JPH04500172A - 蒸留装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 仄貿暮厘 本発明は以下の要素を含んでなる蒸留装置に関するものである。

ハウジング内 蒸発部及び凝縮部を有すると共に上記ハウジングの中に設けられる蒸発凝縮器、 蒸発凝縮器の蒸発部に被蒸留液体を供給する手段、蒸発凝縮器内で真空状態を発 生させる手段、及び蒸発部内で発生した蒸気を蒸発凝縮器の凝縮部に搬送するた めの送風機、２概略すれば、蒸気圧縮機の原理で作動する蒸留装置の作動原理は 下記の通りである。被蒸留液体は先ず予熱交換器内で留出液及び排水により加熱 され、その後、蒸発器へと供給される。蒸気は送風機（圧縮機）により蒸発器か ら吸引され、一方、非蒸発水（排水）は蒸発器の底部へと流れる。蒸気の圧力と 温度は送風機の後上昇する。送風機から蒸気は凝縮器へと導かれ、凝縮器の内部 にて凝縮され、熱が凝縮器へ供給される水に伝達されこれにより水が蒸発する。

留出液は重力の影響を受けて装置の底部に流れる。蒸発温度は装置の内部圧力を 変更することにより希望通り選択できる。一般的に使用される温度範囲は５０か ら６０℃で、この温度により必要な真空状態が装置内に形成される。

蒸気圧縮機型蒸留装置の最も一般的な用途は海水から淡水を製造することであっ た。従来の装置においては、蒸発凝縮器はチューブ式又はプレート残熱交換機型 であったが、海水の蒸留はこの様な装置では−りに下記の二つの理由のため問題 であった。

第一に、海水は蒸留条件下では腐食性が高く、重大な腐食の問題を引き起こすこ とである。従って例えばチタンや白銅が蒸発器の材料として使われできた。この 様な特殊合金を使用するため装置が高価になったり、逆浸透などの代替方法に比 較して競争力が低下することになる。

従来の蒸留器における他の問題は伝熱面の汚れであった。様々な種類の海水の性 質はこの点において広範に変化し、装置の設計は水化学分野の専門的な知識が必 要とされた。汚染物は堅い金属表面に容易に付着する。その結果、既存の装置は 運転期間中は定期的に洗浄する必要があった。

本発明の目的は上記の欠卿、を克服し、（呆守に容易な改給された応用性を有す る　。

装置を提供することである。

本発明の装置は、蒸発凝縮器が寅質的に密閉された多数のメ〉・ブＬ、・ン対を 備え、該メンブレン対の間の空間が蒸発＃縮型の蒸発部を形成し、各メンブレン 対の中の空間が蒸発凝縮器の気化部を汁シ成することを特徴としている。

これらのメンブし・ンはプラスチックフィルム又はこれと同等の材料で形成する ことが望ましい。

本発明の蒸発凝縮器が従来技術に比較して優れているへは、その低価格の横−′ である。伝熱面が薄いプラスチック膜で作られているのて、単位面積当たりの山 路はチタンで作られた表面のものと比較して２↓ｌんの僅かであ、；、周知の妬 く、プラスチック材料は耐腐食性が高く、プラスチ・ツク製の伝熱面は腐食によ る影響を受けない。

プラスチックの欠点は熱転Ｊｉが低く、そのため往々にして大きな表面積を必要 どすることである。蒸発圧縮機型の蒸留装置においては、蒸発器と凝縮器との間 の圧力差は水柱で約１５０から３００　＋１＋　ｍに過ぎない。このために本発 明のり置では非常に薄い膜が使用できる７適当なプラスチックフィルムは市場で 簡単に３手できるし、金属箔も浅賛としで考えられろ。各メンブレン対は蒸発凝 縮器から個別に廐り外すことができ、運転状態でも交換することができる。

さらに、本発明の装置は伝熱面が可撓性を有するため、汚染が起こり難い。表面 に付着した汚染物は圧力変化によって振るい落とすことができる。

従来の蒸留装置のように、もし、付＠機器も含む送風機又は圧縮機全体が蒸発凝 縮器の外部に配置されるならば、圧縮機のユニツＩ・全体は周囲空気に対して防 護するよう構成されなければならない、そうなわば圧縮機は非常に高価でかつ構 造が複雑になる。特に、軸のシールは複鉗化し、小型装置においてはエネルギー を消耗する部品となる。また、圧縮機の吸入及び送出のだぬの配管構造やその接 続部が高価且つ手間のかかるものとなる。

本発明のもう一つの目的は上記の問題を除去することにある。この目的は駆動電 動機も含む送風機を蒸発凝縮器のハウジング内に設置した好ましい実施例の装置 により達成される。

この方法によれば、軸の挿入場所や外部ダクト継手は必要がないため、送風機及 び蒸留装置全体の構造はかなり簡素化できる。

圧縮機の羽根車は駆動電動機の軸と軸受上に直接設置し、これにより圧縮機に対 して別個の軸−軸受ユニットを設ける必要がないようにすることが望ましい。

この場合は、シールユニットを駆動電動機の軸受と圧縮機の羽根車との間に設け 、このシールユニットにより電動機の軸受に蒸気が流れない様にすることが望ま しい。

もし圧縮機内での漏れが留出液に流出しないようにしたいのなら、圧縮機とその 付属機器用の独立した室をハウジング内で分離して、蒸発凝縮器の凝縮部への圧 力連絡と、蒸発凝縮器の蒸発部への流体連絡ができるようにするのが望ましい。

本発明の蒸留装置の２つの実施例を例示として概略的に示した図面を参照し、以 下に本発明をより詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の部分断面図である。

第２図は蒸発凝縮器の正面図である。

第３図はメンブレン対を示す。

第４図は蒸気供給口の支持及びクランプ部を示す。

第゛５図は本発明の第２の好ましい実施例の概略図である。

第１図において、参照符号ｌは蒸留装置のハウジングを示す。符号２は送風機を 示す、参照符号３は蒸気導管、符号４及び５は蒸気用の吸入及び供給室を示す、 被蒸留水供給ラインは６で示す。符号７及び８は予熱交換器である。排水用及び 留出液用の排出ラインは９及び１０で各々示す。留出液及び排水用のドレン溜は １１及び１２で示す。蒸発凝縮器２５内のメンブレン対すなわちフィルムの対は １３で示し、メンブレンを相互に接続するスポット溶接部を符号２３で示す。メ ンブレン対のサポートを１４で示す。

蒸気供給口の下縁部のクランプを１５で、また縦型クランプを１６で示す。メン ブレン対のサポートを１７及び１８で示す。被蒸留水用の配水溜めを１９で、ま た配水管を２０で示す、符号２１は液滴分離器を示す。留出液は管２２を介して フィルムの対の間から排出される。

図１の蒸留装置は下記方法で運転される。被蒸留水が余熱器７及び８を介して供 給ライン６を通過し、配水溜め１９に送られ、そこからチューブ２０を通ってメ ンブレン対の間に形成される通路の中に流れ、そこで蒸発させられる。蒸発しな い水は水溜１１に流れる。送風機２は吸入室４からの発生蒸気を供給室５を介し て各密閉さ９たメンブレン内部の通路の中に送る。その通路の中で蒸気は凝縮さ れ、チューブ２２を通過して、水溜１２に流れる。留出液と排水からの熱は熱交 換器８と７を介して供給水へと循環され、本装置の効率を著しく改善する。

蒸発凝縮器のメンブレン対はプラスチックフィルム製の密閉されたホース形状ヒ するのが望ましく、これらホースの上縁部と下縁部は溶接され、上縁部にはサポ ート１４が設けられ、該サポートの上部にはチューブ２０用の溝２４が設けられ る。各々のメンブレン対１３の間に画成された通路を望まし７い寸法にするため 、メンブレンはスポット溶接部２３にて接合される。メンブレン対の下縁部は留 出液が管２２の中へ流れるように傾斜している。サポート１４の側部には蒸気を 供給するための複数の開口が設けられている。メンブレン対１３は蒸気供給口に 位置するフィルムが切って開放された後、互いに接合される。この接合は縦型ク ランプ１６にて行わｔｌ、これらクランプは蒸発器に蒸気が入るのを防止するシ ールとしての役割も果たす。

メンブレンの対はクランプ１５によりハウジングｌに固定される。サポート１４ はサポート１７と１８の上に乗り、メンブレン対の下部は緩く垂れ下っている。

蒸発器及び凝縮器の通路の間隔はスポット溶接部２３の数とサポート１４の厚み を変化させることにより所望に調整できる。蒸発器の通路内ではメンブレンは最 も膨張した点でお互いに接触し合い、これにより構造を強化する。膨張可能かつ 収縮可能な通路は熱伝達に対して非常に大きな利点を有する。

もしメンブレンのどれかが使用中に破れたら、そのメンブレン対はクランプ１５ と１６を外しかつメンブレンバック全体を緩めることにより、それ以降は特殊な 工具を用いることなく交換することができる。

図５に示す実施例は、参照符号３１で示されるハウジング、該ハウジングの中に 取り付けられ図１及び図４に関連して先に説明したものと同様な概略構造を持つ 蒸発凝縮器３２．及び矢印５０にて示される被蒸留液を蒸発Ｍ縮型３２へ搬送す ると共に加熱する予熱交換器３３．３３ａ、３３ｂと；蒸発凝縮器３２の蒸発部 の中に被蒸留液を供給するために予熱交換器に連結された供給装置３・・↓と： 蒸発凝縮器３２内に真空を発生させると共にハウジング１内に大気圧以下の圧九 を形成すφための真空ポンプ３７と：蒸発凝縮器３２に連結されると共に完全に ハウジング１内に設！された圧縮機３５．圧縮機開駆動モーク３６、ダクトシス テム組立部及び圧力・と、Ｊ：昇させたり蒸発部内で発生した蒸気の温度を上昇 させることにより加圧加熱された蒸気を蒸発凝縮器３２の凝縮部へ搬送４゛るた めに−ｆ！−要なその他塔ｊ〜もれる付属物を含む圧縮機ユニットと：凝縮器内 に発生する留出液を除去するための留出液ポンプ３８と、非蒸留液、即ち排液を 除去するための排液ポンプ３９と、から構成される装置 ない排風機と、蒸発凝縮器３２と圧縮機３５との間に設けられ参照符号４１で示 される液滴分離磯とを含む。圧縮機３５の羽根車３５ａは駆動電動機３６の軸及 び軸受上に直接設置され、シールユニット４０は上記軸受と羽根車二３５ａの間 に取すイ儂」られる。圧縮機３５、駆動電動機及びその他関連付属物用の取り外 し用スペースもハウジング３１内に別途組み込むこどもできる。

参照符号４．３は蒸発凝縮器３２からの留出液用の出口を示し、４４は留出液用 排出ラインを示す．４５及び４６は対応する排水用出口及び排出ラインを示し、 ４７は排液の一部を９０％まで循環するためのポンプを示す。４８及び４９は電 動ｉ：ｌＥ，用の冷却回路を示す，冷却液（留出液）はポンプ３８で熱交換器３ ３に送られ、ライン４９を経由して電動機３６へ浅皿抵抗を考えても十分流れる ようになされている６＃気は熱交換器３３ｂ内でも凝縮され、そこで形成された 留出液はライン５ｌを経由してライン４３の留出液に合流する。

ポンプ３８、３９、４７はハウジング３１内部に配置し得る。

図５の蒸留装置の作動原理は下記の通りである。

被蒸留液、例えば海水，は予熱交換器３３、３３ａ、３３ｂ及び排風機内にて加 熱され、沸騰温度（例久ば５０℃）まで加熱される。この液体は供給装置３４を 介して蒸発凝縮器３２の蒸発部内に流入し、真空ポンプ３７によりシステム内に 作られた真空のため沸騰し始める。発生蒸気は圧縮機３５内に吸入され，そこで 発生蒸気の圧力は例えば２０％増加させられ、同時に蒸気が飽和しているため蒸 気の沸騰温度はそれに対応して上昇する。

圧縮機３５の後、高温の蒸気は蒸発凝縮器３２の凝縮部内に運ばれ，その中で凝 縮して留出液となる。同時に、解放された凝縮熱エネルギーは凝縮器側で循環し ている液体に与えられ、新しい液体を蒸発させる。

このように、このプロセスはｉｉＥＸされ、必要な外部エネルギーは圧縮機３５ の駆動電動機３６で必要なエネルギー（電気エネルギー）である。生成した留出 液と非蒸発液体は排出ライン４４と４６を経由してポンプ３８と３９で装置外に 排出される。

本発明は図示した実施例に限定されず、以下の請求の範囲内で種々変形すること ができる。また、本発明の装置は非常に広範な他の用途を有する。

Ｆｌ（３．　１ ＦＩＧ．　４ Ｆ旧、５ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．蒸留装置であって、 ハウジングと、 蒸発部及び凝縮部を有すると共に前記ハウジングの中に設けられる蒸発凝縮器と 、 蒸留されるべき液体を蒸発凝縮器の蒸発部の中へ供給するための手段と、前記蒸 発凝縮器の中に真空を発生するための手段と、前記蒸発部の中で発生した蒸気を 蒸発凝縮器の前記凝縮部の中へ搬送するための送風機と、を備えて成り、 該蒸発凝縮器（２５；３２）が少なくとも実質的に閉止されたメンプレンの対（ １３）を複数備えており、該複数のメンプレンの対の間の空間が前記蒸発凝縮器 の前記蒸発部を形成し、また前記メンプレンの各対（１３）の中の空間か前記蒸 発凝縮器の前記凝縮部を形成することを特徴とする蒸留装置。 ２．請求項１の蒸留装置において、前記メンプレンの対（１３）がプラスチック フィルムあるいはこれと同等の材料かも形成さわることを特徴とする蒸留装置。 ３．請求項１の蒸留装置において、前記メンプレンの各対（１３）が個別に取り 外し可能であることを特徴とする蒸留装置。 ４．請求項１の蒸留装置において、前記メンプレンの各対（１１３）のためのサ ポート（１４）が蒸留されるべき液体のための供給液溜（１９）の底部を形成し 、また前記サポート（１４）が液体分配チユーブ（２０）のための溝（２４）を 含むことを特徴とする蒸留装置。 ５．請求項４の蒸留装置において、前記サポート（１４）がそれぞれのメンプレ ンの対（１３）の中に設けちれ、該サポート（１４）の側部には蒸気を供給する ための開口が設けられ、前記メンプレンの各対（１３）は該蒸気開口の縁部にお いてクランプ（１６）で互いに固定されていることを特徴とする蒸気装置。 ６．請求項１の蒸留装置において、前記メンプレンの各対（１３）は蒸発凝縮器 （２５）の上部に設けられたサポート（１７）、（１８）上にたるんだ状態で垂 下しており、前記メンプレンの各対（１３）の下部は傾斜すると共に排出チュー ブ（２２）を有していることを特徴とする蒸留装置。 ７．請求項１の蒸留装置において、各メンプレンの対（１３）のメンプレンはル ポット溶接部（２３）あるいはこれと同等のものにより互いに接合されているこ とを特徴とする蒸留装置。 ８．請求項１の蒸留装置において、前記送風機（３５）はその駆動電動機（３６ ）と共に前記ハウジング（３１）の中に組み込まれていることを特徴とする蒸留 装置。 ９．請求項８の蒸留装置において、前記駆動電動機（３６）の軸受けと前記送風 機（３６）の羽根車（３５ａ）との間にシールユニット（４０）が装着され、該 シールユニットは蒸気が電動機（３６）の軸受けに流れることを防止しているこ とを特徴とする蒸留装置。 １０．請求項８の蒸留装置において、前記送風機（３５）およびこの送風機の駆 動電動機（３６）のためのスペース（４２）が前記ハウジング（３１）の中に区 画されており、該スペース（４２）から、前記蒸発凝縮器（２）の凝縮ユニット ヘの圧力連絡及び前記蒸発凝縮器の蒸発ユニットヘの流体連絡がなされているこ とを特徴とする蒸留装置。