JPH0436721B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景 本発明は熱交換の方法及びその装置に関係す
る。その応用主眼は蒸留及び向流熱交換にある。
本発明の各種のモデルとして、水の蒸留、燃料ア
ルコールの蒸留、ジユース及び海水の濃縮、産業
廃水からの有毒化学物質の分離、穀料又は衣類か
らの水分除去、液状樹脂間の熱交換、及び発電な
どが挙げられる。 本発明の基本設計指針はシステムを通しての流
量に対して表面積にわたつて熱を移動させること
にある。背景に関する本節では本発明が解決する
若干の問題を確認し、更に従来の解決法について
記載する。 給 水 全世界的給水 我々の惑星の生態系には約3.26×10¹¹立方マイ
ル（１兆3260億立方キロメートル）の水を含有す
る。このうちのほんのわずかな量が飲料水又は潅
漑用水に用いられている。97％が海洋として存在
し、人間生活には塩分が過剰である。その他の２
1/2％が極地方の氷帽として凍結されている。飲
料水や潅漑用水はほぼ完全に清水に依存し、その
量は全世界の水分量の1/2％以下である。10億人、
すなわち我々の1/4が清浄な飲料水を必要として
いる。世界保険機構によると、人の疾病の80％は
汚染飲料水が原因となつている。胃腸炎や赤痢、
コレラ、及び他の飲料水を媒介とした病気によつ
て毎年１千万人が命を失つている。国際連合は
1980年代の国際飲料水及び衛生事業世紀を宣言
し、1990年までに全人類に清浄飲料水を供給する
という意欲的な目標を設定した。この目標を達成
するために、国際連合は今世紀末までに毎日平均
50万人に新しい清浄飲料水資源を提供しなければ
ならない。国際連合コーデイネーターのDr.Peter
Bourneは豊富な清浄水は「全世界の農業生活者
の生活様式を全体的に改革する」であろうと予測
している。 米国における給水 米国は地下水資源と表面水資源をほぼ同程度利
用している。米国人は殆どじや口を回せば手に入
る安全できれいな豊富な水を用いて成長し、それ
を当然のことと考えて来た。しかし、我々の給水
系は使い過ぎの徴候を示している。河川や湖沼、
池、小川、及び他の表面水資源は降水に依存する
が、1981年春のかんばつにより28州を含む地域の
水が枯渇した。ニユーヨーク市は1981年１月19日
にかんばつ注意報を出し、数ヶ月にわたつて水の
使用を制限した。ウエストパルムビーチ市は1981
年５月に飲料水を制限した。我国の多くの地域は
貯水槽と呼ばれる巨大な地下貯水所からの定常的
な給水に依存した。オガララ（Ogallala）の帯水
層は、800マイル（1280キロメートル）にわたり、
西テキサスからサウスダコタにわたる地域に飲料
水を提供し、主要農業地域に潅漑水を与える。こ
の帯水層は、これに浸出した降水のほんのわずか
な量を永久に蓄積している。米国南西部の幾つか
の地域では１万年も前の降雨による地下水を飲料
水として利用している。 我々は帯水層から１日当り10億ガロンの水を汲
み出しており、これは降水の帯水層への浸出速度
より速いものである。我々は貴重な資源を発掘し
ているので、多くの地域で水脈が減少している。
カリフオルニアのサンジャキン（San Joaquin）
渓谷では、地下水を汲み過ぎたために、コネチカ
ツト州程度の広さの地域が過去25年間に30フイー
ト（9.1メートル）も沈降して来ている。地下水
の過剰使用のために中西部の農業はその存在が脅
かされている。ネブラスカ州の水資源を計画する
Michael Jess（ニユーズウイーク紙、２／23／
81）によると、「地域によつて変動はあるが若干
の人々は、2000年代初期には、ネブラスカ州の幾
つかの地域では給水が完全に枯渇して農作業を２
度と行えなくなる」と予測している。1981年５
月、フロリダ州Winter Parkでは土地が陥没して
市の一部を飲み込み、幅400フイート（120メート
ル）、深さ100フイート（30メートル）の円形の亀
裂が生じた。地下の石灰岩が崩壊してこの巨大な
ドリーネが形成された。水を排除し過ぎると石灰
岩はもろくなり崩壊するようになるわけである。 米国沿岸都市における給水 主要沿岸都市は、内陸部と同様に新鮮な水を必
要としている。海水の浄化はほとんど試みられて
いない。ニユーヨーク市は北西125マイル（200キ
ロメートル）のキヤツシキル マウンテン
（Catskill Mountains）の貯水所から汲み上げ、
高度に中央化した分配システムによつて市民に給
水している。市内では、800万人に用いられる水
は全てシテイートンネル（City Tunnel）＃１、
シテイートンネル＃２として知られた２つの巨大
な水路に集中する。1917年及び1936年に建設され
たこれらのトンネルはそれ以来絶えず利用されて
いる。これ等のトンネルは地下800フイート（243
メートル）にあり、保守及び検査は可能ではな
い。ニユーヨークシテイの前水問題委員の
Maurice Feldmanは10年から40年以内にトンネ
ルは崩壊すると予言している。1970年になつてか
らこの都市では、岩石を爆破し、コンクリートで
裏打ちされた長さ60マイル（96Km）、直径24フイ
ート（７メートル）の第３のトンネル掘削工事を
開始した。市の財政上の理由から、この工事は
1975年に中断されたままである。その時の陸軍の
技術者の計算によると、市の給水管は１日当り
100000000ガロン（4400000000リツトル）も漏水
し、これはサンフランシスコの水消費率と同じで
あつた。工事は1977年に再会された。シテイート
ンネル＃３の全建造費用の現在の評価額は50〜
100億ドルである。 ロサンゼルスも、又海水を浄化するよりも技術
者の巨大な努力により新鮮な水を移入している。
ロサンゼルス居住者は北方340マイル（544Km）の
オーエンスバレイ（Owens Valley）と東に240
マイル（384Km）のコロラド川から水を獲得して
いる。ロサンゼルスは1920年代に支流から汲水を
開始したため、オーエンスバレイから水を除去す
ることによりモノレイク（MonoLake）の水位
は44フイート（13.4ｍ）に低下した。1981年まで
は、数万の渡り鳥がモノレイクに巣を作り、湖の
塩水から塩水小えびを常食とした。しかしなが
ら、湖の水量が減るにつれて、その塩分が増加
し、塩水小えびの生息には塩分過剰になつた。従
つて適当な食料源がなかつたので、1981年にモノ
レイクで孵化したカリフオルニア湾のひよこは死
滅してしまつた。モノレイクを国立公園にすると
いう最近の国会での法案はオーエンスバレエから
南カリフオルニアへの水流を妨害するものであ
る。 ロサンゼルス及びサンジエゴで使用される水の
３／４はコロラド川から得られる。フーバーダムで
発電された電力のほぼ1/3はコロラド川の水を、
多くの運河、トンネル、水路を通して南カリフオ
ルニアの砂漠や海岸線に給水するために用いられ
ている。コロラド川は南西部の唯一の主要な表面
水資源であり、コロラド、ユタ、アリゾナの住民
もこの水を利用している。1985年に中央アリゾナ
開発計画（Central Arizona Project）が開始さ
れ、これによつてコロラド川の水は東方へ、すな
わち300マイルの砂漠地帯を越えてフエニツクス
及びタクソンに輸送されることになる。カリフオ
ルニアの割り当ては年当たり約20％、すなわち
3250億ガロン（1.4兆リツトル）減少することに
なる。南カリフオルニア人は、他の水資源を見出
さない限り、きびしい水保存対策に迫られること
になる。 水質汚濁 水不足の問題は新鮮な給水の汚濁によつて深刻
の度を増している。トリハロメタンガスは、実験
室の動物にガンを誘起するものとして知られてい
るが、都市給水システムを利用して飲料水を媒介
とする病気の拡散を防止しようとする塩素化工程
の結果として、飲料水の全てを汚染する。トリハ
ロメタンは塩素が水中の藻や、微生物、又は他の
有機物質と相互作用する時に形成される。他の汚
染物質は給水システムに起因するもので、水道水
に浸出する給水管からの鉛成分やアスベストなど
が考えられる。 汚染物質は、又、地下水も汚染する。ニユーイ
ングランドで、凍結路面上に投げ出された塩が帯
水層に浸入し、マサチユセツツ州の数地区の住民
は水道料の請求書の他に、水道水の塩分含量が高
く危険であり、びん詰水を飲むようにとの通知を
受けている。ニユーヨークシテイでは過去３年間
に600以上の井戸が化学汚染のために閉鎖されて
いる。井戸はアトランチツクシテイの住民の飲料
水の半分を供給し、ニユージヤージ州では過去10
年間にわたつて投棄された化学物質によつて汚染
の危険が切迫している。カリフオルニアのサンジ
ヤキン渓谷では、住民の80％が飲料水のために井
戸を用いているが、多くの井戸はDBCP（ジブロ
モクロロプロパン）として知られる高度に毒性の
農薬を含有するため、閉鎖されている。House
Goverment Operations小委員会の報告による
と、トリクロロエチレン、ジオキサン、及びベン
ゼンなどの工業用溶媒や毒性農薬が1980年９月段
階で少なくとも250ヶ所から地下水に浸入してい
る。米国には、50000ヶ所以上の廃棄物の投棄場
があり、これ等の投棄場から如何に多くの有毒化
学物質が給水系に漏出しているかを誰も知つてい
ない。一度地下水が汚染されると、恐らく数100
年、或いは数1000年も汚染状態を続けると思われ
る。 水の蒸留 過去数千年にわたつて人々は、蒸留を水を浄化
するための完全な分離法と考えて来た。蒸留は、
水を沸騰、その蒸気を他の場所に移すこと、この
蒸気を濃縮して純水を得ることからなる。アリス
トテレス（384B.C.）は塩水を蒸発させて純水が
得られることに言及している。アフロデイシアス
（Aphrodisias）のアレキサンダー（Alexander）
（B.C.約100年）は水夫に海水を沸騰させ、海綿を
蒸気中に置いて飲料水を得る方法を語つている。
沸騰海水からの個々の水蒸気分子は決して塩分を
伴わず、すなわち蒸気は純粋な水蒸気になつてい
る。蒸留に伴う主要な問題点は水を沸騰させるた
めのエネルギー量が極度に高い点にある。 家庭用蒸留装置 或る人達は水道水の浄化に蒸留器として知られ
る家庭用蒸留装置を使用している。従来の水道水
蒸留器は沸騰室と、凝縮室と、電気ヒータとから
なる。ヒータは不純な水の沸騰に使用される。水
蒸気は凝縮室を通して凝縮し、蒸留水になる。こ
れ等の蒸留器は分解給水管からのアスベスト又は
鉛、凍結道路に投げ出された塩、産業廃水からの
ヒ素又はカドミウムなど飲料水を汚染する固体状
汚染物質を除去する。しかし、殆どの水道水用蒸
留器は有毒ガス又は有毒液体を除去せず、これ等
は水蒸気と共に沸騰し、得られた水を汚染する。 水道水用蒸留器はそのコストのために有効さが
制限される。これ等の蒸留器はエネルギーを再循
環させない。電気ヒータは水の加熱及び沸騰に必
要な全てのエネルギー、例えば、ガロン当り2.8
キロワツト時を供給しなければならない。キロワ
ツト時当り11セントとして、蒸留に必要なコスト
がガロン当たり31セント（リツトル当たり７セン
ト）になる。家庭用蒸留器の殆どは１日当たり10
ガロン（44リツトル）の水を純化出来、これは小
家族の飲料水、料理用水として十分な量である。
このような水の蒸留に必要なエネルギーのコスト
は１ヶ月9200ドルとなる。入浴、シヤワー、衣類
の洗浄、皿類の洗浄などのために１日当たり200
ガロン（880リツトル）の水を浄化すると有益で
ある。しかしながら、このように大きな出力を与
える従来の蒸留器は寸法が大きく、高価であり、
運転に要するエネルギーは１ヶ月1800ドル以上に
なる。 従来の海水蒸留器 カリフオルニア州フアウンテインバレエ
（Fountain Valley）の遺棄された脱塩プラント
は海水浄化に対する米国の経験を物語るものであ
る。1400万ドルの費用で1975年に建造されたプラ
ントは１日当たり150万ガロン（6600万リツトル）
の純水を蒸留するように設計され、24時稼働する
ものであつた。しかしながら、そのボイラーの騒
音が耐え難いという苦情があがり、夜間は停止さ
せることになつた。このプラントは１日当り300
万ガロン（1300万リツトル）を生産しただけで、
エネルギーの消費量は、設計者が全150万ガロン
の蒸留に必要と見積つた全てのエネルギーを必要
とした。稼動後９カ月で政府はプラントが高価過
ぎるとして閉鎖を決定した。今では、鳩がそこを
ねぐらにし、断熱材を利用してキヤツトウオーク
に沿つて巣をかけるという状況である。類似の蒸
留施設がカリフオルニア州チユラビスタ（Chula
Vista）及びテキサス州フリーポート
（Freeport）に建設されたが、いずれもスクラツ
プとして売りに出された。 蒸気圧縮蒸留 エネルギーを再循環させる方法により若干の大
形海水蒸留施設では蒸留コストを低減させてい
る。エネルギー再循環工程は蒸気圧縮蒸留法とし
て（Holden、米国特許第3423293号）公知の方法
である。この工程は、蒸気が凝縮する時の該蒸気
により与えられる熱により海水を沸騰させる方法
を取るものである。（水蒸気が凝縮する時、該水
蒸気は全て熱に戻り、次にこの熱は水蒸気を沸騰
させるために用いられる。）この熱を再生利用す
るために、蒸気圧縮蒸留器は水蒸気を圧縮し、か
くして該水蒸器は沸騰海水に接触する金属管内で
凝縮する。凝縮水蒸気によつて開放された熱は管
壁を通して沸騰海水中に流入し、より多くの水蒸
気を生成する。凝縮された水蒸気は、ここで蒸留
されて液体水となり、向流熱交換装置を通過し、
これによつて、次に流入する海水を加熱する。 この様にして、エネルギーを再循環させること
によつて、蒸気圧縮蒸留器は1000ガロン（4400リ
ツトル）の海水の蒸留に必要なエネルギー要件を
2800キロワツト時〜75キロワツト時に低減させ、
又コストも196ドル〜5.25ドルに（kwh当たり７
セントの産業換算により）低減させた。技術的に
はこれは著しい成果であるが、実用的には高価で
ある。ロサンゼルスは従来の蒸気圧縮蒸留器を用
いてコロラド川の水に置き代えるのに十分な太平
洋海水を蒸留すると、それは1985年中にアリゾナ
まで失うことになり、エネルギーのコストのみが
丁度３年間で50億ドルに達することになる。 人々が海水蒸留に頼るのは極端な環境にある場
合だけである。石油資源には恵まれているが、新
鮮な水が不足するクエートやアラブなどは殆ど全
体的に脱塩水に依存している。世界中の全ての脱
塩プラントは１日当たり全体として10億ガロン
（44億リツトルの純水を生産し、これはロサンゼ
ルス盆地の住民の水利用の割合に等しい。 蒸気圧縮蒸留器の非能率の理由 蒸気圧縮式蒸留器は効率的ではない。それは、
熱を凝縮水蒸気から沸騰海水に伝達する管が十分
な表面積を持たないためである。多くの因子が有
効表面積を制限する。管類の使用は組立てが大変
で高価である。これ等は通常は１つの継目に沿つ
て溶接しかつ両端で溶接しなければならない。管
類は全て定期洗浄のために接近可能でなければな
らず、又、複雑に束ねた管の中央で溶接されたも
のは洗浄が困難であり、従つて管類を詰め過ぎる
のは実際的ではない。凝縮面積が制限されている
と、水蒸気の凝縮は遅くなりがちである。 凝縮面積が制限を受けていて、しかも早く水蒸
気を凝縮させたい場合の唯一の方法は水蒸気を圧
縮することにより与えられるが、圧縮が強くなる
と種々の問題が生じるようになる。最も大事なこ
とは高い圧縮にはエネルギーを要するということ
である。高圧圧縮には大形で、高価、しかし効率
は高くなくても済むコンプレツサを必要として、
又、管の肉圧は厚く、耐熱性でなければならな
い。水蒸気の圧縮は管類を海水の温度よりも高温
にし、エネルギーを水のじよう乱運動に変えてし
まう激しい沸騰作用をもたらす。高温の管類には
蒸気の障壁が形成され、熱を水に伝達する管の機
能に干渉する。これ等の因子の全てが従来の蒸気
圧縮式蒸留器の効率を低減させる。 蒸留システムが冷たい海水の加熱に利用する向
流熱交換過程も類似の問題に遭遇する。熱交換器
がかさばらないように、又安価にするための一般
的な設計指針は、液体を高速、高圧下でチヤネル
を通過させ、且つ乱流パターンを形成するように
該液体を撹拌して小さな断面を通して熱を通過さ
せることによる。しかしながら、この方法には多
くの問題がある。すなわち、高速高圧のため多量
のエネルギーが必要である。又高圧のため、熱を
伝達する金属壁は比較的厚くし、ストレスに耐え
るようにしなければならない。しかし、肉厚が大
きいと、熱は一層流れにくくなる。又、水のじよ
う乱はエネルギーを消散させる。従つて、これ等
の因子は熱交換過程の効率を下げ、コストを高め
ることになる。 従来の海水蒸留器の高い運転コストはこれ等の
装置の非能率性を反映するものである。科学者は
以前からより効率的な過程が理論的には可能であ
るとして来た。WeinbergはBulletin of the
Atomic Scientists（26，６，69，1970）に、
「1000ガロンの海水中に含まれる300ポンドの塩の
分離には約３キロワツト時の仕事が理論的には必
要である。もし、キロワツト時５ミルでエネルギ
ーを用いることが出来れば、海水を脱塩するため
の熱力学的最小コストは1000ガロン当たり1.5セ
ントになる。勿論、この最小コストは実際には得
られないが。」としている。換言すると、従来の
蒸気圧縮式蒸留器で5.25ドル要する仕事は、理論
的には、キロワツト時当たり７セントの今日の工
業レートで24セントあれば可能ということにな
る。従つて、差引き5.04ドルは主として蒸留器の
非能率に起因するものである。 従来の海水蒸留器の非能率性が、海洋水が人間
の生命維持に利用されない主要な理由である。
1981年の旱魃期間には、米国首都圏では何等の飲
料用浄化海水も得られなかつた。又、１エーカの
農地も純水海水で潅漑されなかつた。海水蒸留に
は余りに多くのエネルギーが要求されるのであ
る。 エネルギーの供給 全体的なエネルギーの供給 太陽は日々400兆キロワツト時の太陽エネルギ
ーを地球に注ぎ、これは人類が燃料及び電気とし
て消費するエネルギーの25000倍にもなる。この
太陽からの日常のエネルギーを利用して燃料や電
気を得る代わりに、我々は、化石燃料、すなわ
ち、石油や石炭、天然ガスなど蓄積された過去の
エネルギーに依存している。これ等の燃料は、植
物が太陽エネルギーを収集し、化学エネルギーと
して蓄積し、次に数100万年にわたり高圧下で地
球内部に放置された結果として与えられるもので
ある。多くの石油は既に燃焼に用いられてしまつ
ており、現在の消費速度では残る石油もわずか２
〜30年程度で消費しつくされてしまう。 我々の世界のエネルギーシステムの基礎を化石
燃料に置く結果、多くの問題点が発生する。オイ
ルの値段は1960年代のバレル1.50ドルから今日の
32.00ドルに急騰している。米国は輸入オイルに
週１兆ドル支払つている。チヤド、エチオピア、
ネパール、ビルマ、ブルンジ、オートボルタ、及
びインドなどの諸国は、１人当たりの国民総生産
が200ドル以下で、オイルを供給することが出来
ず、より高度の生活基準を得ようとする努力がエ
ネルギー不足のために進展していない。地下燃料
の採掘は危険であり、すなわち、石炭の深掘りは
鉱夫の健康を害し、露天採鉱は環境美観を害し、
又、オイル漏出は海洋生活を破壊する。更に、化
石燃料の燃焼により地球大気が汚染される。 発 電 米国では、地下燃料の燃焼による発電所で我々
の必要とする電気の90％を発電する。これ等の発
電所は３つの主要要素、ボイラー、冷却器、及び
タービンからなる。燃料の燃焼により、水を沸騰
させ、水蒸気を生成する。ボイラーから冷却器へ
の蒸気の膨張により、タービン羽根が回転する。
発電機はタービンの回転運動を電気に変換する。 これ等の発電所は、高価な燃料供給への依存性
とは別に多くの問題と闘つている。発電所の効率
は非常に悪く、すなわち、それ等は、電気に変換
する以上のエネルギーを廃熱として周囲に放出し
ている。従来の石炭だきプラントは時間当たり
500000ポンド（226500キログラム）の石炭を燃や
して1000メガワツトの電気を与え（100万人の給
電に十分な）るが、1300メガワツトは廃熱にな
る。更に、この種の石炭だきプラントは１時間当
たり28000ポンド（12684キログラム）の汚染物質
を大気中に放出している。中西部の発電プラント
からの汚染物質に起因する酸性雨水により、かつ
ては一流観光地であつたニユーヨークの
Adirondack Mountainsの200以上の湖沼の魚類
が全て殺されてしまつた。 原子力発電所 原子力発電所は現在、国の電力需要の４〜５％
を給電している。石炭又は石油による発電所と同
様に、原子力発電所も水を沸騰させて水蒸気を発
生させ、これによつてタービン羽根を回転させて
いる。この原子力発電の能力を制限する若干の因
子が考えられる。すなわち、原子力発電所の副産
物は、プルトニウムであるが、これはコブラの蛇
毒より2000倍以上も毒性の強い人工元素である。
プルトニウムは、人類が安全にそれを処理出来る
前に幾10万年も放置、保管されなければならな
い。一般刊行物からの情報によると、20ポンド
（９キログラム）のプルトニウムで原子爆弾を１
個製造出来る。他の因子は発電所の建設費が異常
に高いことである。1982年２月にはSatsop
Washington近郊の２つの施工中の発電所の工事
が中断された。それ等の費用は、施工開始時に業
者が予測したコストの４倍、少なくとも23兆ドル
に達していた。1980年には、69ケ所の発電所建設
プロジエクトが遅滞され、16ケ所の建設計画が中
止になつたが、これ等の事態の殆どはコストが高
過ぎることと、利率の上昇が急激だつたことによ
るものである。 燃料用アルコール アルコールは、自動車の付勢、建築物の加熱、
又は石油や石炭又は天然ガスを燃焼して用いられ
る他の過程に適した、理想的、且つ、汎用性のあ
る燃料である。アルコール燃料は植物により化学
エネルギーに変換された太陽エネルギーである。
植物は日光からのエネルギーを利用して二酸化炭
素と水から大きな糖分子を形成する。植物を適切
な条件下で発酵させると、糖は二酸化炭素とアル
コールに分解する。アルコールの燃焼によりエネ
ルギーが開放される。 アルコールは高級モーター燃料として一般に評
価されている。19世紀にドイツのオツトー
（Otto）が内燃機関を発明した時、その試作機は
アルコールの燃焼によるものであつた。ヘンリー
フオードは「動力アルコール」の使用を提唱して
農業を刺激し、又、再生可能な資源を利用した。
彼はそのモデルＴ車及びその後の車種に調節可能
の気化器を設けてアルコール又はガソリンを収容
させた。第２次世界大戦以前は40ケ国がアルコー
ルをガソリンに混ぜて使用していた。デトロイト
ではストレートアルコールで走行する車をフイリ
ツピン及びニユージーランドに向けて生産した。 ガソリンは、安価で即時入手出来るため常用モ
ーター燃料として用いられるようになつた。しか
し、石油が欠乏し、高価になつたため、多くの
国々はモーター車両用の燃料として農産品から蒸
留したアルコールを用いるようになつて来た。ブ
ラジルは、自国産の砂糖きびとカツサバ（カツサ
バは澱粉植物であり、その根茎は価値のある食料
品を与え、又、タピオカの原料でもある。）から
蒸留されたアルコールを用いて車両並びに産業機
械を走行させ、これによつてオイル輸入を完全に
排除する計画に着手している。ニユージーラン
ド、オーストラリア、南アフリカ、タイ、ケニ
ア、スーダン、ドミニカ共和国、ガイアナ、及び
ジヤマイカなどの政府は大規模のアルコール燃料
生産を検討している。 Science誌（1979、195巻）及び他の多くの情報
から明らかなように、アルコールはガソリンより
パワーがあり、総マイル数に優れており、又燃焼
は低温で静かである。殆どの車両はそれ等の帰化
器をほんのわずか調節するだけでアルコールで走
行可能となる。レースカードライバーのBobby
Unserは最近、彼のレースカーには数年前からア
ルコールを用いており、ガソリンに比べて安全且
つ乗り心地が良いと議会で証言している。アルコ
ールは、大気圧では爆発的に燃焼しないために安
全である。又海洋に漏出しても有毒作用がない。 アルコールの燃焼はきれいであり、従つて、
Stanford Research Institute（現在は
SRIInternational）によるとアメリカの全自動車
をアルコールに変換すると、国内の大気汚染が90
％減少するとされている。アルコール燃焼機関の
廃棄物は二酸化物と廃蒸気である。これ等は人間
の廃棄物でもある。従つて閉め切つた部屋でアル
コールを燃焼させても人間が窒息することはな
い。 若干の研究者によると、アルコール燃焼エンジ
ンからの排気物質は大気中に二酸化炭素を発生さ
せ危険があるとしている。実際には、アルコール
燃焼エンジンは、植物が大気から吸収しアルコー
ルを産み出す糖分子を形成するのと同じ量の二酸
化炭素を放出する。この意味では、アルコール燃
料自動車は自然との調和の取れたバランスを維持
するものである。 アルコールは日光と同様の再生可能であり、
人々は殆どいたる所でこれを生産することが出来
る。1980年９月の「発展途上国におけるバイオマ
スからのアルコール」と題するレポートで、ワー
ルドバンクは、アルコールは発展途上国が自から
の資源で産生出来る主要な再生可能エネルギーで
あるという意見を提唱した。ワールドバンクは、
国家アルコール計画の設計を援助することを表明
している。 アルコール蒸留 植物の発酵により生産されるアルコール量はわ
ずか５％〜15％で、残りは水であるため燃料アル
コールを得るには蒸留が必要となる。燃料は少な
くとも75％のアルコールを必要とする。アルコー
ルは水より蒸発が速いので、両者は蒸留により分
離可能である。アルコール生産者は、高さが30〜
60フイート（９〜18メートル）でパツキング材料
を充てんした金属性カラムからなる飲料工業で用
いられる蒸留器をそのまま用いている。アルコー
ルと水の蒸気はカラムを通して上昇する時パツキ
ング材料上で多数回凝縮、再蒸発する。蒸気がカ
ラム上部に達する時はアルコールに富んだ状態に
なる。 アルコール燃料の広範な使用は蒸留に必要なエ
ネルギー要件により制限される。カラム蒸留器は
１ガロン（4.4リツトル）の100％アルコール燃料
の蒸留にほぼ45000英国熱単位（12.6kwh）を必
要とする。アルコール１ガロンは燃料値
84000BTU（24.6kwh）を有する。効率15％の内
燃機関における燃焼では、アルコールは有効な仕
事のわずか14000BTU（4.1kwh）を達成出来るに
過ぎない。アルコールは、人がこれを燃焼させた
時取り戻すことが出来るエネルギー以上のエネル
ギーをその蒸留に必要とする。これは、アルコー
ルが「エネルギー損失者」として知られる理由で
ある。 カラム蒸留器はエネルギーが安価に入手出来、
ウイスキーが高価であつた19世紀初期にアルコー
ル飲料を蒸留するために設計された。これらの装
置は、非常に多くのエネルギーを必要とし、今日
の経済的な燃料生産には不向きである。このよう
な非効率を与える主要な原因は、カラムの上部を
蒸留アルコール蒸気が去つた後、この蒸気が凝縮
に際して与える熱が再循環されないことによる。
この熱は蒸留過程に対して失われる。アルコール
の沸騰に必要な全ての熱は、その代わりに、石
油、石炭又は天然ガスにより点火されたボイラー
内に生産された水蒸気から与えられる。 アルコール燃料産業用の月刊誌Fuel Alcohol
U.S.Aの1982年２月版によると、160プルーフア
ルコール（アルコール分80％、水分20％）は、ス
トレートアルコールに比べて性能が良く、経済的
であり、自動車燃料として優秀であるとしてい
る。160プルーフアルコール燃料の蒸留に必要な
エネルギーはストレートアルコールに必要なもの
の半分程度である。とは言え、アルコール燃料生
産を経済的に実施出来るか否かは不明である。 蒸留法は、人類社会に多大の貢献を与えること
が出来るが、その潜在的な価値を実現するには余
りにエネルギー集中的であるので技術的に問題が
あるものとされている。 本発明の概要 本発明はエネルギーを効率的に循環させるの
で、僅かなエネルギーによつて液体を蒸留する方
法を提供する。本発明は本質的には熱伝達技術に
関する。それによればエネルギーを再循環させる
ことによつて、多くの家庭用、及び工業用処理過
程での経費を削減することができる。本明細書で
は本発明の主要な実施例を示して種々の応用範囲
を述べるとともに、本発明が当該技術分野で論じ
られている問題をどのようにして解決したかを説
明する。 本発明によれば、少なくとも部分的に液体を含
有する所与の供給材料から濃縮物と蒸留物を製造
する方法において、 (a) 垂直に延出する共通のシート部材の一方の側
に垂直に延出する沸騰室と他方の側に凝縮室を
設け、前記シート部材に前記沸騰室内で前記沸
騰室の一部分を形成する沸騰面を与えるととも
に前記沸騰面の反対側に前記沸騰面に整合して
前記凝縮室内で前記凝縮室内の一部分を形成す
る凝縮面を与え、前記共通のシート部材を前記
沸騰面と前記凝縮面の区域で十分に熱伝導し得
る材料で形成し、もつて前記沸騰面と前記凝縮
面上で熱を比較的に伝導させるようにする段
階； (b) 前記供給材料を前記沸騰室内に連続的に供給
することによつて、前記供給材料が沸騰した際
に前記供給材料が前記沸騰面を完全に覆う程度
に前記供給材料を前記沸騰室内に満たし続け、
もつて前記供給材料が前記シート部材の前記沸
騰面全体を均一に覆うようにして前記供給材料
の液体の一部を蒸気とし、前記供給材料の残余
の部分から濃縮物を得る段階； (c) 前記濃縮物を形成する場合に前記濃縮物を前
記沸騰室から連続的に排除して最終的に回収室
に導き、同時に前記蒸気が形成される場合に前
記沸騰室から連続的に排除して圧縮室を経て前
記凝縮室に導き、前記蒸気を大気圧下で凝縮さ
せるのに必要な最少圧力よりも約2psi（0.14
Kg／sqcm）高い圧力を超えない圧力内に加圧す
る段階； (d) 前記蒸気が前記圧縮室から前記凝縮室内に連
続的に進入する際に、前記蒸気の少なくとも一
部分を前記シート部材の前記凝縮面全体上を均
一に垂直に下降させることによつて前記蒸気を
凝縮させて前記凝縮面上に蒸留物を形成し、同
時に前記シート部材全域の凝縮熱を前記沸騰面
に伝達し、もつて前記供給材料を前記沸騰面で
沸騰させるのを助成する段階；及び (e) 前記蒸留物が前記凝縮面上に形成される場合
に、前記蒸留物を前記凝縮室から連続的に排除
する段階を含有し； (f) 前記共通のシート部材の一方の側に垂直に延
出する沸騰室を設ける場合に、前記シート部材
に対面して前記シート部材から近接して離隔す
る面を与える垂直に延出する第２のシート部材
を設けることによつて、前記沸騰室を前記２枚
のシート部材間に垂直に延出する横方向に狭い
沸騰室とし、更に前記供給材料を前記沸騰室内
に連続的に供給する段階は、液体を前記沸騰室
の底部から一定の高さを占めるように維持し、
もつて前記液体を沸騰する場合、前記液体を前
記沸騰室の底部から頂部に向けて、従つて前記
沸騰面の全域で沸騰させる段階をも有する、濃
縮物と蒸留物の製造方法が与えられる。 主要実施例の簡単な説明 蒸留工程 蒸留は蒸発及び凝縮の工程で与えられる。供給
液体が沸騰室に入り、その１部が沸騰される。蒸
気は凝縮室に移動し、凝縮され、生成物、又は蒸
留液体となる。沸騰されなかつた供給液体部分は
濃縮される。この濃厚液体はブローダウンとして
知られており、ボイラー内の不純物を排出する。
本発明は２つの点、すなわち、低温供給液体をそ
の沸騰点に加熱する第１点、次に前記液体を沸騰
させる第２点においてエネルギーを再循環させる
ものである。 水の蒸留においては、供給水を60〓（16℃）か
らその沸点212〓（100℃）まで加熱するためにガ
ロン当たり約1200BTU（リツトル当たり1.5kwh）
が必要である。生成物とブローダウンは、それ等
が212〓〜60〓（100℃〜16℃）まで冷却される
時、同量のエネルギー、すなわち、ガロン当たり
1200BTUを放出する。本発明は生成物とブロー
ダウンからの熱を給水に伝達するものである。 給水がその沸点に達した後、その１ガロンを水
蒸気に変換するためには、約8000BTU（2.5kwh）
の熱エネルギーが必要となる。水蒸気は、その凝
縮時に8000BTU（2.3kwh）を元に返還する。本
発明は凝縮水蒸気からの熱を沸騰水に伝達させる
ものである ハードウエア 向流熱交換器は高温生成物及び高温ブローダウ
ンからのエネルギーを低温供給液体に伝達するも
のである。向流熱交換器はステンレス鋼の薄板を
ガスケツトと共に積層して液体のためのチヤンネ
ルを形成することによつて構築される。全ての薄
板は１側で１方向に流動する高温液体からの熱を
他側で反対方向に流動する低温液体に伝達する。 コアと呼ばれるボイラー−冷却器ユニツトは凝
縮蒸気から沸騰液体にエネルギーを伝達する。前
記のコアはステンレスシートの薄板をガスケツト
と共に積層して沸騰室及び凝縮室の交互シーケン
スを形成して作られる。凝縮蒸気からの熱は薄板
を通過して他側の液体を沸騰させる。 コンプレツサは蒸気が凝縮し、それ等のエネル
ギーを放出するようにその蒸気圧を高める。コン
プレツサの作業は、蒸気を圧縮する入力エネルギ
ーが凝縮蒸気から沸騰液体に返す多量のエネルギ
ーを100回以上再循環させるマルチプライヤを与
える。 設計指針 本発明の設計指針は、蒸留システムを通過する
流体の時間当たりのガロン毎に広い表面積、例え
ば少なくとも２平方フイート（リツトル、時間当
たり0.8平方メートル）にわたつて熱を伝達する
ことにより与えられる。この方法は低エネルギー
蒸留を初めて可能にするものである。水の蒸留に
おいては、本発明は、水の加熱及び沸騰に用いら
れるエネルギーの99％以上を再循環させる。蒸留
に必要な全エネルギーの１％以下は外部エネルギ
ー源から連続的に加えなければならない。次の２
節では、向流熱交換器とコアにおける広い表面積
が如何に効率を高めているかについて説明する。 向流熱交換器における広い表面積と緩慢な流体流 液体が広い面積を通過すると、流体は流れが緩
慢であり、すなわち、低速、低圧、そして層流又
は規則的流動パターンと共に流動する時でも迅速
に熱を交換する。液体が、チヤネルを緩慢に通過
することは多くの利点を与える新奇な手順であ
る。先ず、液体に対してチヤネルを通過するため
の入力エネルギーを与えることは殆ど必要としな
い。液体は熱伝達シートに殆ど応力を与えないた
め、シートは非常に薄くて済む。 より薄い板は熱をよく伝え、材料が少なくてよ
く、軽量であり、又安価であり、更に一定の熱伝
達率に必要な薄板の枚数は一層少なくてよい。 液体の移動が緩慢な場合乱流状態へのエネルギ
ーの消散は殆どなく、又、熱伝達シートを密接に
積層し得るようになる。薄板の間隔が狭いため高
温液体及び低温液体を最適熱伝達に必要な均質接
触状態になる。このような方法によつてコンパク
ト、安価、効率の良い向流熱交換器が得られる。
高温液体から低温液体に伝達されるエネルギーは
熱交換器を通して液体を移動させるのに必要な入
力エネルギーより800倍も大きい。 広い表面積及びコア内部の低い圧縮力 凝縮蒸気が広い面積にわたつて沸騰液体と熱交
換関係に置かれると、蒸気は非常に小さな圧縮ス
テツプで迅速に凝縮される。蒸気を最小量で圧縮
することは蒸留に対する新奇な方法であり、多く
の利点を与える。すなわち、蒸気の圧縮には殆ど
エネルギーが要求されない。圧縮された蒸気は熱
伝達シートに殆ど力を加えないので、シートは非
常に薄くて済む。この小さな圧縮力は、又、薄板
を密接に積層することを可能にし、効率的な熱伝
達が可能となる。更に、標準形の安価で簡単な構
成のコンプレツサを用いることが出来る。この方
法の累積効果としてコンパクトで安価、更に効率
の良いボイラー／冷却器ユニツトが得られる。凝
縮蒸気から沸騰液体への伝達エネルギーは蒸気の
圧縮に必要な入力エネルギーより100倍大きくな
る。 製造法 本発明は製造が比較的簡単である。基本的な組
立技術は金属の薄板をガスケツトと共に重ね、次
にそれらをボルト固定するだけで与えられる。本
発明のモジユール設計により、任意の大きさのユ
ニツトを、すなわち薄板が多い場合は多きなユニ
ツトを、２〜３枚の場合は小さなユニツトを得る
ことが出来る。熱伝達シートは非常に薄く、従つ
て該シートは、ガラス又はプラスチツクなどの特
に熱伝導性ではなく、又豊富で安価な材料により
構築可能である。 保 守 使用者は本発明の全定期保守を普通の工具で実
施出来る。定期洗浄のために熱伝達シートに接近
したい場合はシートを固定するボルトを除去すれ
ばよい。 本発明の適用 本発明の技術の若干の応用例では、沸騰及び凝
縮過程の目的は沸騰物質を収集することにある。
これは、例えば、水の浄化及びアルコールの蒸留
の場合に与えられる。他の若干の応用の場合、目
的は沸騰しない部分を集めることにある。これ
は、粗粒の乾燥、衣類の乾燥、及び溶液の濃縮又
は脱水の場合に与えられる。第３の応用例におい
ては、本発明は水蒸気を利用して発電し、これは
蒸留装置の新奇な能力である。これ等全ての場合
に、本発明は熱を効果的に再循環させるものであ
る。以下にその他若干の応用について記載する。 水の浄化 マイクロ波オーブンよりわずかに大きい装置は
１時間当たり15ガロン（66リツトル）の水を１キ
ロワツト以下の電力で浄化する。この装置は、固
体、液体、又はガスなどの全ゆる汚染物質を除去
する。１日当たり10ガロン（44リツトル）の蒸留
に要するエネルギーコストは１ケ月３ドル以下
（キロワツト時当たり11セント）である。本発明
により１日当たり200ガロン（880リツトル）の水
の浄化に必要なエネルギーコストは１ケ月わずか
44ドルである。本発明は更に、旱魃又は新鮮水が
欠乏している地域の家庭廃水の浄化、再循環を経
済的に可能にする。 より大形のユニツトは都市の給水地区が飲料水
から有毒化学物質を除去することを可能にする。
本発明は2000ガロン（4400リツトル）の新鮮水
を、14セントのコスト（kwh当たり７セントの工
業レートを仮定して）、わずか２キロワツト時の
エネルギーで浄化する。本発明は更に、塩素添加
前に水中の有機物質を除去することによりトリハ
ロメタンガスの形成を防止する。蒸留水が得られ
た後は、水の浄化を維持するにはほんの僅かの塩
素があればよい。 本発明は、化学物質と水を再循環することが出
来るもので、廃水から有毒ガスを安価に抽出出来
るため、多くの産業分野で有用である。工業国に
おいては水の再循環は環境公害を低減させる。発
展途上国においては、水を安価に再循環させる能
力により、又工業が巨大な水資源には依存しない
ため、工業開発がやり易くなる。 本発明は更に、海洋からの水浄化への安価な方
法を与える。本発明は、大規模の設備では、６キ
ロワツト時に対して1000ガロン（4400リツトル）
の海洋水を浄化することが出来、このエネルギー
量はコロラド川からロサンゼルスに大量の水を汲
み上げるのに必要な量である。本発明は、人類史
上始めての大規模の飲料及び潅漑水を海洋水から
得るという潜在性を有するものである。米国にお
いては、新鮮水を沿岸都市に搬送する管路は水を
反対方向に、すなわち海洋から砂漠地帯に、及び
海洋からGreat Plainsに向けて搬送することが
出来るものである。海洋からの豊富な純水は、ア
メリカ、アフリカ、オーストラリア、及び中東地
帯の海岸線の50000マイル（8000キロメートル）
に沿う砂漠地帯の再利用を可能にするものであ
る。 アルコールの蒸留 本発明は熱を効率良く再循環させることにより
アルコール蒸留のエネルギー要件を90％以上も低
減させる。本発明は、１ガロン（4.4リツトル）
の160プルーフアルコールの蒸留にわずか
2000BTU（0.6kwh）、すなわち約５セントに相当
するエネルギーしか必要としない。この新しいエ
ネルギー再循環蒸留技法は殆どの州又は国家がエ
ネルギーを用いなくても済むようにするものであ
る。本発明は、未開発国のための理想的な村落規
模の技法であり、すなわち、生態学的に健全であ
り、人間の尊厳に一致し、理解しやすく、修理を
容易に行うことができ、エネルギー入力として回
転運動する任意のソースにより動作させることが
出来、更に、安価な部分材料から高価な液体燃料
を生産することが出来る。アルコールの供給原料
が少ない沿岸地域においては、本発明の潅漑要海
水浄化能力はエネルギー生産のための作物の成長
を容易にするものである。本発明は従来の蒸留装
置に比べて十分小さく、すなわち、小形冷蔵庫の
大きさのユニツトであり、しかもこれは、農業経
営者が廃棄作物から十分なアルコールを生産して
彼等の機械の走行を可能にするものである。 脱水及び濃縮 多くの家内及び工業工程は水を除去するように
設計されている。本発明はエネルギーを再循環さ
せることによりこれ等の工程のコストを99％まで
低減させることが出来る。自家所有者に対して
は、本発明は衣類、果物、又は野菜類の乾燥に使
用可能である。食品加工産業に対しては、本発明
は、果汁の濃縮、食品の脱水、水分の多い廃棄物
質の脱水などに用いられる。オイル会社は、オイ
ル掘削工事中に多量の塩水も引き揚げ、従つてこ
れを廃棄しようとする時、低価格で水から塩を分
離する本発明の能力を評価することになる。地熱
エネルギー産業も、安価に塩水を脱水し、塩及び
その他の鉱物成分を安全且つ容易に処分する能力
を歓迎する。アルコール燃料生産者も本発明を利
用して発酵以前に果汁を濃縮して公収量のアルコ
ールを得、又殻粒や液体残留物を乾燥し、それ等
を動物用餌料として販売することが出来る。 発 電 以下燃料又は原子核エネルギーにより点火され
る発電プラントと同様に本発明は水を沸騰させ蒸
気流を生成することによつて発電する。本発明
は、熱を再循環させて沸騰作用を維持する点で新
奇なものである。発電過程は、新鮮水が沸騰室に
流入し、濃縮塩水が濃縮室に流入することを必要
とする。新鮮水と塩水との蒸気圧差によつてエネ
ルギーが得られる。蒸気圧が高い清水は容易に蒸
発する。塩水の蒸気圧は清水のそれよりも低いの
で蒸発には困難を伴う。水蒸気は高圧域（沸騰清
水）から低圧域（高温塩水）に自然に流動する。
流動水蒸気は経路内に配置されたタービン羽根を
回転させ、又、タービンに結合された発電機が回
転運動を電気に変換する。水蒸気が高温塩水に達
すると、前記の水蒸気は凝縮され、その熱を放出
する。この熱はステンレス鋼板を通して他側の清
水に流入し、沸騰状態を持続させる。 発電蒸留器によつて飽和塩水に混合された清水
は理論的には３マイル（4.8キロメートル）の高
さのダムからの場合と同様の発電が可能である。
比較してみるとフーバーダムは高さ726フイート
（221メートル）である。実際の応用では、発電蒸
留器が飽和塩水に混合する清水１ガロン毎に50ワ
ツト時の電力を（リツトル当たり11ワツト時）生
成することが出来る。清水と塩水とが天然に存在
する所では、この過程は非常に価値のあることが
わかる。グレートソールトレークに流入する河川
水及び過程廃水が実在の未利用エネルギー源を代
表するものである。イスラエルは既に地中海から
死海に海洋水を汲み上げ死海の旱魃を防ごうとし
ている。死海の水は地中海の水より20倍も塩分が
多く、従つて発電蒸留器は両者の混合によつて発
電することが可能となる。この発電過程では、燃
料は燃焼せず、廃熱は事実上開放されず、又環境
公害も発生しない。 次に示す表は本発明のエネルギー要件を従来の
装置のものと比較したものである。コストの比較
も与えられる。コスト値は大規模海水の蒸留を除
く全過程に対してキロワツト当たり11セントのレ
ートを仮定する。大規模海水蒸留のコストはキロ
ワツト時当たり７セントの産業レートで計算され
る。本明細書の後半ではこれ等のコスト問題を解
決する新しい熱交換技法について詳述する。

【表】

【表】 好ましい実施例の詳細な説明 本項では本発明の各種の実施例、及びそれ等の
応用、例えば、浄水、向流熱交換、アルコール蒸
留、液体の脱水及び濃縮、固体の乾燥、及び発電
などについて記載する。各応用において本発明は
エネルギーを効率的に再循環させるものである。
基本的には、本発明の全ての実施例は熱交換装置
に対して与えられ、又記載される全ての過程は熱
交換法に関するものである。 浄 水 本方法は蒸留、すなわち水を沸騰させ、それを
純粋蒸気に変換するものである。水蒸気が凝縮さ
れると、それは純粋な液体水になる。本発明は２
つの方法でエネルギーを再循環させるものであ
る。第１の場合においては、向流熱交換装置は、
生成物とブローダウンにより与えられるエネルギ
ーによつて供給液体をほぼその沸騰点まで加熱す
る。次に、コアと呼ばれるボイラー冷却器ユニツ
トが凝縮蒸気により与えられるエネルギーによつ
て供給液体を沸騰させる。 積層シート蒸留装置 第１図は液体の浄化又は濃縮に用いられる積層
シート熱交換器１１及びコア１２を示すものであ
る。熱交換器１１及びコア１２は金属シート、又
は他の若干の材料をガスケツトと共に積層するこ
とにより組立てられる。 向流熱交換装置 向流熱交換装置１１は耐海水腐蝕能力のあるタ
イプ316ステンレス鋼100枚から構成される。各シ
ートの寸法は9″×12″×0.01″（23cm×30cm×0.25
mm）で与えられる。けい素ゴムガスケツトにより
シート間の分離0.032″（0.81mm）が維持される。ガ
ラス繊維端部板により熱交換装置が安定化され
る。前面端部板１３の寸法は9″×12″×0.25″（64
cm×30cm×6.35mm）であり、後面端部板１４の寸
法は11″×12″×0.25″（27.9cm×30cm×6.35cm）で
ある。 本熱交換装置１１におけるシート間部分は液体
流のための室を形成する。高温液体（生成物又は
ブローダウン）のための室は低温液体（給水）の
ための室と交互する。全てのシートは１側で１方
向に流れる高温液体からの熱を他側の他方向に流
れる低温液体に伝達する。 コア１２は316型ステンレス鋼51枚から構成さ
れる。各シートは、高さ16″、幅12″、厚み
0.01″（41cm×30cm×0.25mm）である。各シートの
１側は沸騰面として、他側は凝縮面として作用す
る。シリコーンゴムガスケツトによつてシートは
0.06″（1.52mm）の間隔を保つて隔置される。２枚
のガラス繊維端部板１７，１８はコアを安定化
し、前面端部板１７の寸法は16″×12″×0.25″（41
cm×30cm×6.35mm）、後面端部板１８の寸法は
16″×14″×0.25″（41cm×36cm×6.35mm）で与えら
れる。 コア１２ではシート間部分は沸騰及び凝縮のた
めの室として用いられる。沸騰室は全て相互接続
され、ボイラーを形成し、凝縮室は全て相互接続
され、冷却器を形成する。沸騰室及び凝縮室は交
互に設けられる。全てのシートは１側の凝縮水蒸
気から他側の沸騰液体へ熱を伝達する。 周辺装置 コア１２にボルト固定されたコンプレツサ１６
は沸騰室からの蒸気を凝縮室に吹き出す（Lamb
コンプレツサ＃115962は適切なコンプレツサの１
例である）。 第１図の３本のホースはコア１２を熱交換装置
１１に連結する。右手のホース１９はコア１２か
らのブローダウンを熱交換装置１１に搬送する。
中央のホース２１はコア１２からの生成物を熱交
換装置１１に搬送する。左手のホース２２は熱交
換装置１１からの供給液体をコア１２に搬送す
る。このホース２２はガス−液体分離器２８を備
え、供給液体からの分解されたガス及び液体を除
去する。分解されたガス及び液体は溶液から分離
され、ガス−蒸気出口３５を通して除去される
（この工程は後に更に詳述する。）。 前記のホース２２は更に補助ヒータ２３を備
え、該ヒータは始動のためのエネルギーを与え、
次に断続動作として所望の動作状態を維持する
（適切なヒータとしてはA.O.Smith Co.により製
造された「浸漬ヒータ」が挙げられる）。ヒータ
２３はボイラー内蒸気圧を検知する圧力スイツチ
２４によつて制御される。この圧力スイツチ２４
はホース２６を通してボイラーに接続され、該ホ
ースは端部板１７の開口２７に貫通する。ボイラ
ー内圧力が周囲圧力を越えた1p.s.i.（平方メート
ル当たり0.07キログラム）以上になると、スイツ
チ２４が開いてヒータへの電力を遮断する。ボイ
ラー内の圧力が周囲圧力を越えた0.5p.s.i.（0.035
Kg／sqm）以下になると、スイツチ２４が閉じ、
そしてヒータへ電力が再び与えられる。このよう
なスイツチとしてはHenry G.Dietz Co.の製造す
るスイツチ（＃171D8WC）が適している。 ヒータを制御する他の方法はボイラー内の水温
をモニタすることにより与えられる。この場合サ
ーミスタが圧力スイツチとして動作する。
Midwest Conponents Inc.製のサーミスタ
AP1H104−６が適切に動作する。サーミスタは、
水温が213〓（101℃）に達するとヒータ２３への
電力を遮断し、水温が212〓（100℃）に落ちると
ヒータ２３に再び電力を与える。 熱交換器１１の下左角近傍の３本のホースはシ
ステムへ、又システムから液体を搬送し、すなわ
ち、ホース２５は供給液体のための入口、ホース
２０は生成物のための出口、及びホース１５はブ
ローダウンのための出口となつている。 設計上の重要な点 コア１２及び熱交換器１１に対する構造的寸法
については２つだけ、すなわちシートの厚みとシ
ート間距離が重要である。シートの厚みは
0.001″〜0.02″（0.025mm〜0.51mm）の範囲内にある
べきである。この範囲外のシートも使用できる
が、薄いシートは裂傷又は穴があき易く、又、厚
いシートは効率が低く、更に非常に高価である。
厚みが0.01″（0.25mm）のシートは頑丈、安価、そ
して極度に熱伝導性である。シート間距離はコア
１２においては0.005″〜1.0″（0.13mm〜2.54cm）の
範囲内に、又、向流熱交換装置１１では0.005″〜
0.25″（0.13mm〜6.4mm）の範囲内になければならな
い。向流熱交換装置１１は、シート間の距離が
0.1″（2.54mm）以下の時に最適効率を与え、
0.032″（0.81mm）の間隔が殆どの目的に理想的であ
る。 ハードウエア他の部分は広い範囲にわたつて選
択可能である。シートは、薄板に形成可能で、動
作温度で構造保全性が維持可能な材料、すなわ
ち、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、銅−ニ
ツケル合金90／10、ガラス、又はポリエステルか
ら製造される。シートの高さと幅は特別には重要
でないが、後に記載する微妙な例外もある。一般
に用いられる多くのガスガスケツト材料がガスケ
ツトのために用いられる。端部板の寸法及び材料
は、これ等が十分な安定性を与える限りは、重要
ではない。実際には、蒸気コンプレツサは、その
流量がコア及び熱交換器の流量に一致する場合は
適切に動作する。 コア及び向流交換装置におけるシートの枚数は
所望の流量及び効率に依存する。流量が最小の場
合は、コア又は向流熱交換装置の組立てには１枚
の熱伝達シートで十分である。２枚の端部板と組
合わせた場合、基本構造、すなわち、シートの１
側に比較的暖かい流体を含む室と、他側に比較的
低温の流体を含む室の組立てには１枚のシートで
十分である。積層シートコアは通常は少なくとも
５枚のシートからなる。第１図のコア１２は51枚
のシートから作られ、時間当たり15ガロン（66リ
ツトル）の水を浄化する。第１図の向流熱交換器
１１は、100枚のシートを備え、時間当たり30ガ
ロン（132リツトル）の低温水を加熱し、15ガロ
ン（66リツトル）の生成物及び15ガロン（66リツ
トル）のブローダウンから熱を取り出す。 コアの分解組立図 第２図は２枚の熱伝達シート（２９と３１）を
示す第１図のコア１２の分解組立図である。両シ
ートは一方の面に固着されたガスケツトを有す
る。左手のシート２９は沸騰室３３用ガスケツト
３２を有する。沸騰室３３は２枚のシート間にあ
り、その境界は上面で参照符号５１により、底面
で３０により、左手で４１により、右手で６０に
よつて定められる。 右手のシート３１は凝縮室３６用のガスケツト
３４を有する。凝縮室３６は熱伝達シート３１と
前面端部板１７との間にある（勿論、スタツク内
では凝縮室は２枚の隣接する熱伝達シート間にあ
る−シートと端部板との間ではない）。凝縮室の
境界は上面が参照番号５２、底面が４０、左手が
３９、そして右手が８０によつて示される。 第２図のコアを通しての水及び水蒸気の経路：供
給水 ホース２２は加熱給水を端部板１７の開口３７
を通してコア１２に搬送する。次に、給水は全て
のシートの直径1″（2.54cm）の孔３８を通過する。
加熱給水はガスケツトが障壁３９を形成するため
の凝縮室３６に入ることは出来ない。しかし前記
の給水はガスケツトの開口４１を通して全ての沸
騰室３３に入る。システム内の水と水蒸気はシー
ル４２により保持される。水が熱伝達シート２
９，３１に触れると、水は隣接する室で凝縮した
蒸気から熱を受けて沸騰し、水蒸気が発生する。 水蒸気 コンプレツサ１６は水蒸気を沸騰室３３から取
り出して凝縮室３６に吹き込む。この水蒸気は全
てのシートの上部近傍の直径1″（2.54cm）の孔４
３を通して沸騰室を離れる。水蒸気は更に端部板
１７の開口４４及びコンプレツサマニホルド４７
の開口４６とを通して流れる。次に、コンプレツ
サ１６は水蒸気を圧縮し、それを第２のコンプレ
ツサマニホルド４８と後部端部板１８の孔（図
略）を通して排出する。この圧縮された蒸気は各
シートの直径1/2″（1.27cm）の孔４９を通して流
れる。この蒸気はガスケツトが障壁５１を形成す
るため沸騰室３３には入れない。しかし、この蒸
気は吸気マニホルド５２を通して全ての冷却室３
６に入る。 蒸気が熱伝達シートに触れると、蒸気は凝縮し
その熱を放出する。蒸気は、圧縮されているため
に、沸騰液体より高い温度で凝縮する。凝縮蒸気
により得られた熱は高温から低温へ、すなわち、
凝縮面からシートを通して沸騰水に伝達される。 生成物 凝縮された蒸気、すなわち既に蒸留された液体
水は、シートの側面を滴下し、コアから流出す
る。水は更に出力マニホルド４０を通して凝縮室
を去る。次に、蒸気の液体水は、各シートの底部
にある直径1/2インチ（1.27cm）の孔５３を通し
て流れる。生成物がコア１２を去る時は、障壁３
０は該生成物が沸騰室に入らないように動作す
る。生成物は前面端部板１７の開口５４を通して
流出する。これは更にホース２１によつて熱交換
器に搬送される。 ブローダウン ブローダウンはガスケツトの開口６０を通して
沸騰室を去る。次にブローダウンは全てのシート
の側面にある直径1″（2.54cm）の孔５６を通過す
る。障壁８０はブローダウンがコアを出る時、凝
縮室に入ることを防止する。ブローダウンは前面
端部板１７の開口５７を通過して取出しホース１
９に入る。このホースの流出チユーブ５８が沸騰
室内の水面の高さを調節する。 他の液体がこの手順により蒸留される。動作条
件は液体の沸騰温度に依存して変化する。 第２図に関する他の詳細事項 第２図について２〜３言及する。小さなアセン
ブリ孔５９が全てのシートの周辺に作られる。各
シートの中央には４個のアセンブリ孔６１も与え
られる。更に、図面には、端部板のアセンブリ孔
５０及びコンプレツサマニホルド４７にあるアセ
ンブリ孔５５が与えてある。これ等のアセンブリ
孔全てにボルト（図略）を通し、システムを保持
する。沸騰及び冷却表面のガスケツトの小さな部
分はスペーサ６２である。これ等の部分は完全な
真空から大気圧の２倍までの圧力でシートを隔置
保持する。 コア１２と熱交換装置１１はステンレス鋼を切
断し、所定の寸法にし、孔を明け、ガスケツトと
共に積層し、ボルトで固定することにより組立て
られる。 積層シートコアの性能特性 第１図及び第２図の積層シートコア１２は時間
当たり15ガロンの水を純化し（66リツトル／時）、
水蒸気を1p.s.i.（0.07Kg／sqcm）だけ圧縮する。本
発明の他の実施例と同様に、前記のコアは高エネ
ルギー増倍器を与える。すなわち、小さなエネル
ギーの入力に対して大量のエネルギーを繰り返し
再循環させる。このコアは時間当たり
120000BTU（35.2kWh）の熱エネルギーを再循環
させる（15ガロン、即ち66リツトルの水を沸騰さ
せるのに十分な量）。水蒸気を1p.s.i.（0.07Kg／sq
cm）だけ圧縮するのに必要なエネルギーは163ワ
ツト時、即ち556BTUである。再循環エネルギー
の入力エネルギーに対する比は215：１である。 水蒸気を圧縮するのに必要なエネルギー163ワ
ツト時にはコンプレツサ並びにコンプレツサのモ
ータの非能率に起因する損失は含まれていない。
Lamb形コンプレツサはその効率が約50％であ
り、そのモータの効率は約50％である。この周辺
装置によれば蒸気を圧縮するためには652実動ワ
ツト時が必要である。再循環エネルギーの入力エ
ネルギーに対する比は50対１よりわずかに大き
い。 工程の効率を増加させる方法が幾つか考えられ
る。先ず、コンプレツサのモータから廃熱を回収
することが出来る。２番目に、効率が更に優れた
周辺装置を用いることが出来る。すなわち、効率
90％の電動機により駆動される効率80％のコンプ
レツサなどが考えられる。第３に、シート枚数を
増やすことが出来る。その場合、熱伝達面の面積
が２倍になると、所定の蒸留水出力を与えるのに
必要な圧縮工程は半分になる。これ等のステツプ
を全て取り込むと、全エネルギー要件はガロン当
り6.8ワツト時（1.5ワツト時／リツトル）となり
伝達エネルギーの入力エネルギーに対する比は
347：１と上昇する。 積層シート蒸留器の設計方針 本発明の全実施例に対する基本的な設計方針
は、所与の流量に対して熱伝達面を拡げることに
ある。すなわち、流体が通過する時間当たりの全
ガロンに対して少なくとも２平方フイートの熱伝
達面（0.8sqm／リツトル／時）を与えることに
ある。本明細書では「流体通過」という用語はコ
ア内の蒸留された流体、及び向流熱交換装置の一
層低い温度の液体に対して用いている。第１図及
び第２図のコア１２は、ほぼ45平方フイート
（4.2sqm）にわたつて時間当たり15ガロン（66リ
ツトル）の水を−比は時間当たりガロン当たり３
平方フイート（1.2sqm／リツトル／時）−沸騰さ
せる冷却蒸気と沸騰水との間の熱交換関係を与え
る。 シート材料は、それが安価で広い表面積を与え
るため、熱伝達に理想的な媒体である。従来の熱
再循環分留器に用いられる金属チユーブに比べる
と、シート材料は同一価格で少なくとも20倍の表
面積を与える。 低圧縮圧力 コアの広い熱伝達表面積を用いると、水蒸気を
ほんのわずかだけ、すなわち2p.s.i.（0.14Kg／sq
cm）以下の圧縮で、該蒸気を迅速に圧縮すること
が出来る。低圧縮ステツプの結果得られる若干の
重要な利点が既に検討されており、それらは、蒸
気圧縮に必要なエネルギーが低くて済み、薄いシ
ートを用いることが出来、従つてシートを密に積
み重ねて熱伝達を改良することが出来、簡単で、
安価、且つ静かで効率の良いコンプレツサを用い
ることが出来るなどである。 低圧圧縮の他の利点はシートと沸騰液体との間
の温度差が低いことである。水蒸気が2p.s.i.（0.14
Kg／sqcm）以下に圧縮されると、熱伝達シートの
沸騰面は沸騰水より８〓（4.4℃）以下の高温の
ままである。圧縮圧が1p.s.i.（0.07Kg／sqcm）以下
の場合、この温度差は４〓（2.2℃）を超えるこ
とはない。温度差が少ない点が貴重であることは
三つの理由による。第１に、水はランダムなじよ
う乱運動にエネルギーを消散することがなく、す
なわち、水は徐々に沸騰し、殆ど静止したままで
ある。第２に、水はシートに密接に接触したまま
である。実際には、水をその熱源から絶縁する如
何なる蒸気障壁も形成されない。第３にシートが
比較的低温のため湯あかが減少する。海水蒸発時
に残留する不純物により形成される外皮である湯
あかは熱流を低減させるため、定期的に除去しな
ければならない。本発明は、以前の蒸留法と比べ
て湯あかは、シートが金属上に不純物を焼き付け
る程十分に高温でないため、殆ど問題にならな
い。不純物の殆どはブローダウンと共に単に洗い
流すだけでよい。これらの利点の全ては、本発明
の広い表面積−低圧圧縮法の結果得られるもので
ある。 水蒸気はボイラー内の低圧部分から冷却器の高
圧部分に僅かに上向きに押出さなければならない
ため、或る圧縮最小点が常に必要となる。冷却器
は、純水がボイラー内の不純水よりも迅速に蒸発
し、かくしてより高い蒸気圧を与えるので、より
高い圧力を有する。ボイラーから冷却器に上向き
に蒸気を移動させ、それを圧縮させるためには、
コンプレツサは蒸気圧の差に等しい圧力ステツプ
＋わずかに大きい圧力を供給しなければならな
い。圧縮が次第に小さくなり蒸気圧の差に近づく
につれて、工程のエネルギー要件は理論的最小値
に到達する。 海水蒸留においては、冷却器内の蒸留された水
とボイラー内の塩水との間の蒸気圧の差は17イン
チ（43cm）の水圧、即ち約0.6p.s.i.（0.042Kg／sq
cm）に等しい。次に海水蒸留における凝縮を惹起
する最小圧縮ステツプは0.6p.s.i.（0.042Kg／sqcm）
よりわずかに大きい量である。この圧力差を与え
るエネルギーは、古典物理に従つて海水蒸留する
のに必要なエネルギーの理論的最小値でなる３キ
ロワツト時に非常に近い1000ガロン当たり約６キ
ロワツト時になる。本発明は理論的最小に達する
エネルギー要件を持つ海水蒸留の動作方法を開示
するものである。 新鮮水の蒸留は海水蒸留よりむしろ少ないエネ
ルギーしか必要としない。新鮮水の蒸留において
は、蒸留された水と不純水との間の蒸気圧の差は
非常にわずかなため、蒸気を冷却器へと上方に移
動させるにはより少ない圧縮しか必要としない。 高効率蒸留を得るための他の考察 理論的限界に近い効率で蒸留における熱を再循
環させるためには、又以下の要件を実行する必要
がある。 １ 不純物をボイラーを通して一様に分布させ
る。 不純物の局所濃度は水の沸騰温度を高め、そ
の沸騰を妨害する。第１図及び第２図のコアは
全ての沸騰室内のシートを通して水の流れを一
様にすることにより、ボイラーの全ての部分か
ら不純物を連続的に排除する。 ２ ボイラーを通して熱を一様に分布させる。 高効率を得るためには、水は、その高温度部
分だけでなく、その体積部分全体にわたつて沸
騰しなければならない。第１図及び２図のコア
は、水を沸騰表面にわたつて一様に分布させ、
凝縮面を通して水蒸気を一様に分布させること
により熱を一様に分布させるものである。上記
のコアは、各沸騰室を水で部分的に満たし、水
が沸騰する時はそれが沸騰面の全体を被うよう
にレベル調節を行うことにより、沸騰面全体に
水を分散させる。この方法は１つの欠点を持
ち、すなわち、ボイラー底部の水に対する圧力
が底部より上方に存在する水の重量によつて増
加してしまう。この圧力増加は、水の沸騰温度
を高め、水の沸騰を妨害する。この圧力増加効
果はボイラーをほんの１フイート（0.3メート
ル）深くすることにより最小にすることが出来
る。応用が大規模になつても、本実施における
ボイラーの深さは３フイート（0.9メートル）
を越えることはない。このコアは、多くの小孔
を有するゴム製マニホルドと共の冷却面にわた
つて蒸気を一様に拡げ、各孔前後の圧力低下は
十分に大きく、従つて蒸気が等しい割合で各孔
に進入することが保証される。 ３ 入口から出口への凝縮器前後の圧力低下を最
小にする。 コンデンサ前後の何らかの圧力低下は、コン
プレツサが冷却室を通して蒸気を押圧するとい
う余分の作業をしなければならないことを意味
する。第１図及び第２図のコアにおいては、冷
却室はわずか１〜３フイート（0.3〜0.9メート
ル）だけ長く、従つてそれらを横切る圧力は
0.25p.s.i.（0.018Kg／sqcm）以下の最小値にな
る。 コンプレツサのエネルギーは二つの室を通し
て蒸気を押圧することによりごく僅かしか消耗
されない。コンプレツサのエネルギーの殆ど
は、蒸気を圧縮し、冷却するために生産的に用
いられる。 ４ 冷却不能ガスの除去 冷却不能ガスの１例は海水に溶解した空気で
ある。海水が沸騰すると、空気は溶液から抜け
出し、蒸気とともに冷却器に入る。しかし空気
は冷却されない。空気が冷却器内に蓄積される
ようになると、これは蒸気の冷却速度を低下さ
せ、従つて効率が低下する。第１図及び第２図
のコアは蒸気の連続流を冷却器を通して保持
し、過剰な蒸気がガスを伴う全ての場合に冷却
室から抜け出すことを保証することによつて冷
却不能ガスを排気する。 ５ 冷却室から蒸留された水を迅速且つ容易に除
去する。 これは２つの理由から重要である。先ず、蒸
留された水は、蒸気を冷却面から隔離すること
により熱留と干渉する。第２に、コンプレツサ
のエネルギー要件は、コンプレツサー蒸留水を
冷却器から吹出さなければならない場合は、増
加する。第１図及び第２図のコアはわずか１フ
イート（0.3メートル）高い垂直冷却面を有す
る。蒸留水は容易かつ迅速に滴下する。コンプ
レツサはこの水を冷却室から押出す作業は殆ど
行わない。 ６ システムを熱平衡状態に維持する。 これは、所望の動作条件を維持するために小
量の熱を付加又は除去することを意味する。第
１図及び第２図のコアは、構成熱を、必要な時
のみ、付加することにより熱的平衡を自ら維持
する。構成熱が必要な時期を知るには、水温又
はボイラー内の蒸気圧をモニタすればよい。第
１図及び第２図のコアは蒸気圧をモニタし、且
つ、前記のように圧力スイツチでヒータを制御
する。 ７ 供給液体を、ボイラーに入れる前に、その沸
騰点近くまで加熱する。 供給液体が、ボイラーに入る前に、その沸騰
点に達していない場合、冷却蒸留により与えら
れるエネルギーの若干量は供給液体を加熱しな
ければならず、又、外部熱源からの熱を加え、
沸騰速度を維持しなければならない。本発明の
高効率は、供給液体をその沸点近傍の温度に加
熱する向流熱交換器の能力に大きく依存してい
る。この熱交換器は以下に詳述する。 垂直流ボイラーを備えた積層シートコア 第３図のコア６５は第１図、第２図のコアに、
殆どの点で同一である。これは、厚みが
0.01″（0.25mm）で、相互間の間隔が0.06″（1.52mm）
に配置された51枚のステンレス鋼から作られる。
これは、0.9p.s.i.（0.06Kg／sqcm）の圧縮ステツプ
と共に時間当たり15ガロン（66リツトル／時）の
水を純化する。これは、時間当たりに生産された
各ガロンの蒸流水に対し、ほぼ３平方フイート
（0.28平方メートル）の熱伝達表面積を与える。
これは、第２図のコアとは、これが沸騰面前後に
液体を分散させるという点でのみ異なるものであ
る。このコア６５は各沸騰室の上面に供給液体を
導入し、且つ液体が薄膜内の熱伝達シートの側面
に沿つて滴下することを許容する。垂直流ボイラ
ーに対するこの構造変化の要件は、小さな１つの
余分の孔６３がシート内にあけられるということ
で与えられ、又、ガスケツト７０〜７５がほんの
僅かな異なる構成を持つという事で与えられる。 垂直流ボイラー内の流体経路 流体は、それが第２図のコア１２を通過するの
と同様に、第３図のコア６５を通過する。ただ
し、次のようにして発生する沸騰室への供給液体
の通路は別とする。すなわち、先ず、ホース６４
は供給液体をコア６５にもたらす。供給液体は前
面端部板の開口６６を通してコア６５に入る。次
に、供給液体は全てのシートの直径1/2″（1.27
cm）の孔６３を通過する。供給液体は、ガスケツ
トが障壁６８を形成するために冷却室６７に入る
ことが出来ない。しかし、各沸騰室６９におい
て、供給液体はシートの上部近くの取水マニホル
ド７１に入り、取水マニホルドの開口７２を通過
し、シートの側面を流下する。残余の工程は第２
図に関して説明したとおりである。 垂直流ボイラーの利点、欠点 垂直流ボイラーを有する積層シートコア６５は
２つの重要な利点を与える。先ず、それは第１図
及び２図に示した水平流ボイラーより僅かに大き
な効率で熱を再循環させる。それは、圧力が沸騰
室を通して等しいままで、すなわち、水自身の重
さを支えるカラムが存在しないためである。従つ
て、水は室の全ての部分で一様に沸騰する。時間
当たり15ガロン（66リツトル／時）に対する圧縮
要件はわずかに少なくてよく、又、構成熱はより
少なくてよい。第２の利点は第１の利点に密接に
関係し、すなわち、沸騰室が如何に深くても、室
の底部における水は直ちに沸騰する。従つて、垂
直流ボイラーは規模の大きなユニツトに一層適す
るものである。 垂直流ボイラーの重要な欠点は、水が沸騰面を
一様に流れることが困難であるという点にある。
水は一様なフイルム状として流れるより細流状に
流れる傾向がある。 以上、積層シートボイラー冷却器ユニツトを詳
細に検討したので、次にこれを同じ原理の積層シ
ート向流熱交換装置で如何に具体化するかについ
て説明する。 積層シート熱交換装置 第４図は第１図の熱交換装置１１の分解組立図
であり、ステンレス鋼の４枚のシート７３，７
４，７６，７７が露出して示されてある。各シー
トは１つの面に固着されたガスケツト７８を有す
る。ガスケツト７８はシートを0.03インチ（0.76
mm）隔置させるもので、又、液体のガイドとして
も用いられる。シート間部分は液体流のための室
７９，８１，８２，８３として用いられる。流入
低温流体に対する室は流出高温液体に対する室と
交互に位置する。シートは１側で１方向に流れる
高温液体からの熱を他側の反対方向に流れる低温
液体に伝達する。 直径0.5インチ（1.27cm）の、シートの左縁部
にある６個の孔８４，８６，８７，８８，８９，
９１は液体が熱交換装置に出入りできるようにす
る。シートの周囲の前記孔よりも小さい孔はボル
トが熱交換装置を保持するための組立孔９２であ
る。 積層シート熱交換装置を通しての流体路、供給液
体 供給液体はホース２５を通して熱交換装置に達
する。供給液体は端部板１３の底面にある開口９
４を通して熱交換装置に入る。次に、供給液体は
全てのシートの最下部の孔８４を通過する。供給
液体は、ガスケツトが障壁９６を形成するため第
１室７９には入れない。しかし、供給液体は第２
室８１及びガスケツト７８の開口９７，９３を通
して第４室８３に入る。 第２室８１、第４室８３内では、供給液体はガ
スケツトの定める経路に沿つてシートを横切つて
左右に流動し、隣接室の高温液体から熱を吸収す
る。供給液体は加熱された後、シートの最上部孔
９１を通してそれらの室８１，８３から流出す
る。次に、供給液体は、全てのシートの孔９１を
経て端部板１３の孔９８を通過し、ホース２２が
これをボイラーに搬送する。 生成物 生成物は冷却器からホース２１を経て熱交換装
置に到達する。生成物は端部板１３の孔１０２か
ら熱交換装置内に流入し、つづいて全てのシート
の頂部に設けられた第２の孔８９内に流入する。
生成物はガスケツト７８が障壁１０１，１０３を
形成しているので、第１室及び第２室に入ること
が出来ない。しかし、生成物はガスケツト７８の
開口１０４を通して第３室８２及びそのような開
口１０４を有する室に入る。 生成物は室８２、及びその他の室を流通するに
つれ、隣接する室（例えば８１，８３）の供給液
体に熱を放出する。生成物は全てのシートの底部
から第２番目の孔８６を通してその室から流出す
る。次に、生成物は端部板１３の開口１０６を通
過し、ホース２０が生成物を使用場所や貯蔵室に
搬送する。 ブローダウン ブローダウンはボイラーから第３のホース１９
を通して熱交換器に達する。ブローダウンは端部
板１３の開口１０９を通して熱交換室に入る。次
に、ブローダウンは全てのシートの孔８８を流通
する。ブローダウンはガスケツト７８の開口１１
１を通して第１室７９及び他の室（図略）に入
る。 ブローダウンは、それらの室を通して流れるに
つれ、隣接室の供給液体に熱を与える。ブローダ
ウンは全てのシートの底部から第３番目の孔８７
を通して熱交換装置から流出し、次に端部板１３
の開口１１２を流通する。ホース１５はブローダ
ウンを装置の外に搬送する。 積層シート熱交換装置の性能特性 第４図の向流熱交換装置は時間当たり30ガロン
（132リツトル）の水を加熱し、その温度を60〓〜
207〓（16℃〜97℃）に高める。第２図のコアと
同様に、積層シート熱交換装置は高エネルギー増
倍器として動作する。熱交換装置は、生成物とブ
ローダウンから36603BTU（10.7kWh）熱エネル
ギーを供給液体に毎時伝達する。熱交換装置を通
して液体を通すのに必要な入力エネルギーは3.3
ワツト時、即ち11.2BTUである。伝達されたエ
ネルギーの入力エネルギーに対する比は3268対１
である。 熱交換装置前後の圧力降下はほんの1p.s.i.（0.07
Kg／sqcm）なので、液体は重力で交換装置を簡単
に通過する。一方、簡単なポンプを用いることも
出来る。ポンプの効率が25％の場合、熱交換装置
を通して液体を流すのに必要な全エネルギーは
45BTU（13.2ワツト時）になる。この場合、伝達
されたエネルギーのエネルギー入力に対する比は
813対１である。 向流熱交換装置１１の有効性を測定する他の方
法はその実際の性能を理論限界と比較することに
より与えられる。第４図の熱交換装置１１は供給
液体の温度を60〓〜207〓（16℃〜97℃の81℃だ
け）の147〓だけ供給液体の温度を上昇させる。
供給液体が達することが出来る最高温度は212〓
（100℃）であり、これは、生成物及びブローダウ
ンが熱交換装置に入る時のそれらの温度である。
次に、この熱交換装置はより低温の液体を理論的
限界の５〓（３℃）内に加熱する。この５〓の差
（実際と理論値との）は「導入温度」として公知
である。低温液体の導入温度に対する全温度シフ
トの比は熱交換装置の性能の測度である。この熱
交換装置においては、供給液体の実際の温度シフ
トと導入温度との比は147対５、又は29対１であ
る（摂氏ではその比は27対１）。 同一の量に対して、より大きな表面積を付加す
ることにより標準性能よりむしろ高いものを得る
ことが出来る。シート枚数が２倍になると、導入
温度は半分に減少する。この場合、実際の温度シ
フトと導入温度との比は２倍、すなわち48：１と
大きくなる。 積層シート熱交換装置に対する設計基準 効率を高めるカギは広い表面積である。本発明
の他の実施例と同様に、積層シート熱交換装置は
通常低温液体の時間当たりの各ガロンに対して少
なくとも２平方フイートの熱伝達表面積
（0.8sqm／リツトル／時）を与える。第４図の熱
交換装置は時間当たり30ガロン（132リツトル）
の液体の加熱にほぼ90平方フイート（8.37sqm）
を用い、これの比は時間当たりガロン当たり３平
方フイート（1.2sqm／リツトル／時）である。 このように使用表面積が大きくなると、液体
は、たとい液体が、低速度（秒当たり１フイート
以下、即ち秒当たり0.3メートル）、低圧力（1p.s.
i.以下、即ち0.07Kg／sqcm）、そして層流パターン
で流動しても、迅速に熱を交換することが出来る
（層流は滑らかで秩序正しく、個々の分子が同一
経路をたどろうとするものである）。この方法の
利点は既に言及されており、すなわち、液体を、
それらの室を通して流すのに必要なエネルギーは
非常に少なく、液体が滑らかに流れるためエネル
ギーは殆ど消散せず、熱を伝達するシートが薄く
て済み、シートを溶接させて熱伝達を最適に出来
るなどが考えられる。 蒸留に際して、向流熱交換装置１１に、供給液
体の温度を十分に高くしてこれにより、コンプレ
ツサのモータからの廃熱がその温度を沸騰点にも
たらすことが出来るようにすべきである。本発明
の向流熱交換装置は簡単、コンパクト、安価なハ
ードウエアと共にこの要件を満足する。 溶解液体及びガスの除去 熱交換装置の、供給液体をその沸騰点近傍に加
熱する能力は他の重要な利点を与える。すなわ
ち、不純水に溶解している有毒ガス及び液体を除
去するのに都合が良い。これらのガス及び液体が
ボイラーに入ると、それらは蒸気と共に流出し、
蒸留水を汚染する。熱交換装置は、水か溶液中の
溶解ガスや液体を、それが沸騰点に近づく時、保
持することが出来ないため前記のガス及び液体の
除去を助ける作用をする。液体は蒸発し、溶解し
たガス及び液体は気泡となる。熱交換装置１１と
コア１２間の供給時内のガス−液体分離装置はガ
スが水から上昇することを許容し、従つて有毒物
質が除去される。最も簡単な形態の場合、分離器
は弁と共に大気への出口パイプを与え、これによ
り、液体レベルが出口に近く、その時点は弁が閉
じている場合を除いてガスの排出を許容する。ガ
ス−液体分離装置は、水道水からトリハロメタン
又は他の有毒ガスを除去し、二酸化炭素を海水か
ら除去して湯あかの形成を減らすように動作し、
且つ冷却不能ガスを除いてそれらが凝縮工程にお
いて遅くならないようにするなどのために有用で
ある。 熱交換装置の他の応用 図面に示した向流熱交換装置は蒸留に適当な全
ての３流体熱交換装置であるが、本発明の他の実
施例は種々の応用のため任意種類の液体を容易に
収容することが出来る。２流体熱交換装置として
も種々用いることができる。例えば家庭応用にお
いては、熱交換装置は、シヤワーや、選濯機、又
は皿洗い装置、などを去る高温水からの熱を捉え
ることが出来、又、その熱を都市配水管から低温
水に伝達する。高温水ヒータのエネルギー要件
は、もし人々が低温水の代わりに加熱水を供給す
る場合は急速に低下する。又、熱交換装置に対す
る多くの産業応用が考えられ、又エネルギーの効
率がより重要になつた時、より多くの応用が見出
される。 ここで他の蒸留装置、すなわち、その構造と機
能は前記の積層シート形に類似しているが外観と
構成法が異なる装置について検討してみる。 らせん蒸留装置 第５図は、液体純化に適した本発明の他の２つ
の実施例、すなわち、らせんコア１１４及びらせ
ん形向流熱交換装置１１６を示したものである。 らせんコア 第５図のコア１１４は、互いに巻回され２つの
らせん状室、すなわち熱交換関係にあるボイラー
１００と冷却器１０５を形成する２枚のステンレ
ス鋼３１６形から構築される。鋼シートは長さが
25フイート、幅１フイート厚みが0.01″（5.1ｍ×
0.3ｍ×0.25mm）である。0.06″（1.52ｍ）の間隔で
シートを隔置するためスペーサが用いられる。ガ
スケツト１１５により室が封止される。シートは
１端で冷却される蒸気から、他端で沸騰する液体
に熱を伝達する。 らせん状熱交換装置 第５図の熱交換装置１１６は３枚のステンレス
鋼からなる。各シートの大きさは32フイート×１
フイート×0.01″（9.8ｍ×0.3ｍ×0.25mm）である。
これらは互いに巻回され、供給液体、生成物、ブ
ローダウンのための３つのらせん状室を形成す
る。スペーサはシートを0.032″（0.81mm）隔置す
る。ガスケツト１１０は室を封止する。シートは
１側の高温液体から他端の低温液体に熱を伝達す
る。 仕様の相対的重要性 らせんコア１１４及び熱交換装置１１６におい
て、最も大事な構造上の大きさはシートの厚みと
シート間距離である。シートの厚みは0.001″〜
0.02″（0.025mm〜0.51mm）の範囲内になければなら
ない。シート間の間隔は、コアにおいては
0.005″〜1.0″（0.13mm〜2.54cm）内、向流熱交換装
置において0.005″〜0.25″（0.13mm〜6.4mm）内にな
らねばならない。シートは、ステンレス鋼、アル
ミニウム、ガス、ポリエステル、又は、薄板に形
成することが出来、且つ動作温度で構造を維持出
来る他の材料で構築される。シートの厚さと高さ
は、表面積の量が流量と効率を決定するというこ
とを除くと厳しいものではない。標準ガスケツト
材料が適当である。 らせん状蒸留装置の設計方針及び性能特性 設計方針と性能特性は積層シート蒸留装置のも
のとほぼ同じである。らせんコア１１４とらせん
向流熱交換装置１１６は熱伝達のための広い表面
積、すなわち、時間当たりガロン当たり３平方フ
イート（1.2sqm／リツトル／hr）よりわずかに
大きい寸法を与える。コア１１４の表面積が広い
と、蒸気は小さな圧縮ステプに迅速に冷却され得
る。らせんコア１１４は1p.s.i.（0.07Kg／sqcm）の
圧縮ステツプで時間当たり15ガロン（66リツト
ル／hr）を純化する。向流熱交換装置１１６の表
面積が広いと、液体は、たといおだやかに流動し
ていても、迅速に熱を交換することが出来る。ら
せん熱交換装置１１６は室を横切る圧力低下が
1p.s.i.で60〓〜206〓まで（0.07Kg／sqcmで16℃〜
97℃）時間当たり30ガロン（132リツトル）の水
を加熱する。 らせん蒸留装置を通しての液体及び蒸気の経路：
供給液体 供給液体は、図面の右下方の開口１１７を通し
て熱交換装置１１６の中央室に入る。供給液体は
らせんの曲がりを通過するのにつれ生成物とブロ
ーダウンから熱を受け取る。次に、供給液体がホ
ース１１８を通して熱交換装置からコア１１４に
流れる。このホース１１８はボイラー１００の上
面近傍の供給液体をまき散らす金属管１１９に接
続される。ボイラー１００内部では、供給液体が
シートの両側で冷却している蒸気から熱を受けて
沸騰する。 蒸 気 モータ１２２で駆動されるコンプレツサ１２１
はボイラー１００の上部から蒸気を吸引する。先
ず、蒸気はデミスタ１２３に入る。デミスタ１２
３は一連のバツフルからなり、蒸気を曲がりくね
つた経路に導き蒸気が付随する液滴が冷却器１０
５に搬送することを防止する。（殆どの場合、デ
ミスタは必要ない。例えば、海水蒸留では、らせ
ん蒸留器は、デミスタなしでも、全溶解固体を
100万当たり35000部から100万当たり３部以下に
低減させる。デミスタは例えば、コンピユータ部
品製造の場合のように極度に純粋液体が必要な場
合にのみ重要である。）コンプレツサ１２１は蒸
気を圧縮し、次にそれらをコンプレツサマニホル
ド１２４を通して冷却器１０５に吹き込む。（コ
ンプレツサのマニホルド１２４は、コア動作時は
コアとコンプレツサの上に静止している。図面は
マニホルドを持ち上げてコンプレツサと封止され
た開口を図示している）。圧縮蒸気が冷却器１０
５に入り、熱伝達シートに触れると、圧縮空気は
冷却され、熱を放出する。この熱はシートを流れ
て他側の液体を沸騰させる。 生成物とブローダウン 蒸留水は冷却器１０５の壁を伝わつて滴下す
る。ホース１２６はこれを冷却器１０５から熱交
換装置に搬送する。他のホース１２７はブローダ
ウンをボイラー１００から熱交換装置に搬送す
る。 らせん構成の利点と欠点 らせん構成はいくつかの点で組立てが容易であ
る。すなわち、シートを小部分に切断したり、孔
をあけたり、又は複雑なガスケツトを作製したり
する必要がない。しかし、らせんは２つの重要な
欠点を有する。すなわち、これらを封止するのが
困難であり、且つそれらの洗浄のための分解が困
難である。 真空蒸留 らせん又は積層シートコアを真空にすると、低
温での液体の沸騰が可能となる。真空蒸留は３つ
の重要な利点を与える。すなわち (1) 海水の真空蒸留は湯あかの形成を低減させ得
る。硬質の湯あかは185〓（85℃）以上の温度
でのみ形成される。低温では、硬質の湯あかの
みが形成される。軟質の湯あかは除去がはるか
に簡単である。充分真空に引き、185〓（85℃）
又はそれ以下の温度で海水を沸騰させることに
より硬質の湯あかを充分に除去することが出来
る。 (2) 真空蒸留の場合、コンプレツサのモータから
廃熱を捕える事が出来る。この廃熱は加熱供給
液体をコンプレツサのモータに巻回した金属コ
イルを通過させて捕捉可能である。しかし加熱
液体は、熱が高温から低温へのみ流れるので、
モータより低温でなければならない。或る場合
には、真空はモータの動作温度以下に液体の沸
点を下げることがある。 (3) 真空にすると、周囲温度での液体蒸留が可能
となる。その場合熱交換装置は不要である。規
模が大きい場合は、熱交換装置が資本経費を除
去出来るという点で価値がある。 ここまでの検討においては、水の蒸留、すなわ
ち１つの液体のみが蒸発する（第２の液体がわず
かでも水中に溶解されない場合）点について論じ
た。次に、２つの液体が蒸発する蒸留段階での本
発明の利用法を検討する。 アルコールの蒸留 本発明の目的は水からアルコールを分離するこ
とである。植物が発酵するとアルコールと水の混
合物が生ずる。アルコールは水よりも一層容易に
蒸発するので、混合物を蒸留することによつてア
ルコールを濃縮することが出来る。 ハードウエア 第１，２，３，４，５図に示したコアと熱交換
装置は、何らの変更又は調節することなくアルコ
ールを蒸留できる。 工 程 本発明は、水の純化に用いたものと同じエネル
ギー再循環過程によりアルコールを蒸留すること
にある。供給液体はアルコールと水との混合溶液
である。アルコール燃料業界では、この混合物は
通常「ビール」と呼ぶ。ビールは熱交換装置に入
り、そこで生成物やブローダウンから熱を受け
る。次にビールはボイラーに入り、ボイラー内で
冷却蒸気から熱を受けて沸騰する。アルコールも
水も蒸発するが、アルコールの方が早く蒸発す
る。 コンプレツサは、アルコール及び水蒸気をボイ
ラーから冷却器に吹き込む。蒸気は薄板上に冷却
され、それらの熱を放出する。この熱はシートを
通して流れ、他側のビールを沸騰させる。冷却さ
れた液体は元のビールよりアルコール濃度が高く
なる。この生成物液体、すなわち蒸留アルコール
は、冷却器を去り、熱交換装置に流入するビール
に熱を与える。 ブローダウン、即ちボイラー中に残留する液体
は、ビールよりアルコール濃度の低いアルコール
と水の混合物である。ブローダウンは又熱交換装
置に入り熱を流入ビールに与える。 アルコール蒸留に独自の仕様 アルコールを蒸留するこの方法は次の２つの点
で既に記載の水純化の方法とは異なる。すなわ
ち、先ずアルコール蒸留は１〜8p.s.i.（0.07〜0.56
Kg／sqcm）の範囲内のわずかに高い圧力ステツプ
を必要とする。このより高い圧力ステツプは、冷
却器内に２種類の蒸気（アルコールと水）が存在
するために必要となる。１〜8p.s.i.（0.07〜0.56
Kg／sqcm）の圧縮がなされるまでは、アルコール
蒸気も水蒸気も冷却に十分な圧力をもつことが出
来ない。第２に、熱伝達シートの沸騰面と沸騰液
体内の温度差はアルコール蒸留の方が最高15〓
（８℃）だけ大きい。この高い温度差は圧縮ステ
ツプがより高いことにより生じたものである。 蒸気を圧縮し、それらの熱を再循環させること
はアルコール蒸留には新奇な方法である。それは
工程のエネルギー要件を10倍も低減させる。熱交
換器とコアの形態は水の純化に関係して説明した
時のものと同じ全ての理由に対して高い効率を与
える。 動作条件 発酵成分からのアルコールを燃料級のアルコー
ルに蒸留するためには通常３つの経路が必要であ
る。発酵産物が15％のアルコールを含有するとす
ると、第１の蒸留では7p.s.i.（0.49Kg／sqcm）の圧
縮ステツプを用いることが出来、アルコールを35
％まで増加させる。第２の蒸留は蒸気を5p.s.i.
（0.35Kg／sqcm）だけ圧縮し、アルコール含量を
60％まで高める。第３の経路は7p.s.i.（0.49Kg／sq
cm）の圧縮を含み、混合物を75％アルコールにす
る。 アルコール蒸留は真空下でも行うことができ、
これは熱交換装置に対する需要を排除するか、コ
ンプレツサのモータから排気熱を捕捉する。 冷却器内のアルコールと水の分離 アルコール蒸留の第２の方法はボイラーと同様
にコンデンサ内の水からアルコールを分離する点
にある。蒸気１〜4p.s.i.の範囲内でわずかに圧縮
することにより、第１の蒸留において水蒸気を選
択的に凝縮することが出来る。（水蒸気は、第１
の蒸留において、アルコール蒸気より、それらが
％の高い蒸気体積を有するため、より容易に凝縮
する。それ等は、ビールが殆ど水であり、又、水
はアルコールに比べて、両者が蒸発する時２1/2
倍膨張するため、体積％がより高くなる。）１〜
4p.s.i.（0.07〜0.28Kg／sqcm）の範囲の圧縮ステツ
プがあると、水蒸気は直ちに凝縮するが、アルコ
ール蒸気は凝縮する程高い圧力をもたない。冷却
器を去つた未冷却蒸気を集めそれらを別々に凝縮
することにより、沸騰ビールから生じた蒸気より
アルコール濃度が高いアルコール−水混合物を得
ることが出来る。この方法は、未冷却蒸気のエネ
ルギーは再循環され得ないため以前に記載した方
法よりわずかに多くのエネルギーを必要とする。
しかし、この方法は第１蒸留段階で、より有効に
水からアルコールを分離する。 次の工程は、主生産物が沸騰しない物質である
という点でアルコール蒸留及び水の純化とは異な
る。 液体の脱水と濃縮 これ等の蒸留工程の目的は液体を沸騰させて残
留するものを集めることにある。殆どの場合に、
除去されるべき液体は水である。脱水は、全ての
水分を除去することを意味し、濃縮は若干の水を
除去することを意味する。アルコール燃料生成物
においては、これ等の工程は発酵以前に果汁を濃
縮し、ブローダウン中の残留物を脱水するために
価値がある。本発明は、又、植物を処理した食品
の含湿残留物、産業廃水、下水などの脱水にも用
いられる。 濃縮されるべき液体がそれ程粘度が高くない場
合は本発明はそれを連続的に流して濃縮する。第
１，２，３，４，５図に示したコア及び熱交換装
置はそれらが水の純化に用いたと同じ手順で液体
を濃縮するが、唯一の違いは、ボイラーからの
「ブローダウン」が主生成物になり、冷却器から
の蒸留水が価値のある副産物になるという点にあ
る。ハードウエアの変更は何もない。方法と性能
特性は、高濃度の液体が望まれる場合は圧縮要件
が増加するということを除くと、水純化の場合と
同じである。本発明は熱を有効に再循環させるこ
とにより最高99％の液体濃縮のためのエネルギー
要件を低減させるものである。 液体が連続流工程にとつては粘度が高過ぎる場
合には、その１回分を１時に濃縮又は脱水するこ
とが出来る。第６図は回分工程に用いられぬコア
を示したものである。 回分脱水装置／濃縮装置 第６図は回分脱水装置／濃縮装置の破断図であ
る。屈曲コア１２８がバツト１２９の内側に配置
してある。バツト１２９は、ボイラーとして用い
られ、分離されるべき固体と流体との混合物を含
む。ふた１３１はバツト１２９頂上にある。コン
プレツサ１２５及びコンプレツサのモータ１３２
がふた１３１に固着される。 コア１２８は単一シートのステンレス鋼を多数
回折り曲げ、熱交換関係にある交互に続く沸騰、
冷却室を作ることによつて組み立てられる。シー
トは長さが50フイート、幅が12インチ、厚みが
0.01インチ（15.2ｍ×0.3ｍ×0.25mm）である。ガ
スケツトは折り目の間隔を0.06″（1.52mm）に保つ
ものである。シートの各垂直部分は１側の冷却蒸
気から他側の沸騰流体へと熱を伝達する。 シートの厚み、及び折り目と折り目の間隔は最
も重要な構造寸法である。シートの厚みは
0.001″〜0.02″（0.025mm〜0.51mm）である。折り目
相互間の間隔は0.005″〜1.0″（0.13mm〜2.54cm）に
わたる。シートは他のコアに関係して記載された
同じ広い範囲の材料から作られる。ガスケツトの
材料は別に重要ではない。 工 程 本節では第６図の回分脱水装置／濃縮器による
植物処理食品の含水廃棄物の脱水法について簡単
に記載する。第１ステツプは廃水をその沸点近傍
の温度にもたらすことで与えられる。これは廃水
を加熱するか又はバツト１２９を真空に引くこと
により達成される（いずれの場合も少量の熱を除
去又は加えて所望の動作条件を維持する必要があ
る。）。廃水をバツト１２９に入れたら、次のステ
ツプは、コア１２８をバツト１２９内に下げ、ふ
たで締めることにより与えられる。廃水は、冷却
室が側面で及び底部で封止されているため前記冷
却室に入ることは出来ない。しかし、廃水は底部
が開放された沸騰室に入る。 コンプレツサは沸騰室からの蒸気を1p.s.i.（0.07
Kg／sqcm）だけ圧縮し、次に冷却室にその蒸気を
吹き込む。圧縮された蒸気が熱伝達シートの冷却
面に接触すると、それは沸騰液体より高い温度で
凝縮する。その熱はシートを通して流れ、他側の
廃水を沸騰させる。 凝縮された液体は純粋な蒸流水である。その蒸
流水はシートの底面の孔を通してチユーブ１３３
に流入し、該チユーブは蒸留水をシステム外に放
出する（蒸留水は、冷却器内の圧力がわずかに増
加するため２〜３インチ上方に流れる。）。 廃水が沸騰された後、固体はバツト１２９内に
残留する。これらは、ふた１３１が持ち上げら
れ、コア１２８が除去された後、容易に回収する
ことができる。沸騰室に残留する固体は全て圧縮
空気と共に吹き出される。 回分脱水装置／濃縮装置の断面図 次の２図面によりこのコアの内側の詳細図が与
えられる。すなわち、第７図は沸騰室の断面図で
あり、第８図は冷却室の断面図である。両図面は
バツト１２９と、ふた１３１と、コンプレツサ１
２５とコンプレツサのモータ１３２とを示す。ガ
スケツトは第６図と第７図の異なる唯一の部分で
ある。沸騰室内のガスケツト１３０は上面及び底
面で開き、冷却室内のガスケツト１３５は側面で
開放になつている。 第７図の矢印は水蒸気が沸騰室の上部からコン
プレツサに流入する方法を示す。沸騰室の上部の
ガスケツト材の狭いストリツパはデミスタ１３４
である。デミスタ１３４は、蒸気がコンプレツサ
１２５に達し得る以前に、蒸気がいずれの側へわ
ずかな距離流れることを強制する。この短い距離
は蒸気が液滴を搬送することを困難にする。 第８図の矢印はコンプレツサ１２５から冷却室
への蒸気の経路を示す。蒸気は熱伝達シート上で
凝縮する。蒸留水はシートの底部の孔１３６を通
して冷却室から流出する。沸騰室（第７図）で
は、ガスケツトはこの孔の周囲に障壁１３７を形
成し、蒸留水がコアを去る時、沸騰室から流出し
ないようにする。 シート上のガスケツトの小片はスペーサ１４０
であり、これにより折り目は完全真空から２大気
圧までの圧力で隔置される。 回分脱水装置／濃縮器の性能特性 第６図の回分脱水装置／濃縮装置は濃厚溶液か
ら液体を時間当たり15ガロン（66リツトル）の割
合で除去する。必要な圧力ステツプは溶液の濃縮
のされ方に依存する。ボイラー室の溶液が濃厚な
程、その蒸気圧は低くなり、コンプレツサがより
多くの仕事をしなければならず、水蒸気は冷却器
の高圧領域の上方に移動し得ない。50％効率のモ
ータにより駆動される50％効率のコンプレツサと
共に圧縮ステツプを2p.s.i.（0.14Kg／sqcm）とする
と、再循環エネルギーの実際の入力に対する比は
ほぼ25：１である。 熱伝達表面を増加させ、又は効率が更に優れた
コンプレツサ及びコンプレツサモータを用いる
と、エネルギーが更に高い増幅器が達成され得
る。 上記の工程は液体にのみ適用可能であるが、類
似の脱水工程を固体からの水分除去に用い得る。 固体の乾燥 この蒸留工程の目的は、含水固体から液体を除
去することにあり、例えば、衣類、果物、野菜、
酒造家の麦芽カスなどを乾燥することにある。本
発明は、液体を蒸発させ、その蒸気を圧縮し、薄
板材上で蒸気を冷却し、そして冷却蒸気からの熱
を気化器に再循環して固体を乾燥することにより
エネルギーを再循環させる。 固体脱水装置 第９図は回分脱水装置の破断図である。それ
は、円筒ケース１３９内部のステンレス鋼曲面熱
伝達シート１３８からなる。シートの大きさは、
長さ10フイート、幅３フイート、厚み0.01″（3.04
ｍ×0.91ｍ×0.254ｍ）である。曲面シート内側
の領域は、被乾燥固体の受け器であるボイラー又
は気化器１４７として用いられる。シート１３８
とケース１３９間の領域は冷却器として用いられ
る。コンプレツサ１４１及びコンプレツサモータ
１４５は端部に固定される。 熱伝達シート１３８は適当な材料から構成さ
れ、外材料は薄板から形成され、動作温度でその
構造的保全性を維持する。最良の結果を得るため
には、シートの厚みは0.001″〜0.02″（0.025mm〜
0.51mm）の範囲内にあるべきである。シートの長
さと幅は穀粒又は被乾燥衣類の量に存在する。 工 程 本節は回分脱水装置による衣類の（又は他の含
水固体）乾燥法について記載する。第１のステツ
プは含水衣類を前面開口１４２から挿入し、ドア
１４３を閉じる。次のステツプは熱を加え、又は
真空に引いて水の蒸気を開始することからなる。
コンプレツサ１４１は気化器の端部の小孔１４４
を通して水蒸気を吸引する。次に、コンプレツサ
は1p.s.i.（0.07Kg／sqcm）だけ蒸気を圧縮し、該蒸
気をシートの他側に吹きつける。 圧縮水蒸気が熱伝達シートの冷却面に当たる
と、該蒸気は衣類より高い温度で凝縮する。その
熱は熱伝達シートを通して気化器に流入し衣類を
乾燥させる。凝縮液体はケースの底面の孔１４６
を通して冷却器を流出する。 第１０図は第９図の回分脱水装置の端部からの
断面図を示す。根伝達シート１３８、及びケース
１３９、気化器１４７、冷却器１４８及び孔１４
６が図示してあり、この孔１４６を経て蒸留水は
冷却器から排水される。 第１１図は同じ回分脱水装置の側面からの断面
図である。この図面は熱伝達シート１３８、ケー
ス１３９固体が挿入される前面開口１４２、コン
プレツサが蒸気を引き出す孔１４４、及び水が冷
却器を流出する場合の底部の孔１４６を示す。 高効率のための他の特性 固体の乾燥において最高高津を得るためには、
更に次の３つの事項を実施しなければならない。 １ 非冷却性ガスの除去 空気又は他の非冷却性ガスが冷却器内に蓄積
されると、それらは冷却工程を遅滞させる。非
冷却性ガスの最も容易な除去方法は冷却器への
出口からコアを真空に引くことにより与えられ
る。 ２ 熱的平衡の維持 これは、少量の熱を付加、又は除去し、所望
の動作条件を維持することが必要である。 ３ 吹水固体を熱伝達シートと密接に接触させる このために、回分脱水装置を従来の衣類の乾
燥機と同様に回転させることが好ましい。固体
は蒸発面に対して転動することによつて乾燥す
る。 回分脱水装置の性能特性 第９図の脱水装置は10ポンド（4.5Kg）の含水
衣類を受ける。繊維部分は６ポンド（2.7Kg）で
あり、水分は残りの４ポンド（1.8Kg）である。
脱水装置は衣類を30分内に乾燥させる。脱水装置
は3840BTU（1.13Kwh）の熱エネルギーを再循環
して４ポンド（1.8Kg）の水を乾燥させる。水蒸
気を1p.s.i.だけ圧縮するのに必要な理論的エネル
ギー入力は18BTU（3.5ワツト時）である。再循
環エネルギーの論理入力エネルギーに対する比は
3840対18、すなわち213対１となる。コンプレツ
サの効率を50％、コンプレツサモータの効率を50
％とすると、蒸気の圧縮に約72BTU（21.2ワツト
時）のエネルギーが必要である。これらの条件の
下では、実際の入力エネルギーに対する再循環エ
ネルギーの比は50対１よりわずかに大きくなる。 回分脱水装置の設計基準 回分脱水装置の最も重要な設計基準は蒸留水の
流量に対する広い熱伝達面積で与えられ、これ
は、少なくとも、時間当りに蒸発されるガロン当
たりの流体に対してそれぞれ２平方フイート
（0.8sqｍ／リツトル／時）となる。第９図の説明
装置は時間当たりガロン当たり30平方フイート
（12sqｍ／リツトル／時）を供給する。 本発明は、他の場合とは異なり、分離工程のみ
に用いるものではない。本発明は混合工程とも称
すべきで、それは塩分の異なるを流体を混合し開
放されるエネルギーを捕捉することにある。 発 電 本蒸留工程の目的は有用な仕事を行う蒸気流を
生成することにある。 本発明はエネルギーを循環させて沸騰作用を維
持しようとするものである。 工 程 装置は新鮮水を沸騰させ、蒸気流を生成する。
この蒸気流はタービン羽根を回転させる。タービ
ンに連結された発電機は回転運動を電気に変換す
る。次に、蒸気流は高温濃厚塩水に凝縮し、その
熱を放出する。この熱はシート材料を流通し、他
側の新鮮水を沸騰させる。希釈塩水は冷却器から
熱交換装置に流れ、希釈塩水は流入新鮮水と塩水
に熱を付与する。 この工程は、ボイラーが冷却器に対して高圧領
域であり、従つて蒸気流はボイラーから冷却器に
自然に流れて行くようになる。 しかし、冷却器はボイラーに対して高温領域で
なければならず、そうすることによつて熱は冷却
器からボイラーに自然に流れて行くことになる。
これらの条件は新鮮水をボイラーに又、濃縮塩水
を冷却器に導入することにより満足される。溶解
塩は塩水の蒸気圧を低減する。塩水の蒸気圧は塩
水がわずかに高温になつた時でも、新鮮水の圧力
より低い状態を維持する。 発電装置 第１２図は発電のための積層シートコアの分解
組立図である。このコアは316形のステンレス鋼
で作られた51枚の熱伝達シートを積層することに
より構築される。シートの大きさは12″×16″×
0.01″（0.3ｍ×0.4ｍ×0.25mm）である。ガスケツト
はシート間隔を0.06″（1.52mm）に維持する。シー
ト間領域は、新鮮水を沸騰させ、その蒸気を高温
塩水に冷却するための室として用いられる。沸騰
室と冷却室は交互に与えられる。各シートは１側
の高温塩水から他側の沸騰新鮮水に熱を伝達す
る。 規格の相対的重要性 他のコアにおけるように、本発明を規定する重
要な構造上の寸法はシートの厚みとそれらの間の
距離である。シートの厚みは0.001″〜0.02″（0.025
mm〜0.51mm）の範囲内になければならない。シー
ト相互間の間隔は0.005″〜1.0″（0.13mm〜2.54cm）
の範囲内になければならない。シートは第１図に
関係して記載された同じ範囲の材料から作られ
る。シートの高さと幅は厳しいものではない。シ
ートの枚数は所望の流速に依存する。タービンは
容量形ピストン又は蒸気流を機械的運動に交換す
る他の装置で代替可能である。 シートと室 第１２図は２枚の熱伝達シート１４９，１５１
を図示したものである。両シートは１面に固定さ
れたガスケツトを有する。右手のシート１４９は
ガスケツト１５２を持ち、沸騰室１５３を形成す
る。沸騰室１５３はシート１５２と前面端部板１
５４との間に配置される（スタツク内では、沸騰
室は連続する熱伝達シート間に配置される。）。沸
騰室１５３の境界は参照番号１８２の頂部と、１
９３の底部と、１６８の左側部と２０２の右側部
とで規定される。左手のシート１５１はガスケツ
ト１５６を持ち、冷却室１５７を形成する。冷却
室１５７は２枚の熱伝達シート１４９，１５１の
間に配置される。その境界は参照番号１８４の上
部と、１９４の底部と、１６９の左側部と、２０
３の右側部とで規定される。 図面の他の顕著な要素はタービン１５８、圧力
スイツチ１５９、及び後面端部板１６１である。 第１２図のコアを通しての液体と蒸気の経路 本節は、塩水の冷却室への、新鮮水の沸騰室へ
の、流入の仕方を扱い、又蒸気流の沸騰室から冷
却室への流れ方、及び希釈塩水の冷却室からの流
出の仕方などを説明する。 塩 水 塩水は前面端部板１５４の左手のホース１６２
内のコアに到達する（熱交換装置が使用中の場合
は、塩水は工程を去る希釈水により既に加熱され
ている。）。このホース１６２に接続されたヒータ
１６３は少量の熱を加えて所望の動作条件を断続
的に維持する。 ヒータ１６３は冷却器内の蒸気圧を検出する圧
力スイツチ１５９によつて制御される。圧力スイ
ツチ１５９は、ホース１５０、端部板の開口１５
５、シートにあけられた直径1″（2.54cm）の孔１
６０を通して冷却器に連通される。蒸気圧が低く
なり過ぎると、スイツチ１５９が閉じ、回路を完
成し、従つて電力がヒータ１６３に流れることが
できる。蒸気圧が十分高くなると、スイツチ１５
９が開き、回路が遮断され、ヒータ１６３への電
力がオフにされる。塩水が端部板の開口１６４を
通してコアに入り、次に全てのシートの直径
1″（2.54cm）の孔を流通する。ガスケツトはシー
ル１６７を形成して液体と蒸気を装置内に密封す
る。塩水は、ガスケツトが障壁１６８を形成する
ために、沸騰室に入ることは出来ない。しかし、
塩水はガスケツト１５６内の開口１６９を通して
各々の冷却器室１５７に入る。塩水は部分的に各
冷却室１５７を充填する。逃げチユーブ１７１は
塩水の高さを調節し、従つて塩水はシートの各面
を被覆する。 新鮮水 新鮮水は端部板１５４の右手のホース１７２内
のコアに到達する（熱交換装置が使用されている
場合は、新鮮水も又、流出希釈塩水によりその沸
騰点近くの温度に加熱される。）。新鮮水は端部板
１５４の開口１７３を通してコアに流入し、次に
各シートの下部角部の直径1″（2.54cm）の孔１７
４を流通する。新鮮水は、ガスケツト１５６が障
壁１７６を形成するため、冷却室１５７に入るこ
とは出来ない。しかし、新鮮水はガスケツト１５
２内の開口１７７を通して各沸騰室１５３に入
り、熱伝達シートの沸騰面上に均等に広がる。新
鮮水は各沸騰室１５３を部分的に満たし、新鮮水
の高さは逃げチユーブ１７８によつて制御される
ので、新鮮水が沸騰したときには新鮮水は沸騰面
の全域を覆うことになる。 沸騰室１５３からの新鮮水はその高さを逃げチ
ユーブ１７８組立体のレベルに合わせようとす
る。新鮮水はガスケツトの開口１７０を経てシー
トの開口１６５を流通する。ガスケツトは障壁１
９０を形成して新鮮水が冷却室内に入らないよう
にしている。次に新鮮水は端部板の開口１８０を
経て逃げチユーブ１７８を有するホース１８５内
に流入する。今一つのホース１７５が逃げチユー
ブを沸騰室の頂部に連結し、もつて基準圧力が得
られる。沸騰室からの蒸気はシートの開口１９５
と端部板の開口１７９を経てこのホース１７５に
流入する。余剰の新鮮水は全て逃げチユーブ１７
８を経てホース１８１に流れ込む。このホース１
８１は溢れた新鮮水を熱交換装置に搬送し、ここ
で新鮮水は希釈された塩水と混合して新たに流入
してくる新鮮水と塩水に熱を与える。 蒸 気 各沸騰室１５３の内側で新鮮水はシートの両側
の高温温水から熱を受け取る。新鮮水は沸騰し、
蒸気が発生する。この蒸気は冷却室１５７の低圧
域に向けて膨張する。それは頂部の出口マニホル
ド１８２を通して各沸騰室１５３から激しく流出
する。次に、この蒸気は、コアからの流出途中で
各シートの上面の直径1/2インチの孔１８３を流
通する。この蒸気が流出する時、障壁１８４によ
り、各冷却室からの流出は阻止される。 蒸気は端部板１５４の開口１８６を通過してエ
キスパンダー２０１内に進入する。このエキスパ
ンダーは小さなマニホルド１８７、２本のホース
１８８，１８９、及びタービン１５８からなる。
膨張蒸気はあたかも風が風車を回転するようにタ
ービンの羽根を回転させる。タービンの回転運動
は電力を発生させ、水を圧送したり、その他有用
な働きを行う。 第２のホース１８９が蒸気をタービンからコア
内に搬送する。蒸気は端部板１５４の開口１９１
を通過し、全てのシートの底部に設けられた直径
１／２″（1.27cm）の孔１９２を流通する。蒸気はガ
スケツト１５２が障壁１９３を形成しているので
沸騰室１５７には進入し得ない。しかし蒸気はガ
スケツト１５６によつて形成された入口マニホル
ド１９４を経て各冷却室１５７内に流入する。こ
の入口マニホルド１９４は多くの小さな開口を有
していて、各開口では十分圧力低下が生じるの
で、蒸気は均一速度で各開口に進入する。従つて
蒸気は冷却室１５７内の塩水全体に均一に拡散す
る。 蒸気が高温塩水に接触すると、蒸気は冷却して
熱を放出する。この熱は冷却室１５７内の塩水の
温度を上昇させ、もつて塩水の温度が沸騰室１５
３内の新鮮水の温度よりも高くなる。沸騰新鮮水
は一層多量の蒸気を生成し、このようなサイクル
が反復される。 希釈塩水 希釈塩水はガスケツトの開口２０３を通して冷
却室１５７を流出する。それは、コアへの流動途
中でシートの直径1″（2.54cm）の孔１９６を流通
する。障壁２０２は希釈水の沸騰室への流入を防
止する。この塩水は端部板１５４の開口１９７を
通過し、次にホース１９８に流入し、該ホースは
前記塩水を、熱交換装置が使用されている場合
は、該熱交換装置に搬送する。 第１２図の他の詳細 シートの中央域のガスケツトの小さな部分はス
ペーサ２０４であり、完全な真空状態から大気圧
の２倍までの任意の圧力でシートを隔置保持す
る。シートのアセンブリ孔１９９及び端部板のア
センブリ孔２００はボルト（図略）用に備えら
れ、これによりコアが保持される。 向流熱交換装置 発電工程には第４図の熱交換装置が用いられ
る。この場合、熱交換装置は低温新鮮水及び低温
塩水を、コアを流出する高温希釈水から熱を捕捉
して沸騰点近傍の温度に加熱する。液体は、低速
度（秒当たり１フイート以下、即ち秒当たり0.3
メートル以下）低圧力（1p.s.i.以下、即ち0.07
Kg／sqcm以下）、及び層流パターンの条件下で前
記の室を流通する。熱交換装置を用いる代りに、
コアを真空に引き、周囲温度で新鮮水を沸騰させ
ることが可能である。 発電機の設計基準 本発明の他の全ての実施例と同様に、発電機は
熱交換装置の形態で与えられる。その設計の最も
重要な側面は熱交換装置に広い表面積を与えるこ
とである。発電の実施例は時間当たりに蒸発され
たガロン毎の新鮮水に対して少なくとも２平方フ
イートの熱伝達表面積（0.8sqｍ／リツトル／hr）
を与える。第１２図の実施例はほぼ時間当たりガ
ロン当たり３平方フイートの表面積（1.2sqｍ／
リツトル／hr）を与える。 発電装置の性能特性 この発電装置は時間当たり15ガロン（66リツト
ル）の新鮮水を蒸発させる。蒸留水が沸騰室に導
かれ、濃縮塩水が冷却室に導かれると、ボイラー
と冷却器との間に4.5p.s.i.（0.32Kg／sqcm）の圧力
差が生成される。これは750ワツトの電力を生成
し、これは一軒の家が必要とする平均的な電力を
供給するのに十分な量である。 本発明の他の実施例と同様に、発電装置は、簡
単、容易に製造されたハードウエアによつてエネ
ルギーを効率的に再循環させるものである。蒸留
のエネルギー要件を減らし、且つその応用の範囲
を広げることにより、本発明はこのむしろ古くさ
い工程方法によつて現在の人間社会の最も厳しい
問題の幾つかを解決することを可能にするもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は積層シートコアと熱交換器を示す等角
図である。第２図は第１図のコアの分解組立図で
ある。第３図は第１図のコアの変種品を示す分解
組立図である。第４図は第１図の熱交換装置の分
解組立図である。第５図は螺旋コア及び熱交換装
置の等角図、部分分解組立図及び部分断面図であ
る。第６図は回分脱水−濃縮装置の等角図及び部
分断面図である。第７図は第６図の線７−７に沿
う沸騰室の断面図である。第８図は第６図の線８
−８に沿う凝縮室の断面図である。第９図は回分
脱水装置の等角図、部分分解組立図である。第１
０図は第９図の回分脱水装置の断面端面図であ
る。第１１図は第９図の回分脱水装置の断面側面
図である。第１２図は発電装置の分解組立図であ
る。 １１……熱交換器、１２……コア、２９，３１
……シート部材、３２，３４，７８……ガスケツ
ト、３３……沸騰室、３６……凝縮室、７３，７
４，７６，７７……シート部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも部分的に液体を含有する所与の供
   給材料から濃縮物と蒸留物を製造する方法におい
   て、 (a) 垂直に延出する共通のシート部材の一方の側
   に垂直に延出する沸騰室と他方の側に凝縮室を
   設け、前記シート部材に前記沸騰室内で前記沸
   騰室の一部分を形成する沸騰面を与えるととも
   に前記沸騰面の反対側に前記沸騰面に整合して
   前記凝集室内で前記凝縮室の一部分を形成する
   凝縮面を与え、前記共通のシート部材を前記沸
   騰面と前記凝縮面の区域で十分に熱伝導し得る
   材料で形成し、もつて前記沸騰面と前記凝縮面
   上で熱を比較的に効率的に伝導させるようにす
   る段階； (b) 前記供給材料を前記沸騰室内に連続的に供給
   することによつて、前記供給材料が沸騰した際
   に前記供給材料が前記沸騰面を完全に覆う程度
   に前記供給材料を前記沸騰室内に満たし続け、
   もつて前記供給材料が前記シート部材の前記沸
   騰面全体を均一に覆うようにして前記供給材料
   の液体の一部を蒸気とし、前記供給材料の残余
   の部分から濃縮物を得る段階； (c) 前記濃縮物を形成する場合に前記濃縮物を前
   記沸騰室から連続的に排除して最終的に回収室
   に導き、同時に前記蒸気を形成する場合に前記
   蒸気を前記沸騰室から連続的に排除して圧縮室
   を経て前記凝縮室に導き、前記蒸気を大気圧下
   で凝縮させるのに必要な最少圧力よりも約2psi
   （0.14Kg／sqcm）高い圧力を超えない圧力内に
   加圧する段階； (d) 前記蒸気が前記圧縮室から前記凝縮室内に連
   続的に進入する際に、前記蒸気の少なくとも一
   部分を前記シート部材の前記凝縮面全体上を均
   一に垂直に下降させることによつて前記蒸気を
   凝縮させて前記凝縮面上に蒸留物を形成し、同
   時に前記シート部材全域の凝縮熱を前記沸騰面
   に伝達し、もつて前記供給材料を前記沸騰面で
   沸騰させるのを助成する段階；及び (e) 前記蒸留物を前記凝縮面上に形成する場合
   に、前記蒸留物を前記凝縮室から連続的に排除
   する段階を含有し； (f) 前記共通のシート部材の一方の側に垂直に延
   出する沸騰室を設ける場合に、前記シート部材
   に対面して前記シート部材から近接して離隔す
   る面を与える垂直に延出する第２のシート部材
   を設けることによつて、前記沸騰室を前記２枚
   のシート部材間に垂直に延出する横方向に狭い
   沸騰室とし、更に前記供給材料を前記沸騰室内
   に連続的に供給する段階は、液体を前記沸騰室
   の底部から一定の高さを占めるように維持し、
   もつて前記液体を沸騰する場合、前記液体を前
   記沸騰室の底部から頂部に向けて、従つて前記
   沸騰面の全域で沸騰させる段階をも有する、濃
   縮物と蒸留物の製造方法。 ２ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記蒸気を凝縮せずに若干の前記蒸気を
   前記圧縮室から前記凝縮室を通過するように連続
   的に導き、もつて冷却不能のガスが存在するとす
   ればそのようなガスを捕捉して前記蒸気とともに
   前記凝縮室から排除する段階を含有する、濃縮物
   と蒸留物の製造方法。 ３ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記蒸気を前記圧縮室内で大気圧下で凝
   縮させるのに必要な最少圧力よりも約1psi（0.07
   Kg／sqcm）高い圧力を超えない圧力内に加圧す
   る、濃縮物と蒸留物の製造方法。 ４ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記供給材料は前記沸騰室内に同室の底
   部から導かれる、濃縮物と蒸留物の製造方法。 ５ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記供給材料は前記沸騰室内に同室の頂
   部から導かれる、濃縮物と蒸留物の製造方法。 ６ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、作動する際に熱を発生するコンプレツ
   サ・モータを用いて前記蒸気を前記圧縮室で圧縮
   し、発生した前記熱の少なくとも一部分を前記供
   給材料を前記沸騰室内で沸騰させるために利用す
   る、濃縮物と蒸留物の製造方法。 ７ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記沸騰面と前記凝縮面を形成する前記
   共通のシート部材の温度は、前記沸騰室内で前記
   供給材料を沸騰させる温度よりも８〓範囲内の温
   度だけ高い、濃縮物と蒸留物の製造方法。 ８ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記各沸騰面と凝縮面の面積あたりの流
   量が１ガロン／時／平方フイート（3.8リツト
   ル／時／900平方センチメートル）を超える、濃
   縮物と蒸留物の製造方法。 ９ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法に
   おいて、前記共通のシート部材は不透過性のシー
   ト部材で形成され、その厚さは0.001インチ
   （0.025mm）と0.02インチ（0.5mm）の間である、濃
   縮物と蒸留物の製造方法。 １０ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法
   において、前記共通のシート部材の前記沸騰面と
   前記凝縮面における厚さが0.001インチ（0.025
   mm）と0.01インチ（0.25mm）の範囲内である、濃
   縮物と蒸留物の製造方法。 １１ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法
   において、前記供給材料は前記沸騰室を水平方向
   に貫流し、前記蒸気は前記凝縮室を下方に垂直に
   流れる、濃縮物と蒸留物の製造方法。 １２ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法
   において、前記供給材料が沸騰する前に前記供給
   材料から冷却不能のガスを分離する段階を含有す
   る、濃縮物と蒸留物の製造方法。 １３ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法
   において、 (a) 最初に前記供給材料を予加熱室に通し、続い
   て前記沸騰室内に導く段階； (b) 前記濃縮物を前記沸騰室から、前記予加熱室
   に十分密接して同室に連通する第１熱伝達室を
   通過させることによつて、前記濃縮物から前記
   予加熱室内の前記供給材料に熱を伝達する段
   階；及び (c) 前記蒸留物を前記凝縮室から、前記予加熱室
   に十分密接して同室に連通する第２熱伝達室を
   通過させることによつて、前記蒸留物から前記
   予加熱室内の前記供給材料に熱を伝達する段階
   を含有する、濃縮物と蒸留物の製造方法。 １４ 請求項１記載の濃縮物と蒸留物の製造方法
   において、前記沸騰室と前記凝縮室は平板状の形
   態を具えている、濃縮物と蒸留物の製造方法。 １５ 請求項１記載の濃縮物と蒸留部の製造方法
   において、前記沸騰室と前記凝縮室は特定の形状
   を有する、濃縮物と蒸留物の製造方法。