CN1330581C - 板式造水装置 - Google Patents

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Abstract

一种板式造水装置，是涉及将原料水在加热用板式热交换器(2)中沸腾蒸发，然后，将在气液分离箱(4)中分离出的水蒸气在冷凝用板式热交换器(3)中冷凝而制造淡水的板式造水装置。为了提高该装置的小型、轻量化以及淡水制造能力，在支撑板(1)的一方的侧面(1a)，安装加热用板式热交换器(2)及冷凝用板式热交换器(3)，使得自加热用板式热交换器(2)的沸水出口端口(6)及通向冷凝用板式热交换器(3)的水蒸气入口端口(9)向支撑板(1)的另一方的侧面(1b)开口。在支撑板(1)的另一方的侧面(1b)，安装气液分离箱(4)，使得沸水出口端口(6)及水蒸气入口端口(9)直接向气液分离箱(4)内部开口。

Description

板式造水装置
技术领域
本发明涉及在通过将海水等作为原料水并将该原料水进行加热使之沸腾蒸发并冷凝所产生的水蒸气而制造淡水的造水装置中，在所述原料水的加热蒸发、和水蒸气的冷凝中使用板式热交换器的板式造水装置，其中，所述板式热交换器，是将多张传热板进行层叠，使彼此之间形成流体的通路而构成。
背景技术
作为先行技术，在特开平9-299927号公报上记载有这种板式造水装置。
即，该板式造水装置，是在支撑板的正反两面中的一方的面上安装加热用板式热交换器和冷凝用板式热交换器，其中，加热用板式热交换器，是将多张热交换板层叠并在其间形成流体通路而构成，同样，冷凝用板式热交换器，是将多张热交换板层叠并在其间形成流体通路而构成；而在支撑板的另一方的面上安装设成圆筒形的气液分离箱，在上述加热用板式热交换器中，将原料水通过把柴油机中的循环冷却水等作为热源加热而沸腾蒸发，并将该沸腾蒸发的浓缩原料水及水蒸气导入所述气液分离箱内，将在该气液分离箱内分离的水蒸气导入所述冷凝用板式热交换器，并通过在此与冷却水进行热交换而冷凝来制造淡水。
但是，所述先行技术中的板式造水装置，将在加热用板式热交换器中通过加热沸腾蒸发的沸水、即浓缩原料水和水蒸气，通过剖面为圆形的管道配管导入到气液分离箱内，所述气液分离箱，与所述加热用板式热交换器夹住所述支撑板而位于其相反一侧；另一方案，将在所述气液分离箱内分离的水蒸气，通过剖面同样为圆形的管道配管导入冷凝用板式热交换器中，所述冷凝用板式热交换器，与所述气液分离箱夹住所述支撑板而位于其相反侧。
因而，在加热用板式热交换器中，通过沸腾蒸发而产生的沸水中的水蒸气，在通过圆形管道流入气液分离箱内后，从该气液分离箱再通过圆形管道被导入到冷凝用板式热交换器中，在此期间的流动的压力损失较大，因此，存在仅该较大压力损失的份额使原料水的蒸发量、即淡水的制造量会减少的问题。
而且，通过将所述气液分离箱设为圆筒形，可使其从安装着它的台式支撑板大大突出，因此，存在整体变得相对大型化，且重量增加的问题。
另外，在所述先行技术的板式造水装置的加热用板式热交换器中，在从其层叠方向观察时的一端的上部的角部，设置有来自该加热用板式热交换器的沸水(浓缩原料水以及水蒸气)的出口，另一方案，在从其层叠方向观察时的另一端的下部的角部，设置有向该加热用板式热交换器供给原料水的供给口，由此，在于该各热交换板之间的流体通路中的原料水流入而沸腾蒸发的原料水通路内，在其一端的下部的角部以及另一端的上部的角部，存在在所述原料水的流动中会产生滞流，从而使流动变得不均匀，因此，不能将热交换板的整个面有效地利用于热交换，故存在只因该部份而产生效率的降低或成为部分发生水垢的原因的问题。
发明内容
本发明的技术课题是提供消除这些问题的板式造水装置。
本发明的第1方案，是一种板式造水装置，在支撑板的一方的面侧，设置将原料水与加热用流体进行热交换而沸腾蒸发的加热用板式热交换器和将水蒸气与冷却用流体进行热交换而冷凝的冷凝用板式热交换器，在支撑板的另一方的面侧，设置用于分离原料水和水蒸气的气液分离箱，其特征在于，在所述支撑板上，将在加热用板式热交换器中与自各原料水通路的沸水出口通路连通的沸水出口端口、和在所述冷凝用板式热交换器中与通向各水蒸气通路的水蒸气入口通路连通的水蒸气入口端口设置成向该支撑板的另一方的面开口，另外，将所述气液分离箱安装在所述支撑板的另一方的面上，使得在所述加热用板式热交换器中的所述沸水出口端口及所述冷凝用板式热交换器中的所述水蒸气入口端口直接向该气液分离箱内开口。
根据这样的构成，能够将在加热用板式热交换器中沸腾蒸发的沸水，即，水蒸气及浓缩原料水，不像以往技术那样经由管道配管，而直接导入到气液分离箱内。另外，能够将该气液分离箱内的分离的水蒸气，不像以往技术那样经由管道配管，而直接导入到冷凝用板式热交换器，因此，能够大幅度降低从所述加热用板式热交换器经由所述气液分离箱内而到达所述冷凝用板式热交换器过程中的水蒸气流动的压力损失。从而，能够增加降低了该压力损失的份额的原料水的蒸发量，即，淡水的制造量。
另外，不通过管道配管而将所述气液分离箱直接安装在支撑板上，因此，相比所述的先行技术的情况，能够在整体上大幅度小型化、轻量化。
本发明的第2方案，是在所述第1方案的基础之上，其特征在于，将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路及该沸水出口通路连通的沸水出口端口、和所述冷凝用板式热交换器的水蒸气入口通路及该水蒸气入口通路连通的水蒸气入口端口设成互相平行或大致平行延伸的长槽孔的形式。
根据这样的构成，则第1，在所述气液分离箱内，从加热用板式热交换器中的沸水出口端口到达冷凝用板式热交换器中的水蒸气入口端口的距离，比先行技术那样设为圆形的情况远远变短。第2，所述气液分离箱内的从所述沸水出口端口到所述水蒸气入口端口的水蒸气的流动也比像以往技术那样设成圆形的情况顺畅，同时，所述加热用板式热交换器中的各原料水通路内及所述冷凝用板式热交换器中的各水蒸气通路内的流体的流动变得顺畅。第3，能够将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路及与该沸水出口通路连通的沸水出口端口、和所述冷凝用板式热交换器的水蒸气入口通路及与该水蒸气入口通路连通的水蒸气入口端口的通路截面的面积，比像以往技术那样设成圆形的情况远远变大。
从而，这些三个作用互相结合，能够进一步降低水蒸气的流动的压力损失，因此，更能够促进原料水的蒸发量，即，淡水的制造量的增加。
本发明的第3方案，是在所述第1或第2方案的基础之上，其特征在于，将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路及该沸水出口通路连通的沸水出口端口设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的上端的大致中央的部位，另外，将所述加热用板式热交换器的通向各原料水通路的原料水入口通路设为至少两个，并设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的下端的左右两侧的角部。
根据这样的构成，则在加热用板式热交换器为小型的情况下，原料水从下侧的部分向上侧的大致中央的部分沸腾蒸发而上升。这样，能够减少原料水的流动在下侧的左右两侧的角部及上侧的左右两侧的角部发生滞流，因此，能够为热交换而有效利用整个各热交换板，能够提高相当于其份额的效率或抑制局部产生水垢。
本发明的第4方案，是在所述第1或第2方案的基础之上，其特征在于，将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路设成横向长的长槽孔的形式，并设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的上端的大致中央的部位，另外，将所述加热用板式热交换器的通向各原料水通路的原料水入口通路设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的下端的部位。
根据这样的构成，在所述加热用板式热交换器为小型的情况下，沸水从各原料水通路向沸水出口通路的流动，在横向上的各处的流动，因此，能够可靠减少原料水的流动在下侧的左右两侧的角部及上侧的左右两侧的角部发生滞流。
本发明的第5方案，是在所述第1～第4中的任意方案的基础之上，其特征在于，将所述加热用板式热交换器的热交换板、和所述冷凝用板式热交换器的热交换板构成为一体的热交换板。
根据这样的构成，所述加热用板式热交换器的热交换板、和所述冷凝用板式热交换器的热交换板成为一体的热交换板的构造，因此，能够实现更小型、轻量化，同时，能够简单地一并进行各热交换板的冲压加工。从而，能够降低制造成本。
附图说明
图1是表示第1实施方式的主视图。
图2是图1中的II-II线的剖视图。
图3是图1中的III-III线的剖视图。
图4是图1中的IV-IV线的剖视图。
图5是表示第2实施方式的纵剖主视图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式根据附图进行说明。
图1～图4表示第1实施方式。在该图中，符号1表示以台式竖立设在地面等上的支撑板，在该支撑板1的一方的侧面1a上，在其下部安装有加热用板式热交换器2，而在其上部安装有冷凝用板式热交换器3，另一方案，在所述支撑板1的另一方的侧面1b上安装有气液分离箱4。
所述加热用板式热交换器2，如图2及图3所示，在所述支撑板1的一方的侧面1a上，是如以往熟知那样的构成，即：交替层叠多张设成横向长的长方形的薄金属板制的热交换板2a和多张密封体2b，并通过将把该层叠体配设在其一端面上的面板2c用多个螺栓2d连结在所述支撑板1上，而在所述各热交换板2a之间交替形成多个原料水通路2e、和多个加热流体通路2f。
另外，在所述加热用板式热交换器2的内部，与所述各原料水通路2e连通的至少2个原料水入口通路2g，在从其层叠方向观察时的下侧的左右两角部的部分，向层叠方向延伸；而与所述原料水通路2e连通的沸水出口通路2h，在从其层叠方向观察时的上侧的大致中央的部分，向层叠方向延伸。
另外，在加热用板式热交换器2的内部，与所述各加热流体通路2f连通的至少一个加热流体入口通路2i，在从其层叠方向观察时的一端部侧的部位，向层叠方向延伸；而与所述各加热流体通路2f连通的至少一个加热流体出口通路2j，在从其层叠方向观察时的另一端部侧的部位，向层叠方向延伸。
另一方案，所述冷凝用板式热交换器3，如图2及图4所示，在所述支撑板1的一方的侧面1a上，如以往熟知的构成那样，交替层叠有多张设成横向长的长方形的薄金属板制的热交换板3a和密封体3b，并将把该层叠体配设在其一端面上的面板3c用多个螺栓3d连结在所述支撑板1上，由此，在所述各热交换板3a之间交替形成多个水蒸气通路3e和多个冷却流体通路3f。
另外，在所述冷凝用板式热交换器3的内部，与所述各水蒸气通路3e连通的一个水蒸气入口通路3g，在从其层叠方向观察时的上侧的大致中央的部分，向层叠方向延伸；而与所述水蒸气通路3e连通的至少两个冷凝水出口通路3h，在从其层叠方向观察时的下侧的左右两角部的部分，向各个层叠方向延伸。
另外，在所述冷凝用板式热交换器3的内部，与所述各冷却流体通路3f连通的至少一个冷却流体入口通路3i，在从其层叠方向观察时的一端部侧的部分，向层叠方向延伸；而与所述各冷却流体通路3f连通的至少一个冷却流体出口通路3j，在从其层叠方向观察时的另一端部侧的部分，向层叠方向延伸。
还有，在所述支撑板1上，将所述加热用板式热交换器2的与各原料水入口通路2g连通的原料水入口端口5、与沸水出口通路2h连通的沸水出口端口6、与加热流体入口通路2i连通的加热流体入口端口7以及与加热流体出口通路2j连通的加热流体入口端口8这些各端口5～8设置成向支撑板1的另一方的侧面1b开口。
进而，在所述支撑板1上，将与所述冷凝用板式热交换器3的与水蒸气入口通路3g连通的水蒸气入口端口9、与各冷凝水出口通路3h连通的冷凝水出口端口10、与冷却流体入口通路3i连通的冷却流体入口端口11以及与冷却流体出口通路3j连通的冷却流体出口端口12这些各端口9～12设置成向支撑板1的另一方的侧面1b开口。
在这种情况下，分别将所述加热用板式热交换器2的沸水出口通路2h及沸水出口端口6、和所述冷凝用板式热交换器3的水蒸气入口通路3g及水蒸气入口端口9分别设成横向长的长槽孔的形式，同时，将所述沸水出口通路2h及沸水出口端口6的长槽孔、和所述水蒸气入口通路3g及水蒸气入口端口9的长槽孔构成为彼此互相平行或大致平行。
还有，当在所述支撑板1的另一方的侧面1b上安装所述气液分离箱4时，在该气液分离箱4上开放一个侧面，将该所开放的侧面紧贴在所述支撑板1的另一方的侧面1b上，并通过突缘结合安装，使所述沸水出口端口6及所述水蒸气入口端口9的两方直接向气液分离箱4内开口。
在气液分离箱4的底部，设置有浓缩原料水的出口13。气液分离箱4的内部在所述沸水出口端口6和所述水蒸气入口端口9之间的部分，设置有用于收集水蒸气中的水滴的防雾装置14。
在该构成中，原料水从原料水入口端口5及原料水入口通路2g流入加热用板式热交换器2的各原料水通路2e内，并在此与流过相邻的加热流体通路2f内的加热流体进行热交换而被加热并沸腾蒸发。
在通过该沸腾蒸发产生的沸水，即，水蒸气及浓缩原料水，介由沸水出口通路2h及沸水出口端口6导入气液分离箱4内，在此，分离为水蒸气和浓缩原料水，而所分离的浓缩原料水从出口13排出，另一方案，被分离出的水蒸气，介由水蒸气入口端口9及水蒸气入口通路3g流入冷凝用板式热交换器3的各水蒸气通路3e内，在此，与流过相邻的冷却流体通路3f内的冷却流体进行热交换而被冷却，由此，成为冷凝水，并从冷凝水出口端口10被排出到机外。
在这种情况下，通过将所述加热用板式热交换2的沸水出口端口6及所述冷凝用板式热交换3的水蒸气入口端口9设成直接向气液分离箱4内开口，由此，可大幅度减小从所述加热用板式热交换器2经由所述气液分离箱4内而到达所述冷凝用板式热交换器3的水蒸气流动的压力损失。
另外，该水蒸气流动的压力损失，可以通过将所述加热用板式热交换器2的沸水出口通路2h及沸水出口端口6、和所述冷凝用板式热交换器3的水蒸气入口通路3g及水蒸气入口端口9设成互相平行或大致平行延伸的长槽孔的形式，可将其间的距离缩短，同时，水蒸气的流动顺畅，因此，能够进一步减小该水蒸气流动的压力损失。
另外，在所述加热用板式热交换器2中，将其沸水出口通路2h及沸水出口端口6设在从该加热用板式热交换器2的层叠方向观察时的上端大致中央的部位，而将所述加热用板式热交换器2的两个原料水入口通路2g及原料水入口端口5设在从该加热用板式热交换器2的层叠方向观察时的下端的左右两侧的角部，从而，原料水从下侧的左右两角部的部分向上侧的大致中央的部分沸腾蒸发而上升，因此，能够避免在下侧的左右两角部以及上侧的左右两角部原料水的流动中的滞流。
还有，在这种情况下，也可以设置三个以上的多个所述原料水入口通路2g及原料水入口端口5，并将其中的至少两个设在下侧的左右两侧的角部。
另外，在加热用板式热交换器2为比较小型时，可将该加热用板式热交换器2的沸水出口通路2h设成横向长的长槽孔，并设在从该所述加热用板式热交换器2的层叠方向观察时的上端的大致中央的部位，另一方案，如果将通向所述加热用板式热交换器2的各原料水通路2g设在从该加热用板式热交换器2的层叠方向观察时的下端的部位，则从各原料水通路2e向沸水出口通路2h流入的沸水向横向各处流动，因此，能够可靠减少在下侧的左右两侧的角部及上侧的左右两侧的角部发生在原料水的流动中产生滞流。
其次，图5表示第2实施方式。
该第2实施方式，是通过将所述第1实施方式中的所述加热用板式热交换器2的各热交换板2a、和所述冷凝用板式热交换器3的各热交换板2a形成为一体，用一张热交换板构成的情况。其他的构成与所述第1实施方式相同。
根据第2实施方式可知，由于构成了将所述加热用板式热交换器2、和所述冷凝用板式热交换器3形成一体的构造，因此，能够进一步实现小型、轻量化。

Claims (7)

1.一种板式造水装置，在支撑板的一方的面侧，设置将原料水与加热用流体进行热交换而沸腾蒸发的加热用板式热交换器和将水蒸气与冷却用流体进行热交换而冷凝的冷凝用板式热交换器，在支撑板的另一方的面侧，设置用于分离原料水和水蒸气的气液分离箱，其特征在于，
在所述支撑板上，将在加热用板式热交换器中与自各原料水通路的沸水出口通路连通的沸水出口端口、和在所述冷凝用板式热交换器中与通向各水蒸气通路的水蒸气入口通路连通的水蒸气入口端口设置成向该支撑板的另一方的面开口，另外，将所述气液分离箱安装在所述支撑板的另一方的面上，使得在所述加热用板式热交换器中的所述沸水出口端口及所述冷凝用板式热交换器中的所述水蒸气入口端口直接向该气液分离箱内开口。
2.根据权利要求1所述的板式造水装置，其特征在于，
将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路及该沸水出口通路连通的沸水出口端口、和所述冷凝用板式热交换器的水蒸气入口通路及该水蒸气入口通路连通的水蒸气入口端口设成互相平行或大致平行延伸的长槽孔的形式。
3.根据权利要求1或2所述的板式造水装置，其特征在于，
将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路及该沸水出口通路连通的沸水出口端口设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的上端的大致中央的部位，另外，将所述加热用板式热交换器的通向各原料水通路的原料水入口通路设为至少两个，并设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的下端的左右两侧的角部。
4.根据权利要求1或2所述的板式造水装置，其特征在于，
将所述加热用板式热交换器的沸水出口通路设成横向长的长槽孔的形式，并设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的上端的大致中央的部位，另外，将所述加热用板式热交换器的通向各原料水通路的原料水入口通路设在该加热用板式热交换器的从层叠方向观察时的下端的部位。
5.根据权利要求1或2所述的板式造水装置，其特征在于，
将所述加热用板式热交换器的热交换板、和所述冷凝用板式热交换器的热交换板构成为一体的热交换板。
6.根据权利要求3所述的板式造水装置，其特征在于，
将所述加热用板式热交换器的热交换板、和所述冷凝用板式热交换器的热交换板构成为一体的热交换板。
7.根据权利要求4所述的板式造水装置，其特征在于，
将所述加热用板式热交换器的热交换板、和所述冷凝用板式热交换器的热交换板构成为一体的热交换板。
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