WO2013154011A1 - 水処理装置 - Google Patents

水処理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013154011A1
WO2013154011A1 PCT/JP2013/060281 JP2013060281W WO2013154011A1 WO 2013154011 A1 WO2013154011 A1 WO 2013154011A1 JP 2013060281 W JP2013060281 W JP 2013060281W WO 2013154011 A1 WO2013154011 A1 WO 2013154011A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
steam
raw water
raw
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/060281
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
矢部　孝
Original Assignee
合同会社 矢部学術振興会
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 合同会社 矢部学術振興会 filed Critical 合同会社 矢部学術振興会
Priority to JP2013549631A priority Critical patent/JP5836398B2/ja
Priority to KR20147028407A priority patent/KR20140132007A/ko
Priority to US14/394,033 priority patent/US10029923B2/en
Priority to EP13776192.0A priority patent/EP2837601A4/en
Priority to CN201380019158.7A priority patent/CN104245593A/zh
Priority to AU2013247790A priority patent/AU2013247790A1/en
Publication of WO2013154011A1 publication Critical patent/WO2013154011A1/ja
Priority to IN7302DEN2014 priority patent/IN2014DN07302A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/10—Vacuum distillation
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/16—Evaporating by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
    • B01D1/305—Demister (vapour-liquid separation)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0027—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by direct contact between vapours or gases and the cooling medium
    • 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
    • C02F1/048—Purification of waste water by evaporation
    • 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
    • C02F1/10—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by direct contact with a particulate solid or with a fluid, as a heat transfer medium
    • C02F1/12—Spray evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the present invention relates to a water treatment apparatus, and more particularly to a water treatment apparatus that obtains condensed water by heating raw water to partially vaporize the vapor and condensing the vaporized vapor.
  • this type of water treatment apparatus has heated raw water such as seawater to be misted in a container, and sprayed water is brought into gas-liquid contact with a mixture of water vapor and air generated by the mist formation.
  • the raw water has been desalted or purified (for example, see Patent Document 1).
  • heat exchange is performed between fresh water or purified water and raw water such as seawater, and then the raw water is efficiently heated by using solar energy to heat the raw water. Heating.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a water treatment apparatus that reduces energy required for heating raw water with a heater and has high water treatment efficiency.
  • a water treatment apparatus comprises: A water treatment apparatus that obtains condensed water by heating raw water, partially evaporating it in an evaporation region, and condensing the vaporized vapor in a condensation region, A heating unit for heating the raw water; A steam guide for guiding the vaporized vapor from the raw water heated by the heating unit toward the condensation region; The reflux water is guided from the condensation region to the evaporation region, and the steam guided to the condensation region by the steam guide unit is exchanged with the reflux water, and the raw water and the reflux water are exchanged in the evaporation region.
  • a reflux water guide for heat exchange It is characterized by providing.
  • the reflux water guide unit may guide the reflux water in a direction opposite to the direction of steam guidance by the steam guide unit.
  • the reflux water guide unit may guide the reflux water in a larger amount than the condensed water obtained in the condensation region per unit time.
  • the reflux water guide may guide the raw water as the reflux water.
  • a heat exchanger that heats the raw water by cooling the raw water and the condensed water and cools the condensed water; Steam and gas-liquid that guides at least a part of the condensed water obtained in the condensation region to the heat exchanger and vaporizes condensed water cooled by exchanging heat with the raw water from the raw water in the condensation region.
  • the condensed water may be guided so that the condensed water obtained on the downstream side in the steam guiding direction by the steam guide unit exchanges heat with the upstream side of the raw water flowing through the heat exchanger.
  • the condensed water guide section divides the condensed water obtained in the condensation region into a plurality of directions in the direction of steam by the steam guide section, and circulates the raw water flowing through the heat exchanger for each of the divided condensed water. You may be guided to exchange heat with.
  • the raw water heated by the heating unit is dropped, and a vaporizing unit that vaporizes a part of the raw water by colliding the falling raw water with a collision member, the steam guide unit, Among the vapors vaporized by the vaporization unit, the vapor vaporized vertically above may be guided vertically downward in the condensation region, and the vapor vaporized vertically below may be guided vertically upward in the condensation region.
  • the condensed water guide section may drop or spray condensed water cooled by exchanging heat with the raw water onto the condensing region from above and bring it into vapor-liquid contact with vapor evaporated from the raw water.
  • the condensed water guide part includes a dropping part for dropping condensed water cooled by heat exchange with the raw water, and a pulverizing part disposed below the dropping part for pulverizing the dropped condensed water. You may have.
  • the condensed water guide part has a tray having a plurality of holes formed on the bottom surface, and guides condensed water cooled by heat exchange with the raw water to the tray, and condenses the condensed water from the plurality of holes. Water may be added dropwise.
  • the condensed water guide part has a cylindrical member having a plurality of holes formed on the side surface, and guides condensed water cooled by exchanging heat with the raw water to the inside of the cylindrical member, The condensed water may be dropped from a plurality of holes.
  • the heat exchanger may be disposed outside the container.
  • the heat exchanger may be a plate heat exchanger.
  • the present invention it is possible to increase the heat exchange efficiency between the desalinated or purified water and the raw water such as seawater, thereby obtaining a water treatment device with high water treatment efficiency.
  • FIG. It is a side view which shows typically the outline of the structure of the water treatment apparatus of a modification. It is a figure explaining the temperature change of the circulating air of a water treatment apparatus. It is a figure explaining the water treatment apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure explaining the temperature change of the seawater and circulating air of the water treatment apparatus comprised in multiple stages. It is a figure which shows the simulation result of the relationship between the distribution
  • the water treatment device 20 according to Embodiment 1 of the present invention is configured as a device that desalinates or purifies raw water such as seawater and sewage.
  • the water treatment apparatus 20 according to Embodiment 1 includes a cylindrical case 22 and pumps 28 and 29 that pump raw water and fresh water (condensed water).
  • the heat exchanger 30 that exchanges heat between the raw water and the fresh water, the heater 32 that heats the raw water, the evaporation unit 34 that evaporates the raw water, and the condensing unit 40 that condenses the steam are provided.
  • FIG.1 has shown the direction through which the air in the case 22 flows
  • the thick line arrow has shown the direction through which fresh water flows schematically
  • Dashed arrows schematically indicate the direction of flow of raw water.
  • the cylindrical case 22 has a donut-shaped (thick cylindrical shape) space sandwiched between an outer cylinder and an inner cylinder, and accommodates the evaporator 34 and the condenser 40 inside.
  • a region in the case 22 where the condensing unit 40 is disposed is referred to as a “condensed region” (a hatched region in FIG. 2).
  • the counterclockwise direction is referred to as the upstream side
  • the clockwise direction is referred to as the downstream side.
  • the case 22 is provided with a liquid reservoir 23 that collects raw water dropped from the evaporation section 34.
  • a drainage pipe 24 communicating with a drainage layer (not shown) outside the case 22 is attached to the liquid reservoir 23.
  • the case 22 is provided with a liquid reservoir 25 for collecting fresh water (condensed water) obtained in the condensation region.
  • the liquid reservoir 25 for collecting fresh water is divided into a plurality of sections along the air circulation direction inside the case 22. As an example, in this embodiment, the liquid reservoir 25 is divided into four liquid reservoirs 25a to 25d by providing partition plates 26 at equal intervals in order from the upstream side.
  • the fresh water obtained in the condensing unit 40 is collected so as not to be mixed with each other, and is led to the heat exchanger 30 through the pipe 31.
  • the liquid reservoir 25 should just be divided into at least 2 or more along the circulation direction of the air inside case 22, and is not limited to what is divided into four at equal intervals sequentially from the upstream. Absent.
  • the pump 28 pumps raw water as a target to be purified or desalinated from, for example, the sea or the like and pumps it to the heat exchanger 30.
  • the pump 29 is guided from the liquid reservoirs 25 a to 25 d to the heat exchanger 30, and pumps fresh water that has passed through the heat exchanger 30 toward the condensing unit 40.
  • various types such as a well-known internal combustion engine that outputs power by burning fuel, a well-known electric motor such as a synchronous motor or an induction motor can be used.
  • the pump 28 that pumps the raw water is provided on the upstream side of the heat exchanger 30, but may be provided on the downstream side of the heat exchanger 30 or on the downstream side of the heater 32. It may be provided on the side.
  • the heat exchanger 30 has a distribution path 30a for circulating raw water and a distribution path 30b for circulating fresh water, and exchanges heat between the raw water and fresh water obtained by the condensing unit 40.
  • a plate-type or pipe-type heat exchanger can be used as the heat exchanger 30 and is provided outside the case 22.
  • a pump 28 for pumping the raw water is attached to the upstream side, and a heater 32 is attached to the downstream side in the flow path 30a for circulating the raw water of the heat exchanger 30.
  • pipes 31 connecting the liquid reservoirs 25a to 25d and the circulation path 30b are respectively attached to the circulation path 30b for circulating the fresh water of the heat exchanger 30 in order from the upstream side for each predetermined section.
  • a pump 29 that pumps toward 40 is attached to the downstream side.
  • the fresh water obtained in the liquid reservoirs 25a to 25d is obtained by condensation of vapor evaporated from the raw water, as will be described in detail later. Therefore, the temperature is higher than that of the raw water pumped by the pump 28. For this reason, when raw water and fresh water are heat-exchanged by the heat exchanger 30, heat is transmitted from the fresh water to the raw water, the raw water is heated, and the fresh water is cooled.
  • the fresh water obtained in the condensing region is circulated so that the fresh water obtained on the upstream side exchanges heat with the downstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 30.
  • Paths 30a and 30b are configured. Specifically, in this embodiment, of the reservoirs 25a to 25d that collect fresh water obtained by the condensing unit 40, the fresh water stored in the upstream reservoir 25 is guided from the upstream side of the flow path 30b.
  • the heat exchanger 30 and the liquid reservoirs 25a to 25d are connected by a pipe 31 so that the fresh water stored in the liquid reservoir 25 on the downstream side sequentially joins (see FIG. 2).
  • the heat exchanger 30 performs heat exchange between the upstream side of the raw water distribution path 30a and the downstream side of the fresh water distribution path 30b, and the downstream side of the raw water distribution path 30a and the upstream side of the fresh water distribution path 30b. And heat exchange is performed.
  • the heat exchanger 30 is formed in an arc shape along the outside of the case 22, but is not limited to this example, and may be, for example, a plate shape having a flat portion. Good.
  • the heat exchanger 30 since the heat exchanger 30 is provided outside the case 22, the heat exchanger 30 can be easily maintained as compared with the case where the heat exchanger 30 is accommodated inside the case 22.
  • the raw water contains salt, there is a great advantage that the seawater can flow so as to flow outside the pipe.
  • the heater 32 further heats the raw water heated through the heat exchanger 30 to a predetermined temperature (for example, about 70 to 90 ° C.).
  • the heater 32 heats a medium such as water, for example, and transfers heat from the medium to the raw water to indirectly heat the raw water.
  • the heater 32 is disposed vertically above the case 22, but may be disposed at any place such as a side surface of the case 22.
  • the heating by the heater 32 may be performed using, for example, solar heat, may be performed by heating a heating wire, or may be performed by burning or oxidizing magnesium or the like in the medium.
  • the heating by the heater 32 is not limited to heating the raw water indirectly through a medium, and the raw water may be directly heated.
  • the raw water heated by the heater 32 is guided from above the case 22 to the evaporation unit 34.
  • the evaporation unit 34 evaporates the raw water heated by the heater 32 inside the case 22.
  • the evaporation unit 34 includes a mist generating mechanism 35, a guide 36, and a demister group 37.
  • the mist making mechanism 35 includes a plurality of fins 35a that rotate about an axis extending in the vertical direction (vertical direction) of the case 22 and a drive source 35b that rotates the fins 35a.
  • the drive source 35b is provided outside the case 22 so as to prevent flooding with raw water.
  • the raw water collides with the fins 35a and scatters, and is further divided by the wind pressure to form minute water droplets, which are diffused as mist into the air in the case 22. Part of the diffused mist spontaneously evaporates into water vapor.
  • the mist generating mechanism 35 promotes vaporization of the raw water by mist-forming the heated raw water.
  • the relatively large water droplets of the mist and the raw water that has not been mist fall down to the bottom of the case 22 due to gravity and are collected in the liquid reservoir 23 and discharged from the drain pipe 24 to the outside of the case 22.
  • the guide 36 is configured as a plate that prevents the raw water scattered from the mist generating mechanism 35 from flowing upstream from the guide 36 and guides the mist downstream (clockwise direction). ing.
  • the mist making mechanism 35 of this embodiment makes the raw water mist by causing the raw water to collide with the rotating plurality of fins 35a, and the raw water is scattered around the fins 35a regardless of the direction.
  • the guide 36 is disposed on the upstream side of the mist making mechanism 35 and guides the raw water scattered upstream from the raw water scattered from the mist making mechanism 35 to the downstream side.
  • the guide 36 is formed so that air flowing clockwise through the heat exchanger 30 can pass therethrough, and the guide 36 and the mist generating mechanism 35 are rotated clockwise in the case 22. The airflow is generated.
  • the guide 36 and the mist making mechanism 35 correspond to a “steam guide” of the present invention.
  • the demister group 37 is disposed on the downstream side (clockwise direction) of the mist generating mechanism 35 and removes mist contained in the air passing through the demister group 37.
  • the demister group 37 includes a plurality of plates extending from the bottom of the case 22 to the upper wall.
  • the plurality of plates are respectively formed in a plate shape having a plurality of peaks and valleys as viewed from above, and a plurality of plates are arranged in parallel with a predetermined gap so that air can pass between the plurality of plates.
  • the air passing through the demister group 37 collides with a plurality of plates of the demister group 37, mist contained in the collided air adheres to the plate, and the mist is removed from the air.
  • the mist removed by the demister group 37 falls to the bottom of the case 22 due to gravity, is collected in the liquid reservoir 23 and is discharged from the drain pipe 24 to the outside of the case 22. Therefore, the air carried downstream by passing through the demister group 37 contains only water vapor.
  • the water discharged from the drain pipe 24 is more foreign than the raw water (for example, sodium chloride, magnesium chloride in the case of seawater). It becomes a concentrated liquid with a high ratio.
  • the condensing unit 40 guides the fresh water that has passed through the heat exchanger 30 to the condensation region, and brings the fresh water and the circulating air inside the case 22 into gas-liquid contact.
  • the condensing unit 40 includes a tray 41 and a mesh plate (crushing unit) 42 as shown in FIG.
  • the tray 41 is formed in a box shape having a plurality of holes 41 a formed on the bottom surface, and is disposed vertically above the condensation region in the case 22.
  • the plurality of holes 41a formed in the tray 41 may be formed so that fresh water guided to the tray 41 is dropped into the condensation region by gravity, and the size and number thereof are arbitrary. .
  • the mesh plate 42 is placed vertically below the tray 41.
  • a wire mesh in which a plurality of holes are formed in a lattice shape can be used.
  • the mesh plate 42 collides with fresh water dripped from the tray 41, pulverizes the fresh water, and guides it to the condensation region.
  • the fresh water cooled through the heat exchanger 30 is guided to the tray 41 by the pump 29, and the fresh water guided to the tray 41 is dripped from the plurality of holes 41 a of the tray 41.
  • the dropped fresh water collides with the mesh plate 42 and is pulverized to form fine water droplets and fall in the condensation region in the case 22.
  • the condensing part 40 which guides to the condensing area
  • raw water is pumped from the sea or the like by the pump 28 and is pumped to the heat exchanger 30, and fresh water stored in the liquid reservoirs 25 a to 25 d is led to the heat exchanger 30 through the pipe 31. .
  • the raw water and fresh water pumped to the heat exchanger 30 exchange heat, and heat is transmitted from the fresh water to the raw water, whereby the raw water is heated and the fresh water is cooled.
  • the raw water heated through the heat exchanger 30 is guided by the heater 32 and further heated.
  • the raw water is guided to the mist making mechanism 35 of the evaporation unit 34, and is diffused as mist to the air in the case 22 by the mist making mechanism 35.
  • a part of the diffused mist spontaneously evaporates into water vapor.
  • the air in the case 22 containing the raw water and steam converted to mist moves through the case 22 and passes through the demister group 37, and the mist is removed to become air containing only steam.
  • this air reaches the condensation region in the case 22, the air containing the steam comes into gas-liquid contact with the fresh water guided to the condensation region by the condensing unit 40, and the steam is condensed to obtain fresh water.
  • Fresh water obtained by condensing the steam is collected in the liquid reservoirs 25a to 25d together with the fresh water guided to the condensation region by the condensing unit 40, and is guided to the heat exchanger 30 through the pipes 31 to exchange heat with the raw water. .
  • the fresh water stored in the liquid reservoirs 25a to 25d has a higher temperature than the raw water because the vaporized vapor from the heated raw water is condensed and collected, and heat is transferred from the fresh water to the raw water.
  • the fresh water that has passed through the heat exchanger 30 is collected in an external water storage tank (not shown) through the water collecting pipe 27.
  • a part of the fresh water that has passed through the heat exchanger 30 is guided to the tray 41 of the condensing unit 40 by the pump 29 and dropped from the tray 41, and is made into fine droplets by the mesh plate 42 and guided to the condensation region. Is done.
  • the fresh water guided to the condensing region by the condensing unit 40 comes into gas-liquid contact with air containing steam circulating in the case 22, condenses the steam, and is collected again in the liquid reservoirs 25a to 25d.
  • steam can be efficiently condensed by bringing fresh water and steam into gas-liquid contact.
  • the fresh water obtained in the condensation region has a higher temperature as the fresh water obtained on the upstream side in the air circulation direction inside the case 22, and the temperature becomes lower as the fresh water obtained on the downstream side.
  • a plurality of the liquid reservoirs 25a to 25d of the case 22 are provided along the air circulation direction inside the case 22. It is divided into.
  • the fresh water collected in the upstream reservoirs 25a to 25c has a higher temperature
  • the fresh water collected in the downstream reservoirs 25b to 25d has a lower temperature. There is no end.
  • the lower the fresh water collected in the downstream liquid reservoirs 25c and 25d (however, the temperature is higher than that of the raw water)
  • heat exchange with the upstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 30 is performed.
  • the higher the temperature of the fresh water collected in the liquid reservoirs 25a and 25b the heat is exchanged with the downstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 30.
  • the fresh water obtained in the condensing region can be efficiently heat-exchanged with the raw water, the energy for heating the raw water by the heater 32 can be reduced, and the water treatment capability of the water treatment apparatus can be improved.
  • the fresh water stored in the liquid reservoirs 25a to 25d is configured to be joined to the heat exchanger 30 through the pipe 31 in order from the fresh water obtained on the upstream side of the condensing region. Since the fresh water that has passed through the heat exchanger 30 is pumped by the pump 29 toward the condensing unit 40, the fresh water can be guided to the condensing unit 40 by one pump 29, thereby reducing the size and energy saving of the water treatment layer 10. Can be planned.
  • fresh water collected in the liquid reservoirs 25a to 25d is 92 ° C., 90 ° C., 88 ° C., 86 ° C. in order from the upstream side in the air circulation direction inside the case 22.
  • the raw water can be heated up to 92 ° C. ideally by performing heat exchange with the raw water in order from the fresh water having the lowest temperature.
  • the temperature of the fresh water collected in the liquid reservoir 25 is uniformized to, for example, 89 ° C., so that the raw water is heated to 92 ° C. by heat exchange between the raw water and the fresh water. It is not possible.
  • the fresh water obtained in the condensation region is divided into a plurality of portions along the steam circulation direction inside the case 22 and collected, and the fresh water collected downstream is passed through the heat exchanger 30.
  • Heat is exchanged with the upstream side of the raw water that is circulated, and the fresh water collected at the upstream side is heat exchanged with the downstream side of the raw water that is circulated through the heat exchanger 30, so that the fresh water and raw water obtained in the condensation region are efficiently heated. It can be exchanged to improve water treatment capacity.
  • the fresh water obtained on the upstream side in the air circulation direction in the case 22 is downstream of the raw water through which the heat exchanger 30 circulates.
  • the fresh water obtained at the downstream side and the fresh water obtained at the downstream side are exchanged with the upstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 30, so that the fresh water obtained at the condensation region and the raw water are efficiently heated. It can be exchanged to improve water treatment capacity.
  • the water treatment device 120 according to Embodiment 2 of the present invention is configured in a multistage manner in which a plurality of condensing units 40 and liquid reservoirs 25 according to Embodiment 1 are provided in the vertical direction.
  • the water treatment apparatus 120 according to Embodiment 2 includes a cylindrical case 122, pumps 28 and 29 that pump raw water and fresh water (condensed water), a heat exchanger 130 that exchanges heat between the raw water and fresh water, and raw water.
  • a heater 32 an evaporation section 34 for evaporating raw water, condensing sections 140A to 140C for condensing steam, and an air flow guide 50 for switching the air flow in the case 122 in the vertical direction.
  • the configurations of the pumps 28 and 29, the heater 32, and the evaporation unit 34 are the same as those in the first embodiment, and a duplicate description is omitted.
  • the case 120 is formed in a cylindrical shape having a donut-shaped space inside. Unlike the first embodiment, the case 120 is divided into a plurality in the vertical direction in the condensation region, and a plurality of liquid reservoirs 125A to 125C are formed side by side in the vertical direction. Note that the case 120 is not divided in the vertical direction in a region other than the condensation region. As an example, in the example shown in FIG. 4, the case 120 is divided into three in the vertical direction in the condensation region, and three liquid reservoirs 125A to 125C are formed. Each of the liquid reservoirs 125A to 125C is connected to the heat exchanger 130 via the pump 29. Note that the pump 29 may be provided on the downstream side of the heat exchanger 130 as in the first embodiment.
  • the vertically upper reservoirs 125A and 125B are configured such that the overflowed fresh water is guided to the lower condensing portions 140B and 140C, and the most vertically lower reservoir 125C has the overflow fresh water collecting pipe 27 is configured to be collected in a water tank (not shown) outside the case 22.
  • the case 120 is not limited to the case where the condensation region is divided into three layers in the vertical direction, and may be divided into two layers or four or more layers in the vertical direction.
  • the heat exchanger 130 is configured to exchange heat between raw water pumped by the pump 28 and fresh water obtained in the condensing region and pumped by the pump 29.
  • fresh water collected in the vertically upward reservoir 125A out of fresh water obtained in the condensation region exchanges heat with the upstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 130, and the vertically downward reservoir 125C.
  • the fresh water collected in step 1 is configured to exchange heat with the downstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 130.
  • the condensing parts 140A to 140C are provided above the divided areas in accordance with the fact that the condensing area of the case 120 is divided into a plurality of parts in the vertical direction.
  • Each of the condensing units 140A to 140C has a tray 41 and a mesh plate 42 as in the condensing unit 40 of the first embodiment, and guides fresh water that has passed through the heat exchanger 130 to the condensing region.
  • the air circulation guide 50 is configured such that the air circulating inside the case 120 is divided into a plurality of layers in the vertical direction and switched up and down.
  • the air flow guide 50 includes a guide plate 51 whose plate surface is twisted by 180 degrees around a rotation axis along the flow direction of air circulating inside the case 120.
  • the air flowing along the vertical upper surface of one guide plate 51 is guided vertically below the guide plate 51, and conversely, the air flowing along the vertical lower surface of the guide plate 51 It is guided vertically above the guide plate 51 along the plate surface of the plate 51.
  • the flow of air circulating inside the case 120 can be divided into a plurality of layers in the vertical direction and switched upside down.
  • plate-like members arranged side by side in the vertical direction are twisted 180 degrees around a common rotation axis along the flow direction of air circulating inside the case 120. It is configured in a spiral shape.
  • the top and bottom are swapped.
  • the air flow circulating inside the case 120 can be divided into a plurality of layers in the vertical direction and replaced. Specifically, by providing (N + 1) (N + 1) spiral guide plates 51 twisted 180 degrees around a common rotation axis along the air circulation direction (N is an arbitrary natural number), The circulating air flow can be divided into N layers in the vertical direction, and the top and bottom can be switched.
  • the steam generated vertically above is guided vertically below the condensation area by the air circulation guide 50, and the steam generated vertically below is vertically above the condensation area. It is comprised so that it may be guided to.
  • the air flow guide 50 may be provided on the upstream side of the demister group 37 or may be provided on the downstream side. The air flow guide 50 may also serve as the demister group 37.
  • the raw water and the fresh water are guided to the heat exchanger 130 as in the water treatment device 20 of the first embodiment, and the raw water is heated by transferring heat from the fresh water. .
  • the raw water heated through the heat exchanger 130 is further heated by the heater 32, guided to the mist making mechanism 35 of the evaporation unit 34, and diffused as mist to the air in the case 22 by the mist making mechanism 35.
  • a part of the diffused mist spontaneously evaporates into water vapor.
  • the air in the case 22 containing the raw water and water vapor converted to mist moves through the case 22 and passes through the demister group 37, so that the mist is removed and the air contains only steam.
  • the air is guided up and down by the air flow guide 50 to the condensation region divided into a plurality of layers in the vertical direction.
  • the air containing the vapor comes into gas-liquid contact with the fresh water guided to the condensing region by the condensing units 140A to 140C, and the vapor contained in the air condenses into fresh water.
  • Fresh water obtained by condensing steam is collected in the liquid reservoirs 125A to 125C, and a part of the fresh water is pumped to the heat exchanger 130 by the pump 29 to exchange heat with the raw water.
  • the fresh water discharged from the heat exchanger 130 is guided to the condensing parts 140A to 140C of the layer in which the fresh water is collected and again guided to the condensing region.
  • the fresh water guided to the condensing region by the condensing units 140A to 140C comes into gas-liquid contact with air containing steam circulating in the case 22, condenses the steam, and is collected again in the liquid reservoirs 125A to 125C.
  • the fresh water overflowing the liquid reservoirs 125A and 125B is guided to the condensing portions 140B and 140C in the lower layer, and the fresh water overflowing the lowermost liquid reservoir 125C is collected from the water collecting pipe 27 to an external water storage tank. It is done.
  • the raw water heated by the heater 32 collides while being guided by the mist making mechanism 35 and falling onto the plurality of fins 35a, as in the water treatment device 20 according to the first embodiment.
  • a part of the raw water vaporizes with this mist.
  • the temperature is lowered by the heat of vaporization. Therefore, the temperature of the raw water is lowered toward the lower side while colliding with the plurality of fins 35a. For this reason, the vapor generated in the evaporation unit 34 has a higher temperature in the upper vertical direction and a lower temperature in the lower vertical direction.
  • the fresh water guided to the condensation region by the condensing units 140A to 140C through the heat exchanger 130 is transferred from the vapor by gas-liquid contact with the vapor in the condensation region, and the temperature rises due to the condensation heat of the vapor.
  • fresh water guided to the condensing region by the condensing units 140A to 140C has a lower temperature in the upper vertical direction and a higher temperature in the lower vertical direction.
  • the circulation guide 50 it is possible to guide the steam having a higher temperature among the steam generated in the evaporation section 34 to the lower condensation region and guide the steam having a lower temperature to the upper condensation region. Then, fresh water obtained in the upper condensation region and collected in the liquid reservoir 125A is heat-exchanged with the upstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 130, and is obtained in the lower condensation region and collected in the liquid reservoir 125C. Is exchanged with the downstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 130. For this reason, it is possible to exchange heat with raw water in order from fresh water having a low temperature to fresh water having a high temperature, and to efficiently exchange heat between the fresh water and raw water obtained in the condensation region, thereby improving the water treatment capacity.
  • each of the liquid reservoirs 125A to 125C of each layer is not divided along the air circulation direction in the case 122, but the water treatment of the modified example of FIG.
  • each of the liquid reservoirs 125A to 125C in each layer is partitioned by a partition plate 26 along the air circulation direction in the case 122, as in the liquid reservoir 25 of the water treatment apparatus 20 of the first embodiment. It may be divided.
  • each of the liquid reservoirs 125A to 125C of each layer is divided along the air circulation direction in the case 122, and in the same manner as the water treatment apparatus 20 of the first embodiment,
  • the fresh water obtained on the upstream side exchanges heat with the downstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 130, and the fresh water obtained on the downstream side exchanges heat with the upstream side of the raw water flowing through the heat exchanger 130.
  • fresh water and raw water obtained in the condensing region can be more efficiently heat-exchanged to improve water treatment capacity.
  • the water treatment apparatus 120 configured in multiple stages is not limited to the one provided with such an air circulation guide 50.
  • the case 120 is not divided in the vertical direction only in the area where the mist generating mechanism 35 is provided, but is divided in the vertical direction in other areas, and the mist-generated raw water and air containing water vapor are in the same stage. It may be led to the condensation area.
  • a water treatment device 220 according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
  • seawater is heated and evaporated in the evaporation section 34, and the vapor is condensed in the condensing region 240 to obtain distilled water (fresh water) (hereinafter referred to as “water”).
  • water fresh water
  • evaporation method it is necessary to heat more seawater than the distilled water obtained. For example, as shown in the explanatory diagram of FIG.
  • the amount Z of distilled water obtained is 1.2 ton / h. Since the latent heat of water evaporation / condensation is 2400 J (joule) / g, the latent heat EL generated from the amount of distilled water Z is expressed by the following equation (1).
  • RO reverse osmosis membrane
  • a pipe 221 for circulating a liquid in the direction opposite to the air is arranged in the air circulation channel.
  • the liquid flowing through the pipe 221 is called reflux water.
  • the reflux water may be either seawater or water (fresh water), but is assumed to be water in the following description.
  • the heater 32 that heats the raw water and the evaporation unit 34 (misting mechanism 35) provided in the evaporation region. , Guide 36 and demister group 37).
  • a part of the raw water heated by the heater 32 is vaporized by the evaporation unit 34, and the vaporized vapor is guided to the condensation region 240 together with air to condense the vapor.
  • the condensing region 240 may not include the condensing units 40 and 140A to 140C of the first and second embodiments.
  • the water treatment device 220 according to Embodiment 3 includes a pump (not shown) that pumps raw water and a pump (not shown) that pumps reflux water into the pipe 221.
  • the reflux water flowing through the pipe 221 is heated by condensation heat (latent heat) generated in the condensation region 240.
  • the reflux water flows through the inside of the pipe 221 by, for example, a pump (not shown), and exchanges heat with the steam in the condensation region 240 through the pipe 221.
  • the reflux water is heated to the same temperature Hot as the circulating air.
  • the air flowing in at the temperature Tcold is heated not only by the heated seawater (temperature Theat) but also by the reflux water (temperature Hot).
  • the latent heat EL generated from the distilled water amount Z is supplied by the sensible heat of the heated seawater and the reflux water, and the relationship represented by the following equation (3) is ideally established.
  • X [ton / h] is the inflow of seawater
  • Y [ton / h] is the inflow of reflux water.
  • Equation (3) the energy to heat seawater to produce 1 ton of fresh water Is 6.0 kWh / (1 ton of fresh water), which is almost the same efficiency as RO.
  • RO is driven by electricity, whereas the evaporation method only needs to heat seawater and there is no energy loss during power generation (for example, about 60% loss due to heat generation). It can be efficiency.
  • Formula (4) is a relational expression in consideration of the energy balance in the evaporation unit 34, since the temperature of seawater is originally low, it is considered that the latent heat of condensation in the condensation region 240 is used for heating the seawater. . In this case, the seawater and the reflux water are heated using the latent heat generated in the condensation region 240. For example, assuming that seawater first flows in at a temperature Tcold and a flow rate X, and all the latent heat generated in the condensation region 240 is used for heating the seawater and the reflux water, the relationship expressed by the following equation (5) is established.
  • the reason why the equations (3) and (5) are satisfied simultaneously is that the temperature change amount ⁇ T of seawater in the evaporation unit 34 and the temperature change amount (Thot-Tcold) of seawater in the condensation region 240 are equal. Is the case. That is, in order to reduce the heating amount of the seawater in the evaporation section 34, it is necessary to reduce the temperature change amount (Thot-Tcold) of the seawater in the condensation region 240. For this reason, as shown in the water treatment device 320 according to the modified example of FIG. 10, it is desirable that the heating of the seawater in the condensation region 240 is also performed in a plurality of times with multiple stages of the water treatment device.
  • the number of stages of the water treatment device 320 is three.
  • circulates reflux water is abbreviate
  • air heating and energy loss are ignored.
  • the temperature change amount of seawater shall be equal in all the stages of the water treatment apparatus 320.
  • the left side in FIG. 10 shows seawater heated by the latent heat in the condensation region 240.
  • the seawater is heated from the temperature Tcold3 to the temperature Hot3 together with the reflux water by the condensation latent heat generated in the condensation region 240. Seawater heated to the temperature Hot3 goes to the second stage of the water treatment device 320. For this reason, in FIG.
  • temperature Tcold2 and temperature Hot3 become equal.
  • the seawater is heated from the temperature Tcold2 to the temperature Hot2 by the condensation latent heat generated in the condensation region 240, and then the first stage (from the bottom 3). Head to the stage.
  • the seawater is heated from the temperature Tcold1 (Thot2) to the temperature Hot1 by the condensation latent heat generated in the condensation region 240, and finally heated by the external heater 32. It becomes seawater of temperature Theat.
  • the amount of seawater temperature change by the heater 32 is also equal to the amount of seawater temperature change at each stage.
  • Seawater heated by the heater 32 flows into the first-stage evaporation section 34, so that the temperature is lowered due to latent heat and becomes the temperature Hot1.
  • This seawater flows into the second-stage evaporation section 34, and similarly the temperature is lowered by latent heat to become the temperature Hot2.
  • heating by the heater 32 is performed only at the uppermost part, and the power Ph thereof is expressed by the following equation (7).
  • the efficiency of the water treatment device is 6.1 kWh / (1 ton of fresh water).
  • the efficiency of RO with an electricity generation efficiency of 40% is 15 kWh / (1 ton of fresh water), and it can be seen that the water treatment apparatus of this embodiment having a pipe 221 for circulating reflux water is excellent.
  • FIG. 11 shows that in a single-stage water treatment apparatus 220, the air circulation rate is 2700 m 3 / h, the air temperature Theat that has passed through the evaporator 234 is 95 ° C., and the air temperature Tcold that has passed through the condensation region 240 is 85 ° C.
  • the inflow amount X of seawater is 1.2 ton / h
  • the circulation amount Y of the reflux water the water amount W [ton / 24h] obtained per 24 hours by the water treatment device 220, and heating are necessary.
  • the water amount W is indicated by a solid line
  • the power Ph is indicated by a broken line.
  • FIG. 11 shows that in a single-stage water treatment apparatus 220, the air circulation rate is 2700 m 3 / h, the air temperature Theat that has passed through the evaporator 234 is 95 ° C., and the air temperature Tcold that has passed through the condensation region
  • FIG. 12 shows the temperature distribution of the reflux water when Y is 17 times X.
  • the temperature of the reflux water for each place when 95 ° C. seawater is circulated in the center place C is shown.
  • the reflux water is 90 ° C. at the place C where the seawater flows, and the temperature change amount of the seawater and the reflux water in the evaporation section 34 is around 5 ° C. Then, the reflux water continues from the place B to the place A, and joins the 85 ° C.
  • the water treatment devices 220 and 320 obtain condensed water by heating raw water, partially evaporating it in the evaporation section 34, and condensing the vaporized vapor in the condensation region 240.
  • the water treatment devices 220 and 320 include a heater 32 that heats raw water, a steam guide (guide 36 and mist mechanism 35) that guides steam evaporated from the raw water heated by the heater 32 toward the condensation region 240, and A pipe that guides the reflux water from the condensation area 240 to the evaporation section 34 and exchanges heat between the steam and the reflux water guided to the condensation area 240 by the steam guide section, and exchanges heat between the raw water and the reflux water in the evaporation section 34. 221.
  • the reflux water is heated by the latent heat that condenses the steam, and in the evaporation section 34, heat for evaporating the raw water from the reflux water is applied. Therefore, it is possible to efficiently use the latent heat in which the steam condenses in the condensation region 240, and it is possible to provide a water treatment device with a high water treatment capacity.
  • the pipe 221 that circulates the reflux water is provided.
  • the pipe 221 is configured so that heat exchange is promoted in the condensation region 240 or the evaporation region, for example A meandering in the condensation region 240 or the evaporation region or a plate type heat exchanger may be used.
  • the reflux water preferably flows in the opposite direction of the air flow inside the apparatus. However, the reflux water may be guided from the condensation region 240 to the evaporation region to exchange heat with the steam and raw water. It may be circulated or guided regardless of the air flow.
  • the water treatment apparatuses 20 and 120 of the first and second embodiments may be provided with a pipe 221 for circulating the reflux water.
  • the condensing unit 40 guides fresh water to the tray 41 having a plurality of holes 41a formed on the bottom surface and drops the fresh water from the tray 41.
  • the tray 41 having a plurality of holes 41a formed on the bottom surface and drops the fresh water from the tray 41.
  • the condensing unit 40 guides fresh water to the tray 41 having a plurality of holes 41a formed on the bottom surface and drops the fresh water from the tray 41.
  • the pipe 43 by which the several hole 43a is formed in the side surface, and dripping fresh water from the several hole 43a.
  • the fresh water may be atomized and guided to the condensation region.
  • the mesh plate 42 is provided below the tray 41, but the mesh plate 42 may not be provided.
  • the fresh water stored in the liquid reservoirs 25a to 25d is guided to the heat exchanger 30 through the pipe 31 in order from the fresh water obtained on the upstream side of the condensing region.
  • the pump 29 is attached to each of the liquid reservoirs 25 a to 25 d divided into a plurality and is guided to the heat exchanger 30. May be.
  • the fresh water stored in the liquid reservoirs 25a to 25d flows through the flow path 30b of the heat exchanger 30 without being mixed with each other.
  • the tray 41 of the condensing unit 40 is divided into four by the partition plate so as to coincide with the division of the liquid reservoirs 25a to 25d of the case 22 when viewed from vertically above. (Not shown).
  • the fresh water pumped from the liquid reservoirs 25a to 25d by the pump 29 passes through the heat exchanger 30 and is guided to the sorting position of the tray 41 positioned vertically above each of the liquid reservoirs 25a to 25d.
  • the upstream liquid reservoirs 25a to 25c are arranged such that when fresh water is collected in the liquid reservoirs 25a to 25c at a predetermined height or more, the overflowed fresh water is one downstream liquid.
  • the reservoir 25d is configured to be sent to the reservoirs 25b to 25d (for example, the fresh water overflowed in the reservoir 25a is sent to the reservoir 25b).
  • 22 may be configured to be collected in a water tank (not shown) outside, or may be configured such that fresh water overflowed in all the liquid reservoirs 25a to 25d is collected in an external water tank.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

　水処理装置（２２０）は、原水を加熱して一部を蒸発部（３４）で気化させ、気化した蒸気を凝縮領域（２４０）で凝縮させることにより凝縮水を得る。水処理装置（２２０）は、原水を加熱するヒータ（３２）と、ヒータ（３２）により加熱された原水から気化した蒸気を凝縮領域（２４０）に向けて案内する蒸気案内部（３５、３６）と、凝縮領域（２４０）から蒸発部（３４）に還流水を案内し、蒸気案内部（３５、３６）により凝縮領域（２４０）に案内された蒸気と還流水とを熱交換させるとともに、蒸発部（３４）において原水と還流水とを熱交換させるパイプ（２２１）と、を備える。

Description

水処理装置
　本発明は、水処理装置に係り、詳しくは、原水を加熱して一部を気化させ、気化した蒸気を凝縮させることにより凝縮水を得る水処理装置に関する。
　従来、この種の水処理装置としては、海水などの原水を加熱して容器内でミスト化し、ミスト化に伴って発生した水蒸気と空気との混合気に、噴霧状の水を気液接触させて水蒸気を凝縮させることにより、原水を淡水化もしくは浄水化するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この水処理装置では、淡水化もしくは浄水化された凝縮水と海水などの原水とで熱交換を行わせた後に、原水を太陽光エネルギを用いて加熱機で加熱することにより、効率よく原水を加熱している。
国際公開第２０１０／０２９７２３号
　こうした水処理装置では、加熱機で原水を加熱するのに必要なエネルギを低減すれば、浄水化または淡水化の水処理効率を高めることができる。
　本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、加熱機で原水を加熱するのに必要なエネルギを低減し、水処理効率の高い水処理装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る水処理装置は、
　原水を加熱して一部を蒸発領域で気化させ、気化した蒸気を凝縮領域で凝縮させることにより凝縮水を得る水処理装置であって、
　前記原水を加熱する加熱部と、
　前記加熱部により加熱された原水から気化する蒸気を前記凝縮領域に向けて案内する蒸気案内部と、
　前記凝縮領域から前記蒸発領域に還流水を案内し、前記蒸気案内部により前記凝縮領域に案内された蒸気と前記還流水とを熱交換させるとともに、前記蒸発領域において前記原水と前記還流水とを熱交換させる還流水案内部と、
　を備えることを特徴とする。
　また、前記還流水案内部は、前記蒸気案内部による蒸気の案内方向と反対方向に前記還流水を案内してもよい。
　また、前記還流水案内部は、単位時間当たりに、前記凝縮領域で得られる凝縮水よりも多くの量の前記還流水を案内してもよい。
　また、前記還流水案内部は、前記還流水として前記原水を案内してもよい。
　また、前記原水と前記凝縮水とを熱交換させることにより前記原水を加熱するとともに前記凝縮水を冷却する熱交換器と、
　前記凝縮領域にて得られる凝縮水の少なくとも一部を前記熱交換器に案内するとともに、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を前記凝縮領域にて前記原水から気化した蒸気と気液接触させる凝縮水案内部と、
　を更に備え、
　前記凝縮水案内部は、前記凝縮領域にて得られる凝縮水のうち、前記蒸気案内部による蒸気の案内方向の上流側で得られる凝縮水が前記熱交換器に流通する原水の下流側と熱交換し、前記蒸気案内部による蒸気の案内方向の下流側で得られる凝縮水が前記熱交換器に流通する原水の上流側と熱交換するように前記凝縮水を案内してもよい。
　また、前記凝縮水案内部は、前記凝縮領域にて得られる凝縮水を前記蒸気案内部による蒸気の案内方向で複数に区分けして、該区分けした凝縮水ごとに前記熱交換器に流通する原水と熱交換するよう案内してもよい。
　また、前記蒸発領域において、前記加熱部により加熱された原水を落下させるとともに、落下する原水を衝突部材と衝突させることにより該原水の一部を気化させる気化部を備え、前記蒸気案内部は、前記気化部により気化した蒸気のうち、鉛直上方で気化した蒸気を前記凝縮領域における鉛直下方に案内し、鉛直下方で気化した蒸気を前記凝縮領域における鉛直上方に案内してもよい。
　また、前記凝縮水案内部は、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を鉛直上方から前記凝縮領域に滴下または噴霧して前記原水から気化した蒸気と気液接触させてもよい。
　また、前記凝縮水案内部は、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を滴下する滴下部と、該滴下部の下方に配設されて前記滴下された凝縮水を粉砕する粉砕部と、を有してもよい。
　また、前記凝縮水案内部は、底面に複数の孔が形成されているトレイを有し、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を該トレイに導いて、前記複数の孔から前記凝縮水を滴下してもよい。
　また、前記凝縮水案内部は、側面に複数の孔が形成されている筒状部材を有し、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を該筒状部材の内部に導いて、前記複数の孔から前記凝縮水を滴下してもよい。
　前記凝縮領域を内部に有する容器を備え、
　前記熱交換器は、前記容器の外部に配設されてもよい。
　前記熱交換器は、プレート形熱交換器でもよい。
　本発明によれば、淡水化もしくは浄水化された凝縮水と海水などの原水との熱交換効率を高くして、水処理効率の高い水処理装置を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る水処理装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。 実施の形態１に係る水処理装置の構成の概略を模式的に示す上面図である。 凝縮領域に水を滴下するトレイの一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る水処理装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。 空気の流れを鉛直方向において入れ替える入替板の概略を示す斜視図である。 複数の空気の流れが鉛直方向において入れ替えられるのを説明する説明図である。 変形例の水処理装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。 水処理装置の循環空気の温度変化を説明する図である。 実施の形態３に係る水処理装置を説明する図である。 多段に構成した水処理装置の海水と循環空気との温度変化を説明する図である。 還流水の流通量と、水処理装置で得られる水量、及び加熱に必要なエネルギとの関係のシミュレーション結果を示す図である。 還流水の場所ごとの温度分布を示す図である。 凝縮領域に水を滴下する穴あきパイプの一例を示す斜視図である。 変形例の水処理装置の構成の概略を模式的に示す上面図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１に係る水処理装置２０は、海水、下水などの原水を淡水化または浄水化する装置として構成されている。実施の形態１に係る水処理装置２０は、図１の側面図および図２の上面図に示すように、円筒状のケース２２と、原水、淡水（凝縮水）を圧送するポンプ２８、２９と、原水と淡水とを熱交換させる熱交換器３０と、原水を加熱するヒータ３２と、原水を蒸発させる蒸発部３４と、蒸気を凝縮させる凝縮部４０と、を備える。なお、図１、図２、後述する図７、及び、図１４中の細線矢印はケース２２内の空気の流れる方向を示しており、太線矢印は淡水の流れる方向を模式的に示しており、破線矢印は原水の流れる方向を模式的に示している。
　円筒状のケース２２は、外筒と内筒とによって挟まれたドーナツ状（肉厚の円筒状）の空間を内部に有し、蒸発部３４と凝縮部４０を内部に収容する。以下、ケース２２における凝縮部４０が配置されている領域を「凝縮領域」という（図２中、ハッチングが施された領域）。この実施の形態では、ケース２２の内部では、図２に示すように、上から見て右回りに空気が循環する。以下、左回りの方向を上流側といい、右回りの方向を下流側という。
　ケース２２には、蒸発部３４から落ちた原水を集める液溜め２３が設けられている。液溜め２３には、ケース２２の外部の図示しない排水層に連通する排水管２４が取り付けられている。また、ケース２２には、凝縮領域で得られた淡水（凝縮水）を集める液溜め２５が設けられている。淡水を集める液溜め２５は、ケース２２内部の空気の循環方向に沿って複数に区分けされている。一例として、この実施の形態では、液溜め２５は、上流側から順に、等間隔に仕切板２６が設けられて４つの液溜め２５ａ～２５ｄに区分けされている。複数に区分けされた液溜め２５ａ～２５ｄでは、凝縮部４０で得られる淡水が互いに混じらないように集められ、それぞれにパイプ３１を通じて熱交換器３０に導かれる。なお、液溜め２５は、ケース２２内部の空気の循環方向に沿って少なくとも２つ以上に区分けされていればよく、上流側から順に等間隔に４つに区分けされるものに限定されるものではない。
　ポンプ２８は、浄水化または淡水化する対象としての原水を例えば海などから汲み上げて熱交換器３０に圧送する。また、ポンプ２９は、液溜め２５ａ～２５ｄから熱交換器３０に導かれて、熱交換器３０を通った淡水を凝縮部４０に向けて圧送する。ポンプ２８、２９の駆動源は、例えば、燃料を燃焼させることにより動力を出力する周知の内燃機関、同期電動機又は誘導電動機といった周知の電動機など種々のものを用いることができる。なお、原水を圧送するポンプ２８は、この実施の形態では、熱交換器３０の上流側に設けられるものとしたが、熱交換器３０の下流側に設けられてもよいし、ヒータ３２の下流側に設けられてもよい。
　熱交換器３０は、原水を流通させる流通経路３０ａと淡水を流通させる流通経路３０ｂとを有し、原水と、凝縮部４０で得られた淡水とを熱交換させる。熱交換器３０は、例えばプレート式、パイプ式の熱交換器を用いることができ、ケース２２の外部に設けられている。熱交換器３０の原水を流通させる流通経路３０ａには、原水を圧送するポンプ２８が上流側に取り付けられ、ヒータ３２が下流側に取り付けられている。また、熱交換器３０の淡水を流通させる流通経路３０ｂには、液溜め２５ａ～２５ｄと流通経路３０ｂをそれぞれに接続するパイプ３１が上流側から所定区間ごとに順に取り付けられるとともに、淡水を凝縮部４０に向けて圧送するポンプ２９が下流側に取り付けられている。なお、液溜め２５ａ～２５ｄで得られる淡水は、後で詳述するように、原水から気化した蒸気が凝縮することによって得られるので、ポンプ２８によって圧送される原水に比して温度が高い。このため、熱交換器３０で原水と淡水が熱交換することによって、淡水から原水に熱が伝えられ、原水が加熱されるとともに、淡水が冷却される。
　また、熱交換器３０では、凝縮領域で得られる淡水のうち、上流側で得られる淡水ほど、熱交換器３０を流通する原水の下流側と熱交換が行われるように、原水と淡水の流通経路３０ａ、３０ｂが構成されている。この実施の形態では、具体的には、凝縮部４０で得られる淡水を集める液溜め２５ａ～２５ｄのうち、上流側の液溜め２５に溜められた淡水が、流通経路３０ｂの上流側から導かれ、下流側の液溜め２５に溜められた淡水が順々に合流するように、熱交換器３０と液溜め２５ａ～２５ｄとがパイプ３１で接続されている（図２参照）。そして、熱交換器３０は、原水の流通経路３０ａの上流側と淡水の流通経路３０ｂの下流側とで熱交換が行われ、原水の流通経路３０ａの下流側と淡水の流通経路３０ｂの上流側とで熱交換が行われるように構成されている。なお、図２では、熱交換器３０がケース２２の外側に沿うように円弧状に形成されているが、こうした例に限定されるものではなく、例えば平面部を有するプレート状などであってもよい。この実施の形態では、熱交換器３０をケース２２の外部に設けるので、熱交換器３０がケース２２内部に収容されるものに比べて、熱交換器３０のメンテナンスを容易に行うことができる。特に、原水に塩が含まれている場合には、パイプの外を流れるように海水を流すことができるという利点が大きい。
　ヒータ３２は、熱交換器３０を通って加熱された原水を所定の温度（例えば７０～９０℃程度）まで更に加熱する。ヒータ３２は、例えば、水などの媒体を加熱し、媒体から原水に熱を伝えて間接的に原水を加熱する。この実施の形態では、ヒータ３２は、ケース２２の鉛直上方に配置されるものとしたが、ケース２２の側面など如何なる場所に配置されてもよい。また、ヒータ３２による加熱は、例えば、太陽熱を用いて行ってもよいし、電熱線を加熱することによって行ってもよいし、マグネシウムなどを媒体内で燃焼または酸化させることによって行ってもよい。さらに、ヒータ３２による加熱は、媒体を介して間接的に原水を加熱するものに限定されず、直接に原水を加熱してもよい。ヒータ３２によって加熱された原水は、ケース２２の上方から蒸発部３４に案内される。
　蒸発部３４は、ヒータ３２によって加熱された原水をケース２２内部で気化させる。蒸発部３４は、ミスト化機構３５と、ガイド３６と、デミスタ群３７とを有する。ミスト化機構３５は、ケース２２の上下方向（鉛直方向）に伸びる軸を回転軸として回転する複数のフィン３５ａと、このフィン３５ａを回転させる駆動源３５ｂとを有する。なお、駆動源３５ｂは、原水による被水が防止されるように、ケース２２の外側に設けられることが好ましい。ヒータ３２で加熱された原水がミスト化機構３５に案内されると、原水は、ケース２２の上からフィン３５ａに向かって落下し、回転するフィン３５ａに衝突することによって、その一部が粉砕される。さらに、原水は、フィン３５ａと衝突して飛散する過程で風圧によってさらに分裂して微小な水滴となり、ケース２２内の空気にミストとして放散される。放散されたミストは、その一部が自然蒸発して水蒸気となる。このようにミスト化機構３５では、加熱された原水をミスト化することによって、原水の気化を促す。ミストのうち比較的大きな水滴及びミスト化しなかった原水は、重力によってケース２２下方に落下して液溜め２３に集められ、排水管２４からケース２２外部に排出される。
　ガイド３６は、図２に示すように、ミスト化機構３５から飛散される原水がガイド３６より上流側に向かうのを防止して、ミストを下流側（右回り方向）に案内する板として構成されている。上述したように、この実施の形態のミスト化機構３５は、回転する複数のフィン３５ａに原水を衝突させることにより原水をミスト化し、原水は、フィン３５ａによって方向を問わず周囲に飛散される。ガイド３６は、ミスト化機構３５の上流側に配置されて、ミスト化機構３５から飛散される原水のうち上流側に飛散される原水を下流側に案内する。また、ガイド３６は、熱交換器３０を通って右回りに流れてくる空気は通過することができるように形成されており、ガイド３６と、ミスト化機構３５とによって、ケース２２内に時計回りの気流が生じる。ここで、この実施の形態では、ガイド３６とミスト化機構３５とが本発明の「蒸気案内部」に相当する。
　デミスタ群３７は、ミスト化機構３５の下流側（右時計回りの方向）に配置され、デミスタ群３７を通過する空気に含まれるミストを取り除く。デミスタ群３７は、ケース２２の底部から上壁まで延びる複数の板によって構成されている。この複数の板は、上から見て山と谷とを複数有する板状にそれぞれ形成され、複数の板の間を空気が通過できるように所定の隙間が空けられて複数並列に配置される。こうしたデミスタ群３７を通過する空気は、デミスタ群３７の複数の板に衝突し、衝突した空気に含まれるミストが板に付着して、空気からミストが取り除かれる。デミスタ群３７によって取り除かれたミストは、重力によってケース２２の下部に落下し、液溜め２３に集められて排水管２４からケース２２の外部に排出される。したがって、デミスタ群３７を通過することにより、下流側に運ばれる空気には水蒸気のみが含まれることになる。なお、ミスト化などに伴って原水の一部が気化しているので、排水管２４から排出される水は、原水に比して異物（例えば、海水であれば塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなど）の割合が高い濃縮液となる。
　凝縮部４０は、熱交換器３０を通った淡水を凝縮領域に導いて、淡水とケース２２内部の循環空気とを気液接触させる。凝縮部４０は、この実施の形態では、図１に示すように、トレイ４１と、網板（粉砕部）４２とを有する。トレイ４１は、図３に示すように、底面に複数の孔４１ａが形成された箱状に形成され、ケース２２内の凝縮領域の鉛直上方に配置される。ここで、トレイ４１に形成されている複数の孔４１ａは、トレイ４１に案内された淡水が重力によって凝縮領域に滴下されるように形成されていればよく、その大きさ及び数は任意である。
　網板４２は、トレイ４１の鉛直下方に置かれ、例えば複数の穴が格子状に形成されている金網などを用いることができる。網板４２は、トレイ４１から滴下される淡水と衝突して、淡水を粉砕して凝縮領域に案内する。
　凝縮部４０では、熱交換器３０を通って冷却された淡水がポンプ２９によってトレイ４１に導かれ、トレイ４１に導かれた淡水は、トレイ４１の複数の孔４１ａから滴下される。滴下された淡水は、網板４２と衝突して粉砕され、細かい水滴となってケース２２内の凝縮領域を落下する。なお、この実施の形態では、液溜め２５ａ～２５ｄに集められた淡水を熱交換器３０に導くパイプ３１と、熱交換器３０を通った淡水を凝縮部４０に導くポンプ２９と、淡水をケース２２内の凝縮領域に案内する凝縮部４０とが、本発明の「凝縮水案内部」に相当する。
　次に、この実施の形態における水処理装置２０の動作を説明する。水処理装置２０では、ポンプ２８によって海などから原水が汲み上げられて熱交換器３０に圧送されるとともに、液溜め２５ａ～２５ｄに溜められた淡水がパイプ３１を通って熱交換器３０に導かれる。熱交換器３０に圧送された原水と淡水は熱交換し、淡水から原水に熱が伝えられて、原水が加熱されるとともに淡水が冷却される。熱交換器３０を通って加熱された原水は、ヒータ３２に案内されて更に加熱される。続いて、原水は、蒸発部３４のミスト化機構３５に案内され、ミスト化機構３５によってケース２２内の空気にミストとして放散される。そして、放散されたミストは、その一部が自然蒸発して水蒸気となる。
　ミスト化した原水および水蒸気を含んだケース２２内の空気は、ケース２２内を移動してデミスタ群３７を通過し、ミストが取り除かれて蒸気のみを含んだ空気となる。この空気がケース２２内の凝縮領域に至ると、蒸気を含んだ空気は、凝縮部４０によって凝縮領域に案内される淡水と気液接触し、蒸気が凝縮して淡水が得られる。
　蒸気が凝縮することによって得られる淡水は、凝縮部４０によって凝縮領域に案内される淡水とともに液溜め２５ａ～２５ｄに集められ、それぞれにパイプ３１を通じて熱交換器３０に案内されて原水と熱交換する。液溜め２５ａ～２５ｄに溜められた淡水は、加熱された原水から気化した蒸気が凝縮して集められているので、原水より温度が高く、淡水から原水に熱が伝えられる。熱交換器３０を通った淡水は、オーバーフローした分が集水配管２７を通じて図示しない外部の貯水槽に集められる。また、熱交換器３０を通った淡水の一部は、ポンプ２９によって凝縮部４０のトレイ４１に導かれ、トレイ４１から滴下されるとともに、網板４２によって細かい液滴とされて凝縮領域に案内される。そして、凝縮部４０によって凝縮領域に案内された淡水は、ケース２２内を循環する蒸気を含む空気と気液接触し、蒸気を凝縮させて再び液溜め２５ａ～２５ｄに集められる。このように、凝縮領域において、淡水と蒸気とを気液接触させることによって、効率よく蒸気を凝縮させることができる。しかも、この実施の形態では、底面に複数の孔４１ａが形成されたトレイ４１を用いて、トレイ４１から淡水を滴下させるので、簡易な構成で凝縮領域で気液接触を行わせることができる。さらに、トレイ４１の鉛直下方には、トレイ４１から滴下された淡水を粉砕して細かい液滴にする網板４２が設けられているので、淡水と蒸気とを効率よく気液接触させることができる。
　ここで、凝縮領域を通過する蒸気は、凝縮部４０によって案内される淡水と気液接触することによって冷却されるので、下流側に向かうほど、空気に含まれる蒸気は冷却される。このため、凝縮領域で得られる淡水は、ケース２２内部の空気の循環方向の上流側で得られる淡水ほど温度が高く、下流側で得られる淡水ほど温度が低くなる。このように凝縮領域で得られる淡水には温度勾配が生じるので、この実施の形態の水処理装置２０では、ケース２２内部の空気の循環方向に沿って、ケース２２の液溜め２５ａ～２５ｄを複数に区分けしている。これにより、上流側の液溜め２５ａ～２５ｃに集められる淡水ほど温度が高く、下流側の液溜め２５ｂ～２５ｄに集められる淡水ほど温度が低くなり、得られる淡水が互いに交わって温度が均一化してしまうことがない。そして、下流側の液溜め２５ｃ、２５ｄに集められた温度が低い淡水（ただし、原水に比べて温度は高い）ほど、熱交換器３０に流通する原水の上流側と熱交換させ、上流側の液溜め２５ａ、２５ｂに集められた温度の高い淡水ほど、熱交換器３０に流通する原水の下流側と熱交換させる。これにより、凝縮領域で得られた淡水を原水と効率よく熱交換させることができ、ヒータ３２によって原水を加熱するエネルギを低減させて、水処理装置の水処理能力を向上させることができる。
　また、この実施の形態では、液溜め２５ａ～２５ｄに溜められた淡水は、凝縮領域の上流側で得られる淡水から順に、パイプ３１を通じて熱交換器３０に導かれて合流するように構成され、熱交換器３０を通った淡水を凝縮部４０に向けてポンプ２９で圧送するので、１つのポンプ２９で淡水を凝縮部４０まで導くことができ、水処理層１０の小型化及び省エネルギ化を図ることができる。
　この実施の形態の水処理装置２０では、一例として、液溜め２５ａ～２５ｄに集められる淡水が、ケース２２内部の空気の循環方向の上流側から順に、９２℃、９０℃、８８℃、８６℃だった場合、温度の低い淡水から順に原水と熱交換を行わせることによって、理想的には原水を９２℃まで加熱することができる。一方、液溜め２５が区分けされていない場合には、液溜め２５に集められる淡水は温度が均一化されて例えば８９℃となるので、原水と淡水との熱交換によって原水を９２℃まで加熱することはできない。このように、この実施の形態では、凝縮領域で得られる淡水が、ケース２２内部の蒸気の循環方向に沿って複数に区分けされて集められ、下流側で集められた淡水を熱交換器３０を流通する原水の上流側と熱交換させ、上流側で集められた淡水を熱交換器３０を流通する原水の下流側と熱交換させるので、凝縮領域で得られた淡水と原水とを効率よく熱交換させて水処理能力を向上させることができる。
　以上説明した実施の形態１の水処理装置２０では、凝縮領域にて得られる淡水のうち、ケース２２内の空気の循環方向の上流側で得られる淡水が熱交換器３０に流通する原水の下流側と熱交換し、下流側で得られる淡水が熱交換器３０に流通する原水の上流側と熱交換するように構成されているので、凝縮領域で得られた淡水と原水とを効率よく熱交換させて水処理能力を向上させることができる。
（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２に係る水処理装置１２０は、図４に示すように、実施の形態１の凝縮部４０及び液溜め２５が鉛直方向に複数設けられた多段式に構成されている。実施の形態２に係る水処理装置１２０は、円筒状のケース１２２と、原水、淡水（凝縮水）を圧送するポンプ２８、２９と、原水と淡水とを熱交換させる熱交換器１３０と、原水を加熱するヒータ３２と、原水を蒸発させる蒸発部３４と、蒸気を凝縮させる凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃと、ケース１２２内の空気の流れを鉛直方向において入れ替える空気流通ガイド５０と、を備える。なお、ポンプ２８、２９、ヒータ３２、及び蒸発部３４の構成は、実施の形態１と同一であり、重複する説明は省略する。
　ケース１２０は、内部にドーナツ状の空間を有する円筒状に形成されている。ケース１２０は、実施の形態１と異なり、凝縮領域において、鉛直方向に複数に区分けされ、鉛直方向に並んで複数の液溜め１２５Ａ～１２５Ｃが形成されている。なお、ケース１２０は、凝縮領域以外の領域では鉛直方向に区分けされていない。一例として、図４に示す例では、ケース１２０は、凝縮領域で鉛直方向に３つに区分けされて、３つの液溜め１２５Ａ～１２５Ｃが形成されている。液溜め１２５Ａ～１２５Ｃのそれぞれは、ポンプ２９を介して熱交換器１３０に連結されている。なお、ポンプ２９は、実施の形態１と同様に、熱交換器１３０の下流側に設けられていてもよい。また、鉛直上方の液溜め１２５Ａ、１２５Ｂは、オーバーフローした淡水が下方の凝縮部１４０Ｂ、１４０Ｃに案内されるように構成されており、最も鉛直下方の液溜め１２５Ｃは、オーバーフローした淡水が集水配管２７を通じてケース２２外部の図示しない貯水槽に集められるように構成されている。なお、ケース１２０は、凝縮領域が鉛直方向の３層に区分けされるものに限定されず、鉛直方向に２層、または４層以上に区分けされていてもよい。
　熱交換器１３０は、ポンプ２８によって圧送される原水と、凝縮領域で得られてポンプ２９によって圧送される淡水とを熱交換させるように構成されている。熱交換器１３０は、凝縮領域で得られる淡水のうち、鉛直上方の液溜め１２５Ａに集められた淡水が、熱交換器１３０を流通する原水の上流側と熱交換し、鉛直下方の液溜め１２５Ｃで集められた淡水が、熱交換器１３０を流通する原水の下流側と熱交換するように構成されている。
　凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃは、ケース１２０の凝縮領域が鉛直方向に複数区分けされているのに合わせて、区分けされたそれぞれの領域の上方に設けられている。凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃのそれぞれは、実施の形態１の凝縮部４０と同様に、トレイ４１と網板４２とを有し、熱交換器１３０を通った淡水を凝縮領域に案内する。
　空気流通ガイド５０は、ケース１２０内部を循環する空気を、鉛直方向において複数層に分けて上下を入れ換えるように構成されている。空気流通ガイド５０は、図５に示すように、ケース１２０内部を循環する空気の流れ方向に沿った回転軸回りに、板面が１８０度ひねられたガイド板５１を有する。図５に示す例では、一枚のガイド板５１の鉛直上面に沿って流れる空気は、ガイド板５１の鉛直下方に導かれ、反対に、ガイド板５１の鉛直下面に沿って流れる空気は、ガイド板５１の板面に沿って、ガイド板５１の鉛直上方に導かれる。
　また、図６に示すように、複数枚のガイド板５１ａ～５１ｃを設けることによって、ケース１２０内部を循環する空気の流れを、鉛直方向において複数層に分けて上下を入れ替えることができる。複数枚のガイド板５１ａ～５１ｃは、鉛直方向に並べて配置された板状の部材が、ケース１２０内部を循環する空気の流れ方向に沿った共通の回転軸回りに、板面が１８０度ひねられた螺旋状に構成されている。こうしたガイド板５１ａ～５１ｃによって、ガイド板５１ａとガイド板５１ｂに挟まれる流路Ａと、ガイド板５１ｂとガイド板５１ｃに挟まれる流路Ｂは、図６中の右から左に空気が流れることによって上下が入れ替えられる。さらにガイド板５１の枚数を増やすことで、ケース１２０内部を循環する空気の流れを、鉛直方向において複数層に分けて入れ替えることができる。具体的には、空気の循環方向に沿った共通の回転軸回りに１８０度ひねられた螺旋状のガイド板５１を（Ｎ＋１）枚（Ｎは任意の自然数）設けれることにより、ケース１２０内部を循環する空気の流れを、鉛直方向においてＮ層に分けて上下を入れ替えることができる。
　この実施の形態では、空気流通ガイド５０によって、蒸発部３４で生じた蒸気のうち、鉛直上方で生じた蒸気が凝縮領域の鉛直下方に導かれ、鉛直下方で生じた蒸気が凝縮領域の鉛直上方に導かれるように構成されている。なお、空気流通ガイド５０は、デミスタ群３７の上流側に設けられてもよいし、下流側に設けられてもよい。また、空気流通ガイド５０がデミスタ群３７を兼ねるものとしてもよい。
　実施の形態２の水処理装置１２０では、実施の形態１の水処理装置２０と同様に、熱交換器１３０に原水と淡水とが導かれ、原水は、淡水から熱が伝えられて加熱される。熱交換器１３０を通って加熱された原水は、ヒータ３２によって更に加熱され、蒸発部３４のミスト化機構３５に案内されて、ミスト化機構３５によってケース２２内の空気にミストとして放散される。そして、放散されたミストは、その一部が自然蒸発して水蒸気となる。ミスト化した原水および水蒸気を含んだケース２２内の空気は、ケース２２内を移動してデミスタ群３７を通過することによって、ミストが取り除かれて蒸気のみを含んだ空気となる。この空気は、空気流通ガイド５０によって上下が入れ替えられて、鉛直方向に複数層に区分けされた凝縮領域まで案内される。そして、各層の凝縮領域において、蒸気を含んだ空気は、凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃによって凝縮領域に案内される淡水と気液接触し、空気に含まれる蒸気が凝縮して淡水となる。
　蒸気が凝縮することによって得られる淡水は、液溜め１２５Ａ～１２５Ｃに集められ、その一部は、ポンプ２９によって熱交換器１３０に圧送されて原水と熱交換する。熱交換器１３０から排出された淡水は、その淡水が集められた層の凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃに案内されて再び凝縮領域に案内される。そして、凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃによって凝縮領域に案内された淡水は、ケース２２内を循環する蒸気を含む空気と気液接触し、蒸気を凝縮させて再び液溜め１２５Ａ～１２５Ｃに集められる。そして、液溜め１２５Ａ、１２５Ｂをオーバーフローした淡水は、一つ下の層の凝縮部１４０Ｂ、１４０Ｃに案内され、最下層の液溜め１２５Ｃをオーバーフローした淡水が集水配管２７から外部の貯水槽に集められる。
　実施の形態２の水処理装置１２０では、実施の形態１の水処理装置２０と同様に、ヒータ３２によって加熱された原水は、ミスト化機構３５に案内されて複数のフィン３５ａに落下しながら衝突してミスト化される。このミスト化に伴って原水の一部は気化する。原水は、その一部が気化するときに、気化熱だけ温度が低下するので、複数のフィン３５ａに衝突しながら鉛直下方に向かうほど温度が低下する。このため、蒸発部３４で生じる蒸気は、鉛直上方の方が温度が高く、鉛直下方の方が温度が低くなる。
　一方、熱交換器１３０を通って凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃによって凝縮領域に案内される淡水は、凝縮領域で蒸気と気液接触することによって蒸気から熱が伝えられるとともに蒸気の凝縮熱によって温度が上昇し、落下に伴って温度が上昇していく。このため、凝縮部１４０Ａ～１４０Ｃによって凝縮領域に案内される淡水は、鉛直上方の方が温度が低く、鉛直下方の方が温度が高くなる。
　ここで、実施の形態２の水処理装置１２０では、蒸発部３４で生じた蒸気のうち、鉛直上方で生じた蒸気を鉛直下方に案内し、鉛直下方で生じた蒸気を鉛直上方に案内する空気流通ガイド５０を設けているので、蒸発部３４で生じた蒸気のうち、温度の高い蒸気を下層の凝縮領域に案内し、温度の低い蒸気を上層の凝縮領域に案内することができる。そして、上層の凝縮領域で得られて液溜め１２５Ａに集められる淡水を、熱交換器１３０を流通する原水の上流側と熱交換させ、下層の凝縮領域で得られて液溜め１２５Ｃに集められる淡水を、熱交換器１３０を流通する原水の下流側と熱交換させる。このため、温度の低い淡水から温度の高い淡水の順に原水と熱交換させることができ、凝縮領域で得られた淡水と原水とを効率よく熱交換させて水処理能力を向上させることができる。
　実施の形態２の水処理装置１２０では、各層の液溜め１２５Ａ～１２５Ｃのそれぞれは、ケース１２２内の空気の循環方向に沿って区分けされていないものとしたが、図７の変形例の水処理装置１２０Ａに示すように、実施の形態１の水処理装置２０の液溜め２５と同様に、各層の液溜め１２５Ａ～１２５Ｃのそれぞれがケース１２２内の空気の循環方向に沿って仕切板２６で仕切られて区分けされていてもよい。このように各層の液溜め１２５Ａ～１２５Ｃのそれぞれをケース１２２内の空気の循環方向に沿って区分けして、実施の形態１の水処理装置２０と同様に、ケース１２２内の空気の循環方向の上流側で得られる淡水が、熱交換器１３０を流通する原水の下流側と熱交換し、下流側で得られる淡水が熱交換器１３０を流通する原水の上流側と熱交換するように構成することによって、凝縮領域で得られた淡水と原水とを更に効率よく熱交換させて水処理能力を向上させることができる。
　また、実施の形態２の水処理装置１２０では、蒸発部３４で生じた蒸気のうち、鉛直上方で生じた蒸気を鉛直下方に案内し、鉛直下方で生じた蒸気を鉛直上方に案内する空気流通ガイド５０を設けるものとしたが、多段に構成される水処理装置は、こうした空気流通ガイド５０が設けられるものに限定されない。例えば、ケース１２０は、ミスト化機構３５が設けられた領域だけ鉛直方向に区分けされず、その他の領域では鉛直方向に区分けされて、各段でミスト化された原水および水蒸気を含む空気が同じ段の凝縮領域に導かれてもよい。
（実施の形態３）
　次に本発明の実施の形態３に係る水処理装置２２０について説明する。この実施の形態の水処理装置では、実施の形態１、２と同様に、海水を熱して蒸発部３４で蒸発させ、その蒸気を凝縮領域２４０で凝縮させて蒸留水（淡水）を得る（以下、蒸発法ともいう）。蒸発法では、得られる蒸留水よりも多くの海水を加熱する必要がある。例えば、図８の説明図に示すように、温度Ｔｈｏｔの水蒸気を含む空気を凝縮領域で冷却して温度Ｔｃｏｌｄとし、これをまた蒸発領域へと循環させる場合を考える。ここで、温度Ｔｈｏｔを９５℃とすると、空気中の飽和水蒸気量は４９７．７ｇ／ｍ３となり、温度Ｔｃｏｌｄを４０℃とすると、空気中の飽和水蒸気量は５０．７ｇ／ｍ３となる。いま、５０ｃｍ×５０ｃｍの通路を流速３ｍ／秒で空気を循環させたとすると、循環空気流量は、２７００ｍ３／ｈ（毎時）となる。この場合に、飽和水蒸気量を含んだ９５℃の空気が４０℃に冷やされると、得られる蒸留水の量Ｚは、１．２トン／ｈとなる。水の蒸発・凝縮の潜熱は、２４００Ｊ（ジュール）／ｇのため、蒸留水量Ｚから生じる潜熱ＥＬは、次式（１）で表される。
　EL=2400・Z [MJ（メガジュール）/h]　　　・・・（１）
　反対に、蒸発領域では、空気に水蒸気を含ませるために、海水に熱ＥＬを加えて温度Ｔｈｅａｔの海水を用意する必要がある。蒸発領域が、海水の温度をΔＴ［℃］上昇させるものとすると、温度差ΔＴを実現する顕熱ＥＳは、海水の流入量がＸ［トン／ｈ］の場合、次式（２）で表される。
　ES=4.2・ΔT・X [MJ/h]　　　・・・（２）
　仮に海水を温度Ｔｈｅａｔ＝１００℃まで加熱し、海水の蒸発によって水蒸気を含む空気が温度Ｔｈｏｔ＝９５℃に至るとすると、蒸発領域では温度差ΔＴ＝５℃の加熱が必要となり、このときの顕熱ＥＳは、２１・Ｘ［ＭＪ／トン］となる。顕熱ＥＳと潜熱ＥＬとが等しくなるには、蒸留水の量Ｚ＝１．２トン／ｈに対してＸ＝１３７トン／ｈが必要となる。つまり、１．２トンの淡水を得るために、その１１４倍の１３７トンの海水を加熱しなくてはならない。逆浸透膜を用いた淡水装置（以下、ＲＯという）と比較すると、ＲＯが６ｋＷｈ／（淡水１トン）の効率に対して、蒸発法では式（１）から６７０ｋＷｈ／（淡水１トン）の効率となる。蒸発法では、実施の形態２で説明したように、多段にすることで段数分効率を向上させることができるが、１０段設けて１０倍の効率を得ても、なおＲＯより効率が劣る。
　蒸発法の効率を向上させるために、図９の実施の形態３に係る水処理装置２２０に示すように、凝縮領域２４０で生じる潜熱を回収して再利用することを提案する。図８と図９とで異なるのは、空気の循環流路に、空気とは逆向きに液体を流通させるパイプ２２１を配置した点である。このパイプ２２１を流通する液体を還流水と呼ぶ。還流水は、海水と水（淡水）との何れとしても構わないが、以下の説明では水とする。
　実施の形態３に係る水処理装置２２０は、パイプ２２１の他に、実施の形態１、２と同様に、原水を加熱するヒータ３２と、蒸発領域に備えられた蒸発部３４（ミスト化機構３５、ガイド３６、デミスタ群３７）とを備える。この実施の形態に係る水処理装置２２０では、ヒータ３２で加熱された原水の一部が蒸発部３４で気化し、気化した蒸気が空気とともに凝縮領域２４０に案内されて蒸気が凝縮する。ここで、凝縮領域２４０には、実施の形態１、２の凝縮部４０、１４０Ａ～１４０Ｃは、備えられなくてよい。また、実施の形態３に係る水処理装置２２０は、原水を圧送する図示しないポンプ、及び、還流水をパイプ２２１の内部に圧送する図示しないポンプを備える。
　パイプ２２１を流通する還流水は、凝縮領域２４０で生じる凝縮熱（潜熱）によって加熱される。還流水は、例えば図示しないポンプによってパイプ２２１の内部を流通し、パイプ２２１を介して凝縮領域２４０の蒸気と熱交換する。理想的には、還流水は、循環空気と同じ温度Ｔｈｏｔまで加熱される。そして、蒸発部３４では、温度Ｔｃｏｌｄで流入する空気が、加熱された海水（温度Ｔｈｅａｔ）のみならず、還流水（温度Ｔｈｏｔ）によっても加熱される。この場合には、蒸留水量Ｚから生じる潜熱ＥＬが、加熱された海水と還流水との顕熱で供給されることになり、理想的には次式（３）で示す関係が成り立つ。ここで、Ｘ［トン／ｈ］は、海水の流入量であり、Ｙ［トン／ｈ］は、還流水の流入量である。
　2400・Z=4.2・ΔT・X+4.2・(Thot-Tcold)・Y　　　・・・（３）
　ここで、海水の温度変化量ΔＴを５℃、温度Ｔｈｏｔを９５℃、温度Ｔｃｏｌｄを４０℃、Ｚ＝１．２トン／ｈとすると、式（３）から次式（４）が導かれる。
　X+11Y=137 [トン/h]　　　・・・（４）
　いま、ＹがＸの１０倍であるとすると、Ｘは１．２３トン／ｈとなる。これは、上記した蒸留水の量Ｚとほぼ同量に当たる。このとき、式（３）の右辺第１項が、２５．８ＭＪ／ｈとなり、淡水製造量Ｚ＝１．２トン／ｈであるので、淡水１トンを製造するために海水を加熱すべきエネルギーは、６．０ｋＷｈ／（淡水１トン）となり、ＲＯとほぼ同じ効率となる。しかも、ＲＯは電気で駆動されるのに対して、蒸発法は海水を単に加熱すればよく、発電時のエネルギロス（例えば発熱による発電ではロスが６０％程度）が無いので、ＲＯよりも高効率とすることができる。
　ところで、式（４）は、蒸発部３４でのエネルギバランスを考慮した関係式であるが、海水はもともと温度が低いため、海水の加熱に凝縮領域２４０での凝縮潜熱を利用することが考えられる。この場合には、凝縮領域２４０で生じる潜熱を用いて、海水と還流水とを加熱することになる。例えば、海水が始めに、温度Ｔｃｏｌｄ、流量Ｘで流入し、凝縮領域２４０で生じる潜熱が全て海水と還流水との加熱に用いられるとすると、次式（５）に示す関係が成り立つ。
　2400・Z=4.2・(Thot-Tcold)・X+4.2・(Thot-Tcold)・Y　　　・・・（５）
　ここで、式（３）と式（５）が同時に成り立つのは、蒸発部３４での海水の温度変化量ΔＴと、凝縮領域２４０での海水の温度変化量（Ｔｈｏｔ－Ｔｃｏｌｄ）とが等しくなる場合である。つまり、蒸発部３４での海水の加熱量を小さくするには、凝縮領域２４０での海水の温度変化量（Ｔｈｏｔ－Ｔｃｏｌｄ）を小さくする必要がある。このため、図１０の変形例に係る水処理装置３２０に示すように、凝縮領域２４０での海水の加熱も水処理装置を多段にして、複数回にわけて行うことが望ましい。
　図１０では、水処理装置３２０の段数を３段としている。なお、図１０では還流水を流通させるパイプ２２１の図示を省略している。また、簡単のために、空気の加熱およびエネルギ損失を無視している。また、水処理装置３２０の全ての段において、海水の温度変化量は等しいものとする。図１０中左側は、凝縮領域２４０の潜熱で加熱される海水を示す。水処理装置３２０の３段目（下から１段目）において、海水は、凝縮領域２４０で生じる凝縮潜熱により、還流水とともに温度Ｔｃｏｌｄ３から温度Ｔｈｏｔ３へと加熱される。温度Ｔｈｏｔ３に加熱された海水は、水処理装置３２０の２段目に向かう。このため、図１０中、温度Ｔｃｏｌｄ２と温度Ｔｈｏｔ３とは等しくなる。同様に、水処理装置３２０の２段目において、海水は、凝縮領域２４０で生じる凝縮潜熱により、温度Ｔｃｏｌｄ２から温度Ｔｈｏｔ２へと加熱されて、その後、水処理装置３２０の１段目（下から３段目）に向かう。そして、同様に、水処理装置３２０の１段目において、海水は、凝縮領域２４０で生じる凝縮潜熱により、温度Ｔｃｏｌｄ１（Ｔｈｏｔ２）から温度Ｔｈｏｔ１へと加熱され、最後に外部のヒータ３２で加熱されて温度Ｔｈｅａｔの海水となる。ここで、ヒータ３２による海水の温度変化量も、各段での海水の温度変化量と等しいものとする。ヒータ３２で加熱された海水は、１段目の蒸発部３４に流入することで潜熱により温度が低下し、温度Ｔｈｏｔ１となる。この海水は、２段目の蒸発部３４に流入し、同様に潜熱により温度が低下して、温度Ｔｈｏｔ２となる。水処理装置３２０の３段目においても同様である。
　こうして各段から生成される水（淡水）の量Ｚは、式（４）中、（Ｔｈｏｔ－Ｔｃｏｌｄ）＝ΔＴとして、次式（６）で示される。これを、Ｎ段（Ｎは自然数）積み重ねた場合を考えると、ヒータ３２による加熱は最上部だけで行われて、そのパワーＰｈは次式（７）で示される。そして、式（６）、式（７）から、Ｎ段の水処理装置全体で得られる水量に対する、加熱器による加熱のパワーを淡水製造率で除したもの（Ｐｈ／（Ｎ・Ｚ））［ＭＪ／（淡水１トン）］として、式（８）、式（９）が導かれる。
　Z=4.2・ΔT・(X+Y)/ 2400　　　・・・（６）
　Ph=4.2・ΔT・X　　　・・・（７）
　Ph/(N・Z) [MJ/t]=2400・X/(N・(X+Y))　　　・・・（８）
　Ph/(N・Z) [kWh/t]=670・X/(N・(X+Y))　　　・・・（９）
　そして、ＹがＸの１０倍であり、段数Ｎを１０とすると、水処理装置の効率は、６．１ｋＷｈ／（淡水１トン）となる。比較として、電気生成効率を４０％としたＲＯの効率は、１５ｋＷh／（淡水１トン）となり、還流水を流通させるパイプ２２１を備えるこの実施の形態の水処理装置が優れていることがわかる。
　図１１は、１段の水処理装置２２０において、空気の循環量を２７００ｍ３／ｈ、蒸発部２３４を通過した空気の温度Ｔｈｅａｔを９５℃、凝縮領域２４０を通過した空気の温度Ｔｃｏｌｄを８５℃、海水の流入量Ｘを１．２トン／ｈとしたときに、還流水の流通量Ｙと、水処理装置２２０で２４時間当たりに得られる水量Ｗ［トン／２４ｈ］、及び加熱に必要なパワーＰｈ［ｋＷ］との関係のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１１では、水量Ｗについて実線で示し、パワーＰｈについて破線で示している。図１１に示すように、還流水の流通量Ｙは、海水の流入量Ｘの１７倍近傍で、最も水処理装置２２０における淡水製造量が多くなり、且つ、加熱に必要なエネルギが小さくなる。図１２は、ＹがＸの１７倍のときの還流水の温度分布を示す。図１２では、中央の場所Ｃに９５℃の海水を流通させたときの各場所ごとの還流水の温度を示している。図１２に示すように、還流水は、海水が流入する場所Ｃで９０℃となっており、蒸発部３４での海水および還流水の温度変化量が５℃近傍であることを示している。そして、還流水は、場所Ｂから場所Ａへと続いており、場所Ａで、ヒータ３２に向かう前の８５℃の海水と合流する。それに対して、図１２に示す場所Ａでは、入力海水が８５℃にも関わらず、８７℃以上の温度を維持しており、還流水が大きなエネルギを保持していることが分かる。そして、図１２に示す例から、還流水が十分にエネルギ回収に寄与していることが理解できる。なお、図１１及び図１２に示す結果は、１段のものであるが、装置を多段とした場合にも同様の結果となることは明らかである。装置を多段とした場合には、淡水製造量が増加するのに対して、加熱機による加熱は１段目を通過した海水に対してのみ行うので、淡水製造量に対して必要とされるエネルギは段数の増加とともに減少する。
　以上説明した実施の形態３に係る水処理装置２２０、３２０は、原水を加熱して一部を蒸発部３４で気化させ、気化した蒸気を凝縮領域２４０で凝縮させることにより凝縮水を得る。水処理装置２２０、３２０は、原水を加熱するヒータ３２と、ヒータ３２により加熱された原水から気化した蒸気を凝縮領域２４０に向けて案内する蒸気案内部（ガイド３６及びミスト化機構３５）と、凝縮領域２４０から蒸発部３４に還流水を案内し、蒸気案内部により凝縮領域２４０に案内された蒸気と還流水とを熱交換させるとともに、蒸発部３４において原水と還流水とを熱交換させるパイプ２２１と、を備える。これにより、凝縮領域２４０では蒸気が凝縮する潜熱によって還流水が加熱され、蒸発部３４では還流水から原水が気化するための熱が加えられる。したがって、凝縮領域２４０で蒸気が凝縮する潜熱を効率よく利用することができ、水処理能力の高い水処理装置を提供することができる。
　なお、実施の形態３に係る水処理装置２２０、３２０では、還流水を流通させるパイプ２２１を備えるものとしたが、パイプ２２１は、凝縮領域２４０や蒸発領域で熱交換が促されるように、例えば凝縮領域２４０や蒸発領域で蛇行していたりプレート式の熱交換器が用いられてもよい。また、還流水は、装置内部の空気の流れの反対方向に流通するのが好ましいが、凝縮領域２４０から蒸発領域に案内されて、蒸気および原水と熱交換すればよく、空気の流れに沿って流通させたり、空気の流れにかかわらず案内されてもよい。
　この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、実施の形態１、２の水処理装置２０、１２０に、還流水を流通させるパイプ２２１が設けられてもよい。また、上記した実施の形態では、凝縮部４０は、底面に複数の孔４１ａが形成されたトレイ４１に淡水を案内して、トレイ４１から淡水を滴下させるものとしたが、凝縮部４０は、例えば図１３に示すように、側面に複数の孔４３ａが形成されているパイプ４３に淡水を案内して、複数の孔４３ａから淡水を滴下させるなど他の構成としてもよい。また、こうした淡水を滴下させる機構に代えて、または加えて、淡水を霧化して凝縮領域に案内する構成としてもよい。さらに、上気した実施の形態では、トレイ４１の下に、網板４２を設けるものとしたが、網板４２を備えなくても構わない。
　上記した実施の形態１、２では、液溜め２５ａ～２５ｄに溜められた淡水は、凝縮領域の上流側で得られる淡水から順に、パイプ３１を通じて熱交換器３０に導かれて合流するように構成されるものとしたが、図１４の変形例の浄水装置４２０に示すように、複数に区分けされた液溜め２５ａ～２５ｄのそれぞれにポンプ２９が取り付けられて熱交換器３０に導かれるように構成されてもよい。変形例の浄水装置４２０では、液溜め２５ａ～２５ｄに溜められた淡水が、互いに混じることなく熱交換器３０の流通経路３０ｂを流通する。また、変形例の浄水装置４２０では、凝縮部４０のトレイ４１は、鉛直上方から見て、ケース２２の液溜め２５ａ～２５ｄの区分けと一致するように、仕切板によって４つに区分けられている（図示せず）。そして、液溜め２５ａ～２５ｄからポンプ２９によってそれぞれに圧送された淡水は、熱交換器３０を通って、液溜め２５ａ～２５ｄのそれぞれの鉛直上方に位置するトレイ４１の区分け位置に案内される。こうした構成によって、液溜め２５ａ～２５ｄに溜められる淡水の温度勾配を顕著にすることができ、原水を効果的に加熱して水処理能力を向上させることができる。
　また、変形例の水処理装置４２０では、上流側の液溜め２５ａ～２５ｃは、液溜め２５ａ～２５ｃに淡水が所定高さ以上に集められたときに、オーバーフローした淡水が一つ下流側の液溜め２５ｂ～２５ｄに送られるように構成され（例えば、液溜め２５ａでオーバーフローした淡水が液溜め２５ｂに送られるなど）、最も下流側の液溜め２５ｄは、オーバーフローした淡水が集水配管２７を通じてケース２２外部の図示しない貯水槽に集められるように構成してもよいし、全ての液溜め２５ａ～２５ｄにおいてオーバーフローした淡水が外部の貯水槽に集められるように構成されていてもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更（構成要素の削除を含む）をなし得ることはいうまでもない。
　本出願は、２０１２年４月１０日に出願された日本国特許出願２０１２－０８９７０８号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願２０１２－０８９７０８号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
２０、１２０、１２０Ａ、２２０、３２０、４２０　水処理装置
２２　ケース
２３　液溜め
２４　排水管
２５、２５ａ～２５ｄ　液溜め
２６　仕切板
２７　集水配管
２８、２９　ポンプ
３０　熱交換器
３１　パイプ
３２　ヒータ
３４　蒸発部
３５　ミスト化機構
３５ａ　フィン
３５ｂ　駆動源
３６　ガイド
３７　デミスタ群
４０　凝縮部
４１　トレイ
４２　網板
５０　空気流通ガイド
５１、５１ａ～５１ｃ　ガイド板
２２１　パイプ
２４０　凝縮領域

Claims (13)

  1. 　原水を加熱して一部を蒸発領域で気化させ、気化した蒸気を凝縮領域で凝縮させることにより凝縮水を得る水処理装置であって、
    　前記原水を加熱する加熱部と、
    　前記加熱部により加熱された原水から気化する蒸気を前記凝縮領域に向けて案内する蒸気案内部と、
    　前記凝縮領域から前記蒸発領域に還流水を案内し、前記蒸気案内部により前記凝縮領域に案内された蒸気と前記還流水とを熱交換させるとともに、前記蒸発領域において前記原水と前記還流水とを熱交換させる還流水案内部と、
    　を備えることを特徴とする水処理装置。
  2. 　前記還流水案内部は、前記蒸気案内部による蒸気の案内方向と反対方向に前記還流水を案内する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
  3. 　前記還流水案内部は、単位時間当たりに、前記凝縮領域で得られる凝縮水よりも多くの量の前記還流水を案内する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理装置。
  4. 　前記還流水案内部は、前記還流水として前記原水を案内する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の水処理装置。
  5. 　前記原水と前記凝縮水とを熱交換させることにより前記原水を加熱するとともに前記凝縮水を冷却する熱交換器と、
    　前記凝縮領域にて得られる凝縮水の少なくとも一部を前記熱交換器に案内するとともに、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を前記凝縮領域にて前記原水から気化した蒸気と気液接触させる凝縮水案内部と、
    　を更に備え、
    　前記凝縮水案内部は、前記凝縮領域にて得られる凝縮水のうち、前記蒸気案内部による蒸気の案内方向の上流側で得られる凝縮水が前記熱交換器に流通する原水の下流側と熱交換し、前記蒸気案内部による蒸気の案内方向の下流側で得られる凝縮水が前記熱交換器に流通する原水の上流側と熱交換するように前記凝縮水を案内する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の水処理装置。
  6. 　前記凝縮水案内部は、前記凝縮領域にて得られる凝縮水を前記蒸気案内部による蒸気の案内方向で複数に区分けして、該区分けした凝縮水ごとに前記熱交換器に流通する原水と熱交換するよう案内する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の水処理装置。
  7. 　前記蒸発領域において、前記加熱部により加熱された原水を落下させるとともに、落下する原水を衝突部材と衝突させることにより該原水の一部を気化させる気化部を備え、
    　前記蒸気案内部は、前記気化部により気化した蒸気のうち、鉛直上方で気化した蒸気を前記凝縮領域における鉛直下方に案内し、鉛直下方で気化した蒸気を前記凝縮領域における鉛直上方に案内する、
    　ことを特徴とする請求項５又は６に記載の水処理装置。
  8. 　前記凝縮水案内部は、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を鉛直上方から前記凝縮領域に滴下または噴霧して前記原水から気化した蒸気と気液接触させる、
    　ことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の水処理装置。
  9. 　前記凝縮水案内部は、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を滴下する滴下部と、該滴下部の下方に配設されて前記滴下された凝縮水を粉砕する粉砕部と、を有する、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の水処理装置。
  10. 　前記凝縮水案内部は、底面に複数の孔が形成されているトレイを有し、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を該トレイに導いて、前記複数の孔から前記凝縮水を滴下する、
    　ことを特徴とする請求項８又は９に記載の水処理装置。
  11. 　前記凝縮水案内部は、側面に複数の孔が形成されている筒状部材を有し、前記原水と熱交換して冷却された凝縮水を該筒状部材の内部に導いて、前記複数の孔から前記凝縮水を滴下する、
    　ことを特徴とする請求項８又は９に記載の水処理装置。
  12. 　前記凝縮領域を内部に有する容器を備え、
    　前記熱交換器は、前記容器の外部に配設される、
    　ことを特徴とする請求項５乃至１１の何れか１項に記載の水処理装置。
  13. 　前記熱交換器は、プレート形熱交換器である、
    　ことを特徴とする請求項５乃至１２の何れか１項に記載の水処理装置。
PCT/JP2013/060281 2012-04-10 2013-04-04 水処理装置 WO2013154011A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013549631A JP5836398B2 (ja) 2012-04-10 2013-04-04 水処理装置
KR20147028407A KR20140132007A (ko) 2012-04-10 2013-04-04 수처리 장치
US14/394,033 US10029923B2 (en) 2012-04-10 2013-04-04 Water treatment device
EP13776192.0A EP2837601A4 (en) 2012-04-10 2013-04-04 WATER TREATMENT DEVICE
CN201380019158.7A CN104245593A (zh) 2012-04-10 2013-04-04 水处理装置
AU2013247790A AU2013247790A1 (en) 2012-04-10 2013-04-04 Water treatment device
IN7302DEN2014 IN2014DN07302A (ja) 2012-04-10 2014-08-29

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012089708 2012-04-10
JP2012-089708 2012-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013154011A1 true WO2013154011A1 (ja) 2013-10-17

Family

ID=49327579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/060281 WO2013154011A1 (ja) 2012-04-10 2013-04-04 水処理装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10029923B2 (ja)
EP (1) EP2837601A4 (ja)
JP (1) JP5836398B2 (ja)
KR (1) KR20140132007A (ja)
CN (1) CN104245593A (ja)
AU (1) AU2013247790A1 (ja)
IN (1) IN2014DN07302A (ja)
WO (1) WO2013154011A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017069031A1 (ja) * 2015-10-23 2017-04-27 株式会社シーアイピーソフト 水処理装置
CN108295679A (zh) * 2018-04-20 2018-07-20 张家港市清源水处理有限公司 一种水处理用聚丙烯酰胺的配置系统及其配置方法
JP2019166468A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社オメガ 排水処理機構
CN112226604A (zh) * 2020-09-17 2021-01-15 天津市彬荣钢管有限公司 一种高利用率焊管水冷循环设备

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HK1212853A2 (zh) * 2015-08-10 2016-06-17 Shirhao Ltd 回收液體物質的裝置和方法
SG10201605165XA (en) * 2016-06-22 2018-01-30 Matthias Enzenhofer Humidity Management Device, Potable Water Generation System And Method
CN107155972A (zh) * 2017-06-21 2017-09-15 厦门中研融源科技有限公司 一种淡水海水转化方法及循环利用系统
KR102254829B1 (ko) * 2019-07-09 2021-05-24 고려대학교 산학협력단 증발식 해수담수화 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002515336A (ja) * 1998-05-14 2002-05-28 アクア・ピュア・ベンチャーズ・インコーポレイテッド 機械的蒸気再圧縮プロセス
JP2008229424A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Katsumi Iida 減圧蒸留装置
WO2009090785A1 (ja) * 2008-01-18 2009-07-23 Electra Holdings Co., Ltd. 省エネルギー型淡水製造装置
WO2010029723A1 (ja) 2008-09-09 2010-03-18 日曹エンジニアリング株式会社 多段蒸発濃縮・凝縮装置および方法
JP2012239956A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Se Corp 淡水化装置および淡水の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5096543A (en) 1990-09-27 1992-03-17 Kamyr, Inc. Carrier gas apparatus for evaporation and condensation
JPH04281890A (ja) * 1991-03-12 1992-10-07 Fuji Photo Film Co Ltd 廃液処理装置
WO2006025117A1 (ja) 2004-09-02 2006-03-09 Aquasystems Inc. 機械的蒸気圧縮法による単段フラッシュ蒸発法海水淡水化装置に用いる蒸発室
FR2928276B1 (fr) * 2008-03-10 2011-01-14 Ridel Evaporateur a compression mecanique de vapeur comportant un dispositif de detente en entree de separateur
WO2011007405A1 (ja) * 2009-07-13 2011-01-20 株式会社エレクトラホールディングス 浄水装置
CN102249470B (zh) * 2010-05-20 2013-10-09 东莞兴发五金制品有限公司 水蒸馏设备及包含该水蒸馏设备的饮水机
CN102408139B (zh) * 2011-11-02 2013-07-10 上海海事大学 太阳能磁制冷海水淡化装置及其海水淡化方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002515336A (ja) * 1998-05-14 2002-05-28 アクア・ピュア・ベンチャーズ・インコーポレイテッド 機械的蒸気再圧縮プロセス
JP2008229424A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Katsumi Iida 減圧蒸留装置
WO2009090785A1 (ja) * 2008-01-18 2009-07-23 Electra Holdings Co., Ltd. 省エネルギー型淡水製造装置
WO2010029723A1 (ja) 2008-09-09 2010-03-18 日曹エンジニアリング株式会社 多段蒸発濃縮・凝縮装置および方法
JP2012239956A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Se Corp 淡水化装置および淡水の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2837601A4

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017069031A1 (ja) * 2015-10-23 2017-04-27 株式会社シーアイピーソフト 水処理装置
CN107108270A (zh) * 2015-10-23 2017-08-29 Cip软件株式会社 水处理装置
JPWO2017069031A1 (ja) * 2015-10-23 2017-10-19 株式会社シーアイピーソフト 水処理装置
CN107108270B (zh) * 2015-10-23 2021-08-27 联合公司Mgr能源 水处理装置
JP2019166468A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社オメガ 排水処理機構
CN108295679A (zh) * 2018-04-20 2018-07-20 张家港市清源水处理有限公司 一种水处理用聚丙烯酰胺的配置系统及其配置方法
CN108295679B (zh) * 2018-04-20 2024-04-05 张家港市清源水处理有限公司 一种水处理用聚丙烯酰胺的配置系统及其配置方法
CN112226604A (zh) * 2020-09-17 2021-01-15 天津市彬荣钢管有限公司 一种高利用率焊管水冷循环设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP2837601A1 (en) 2015-02-18
JPWO2013154011A1 (ja) 2015-12-17
AU2013247790A1 (en) 2014-09-18
US20150075963A1 (en) 2015-03-19
EP2837601A4 (en) 2015-12-23
JP5836398B2 (ja) 2015-12-24
US10029923B2 (en) 2018-07-24
KR20140132007A (ko) 2014-11-14
CN104245593A (zh) 2014-12-24
IN2014DN07302A (ja) 2015-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5836398B2 (ja) 水処理装置
US10443942B2 (en) Cooling tower with indirect heat exchanger
US10288351B2 (en) Cooling tower with indirect heat exchanger
CA2924121C (en) Systems including a condensing apparatus such as a bubble column condenser
KR101109536B1 (ko) 상변화 매체를 이용한 증발식 해수 담수화 장치
US9995533B2 (en) Cooling tower with indirect heat exchanger
US20140291137A1 (en) Contoured humidification-dehumidification desalination system
JP2016540954A (ja) 蒸発及び吸収装置
JP2009292318A (ja) 熱交換装置
JP7333522B2 (ja) 低圧縮比を有する機械的蒸気圧縮装置
AU2005288660B2 (en) Cooling tower
KR101323160B1 (ko) 선박용 수직형 다단 조수기
US20190134527A1 (en) Water Treatment Equipment
WO2020045662A1 (ja) 熱交換器
JP6145121B2 (ja) 水処理装置
RU2772390C2 (ru) Устройство механической компрессии пара, имеющее низкую степень сжатия
JP2015101966A (ja) ガス設備、ガスタービンプラント、および、コンバインドサイクルプラント
KR102189530B1 (ko) 분산형 증기경로가 구비된 med
JPH04116353A (ja) 空冷吸収冷暖房機

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013549631

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13776192

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013776192

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013776192

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013247790

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20130404

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147028407

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14394033

Country of ref document: US