JP2002224662A - 造水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮部への蒸気の乾き度の低下を防止
し、純度の高い蒸留水を確実に得ることができる造水装
置を提供すること。 【解決手段】 海水の蒸発部２と蒸気の凝縮部３との間
に気水分離手段４を設けた造水装置１において、前記蒸
発部２と前記気水分離手段４との間に、多孔質部材から
なる蒸気乾き度調整手段５を設けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、海水から真水を
得るための造水装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海水から真水を得るための造水装置とし
ては、たとえば特公昭５４−６０３０号公報にて開示さ
れるように、海水を蒸留することによって真水を得る蒸
留式の造水装置がある。この蒸留式の造水装置（以下、
「蒸留式造水装置」と云う）は、海水の蒸発部と、蒸気
の凝縮部とを備えており、前記蒸発部において海水を加
熱することによって蒸気を発生させ、この蒸気を前記凝
縮部において冷却することによって凝縮させ、蒸留水，
すなわち真水を得ている。ここで、前記蒸留式造水装置
においては、前記蒸発部での蒸発を促進させ、熱効率を
向上させるために、適宜な真空吸引手段を用いて、前記
蒸発部内を減圧し、この減圧状態で海水を加熱するよう
にしている。

【０００３】ところで、前記蒸留式造水装置において
は、塩分などの不純物を含まない，純度の高い蒸留水を
得ることが要求されるため、前記蒸発部で発生させた蒸
気から液滴分を除去し、蒸気の乾き度を十分に高めてか
ら、この蒸気を前記凝縮部へ供給する必要がある。ここ
で、蒸気の乾き度を高めておく理由について説明する
と、まず前記蒸発部で海水を加熱して沸騰させると、前
記蒸発部からは海水の飛沫を含んだ蒸気が放出される。
この蒸気は、海水の飛沫，すなわち液滴を多量に含んで
いるため、乾き度が低くなっている。そのため、この蒸
気を前記凝縮部でそのまま凝縮させると、その蒸留水に
は、海水中の塩分などの不純物を含むこととなり、蒸留
水の純度が低下する。

【０００４】そこで、前記蒸留式造水装置においては、
前記凝縮部への蒸気の乾き度を高めるために、前記蒸発
部と前記凝縮部との間に気水分離手段としてのメッシュ
デミスタが設けられている。このメッシュデミスタは、
細い糸条によって構成された目の細かな網体を多層に積
層した構造であり、前記各糸条によって蒸気中の液滴を
捕捉することによって、蒸気の乾き度を高めるように構
成されている。そのため、前記メッシュデミスタにおい
ては、所定の乾き度（以下、「所定乾き度」と云う）よ
りも低い乾き度の蒸気が流入すると、液滴が前記各網体
の網の目を塞ぐように付着し、この液滴が蒸気によって
吹き飛ばされて下流側へ流出するため、蒸気の乾き度を
向上させることができない。すなわち、前記メッシュデ
ミスタによって、蒸気の乾き度を高めるためには、前記
メッシュデミスタへ供給する蒸気の乾き度を前記所定乾
き度以上に維持する必要がある。

【０００５】そこで、従来の蒸留式造水装置において
は、前記メッシュデミスタへ前記所定乾き度以上の蒸気
を供給するため、前記蒸発部と前記メッシュデミスタと
の間に、気水分離板（通常、「デフレクタ」と呼称され
るため、以下、「デフレクタ」と云う）を設けている。
しかし、前記デフレクタを設けたとしても、前記蒸発部
からの蒸気の乾き度が著しく低下すると、前記メッシュ
デミスタへ前記所定乾き度以上の蒸気を供給することが
できない。この理由について説明すると、まず前記デフ
レクタは、前記蒸発部からの蒸気を衝突させることによ
り、この蒸気中の液滴を前記デフレクタに付着させるよ
うにして捕捉し、蒸気は、前記デフレクタを迂回させ、
下流側へ流通させることによって、蒸気の乾き度を高め
ている。また、前記デフレクタは、前記蒸発部から前記
メッシュデミスタまでの蒸気流路を遮るように設けられ
ているため、前記デフレクタを迂回して前記メッシュデ
ミスタへ向けて流れる蒸気の流速が早いものとなってい
る。そのため、蒸気の乾き度が極端に低いときには、前
記デフレクタに大量に付着した液滴が蒸気の流れによっ
て再び前記メッシュデミスタへ運ばれてしまう。その結
果、前記メッシュデミスタへは、前記所定乾き度よりも
低い乾き度の蒸気が供給されてしまう。

【０００６】以上のように、前記蒸留式造水装置におい
ては、前記蒸発部からの蒸気の乾き度が極端に低いと、
前記凝縮部へ供給される蒸気の乾き度が低下するため、
蒸留水の純度が低下すると云う問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、凝縮部への蒸気の乾き度の低下を防止
し、純度の高い蒸留水を確実に得ることができる造水装
置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、海水の蒸発部と蒸気の凝縮部との間に気水分離手段
を設けた造水装置において、前記蒸発部と前記気水分離
手段との間に、多孔質部材からなる蒸気乾き度調整手段
を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明する。この発明は、海水を蒸留することによ
って真水を得る造水装置，すなわち蒸留式の造水装置に
おいて実施することができる。

【００１０】まず、この発明に係る造水装置の基本的な
構成について説明する。前記造水装置は、海水の蒸発部
と、蒸気の凝縮部と、気水分離手段とを備えている。前
記蒸発部は、たとえば複数の加熱管を備えており、これ
らの加熱管内へ供給された海水を適宜な熱源で加熱する
ことによって、蒸気を発生させる。前記凝縮部は、適宜
な冷却液の供給を受けて、前記蒸発部からの蒸気を凝縮
させ、蒸留水としての真水を得る。前記気水分離手段
は、前記蒸発部と前記凝縮部との間に設けられ、前記凝
縮部へ供給される蒸発の乾き度を高める機能を備えてい
る。前記気水分離手段としては、たとえばメッシュデミ
スタを用いる。

【００１１】さて、この発明に係る造水装置は、前記蒸
発部と前記気水分離手段との間に、多孔質部材からなる
蒸気乾き度調整手段（以下、「調整手段」と云う）を備
えている。この調整手段は、前記蒸発部からの蒸気の乾
き度が著しく低い場合であっても、前記蒸発部からの蒸
気を所定の乾き度（以下、「所定乾き度」と云う）以上
にに調整する機能を備えている。すなわち、前記調整手
段は、前記気水分離手段において乾き度の向上を確実に
行うことができるように、前記気水分離手段への蒸気を
前記所定乾き度以上に調整する機能を備えている。

【００１２】前記調整手段について、さらに具体的に説
明する。前記調整手段は、多孔質部材をマット状に形成
したものである。前記多孔質部材としては、たとえば線
条集合体がある。この線条集合体は、多数の所定太さの
線条を立体的な網目構造に形成した，いわば立体網状体
である。前記線条集合体において、前記各線条は、前記
メッシュデミスタに用いられる糸条よりも太く、また網
目も大きく形成されている。すなわち、前記線条集合体
は、乾き度が低い蒸気から多量の液滴を捕捉するため
に、太い線条が用いられており、また捕捉した液滴によ
って網目が塞がれることがないように、空隙率および開
孔率が高くなるように形成されている。ここで、前記空
隙率とは、前記線条集合体をマット状に形成した場合、
このマット状体全体の体積（前記各線条の体積と空隙部
分の体積の和）に対する空隙部分の比率であり、また前
記開孔率とは、前記マット状体としての表面の面積と、
この表面における空隙部分の面積との比率である。

【００１３】つぎに、前記調整手段の機能について説明
する。まず、前記造水装置において、前記各加熱管へ海
水を供給し、この海水を加熱すると、発生した蒸気は、
海水とともに前記各加熱管から噴出する。この蒸気は、
多量の液滴を含むため、乾き度が低くなっている。この
蒸気は、まず前記調整手段を通過する。この際に、前記
調整手段は、蒸気中の液滴のほとんどを捕捉することに
よって、前記気水分離手段への蒸気の乾き度を前記所定
乾き度以上に調節する。すると、前記気水分離手段にお
いては、前記所定乾き度以上に調整された蒸気が供給さ
れるため、蒸気の乾き度を確実に向上させることができ
る。したがって、前記凝縮部へ供給される蒸気は、前記
気水分離手段によって、乾き度がきわめて高い蒸気とな
っている。そのため、この蒸気を前記凝縮部において凝
縮させると、きわめて純度の高い蒸留水を得ることがで
きる。

【００１４】以上のように、この発明に係る造水装置に
よれば、前記蒸発部と前記気水分離手段の間に蒸気乾き
度調整手段を設けることによって、前記蒸発部からの蒸
気の乾き度が著しく低い場合であっても、前記気水分離
手段へ前記所定乾き度以上の蒸気を供給することができ
る。そのため、前記気水分離手段において確実に蒸気の
乾き度を高めることができ、したがって前記凝縮部にお
いてきわめて純度の高い蒸留水を確実に得ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、この発明に係る造水装置
の一実施例を示す縦断側面説明図であり、また図２は、
図１のII−II線に沿う断面説明図である。ここで、この
実施例における造水装置は、舶用造水装置であって、海
水を加熱するための熱源流体として、船舶のエンジンの
冷却液，すなわち前記エンジンを冷却した後の冷却液を
用いている。そのため、前記造水装置は、減圧状態で海
水を加熱することにより、蒸気を発生するように構成さ
れている。また、前記造水装置は、蒸気を凝縮させるた
めの冷却液としても、海水を用いている。

【００１６】図１および図２において、造水装置１は、
海水の蒸発部２と、蒸気の凝縮部３と、気水分離手段４
と、蒸気乾き度調整手段５とを備えている。前記造水装
置１において、前記凝縮部３は、前記蒸発部２に接続さ
れたケーシング６を介して設けられており、このケーシ
ング６の内部は、前記蒸発部２から前記凝縮部３へ蒸気
を供給するための蒸気流路（符号省略）となっている。

【００１７】まず、前記蒸発部２について説明する。前
記蒸発部２は、所定の距離をおいて上下に配置した上部
管寄せ７および下部管寄せ８を備えている。前記上部管
寄せ７の頂部には、前記ケーシング６が接続されてい
る。前記両管寄せ７，８間には、この両者を連結すると
ともに、この両者間に熱源流体の導入空間９を画成する
ための第一胴部材１０が設けられている。この第一胴部
材１０は、円筒形状を呈し、その内部，すなわち前記導
入空間９内には、複数の加熱管１１，１１，…が配置さ
れている。これらの各加熱管１１のそれぞれの上端は、
前記上部管寄せ７に接続されており、またそれぞれの下
端は、前記下部管寄せ８に接続されている。

【００１８】前記上部管寄せ７の底部には、適宜な真空
吸引手段（図示省略）を備えた排出ライン１２が接続さ
れており、また前記下部管寄せ８には、海水供給ライン
１３が接続されている。また、前記第一胴部材１０の周
壁の下部（図１における左側下部）には、熱源流体導入
ライン１４が接続されており、また周壁の上部（図１に
おける左側上部）には、熱源流体導出ライン１５が接続
されている。ここで、前記第一胴部材１０の内側におけ
る上下方向のほぼ中央部の位置には、ほぼ水平に配置さ
れた仕切板１６が設けられている。この仕切板１６は、
前記熱源流体導入ライン１４と前記熱源流体導出ライン
１５との間で熱源流体がショートパスするのを防止し、
熱源流体と前記各加熱管１１とを確実に接触させ、前記
各加熱管１１への伝熱を促進する機能を果たしている。

【００１９】そして、前記上部管寄せ７と前記下部管寄
せ８の間には、濃縮海水の循環ライン１７が接続されて
いる。この循環ライン１７には、濃縮海水の流量を調整
するためのオリフィス１８が設けられている。前記循環
ライン１７は、前記上部管寄せ７と前記下部管寄せ８と
の間で濃縮海水を循環させることにより、前記各加熱管
１１内における海水の流速を全体的に増加させるために
設けられている。すなわち、前記循環ライン１７は、前
記各加熱管１１のそれぞれの内部における海水の流速を
所定の流速以上とすることにより、流速の遅い加熱管１
１内で海水が濃縮するのを抑制し、スケール付着を抑制
する機能を果たしている。

【００２０】つぎに、前記凝縮部３について説明する。
前記凝縮部３は、前記ケーシング６のほぼ中央部をほぼ
水平に貫通させて設けられた第二胴部材１９と、この第
二胴部材１９の両端部にそれぞれ設けられた左管寄せ２
０および右管寄せ２１を備えている。前記第二胴部材１
９は、円筒形状を呈し、その内部には、複数の冷却管２
２，２２，…が配置されている。これらの各冷却管２２
のそれぞれの一端は、前記左管寄せ２０に接続されてお
り、またそれぞれの他端は、前記右管寄せ２１に接続さ
れている。ここにおいて、前記ケーシング６内における
前記第二胴部材１９の中央部の上方には、前記蒸発部２
からの蒸気を導入するための開口部２３が形成されてい
る。

【００２１】前記左管寄せ２０には、冷却液導入ライン
２４が接続されており、また前記右管寄せ２１には、冷
却液導出ライン２５が接続されている。さらに、前記第
二胴部材１９の右側底部には、蒸留水導出ライン２６が
接続されている。

【００２２】前記気水分離手段４は、前記ケーシング６
内において、前記蒸発部２と前記凝縮部３との間に設け
られている。この実施例において、前記気水分離手段４
は、前記第二胴部材１９の周壁と前記ケーシング６の正
面（図２における左側）の側壁との間および前記第二胴
部材１９の周壁と前記ケーシング６の背面（図２におけ
る右側）の側壁との間のそれぞれに設けられている。前
記各気水分離手段４は、メッシュデミスタであって、太
さが約０．５mmの細い糸条によって目の細かな網体を形
成し、この網体を多層に積層した構造である。前記メッ
シュデミスタは、所定の乾き度（以下、「所定乾き度」
と云う）以上の蒸気から液滴を捕捉し、蒸気の乾き度を
さらに高める機能を備えている。

【００２３】前記蒸気乾き度調整手段（以下、「調整手
段」と云う）５は、前記上部管寄せ７の上部に設けられ
ている。前記調整手段５は、多孔質部材からなり、前記
気水分離手段４への蒸気の乾き度を調整する。前記多孔
質部材は、線条集合体として形成されており、この線条
集合体は、太さが約２mmの線条を立体的な網目構造に形
成した，いわば立体網状体である。前記線条集合体は、
マット状に形成されており、このマット状体において、
空隙率，すなわちマット状体全体の体積（前記各線条の
体積と空隙部分の体積の和）に対する空隙部分の比率
は、８０％〜９５％である。また、前記マット状体の表
面における開孔率，すなわち前記マット状体の表面にお
ける空隙部分の面積の比率は、９５％〜９７％である。
前記線条集合体は、より具体的には、ポリプロピレン樹
脂などの合成樹脂の線条を用いた線条集合体をマット状
に形成したもの、たとえばヘチマロン（製品名，新光ナ
イロン株式会社製）を用いる。

【００２４】つぎに、前記造水装置１の運転について説
明する。まず、前記造水装置１の運転を開始する際に
は、まず前記真空吸引手段（図示省略）を作動させるこ
とにより、あらかじめ前記排出ライン１２から前記ケー
シング６内および前記上部管寄せ７内の気体を排出し
て、前記上部管寄せ７内および前記ケーシング６内を減
圧し、この減圧状態を維持する。

【００２５】この状態で、海水の供給を開始すると、海
水は、前記海水供給ライン１３から前記下部管寄せ８を
介して前記各加熱管１１内へ吸引される。この海水の供
給後、前記冷却液導入ライン２４から前記左管寄せ２０
を介して前記各冷却管２２内へ冷却液としての海水を供
給するとともに、前記熱源流体導入ライン１４から前記
導入空間９内へ熱源流体を供給する。

【００２６】すると、前記各加熱管１１内の海水は、前
記導入空間９内の熱源流体によって加熱され、前記各加
熱管１１内を上昇しながら蒸発し、またこの蒸発によっ
て前記各加熱管１１内の海水は濃縮して、濃縮海水とな
る。そして、前記各加熱管１１内で発生した蒸気は、濃
縮海水とともに、前記上部管寄せ７内へ流入する。ま
ず、前記上部管寄せ７内へ流入した蒸気は、前記ケーシ
ング６内へ流入し、前記開口部２３から前記第二胴部材
１９内へ流入する。前記第二胴部材１９内へ流入した蒸
気は、前記各冷却管２２によって冷却されることにより
凝縮し、蒸留水となる。この蒸留水は、前記第二胴部材
１９内に溜まり、そして前記蒸留水導出ライン２４から
真水として取り出される。一方、前記上部管寄せ７内へ
流入した濃縮海水は、その一部が前記排出ライン１２か
ら排出される。

【００２７】さて、前記造水装置１において、前記調整
手段５の機能について説明する。ここで、前記各加熱管
１１で蒸気が発生している状態においては、前記加熱管
１１内の海水は沸騰しており、この沸騰状態の海水から
は濃縮海水が飛沫となって飛散している。そのため、前
記各加熱管１１内から前記下部管寄せ７内へは、濃縮海
水の飛沫を含んだ蒸気が噴出している。したがって、前
記各加熱管１１から前記上部管寄せ７内へ流入した蒸気
は、濃縮海水を液滴として多量に含むため、きわめて乾
き度が低くなっている。

【００２８】さて、前記上部管寄せ７内へ流入した蒸気
は、まず前記調整手段５を通過する。前記調整手段５
は、前記のように、太い線条を用いた線条集合体から形
成されているため、蒸気の乾き度が低く、多量の液滴を
含んでいたとしても、前記各線条によって、蒸気中のほ
とんどの液滴を確実に捕捉することができる。また、前
記調整手段５は、前記のように、空隙率および開孔率が
高い前記線条集合体から形成されているので、捕捉した
液滴によって前記各線条間の空隙部分が塞がれるのを防
止することができる。しかも、前記線条集合体の空隙率
および開孔率がともに高いので、蒸気が前記調整手段５
を通過する際の圧損の増加を抑制して蒸気の流速が増加
するのを抑制することができるため、前記各線条によっ
て捕捉した液滴が蒸気の流れによって、前記調整手段５
から流出するのを防止することができる。そのため、前
記調整手段５を通過した蒸気は、ほとんどの液滴が除去
され、前記所定乾き度以上に調整される。

【００２９】そして、前記調整手段５を通過することに
よって、前記所定乾き度となった蒸気は、前記各気水分
離手段４へ流入する。この蒸気は、前記のように、前記
調整手段５によって前記所定乾き度以上に調整されてい
るので、前記気水分離手段４は、蒸気から確実に液滴を
除去することができ、乾き度を確実に向上させることが
できる。

【００３０】したがって、前記各気水分離手段４を通過
した蒸気は、乾き度がきわめて高くなっている。そのた
め、前記凝縮部３において、この蒸気を凝縮させると、
きわめて純度の高い蒸留水を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、凝縮部への蒸気の乾
き度の低下を防止することができるため、純度の高い蒸
留水を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る造水装置の一実施例を示す縦断
側面説明図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面説明図である。

【符号の説明】

１ 造水装置 ２ 蒸発部 ３ 凝縮部 ４ 気水分離手段 ５ 蒸気乾き度調整手段

フロントページの続き (72)発明者 大▲崎▼ 崇嗣 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 4D034 AA01 BA03 CA12 DA04

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海水の蒸発部２と蒸気の凝縮部３との間
   に気水分離手段４を設けた造水装置１において、前記蒸
   発部２と前記気水分離手段４との間に、多孔質部材から
   なる蒸気乾き度調整手段５を設けたことを特徴とする造
   水装置。