浄水装置
【課題】 処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようにして、熱効率の向上を図る。
【解決手段】 処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取り出す残物取出部１１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気が蒸気供給通路１を介して供給され供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取り出す浄水取出部９１と、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇを弱真空状態にする弱真空手段Ｖと、分離空間Ｂからの水蒸気を凝縮空間Ｇより高圧に圧縮して蒸気供給通路１に送る圧縮手段２０と、凝縮空間Ｇで冷却された気体を凝縮空間Ｇと分離空間Ｂとの圧力差によって分離空間Ｂに供給する気体供給通路５０と、気体供給通路５０から供給された気体を加熱して分離空間Ｂに送る気体加熱手段６０とを備えた。
【解決手段】 処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取り出す残物取出部１１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気が蒸気供給通路１を介して供給され供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取り出す浄水取出部９１と、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇを弱真空状態にする弱真空手段Ｖと、分離空間Ｂからの水蒸気を凝縮空間Ｇより高圧に圧縮して蒸気供給通路１に送る圧縮手段２０と、凝縮空間Ｇで冷却された気体を凝縮空間Ｇと分離空間Ｂとの圧力差によって分離空間Ｂに供給する気体供給通路５０と、気体供給通路５０から供給された気体を加熱して分離空間Ｂに送る気体加熱手段６０とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理水として、例えば、海水や湖水等あるいは洗濯水等の汚水を用い、これを加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離し、その後、水蒸気を凝縮させて処理水から浄水を取り出す浄水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の浄水装置としては、例えば、特許文献１（特開平１１−６２５１３号公報）に記載されたものが知られている。
これは、図４に示すように、処理水としての海水から浄水を得るもので、処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させるボイラを備えた分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取り出す残物取出部３００と、分離空間Ｂを加熱する加熱手段３０１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気により作動させられる蒸気タービン３０２と、蒸気タービン３０２から排出される水蒸気を凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取り出す浄水取出部３０３と、処理水を分離空間Ｂに送給する処理水送給通路３０４と、分離空間Ｂで分離された水蒸気を蒸気タービン３０２に供給する蒸気供給通路３０５とを備えてなる。処理水送給通路３０４は、分離空間Ｂ内及び凝縮空間Ｇ内を通過して設けられている。加熱手段３０１は、例えば、コイル状の熱交換器により、処理水を大気圧下で沸騰させる。
【０００３】
処理水は、処理水送給通路３０４を通って分離空間Ｂに送給され、加熱手段３０１によって加熱させられた分離空間Ｂにおいて、加熱蒸発されて水蒸気と残物とに分離される。その後、水蒸気は、蒸気供給通路３０５を通って蒸気タービン３０２に供給され、蒸気タービン３０２を作動させて排出される。排出された水蒸気は、凝縮空間Ｇに送られて凝縮され復水する。凝縮空間Ｇには、処理水送給通路３０４が通っており、この処理水送給通路３０４内を低温の処理水が通っているので、この処理水と水蒸気とが熱交換させられて、水蒸気は冷却凝縮され復水する。このときの水蒸気は残物を含まない蒸気なので、復水した水は浄水となる。この浄水を、浄水取出部３０３から取り出している。また、分離された残物は、分離空間Ｂにおいて冷却される。分離空間Ｂには、処理水送給通路３０４が通っており、この送給通路内を低温の処理水が通っているので、この処理水と分離された残物とが熱交換させられて、残物は冷却される。このときの残物は、高濃度の塩水であるので、冷却された塩水は、みぞれ状の塩水となる。この残物を、残物取出部３００から取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来の浄水装置においては、処理水送給通路３０４を分離空間Ｂ内及び凝縮空間Ｇ内を通過させて、処理水を予熱して効率化を図るようにしているが、加熱手段３０１は、例えば、コイル状の熱交換器により、処理水を大気圧下で沸騰させるので、沸騰に要する熱エネルギーが大きくなり、それだけ、熱効率に劣るという問題があった。特に、処理水の温度が低いものでは、熱効率が顕著に悪くなる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようにして、熱効率の向上を図った浄水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するため、本発明の浄水装置は、処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間と、該分離空間で分離された残物を取り出す残物取出部と、上記分離空間で分離された水蒸気が蒸気供給通路を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間と、該凝縮空間で凝縮された浄水を取り出す浄水取出部とを備えた浄水装置において、上記分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にする弱真空手段を備え、上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮手段を設け、上記凝縮空間で冷却された気体を該凝縮空間と上記分離空間との圧力差によって該分離空間に供給する気体供給通路を設け、該気体供給通路から供給された気体を加熱して該加熱した気体と処理水との熱交換により処理水を蒸発させるようにする気体加熱手段を設けた構成としている。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、装置を構成する構造体は、密封性のある材質のものを用いる。例えば、金属で構成し、あるいは、例えば、レンガを二重に積層してその間に断熱材を介装した壁体にし、更に、レンガからなる壁体表面に密封性のあるコーティング剤を塗付して密封する等である。
【０００８】
これにより、分離空間に送給された処理水は、分離空間内において気体加熱手段によって加熱された気体と熱交換して蒸発させられて水蒸気と残物とに分離させられる。この場合、加熱蒸発させるための加熱温度が、例えば１００℃以下の低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めて良いものになる。
【０００９】
そして、分離した残物は残物取出部から取り出され、水蒸気は圧縮手段によって凝縮空間より高圧に圧縮されて蒸気供給通路に送られる。この圧縮手段によって圧縮された水蒸気は、凝縮空間より高圧なので、圧力差によって蒸気供給通路を通って凝縮空間に送られる。
蒸気供給通路から凝縮空間に供給された水蒸気は、凝縮空間内において冷却されて凝縮して復水する。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が、例えば１００℃以下の低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００１０】
そして、凝縮して復水した浄水は浄水取出部から取り出され、復水しなかった水蒸気は冷却されて気体のまま気体供給通路に送られる。気体供給通路に送られた気体は、凝縮空間と分離空間との圧力差によって凝縮空間側から分離空間側に送られ、分離空間側において気体加熱手段により加熱されて分離空間に供給される。
この場合、気体は、蒸気供給通路及び気体供給通路を介して、分離空間と凝縮空間とを気体の圧力差によって循環するが、分離空間からの水蒸気は圧縮手段によって圧縮されて蒸気供給通路を通って凝縮空間に送られるので、圧力差を大きくして循環させることができ、そのため、装置の出力を向上させることができる。
また、蒸気供給通路にタービンを介装した場合には、圧縮手段で高圧にした水蒸気がタービンに送られるようになるので、タービンの出力を向上させることができる。また、気体が圧力差で分離空間と凝縮空間とを循環するので、蒸気供給通路内を通る水蒸気は、分離空間側から凝縮空間側に向けて引っ張られるようになり、そのため、水蒸気をタービンに勢い良く流入させることができるので、この点でも、タービンの出力を向上させることができる。
【００１１】
そして、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔を備え、上記圧縮手段を、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成され下側開口が上記分離塔に連通するとともに上側開口が上記蒸気供給通路に連通し内部が上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮空間として構成される蒸気圧縮筒と、該蒸気圧縮筒の下側開口に設けられ上記分離空間からの水蒸気を該蒸気圧縮筒内に送って圧縮させるファンとを備えて構成している。
【００１２】
これにより、分離空間で蒸発させられた水蒸気は、ファンによって蒸気圧縮筒の下側開口から圧縮空間内に送られ、この圧縮空間内において下側から上側に向かって移動し、凝縮空間より高圧に圧縮されて蒸気圧縮筒の上側開口から出て蒸気供給通路に送られる。この圧縮空間内においては、水蒸気はファンによって下側から上側に向かってスパイラル状の気流となって加速しながら上昇していくので、気体を押圧して高圧に圧縮することができる。また、蒸気圧縮筒は、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成されているので、この点でも、気体の上昇に伴って気体を高圧に圧縮することができる。このため、圧力差を大きくして気体を循環させることができ、そのため、装置の出力を向上させることができる。
【００１３】
また、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００１４】
これにより、加熱空間においては、加熱水散布部から散布される加熱水により気体供給通路から供給された気体が加熱される。この加熱空間で加熱された気体は、分離空間に供給され、分離空間に処理水が処理水散布部から散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、分離空間では低温沸騰が生じるため、処理水を比較的低い加熱温度で加熱蒸発させることができるが、気体を加熱空間で加熱して分離空間に供給するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００１５】
更に、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００１６】
これにより、加熱空間においては、熱水パイプに供給される熱水との熱交換により気体供給通路から供給された気体が加熱される。この加熱空間で加熱された気体は、分離空間に供給され、分離空間に処理水が処理水散布部から散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、分離空間では低温沸騰が生じるため、処理水を比較的低い加熱温度で加熱蒸発させることができるが、気体を加熱空間で加熱して分離空間に供給するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００１７】
更にまた、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、一次気体加熱手段と、該一次気体加熱手段により加熱された気体を更に加熱する二次気体加熱手段とを備えて構成し、上記一次気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、上記二次気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００１８】
これにより、加熱空間においては、一次気体加熱手段により、加熱水散布部から散布される加熱水によって気体供給通路から供給された気体が加熱される。この加熱された気体は、二次気体加熱手段により、熱水パイプに供給される熱水との熱交換によって更に加熱される。この加熱空間で一次気体加熱手段及び二次気体加熱手段により加熱された気体は分離空間に供給され、分離空間に処理水が処理水散布部から散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、分離空間では低温沸騰が生じるため、処理水を比較的低い加熱温度で加熱蒸発させることができるが、気体を加熱空間で加熱して分離空間に供給するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００１９】
そして、また、必要に応じ、上記加熱空間を、該加熱空間の加熱外塔側に形成され上記気体供給通路から供給された気体を上記一次気体加熱手段により加熱する第一加熱空間と、上記加熱空間の分離塔側に形成され上記一次気体加熱手段により加熱された気体を上記二次気体加熱手段により加熱する第二加熱空間とを備えて構成し、上記第一加熱空間と第二加熱空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二加熱空間の上側に上記第一加熱空間からの気体が流入する流入口を設けた構成としている。
【００２０】
これにより、気体供給通路から供給された気体は、第一加熱空間内において一次気体加熱手段によって加熱され、その後、第二加熱空間の流入口から第二加熱空間内に流入し、この第二加熱空間内において二次気体加熱手段によって加熱される。このとき、第一加熱空間と第二加熱空間との間に断熱性の仕切壁が設けられており、第二加熱空間の流入口が第二加熱空間の上側に設けられているので、気体が第一加熱空間から第二加熱空間に最短距離で流入することができず、そのため、気体が第一加熱空間内を通過する距離が長くなるので、それだけ、気体を第一加熱空間で確実に加熱することができる。
【００２１】
また、必要に応じ、上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を加熱し該加熱した熱水を上記熱水パイプに供給する加熱器を備えた構成としている。装置内で生成された浄水の一部を加熱して熱水パイプに供給するので、綺麗な水の有効利用を図ることができる。
この場合、上記加熱器を、上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を太陽光によって加熱するソーラー加熱器で構成することが有効である。電力等を使用しないので、それだけ、コストを低減させることができる。
【００２２】
更に、必要に応じ、上記処理水散布部を、上記蒸気供給通路の手前に設けられ処理水を一時的に貯留するとともに上記分離空間からの水蒸気が通過する処理水貯留槽と、該処理水貯留槽内の処理水が送出管を通して送出され該送出された処理水をシャワー状にして上記分離空間内に散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッドと、上記処理水貯留槽内の処理水を吸引して該散布ヘッドに送出する処理水ポンプとを備えて構成し、上記熱水パイプに熱水を供給するパイプの一部を、上記処理水貯留槽内を通して設けられ該処理水貯留槽内の処理水を加熱する加熱パイプとして構成している。
【００２３】
これにより、処理水貯留槽に一時的に貯留された処理水は、加熱パイプを流れる熱水と熱交換して加熱される。この加熱された処理水は処理水ポンプによって吸引されて送出管に送出され、散布ヘッドから分離空間に散布される。加熱した処理水を分離空間に散布するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
一方、分離空間で生じた水蒸気は、処理水貯留槽内の処理水内を通過し、それから、蒸気供給通路へ向かって流出していく。このため、水蒸気によって処理水貯留槽に貯留された処理水の一部が水蒸気となるので、蒸気供給通路に送られる水蒸気の量を増加させることができる。また、処理水貯留槽において、蒸気内の不純物を洗浄することができる。
【００２４】
更にまた、必要に応じ、上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設けた構成としている。気体を気体冷却手段によって冷却して再び凝縮空間に流入させるので、この低温の気体によって凝縮空間を冷却することができ、そのため、蒸気供給通路からの水蒸気を確実に冷却して凝縮することができる。
この場合、上記気体供給通路に上記分離空間側と上記分岐路側との２方向に気体を振り分けて送るブロアを介装することが有効である。分離空間と凝縮空間とで圧力差がある場合には、気体は圧力の高い方から低い方へ向かって流れようとするので、気体供給通路の気体を凝縮空間側に再び流入させることが難しいが、ブロアを設けることにより、気体供給通路を通る気体を分離空間側と分岐路側との２方向に確実に振り分けることができる。
【００２５】
また、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の凝縮空間，冷却空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００２６】
これにより、冷却空間においては、冷却水散布部から散布される冷却水により気体供給通路から供給された気体が冷却される。この冷却空間で冷却された気体は、凝縮空間に供給され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮空間においては、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００２７】
更に、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成している。
【００２８】
これにより、冷却空間においては、冷媒パイプに供給される冷媒との熱交換により気体供給通路から供給された気体が冷却される。この冷却空間で冷却された気体は、凝縮空間に供給され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮空間においては、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００２９】
更にまた、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、一次気体冷却手段と、該一次気体冷却手段により冷却された気体を更に冷却する二次気体冷却手段とを備えて構成し、上記一次気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、上記二次気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成している。
【００３０】
これにより、冷却空間においては、一次気体冷却手段により、冷却水散布部から散布される冷却水によって気体供給通路から供給された気体が冷却される。この冷却された気体は、二次気体加熱手段により、冷媒パイプに供給される冷媒との熱交換によって更に冷却される。この冷却空間で一次気体冷却手段及び二次気体冷却手段により冷却された気体は凝縮空間に供給され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮空間においては、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００３１】
また、必要に応じ、上記冷却空間を、該冷却空間の冷却外塔側に形成され上記凝縮空間からの気体を上記一次気体冷却手段により冷却する第一冷却空間と、上記冷却空間の凝縮塔側に形成され上記一次気体冷却手段により冷却された気体を上記二次気体冷却手段により冷却する第二冷却空間とを備えて構成し、上記第一冷却空間と第二冷却空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二冷却空間の上側に上記第一冷却空間からの気体を導入する導入口を設けた構成としている。
【００３２】
これにより、凝縮空間から気体供給通路及び分岐路を介して供給された気体は、第一冷却空間内において一次気体冷却手段によって冷却され、その後、第二冷却空間の導入口から第二冷却空間内に導入し、この第二冷却空間内において二次気体冷却手段によって冷却される。このとき、第一冷却空間と第二冷却空間との間に断熱性の仕切壁が設けられており、第二冷却空間の導入口が第二冷却空間の上側に設けられているので、気体が第一冷却空間から第二冷却空間に最短距離で導入することができず、そのため、気体が第一冷却空間内を通過する距離が長くなるので、それだけ、気体を第一冷却空間で確実に冷却することができる。
【００３３】
更に、必要に応じ、上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設けた構成としている。
これにより、凝縮空間には浄水散布部から浄水が散布され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体によって冷却凝縮されるとともに、浄水散布部から散布された低温の浄水に接触して急激に凝縮して復水し、浄水に付着して落下していく。この場合、蒸気供給通路からの水蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。また、浄水に接触させて落下させるので、この点でも確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。
【００３４】
更にまた、必要に応じ、上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設け、上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を上記浄水散布部に送給する浄水送給分岐管路を設け、該浄水送給分岐管路を、上記冷却水貯留部内を通して設け、該冷却水貯留部内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせる構成としている。
【００３５】
これにより、浄水取出部から取り出された浄水は、その一部が浄水送給分岐管路を通過し、この浄水送給分岐管路の途中で冷却水貯留部に貯留された冷却水と熱交換して冷却されて浄水散布部から凝縮空間に散布される。この凝縮空間に散布された浄水は、蒸気供給通路からの水蒸気が復水して付着して落下し、再び浄水取出部から取り出される。即ち、浄水取出部から浄水を取り出すとともに一部の浄水を循環させ、この循環する浄水に水蒸気が復水して付着して浄水の水量が増すので、効率的に浄水を生成することができる。また、浄水を冷却して散布するので凝縮した水蒸気が散布された浄水に付着しやすくなるとともに、確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。
【００３６】
また、必要に応じ、上記冷却水として処理水を用いるとともに、上記冷却水貯留部の冷却水としての処理水を上記加熱水散布部側に送給する処理水送給管を設けた構成としている。
これにより、冷却水として処理水を用いるので、それだけ、熱効率を向上させることができる。また、処理水送給管により、冷却水貯留部の冷却水としての処理水を、加熱水散布部側に送給して加熱水とすることができるので、それだけ、利用効率を向上させることができる。
【００３７】
更に、必要に応じ、上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成している。
これにより、分離空間は凝縮空間よりも高真空なので、圧力は分離空間よりも凝縮空間の方が高くなる。気体は圧力の高い方から低い方へ向かって移動するので、凝縮空間からの気体は、分離空間と凝縮空間との圧力差により、気体供給通路を介して分離空間に供給されるようになる。圧力差によって気体を供給するので出力を向上させることができる。また、分離空間の方が高真空であるので、分離空間内において、低温沸騰を生じさせることができ、そのため、熱効率を向上させることができる。
【００３８】
更にまた、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設け、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成し、上記加熱空間の下部に上記加熱水散布部から散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記加熱水貯留部に加熱排水入口が臨み加熱排水出口が該加熱水貯留部よりも下方位置に開放し該加熱水貯留部に貯留された加熱水を自然落下により排水する加熱水排水パイプを備えて構成し、上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記冷却水貯留部に冷却排水入口が臨み冷却排水出口が該冷却水貯留部よりも下方位置に開放し該冷却水貯留部に貯留された冷却水を自然落下により排水する冷却水排水パイプを備えて構成している。
【００３９】
これにより、分離空間側においては、散布された加熱水は加熱水貯留部に貯留され、更に、加熱水貯留部から加熱水排水パイプを通って排出される。そのため、加熱水が加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、分離塔内を吸引して負圧にし、これにより、分離塔内が弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。また、気体加熱手段により加熱された加熱空間からの気体の温度が低いものであっても、分離空間が弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、処理水散布部から散布される処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００４０】
一方、凝縮空間側においては、散布された冷却水は冷却水貯留部に貯留され、更に、冷却水貯留部から冷却水排水パイプを通って排出される。そのため、冷却水が冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、凝縮塔内を吸引して負圧にし、これにより、凝縮塔内が弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。また、気体冷却手段により冷却された冷却空間からの気体により凝縮空間が冷却されるので、蒸気供給通路からの水蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低くなり、そのため、水蒸気の凝縮が円滑に行なわれる。
また、弱真空手段により分離空間を凝縮空間より高真空状態するので、分離空間と凝縮空間との圧力差によって気体が供給され、そのため、装置の出力を向上させることができる。
【００４１】
また、必要に応じ、上記加熱水排水パイプを、その長さが上記冷却水排水パイプの長さより長く形成した構成としている。
これにより、加熱水が加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーが、冷却水が冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーよりも大きくなり、そのため、分離空間を凝縮空間より高真空状態にすることができる。
【００４２】
更に、必要に応じ、上記加熱水を取り込む加熱水取込部を設け、上記加熱水排水パイプの加熱排水出口から排水された加熱水を一時的に貯留する加熱排水貯留槽を設け、入口が該加熱排水貯留槽に連通するとともに出口が上記加熱水取込部に至り上記加熱排水貯留槽の加熱水を再使用せしめる加熱水送給管を設け、入口が該加熱水送給管の入口よりも上位に位置し上記加熱排水貯留槽内の加熱水を取り出す加熱排水取出管を設けた構成としている。
【００４３】
これにより、加熱排水貯留槽に一時的に貯留された加熱水は、加熱水送給管により加熱水取込部に送給され、加熱水取込部から順次取り込まれる新たな加熱水と混合して再使用されるので、有効利用することができる。また、加熱排水貯留槽からの加熱水を新たな加熱水と混合させるので、新たな加熱水の分だけ徐々に加熱水の量が増していく。そして、加熱排水貯留槽に貯留された加熱水の量が加熱水送給管の送給量よりも多くなると、加熱水送給管の入口から加熱水送給管内に加熱水が入り込まなくなり、加熱水の水位が加熱水送給管の入口よりも上位になっていく。この場合、加熱排水取出管から加熱水が取り出される。この加熱排水取出管から取り出された加熱水は、加熱空間において気体と熱交換して温度が低下しているので、例えば、深海魚等の養殖等に用いることができ、そのため、有効利用することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の浄水装置によれば、分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にするので、分離空間において、加熱蒸発させるための加熱温度が比較的低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっていることから、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率を向上させることができる。また、凝縮空間において、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮を円滑に行なうことができる。
【００４５】
また、水蒸気は圧縮手段によって凝縮空間より高圧に圧縮されるので、分離空間から蒸気供給通路に送られた水蒸気は分離空間と凝縮空間との圧力差によって蒸気供給通路を介して分離空間側から凝縮空間側に送られ、凝縮空間から気体供給通路に送られた気体は分離空間と凝縮空間との圧力差によって気体供給通路を介して凝縮空間側から分離空間側に送られる。この場合、気体は、蒸気供給通路及び気体供給通路を介して、分離空間と凝縮空間とを気体の圧力差によって循環するが、分離空間からの水蒸気は圧縮手段によって圧縮されて蒸気供給通路を通って凝縮空間に送られるので、圧力差を大きくして循環させることができ、そのため、装置の出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る浄水装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る浄水装置を示し、分離空間側の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る浄水装置を示し、凝縮空間側の構成を示す拡大断面図である。
【図４】従来の浄水装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る浄水装置を説明する。実施の形態においては、処理水として海水である深層水を用い、この深層水を水蒸気と残物としての塩とに分離し、その後、水蒸気を凝縮して浄水を得るものである。
図１乃至図３に示すように、本発明の実施の形態に係る浄水装置Ｓの基本的構成は、処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取り出す残物取出部１１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気が蒸気供給通路１を介して供給され供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取り出す浄水取出部９１と、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇを弱真空状態にする弱真空手段Ｖと、分離空間Ｂからの水蒸気を凝縮空間Ｇより高圧に圧縮して蒸気供給通路１に送る圧縮手段２０と、凝縮空間Ｇで冷却された気体を凝縮空間Ｇと分離空間Ｂとの圧力差によって分離空間Ｂに供給する気体供給通路５０と、気体供給通路５０から供給された気体を加熱して加熱した気体と処理水との熱交換により処理水を蒸発させるようにする気体加熱手段６０とを備えて構成されている。
【００４８】
詳しくは、分離空間Ｂを構成し上部が蒸気供給通路１側に連通し下部が残物取出部１１として構成される筒状の分離塔１０と、分離塔１０の外側を覆い分離塔１０との間に気体加熱手段６０により加熱される加熱空間Ｋを形成する加熱外塔１２とを備えて構成されている。
分離塔１０は、円筒状の一般壁１０ａと一般壁１０ａに連設され残物を受けるロート状の下端壁１０ｂとで構成されており、一般壁１０ａ，下端壁１０ｂ及び加熱外塔１２で、加熱空間Ｋを形成している。また、一般壁１０ａには、加熱空間Ｋからの気体が分離空間Ｂ内に流出可能な複数の流出口７２が形成されている。
残物取出部１１は、ロート状に形成された受け部１１ａと、受け部１１ａの先端に設けられる残物取出管１１ｂとを備え、残物取出管１１ｂには残物を排出させるネジ型ポンプ１３が設けられている。尚、図２中、符号１４は、ネジ型ポンプ１３を回転駆動させる減速機である。
【００４９】
また、加熱外塔１２の上側には、加熱外塔１２から延設される延設塔１５が設けられており、この延設塔１５内であって分離空間Ｂの上側に圧縮手段２０が設けられている。この圧縮手段２０は、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成され下側開口２２が分離塔１０に連通するとともに上側開口２３が蒸気供給通路１に連通し内部が分離空間Ｂからの水蒸気を凝縮空間Ｇより高圧に圧縮して蒸気供給通路１に送る圧縮空間Ｃとして構成される蒸気圧縮筒２１と、蒸気圧縮筒２１の下側開口２２に設けられ分離空間Ｂからの水蒸気を蒸気圧縮筒２１内に送って圧縮させるファン２４とを備えて構成されている。この蒸気圧縮筒２１は、その下側開口２２を形成する下端部が延設塔１５に、例えば溶接等で固定されて設けられている。
【００５０】
また、分離塔１０の上側には、処理水を散布する処理水散布部３０が設けられている。この処理水散布部３０は、蒸気供給通路１の手前に設けられ処理水を一時的に貯留するとともに分離空間Ｂからの水蒸気が通過する処理水貯留槽３１と、処理水貯留槽３１内の処理水が送出管３２を通して送出され送出された処理水をシャワー状にして分離空間Ｂ内に散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッド３３と、処理水貯留槽３１内の処理水を吸引して散布ヘッド３３に送出する処理水ポンプ３４とを備えて構成されている。送出管３２の末端部３２ａは、蒸気圧縮筒２１の下側開口２２に接地面に平行に設けられており、この送出管３２の末端部３２ａに、散布ヘッド３３が設けられるとともにファン２４の軸が回転可能に設けられている。
【００５１】
処理水貯留槽３１は、蒸気圧縮筒２１と蒸気供給通路１との間に設けられ、後述の処理水供給パイプ３８から供給される処理水を一時的に貯留し、貯留した処理水に分離空間Ｂで分離された水蒸気を通過させて蒸気供給通路１に至らしめる流通口部３５を有して構成されている。詳しくは、この処理水貯留槽３１は、延設塔１５の中間部に接地面に平行に設けられた中間板３１ａを底壁とし、この底壁３１ａと、底壁３１ａが連設される延設塔１５の側壁１５ａとで容器状に形成されており、底壁３１ａは蒸気圧縮筒２１に溶接等で一体に形成され、蒸気圧縮筒２１の上方には、蒸気圧縮筒２１と同軸に設けられ蒸気圧縮筒２１の上側開口２３を覆うカップ状の覆体３６が設けられている。そして、流通口部３５は、上側開口２３に連通し蒸気圧縮筒２１及び覆体３６で形成される流路で構成されている。蒸気圧縮筒２１の上側開口２３と延設塔１５の側壁１５ａとの間には通気性のメッシュ壁３７が設けられており、処理水は圧力の関係でこのメッシュ壁３７の上側に貯留される。分離空間Ｂからの水蒸気は、上側開口２３，流通口部３５及びメッシュ壁３７を通って処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路１へ向かって流出していく。処理水貯留槽３１の前位であって延設塔１５外には、処理水貯留槽３１に連通し処理水供給パイプ３８の出口から流出する処理水を受けて溜める受槽３９が設けられている。
【００５２】
本実施の形態において、処理水は海底３００ｍ以上のポイントから汲み上げポンプ４１により汲み上げられた深層水を用いており、この処理水は、汲み上げポンプ４１から吐出されて、処理水送給パイプ４２により延設塔１５，蒸気圧縮筒２１，中間板３１ａで囲繞された処理水ジャケット４０内に送給されて貯留される。この処理水ジャケット４０内に貯留された処理水は、蒸気圧縮筒２１内の水蒸気と熱交換して加熱され、処理水ジャケット４０と受槽３９とを連通して設けられる処理水供給パイプ３８によって、処理水ジャケット４０から受槽３９に供給されて貯留され、受槽３９から処理水貯留槽３１内に供給される。また、受槽３９には、処理水供給パイプ３８より上位に、受槽３９と延設塔１５とを連通する受槽連通パイプ４３が設けられている。尚、図３中、符号４４は、処理水送給パイプ４２内の処理水の処理水ジャケット４０への送給を許容，不能にする一方弁である。
【００５３】
加熱空間Ｋは、加熱空間Ｋの加熱外塔１２側に形成され気体供給通路５０から供給された気体を一次気体加熱手段６０ａにより加熱する第一加熱空間Ｋａと、加熱空間Ｋの分離塔１０側に形成され一次気体加熱手段６０ａにより加熱された気体を二次気体加熱手段６０ｂにより更に加熱する第二加熱空間Ｋｂとを備えて構成されている。この第一加熱空間Ｋａと第二加熱空間Ｋｂとの間には断熱性の仕切壁６１が設けられている。
【００５４】
第一加熱空間Ｋａは、加熱外塔１２と仕切壁６１との間で形成されており、下側から気体が流入して上側に至るようになっている。この第一加熱空間Ｋａの上側には、第一加熱空間Ｋａに加熱水を散布する一次気体加熱手段６０ａとしての加熱水散布部６２が設けられている。本実施の形態においては、加熱水として海水である表層水を用いている。この加熱水は、海面付近に設けられモータ６５ａにより回転駆動させられる送水器６５により加熱水取込部６６から取り込まれ、加熱水送給パイプ６７により加熱水散布部６２に送給されている。
【００５５】
加熱水散布部６２は、第一加熱空間Ｋａの上部において、加熱水送給パイプ６７により送給された加熱水を一時的に収容する加熱水収容槽６３を備え、この加熱水収容槽６３の底壁に多数の小孔６４を設け、この小孔６４から加熱水を第一加熱空間Ｋａ内に散布する。この加熱水の散布により気体が加熱される。
【００５６】
第二加熱空間Ｋｂは、仕切壁６１と分離塔１０との間で形成されており、上側に第一加熱空間Ｋａからの気体が流入する流入口７１が設けられ、この流入口７１から流入した気体が分離塔１０の一般壁１０ａの流出口７２から分離空間Ｂに流出するようになっている。この第二加熱空間Ｋｂにおいては、仕切壁６１と分離塔１０との間に、気体が通過可能な通過孔７３ａを複数有した仕切板７３が設けられており、この仕切板７３と分離塔１０の一般壁１０ａとの間に、仕切板７３と分離塔１０の一般壁１０ａとを接続するとともに、通過孔７３ａからの気体を流出口７２に至らしめる複数の気体流通通路７４ａを形成する断面逆Ｖ状の接続板７４が設けられている。また、この第二加熱空間Ｋｂには、接続板７４に支持されて第二加熱空間Ｋｂの上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される二次気体加熱手段６０ｂとしての熱水パイプ７０が設けられている。この熱水パイプ７０は、第二加熱空間Ｋｂの上下に亘って螺旋状に形成されている。
【００５７】
この熱水パイプ７０には、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水の一部が、後述する浄水取出管９１ｂから分岐した浄水供給パイプ７５を通る途中で加熱されて熱水となって供給される。詳しくは、分離塔１０外に凝縮空間Ｇで凝縮された浄水の一部を加熱し加熱した熱水を熱水パイプ７０に供給する加熱器７６が設けられており、この加熱器７６によって浄水供給パイプ７５内の浄水が加熱されて熱水となる。この加熱器７６は、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水の一部を太陽光によって加熱するソーラー加熱器７６ａで構成されている。ソーラー加熱器７６ａを用いることにより、電力等を使用しなくて良いので、それだけ、コストを低減させることができる。このソーラー加熱器７６ａ内を通る浄水供給パイプ７５が浄水加熱パイプ７５ａとして構成されている。また、熱水パイプ７０に熱水を供給する浄水供給パイプ７５の一部が、処理水貯留槽３１内を通して設けられ処理水貯留槽３１内の処理水を加熱する加熱パイプ７５ｂとして構成されている。装置Ｓ内で生成された浄水の一部を加熱して熱水パイプ７０に供給するので、綺麗な水の有効利用を図ることができる。尚、図１及び図３中、符号７７は、浄水供給パイプ７５に介装され、浄水取出管９１ｂ内の浄水の一部を吸引して浄水供給パイプ７５内を通過させて浄水加熱パイプ７５ａ内を通過させ、吸引した浄水を吐出して浄水供給パイプ７５内を通過させて加熱パイプ７５ｂ内を通過させる浄水供給ポンプである。
【００５８】
また、入口７８ａが熱水パイプ７０の出口に接続されるとともに出口７８ｂが浄水加熱パイプ７５ａの入口に接続され、熱水パイプ７０を通過した熱水を浄水加熱パイプ７５ａに再び供給する再供給パイプ７８が設けられている。尚、図２中、符号７９は、再供給パイプ７８に介装され、再供給パイプ７８内の熱水の浄水加熱パイプ７５ａに対する供給を許容，不能にする一方弁である。
【００５９】
また、第一加熱空間Ｋａ及び第二加熱空間Ｋｂの下部には、加熱水散布部６２で散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部８０が設けられている。この加熱水貯留部８０は、分離塔１０の下端壁１０ｂと加熱外塔１２とで囲繞されて形成されている。加熱水貯留部８０に貯留された加熱水は、加熱水パイプ８１ａを通って加熱水貯留槽８１に一時的に貯留され、加熱水貯留槽８１から後述の加熱水排水パイプ８２を通って排出されて加熱排水貯留槽８３に一時的に貯留される。この加熱水貯留槽８１には、加熱水パイプ８１ａより上位に、加熱水貯留槽８１と第一加熱空間Ｋａとを連通する加熱水貯留槽連通パイプ８４が設けられており、加熱水貯留部８０に貯留される加熱水の水位が上昇したときには、この加熱水貯留槽連通パイプ８４から加熱水貯留部８０の加熱水を加熱水貯留槽８１に送給可能にしている。また、加熱排水貯留槽８３には、入口８５ａが加熱排水貯留槽８３に連通するとともに出口８５ｂが加熱水取込部６６に至り加熱排水貯留槽８３の加熱水を再使用せしめる加熱水送給管８５が設けられており、加熱排水貯留槽８３の加熱水を加熱水取込部６６に送給し加熱水送給パイプ６７を介して加熱空間Ｋに送給して循環させている。尚、図１及び図２中、符号８６は、加熱水送給パイプ６７に介装され送水器６５からの加熱水を吸引して送出する加熱水ポンプである。また、加熱排水貯留槽８３には、入口８７ａが加熱水送給管８５の入口８５ａよりも上位に位置し加熱排水貯留槽８３内の加熱水を取り出す加熱排水取出管８７が設けられている。この加熱排水取出管８７から取り出した加熱水は、実施の形態では、例えば、深海魚等が収容された水槽８８内に供給される。
【００６０】
更に、本装置Ｓにおいて、弱真空手段Ｖの１つの手段として、加熱水排水パイプ８２を備えている。この加熱水排水パイプ８２は、加熱水貯留槽８１に加熱排水入口８２ａが臨み加熱排水出口８２ｂが加熱水貯留部８０よりも下方位置の加熱排水貯留槽８３に開放し、加熱水貯留槽８１に貯留された加熱水を自然落下により加熱排水貯留槽８３まで排水するものである。この加熱水排水パイプ８２の排水により分離塔１０内が弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプ８２の長さは、例えば、外気の圧力が１０００ｈＰａでは、約９ｍに設定され、加熱水が加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーにより、分離塔１０内を吸引して負圧にする。この場合、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して加熱水排水パイプ８２の長さが約９ｍであるので、分離塔１０内の圧力は１００ｈＰａとなる。
【００６１】
そしてまた、本装置Ｓは、上記の凝縮空間Ｇを構成し上部が蒸気供給通路１に連通し下部が浄水取出部９１として構成される筒状の凝縮塔９０と、凝縮塔９０の外側を覆い凝縮塔９０との間に冷却空間Ｒを形成する冷却外塔９２とを備えて構成されている。また、気体供給通路５０から分岐して再び凝縮空間Ｇ側に至る分岐路５１が設けられており、この分岐路５１から凝縮空間Ｇ側へ流入する気体を冷却して冷却後の気体と蒸気供給通路１からの水蒸気との熱交換により水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段１００が設けられている。更に、気体供給通路５０には、分離空間Ｂ側と分岐路５１側との２方向に気体を振り分けて送るブロア５２が介装されている。
【００６２】
凝縮塔９０は、円筒状の一般壁９０ａと一般壁９０ａに連設され浄水を受けるロート状の下端壁９０ｂとで構成されており、一般壁９０ａ，下端壁９０ｂ及び冷却外塔９２で冷却空間Ｒを形成している。また、一般壁９０ａには、冷却空間Ｒからの気体が凝縮空間Ｇ内に導出可能な複数の導出口１１２が形成されている。
浄水取出部９１は、ロート状に形成された受け部９１ａと、受け部９１ａの先端に設けられる浄水取出管９１ｂとを備えて構成されている。浄水取出管９１ｂは冷却外塔９２外部に設けられ浄水を排出させる浄水ポンプ９３に接続され、この浄水ポンプ９３の駆動により浄水は浄水排出管９４を通して浄水槽９５へ送られる。この浄水槽９５に貯留された浄水は、排出パイプ９６を通して排出され、例えば、飲料水等として使用される。
【００６３】
冷却空間Ｒは、冷却空間Ｒの冷却外塔９２側に形成され凝縮空間Ｇからの気体を一次気体冷却手段１００ａにより冷却する第一冷却空間Ｒａと、冷却空間Ｒの凝縮塔９０側に形成され一次気体冷却手段１００ａにより冷却された気体を二次気体冷却手段１００ｂにより更に冷却する第二冷却空間Ｒｂとを備えて構成されている。この第一冷却空間Ｒａと第二冷却空間Ｒｂとの間には断熱性の仕切壁１０１が設けられている。
【００６４】
第一冷却空間Ｒａは、冷却外塔９２と仕切壁１０１との間で形成されており、下側から気体が流入して上側に至るようになっている。この第一冷却空間Ｒａの上側には、第一冷却空間Ｒａに冷却水を散布する一次気体冷却手段１００ａとしての冷却水散布部１０２が設けられている。本実施の形態においては、冷却水として処理水を用いている。この冷却水としての処理水は、汲み上げポンプ４１で汲み上げられ、汲み上げポンプ４１から吐出されて処理水ジャケット４０内に貯留された後、冷却水送給パイプ１０３により冷却水散布部１０２に送給されている。尚、図３中、符号１０３ａは、冷却水送給パイプ１０３内の冷却水の冷却水散布部１０２への送給を許容，不能にする開閉弁である。また、図３中、符号１０４は、処理水送給パイプ４２から分岐して設けられ、処理水送給パイプ４２内の処理水を冷却水として直接冷却水散布部１０２に送給可能にする冷却水分岐パイプであり、符号１０４ａは、一方弁４４及び開閉弁１０３ａを閉にしたとき開にし、一方弁４４及び開閉弁１０３ａを開にしたとき閉にして、処理水送給パイプ４２内の処理水を冷却水として直接冷却水散布部１０２に送給することを許容，不能にするバランサーバルブである。このバランサーバルブ１０４ａの開閉により汲み上げポンプ４１から吐出された処理水の流路を可変させて、処理水の温度調整を行なっている。
【００６５】
冷却水散布部１０２は、第一冷却空間Ｒａの上部において、冷却水送給パイプ１０３により送給された冷却水を一時的に収容する冷却水収容槽１０５を備え、この冷却水収容槽１０５の底壁に多数の小孔１０６を設け、この小孔１０６から冷却水を第一冷却空間Ｒａ内に散布する。この冷却水の散布により気体が冷却される。
【００６６】
第二冷却空間Ｒｂは、仕切壁１０１と凝縮塔９０との間で形成されており、上側に第一冷却空間Ｒａからの気体が導入する導入口１１１が設けられ、この導入口１１１から導入した気体が凝縮塔９０の一般壁９０ａの導出口１１２から凝縮空間Ｇに導出するようになっている。この第二冷却空間Ｒｂにおいては、仕切壁１０１と凝縮塔９０との間に、気体が通過可能な通過孔１１３ａを複数有した仕切板１１３が設けられており、この仕切板１１３と凝縮塔９０の一般壁９０ａとの間に、仕切板１１３と凝縮塔９０の一般壁９０ａとを接続するとともに、通過孔１１３ａからの気体を導出口１１２に至らしめる複数の気体流通通路１１４ａを形成する断面逆Ｖ状の接続板１１４が設けられている。また、この第二冷却空間Ｒｂには、接続板１１４に支持されて第二冷却空間Ｒｂの上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される二次気体冷却手段１００ｂとしての冷媒パイプ１１０が設けられている。この冷媒パイプ１１０は、第二冷却空間Ｒｂの上下に亘って螺旋状に形成されている。また、この冷媒パイプ１１０には、図示外の冷媒ボンベから図示外の冷媒供給管を通して常時冷媒が供給されており、気体と熱交換して温度上昇した冷媒は、図示外の冷媒排出管から排出されていく。
【００６７】
また、第一冷却空間Ｒａ及び第二冷却空間Ｒｂの下部には、冷却水散布部１０２で散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部１２０が設けられている。この冷却水貯留部１２０は、凝縮塔９０の下端壁９０ｂと冷却外塔９２とで囲繞されて形成されている。冷却水貯留部１２０に貯留された冷却水は、冷却水パイプ１２１ａを通って冷却水貯留槽１２１に一時的に貯留され、冷却水貯留槽１２１から後述の冷却水排水パイプ１２２を通って排出されて冷却排水貯留槽１２３に一時的に貯留される。この冷却水貯留槽１２１には、冷却水パイプ１２１ａより上位に、冷却水貯留槽１２１と第一冷却空間Ｒａとを連通する冷却水貯留槽連通パイプ１２４が設けられており、冷却水貯留部１２０に貯留される冷却水の水位が上昇したときには、この冷却水貯留槽連通パイプ１２４から冷却水貯留部１２０の冷却水を冷却水貯留槽１２１に送給可能にしている。また、冷却排水貯留槽１２３には、入口１２５ａが冷却排水貯留槽１２３に連通するとともに出口１２５ｂが加熱水取込部６６に至り冷却排水貯留槽１２３の冷却水としての処理水を加熱水として加熱水散布部６２側に送給する処理水送給管１２５が設けられており、冷却水貯留部１２０から冷却排水貯留槽１２３に送られた冷却水を加熱水取込部６６に送給し加熱水送給パイプ６７を介して加熱水散布部６２から加熱空間Ｋに送給するようにしている。この処理水送給管１２５と上記の加熱水送給管８５とは、加熱水取込部６６の前位で接続されており、処理水送給管１２５内の冷却水としての処理水と加熱水送給管８５内の加熱水とが接続部１２６で合流して加熱水取込部６６に送給されている。
【００６８】
更に、本装置Ｓにおいて、弱真空手段Ｖの１つの手段として、冷却水排水パイプ１２２を備えている。この冷却水排水パイプ１２２は、冷却水貯留槽１２１に冷却排水入口１２２ａが臨み冷却排水出口１２２ｂが冷却水貯留部１２０よりも下方位置の冷却排水貯留槽１２３に開放し、冷却水貯留槽１２１に貯留された冷却水を自然落下により冷却排水貯留槽１２３まで排水するものである。この冷却水排水パイプ１２２の排水により凝縮塔９０内が弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプ１２２の長さは、加熱水排水パイプ８２の長さよりも短く形成されており、例えば、外気の圧力が１０００ｈＰａでは、約７ｍに設定され、冷却水が冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーにより、凝縮塔９０内を吸引して負圧にする。この場合、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して冷却水排水パイプ１２２の長さが約７ｍであるので、凝縮塔９０内の圧力は３００ｈＰａとなる。
【００６９】
本実施の形態においては、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して分離塔１０内の圧力が１００ｈＰａであるので、分離塔１０内は９０％の真空状態であり、また、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して凝縮塔９０内の圧力が３００ｈＰａであるので、凝縮塔９０内は７０％の真空状態であるといえる。即ち、外気の圧力が同一である場合、弱真空手段Ｖを、加熱水排水パイプ８２の長さを冷却水排水パイプ１２２の長さより長く形成して構成することにより、分離空間Ｂを凝縮空間Ｇよりも高真空状態にすることができる。尚、図１及び図２中、符号１２７は、加熱水散布部６２から第一加熱空間Ｋａに供給される加熱水中のガスを抜くための真空ポンプであり、符号１２８は、真空ポンプ１２７に接続される真空パイプである。この真空ポンプ１２７を適時に作動させて加熱水中のガスを抜くことにより、分離空間Ｂ内を適切な真空状態にすることができる。
【００７０】
更にまた、凝縮塔９０の上側には、浄水取出部９１から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部１３０が設けられている。詳しくは、浄水排出管９４から分岐し、浄水取出部９１から取り出されて浄水ポンプ９３によって浄水排出管９４に送られた一部の浄水を浄水散布部１３０に送給する浄水送給分岐管路１３１が設けられている。この浄水送給分岐管路１３１の末端部１３１ａには、浄水をシャワー状にして凝縮空間Ｇに散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッド１３２が接続されている。また、浄水送給分岐管路１３１は、冷却水貯留部１２０内を通して設けられており、即ち、冷却水貯留部１２０内には、浄水送給分岐管路１３１を螺旋状にした熱交換管部１３１ｂが設けられており、この熱交換管部１３１ｂにより冷却水貯留部１２０内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせるようにしている。
【００７１】
また、本装置Ｓにおいて、蒸気供給通路１には、分離空間Ｂからの水蒸気により作動する蒸気タービン１４０が介装されている。蒸気タービン１４０の回転は動力機構１４１に伝達される。動力機構１４１は、発電機１４２，処理水ポンプ３４，真空ポンプ１２７，浄水供給ポンプ７７，加熱水ポンプ８６，汲み上げポンプ４１，浄水ポンプ９３，本装置Ｓの始動時に蒸気タービン１４０を回転させるディーゼルエンジン１４３，ブロア５２に連動してこれらを駆動する。真空ポンプ１２７は、所定条件で結合及び切断するクラッチ１４４を介して連携されており、ディーゼルエンジン１４３は、所定条件で結合及び切断するランニングクラッチ１４５を介して連携されている。尚、図２中、符号１４６は、蒸気タービン１４０の作動により水蒸気の一部が凝縮した復水を加熱水散布部６２に送給する復水送給パイプであり、符号１４７は、ブロア５２により気体の一部が凝縮した復水を加熱水送給パイプ６７に供給する復水供給パイプである。
【００７２】
また、浄水取出部９１には、受け部９１ａに溜まった浄水の水位を検知し、水位が所定以上高くなったときオン作動し所定以下のときオフ作動するフロートスイッチ１５０が設けられている。このフロートスイッチ１５０がオン作動したときは、浄水排出管９４を開閉する電磁弁１５１を開にして浄水の排出を有効にする。このフロートスイッチ１５０がオフ作動したときは、浄水排出管９４を開閉する電磁弁１５１を閉にして浄水の排出を無効にする。これにより、浄水の回収を確実に行なうことができる。
【００７３】
更に、処理水貯留槽３１前位の受槽３９には、受槽３９に溜まった処理水の水位を検知し、水位が所定以上高くなったときオン作動し所定以下のときオフ作動するフロートスイッチ１６０が設けられている。このフロートスイッチ１６０がオン作動したときは、処理水送給パイプ４２に介装された一方弁４４を閉にして処理水の処理水ジャケット４０への送給を不能にする。これにより過剰な処理水の供給が抑止される。一方、このフロートスイッチ１６０がオフ作動したときは、処理水送給パイプ４２に介装された一方弁４４を開にして処理水の処理水ジャケット４０への送給を許容する。これにより処理水の供給が行なわれる。
【００７４】
従って、この実施の形態に係る浄水装置Ｓによれば、分離空間Ｂ側においては、処理水としての深層水が汲み上げポンプ４１により汲み上げられて処理水送給パイプ４２を通して処理水ジャケット４０内に送給されるとともに、加熱水としての表層水が送水器６５により加熱水取込部６６から取り込まれ、この加熱水が加熱水ポンプ８６により加熱水送給パイプ６７を通して加熱水散布部６２の加熱水収容槽６３に送給されており、この加熱水が加熱水収容槽６３の小孔６４から第一加熱空間Ｋａ内に散布されている。この加熱水の散布により、気体供給通路５０から第一加熱空間Ｋａに供給された気体が加熱される。このとき、第一加熱空間Ｋａ内においては、第一加熱空間Ｋａと第二加熱空間Ｋｂとの間に断熱性の仕切壁６１が設けられており、第二加熱空間Ｋｂの流入口７１が第二加熱空間Ｋｂの上側に設けられているので、気体が第一加熱空間Ｋａから第二加熱空間Ｋｂに最短距離で流入することができず、供給された気体は第一加熱空間Ｋａを下側から上側に向かって移動していき、散布される加熱水は第一加熱空間Ｋａの上側から下側に向かって落下していくので、気体が第一加熱空間Ｋａ内を通過する距離が長くなって気体と加熱水とが接触する距離が長くなり、そのため、熱交換効率を向上させることができるので、気体を確実に加熱することができる。この場合、例えば、汲み上げられる処理水の温度は２℃であり、加熱水散布部６２に送給される加熱水の温度は３０℃である。
【００７５】
この散布された加熱水は加熱水貯留部８０に貯留され、更に、加熱水貯留部８０から加熱水貯留槽８１に送給されて貯留され、加熱水貯留槽８１から加熱水排水パイプ８２を通って排出されて、加熱排水貯留槽８３に貯留される。加熱水が加熱水貯留部８０から加熱水排水パイプ８２を通って排出されると、加熱水排水パイプ８２の長さが９ｍに設定されているので、加熱水が加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーにより、分離塔１０内を吸引して負圧にし、これにより、分離塔１０内が１００ｈＰａの弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーにより弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。このとき、加熱水排水パイプ８２の長さが冷却水排水パイプ１２２の長さよりも長く形成されているので、加熱水が加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーが、冷却水が冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーよりも大きくなり、そのため、分離空間Ｂを凝縮空間Ｇより高真空状態にすることができる。
【００７６】
加熱排水貯留槽８３に貯留された加熱水は、加熱水送給管８５を通って加熱水取込部６６に至り、この加熱水取込部６６において順次取り込まれる新たな加熱水と混合して加熱水ポンプ８６により吸引されて加熱水送給パイプ６７に吐出され、再び加熱水散布部６２に送給されて循環させられる。これにより、有効利用することができるとともに、利用効率を向上させることができる。また、加熱排水貯留槽８３からの加熱水を新たな加熱水と混合させるので、新たな加熱水の分だけ徐々に加熱水の量が増していく。この場合、加熱排水貯留槽８３に貯留された加熱水の量が加熱水送給管８５の送給量よりも多くなると、加熱水送給管８５の入口８５ａから加熱水送給管８５内に加熱水が入り込まなくなり、加熱水の水位が加熱水送給管８５の入口８５ａよりも上位になっていくので、加熱排水取出管８７から加熱水を取り出すようにする。この加熱排水取出管８７から取り出された加熱水は、実施の形態では、深海魚等が収容された水槽８８内に供給され、深海魚等の養殖等に用いられている。そのため、この点においても、有効利用することができる。また、加熱水貯留部８０に貯留された加熱水の温度は、気体供給通路５０から供給される気体の温度が、例えば１５℃とすると、第一加熱空間Ｋａ内でこの気体と熱交換して２０℃程度にまで温度低下し、水槽８８に貯留されるときの加熱水の温度は１５℃程度まで温度低下しているので、深海魚等の養殖に最適な温度となっている。
【００７７】
そして、第一加熱空間Ｋａで加熱された気体は、流入口７１から第二加熱空間Ｋｂ内に流入し、熱水パイプ７０を流れる熱水と熱交換して更に加熱される。このとき、浄水供給パイプ７５を流れる浄水は、浄水加熱パイプ７５ａを通過するときに加熱器７６によって、例えば８０℃にまで加熱され熱水となって、熱水パイプ７０に供給される。この第二加熱空間Ｋｂで熱水パイプ７０を流れる熱水と熱交換した気体は、例えば２０℃まで温度上昇して流出口７２から分離空間Ｂ内に流出していく。
【００７８】
この分離空間Ｂ内においては、処理水散布部３０から処理水が分離空間Ｂに散布されている。詳しくは、処理水ジャケット４０内の処理水は受槽３９から処理水貯留槽３１に送給され、処理水ポンプ３４によって送出管３２を通して散布ヘッド３３に送給され、散布ヘッド３３からシャワー状にして分離空間Ｂに散布される。この場合、処理水ジャケット４０内の処理水の温度が２℃と低いものであるので、処理水貯留槽３１に貯留される処理水の温度も２℃程度と低いものであるが、処理水が処理水貯留槽３１内を通過している浄水供給パイプ７５の加熱パイプ７５ｂ内を流れる８０℃の熱水と熱交換して、例えば、７０℃まで温度上昇させられて散布ヘッド３３から散布される。
【００７９】
分離空間Ｂ内に、加熱空間Ｋで加熱された気体が吹き込まれるとともに、処理水散布部３０から処理水が散布されると、分離空間Ｂ内においては、散布された処理水が加熱空間Ｋから分離空間Ｂに供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気と残物とに分離させられる。この場合、加熱空間Ｋからの気体の温度が、例えば２０℃と低いものであっても、分離空間Ｂは弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じて水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めて良いものになる。また、処理水の温度が低くても比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるが、処理水は処理水貯留槽３１において７０℃にまで加熱され、気体は第一加熱空間Ｋａ及び第二加熱空間Ｋｂで２０℃にまで加熱して分離空間Ｂに供給されているので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００８０】
そして、分離空間Ｂで分離された残物は、分離塔１０の下部の残物取出部１１に向けて降下していく。この降下中も残物と水蒸気との熱交換が行なわれ、最後には残物から水分が除去され、粒状の残物となる。本実施の形態では、処理水として海水である深層水を用いているため、残物は粒状の塩になる。残物取出部１１の受け部１１ａに集束された残物は、ネジ型ポンプ１３により外部に取り出される。
【００８１】
一方、分離空間Ｂで生じた水蒸気は、ファン２４によって蒸気圧縮筒２１の下側開口２２から圧縮空間Ｃ内に送られ、この圧縮空間Ｃ内において下側から上側に向かって移動し、凝縮空間Ｇより高圧に圧縮される。この圧縮空間Ｃ内においては、水蒸気はファン２４によって下側から上側に向かってスパイラル状の気流となって加速しながら上昇していくので、気体を押圧して高圧に圧縮することができる。また、蒸気圧縮筒２１は、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成されているので、この点でも、気体の上昇に伴って気体を高圧に圧縮することができる。この圧縮空間Ｃでの水蒸気の圧力は、下側開口２２付近では２００ｈＰａであり、上側開口２３付近では５００ｈＰａと高圧に圧縮される。
【００８２】
また、この圧縮空間Ｃでは、水蒸気は処理水ジャケット４０内の処理水と熱交換して冷却される。このとき、水蒸気はファン２４によってスパイラル状の気流となるので、水蒸気が蒸気圧縮筒２１の壁部の内面に衝突するようになり、処理水ジャケット４０が蒸気圧縮筒２１の壁部を外面側から冷却しているので、水蒸気と処理水ジャケット４０内の処理水との熱交換効率を向上させることができる。
【００８３】
そして、蒸気圧縮筒２１の上側開口２３から出た水蒸気は、分離塔１０の上部にある流通口部３５及びメッシュ壁３７を通って処理水貯留槽３１内の処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路１へ向かって流出していく。この水蒸気によっても処理水貯留槽３１に貯留された処理水が加熱される。この場合、処理水貯留槽３１内の一部の処理水が水蒸気となるので、蒸気供給通路１に送られる水蒸気の流量が増加する。また、処理水貯留槽３１において、水蒸気内の不純物を洗浄することができる。そして、蒸気供給通路１に至った水蒸気は、例えば４０℃にまで温度上昇し、蒸気供給通路１を通過して蒸気タービン１４０に供給され、この水蒸気によって蒸気タービン１４０が作動させられる。この蒸気タービン１４０の作動により、動力を得ることができる。この動力により動力機構１４１が機能するとともに、発電機１４２によって電力を得ることができる。また、圧縮手段２０で水蒸気を高圧にして蒸気タービン１４０に送るので、蒸気タービン１４０の出力を向上させることができる。
【００８４】
蒸気タービン１４０から排出された水蒸気は、例えば２０℃程度となって凝縮空間Ｇに送られる。このとき、水蒸気は凝縮空間Ｇより高圧に圧縮されているので、この圧力差によって、蒸気供給通路１を通る気体は、分離空間Ｂ側から凝縮空間Ｇ側に向けて引っ張られるようになり、そのため、気体を蒸気タービン１４０に勢い良く流入させることができるので、この点でも、蒸気タービン１４０の出力を向上させることができる。
【００８５】
一方、凝縮空間Ｇ側においては、処理水ジャケット４０内の冷却水としての処理水が冷却水送給パイプ１０３によって冷却水散布部１０２の冷却水収容槽１０５に送給されており、この冷却水が冷却水収容槽１０５の小孔１０６から第一冷却空間Ｒａ内に散布されている。この冷却水の散布により、気体供給通路５０からブロア５２によって分岐路５１に振り分けられて第一冷却空間Ｒａに供給された気体が冷却される。このとき、第一冷却空間Ｒａ内においては、第一冷却空間Ｒａと第二冷却空間Ｒｂとの間に断熱性の仕切壁１０１が設けられており、第二冷却空間Ｒｂの導入口１１１が第二冷却空間Ｒｂの上側に設けられているので、気体が第一冷却空間Ｒａから第二冷却空間Ｒｂに最短距離で流入することができず、供給された気体は第一冷却空間Ｒａを下側から上側に向かって移動していき、散布される冷却水は第一冷却空間Ｒａの上側から下側に向かって落下していくので、気体が第一冷却空間Ｒａ内を通過する距離が長くなって気体と冷却水とが接触する距離が長くなり、そのため、熱交換効率を向上させることができるので、気体を確実に冷却することができる。
【００８６】
この散布された冷却水は冷却水貯留部１２０に貯留され、更に、冷却水貯留部１２０から冷却水貯留槽１２１に送給されて貯留され、冷却水貯留槽１２１から冷却水排水パイプ１２２を通って排出されて、冷却排水貯留槽１２３に貯留される。冷却水が冷却水貯留部１２０から冷却水排水パイプ１２２を通って排出されると、冷却水排水パイプ１２２の長さが７ｍに設定されているので、冷却水が冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーにより、凝縮塔９０内を吸引して負圧にし、これにより、凝縮塔９０内が３００ｈＰａの弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーにより弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。このときの冷却水貯留部１２０での冷却水の温度は、気体との熱交換により５℃になっている。
【００８７】
冷却排水貯留槽１２３に貯留された冷却水は、処理水送給管１２５を通り、接続部１２６で加熱水送給管８５内の加熱水と合流して加熱水取込部６６に至り、この加熱水取込部６６から加熱水送給パイプ６７を介して加熱水散布部６２に送給される。冷却水として処理水を用いるので、それだけ、熱効率を向上させることができる。また、処理水送給管１２５により、冷却水貯留部１２０の冷却水としての処理水を、加熱水散布部６２側に送給して加熱水とすることができるので、それだけ、利用効率を向上させることができる。
【００８８】
そして、第一冷却空間Ｒａで冷却された気体は、導入口１１１から第二冷却空間Ｒｂ内に流入し、冷媒パイプ１１０を流れる冷媒と熱交換して更に冷却される。この第二冷却空間Ｒｂで冷媒パイプ１１０を流れる冷媒と熱交換した気体は、例えば１５℃にまで温度低下して導入口１１１から凝縮空間Ｇ内に導出していく。
【００８９】
この凝縮空間Ｇ内においては、浄水散布部１３０から浄水が凝縮空間Ｇに散布されている。詳しくは、浄水取出部９１から取り出された浄水は、その一部が浄水ポンプ９３で吸引されて浄水送給分岐管路１３１を通して散布ヘッド１３２に送給され、散布ヘッド１３２からシャワー状にして凝縮空間Ｇに散布される。この場合、浄水送給分岐管路１３１は、冷却水貯留部１２０内に螺旋状にした熱交換管部１３１ｂが設けられており、この熱交換管部１３１ｂにより冷却水貯留部１２０内で浄水と冷却水との熱交換が行なわれるので、凝縮空間Ｇにおいては、浄水散布部１３０から散布された浄水は、例えば、４℃程度になって散布される。
【００９０】
凝縮空間Ｇ内に、冷却空間Ｒで冷却された気体が吹き込まれるとともに浄水散布部１３０から浄水が散布されている状態で、蒸気供給通路１からの水蒸気が供給されると、凝縮空間Ｇ内においては、水蒸気は、冷却空間Ｒから凝縮空間Ｇに供給される気体に接触して冷却凝縮されるとともに、浄水散布部１３０から散布された低温の浄水に接触するので、急激に凝縮して復水し、シャワー状の浄水に付着して落下していく。この場合、蒸気供給通路１からの蒸気の温度が、例えば２０℃と低いものであっても、凝縮空間Ｇ内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。また、シャワー状の浄水に接触させて落下させるので、この点でも確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。更に、浄水を熱交換管部１３１ｂで冷却してから散布するので、この点でも確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。この場合、散布する浄水の温度が低い方が、凝縮した水蒸気が付着しやすいので、例えば４℃程度にまで冷却した浄水を散布することにより、より確実に付着させることができる。
【００９１】
凝縮空間Ｇで復水した水は、浄水散布部１３０から散布された浄水とともに、浄水取出部９１の受け部９１ａに溜まり、浄水ポンプ９３によって浄水取出管９１ｂから取り出される。取り出された浄水は、その一部が浄水排出管９４を通して浄水槽９５へ送られ、一部が浄水供給パイプ７５に送られ、一部が浄水送給分岐管路１３１に送られる。この浄水槽９５に貯留された浄水は、排出パイプ９６を通して排出され、例えば、飲料水等として使用される。一方、浄水供給パイプ７５及び浄水送給分岐管路１３１に送られた浄水は装置Ｓ内で循環させられ、この循環する浄水に水蒸気が復水して付着して浄水の水量が増すので、効率的に浄水を生成することができる。
【００９２】
一方、凝縮空間Ｇ内で復水しなかった水蒸気は、冷却されて気体のまま気体供給通路５０に送られる。このとき、弱真空手段Ｖにより分離空間Ｂは凝縮空間Ｇよりも高真空状態になっているので、圧力は分離空間Ｂよりも凝縮空間Ｇの方が高くなり、気体は圧力の高い方から低い方へ向かって移動するので、気体供給通路５０に送られた気体は、凝縮空間Ｇと分離空間Ｂとの圧力差によって凝縮空間Ｇ側から分離空間Ｂ側に送られ、分離空間Ｂ側において気体加熱手段６０により加熱されて分離空間Ｂに供給される。この場合、気体は、蒸気供給通路１及び気体供給通路５０を介して、分離空間Ｂと凝縮空間Ｇとを気体の圧力差によって循環するが、分離空間Ｂからの水蒸気は圧縮手段２０によって圧縮されて蒸気供給通路１を通って凝縮空間Ｇに送られるので、圧力差を大きくして循環させることができ、そのため、装置Ｓの出力を向上させることができる。
【００９３】
また、気体供給通路５０に送られた気体は、その一部が、ブロア５２により分岐路５１に振り分けられる。気体は圧力の高い方から低い方へ向かって流れようとするので、気体供給通路５０の気体を凝縮空間Ｇ側に再び流入させることが難しいが、ブロア５２を設けることにより、気体供給通路５０を通る気体を分離空間Ｂ側と分岐路５１側との２方向に確実に振り分けることができる。このブロア５２を通過した気体は、例えば１５℃程度となって第一加熱空間Ｋａと第一冷却空間Ｒａに送られる。
【００９４】
尚、上記実施の形態において、処理水として海水の深層水を用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、湖水や、洗濯水などの排水であっても良く、適宜選択できる。また、上記実施の形態において、加熱水として海水の表層水を用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、湖水や、洗濯水などの排水であっても良く、適宜選択できる。
また、上記実施の形態において、加熱水排水パイプ８２の長さを９ｍ、冷却水排水パイプ１２２の長さを７ｍに形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、加熱水排水パイプ８２の長さを冷却水排水パイプ１２２の長さよりも長く形成すれば良く、適宜変更して差支えない。
【００９５】
尚また、上記実施の形態において、加熱空間Ｋを第一加熱空間Ｋａと第二加熱空間Ｋｂとを備えて構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、いずれか一方のみで構成しても良く、適宜変更して差支えない。
更に、上記実施の形態において、冷却空間Ｒを第一冷却空間Ｒａと第二冷却空間Ｒｂとを備えて構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、いずれか一方のみで構成しても良く、適宜変更して差支えない。
【符号の説明】
【００９６】
Ｓ 浄水装置
Ｂ 分離空間
Ｇ 凝縮空間
Ｖ 弱真空手段
Ｋ 加熱空間
Ｋａ 第一加熱空間
Ｋｂ 第二加熱空間
Ｃ 圧縮空間
Ｒ 冷却空間
Ｒａ 第一冷却空間
Ｒｂ 第二冷却空間
１ 蒸気供給通路
１０ 分離塔
１１ 残物取出部
１１ａ 受け部
１１ｂ 残物取出管
１２ 加熱外塔
１３ ネジ型ポンプ
１４ 減速機
１５ 延設塔
２０ 圧縮手段
２１ 蒸気圧縮筒
２２ 下側開口
２３ 上側開口
２４ ファン
３０ 処理水散布部
３１ 処理水貯留槽
３２ 送出管
３３ 散布ヘッド
３４ 処理水ポンプ
３５ 流通口部
３６ 覆体
３７ メッシュ壁
３８ 処理水供給ポンプ
３９ 受槽
４０ 処理水ジャケット
４１ 汲み上げポンプ
４２ 処理水送給パイプ
４３ 受槽連通パイプ
４４ 一方弁
５０ 気体供給通路
６０ 気体加熱手段
６０ａ 第一気体加熱手段
６０ｂ 第二気体加熱手段
６１ 仕切壁
６２ 加熱水散布部
６３ 加熱水収容槽
６４ 小孔
６５ 送水器
６５ａ モータ
６６ 加熱水取込部
６７ 加熱水送給パイプ
７０ 熱水パイプ
７１ 流入口
７２ 流出口
７３ 仕切板
７４ 接続板
７４ａ 気体流通通路
７５ 浄水供給パイプ
７５ａ 浄水加熱パイプ
７５ｂ 加熱パイプ
７６ 加熱器
７６ａ ソーラー加熱器
７７ 浄水供給ポンプ
７８ 再供給パイプ
７９ 一方弁
８０ 加熱水貯留部
８１ 加熱水貯留槽
８２ 加熱水排水パイプ
８３ 加熱排水貯留槽
８４ 加熱水貯留槽連通パイプ
８５ 加熱水送給管
８６ 加熱水ポンプ
８７ 加熱排水取出管
８８ 水槽
９０ 凝縮塔
９１ 浄水取出部
９２ 冷却外塔
９３ 浄水ポンプ
９４ 浄水排出管
９５ 浄水槽
９６ 排出パイプ
１００ 気体冷却手段
１００ａ 第一気体冷却手段
１００ｂ 第二気体冷却手段
１０１ 仕切壁
１０２ 冷却水散布部
１０３ 冷却水送給パイプ
１０４ 冷却水分岐パイプ
１０５ 冷却水収容槽
１０６ 小孔
１１０ 冷媒パイプ
１１１ 導入口
１１２ 導出口
１１３ 仕切板
１１４ 接続板
１１４ａ 気体流通通路
１２０ 冷却水貯留部
１２１ 冷却水貯留槽
１２２ 冷却水排水パイプ
１２３ 冷却排水貯留槽
１２４ 冷却水貯留槽連通パイプ
１２５ 処理水送給管
１２６ 接続部
１２７ 真空ポンプ
１２８ 真空パイプ
１３０ 浄水散布部
１３１ 浄水送給分岐管路
１３２ 散布ヘッド
１４０ 蒸気タービン
１４１ 動力機構
１４２ 発電機
１４３ ディーゼルエンジン
１４４ クラッチ
１４５ ランニングクラッチ
１４６ 復水送給パイプ
１４７ 復水供給パイプ
１５０ フロートスイッチ
１５１ 電磁弁
１６０ フロートスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理水として、例えば、海水や湖水等あるいは洗濯水等の汚水を用い、これを加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離し、その後、水蒸気を凝縮させて処理水から浄水を取り出す浄水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の浄水装置としては、例えば、特許文献１（特開平１１−６２５１３号公報）に記載されたものが知られている。
これは、図４に示すように、処理水としての海水から浄水を得るもので、処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させるボイラを備えた分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取り出す残物取出部３００と、分離空間Ｂを加熱する加熱手段３０１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気により作動させられる蒸気タービン３０２と、蒸気タービン３０２から排出される水蒸気を凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取り出す浄水取出部３０３と、処理水を分離空間Ｂに送給する処理水送給通路３０４と、分離空間Ｂで分離された水蒸気を蒸気タービン３０２に供給する蒸気供給通路３０５とを備えてなる。処理水送給通路３０４は、分離空間Ｂ内及び凝縮空間Ｇ内を通過して設けられている。加熱手段３０１は、例えば、コイル状の熱交換器により、処理水を大気圧下で沸騰させる。
【０００３】
処理水は、処理水送給通路３０４を通って分離空間Ｂに送給され、加熱手段３０１によって加熱させられた分離空間Ｂにおいて、加熱蒸発されて水蒸気と残物とに分離される。その後、水蒸気は、蒸気供給通路３０５を通って蒸気タービン３０２に供給され、蒸気タービン３０２を作動させて排出される。排出された水蒸気は、凝縮空間Ｇに送られて凝縮され復水する。凝縮空間Ｇには、処理水送給通路３０４が通っており、この処理水送給通路３０４内を低温の処理水が通っているので、この処理水と水蒸気とが熱交換させられて、水蒸気は冷却凝縮され復水する。このときの水蒸気は残物を含まない蒸気なので、復水した水は浄水となる。この浄水を、浄水取出部３０３から取り出している。また、分離された残物は、分離空間Ｂにおいて冷却される。分離空間Ｂには、処理水送給通路３０４が通っており、この送給通路内を低温の処理水が通っているので、この処理水と分離された残物とが熱交換させられて、残物は冷却される。このときの残物は、高濃度の塩水であるので、冷却された塩水は、みぞれ状の塩水となる。この残物を、残物取出部３００から取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来の浄水装置においては、処理水送給通路３０４を分離空間Ｂ内及び凝縮空間Ｇ内を通過させて、処理水を予熱して効率化を図るようにしているが、加熱手段３０１は、例えば、コイル状の熱交換器により、処理水を大気圧下で沸騰させるので、沸騰に要する熱エネルギーが大きくなり、それだけ、熱効率に劣るという問題があった。特に、処理水の温度が低いものでは、熱効率が顕著に悪くなる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようにして、熱効率の向上を図った浄水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するため、本発明の浄水装置は、処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間と、該分離空間で分離された残物を取り出す残物取出部と、上記分離空間で分離された水蒸気が蒸気供給通路を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間と、該凝縮空間で凝縮された浄水を取り出す浄水取出部とを備えた浄水装置において、上記分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にする弱真空手段を備え、上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮手段を設け、上記凝縮空間で冷却された気体を該凝縮空間と上記分離空間との圧力差によって該分離空間に供給する気体供給通路を設け、該気体供給通路から供給された気体を加熱して該加熱した気体と処理水との熱交換により処理水を蒸発させるようにする気体加熱手段を設けた構成としている。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、装置を構成する構造体は、密封性のある材質のものを用いる。例えば、金属で構成し、あるいは、例えば、レンガを二重に積層してその間に断熱材を介装した壁体にし、更に、レンガからなる壁体表面に密封性のあるコーティング剤を塗付して密封する等である。
【０００８】
これにより、分離空間に送給された処理水は、分離空間内において気体加熱手段によって加熱された気体と熱交換して蒸発させられて水蒸気と残物とに分離させられる。この場合、加熱蒸発させるための加熱温度が、例えば１００℃以下の低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めて良いものになる。
【０００９】
そして、分離した残物は残物取出部から取り出され、水蒸気は圧縮手段によって凝縮空間より高圧に圧縮されて蒸気供給通路に送られる。この圧縮手段によって圧縮された水蒸気は、凝縮空間より高圧なので、圧力差によって蒸気供給通路を通って凝縮空間に送られる。
蒸気供給通路から凝縮空間に供給された水蒸気は、凝縮空間内において冷却されて凝縮して復水する。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が、例えば１００℃以下の低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００１０】
そして、凝縮して復水した浄水は浄水取出部から取り出され、復水しなかった水蒸気は冷却されて気体のまま気体供給通路に送られる。気体供給通路に送られた気体は、凝縮空間と分離空間との圧力差によって凝縮空間側から分離空間側に送られ、分離空間側において気体加熱手段により加熱されて分離空間に供給される。
この場合、気体は、蒸気供給通路及び気体供給通路を介して、分離空間と凝縮空間とを気体の圧力差によって循環するが、分離空間からの水蒸気は圧縮手段によって圧縮されて蒸気供給通路を通って凝縮空間に送られるので、圧力差を大きくして循環させることができ、そのため、装置の出力を向上させることができる。
また、蒸気供給通路にタービンを介装した場合には、圧縮手段で高圧にした水蒸気がタービンに送られるようになるので、タービンの出力を向上させることができる。また、気体が圧力差で分離空間と凝縮空間とを循環するので、蒸気供給通路内を通る水蒸気は、分離空間側から凝縮空間側に向けて引っ張られるようになり、そのため、水蒸気をタービンに勢い良く流入させることができるので、この点でも、タービンの出力を向上させることができる。
【００１１】
そして、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔を備え、上記圧縮手段を、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成され下側開口が上記分離塔に連通するとともに上側開口が上記蒸気供給通路に連通し内部が上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮空間として構成される蒸気圧縮筒と、該蒸気圧縮筒の下側開口に設けられ上記分離空間からの水蒸気を該蒸気圧縮筒内に送って圧縮させるファンとを備えて構成している。
【００１２】
これにより、分離空間で蒸発させられた水蒸気は、ファンによって蒸気圧縮筒の下側開口から圧縮空間内に送られ、この圧縮空間内において下側から上側に向かって移動し、凝縮空間より高圧に圧縮されて蒸気圧縮筒の上側開口から出て蒸気供給通路に送られる。この圧縮空間内においては、水蒸気はファンによって下側から上側に向かってスパイラル状の気流となって加速しながら上昇していくので、気体を押圧して高圧に圧縮することができる。また、蒸気圧縮筒は、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成されているので、この点でも、気体の上昇に伴って気体を高圧に圧縮することができる。このため、圧力差を大きくして気体を循環させることができ、そのため、装置の出力を向上させることができる。
【００１３】
また、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００１４】
これにより、加熱空間においては、加熱水散布部から散布される加熱水により気体供給通路から供給された気体が加熱される。この加熱空間で加熱された気体は、分離空間に供給され、分離空間に処理水が処理水散布部から散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、分離空間では低温沸騰が生じるため、処理水を比較的低い加熱温度で加熱蒸発させることができるが、気体を加熱空間で加熱して分離空間に供給するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００１５】
更に、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００１６】
これにより、加熱空間においては、熱水パイプに供給される熱水との熱交換により気体供給通路から供給された気体が加熱される。この加熱空間で加熱された気体は、分離空間に供給され、分離空間に処理水が処理水散布部から散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、分離空間では低温沸騰が生じるため、処理水を比較的低い加熱温度で加熱蒸発させることができるが、気体を加熱空間で加熱して分離空間に供給するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００１７】
更にまた、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、一次気体加熱手段と、該一次気体加熱手段により加熱された気体を更に加熱する二次気体加熱手段とを備えて構成し、上記一次気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、上記二次気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の分離空間，加熱空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００１８】
これにより、加熱空間においては、一次気体加熱手段により、加熱水散布部から散布される加熱水によって気体供給通路から供給された気体が加熱される。この加熱された気体は、二次気体加熱手段により、熱水パイプに供給される熱水との熱交換によって更に加熱される。この加熱空間で一次気体加熱手段及び二次気体加熱手段により加熱された気体は分離空間に供給され、分離空間に処理水が処理水散布部から散布されると、分離空間においては、処理水は、加熱空間から分離空間に供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気になる。この場合、分離空間では低温沸騰が生じるため、処理水を比較的低い加熱温度で加熱蒸発させることができるが、気体を加熱空間で加熱して分離空間に供給するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００１９】
そして、また、必要に応じ、上記加熱空間を、該加熱空間の加熱外塔側に形成され上記気体供給通路から供給された気体を上記一次気体加熱手段により加熱する第一加熱空間と、上記加熱空間の分離塔側に形成され上記一次気体加熱手段により加熱された気体を上記二次気体加熱手段により加熱する第二加熱空間とを備えて構成し、上記第一加熱空間と第二加熱空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二加熱空間の上側に上記第一加熱空間からの気体が流入する流入口を設けた構成としている。
【００２０】
これにより、気体供給通路から供給された気体は、第一加熱空間内において一次気体加熱手段によって加熱され、その後、第二加熱空間の流入口から第二加熱空間内に流入し、この第二加熱空間内において二次気体加熱手段によって加熱される。このとき、第一加熱空間と第二加熱空間との間に断熱性の仕切壁が設けられており、第二加熱空間の流入口が第二加熱空間の上側に設けられているので、気体が第一加熱空間から第二加熱空間に最短距離で流入することができず、そのため、気体が第一加熱空間内を通過する距離が長くなるので、それだけ、気体を第一加熱空間で確実に加熱することができる。
【００２１】
また、必要に応じ、上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を加熱し該加熱した熱水を上記熱水パイプに供給する加熱器を備えた構成としている。装置内で生成された浄水の一部を加熱して熱水パイプに供給するので、綺麗な水の有効利用を図ることができる。
この場合、上記加熱器を、上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を太陽光によって加熱するソーラー加熱器で構成することが有効である。電力等を使用しないので、それだけ、コストを低減させることができる。
【００２２】
更に、必要に応じ、上記処理水散布部を、上記蒸気供給通路の手前に設けられ処理水を一時的に貯留するとともに上記分離空間からの水蒸気が通過する処理水貯留槽と、該処理水貯留槽内の処理水が送出管を通して送出され該送出された処理水をシャワー状にして上記分離空間内に散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッドと、上記処理水貯留槽内の処理水を吸引して該散布ヘッドに送出する処理水ポンプとを備えて構成し、上記熱水パイプに熱水を供給するパイプの一部を、上記処理水貯留槽内を通して設けられ該処理水貯留槽内の処理水を加熱する加熱パイプとして構成している。
【００２３】
これにより、処理水貯留槽に一時的に貯留された処理水は、加熱パイプを流れる熱水と熱交換して加熱される。この加熱された処理水は処理水ポンプによって吸引されて送出管に送出され、散布ヘッドから分離空間に散布される。加熱した処理水を分離空間に散布するので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
一方、分離空間で生じた水蒸気は、処理水貯留槽内の処理水内を通過し、それから、蒸気供給通路へ向かって流出していく。このため、水蒸気によって処理水貯留槽に貯留された処理水の一部が水蒸気となるので、蒸気供給通路に送られる水蒸気の量を増加させることができる。また、処理水貯留槽において、蒸気内の不純物を洗浄することができる。
【００２４】
更にまた、必要に応じ、上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設けた構成としている。気体を気体冷却手段によって冷却して再び凝縮空間に流入させるので、この低温の気体によって凝縮空間を冷却することができ、そのため、蒸気供給通路からの水蒸気を確実に冷却して凝縮することができる。
この場合、上記気体供給通路に上記分離空間側と上記分岐路側との２方向に気体を振り分けて送るブロアを介装することが有効である。分離空間と凝縮空間とで圧力差がある場合には、気体は圧力の高い方から低い方へ向かって流れようとするので、気体供給通路の気体を凝縮空間側に再び流入させることが難しいが、ブロアを設けることにより、気体供給通路を通る気体を分離空間側と分岐路側との２方向に確実に振り分けることができる。
【００２５】
また、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成している。尚、本装置は、内部を弱真空状態にすることから、上記の凝縮空間，冷却空間，蒸気供給通路，気体供給通路が密封されるように構築される。
【００２６】
これにより、冷却空間においては、冷却水散布部から散布される冷却水により気体供給通路から供給された気体が冷却される。この冷却空間で冷却された気体は、凝縮空間に供給され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮空間においては、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００２７】
更に、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成している。
【００２８】
これにより、冷却空間においては、冷媒パイプに供給される冷媒との熱交換により気体供給通路から供給された気体が冷却される。この冷却空間で冷却された気体は、凝縮空間に供給され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮空間においては、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００２９】
更にまた、必要に応じ、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、一次気体冷却手段と、該一次気体冷却手段により冷却された気体を更に冷却する二次気体冷却手段とを備えて構成し、上記一次気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、上記二次気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成している。
【００３０】
これにより、冷却空間においては、一次気体冷却手段により、冷却水散布部から散布される冷却水によって気体供給通路から供給された気体が冷却される。この冷却された気体は、二次気体加熱手段により、冷媒パイプに供給される冷媒との熱交換によって更に冷却される。この冷却空間で一次気体冷却手段及び二次気体冷却手段により冷却された気体は凝縮空間に供給され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、凝縮空間においては、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体に接触するので、急激に凝縮して復水していく。この場合、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。
【００３１】
また、必要に応じ、上記冷却空間を、該冷却空間の冷却外塔側に形成され上記凝縮空間からの気体を上記一次気体冷却手段により冷却する第一冷却空間と、上記冷却空間の凝縮塔側に形成され上記一次気体冷却手段により冷却された気体を上記二次気体冷却手段により冷却する第二冷却空間とを備えて構成し、上記第一冷却空間と第二冷却空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二冷却空間の上側に上記第一冷却空間からの気体を導入する導入口を設けた構成としている。
【００３２】
これにより、凝縮空間から気体供給通路及び分岐路を介して供給された気体は、第一冷却空間内において一次気体冷却手段によって冷却され、その後、第二冷却空間の導入口から第二冷却空間内に導入し、この第二冷却空間内において二次気体冷却手段によって冷却される。このとき、第一冷却空間と第二冷却空間との間に断熱性の仕切壁が設けられており、第二冷却空間の導入口が第二冷却空間の上側に設けられているので、気体が第一冷却空間から第二冷却空間に最短距離で導入することができず、そのため、気体が第一冷却空間内を通過する距離が長くなるので、それだけ、気体を第一冷却空間で確実に冷却することができる。
【００３３】
更に、必要に応じ、上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設けた構成としている。
これにより、凝縮空間には浄水散布部から浄水が散布され、蒸気供給通路からの水蒸気が凝縮空間に供給されると、水蒸気は、冷却空間から凝縮空間に供給される気体によって冷却凝縮されるとともに、浄水散布部から散布された低温の浄水に接触して急激に凝縮して復水し、浄水に付着して落下していく。この場合、蒸気供給通路からの水蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。また、浄水に接触させて落下させるので、この点でも確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。
【００３４】
更にまた、必要に応じ、上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設け、上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を上記浄水散布部に送給する浄水送給分岐管路を設け、該浄水送給分岐管路を、上記冷却水貯留部内を通して設け、該冷却水貯留部内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせる構成としている。
【００３５】
これにより、浄水取出部から取り出された浄水は、その一部が浄水送給分岐管路を通過し、この浄水送給分岐管路の途中で冷却水貯留部に貯留された冷却水と熱交換して冷却されて浄水散布部から凝縮空間に散布される。この凝縮空間に散布された浄水は、蒸気供給通路からの水蒸気が復水して付着して落下し、再び浄水取出部から取り出される。即ち、浄水取出部から浄水を取り出すとともに一部の浄水を循環させ、この循環する浄水に水蒸気が復水して付着して浄水の水量が増すので、効率的に浄水を生成することができる。また、浄水を冷却して散布するので凝縮した水蒸気が散布された浄水に付着しやすくなるとともに、確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。
【００３６】
また、必要に応じ、上記冷却水として処理水を用いるとともに、上記冷却水貯留部の冷却水としての処理水を上記加熱水散布部側に送給する処理水送給管を設けた構成としている。
これにより、冷却水として処理水を用いるので、それだけ、熱効率を向上させることができる。また、処理水送給管により、冷却水貯留部の冷却水としての処理水を、加熱水散布部側に送給して加熱水とすることができるので、それだけ、利用効率を向上させることができる。
【００３７】
更に、必要に応じ、上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成している。
これにより、分離空間は凝縮空間よりも高真空なので、圧力は分離空間よりも凝縮空間の方が高くなる。気体は圧力の高い方から低い方へ向かって移動するので、凝縮空間からの気体は、分離空間と凝縮空間との圧力差により、気体供給通路を介して分離空間に供給されるようになる。圧力差によって気体を供給するので出力を向上させることができる。また、分離空間の方が高真空であるので、分離空間内において、低温沸騰を生じさせることができ、そのため、熱効率を向上させることができる。
【００３８】
更にまた、必要に応じ、上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設け、上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成し、上記加熱空間の下部に上記加熱水散布部から散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記加熱水貯留部に加熱排水入口が臨み加熱排水出口が該加熱水貯留部よりも下方位置に開放し該加熱水貯留部に貯留された加熱水を自然落下により排水する加熱水排水パイプを備えて構成し、上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記冷却水貯留部に冷却排水入口が臨み冷却排水出口が該冷却水貯留部よりも下方位置に開放し該冷却水貯留部に貯留された冷却水を自然落下により排水する冷却水排水パイプを備えて構成している。
【００３９】
これにより、分離空間側においては、散布された加熱水は加熱水貯留部に貯留され、更に、加熱水貯留部から加熱水排水パイプを通って排出される。そのため、加熱水が加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、分離塔内を吸引して負圧にし、これにより、分離塔内が弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。また、気体加熱手段により加熱された加熱空間からの気体の温度が低いものであっても、分離空間が弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じ、処理水散布部から散布される処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００４０】
一方、凝縮空間側においては、散布された冷却水は冷却水貯留部に貯留され、更に、冷却水貯留部から冷却水排水パイプを通って排出される。そのため、冷却水が冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、凝縮塔内を吸引して負圧にし、これにより、凝縮塔内が弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーにより、弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。また、気体冷却手段により冷却された冷却空間からの気体により凝縮空間が冷却されるので、蒸気供給通路からの水蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低くなり、そのため、水蒸気の凝縮が円滑に行なわれる。
また、弱真空手段により分離空間を凝縮空間より高真空状態するので、分離空間と凝縮空間との圧力差によって気体が供給され、そのため、装置の出力を向上させることができる。
【００４１】
また、必要に応じ、上記加熱水排水パイプを、その長さが上記冷却水排水パイプの長さより長く形成した構成としている。
これにより、加熱水が加熱水排水パイプを自然落下するエネルギーが、冷却水が冷却水排水パイプを自然落下するエネルギーよりも大きくなり、そのため、分離空間を凝縮空間より高真空状態にすることができる。
【００４２】
更に、必要に応じ、上記加熱水を取り込む加熱水取込部を設け、上記加熱水排水パイプの加熱排水出口から排水された加熱水を一時的に貯留する加熱排水貯留槽を設け、入口が該加熱排水貯留槽に連通するとともに出口が上記加熱水取込部に至り上記加熱排水貯留槽の加熱水を再使用せしめる加熱水送給管を設け、入口が該加熱水送給管の入口よりも上位に位置し上記加熱排水貯留槽内の加熱水を取り出す加熱排水取出管を設けた構成としている。
【００４３】
これにより、加熱排水貯留槽に一時的に貯留された加熱水は、加熱水送給管により加熱水取込部に送給され、加熱水取込部から順次取り込まれる新たな加熱水と混合して再使用されるので、有効利用することができる。また、加熱排水貯留槽からの加熱水を新たな加熱水と混合させるので、新たな加熱水の分だけ徐々に加熱水の量が増していく。そして、加熱排水貯留槽に貯留された加熱水の量が加熱水送給管の送給量よりも多くなると、加熱水送給管の入口から加熱水送給管内に加熱水が入り込まなくなり、加熱水の水位が加熱水送給管の入口よりも上位になっていく。この場合、加熱排水取出管から加熱水が取り出される。この加熱排水取出管から取り出された加熱水は、加熱空間において気体と熱交換して温度が低下しているので、例えば、深海魚等の養殖等に用いることができ、そのため、有効利用することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の浄水装置によれば、分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にするので、分離空間において、加熱蒸発させるための加熱温度が比較的低いものであっても、分離空間は弱真空状態になっていることから、ここで低温沸騰が生じ、水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率を向上させることができる。また、凝縮空間において、蒸気供給通路からの蒸気の温度が低いものであっても、凝縮空間内は更に温度が低いので、凝縮を円滑に行なうことができる。
【００４５】
また、水蒸気は圧縮手段によって凝縮空間より高圧に圧縮されるので、分離空間から蒸気供給通路に送られた水蒸気は分離空間と凝縮空間との圧力差によって蒸気供給通路を介して分離空間側から凝縮空間側に送られ、凝縮空間から気体供給通路に送られた気体は分離空間と凝縮空間との圧力差によって気体供給通路を介して凝縮空間側から分離空間側に送られる。この場合、気体は、蒸気供給通路及び気体供給通路を介して、分離空間と凝縮空間とを気体の圧力差によって循環するが、分離空間からの水蒸気は圧縮手段によって圧縮されて蒸気供給通路を通って凝縮空間に送られるので、圧力差を大きくして循環させることができ、そのため、装置の出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る浄水装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る浄水装置を示し、分離空間側の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る浄水装置を示し、凝縮空間側の構成を示す拡大断面図である。
【図４】従来の浄水装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る浄水装置を説明する。実施の形態においては、処理水として海水である深層水を用い、この深層水を水蒸気と残物としての塩とに分離し、その後、水蒸気を凝縮して浄水を得るものである。
図１乃至図３に示すように、本発明の実施の形態に係る浄水装置Ｓの基本的構成は、処理水が送給され送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間Ｂと、分離空間Ｂで分離された残物を取り出す残物取出部１１と、分離空間Ｂで分離された水蒸気が蒸気供給通路１を介して供給され供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間Ｇと、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水を取り出す浄水取出部９１と、分離空間Ｂ及び凝縮空間Ｇを弱真空状態にする弱真空手段Ｖと、分離空間Ｂからの水蒸気を凝縮空間Ｇより高圧に圧縮して蒸気供給通路１に送る圧縮手段２０と、凝縮空間Ｇで冷却された気体を凝縮空間Ｇと分離空間Ｂとの圧力差によって分離空間Ｂに供給する気体供給通路５０と、気体供給通路５０から供給された気体を加熱して加熱した気体と処理水との熱交換により処理水を蒸発させるようにする気体加熱手段６０とを備えて構成されている。
【００４８】
詳しくは、分離空間Ｂを構成し上部が蒸気供給通路１側に連通し下部が残物取出部１１として構成される筒状の分離塔１０と、分離塔１０の外側を覆い分離塔１０との間に気体加熱手段６０により加熱される加熱空間Ｋを形成する加熱外塔１２とを備えて構成されている。
分離塔１０は、円筒状の一般壁１０ａと一般壁１０ａに連設され残物を受けるロート状の下端壁１０ｂとで構成されており、一般壁１０ａ，下端壁１０ｂ及び加熱外塔１２で、加熱空間Ｋを形成している。また、一般壁１０ａには、加熱空間Ｋからの気体が分離空間Ｂ内に流出可能な複数の流出口７２が形成されている。
残物取出部１１は、ロート状に形成された受け部１１ａと、受け部１１ａの先端に設けられる残物取出管１１ｂとを備え、残物取出管１１ｂには残物を排出させるネジ型ポンプ１３が設けられている。尚、図２中、符号１４は、ネジ型ポンプ１３を回転駆動させる減速機である。
【００４９】
また、加熱外塔１２の上側には、加熱外塔１２から延設される延設塔１５が設けられており、この延設塔１５内であって分離空間Ｂの上側に圧縮手段２０が設けられている。この圧縮手段２０は、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成され下側開口２２が分離塔１０に連通するとともに上側開口２３が蒸気供給通路１に連通し内部が分離空間Ｂからの水蒸気を凝縮空間Ｇより高圧に圧縮して蒸気供給通路１に送る圧縮空間Ｃとして構成される蒸気圧縮筒２１と、蒸気圧縮筒２１の下側開口２２に設けられ分離空間Ｂからの水蒸気を蒸気圧縮筒２１内に送って圧縮させるファン２４とを備えて構成されている。この蒸気圧縮筒２１は、その下側開口２２を形成する下端部が延設塔１５に、例えば溶接等で固定されて設けられている。
【００５０】
また、分離塔１０の上側には、処理水を散布する処理水散布部３０が設けられている。この処理水散布部３０は、蒸気供給通路１の手前に設けられ処理水を一時的に貯留するとともに分離空間Ｂからの水蒸気が通過する処理水貯留槽３１と、処理水貯留槽３１内の処理水が送出管３２を通して送出され送出された処理水をシャワー状にして分離空間Ｂ内に散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッド３３と、処理水貯留槽３１内の処理水を吸引して散布ヘッド３３に送出する処理水ポンプ３４とを備えて構成されている。送出管３２の末端部３２ａは、蒸気圧縮筒２１の下側開口２２に接地面に平行に設けられており、この送出管３２の末端部３２ａに、散布ヘッド３３が設けられるとともにファン２４の軸が回転可能に設けられている。
【００５１】
処理水貯留槽３１は、蒸気圧縮筒２１と蒸気供給通路１との間に設けられ、後述の処理水供給パイプ３８から供給される処理水を一時的に貯留し、貯留した処理水に分離空間Ｂで分離された水蒸気を通過させて蒸気供給通路１に至らしめる流通口部３５を有して構成されている。詳しくは、この処理水貯留槽３１は、延設塔１５の中間部に接地面に平行に設けられた中間板３１ａを底壁とし、この底壁３１ａと、底壁３１ａが連設される延設塔１５の側壁１５ａとで容器状に形成されており、底壁３１ａは蒸気圧縮筒２１に溶接等で一体に形成され、蒸気圧縮筒２１の上方には、蒸気圧縮筒２１と同軸に設けられ蒸気圧縮筒２１の上側開口２３を覆うカップ状の覆体３６が設けられている。そして、流通口部３５は、上側開口２３に連通し蒸気圧縮筒２１及び覆体３６で形成される流路で構成されている。蒸気圧縮筒２１の上側開口２３と延設塔１５の側壁１５ａとの間には通気性のメッシュ壁３７が設けられており、処理水は圧力の関係でこのメッシュ壁３７の上側に貯留される。分離空間Ｂからの水蒸気は、上側開口２３，流通口部３５及びメッシュ壁３７を通って処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路１へ向かって流出していく。処理水貯留槽３１の前位であって延設塔１５外には、処理水貯留槽３１に連通し処理水供給パイプ３８の出口から流出する処理水を受けて溜める受槽３９が設けられている。
【００５２】
本実施の形態において、処理水は海底３００ｍ以上のポイントから汲み上げポンプ４１により汲み上げられた深層水を用いており、この処理水は、汲み上げポンプ４１から吐出されて、処理水送給パイプ４２により延設塔１５，蒸気圧縮筒２１，中間板３１ａで囲繞された処理水ジャケット４０内に送給されて貯留される。この処理水ジャケット４０内に貯留された処理水は、蒸気圧縮筒２１内の水蒸気と熱交換して加熱され、処理水ジャケット４０と受槽３９とを連通して設けられる処理水供給パイプ３８によって、処理水ジャケット４０から受槽３９に供給されて貯留され、受槽３９から処理水貯留槽３１内に供給される。また、受槽３９には、処理水供給パイプ３８より上位に、受槽３９と延設塔１５とを連通する受槽連通パイプ４３が設けられている。尚、図３中、符号４４は、処理水送給パイプ４２内の処理水の処理水ジャケット４０への送給を許容，不能にする一方弁である。
【００５３】
加熱空間Ｋは、加熱空間Ｋの加熱外塔１２側に形成され気体供給通路５０から供給された気体を一次気体加熱手段６０ａにより加熱する第一加熱空間Ｋａと、加熱空間Ｋの分離塔１０側に形成され一次気体加熱手段６０ａにより加熱された気体を二次気体加熱手段６０ｂにより更に加熱する第二加熱空間Ｋｂとを備えて構成されている。この第一加熱空間Ｋａと第二加熱空間Ｋｂとの間には断熱性の仕切壁６１が設けられている。
【００５４】
第一加熱空間Ｋａは、加熱外塔１２と仕切壁６１との間で形成されており、下側から気体が流入して上側に至るようになっている。この第一加熱空間Ｋａの上側には、第一加熱空間Ｋａに加熱水を散布する一次気体加熱手段６０ａとしての加熱水散布部６２が設けられている。本実施の形態においては、加熱水として海水である表層水を用いている。この加熱水は、海面付近に設けられモータ６５ａにより回転駆動させられる送水器６５により加熱水取込部６６から取り込まれ、加熱水送給パイプ６７により加熱水散布部６２に送給されている。
【００５５】
加熱水散布部６２は、第一加熱空間Ｋａの上部において、加熱水送給パイプ６７により送給された加熱水を一時的に収容する加熱水収容槽６３を備え、この加熱水収容槽６３の底壁に多数の小孔６４を設け、この小孔６４から加熱水を第一加熱空間Ｋａ内に散布する。この加熱水の散布により気体が加熱される。
【００５６】
第二加熱空間Ｋｂは、仕切壁６１と分離塔１０との間で形成されており、上側に第一加熱空間Ｋａからの気体が流入する流入口７１が設けられ、この流入口７１から流入した気体が分離塔１０の一般壁１０ａの流出口７２から分離空間Ｂに流出するようになっている。この第二加熱空間Ｋｂにおいては、仕切壁６１と分離塔１０との間に、気体が通過可能な通過孔７３ａを複数有した仕切板７３が設けられており、この仕切板７３と分離塔１０の一般壁１０ａとの間に、仕切板７３と分離塔１０の一般壁１０ａとを接続するとともに、通過孔７３ａからの気体を流出口７２に至らしめる複数の気体流通通路７４ａを形成する断面逆Ｖ状の接続板７４が設けられている。また、この第二加熱空間Ｋｂには、接続板７４に支持されて第二加熱空間Ｋｂの上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される二次気体加熱手段６０ｂとしての熱水パイプ７０が設けられている。この熱水パイプ７０は、第二加熱空間Ｋｂの上下に亘って螺旋状に形成されている。
【００５７】
この熱水パイプ７０には、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水の一部が、後述する浄水取出管９１ｂから分岐した浄水供給パイプ７５を通る途中で加熱されて熱水となって供給される。詳しくは、分離塔１０外に凝縮空間Ｇで凝縮された浄水の一部を加熱し加熱した熱水を熱水パイプ７０に供給する加熱器７６が設けられており、この加熱器７６によって浄水供給パイプ７５内の浄水が加熱されて熱水となる。この加熱器７６は、凝縮空間Ｇで凝縮された浄水の一部を太陽光によって加熱するソーラー加熱器７６ａで構成されている。ソーラー加熱器７６ａを用いることにより、電力等を使用しなくて良いので、それだけ、コストを低減させることができる。このソーラー加熱器７６ａ内を通る浄水供給パイプ７５が浄水加熱パイプ７５ａとして構成されている。また、熱水パイプ７０に熱水を供給する浄水供給パイプ７５の一部が、処理水貯留槽３１内を通して設けられ処理水貯留槽３１内の処理水を加熱する加熱パイプ７５ｂとして構成されている。装置Ｓ内で生成された浄水の一部を加熱して熱水パイプ７０に供給するので、綺麗な水の有効利用を図ることができる。尚、図１及び図３中、符号７７は、浄水供給パイプ７５に介装され、浄水取出管９１ｂ内の浄水の一部を吸引して浄水供給パイプ７５内を通過させて浄水加熱パイプ７５ａ内を通過させ、吸引した浄水を吐出して浄水供給パイプ７５内を通過させて加熱パイプ７５ｂ内を通過させる浄水供給ポンプである。
【００５８】
また、入口７８ａが熱水パイプ７０の出口に接続されるとともに出口７８ｂが浄水加熱パイプ７５ａの入口に接続され、熱水パイプ７０を通過した熱水を浄水加熱パイプ７５ａに再び供給する再供給パイプ７８が設けられている。尚、図２中、符号７９は、再供給パイプ７８に介装され、再供給パイプ７８内の熱水の浄水加熱パイプ７５ａに対する供給を許容，不能にする一方弁である。
【００５９】
また、第一加熱空間Ｋａ及び第二加熱空間Ｋｂの下部には、加熱水散布部６２で散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部８０が設けられている。この加熱水貯留部８０は、分離塔１０の下端壁１０ｂと加熱外塔１２とで囲繞されて形成されている。加熱水貯留部８０に貯留された加熱水は、加熱水パイプ８１ａを通って加熱水貯留槽８１に一時的に貯留され、加熱水貯留槽８１から後述の加熱水排水パイプ８２を通って排出されて加熱排水貯留槽８３に一時的に貯留される。この加熱水貯留槽８１には、加熱水パイプ８１ａより上位に、加熱水貯留槽８１と第一加熱空間Ｋａとを連通する加熱水貯留槽連通パイプ８４が設けられており、加熱水貯留部８０に貯留される加熱水の水位が上昇したときには、この加熱水貯留槽連通パイプ８４から加熱水貯留部８０の加熱水を加熱水貯留槽８１に送給可能にしている。また、加熱排水貯留槽８３には、入口８５ａが加熱排水貯留槽８３に連通するとともに出口８５ｂが加熱水取込部６６に至り加熱排水貯留槽８３の加熱水を再使用せしめる加熱水送給管８５が設けられており、加熱排水貯留槽８３の加熱水を加熱水取込部６６に送給し加熱水送給パイプ６７を介して加熱空間Ｋに送給して循環させている。尚、図１及び図２中、符号８６は、加熱水送給パイプ６７に介装され送水器６５からの加熱水を吸引して送出する加熱水ポンプである。また、加熱排水貯留槽８３には、入口８７ａが加熱水送給管８５の入口８５ａよりも上位に位置し加熱排水貯留槽８３内の加熱水を取り出す加熱排水取出管８７が設けられている。この加熱排水取出管８７から取り出した加熱水は、実施の形態では、例えば、深海魚等が収容された水槽８８内に供給される。
【００６０】
更に、本装置Ｓにおいて、弱真空手段Ｖの１つの手段として、加熱水排水パイプ８２を備えている。この加熱水排水パイプ８２は、加熱水貯留槽８１に加熱排水入口８２ａが臨み加熱排水出口８２ｂが加熱水貯留部８０よりも下方位置の加熱排水貯留槽８３に開放し、加熱水貯留槽８１に貯留された加熱水を自然落下により加熱排水貯留槽８３まで排水するものである。この加熱水排水パイプ８２の排水により分離塔１０内が弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプ８２の長さは、例えば、外気の圧力が１０００ｈＰａでは、約９ｍに設定され、加熱水が加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーにより、分離塔１０内を吸引して負圧にする。この場合、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して加熱水排水パイプ８２の長さが約９ｍであるので、分離塔１０内の圧力は１００ｈＰａとなる。
【００６１】
そしてまた、本装置Ｓは、上記の凝縮空間Ｇを構成し上部が蒸気供給通路１に連通し下部が浄水取出部９１として構成される筒状の凝縮塔９０と、凝縮塔９０の外側を覆い凝縮塔９０との間に冷却空間Ｒを形成する冷却外塔９２とを備えて構成されている。また、気体供給通路５０から分岐して再び凝縮空間Ｇ側に至る分岐路５１が設けられており、この分岐路５１から凝縮空間Ｇ側へ流入する気体を冷却して冷却後の気体と蒸気供給通路１からの水蒸気との熱交換により水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段１００が設けられている。更に、気体供給通路５０には、分離空間Ｂ側と分岐路５１側との２方向に気体を振り分けて送るブロア５２が介装されている。
【００６２】
凝縮塔９０は、円筒状の一般壁９０ａと一般壁９０ａに連設され浄水を受けるロート状の下端壁９０ｂとで構成されており、一般壁９０ａ，下端壁９０ｂ及び冷却外塔９２で冷却空間Ｒを形成している。また、一般壁９０ａには、冷却空間Ｒからの気体が凝縮空間Ｇ内に導出可能な複数の導出口１１２が形成されている。
浄水取出部９１は、ロート状に形成された受け部９１ａと、受け部９１ａの先端に設けられる浄水取出管９１ｂとを備えて構成されている。浄水取出管９１ｂは冷却外塔９２外部に設けられ浄水を排出させる浄水ポンプ９３に接続され、この浄水ポンプ９３の駆動により浄水は浄水排出管９４を通して浄水槽９５へ送られる。この浄水槽９５に貯留された浄水は、排出パイプ９６を通して排出され、例えば、飲料水等として使用される。
【００６３】
冷却空間Ｒは、冷却空間Ｒの冷却外塔９２側に形成され凝縮空間Ｇからの気体を一次気体冷却手段１００ａにより冷却する第一冷却空間Ｒａと、冷却空間Ｒの凝縮塔９０側に形成され一次気体冷却手段１００ａにより冷却された気体を二次気体冷却手段１００ｂにより更に冷却する第二冷却空間Ｒｂとを備えて構成されている。この第一冷却空間Ｒａと第二冷却空間Ｒｂとの間には断熱性の仕切壁１０１が設けられている。
【００６４】
第一冷却空間Ｒａは、冷却外塔９２と仕切壁１０１との間で形成されており、下側から気体が流入して上側に至るようになっている。この第一冷却空間Ｒａの上側には、第一冷却空間Ｒａに冷却水を散布する一次気体冷却手段１００ａとしての冷却水散布部１０２が設けられている。本実施の形態においては、冷却水として処理水を用いている。この冷却水としての処理水は、汲み上げポンプ４１で汲み上げられ、汲み上げポンプ４１から吐出されて処理水ジャケット４０内に貯留された後、冷却水送給パイプ１０３により冷却水散布部１０２に送給されている。尚、図３中、符号１０３ａは、冷却水送給パイプ１０３内の冷却水の冷却水散布部１０２への送給を許容，不能にする開閉弁である。また、図３中、符号１０４は、処理水送給パイプ４２から分岐して設けられ、処理水送給パイプ４２内の処理水を冷却水として直接冷却水散布部１０２に送給可能にする冷却水分岐パイプであり、符号１０４ａは、一方弁４４及び開閉弁１０３ａを閉にしたとき開にし、一方弁４４及び開閉弁１０３ａを開にしたとき閉にして、処理水送給パイプ４２内の処理水を冷却水として直接冷却水散布部１０２に送給することを許容，不能にするバランサーバルブである。このバランサーバルブ１０４ａの開閉により汲み上げポンプ４１から吐出された処理水の流路を可変させて、処理水の温度調整を行なっている。
【００６５】
冷却水散布部１０２は、第一冷却空間Ｒａの上部において、冷却水送給パイプ１０３により送給された冷却水を一時的に収容する冷却水収容槽１０５を備え、この冷却水収容槽１０５の底壁に多数の小孔１０６を設け、この小孔１０６から冷却水を第一冷却空間Ｒａ内に散布する。この冷却水の散布により気体が冷却される。
【００６６】
第二冷却空間Ｒｂは、仕切壁１０１と凝縮塔９０との間で形成されており、上側に第一冷却空間Ｒａからの気体が導入する導入口１１１が設けられ、この導入口１１１から導入した気体が凝縮塔９０の一般壁９０ａの導出口１１２から凝縮空間Ｇに導出するようになっている。この第二冷却空間Ｒｂにおいては、仕切壁１０１と凝縮塔９０との間に、気体が通過可能な通過孔１１３ａを複数有した仕切板１１３が設けられており、この仕切板１１３と凝縮塔９０の一般壁９０ａとの間に、仕切板１１３と凝縮塔９０の一般壁９０ａとを接続するとともに、通過孔１１３ａからの気体を導出口１１２に至らしめる複数の気体流通通路１１４ａを形成する断面逆Ｖ状の接続板１１４が設けられている。また、この第二冷却空間Ｒｂには、接続板１１４に支持されて第二冷却空間Ｒｂの上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される二次気体冷却手段１００ｂとしての冷媒パイプ１１０が設けられている。この冷媒パイプ１１０は、第二冷却空間Ｒｂの上下に亘って螺旋状に形成されている。また、この冷媒パイプ１１０には、図示外の冷媒ボンベから図示外の冷媒供給管を通して常時冷媒が供給されており、気体と熱交換して温度上昇した冷媒は、図示外の冷媒排出管から排出されていく。
【００６７】
また、第一冷却空間Ｒａ及び第二冷却空間Ｒｂの下部には、冷却水散布部１０２で散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部１２０が設けられている。この冷却水貯留部１２０は、凝縮塔９０の下端壁９０ｂと冷却外塔９２とで囲繞されて形成されている。冷却水貯留部１２０に貯留された冷却水は、冷却水パイプ１２１ａを通って冷却水貯留槽１２１に一時的に貯留され、冷却水貯留槽１２１から後述の冷却水排水パイプ１２２を通って排出されて冷却排水貯留槽１２３に一時的に貯留される。この冷却水貯留槽１２１には、冷却水パイプ１２１ａより上位に、冷却水貯留槽１２１と第一冷却空間Ｒａとを連通する冷却水貯留槽連通パイプ１２４が設けられており、冷却水貯留部１２０に貯留される冷却水の水位が上昇したときには、この冷却水貯留槽連通パイプ１２４から冷却水貯留部１２０の冷却水を冷却水貯留槽１２１に送給可能にしている。また、冷却排水貯留槽１２３には、入口１２５ａが冷却排水貯留槽１２３に連通するとともに出口１２５ｂが加熱水取込部６６に至り冷却排水貯留槽１２３の冷却水としての処理水を加熱水として加熱水散布部６２側に送給する処理水送給管１２５が設けられており、冷却水貯留部１２０から冷却排水貯留槽１２３に送られた冷却水を加熱水取込部６６に送給し加熱水送給パイプ６７を介して加熱水散布部６２から加熱空間Ｋに送給するようにしている。この処理水送給管１２５と上記の加熱水送給管８５とは、加熱水取込部６６の前位で接続されており、処理水送給管１２５内の冷却水としての処理水と加熱水送給管８５内の加熱水とが接続部１２６で合流して加熱水取込部６６に送給されている。
【００６８】
更に、本装置Ｓにおいて、弱真空手段Ｖの１つの手段として、冷却水排水パイプ１２２を備えている。この冷却水排水パイプ１２２は、冷却水貯留槽１２１に冷却排水入口１２２ａが臨み冷却排水出口１２２ｂが冷却水貯留部１２０よりも下方位置の冷却排水貯留槽１２３に開放し、冷却水貯留槽１２１に貯留された冷却水を自然落下により冷却排水貯留槽１２３まで排水するものである。この冷却水排水パイプ１２２の排水により凝縮塔９０内が弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプ１２２の長さは、加熱水排水パイプ８２の長さよりも短く形成されており、例えば、外気の圧力が１０００ｈＰａでは、約７ｍに設定され、冷却水が冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーにより、凝縮塔９０内を吸引して負圧にする。この場合、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して冷却水排水パイプ１２２の長さが約７ｍであるので、凝縮塔９０内の圧力は３００ｈＰａとなる。
【００６９】
本実施の形態においては、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して分離塔１０内の圧力が１００ｈＰａであるので、分離塔１０内は９０％の真空状態であり、また、外気の圧力が１０００ｈＰａに対して凝縮塔９０内の圧力が３００ｈＰａであるので、凝縮塔９０内は７０％の真空状態であるといえる。即ち、外気の圧力が同一である場合、弱真空手段Ｖを、加熱水排水パイプ８２の長さを冷却水排水パイプ１２２の長さより長く形成して構成することにより、分離空間Ｂを凝縮空間Ｇよりも高真空状態にすることができる。尚、図１及び図２中、符号１２７は、加熱水散布部６２から第一加熱空間Ｋａに供給される加熱水中のガスを抜くための真空ポンプであり、符号１２８は、真空ポンプ１２７に接続される真空パイプである。この真空ポンプ１２７を適時に作動させて加熱水中のガスを抜くことにより、分離空間Ｂ内を適切な真空状態にすることができる。
【００７０】
更にまた、凝縮塔９０の上側には、浄水取出部９１から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部１３０が設けられている。詳しくは、浄水排出管９４から分岐し、浄水取出部９１から取り出されて浄水ポンプ９３によって浄水排出管９４に送られた一部の浄水を浄水散布部１３０に送給する浄水送給分岐管路１３１が設けられている。この浄水送給分岐管路１３１の末端部１３１ａには、浄水をシャワー状にして凝縮空間Ｇに散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッド１３２が接続されている。また、浄水送給分岐管路１３１は、冷却水貯留部１２０内を通して設けられており、即ち、冷却水貯留部１２０内には、浄水送給分岐管路１３１を螺旋状にした熱交換管部１３１ｂが設けられており、この熱交換管部１３１ｂにより冷却水貯留部１２０内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせるようにしている。
【００７１】
また、本装置Ｓにおいて、蒸気供給通路１には、分離空間Ｂからの水蒸気により作動する蒸気タービン１４０が介装されている。蒸気タービン１４０の回転は動力機構１４１に伝達される。動力機構１４１は、発電機１４２，処理水ポンプ３４，真空ポンプ１２７，浄水供給ポンプ７７，加熱水ポンプ８６，汲み上げポンプ４１，浄水ポンプ９３，本装置Ｓの始動時に蒸気タービン１４０を回転させるディーゼルエンジン１４３，ブロア５２に連動してこれらを駆動する。真空ポンプ１２７は、所定条件で結合及び切断するクラッチ１４４を介して連携されており、ディーゼルエンジン１４３は、所定条件で結合及び切断するランニングクラッチ１４５を介して連携されている。尚、図２中、符号１４６は、蒸気タービン１４０の作動により水蒸気の一部が凝縮した復水を加熱水散布部６２に送給する復水送給パイプであり、符号１４７は、ブロア５２により気体の一部が凝縮した復水を加熱水送給パイプ６７に供給する復水供給パイプである。
【００７２】
また、浄水取出部９１には、受け部９１ａに溜まった浄水の水位を検知し、水位が所定以上高くなったときオン作動し所定以下のときオフ作動するフロートスイッチ１５０が設けられている。このフロートスイッチ１５０がオン作動したときは、浄水排出管９４を開閉する電磁弁１５１を開にして浄水の排出を有効にする。このフロートスイッチ１５０がオフ作動したときは、浄水排出管９４を開閉する電磁弁１５１を閉にして浄水の排出を無効にする。これにより、浄水の回収を確実に行なうことができる。
【００７３】
更に、処理水貯留槽３１前位の受槽３９には、受槽３９に溜まった処理水の水位を検知し、水位が所定以上高くなったときオン作動し所定以下のときオフ作動するフロートスイッチ１６０が設けられている。このフロートスイッチ１６０がオン作動したときは、処理水送給パイプ４２に介装された一方弁４４を閉にして処理水の処理水ジャケット４０への送給を不能にする。これにより過剰な処理水の供給が抑止される。一方、このフロートスイッチ１６０がオフ作動したときは、処理水送給パイプ４２に介装された一方弁４４を開にして処理水の処理水ジャケット４０への送給を許容する。これにより処理水の供給が行なわれる。
【００７４】
従って、この実施の形態に係る浄水装置Ｓによれば、分離空間Ｂ側においては、処理水としての深層水が汲み上げポンプ４１により汲み上げられて処理水送給パイプ４２を通して処理水ジャケット４０内に送給されるとともに、加熱水としての表層水が送水器６５により加熱水取込部６６から取り込まれ、この加熱水が加熱水ポンプ８６により加熱水送給パイプ６７を通して加熱水散布部６２の加熱水収容槽６３に送給されており、この加熱水が加熱水収容槽６３の小孔６４から第一加熱空間Ｋａ内に散布されている。この加熱水の散布により、気体供給通路５０から第一加熱空間Ｋａに供給された気体が加熱される。このとき、第一加熱空間Ｋａ内においては、第一加熱空間Ｋａと第二加熱空間Ｋｂとの間に断熱性の仕切壁６１が設けられており、第二加熱空間Ｋｂの流入口７１が第二加熱空間Ｋｂの上側に設けられているので、気体が第一加熱空間Ｋａから第二加熱空間Ｋｂに最短距離で流入することができず、供給された気体は第一加熱空間Ｋａを下側から上側に向かって移動していき、散布される加熱水は第一加熱空間Ｋａの上側から下側に向かって落下していくので、気体が第一加熱空間Ｋａ内を通過する距離が長くなって気体と加熱水とが接触する距離が長くなり、そのため、熱交換効率を向上させることができるので、気体を確実に加熱することができる。この場合、例えば、汲み上げられる処理水の温度は２℃であり、加熱水散布部６２に送給される加熱水の温度は３０℃である。
【００７５】
この散布された加熱水は加熱水貯留部８０に貯留され、更に、加熱水貯留部８０から加熱水貯留槽８１に送給されて貯留され、加熱水貯留槽８１から加熱水排水パイプ８２を通って排出されて、加熱排水貯留槽８３に貯留される。加熱水が加熱水貯留部８０から加熱水排水パイプ８２を通って排出されると、加熱水排水パイプ８２の長さが９ｍに設定されているので、加熱水が加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーにより、分離塔１０内を吸引して負圧にし、これにより、分離塔１０内が１００ｈＰａの弱真空状態に保持される。加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーにより弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。このとき、加熱水排水パイプ８２の長さが冷却水排水パイプ１２２の長さよりも長く形成されているので、加熱水が加熱水排水パイプ８２を自然落下するエネルギーが、冷却水が冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーよりも大きくなり、そのため、分離空間Ｂを凝縮空間Ｇより高真空状態にすることができる。
【００７６】
加熱排水貯留槽８３に貯留された加熱水は、加熱水送給管８５を通って加熱水取込部６６に至り、この加熱水取込部６６において順次取り込まれる新たな加熱水と混合して加熱水ポンプ８６により吸引されて加熱水送給パイプ６７に吐出され、再び加熱水散布部６２に送給されて循環させられる。これにより、有効利用することができるとともに、利用効率を向上させることができる。また、加熱排水貯留槽８３からの加熱水を新たな加熱水と混合させるので、新たな加熱水の分だけ徐々に加熱水の量が増していく。この場合、加熱排水貯留槽８３に貯留された加熱水の量が加熱水送給管８５の送給量よりも多くなると、加熱水送給管８５の入口８５ａから加熱水送給管８５内に加熱水が入り込まなくなり、加熱水の水位が加熱水送給管８５の入口８５ａよりも上位になっていくので、加熱排水取出管８７から加熱水を取り出すようにする。この加熱排水取出管８７から取り出された加熱水は、実施の形態では、深海魚等が収容された水槽８８内に供給され、深海魚等の養殖等に用いられている。そのため、この点においても、有効利用することができる。また、加熱水貯留部８０に貯留された加熱水の温度は、気体供給通路５０から供給される気体の温度が、例えば１５℃とすると、第一加熱空間Ｋａ内でこの気体と熱交換して２０℃程度にまで温度低下し、水槽８８に貯留されるときの加熱水の温度は１５℃程度まで温度低下しているので、深海魚等の養殖に最適な温度となっている。
【００７７】
そして、第一加熱空間Ｋａで加熱された気体は、流入口７１から第二加熱空間Ｋｂ内に流入し、熱水パイプ７０を流れる熱水と熱交換して更に加熱される。このとき、浄水供給パイプ７５を流れる浄水は、浄水加熱パイプ７５ａを通過するときに加熱器７６によって、例えば８０℃にまで加熱され熱水となって、熱水パイプ７０に供給される。この第二加熱空間Ｋｂで熱水パイプ７０を流れる熱水と熱交換した気体は、例えば２０℃まで温度上昇して流出口７２から分離空間Ｂ内に流出していく。
【００７８】
この分離空間Ｂ内においては、処理水散布部３０から処理水が分離空間Ｂに散布されている。詳しくは、処理水ジャケット４０内の処理水は受槽３９から処理水貯留槽３１に送給され、処理水ポンプ３４によって送出管３２を通して散布ヘッド３３に送給され、散布ヘッド３３からシャワー状にして分離空間Ｂに散布される。この場合、処理水ジャケット４０内の処理水の温度が２℃と低いものであるので、処理水貯留槽３１に貯留される処理水の温度も２℃程度と低いものであるが、処理水が処理水貯留槽３１内を通過している浄水供給パイプ７５の加熱パイプ７５ｂ内を流れる８０℃の熱水と熱交換して、例えば、７０℃まで温度上昇させられて散布ヘッド３３から散布される。
【００７９】
分離空間Ｂ内に、加熱空間Ｋで加熱された気体が吹き込まれるとともに、処理水散布部３０から処理水が散布されると、分離空間Ｂ内においては、散布された処理水が加熱空間Ｋから分離空間Ｂに供給される気体に接触するので、蒸発させられて水蒸気と残物とに分離させられる。この場合、加熱空間Ｋからの気体の温度が、例えば２０℃と低いものであっても、分離空間Ｂは弱真空状態になっているので、ここで低温沸騰が生じて水蒸気が生じる。そのため、処理水の温度が低くても、比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるようになるので、熱効率が極めて良いものになる。また、処理水の温度が低くても比較的低い加熱温度で処理水を加熱蒸発させることができるが、処理水は処理水貯留槽３１において７０℃にまで加熱され、気体は第一加熱空間Ｋａ及び第二加熱空間Ｋｂで２０℃にまで加熱して分離空間Ｂに供給されているので、より一層処理水を加熱蒸発させやすくなり、そのため、熱効率が極めて良いものになる。
【００８０】
そして、分離空間Ｂで分離された残物は、分離塔１０の下部の残物取出部１１に向けて降下していく。この降下中も残物と水蒸気との熱交換が行なわれ、最後には残物から水分が除去され、粒状の残物となる。本実施の形態では、処理水として海水である深層水を用いているため、残物は粒状の塩になる。残物取出部１１の受け部１１ａに集束された残物は、ネジ型ポンプ１３により外部に取り出される。
【００８１】
一方、分離空間Ｂで生じた水蒸気は、ファン２４によって蒸気圧縮筒２１の下側開口２２から圧縮空間Ｃ内に送られ、この圧縮空間Ｃ内において下側から上側に向かって移動し、凝縮空間Ｇより高圧に圧縮される。この圧縮空間Ｃ内においては、水蒸気はファン２４によって下側から上側に向かってスパイラル状の気流となって加速しながら上昇していくので、気体を押圧して高圧に圧縮することができる。また、蒸気圧縮筒２１は、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成されているので、この点でも、気体の上昇に伴って気体を高圧に圧縮することができる。この圧縮空間Ｃでの水蒸気の圧力は、下側開口２２付近では２００ｈＰａであり、上側開口２３付近では５００ｈＰａと高圧に圧縮される。
【００８２】
また、この圧縮空間Ｃでは、水蒸気は処理水ジャケット４０内の処理水と熱交換して冷却される。このとき、水蒸気はファン２４によってスパイラル状の気流となるので、水蒸気が蒸気圧縮筒２１の壁部の内面に衝突するようになり、処理水ジャケット４０が蒸気圧縮筒２１の壁部を外面側から冷却しているので、水蒸気と処理水ジャケット４０内の処理水との熱交換効率を向上させることができる。
【００８３】
そして、蒸気圧縮筒２１の上側開口２３から出た水蒸気は、分離塔１０の上部にある流通口部３５及びメッシュ壁３７を通って処理水貯留槽３１内の処理水内に吹き込まれ、それから、蒸気供給通路１へ向かって流出していく。この水蒸気によっても処理水貯留槽３１に貯留された処理水が加熱される。この場合、処理水貯留槽３１内の一部の処理水が水蒸気となるので、蒸気供給通路１に送られる水蒸気の流量が増加する。また、処理水貯留槽３１において、水蒸気内の不純物を洗浄することができる。そして、蒸気供給通路１に至った水蒸気は、例えば４０℃にまで温度上昇し、蒸気供給通路１を通過して蒸気タービン１４０に供給され、この水蒸気によって蒸気タービン１４０が作動させられる。この蒸気タービン１４０の作動により、動力を得ることができる。この動力により動力機構１４１が機能するとともに、発電機１４２によって電力を得ることができる。また、圧縮手段２０で水蒸気を高圧にして蒸気タービン１４０に送るので、蒸気タービン１４０の出力を向上させることができる。
【００８４】
蒸気タービン１４０から排出された水蒸気は、例えば２０℃程度となって凝縮空間Ｇに送られる。このとき、水蒸気は凝縮空間Ｇより高圧に圧縮されているので、この圧力差によって、蒸気供給通路１を通る気体は、分離空間Ｂ側から凝縮空間Ｇ側に向けて引っ張られるようになり、そのため、気体を蒸気タービン１４０に勢い良く流入させることができるので、この点でも、蒸気タービン１４０の出力を向上させることができる。
【００８５】
一方、凝縮空間Ｇ側においては、処理水ジャケット４０内の冷却水としての処理水が冷却水送給パイプ１０３によって冷却水散布部１０２の冷却水収容槽１０５に送給されており、この冷却水が冷却水収容槽１０５の小孔１０６から第一冷却空間Ｒａ内に散布されている。この冷却水の散布により、気体供給通路５０からブロア５２によって分岐路５１に振り分けられて第一冷却空間Ｒａに供給された気体が冷却される。このとき、第一冷却空間Ｒａ内においては、第一冷却空間Ｒａと第二冷却空間Ｒｂとの間に断熱性の仕切壁１０１が設けられており、第二冷却空間Ｒｂの導入口１１１が第二冷却空間Ｒｂの上側に設けられているので、気体が第一冷却空間Ｒａから第二冷却空間Ｒｂに最短距離で流入することができず、供給された気体は第一冷却空間Ｒａを下側から上側に向かって移動していき、散布される冷却水は第一冷却空間Ｒａの上側から下側に向かって落下していくので、気体が第一冷却空間Ｒａ内を通過する距離が長くなって気体と冷却水とが接触する距離が長くなり、そのため、熱交換効率を向上させることができるので、気体を確実に冷却することができる。
【００８６】
この散布された冷却水は冷却水貯留部１２０に貯留され、更に、冷却水貯留部１２０から冷却水貯留槽１２１に送給されて貯留され、冷却水貯留槽１２１から冷却水排水パイプ１２２を通って排出されて、冷却排水貯留槽１２３に貯留される。冷却水が冷却水貯留部１２０から冷却水排水パイプ１２２を通って排出されると、冷却水排水パイプ１２２の長さが７ｍに設定されているので、冷却水が冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーにより、凝縮塔９０内を吸引して負圧にし、これにより、凝縮塔９０内が３００ｈＰａの弱真空状態に保持される。冷却水排水パイプ１２２を自然落下するエネルギーにより弱真空状態に保持するので、エネルギー効率が向上させられる。このときの冷却水貯留部１２０での冷却水の温度は、気体との熱交換により５℃になっている。
【００８７】
冷却排水貯留槽１２３に貯留された冷却水は、処理水送給管１２５を通り、接続部１２６で加熱水送給管８５内の加熱水と合流して加熱水取込部６６に至り、この加熱水取込部６６から加熱水送給パイプ６７を介して加熱水散布部６２に送給される。冷却水として処理水を用いるので、それだけ、熱効率を向上させることができる。また、処理水送給管１２５により、冷却水貯留部１２０の冷却水としての処理水を、加熱水散布部６２側に送給して加熱水とすることができるので、それだけ、利用効率を向上させることができる。
【００８８】
そして、第一冷却空間Ｒａで冷却された気体は、導入口１１１から第二冷却空間Ｒｂ内に流入し、冷媒パイプ１１０を流れる冷媒と熱交換して更に冷却される。この第二冷却空間Ｒｂで冷媒パイプ１１０を流れる冷媒と熱交換した気体は、例えば１５℃にまで温度低下して導入口１１１から凝縮空間Ｇ内に導出していく。
【００８９】
この凝縮空間Ｇ内においては、浄水散布部１３０から浄水が凝縮空間Ｇに散布されている。詳しくは、浄水取出部９１から取り出された浄水は、その一部が浄水ポンプ９３で吸引されて浄水送給分岐管路１３１を通して散布ヘッド１３２に送給され、散布ヘッド１３２からシャワー状にして凝縮空間Ｇに散布される。この場合、浄水送給分岐管路１３１は、冷却水貯留部１２０内に螺旋状にした熱交換管部１３１ｂが設けられており、この熱交換管部１３１ｂにより冷却水貯留部１２０内で浄水と冷却水との熱交換が行なわれるので、凝縮空間Ｇにおいては、浄水散布部１３０から散布された浄水は、例えば、４℃程度になって散布される。
【００９０】
凝縮空間Ｇ内に、冷却空間Ｒで冷却された気体が吹き込まれるとともに浄水散布部１３０から浄水が散布されている状態で、蒸気供給通路１からの水蒸気が供給されると、凝縮空間Ｇ内においては、水蒸気は、冷却空間Ｒから凝縮空間Ｇに供給される気体に接触して冷却凝縮されるとともに、浄水散布部１３０から散布された低温の浄水に接触するので、急激に凝縮して復水し、シャワー状の浄水に付着して落下していく。この場合、蒸気供給通路１からの蒸気の温度が、例えば２０℃と低いものであっても、凝縮空間Ｇ内は更に温度が低いので、凝縮が円滑に行なわれる。また、シャワー状の浄水に接触させて落下させるので、この点でも確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。更に、浄水を熱交換管部１３１ｂで冷却してから散布するので、この点でも確実に水蒸気を凝縮して復水させることができる。この場合、散布する浄水の温度が低い方が、凝縮した水蒸気が付着しやすいので、例えば４℃程度にまで冷却した浄水を散布することにより、より確実に付着させることができる。
【００９１】
凝縮空間Ｇで復水した水は、浄水散布部１３０から散布された浄水とともに、浄水取出部９１の受け部９１ａに溜まり、浄水ポンプ９３によって浄水取出管９１ｂから取り出される。取り出された浄水は、その一部が浄水排出管９４を通して浄水槽９５へ送られ、一部が浄水供給パイプ７５に送られ、一部が浄水送給分岐管路１３１に送られる。この浄水槽９５に貯留された浄水は、排出パイプ９６を通して排出され、例えば、飲料水等として使用される。一方、浄水供給パイプ７５及び浄水送給分岐管路１３１に送られた浄水は装置Ｓ内で循環させられ、この循環する浄水に水蒸気が復水して付着して浄水の水量が増すので、効率的に浄水を生成することができる。
【００９２】
一方、凝縮空間Ｇ内で復水しなかった水蒸気は、冷却されて気体のまま気体供給通路５０に送られる。このとき、弱真空手段Ｖにより分離空間Ｂは凝縮空間Ｇよりも高真空状態になっているので、圧力は分離空間Ｂよりも凝縮空間Ｇの方が高くなり、気体は圧力の高い方から低い方へ向かって移動するので、気体供給通路５０に送られた気体は、凝縮空間Ｇと分離空間Ｂとの圧力差によって凝縮空間Ｇ側から分離空間Ｂ側に送られ、分離空間Ｂ側において気体加熱手段６０により加熱されて分離空間Ｂに供給される。この場合、気体は、蒸気供給通路１及び気体供給通路５０を介して、分離空間Ｂと凝縮空間Ｇとを気体の圧力差によって循環するが、分離空間Ｂからの水蒸気は圧縮手段２０によって圧縮されて蒸気供給通路１を通って凝縮空間Ｇに送られるので、圧力差を大きくして循環させることができ、そのため、装置Ｓの出力を向上させることができる。
【００９３】
また、気体供給通路５０に送られた気体は、その一部が、ブロア５２により分岐路５１に振り分けられる。気体は圧力の高い方から低い方へ向かって流れようとするので、気体供給通路５０の気体を凝縮空間Ｇ側に再び流入させることが難しいが、ブロア５２を設けることにより、気体供給通路５０を通る気体を分離空間Ｂ側と分岐路５１側との２方向に確実に振り分けることができる。このブロア５２を通過した気体は、例えば１５℃程度となって第一加熱空間Ｋａと第一冷却空間Ｒａに送られる。
【００９４】
尚、上記実施の形態において、処理水として海水の深層水を用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、湖水や、洗濯水などの排水であっても良く、適宜選択できる。また、上記実施の形態において、加熱水として海水の表層水を用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、湖水や、洗濯水などの排水であっても良く、適宜選択できる。
また、上記実施の形態において、加熱水排水パイプ８２の長さを９ｍ、冷却水排水パイプ１２２の長さを７ｍに形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、加熱水排水パイプ８２の長さを冷却水排水パイプ１２２の長さよりも長く形成すれば良く、適宜変更して差支えない。
【００９５】
尚また、上記実施の形態において、加熱空間Ｋを第一加熱空間Ｋａと第二加熱空間Ｋｂとを備えて構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、いずれか一方のみで構成しても良く、適宜変更して差支えない。
更に、上記実施の形態において、冷却空間Ｒを第一冷却空間Ｒａと第二冷却空間Ｒｂとを備えて構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、いずれか一方のみで構成しても良く、適宜変更して差支えない。
【符号の説明】
【００９６】
Ｓ 浄水装置
Ｂ 分離空間
Ｇ 凝縮空間
Ｖ 弱真空手段
Ｋ 加熱空間
Ｋａ 第一加熱空間
Ｋｂ 第二加熱空間
Ｃ 圧縮空間
Ｒ 冷却空間
Ｒａ 第一冷却空間
Ｒｂ 第二冷却空間
１ 蒸気供給通路
１０ 分離塔
１１ 残物取出部
１１ａ 受け部
１１ｂ 残物取出管
１２ 加熱外塔
１３ ネジ型ポンプ
１４ 減速機
１５ 延設塔
２０ 圧縮手段
２１ 蒸気圧縮筒
２２ 下側開口
２３ 上側開口
２４ ファン
３０ 処理水散布部
３１ 処理水貯留槽
３２ 送出管
３３ 散布ヘッド
３４ 処理水ポンプ
３５ 流通口部
３６ 覆体
３７ メッシュ壁
３８ 処理水供給ポンプ
３９ 受槽
４０ 処理水ジャケット
４１ 汲み上げポンプ
４２ 処理水送給パイプ
４３ 受槽連通パイプ
４４ 一方弁
５０ 気体供給通路
６０ 気体加熱手段
６０ａ 第一気体加熱手段
６０ｂ 第二気体加熱手段
６１ 仕切壁
６２ 加熱水散布部
６３ 加熱水収容槽
６４ 小孔
６５ 送水器
６５ａ モータ
６６ 加熱水取込部
６７ 加熱水送給パイプ
７０ 熱水パイプ
７１ 流入口
７２ 流出口
７３ 仕切板
７４ 接続板
７４ａ 気体流通通路
７５ 浄水供給パイプ
７５ａ 浄水加熱パイプ
７５ｂ 加熱パイプ
７６ 加熱器
７６ａ ソーラー加熱器
７７ 浄水供給ポンプ
７８ 再供給パイプ
７９ 一方弁
８０ 加熱水貯留部
８１ 加熱水貯留槽
８２ 加熱水排水パイプ
８３ 加熱排水貯留槽
８４ 加熱水貯留槽連通パイプ
８５ 加熱水送給管
８６ 加熱水ポンプ
８７ 加熱排水取出管
８８ 水槽
９０ 凝縮塔
９１ 浄水取出部
９２ 冷却外塔
９３ 浄水ポンプ
９４ 浄水排出管
９５ 浄水槽
９６ 排出パイプ
１００ 気体冷却手段
１００ａ 第一気体冷却手段
１００ｂ 第二気体冷却手段
１０１ 仕切壁
１０２ 冷却水散布部
１０３ 冷却水送給パイプ
１０４ 冷却水分岐パイプ
１０５ 冷却水収容槽
１０６ 小孔
１１０ 冷媒パイプ
１１１ 導入口
１１２ 導出口
１１３ 仕切板
１１４ 接続板
１１４ａ 気体流通通路
１２０ 冷却水貯留部
１２１ 冷却水貯留槽
１２２ 冷却水排水パイプ
１２３ 冷却排水貯留槽
１２４ 冷却水貯留槽連通パイプ
１２５ 処理水送給管
１２６ 接続部
１２７ 真空ポンプ
１２８ 真空パイプ
１３０ 浄水散布部
１３１ 浄水送給分岐管路
１３２ 散布ヘッド
１４０ 蒸気タービン
１４１ 動力機構
１４２ 発電機
１４３ ディーゼルエンジン
１４４ クラッチ
１４５ ランニングクラッチ
１４６ 復水送給パイプ
１４７ 復水供給パイプ
１５０ フロートスイッチ
１５１ 電磁弁
１６０ フロートスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間と、該分離空間で分離された残物を取り出す残物取出部と、上記分離空間で分離された水蒸気が蒸気供給通路を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間と、該凝縮空間で凝縮された浄水を取り出す浄水取出部とを備えた浄水装置において、
上記分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にする弱真空手段を備え、
上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮手段を設け、上記凝縮空間で冷却された気体を該凝縮空間と上記分離空間との圧力差によって該分離空間に供給する気体供給通路を設け、該気体供給通路から供給された気体を加熱して該加熱した気体と処理水との熱交換により処理水を蒸発させるようにする気体加熱手段を設けたことを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔を備え、上記圧縮手段を、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成され下側開口が上記分離塔に連通するとともに上側開口が上記蒸気供給通路に連通し内部が上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮空間として構成される蒸気圧縮筒と、該蒸気圧縮筒の下側開口に設けられ上記分離空間からの水蒸気を該蒸気圧縮筒内に送って圧縮させるファンとを備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
【請求項３】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の浄水装置。
【請求項４】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の浄水装置。
【請求項５】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、一次気体加熱手段と、該一次気体加熱手段により加熱された気体を更に加熱する二次気体加熱手段とを備えて構成し、
上記一次気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、
上記二次気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の浄水装置。
【請求項６】
上記加熱空間を、該加熱空間の加熱外塔側に形成され上記気体供給通路から供給された気体を上記一次気体加熱手段により加熱する第一加熱空間と、上記加熱空間の分離塔側に形成され上記一次気体加熱手段により加熱された気体を上記二次気体加熱手段により加熱する第二加熱空間とを備えて構成し、
上記第一加熱空間と第二加熱空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二加熱空間の上側に上記第一加熱空間からの気体が流入する流入口を設けたことを特徴とする請求項５記載の浄水装置。
【請求項７】
上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を加熱し該加熱した熱水を上記熱水パイプに供給する加熱器を備えたことを特徴とする請求項４乃至６何れかに記載の浄水装置。
【請求項８】
上記加熱器を、上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を太陽光によって加熱するソーラー加熱器で構成したことを特徴とする請求項７記載の浄水装置。
【請求項９】
上記処理水散布部を、上記蒸気供給通路の手前に設けられ処理水を一時的に貯留するとともに上記分離空間からの水蒸気が通過する処理水貯留槽と、該処理水貯留槽内の処理水が送出管を通して送出され該送出された処理水をシャワー状にして上記分離空間内に散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッドと、上記処理水貯留槽内の処理水を吸引して該散布ヘッドに送出する処理水ポンプとを備えて構成し、
上記熱水パイプに熱水を供給するパイプの一部を、上記処理水貯留槽内を通して設けられ該処理水貯留槽内の処理水を加熱する加熱パイプとして構成したことを特徴とする請求項４乃至８何れかに記載の浄水装置。
【請求項１０】
上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至９何れかに記載の浄水装置。
【請求項１１】
上記気体供給通路に上記分離空間側と上記分岐路側との２方向に気体を振り分けて送るブロアを介装したことを特徴とする請求項１０記載の浄水装置。
【請求項１２】
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、
上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成したことを特徴とする請求項１０または１１記載の浄水装置。
【請求項１３】
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、
上記気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１０乃至１２何れかに記載の浄水装置。
【請求項１４】
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、
上記気体冷却手段を、一次気体冷却手段と、該一次気体冷却手段により冷却された気体を更に冷却する二次気体冷却手段とを備えて構成し、
上記一次気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、
上記二次気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１０または１１記載の浄水装置。
【請求項１５】
上記冷却空間を、該冷却空間の冷却外塔側に形成され上記凝縮空間からの気体を上記一次気体冷却手段により冷却する第一冷却空間と、上記冷却空間の凝縮塔側に形成され上記一次気体冷却手段により冷却された気体を上記二次気体冷却手段により冷却する第二冷却空間とを備えて構成し、
上記第一冷却空間と第二冷却空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二冷却空間の上側に上記第一冷却空間からの気体を導入する導入口を設けたことを特徴とする請求項１４記載の浄水装置。
【請求項１６】
上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設けたことを特徴とする請求項１２乃至１５何れかに記載の浄水装置。
【請求項１７】
上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設け、
上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を上記浄水散布部に送給する浄水送給分岐管路を設け、該浄水送給分岐管路を、上記冷却水貯留部内を通して設け、該冷却水貯留部内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせることを特徴とする請求項１２，１４または１５記載の浄水装置。
【請求項１８】
上記冷却水として処理水を用いるとともに、上記冷却水貯留部の冷却水としての処理水を上記加熱水散布部側に送給する処理水送給管を設けたことを特徴とする請求項１７記載の浄水装置。
【請求項１９】
上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成したことを特徴とする請求項１乃至１８何れかに記載の浄水装置。
【請求項２０】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、
上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設け、
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、
上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成し、
上記加熱空間の下部に上記加熱水散布部から散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記加熱水貯留部に加熱排水入口が臨み加熱排水出口が該加熱水貯留部よりも下方位置に開放し該加熱水貯留部に貯留された加熱水を自然落下により排水する加熱水排水パイプを備えて構成し、
上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記冷却水貯留部に冷却排水入口が臨み冷却排水出口が該冷却水貯留部よりも下方位置に開放し該冷却水貯留部に貯留された冷却水を自然落下により排水する冷却水排水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１９記載の浄水装置。
【請求項２１】
上記加熱水排水パイプを、その長さが上記冷却水排水パイプの長さより長く形成したことを特徴とする請求項２０記載の浄水装置。
【請求項２２】
上記加熱水を取り込む加熱水取込部を設け、上記加熱水排水パイプの加熱排水出口から排水された加熱水を一時的に貯留する加熱排水貯留槽を設け、入口が該加熱排水貯留槽に連通するとともに出口が上記加熱水取込部に至り上記加熱排水貯留槽の加熱水を再使用せしめる加熱水送給管を設け、入口が該加熱水送給管の入口よりも上位に位置し上記加熱排水貯留槽内の加熱水を取り出す加熱排水取出管を設けたことを特徴とする請求項２０または２１記載の浄水装置。
【請求項１】
処理水が送給され該送給された処理水を加熱蒸発させて水蒸気と残物とに分離させる分離空間と、該分離空間で分離された残物を取り出す残物取出部と、上記分離空間で分離された水蒸気が蒸気供給通路を介して供給され該供給された水蒸気を冷却により凝縮して浄水にする凝縮空間と、該凝縮空間で凝縮された浄水を取り出す浄水取出部とを備えた浄水装置において、
上記分離空間及び凝縮空間を弱真空状態にする弱真空手段を備え、
上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮手段を設け、上記凝縮空間で冷却された気体を該凝縮空間と上記分離空間との圧力差によって該分離空間に供給する気体供給通路を設け、該気体供給通路から供給された気体を加熱して該加熱した気体と処理水との熱交換により処理水を蒸発させるようにする気体加熱手段を設けたことを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔を備え、上記圧縮手段を、上側に漸次縮径する円錐台筒状に形成され下側開口が上記分離塔に連通するとともに上側開口が上記蒸気供給通路に連通し内部が上記分離空間からの水蒸気を上記凝縮空間より高圧に圧縮して該蒸気供給通路に送る圧縮空間として構成される蒸気圧縮筒と、該蒸気圧縮筒の下側開口に設けられ上記分離空間からの水蒸気を該蒸気圧縮筒内に送って圧縮させるファンとを備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
【請求項３】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の浄水装置。
【請求項４】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の浄水装置。
【請求項５】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、一次気体加熱手段と、該一次気体加熱手段により加熱された気体を更に加熱する二次気体加熱手段とを備えて構成し、
上記一次気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、
上記二次気体加熱手段を、上記加熱空間内に該加熱空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され熱水が供給される熱水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の浄水装置。
【請求項６】
上記加熱空間を、該加熱空間の加熱外塔側に形成され上記気体供給通路から供給された気体を上記一次気体加熱手段により加熱する第一加熱空間と、上記加熱空間の分離塔側に形成され上記一次気体加熱手段により加熱された気体を上記二次気体加熱手段により加熱する第二加熱空間とを備えて構成し、
上記第一加熱空間と第二加熱空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二加熱空間の上側に上記第一加熱空間からの気体が流入する流入口を設けたことを特徴とする請求項５記載の浄水装置。
【請求項７】
上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を加熱し該加熱した熱水を上記熱水パイプに供給する加熱器を備えたことを特徴とする請求項４乃至６何れかに記載の浄水装置。
【請求項８】
上記加熱器を、上記凝縮空間で凝縮された浄水の一部を太陽光によって加熱するソーラー加熱器で構成したことを特徴とする請求項７記載の浄水装置。
【請求項９】
上記処理水散布部を、上記蒸気供給通路の手前に設けられ処理水を一時的に貯留するとともに上記分離空間からの水蒸気が通過する処理水貯留槽と、該処理水貯留槽内の処理水が送出管を通して送出され該送出された処理水をシャワー状にして上記分離空間内に散布する多数の小口を有した複数の散布ヘッドと、上記処理水貯留槽内の処理水を吸引して該散布ヘッドに送出する処理水ポンプとを備えて構成し、
上記熱水パイプに熱水を供給するパイプの一部を、上記処理水貯留槽内を通して設けられ該処理水貯留槽内の処理水を加熱する加熱パイプとして構成したことを特徴とする請求項４乃至８何れかに記載の浄水装置。
【請求項１０】
上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至９何れかに記載の浄水装置。
【請求項１１】
上記気体供給通路に上記分離空間側と上記分岐路側との２方向に気体を振り分けて送るブロアを介装したことを特徴とする請求項１０記載の浄水装置。
【請求項１２】
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、
上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成したことを特徴とする請求項１０または１１記載の浄水装置。
【請求項１３】
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、
上記気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１０乃至１２何れかに記載の浄水装置。
【請求項１４】
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、
上記気体冷却手段を、一次気体冷却手段と、該一次気体冷却手段により冷却された気体を更に冷却する二次気体冷却手段とを備えて構成し、
上記一次気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、
上記二次気体冷却手段を、上記冷却空間内に該冷却空間の上下に亘って間隔を隔てて配設され冷媒が供給される冷媒パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１０または１１記載の浄水装置。
【請求項１５】
上記冷却空間を、該冷却空間の冷却外塔側に形成され上記凝縮空間からの気体を上記一次気体冷却手段により冷却する第一冷却空間と、上記冷却空間の凝縮塔側に形成され上記一次気体冷却手段により冷却された気体を上記二次気体冷却手段により冷却する第二冷却空間とを備えて構成し、
上記第一冷却空間と第二冷却空間との間に断熱性の仕切壁を設け、上記第二冷却空間の上側に上記第一冷却空間からの気体を導入する導入口を設けたことを特徴とする請求項１４記載の浄水装置。
【請求項１６】
上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設けたことを特徴とする請求項１２乃至１５何れかに記載の浄水装置。
【請求項１７】
上記凝縮塔の上側に上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を散布する浄水散布部を設け、
上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記浄水取出部から取り出された一部の浄水を上記浄水散布部に送給する浄水送給分岐管路を設け、該浄水送給分岐管路を、上記冷却水貯留部内を通して設け、該冷却水貯留部内で浄水と冷却水との熱交換を行なわせることを特徴とする請求項１２，１４または１５記載の浄水装置。
【請求項１８】
上記冷却水として処理水を用いるとともに、上記冷却水貯留部の冷却水としての処理水を上記加熱水散布部側に送給する処理水送給管を設けたことを特徴とする請求項１７記載の浄水装置。
【請求項１９】
上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成したことを特徴とする請求項１乃至１８何れかに記載の浄水装置。
【請求項２０】
上記分離空間を構成し上部が上記蒸気供給通路側に連通し下部が上記残物取出部として構成される筒状の分離塔と、該分離塔の外側を覆い該分離塔との間に上記気体加熱手段により加熱される加熱空間を形成する加熱外塔とを備え、上記分離塔の上側に処理水を散布する処理水散布部を設け、上記気体加熱手段を、上記加熱空間の上側に設けられ該加熱空間に加熱水を散布する加熱水散布部を備えて構成し、
上記気体供給通路から分岐して再び凝縮空間側に至る分岐路を設け、該分岐路から上記凝縮空間側へ流入する気体を冷却して該冷却後の気体と上記蒸気供給通路からの水蒸気との熱交換により該水蒸気を冷却凝縮させるようにする気体冷却手段を設け、
上記凝縮空間を構成し上部が上記蒸気供給通路に連通し下部が上記浄水取出部として構成される筒状の凝縮塔と、該凝縮塔の外側を覆い該凝縮塔との間に上記気体冷却手段により冷却される冷却空間を形成する冷却外塔とを備え、上記気体冷却手段を、上記冷却空間の上側に設けられ該冷却空間に冷却水を散布する冷却水散布部を備えて構成し、
上記弱真空手段を、上記分離空間を凝縮空間より高真空状態にするように構成し、
上記加熱空間の下部に上記加熱水散布部から散布された加熱水を貯留する加熱水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記加熱水貯留部に加熱排水入口が臨み加熱排水出口が該加熱水貯留部よりも下方位置に開放し該加熱水貯留部に貯留された加熱水を自然落下により排水する加熱水排水パイプを備えて構成し、
上記冷却空間の下部に上記冷却水散布部から散布された冷却水を貯留する冷却水貯留部を設け、上記弱真空手段を、上記冷却水貯留部に冷却排水入口が臨み冷却排水出口が該冷却水貯留部よりも下方位置に開放し該冷却水貯留部に貯留された冷却水を自然落下により排水する冷却水排水パイプを備えて構成したことを特徴とする請求項１９記載の浄水装置。
【請求項２１】
上記加熱水排水パイプを、その長さが上記冷却水排水パイプの長さより長く形成したことを特徴とする請求項２０記載の浄水装置。
【請求項２２】
上記加熱水を取り込む加熱水取込部を設け、上記加熱水排水パイプの加熱排水出口から排水された加熱水を一時的に貯留する加熱排水貯留槽を設け、入口が該加熱排水貯留槽に連通するとともに出口が上記加熱水取込部に至り上記加熱排水貯留槽の加熱水を再使用せしめる加熱水送給管を設け、入口が該加熱水送給管の入口よりも上位に位置し上記加熱排水貯留槽内の加熱水を取り出す加熱排水取出管を設けたことを特徴とする請求項２０または２１記載の浄水装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１０４４７８（Ｐ２０１１−１０４４７８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９７７０（Ｐ２００９−２５９７７０）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（５９７０４０３０４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（５９７０４０３０４）
【Ｆターム（参考）】
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