、運用が複雑になる。
　本発明は、上記問題点に鑑み、簡素な構成でありながら凝縮熱を気化熱として活用することができるため熱効率が良い蒸留装置及び発電装置を提供することを目的とする。
　本発明の蒸留装置は、蒸留する対象である原液を供給する原液供給管と、前記原液供給管によって前記原液が供給され密閉されている蒸留槽と、該蒸留槽内の温度を制御する温度制御器と、前記原液が気化した蒸気を圧縮してその圧力を高める圧縮器と、該圧縮器によって圧力が高められた前記蒸気が凝縮する際の凝縮熱によって前記蒸留槽内の前記原液を加熱するように前記蒸留槽内の配管を経て蒸留液を前記蒸留槽から排出する蒸留液排出管とを備えることを特徴とする。
　また、前記圧縮器は、前記蒸留槽内に配置され又は前記蒸留槽と熱的に接触していることで、前記圧縮機における発熱を有効に気化熱に利用することができる。
　また、前記圧縮器は、前記蒸留槽外に配置されていることで、圧縮器の保守が容易になる。
　また、前記圧縮器において生じる熱で前記蒸留槽内の前記原液、又は前記原液から前記蒸気が蒸発して濃縮された濃縮液を加熱する熱伝導機構を更に備えることで、前記圧縮機における発熱を有効に気化熱に利用することができる。
　また、前記蒸留液排出管から前記蒸留液が供給され前記蒸留液から気体を分離する気液分離器を更に備えることで、生成される蒸留液から気体を分離することができる。
　また、前記原液供給管は、前記原液の自重を利用することによって前記原液を供給することで、原液の位置エネルギーという自然のエネルギーを利用して蒸留装置を稼働させることができる。
　また、本発明の発電装置は、上述の蒸留装置の蒸留槽から蒸気をタービンに供給して発電することを特徴とする。
　本発明によれば、簡素な構成でありながら凝縮熱を気化熱として活用することができるため熱効率が良い蒸留装置及び発電装置を提供することができる。本発明の蒸留装置は、蒸留液を得るもの、濃縮液を得るもの、蒸留液及び濃縮液を得るもの、沸点が異なる複数の液体から所定の１つの液体を分離抽出するもの、又は所定の複数の液体を分離抽出するものなどに適用できる。
図１は、本発明の実施例１による蒸留装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施例２による蒸留装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の実施例３による蒸留装置の構成を示す図である。 図４は、本発明の実施例４による蒸留装置の構成を示す図である。 図５は、本発明の実施例５による蒸留装置の構成を示す図である。 図６は、本発明の実施例６による発電装置の構成を示す図である。 図７は、従来の蒸留装置の構成を示す図である。 図８は、従来の発電装置の構成を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施例１による蒸留装置の構成を示す図である。本実施例の蒸留装置は、原液供給管１１、蒸留槽１２、動力源１３、圧縮器１４、蒸留液排出管１５、濃縮液排出管１６、熱交換器１７、及び流量制限器１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備える。原液供給管１１は、蒸留する対象である海水などの原液を供給するための管であり、熱交換機１７と蒸留槽１２の間で加熱しても良い。蒸留槽１２は、原液供給管１１から供給される原液を蒸発させて水蒸気などの蒸気を発生させ、本実施例ではその蒸気をこの蒸留槽１２において凝縮させる。このため、この蒸留槽１２の中は所定の温度及び圧力に保つ必要があり、断熱機構、耐圧機構、温度制御機構、及び圧力制御機構が必要であるが、これらは周知のものを使うことができ、本発明の本質に関わらないので、ここでは省略している。例えば、１気圧で海水を蒸留する場合には温度を約４％塩分濃度の海水の沸点である約１００.５度Ｃに保つ必要がある。
　動力源１３は、圧縮器１４を駆動する動力源であり、具体的にはモーターなどである。圧縮器１４は、蒸気を圧縮してその圧力を高め、凝縮温度を上げて、濃縮液の沸点において蒸気が凝縮するようにする。上述のように、海水を蒸留する場合には、蒸留槽１２の中を例えば１気圧、１００.５度Ｃとするが、１気圧における水の凝縮温度は１００度Ｃなので、温度１００.５度Ｃの水蒸気はそのままでは凝縮しない。そこで、圧縮器１４によって水蒸気の圧力を高めて凝縮温度を１００.５度Ｃよりも高くする。例えば水の温度１００.５度Ｃの蒸気圧は１.０１８気圧であるから、０.０１８気圧以上の分だけ水蒸気の気圧を高くすることによって、温度１００.５度Ｃにおいて水蒸気を凝縮させることができる。なお、水蒸気の気圧を高くすることによって水蒸気の温度が１００.５度Ｃよりも上昇しようとするが、周囲の原液及び濃縮液の温度が１００.５度Ｃであるので、これによって冷やされて温度は１００.５度Ｃに維持される。このため、原液及び濃縮液は加熱され、この熱は気化熱となって、蒸発に寄与する。
　蒸留液排出管１５は、凝縮した蒸留液を排出する。濃縮液排出管１６は、原液から蒸留液が一部除かれて濃縮された濃縮液を排出する。熱交換器１７は、温度が沸点又は約沸点である濃縮液及び蒸留液の熱を温度が一般に低い原液に移動させる。これにより熱効率を高める。流量制限器１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、各管（原液供給管１１、蒸留液排出管１５、濃縮液排出管１６）の中の液体の流量を制限して、蒸留槽１２内の液量が適量になるように調節する。また、ここには図示していないが、各管には液体を送るポンプを設けても良い。
　本実施例において、エネルギーを考察すると、気化熱と凝縮熱が均衡し、圧縮器１４を駆動するエネルギーを供給することによって蒸留が実現される。この供給するエネルギーが過剰であると、沸騰が過剰になるので、冷却するようにしても良い。蒸留槽１２の断熱が不完全で熱が室温の外部環境に逃げる場合には、加熱するようにしても良い。
　図２は、本発明の実施例２による蒸留装置の構成を示す図である。実施例１の蒸留装置は、圧縮器１４を蒸留槽１２の中に設けたが、本実施例のように圧縮器１４を蒸留槽１２の外に設けても良い。これにより、圧縮器１４の保守が容易になる。本実施例の場合、圧縮機１４や動力源１３からの発熱も原液の気化に利用するため、圧縮機１４や動力源１３を蒸留槽１２に熱的に接触させるか、又は圧縮機１４や動力源１３において生じる熱で蒸留槽１２内の原液、若しくは濃縮液を加熱する熱伝導機構を備えても良い。蒸留槽１２や圧縮器１４の周囲は断熱保温するが、その外部環境は室温であるので、エネルギーの損失は避けられないため、蒸留槽１２を加熱するようにしても良い。
　図３は、本発明の実施例３による蒸留装置の構成を示す図である。本実施例は、実施例１の蒸留装置の蒸留液排出管１５の途中に、気液分離容器２１、蒸留液排出管２２、及び排気装置２３を備える。実施例１においては、海水から淡水を得る場合を例として本発明を説明したが、本発明はこれに限られない一般的な蒸留装置である。原液が沸点の異なる３種類以上の液体の混合液体であって、それらを例えば沸点の高い順に液体Ａ、Ｂ、Ｃとして、その原液から液体Ｂを蒸留抽出する場合には、蒸留液排出管１５の中には液体Ｂとそれよりも沸点が低い液体Ｃの気体（以下、「気体Ｃ」という。）とが含まれる。気液分離容器２１は、この気体Ｃを液体Ｂから分離する。排気装置２３は、蒸留圧が大気圧より高い場合は特別な物を用いなくても良く、バルブによる流量調節のみで大気圧へ排気できる。蒸留圧が大気圧より低い場合には、真空ポンプを用いて排気する。
　本蒸留装置は、圧縮器１４により蒸気の圧力をわずかに上げて凝縮させるため、液体Ｂよりも沸点が低い液体Ｃはほとんど凝縮しない。このため、気液分離容器２１と排気装置２３で効率よく気体Ｃを分離できる。沸点が高い液体Ａは蒸留槽１２内でほとんど蒸発しないので、本蒸留装置により液体Ｂを取り出すことができる。分離が十分でない場合には、本蒸留装置を多段接続して複数回蒸留する。排気の廃熱を有効利用するため、熱交換器を用いて排気の熱を原液に移動しても良い。
　図４は、本発明の実施例４による蒸留装置の構成を示す図である。本実施例は、実施例１の蒸留装置の原液供給管１１の元に原液槽３１、蒸留液排出管１５の先に蒸留液槽３２、濃縮液排出管１６の先に濃縮液槽３３を、いずれも蒸留槽１２よりも高い位置に備える。原液槽３１を高所に設置することにより、原液供給管１１から蒸留槽１２に原液を原液の自重による加圧によって流入させることができる。これによりポンプがなくても蒸留槽１２内の圧力に抗して原液を蒸留槽１２へ流入させることができるが、ポンプ加圧と自重による加圧を併用すると、原液槽３１の設置場所が比較的低い高所であっても十分な圧力を得ることができて、設置場所に対する制限が緩和される。
　蒸留液槽３２及び濃縮液槽３３を高所に設置することにより、蒸留液及び濃縮液の圧力を位置エネルギーにすることができ、ポンプがなくても蒸留液及び濃縮液を安定的に運搬することができる。
　なお、蒸留槽１２内の圧力（蒸留圧）が大気圧より低い場合には、特別な装置を用いなくても、原液を蒸留槽に流入させることができるが、原液槽３１を蒸留槽１２より下に配置し、圧力差による原液の汲み上げを用いると、エネルギーの無駄を減らすことができる。濃縮液を蒸留槽１２から排出させるためには、ポンプを用いて引き抜くか、又は、濃縮液槽３３を蒸留槽１２より下におくことで、濃縮液の自重により流れ出る。ポンプを用いないで自重のみで流れださせることも可能であるが、１気圧の圧力差に対して１０ｍの高低差が必要であり、装置設置の制限になる。このような場合、濃縮液排出管１６の途中にポンプを入れると、制限が緩和される。蒸留液についても、濃縮液と同様であるが、蒸留槽１２内に溜まった空気などの気体を蒸留液と共に排気しても良い。
　図５は、本発明の実施例５による蒸留装置の構成を示す図である。原液には空気などの気体が溶けているが、加熱により原液から出て、蒸留槽１２内に溜まる。本実施例は、その気体を蒸留液と共に排出し蒸留液から分離するものであり、蒸留液排出管１５に続いて減圧槽４１、蒸留液排出管４２、蒸留液槽３２、冷水槽４３、及び冷水供給管４４を備える。蒸留液槽３２を蒸留槽１２より下におくことで、蒸留液の自重により蒸留液が気体を包むようにして気体と共に蒸留槽１２から流れ出て、減圧槽４１に流入する。減圧槽４１には冷水槽４３から冷水供給管４４を介して冷たい蒸留液が供給されて室温近くに冷却され減圧されていて蒸留液排出管１５からの蒸留液と気体を吸引し、蒸留液と気体は更に蒸留液排出管４２を介して蒸留液槽３２に排出される。濃縮液槽３３を蒸留槽１２より下におくことで、濃縮液の自重により濃縮液が流れ出る。また、液体の自重を利用しないで、又は利用と併せて、ポンプを用いて液体を排出しても良い。
　なお、蒸留圧が大気圧より高い場合には、蒸留槽１２の内外圧力差によって、蒸留槽１２内の気体は蒸留液排出管１５から蒸留液とともに排出され、大気中に拡散される。
　図６は、本発明の実施例６による発電装置の構成を示す図である。まず、図８を参照して従来の発電装置の構成を説明する。この従来の発電装置は、ランキンサイクルと呼ばれる方式であり、ボイラ７１、断熱膨張器７２、発電機７３、復水器７４、加圧ポンプ７５、及び熱交換器７６を備える。ボイラ７１は、高圧の水を加熱して蒸発させ水蒸気とする。断熱膨張器７２は、その高圧の水蒸気を断熱膨張させてタービンを回転させる。発電機７３は、そのタービンの回転によって発電する。復水器７４は、膨張して低圧になった水蒸気を冷却して凝縮させ水に戻す。加圧ポンプ７５は、その水を加圧して高圧にする。熱交換器７６は、再生サイクルとして断熱膨張の途中の抽気で水を加熱して、熱効率を向上する。
　本実施例６による発電装置は、実施例１などによる蒸留装置において発生する熱と水蒸気を利用するものであり、加圧ポンプ５１、熱交換器１７、蒸留槽１２、断熱膨張器５２、発電機５３、覆水器５４、及び排水ポンプ５５を備える。加圧ポンプ５１は、高い蒸留圧の蒸留槽１２に海水を供給する。熱交換器１７は、蒸留槽１２に供給する海水を再生サイクルの水蒸気、蒸留槽１２において生成される蒸留水、及び蒸留槽１２から排出される高濃度塩水によって加熱する。蒸留槽１２は、実施例１などにおいて説明した蒸留槽１２であり、ここで発生する水蒸気を発電に使用する。断熱膨張器５２、発電機５３、及び覆水器５４は従来の発電装置において説明した断熱膨張器７２、発電機７３、及び復水器７４と同じである。排水ポンプ５５は、発電に使用した水蒸気の蒸留水を排出する。
　なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
　本明細書で引用したすべての刊行物、特許及び特許出願は、そのまま参考として、ここにとり入れるものとする。
　１１、６１　原液供給管
　１２　蒸留槽
　１３　動力源
　１４　圧縮器
　１５、２２、４２、６７　蒸留液排出管
　１６、６８　濃縮液排出管
　１７、７６　熱交換器
　１８ａ、１８ｂ、１８ｃ　流量制限器
　２１　気液分離容器
　２３　排気装置
　３１　原液槽
　３２　蒸留液槽
　３３　濃縮液槽
　４１　減圧槽
　４３　冷水槽
　４４　冷水供給管
　６２　蒸留槽
　６３　連通管
　６４　凝縮槽
　６５　冷却水供給口
　６６　冷却水排出管
 

Claims (7)

  1. 　蒸留する対象である原液を供給する原液供給管と、
    　前記原液供給管によって前記原液が供給され密閉されている蒸留槽と、
    　該蒸留槽内の温度を制御する温度制御器と、
    　前記原液が気化した蒸気を圧縮してその圧力を高める圧縮器と、
    　該圧縮器によって圧力が高められた前記蒸気が凝縮する際の凝縮熱によって前記蒸留槽内の前記原液又は前記原液から前記蒸気が蒸発して濃縮された濃縮液を加熱するように前記蒸留槽内の配管を経て蒸留液を前記蒸留槽から排出する蒸留液排出管と
    を備えることを特徴とする蒸留装置。
  2. 　前記圧縮器は、前記蒸留槽内に配置され又は前記蒸留槽と熱的に接触していることを特徴とする請求項１記載の蒸留装置。
  3. 　前記圧縮器は、前記蒸留槽外に配置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸留装置。
  4. 　前記圧縮器において生じる熱で前記蒸留槽内の前記原液、又は前記原液から前記蒸気が蒸発して濃縮された濃縮液を加熱する熱伝導機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の蒸留装置。
  5. 　前記蒸留液排出管から前記蒸留液が供給され前記蒸留液から気体を分離する気液分離器を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の蒸留装置。
  6. 　前記原液供給管は、前記原液の自重を利用することによって前記原液を供給することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の蒸留装置。
  7. 　請求項１乃至６いずれかに記載の蒸留装置の蒸留槽から蒸気をタービンに供給して発電することを特徴とする発電装置。
     
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