JP4400857B2 - プレート式造水装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水等を原料水とし、この原料水を加熱して沸騰蒸発し、発生する水蒸気を凝縮することによって淡水を製造するようにした造水装置のうち、前記原料水の加熱蒸発と、水蒸気の凝縮とに、伝熱板の複数枚をその間に流体の通路を形成するようにして積層することで構成して成るプレート式熱交換器を使用したプレート式造水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術としての特許文献１には、この種のプレート式造水装置が記載されている。
【０００３】
すなわち、このプレート式造水装置は、支持板における表裏両面のうち一方の面に、熱交換プレートの複数枚をその間に流体通路を形成するように積層して成る加熱用プレート式熱交換器と、同じく、熱交換プレートの複数枚をその間に流体通路を形成するように積層して成る凝縮用プレート式熱交換器とを、他方の面に、円筒形にした気液分離タンクを各々取付け、前記加熱用プレート式熱交換器において、原料水を、ディーゼル機関における循環冷却水等を熱源として加熱することで沸騰蒸発し、この沸騰蒸発した濃縮原料水及び水蒸気を前記気液分離タンク内に導き、この気液分離タンク内において分離した水蒸気を、前記凝縮用プレート式熱交換器に導いて、ここで冷却水との熱交換にて凝縮することによって、淡水を製造するというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２９９９２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この前記先行技術におけるプレート式造水装置は、加熱用プレート式熱交換器において加熱にて沸騰蒸発した沸騰水つまり濃縮原料水及び水蒸気を、断面円形のパイプ配管を介して前記加熱用プレート式熱交換器とは前記支持板を挟んで反対側に位置する気液分離タンク内に導入する一方、前記気液分離タンク内において分離した水蒸気を、同じく断面円形のパイプ配管を介して前記気液分離タンクとは前記支持板を挟んで反対側に位置する凝縮用プレート式熱交換器に導入するように構成している。
【０００６】
このために、加熱用プレート式熱交換器において沸騰蒸発にて発生した沸騰水のうち水蒸気が、円形パイプを介して気液分離タンク内に流入したのちこの気液分離タンク内から再び円形パイプを介して凝縮用プレート式熱交換器に導かれるまでの間における流れの圧力損失が大きいから、この大きい圧力損失の分だけ、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量が低くなるという問題がある。
【０００７】
しかも、前記気液分離タンクが、円筒形であることにより、これが取付くスタンド支持板から大きく突出することになるから、全体が可成り大型化し、且つ、重量をアップするという問題もあった。
【０００８】
また、前記先行技術のプレート式造水装置の加熱用プレート式熱交換器においては、その積層方向から見て一端上部の隅部に、当該加熱用プレート式熱交換器からの沸騰水（濃縮原料水及び水蒸気）の出口を位置する一方、その積層方向から見て、他端下部の隅部に、当該加熱用プレート式熱交換器への原料水の供給口を位置するという構成にしていることにより、その各熱交換プレートの間における流体通路のうち原料水が流入して沸騰蒸発する原料水通路内においては、その一端下部における隅部及び他端上部の隅部とに、前記原料水の流れに淀みができるというように、流れが不均一になっているから、熱交換プレートの全面を熱交換のために有効に活用できず、その分だけ効率が低いばかりか、部分的なスケール発生の原因になるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解消したプレート式造水装置を提供することを技術的課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「支持板における表裏両面のうち一方の面に、原料水を加熱用流体との熱交換にて沸騰蒸発する加熱用プレート式熱交換器と、水蒸気を冷却用流体との熱交換にて凝縮する凝縮用プレート式熱交換器とを並べて取付ける一方、前記支持板における表裏両面のうち他方の面側に、原料水と水蒸気とを分離する気液分離タンクを配設して成るプレート式造水装置において、
前記支持板には、当該支持板における一方の面に取付けた加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路からの沸騰水出口通路に連通する沸騰水出口ポートと、同じく当該支持板における一方の面に取付けた前記凝縮用プレート式熱交換器における各水蒸気通路への水蒸気入口通路に連通する水蒸気入口ポートとを、当該支持板における他方の面に開口するように設ける一方、
前記気液分離タンクを、そのうち前記支持板側の部分を開放した構成にし、
この気液分離タンクを、前記支持板における他方の面に、前記加熱用プレート式熱交換器における前記沸騰水出口ポート及び前記凝縮用プレート式熱交換器における前記水蒸気入口ポートが前記開放した部分において気液分離タンク内に直接開口し、且つ、前記開放した部分を前記支持板にて閉塞するようにフランジ接合にて取付け、
更に、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にする。」
ことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記気液分離タンクにおける内部のうち前記沸騰水出口ポートと前記水蒸気入口ポートとの間の部分に、前記沸騰水出口ポートから前記水蒸気入口ポートに至る水蒸気中の水滴を捕集するデミスターを設ける。」
ことを特徴としている。
【００１２】
更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートを、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、少なくとも二つにして、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置する。」
ことを特徴としている。
【００１３】
次に、本発明の請求項４は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路を、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端の部位に位置する。」
ことを特徴としている。
【００１４】
これに加えて、本発明の請求項５は、
「前記請求項１〜４のいずれかの記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における熱交換プレートとを、前記凝縮用プレート式熱交換器における熱交換プレートとを、一体の熱交換プレートに構成した。」
ことを特徴としている。
【００１５】
【発明の作用・効果】
前記請求項１のように構成することにより、加熱用プレート式熱交換器において沸騰蒸発した沸騰水、つまり、水蒸気及び濃縮原料水を、先行技術のようにパイプ配管を経ることなく、気液分離タンク内に直接的に導入することができ、また、この気液分離タンク内において分離した水蒸気を、先行技術のようにパイプ配管を経ることなく、凝縮用プレート式熱交換器に直接的に導入することができて、前記加熱用プレート式熱交換器から前記気液分離タンク内を経て前記凝縮用プレート式熱交換器に至るまでの間における水蒸気流れの圧力損失が大幅に低くできるから、この圧力損失を低くできる分だけ、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量の増大を達成することができる。
【００１６】
また、前記気液分離タンクは、支持板に対して、パイプ配管を介することなく、当該気液分離タンクにおける開放した部分を支持板にて閉塞するというように直接的に取付けているので、前記した先行技術の場合によりも、全体を大幅に小型・軽量化できる。
【００１７】
その上、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にしたことにより、
（ａ）．前記気液分離タンク内において、加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口ポートから凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口ポートに至るまでの距離が、先行技術のように円形にした場合よりも遥かに短くなる。
（ｂ）．前記気液分離タンク内での前記沸騰水出口ポートから前記水蒸気入口ポートへの水蒸気の流れも、先行技術のように円形にした場合よりも円滑になるとともに、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路内、及び前記凝縮用プレート式熱交換器における各水蒸気通路内における流体の流れが円滑になる。
（ｃ）．前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとにおける通路断面積を、先行技術のように円形にした場合よりも遥かに大きくできる。
から、これら（ａ）〜（ｃ）が相俟って水蒸気の流れの圧力損失を、一層に低減することができて、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量の増大をより促進できる。
【００１８】
次に、請求項３に記載したように構成することにより、加熱用プレート式熱交換器が小型である場合において、原料水は、下側の部分から上側における略中央に部分に向かって沸騰蒸発しながら上昇することになって、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを回避できるから、各熱交換プレートの全面を熱交換のために有効に活用できて、その分だけ効率をアップできるばかりか、部分的なスケール発生を抑制できる。
【００１９】
また、前記加熱用プレート式熱交換器が小型である場合には、請求項４に記載した構成にすることにより、各原料水通路から沸騰水出口通路への沸騰水の流れ込みが横方向の各所が行われることになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを確実に少なくできる。
【００２０】
また、請求項５に記載したように構成することにより、前記加熱用プレート式熱交換器と、凝縮用プレート式熱交換器とが一体的な構造になるから、更なる小型・軽量化を図ることができるとともに、各熱交換プレートのプレス加工が一挙に簡単にできて、製造コストの低減を達成できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００２２】
図１〜図４は、第１の実施の形態を示す。
【００２３】
この図において、符号１は、地面等からスタンド式に立設した支持板を示し、この支持板１における表裏両面のうち一方の面１ａには、その下部に加熱用プレート式熱交換器２が、その上部に凝縮用プレート式熱交換器３が各々取付けられている一方、前記支持板１における表裏両面のうち他方の面１ｂの側には、気液分離タンク４が配設されている。
【００２４】
前記加熱用プレート式熱交換器２は、図２及び図３に示すように、前記支持板１における表裏両面のうち一方の面１ａに、従来から良く知られているように、横方向に長い長方形にした薄金属板製の熱交換プレート２ａの複数枚とシール体２ｂの複数枚とを交互に積層し、この積層体をその一端面に配設した面板２ｃを複数本のボルト２ｄにて前記支持板１に締結することによって、前記各熱交換プレート２ａの間に、原料水通路２ｅの複数個と、加熱流体通路２ｆの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００２５】
また、前記加熱用プレート式熱交換器２の内部には、前記各原料水通路２ｅに連通する少なくとも二つの原料水入口通路２ｇが、その積層方向から見て下側の左右両隅部の部分に、前記原料水通路２ｅに連通する沸騰水出口通路２ｈが、その積層方向から見て上側の略中央の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００２６】
更にまた、前記加熱用プレート式熱交換器２の内部には、前記各加熱流体通路２ｆに連通する少なくとも一つの加熱流体入口通路２ｉが、その積層方向から見て一端部側の部位に、前記各加熱流体通路２ｆに連通する少なくとも一つの加熱流体出口通路２ｊが、その積層方向から見て他端部側の部位に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００２７】
一方、前記凝縮用プレート式熱交換器３は、図２及び図４に示すように、前記支持板１における表裏両面のうち一方の面１ａに、従来から良く知られているように、横方向に長い長方形にした薄金属板製の熱交換プレート３ａの複数枚とシール体３ｂの複数枚とを交互に積層し、この積層体をその一端面に配設した面板３ｃを複数本のボルト３ｄにて前記支持板１に締結することによって、前記各熱交換プレート３ａの間に、水蒸気通路３ｅの複数個と、冷却流体通路３ｆの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００２８】
また、前記凝縮用プレート式熱交換器３の内部には、前記各水蒸気通路３ｅに連通する一つの水蒸気入口通路３ｇが、その積層方向から見て上側の略中央の部分に、前記水蒸気通路３ｅに連通する少なくとも二つの凝縮水出口通路３ｈが、その積層方向から見て下側の左右両隅部の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００２９】
更にまた、前記前記凝縮用プレート式熱交換器３の内部には、前記各冷却流体通路３ｆに連通する少なくとも一つの冷却流体入口通路３ｉが、その積層方向から見て一端部側の部分に、前記各冷却流体通路３ｅに連通する少なくとも一つの冷却流体出口通路３ｊが、その積層方向から見て他端部側の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００３０】
そして、前記支持板１には、前記加熱用プレート式熱交換器２における両原料水入口通路２ｇに連通する原料水入口ポート５、沸騰水出口通路２ｈに連通する沸騰水出口ポート６、加熱流体入口通路２ｉに連通する加熱流体入口ポート７及び加熱流体出口通路２ｊに連通する加熱流体入口ポー８を、これら各ポートが支持板１における他方の側面１ｂに開口するように設ける。
【００３１】
更に、前記支持板１には、前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口通路３ｇに連通する水蒸気入口ポート９、両凝縮水出口通路３ｈに連通する凝縮水出口ポート１０、冷却流体入口通路３ｉに連通する冷却流体入口ポート１１及び冷却流体出口通路３ｊに連通する冷却流体出口ポート１２を、これら各ポートが支持板１における他方の側面１ｂに開口するように設ける。
【００３２】
この場合において、前記加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６と、前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口通路３ｇ及び水蒸気入口ポート９とを、それぞれ横方向に長い長溝孔の形態にするとともに、前記沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６における長溝孔と、前記水蒸気入口通路３ｇ及び水蒸気入口ポート９における長溝孔とを、これらが互いに平行又は略平行になるように構成する。
【００３３】
そして、前記支持板１における表裏両面のうち他方の面１ｂの側に、前記気液分離タンク４を配設するに際しては、この気液分離タンク４を、そのうち前記支持板１側における一つの側面の部分を開放した構成にして、この開放した部分の周囲が前記支持板１における他方の側面１ｂに密着した状態にし、前記沸騰水出口ポート６及び前記水蒸気入口ポート９の両方が前記開放した部分において気液分離タンク４内に直接的に開口し、且つ、前記気液分離タンク４における開放した部分を前記支持板１にて閉塞するようにして、フランジ接合にて取付けるという構成にする。
【００３４】
この気液分離タンク４の底部には、濃縮原料水の出口１３が、その内部のうち前記沸騰水出口ポート６と前記水蒸気入口ポート９との間の部分には、前記沸騰水出口ポート６から前記水蒸気入口ポート９に至る水蒸気中の水滴を捕集するためのデミスター１４が設けられている。
【００３５】
この構成において、原料水は、加熱用プレート式熱交換器２における各原料水通路２ｅ内に、両原料水入口ポート５及び両原料水入口通路２ｇから流入し、ここで、隣の加熱流体通路２ｆ内を流れる加熱流体との熱交換にて加熱されることにより沸騰蒸発する。
【００３６】
この沸騰蒸発にて発生した沸騰水、つまり、水蒸気及び濃縮原料水は、沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６を介して気液分離タンク４内に導かれ、ここで、水蒸気と濃縮原料水とに分離され、分離された濃縮原料水は出口１３から排出される一方、分離された水蒸気は、当該水蒸気中の水滴がデミスター１４にて捕集されたのち、凝縮用プレート式熱交換器３における各水蒸気通路３ｅ内に、水蒸気入口ポート９及び水蒸気入口通路３ｇを介して流入し、ここで、隣の冷却流体通路３ｆ内を流れる冷却流体との熱交換にて冷却されることにより凝縮し、凝縮水となって、両凝縮水出口ポート１０から機外に取り出される。
【００３７】
この場合において、前記加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口ポート６及び前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口ポート９は、気液分離タンク４内に直接的に開口していることにより、前記加熱用プレート式熱交換器２から前記気液分離タンク４内を経て前記凝縮用プレート式熱交換器３に至るまでの間における水蒸気流れの圧力損失が大幅に低くなる。
【００３８】
また、この水蒸気流れの圧力損失は、前記加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６と、前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口通路３ｇ及び水蒸気入口ポート９とを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にしたことにより、その間の距離が短くなるとともに水蒸気の流れが円滑になるから、より低減できる。
【００３９】
また、前記加熱用プレート式熱交換器２においては、その沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６を、当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器２における二つの原料水入口通路２ｇ及び原料水入口ポート５を、当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置していることにより、原料水は、下側の左右両隅部の部分から上側における略中央に部分に向かって沸騰蒸発しながら上昇することになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを回避できる。
【００４０】
この場合において、前記原料水入口通路２ｇ及び原料水入口ポート５を三つ以上の複数個にて、そのうち少なくとも二つを、下側における左右両側の隅部に位置するという構成にして良い。また、加熱用プレート式熱交換器２が、比較的小型であるときには、当該加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口通路２ｈを、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器２における各原料水通路２ｅへの原料水入口通路２ｇを、当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て下端の部位に位置することにより、各原料水通路２ｅから沸騰水出口通路２ｈへの沸騰水の流れ込みが横方向の各所が行われることになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを確実に少なくできる。
【００４１】
次に、図５は、第２の実施の形態を示す。
【００４２】
この第２の実施の形態は、前記した第１の実施の形態において、前記加熱用プレート式熱交換器２における各熱交換プレート２ａと、前記凝縮用プレート式熱交換器３における各熱交換プレート２ａとを、一体化して、一枚の熱交換プレートにて構成した場合であり、その他の構成は、前記第１の実施の形態と同様にである。
【００４３】
この第２の実施の形態によると、前記加熱用プレート式熱交換器２と、前記凝縮用プレート式熱交換器３とが一体的な構造になるから、更なる小型・軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】図１のIII −III 視断面図である。
【図４】図１のIV−IV視断面図である。
【図５】第１の実施の形態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 支持板
２ 加熱用プレート式熱交換器
２ａ 熱交換プレート
２ｂ スペーサ
２ｅ 原料水通路
２ｆ 加熱流体通路
２ｈ 沸騰水出口通路
２ｇ 原料水入口通路
２ｉ 加熱流体入口通路
２ｊ 加熱流体出口通路
６ 沸騰水出口ポート
３ 凝縮用プレート式熱交換器
３ａ 熱交換プレート
３ｂ スペーサ
３ｅ 水蒸気通路
３ｆ 冷却流体通路
３ｈ 凝縮水出口通路
３ｇ 水蒸気入口通路
３ｉ 冷却流体入口通路
３ｊ 冷却流体出口通路
９ 水蒸気入口ポート
４ 気液分離タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水等を原料水とし、この原料水を加熱して沸騰蒸発し、発生する水蒸気を凝縮することによって淡水を製造するようにした造水装置のうち、前記原料水の加熱蒸発と、水蒸気の凝縮とに、伝熱板の複数枚をその間に流体の通路を形成するようにして積層することで構成して成るプレート式熱交換器を使用したプレート式造水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術としての特許文献１には、この種のプレート式造水装置が記載されている。
【０００３】
すなわち、このプレート式造水装置は、支持板における表裏両面のうち一方の面に、熱交換プレートの複数枚をその間に流体通路を形成するように積層して成る加熱用プレート式熱交換器と、同じく、熱交換プレートの複数枚をその間に流体通路を形成するように積層して成る凝縮用プレート式熱交換器とを、他方の面に、円筒形にした気液分離タンクを各々取付け、前記加熱用プレート式熱交換器において、原料水を、ディーゼル機関における循環冷却水等を熱源として加熱することで沸騰蒸発し、この沸騰蒸発した濃縮原料水及び水蒸気を前記気液分離タンク内に導き、この気液分離タンク内において分離した水蒸気を、前記凝縮用プレート式熱交換器に導いて、ここで冷却水との熱交換にて凝縮することによって、淡水を製造するというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２９９９２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この前記先行技術におけるプレート式造水装置は、加熱用プレート式熱交換器において加熱にて沸騰蒸発した沸騰水つまり濃縮原料水及び水蒸気を、断面円形のパイプ配管を介して前記加熱用プレート式熱交換器とは前記支持板を挟んで反対側に位置する気液分離タンク内に導入する一方、前記気液分離タンク内において分離した水蒸気を、同じく断面円形のパイプ配管を介して前記気液分離タンクとは前記支持板を挟んで反対側に位置する凝縮用プレート式熱交換器に導入するように構成している。
【０００６】
このために、加熱用プレート式熱交換器において沸騰蒸発にて発生した沸騰水のうち水蒸気が、円形パイプを介して気液分離タンク内に流入したのちこの気液分離タンク内から再び円形パイプを介して凝縮用プレート式熱交換器に導かれるまでの間における流れの圧力損失が大きいから、この大きい圧力損失の分だけ、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量が低くなるという問題がある。
【０００７】
しかも、前記気液分離タンクが、円筒形であることにより、これが取付くスタンド支持板から大きく突出することになるから、全体が可成り大型化し、且つ、重量をアップするという問題もあった。
【０００８】
また、前記先行技術のプレート式造水装置の加熱用プレート式熱交換器においては、その積層方向から見て一端上部の隅部に、当該加熱用プレート式熱交換器からの沸騰水（濃縮原料水及び水蒸気）の出口を位置する一方、その積層方向から見て、他端下部の隅部に、当該加熱用プレート式熱交換器への原料水の供給口を位置するという構成にしていることにより、その各熱交換プレートの間における流体通路のうち原料水が流入して沸騰蒸発する原料水通路内においては、その一端下部における隅部及び他端上部の隅部とに、前記原料水の流れに淀みができるというように、流れが不均一になっているから、熱交換プレートの全面を熱交換のために有効に活用できず、その分だけ効率が低いばかりか、部分的なスケール発生の原因になるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解消したプレート式造水装置を提供することを技術的課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「支持板における表裏両面のうち一方の面に、原料水を加熱用流体との熱交換にて沸騰蒸発する加熱用プレート式熱交換器と、水蒸気を冷却用流体との熱交換にて凝縮する凝縮用プレート式熱交換器とを並べて取付ける一方、前記支持板における表裏両面のうち他方の面側に、原料水と水蒸気とを分離する気液分離タンクを配設して成るプレート式造水装置において、
前記支持板には、当該支持板における一方の面に取付けた加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路からの沸騰水出口通路に連通する沸騰水出口ポートと、同じく当該支持板における一方の面に取付けた前記凝縮用プレート式熱交換器における各水蒸気通路への水蒸気入口通路に連通する水蒸気入口ポートとを、当該支持板における他方の面に開口するように設ける一方、
前記気液分離タンクを、そのうち前記支持板側の部分を開放した構成にし、
この気液分離タンクを、前記支持板における他方の面に、前記加熱用プレート式熱交換器における前記沸騰水出口ポート及び前記凝縮用プレート式熱交換器における前記水蒸気入口ポートが前記開放した部分において気液分離タンク内に直接開口し、且つ、前記開放した部分を前記支持板にて閉塞するようにフランジ接合にて取付け、
更に、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にする。」
ことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記気液分離タンクにおける内部のうち前記沸騰水出口ポートと前記水蒸気入口ポートとの間の部分に、前記沸騰水出口ポートから前記水蒸気入口ポートに至る水蒸気中の水滴を捕集するデミスターを設ける。」
ことを特徴としている。
【００１２】
更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートを、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、少なくとも二つにして、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置する。」
ことを特徴としている。
【００１３】
次に、本発明の請求項４は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路を、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端の部位に位置する。」
ことを特徴としている。
【００１４】
これに加えて、本発明の請求項５は、
「前記請求項１〜４のいずれかの記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における熱交換プレートとを、前記凝縮用プレート式熱交換器における熱交換プレートとを、一体の熱交換プレートに構成した。」
ことを特徴としている。
【００１５】
【発明の作用・効果】
前記請求項１のように構成することにより、加熱用プレート式熱交換器において沸騰蒸発した沸騰水、つまり、水蒸気及び濃縮原料水を、先行技術のようにパイプ配管を経ることなく、気液分離タンク内に直接的に導入することができ、また、この気液分離タンク内において分離した水蒸気を、先行技術のようにパイプ配管を経ることなく、凝縮用プレート式熱交換器に直接的に導入することができて、前記加熱用プレート式熱交換器から前記気液分離タンク内を経て前記凝縮用プレート式熱交換器に至るまでの間における水蒸気流れの圧力損失が大幅に低くできるから、この圧力損失を低くできる分だけ、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量の増大を達成することができる。
【００１６】
また、前記気液分離タンクは、支持板に対して、パイプ配管を介することなく、当該気液分離タンクにおける開放した部分を支持板にて閉塞するというように直接的に取付けているので、前記した先行技術の場合によりも、全体を大幅に小型・軽量化できる。
【００１７】
その上、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にしたことにより、
（ａ）．前記気液分離タンク内において、加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口ポートから凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口ポートに至るまでの距離が、先行技術のように円形にした場合よりも遥かに短くなる。
（ｂ）．前記気液分離タンク内での前記沸騰水出口ポートから前記水蒸気入口ポートへの水蒸気の流れも、先行技術のように円形にした場合よりも円滑になるとともに、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路内、及び前記凝縮用プレート式熱交換器における各水蒸気通路内における流体の流れが円滑になる。
（ｃ）．前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとにおける通路断面積を、先行技術のように円形にした場合よりも遥かに大きくできる。
から、これら（ａ）〜（ｃ）が相俟って水蒸気の流れの圧力損失を、一層に低減することができて、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量の増大をより促進できる。
【００１８】
次に、請求項３に記載したように構成することにより、加熱用プレート式熱交換器が小型である場合において、原料水は、下側の部分から上側における略中央に部分に向かって沸騰蒸発しながら上昇することになって、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを回避できるから、各熱交換プレートの全面を熱交換のために有効に活用できて、その分だけ効率をアップできるばかりか、部分的なスケール発生を抑制できる。
【００１９】
また、前記加熱用プレート式熱交換器が小型である場合には、請求項４に記載した構成にすることにより、各原料水通路から沸騰水出口通路への沸騰水の流れ込みが横方向の各所が行われることになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを確実に少なくできる。
【００２０】
また、請求項５に記載したように構成することにより、前記加熱用プレート式熱交換器と、凝縮用プレート式熱交換器とが一体的な構造になるから、更なる小型・軽量化を図ることができるとともに、各熱交換プレートのプレス加工が一挙に簡単にできて、製造コストの低減を達成できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００２２】
図１〜図４は、第１の実施の形態を示す。
【００２３】
この図において、符号１は、地面等からスタンド式に立設した支持板を示し、この支持板１における表裏両面のうち一方の面１ａには、その下部に加熱用プレート式熱交換器２が、その上部に凝縮用プレート式熱交換器３が各々取付けられている一方、前記支持板１における表裏両面のうち他方の面１ｂの側には、気液分離タンク４が配設されている。
【００２４】
前記加熱用プレート式熱交換器２は、図２及び図３に示すように、前記支持板１における表裏両面のうち一方の面１ａに、従来から良く知られているように、横方向に長い長方形にした薄金属板製の熱交換プレート２ａの複数枚とシール体２ｂの複数枚とを交互に積層し、この積層体をその一端面に配設した面板２ｃを複数本のボルト２ｄにて前記支持板１に締結することによって、前記各熱交換プレート２ａの間に、原料水通路２ｅの複数個と、加熱流体通路２ｆの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００２５】
また、前記加熱用プレート式熱交換器２の内部には、前記各原料水通路２ｅに連通する少なくとも二つの原料水入口通路２ｇが、その積層方向から見て下側の左右両隅部の部分に、前記原料水通路２ｅに連通する沸騰水出口通路２ｈが、その積層方向から見て上側の略中央の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００２６】
更にまた、前記加熱用プレート式熱交換器２の内部には、前記各加熱流体通路２ｆに連通する少なくとも一つの加熱流体入口通路２ｉが、その積層方向から見て一端部側の部位に、前記各加熱流体通路２ｆに連通する少なくとも一つの加熱流体出口通路２ｊが、その積層方向から見て他端部側の部位に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００２７】
一方、前記凝縮用プレート式熱交換器３は、図２及び図４に示すように、前記支持板１における表裏両面のうち一方の面１ａに、従来から良く知られているように、横方向に長い長方形にした薄金属板製の熱交換プレート３ａの複数枚とシール体３ｂの複数枚とを交互に積層し、この積層体をその一端面に配設した面板３ｃを複数本のボルト３ｄにて前記支持板１に締結することによって、前記各熱交換プレート３ａの間に、水蒸気通路３ｅの複数個と、冷却流体通路３ｆの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００２８】
また、前記凝縮用プレート式熱交換器３の内部には、前記各水蒸気通路３ｅに連通する一つの水蒸気入口通路３ｇが、その積層方向から見て上側の略中央の部分に、前記水蒸気通路３ｅに連通する少なくとも二つの凝縮水出口通路３ｈが、その積層方向から見て下側の左右両隅部の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００２９】
更にまた、前記前記凝縮用プレート式熱交換器３の内部には、前記各冷却流体通路３ｆに連通する少なくとも一つの冷却流体入口通路３ｉが、その積層方向から見て一端部側の部分に、前記各冷却流体通路３ｅに連通する少なくとも一つの冷却流体出口通路３ｊが、その積層方向から見て他端部側の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。
【００３０】
そして、前記支持板１には、前記加熱用プレート式熱交換器２における両原料水入口通路２ｇに連通する原料水入口ポート５、沸騰水出口通路２ｈに連通する沸騰水出口ポート６、加熱流体入口通路２ｉに連通する加熱流体入口ポート７及び加熱流体出口通路２ｊに連通する加熱流体入口ポー８を、これら各ポートが支持板１における他方の側面１ｂに開口するように設ける。
【００３１】
更に、前記支持板１には、前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口通路３ｇに連通する水蒸気入口ポート９、両凝縮水出口通路３ｈに連通する凝縮水出口ポート１０、冷却流体入口通路３ｉに連通する冷却流体入口ポート１１及び冷却流体出口通路３ｊに連通する冷却流体出口ポート１２を、これら各ポートが支持板１における他方の側面１ｂに開口するように設ける。
【００３２】
この場合において、前記加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６と、前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口通路３ｇ及び水蒸気入口ポート９とを、それぞれ横方向に長い長溝孔の形態にするとともに、前記沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６における長溝孔と、前記水蒸気入口通路３ｇ及び水蒸気入口ポート９における長溝孔とを、これらが互いに平行又は略平行になるように構成する。
【００３３】
そして、前記支持板１における表裏両面のうち他方の面１ｂの側に、前記気液分離タンク４を配設するに際しては、この気液分離タンク４を、そのうち前記支持板１側における一つの側面の部分を開放した構成にして、この開放した部分の周囲が前記支持板１における他方の側面１ｂに密着した状態にし、前記沸騰水出口ポート６及び前記水蒸気入口ポート９の両方が前記開放した部分において気液分離タンク４内に直接的に開口し、且つ、前記気液分離タンク４における開放した部分を前記支持板１にて閉塞するようにして、フランジ接合にて取付けるという構成にする。
【００３４】
この気液分離タンク４の底部には、濃縮原料水の出口１３が、その内部のうち前記沸騰水出口ポート６と前記水蒸気入口ポート９との間の部分には、前記沸騰水出口ポート６から前記水蒸気入口ポート９に至る水蒸気中の水滴を捕集するためのデミスター１４が設けられている。
【００３５】
この構成において、原料水は、加熱用プレート式熱交換器２における各原料水通路２ｅ内に、両原料水入口ポート５及び両原料水入口通路２ｇから流入し、ここで、隣の加熱流体通路２ｆ内を流れる加熱流体との熱交換にて加熱されることにより沸騰蒸発する。
【００３６】
この沸騰蒸発にて発生した沸騰水、つまり、水蒸気及び濃縮原料水は、沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６を介して気液分離タンク４内に導かれ、ここで、水蒸気と濃縮原料水とに分離され、分離された濃縮原料水は出口１３から排出される一方、分離された水蒸気は、当該水蒸気中の水滴がデミスター１４にて捕集されたのち、凝縮用プレート式熱交換器３における各水蒸気通路３ｅ内に、水蒸気入口ポート９及び水蒸気入口通路３ｇを介して流入し、ここで、隣の冷却流体通路３ｆ内を流れる冷却流体との熱交換にて冷却されることにより凝縮し、凝縮水となって、両凝縮水出口ポート１０から機外に取り出される。
【００３７】
この場合において、前記加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口ポート６及び前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口ポート９は、気液分離タンク４内に直接的に開口していることにより、前記加熱用プレート式熱交換器２から前記気液分離タンク４内を経て前記凝縮用プレート式熱交換器３に至るまでの間における水蒸気流れの圧力損失が大幅に低くなる。
【００３８】
また、この水蒸気流れの圧力損失は、前記加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６と、前記凝縮用プレート式熱交換器３における水蒸気入口通路３ｇ及び水蒸気入口ポート９とを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にしたことにより、その間の距離が短くなるとともに水蒸気の流れが円滑になるから、より低減できる。
【００３９】
また、前記加熱用プレート式熱交換器２においては、その沸騰水出口通路２ｈ及び沸騰水出口ポート６を、当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器２における二つの原料水入口通路２ｇ及び原料水入口ポート５を、当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置していることにより、原料水は、下側の左右両隅部の部分から上側における略中央に部分に向かって沸騰蒸発しながら上昇することになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを回避できる。
【００４０】
この場合において、前記原料水入口通路２ｇ及び原料水入口ポート５を三つ以上の複数個にて、そのうち少なくとも二つを、下側における左右両側の隅部に位置するという構成にして良い。また、加熱用プレート式熱交換器２が、比較的小型であるときには、当該加熱用プレート式熱交換器２における沸騰水出口通路２ｈを、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器２における各原料水通路２ｅへの原料水入口通路２ｇを、当該加熱用プレート式熱交換器２における積層方向から見て下端の部位に位置することにより、各原料水通路２ｅから沸騰水出口通路２ｈへの沸騰水の流れ込みが横方向の各所が行われることになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを確実に少なくできる。
【００４１】
次に、図５は、第２の実施の形態を示す。
【００４２】
この第２の実施の形態は、前記した第１の実施の形態において、前記加熱用プレート式熱交換器２における各熱交換プレート２ａと、前記凝縮用プレート式熱交換器３における各熱交換プレート２ａとを、一体化して、一枚の熱交換プレートにて構成した場合であり、その他の構成は、前記第１の実施の形態と同様にである。
【００４３】
この第２の実施の形態によると、前記加熱用プレート式熱交換器２と、前記凝縮用プレート式熱交換器３とが一体的な構造になるから、更なる小型・軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】図１のIII −III 視断面図である。
【図４】図１のIV−IV視断面図である。
【図５】第１の実施の形態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 支持板
２ 加熱用プレート式熱交換器
２ａ 熱交換プレート
２ｂ スペーサ
２ｅ 原料水通路
２ｆ 加熱流体通路
２ｈ 沸騰水出口通路
２ｇ 原料水入口通路
２ｉ 加熱流体入口通路
２ｊ 加熱流体出口通路
６ 沸騰水出口ポート
３ 凝縮用プレート式熱交換器
３ａ 熱交換プレート
３ｂ スペーサ
３ｅ 水蒸気通路
３ｆ 冷却流体通路
３ｈ 凝縮水出口通路
３ｇ 水蒸気入口通路
３ｉ 冷却流体入口通路
３ｊ 冷却流体出口通路
９ 水蒸気入口ポート
４ 気液分離タンク
Claims (5)
- 支持板における表裏両面のうち一方の面に、原料水を加熱用流体との熱交換にて沸騰蒸発する加熱用プレート式熱交換器と、水蒸気を冷却用流体との熱交換にて凝縮する凝縮用プレート式熱交換器とを並べて取付ける一方、前記支持板における表裏両面のうち他方の面側に、原料水と水蒸気とを分離する気液分離タンクを配設して成るプレート式造水装置において、
前記支持板には、当該支持板における一方の面に取付けた加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路からの沸騰水出口通路に連通する沸騰水出口ポートと、同じく当該支持板における一方の面に取付けた前記凝縮用プレート式熱交換器における各水蒸気通路への水蒸気入口通路に連通する水蒸気入口ポートとを、当該支持板における他方の面に開口するように設ける一方、
前記気液分離タンクを、そのうち前記支持板側の部分を開放した構成にし、
この気液分離タンクを、前記支持板における他方の面に、前記加熱用プレート式熱交換器における前記沸騰水出口ポート及び前記凝縮用プレート式熱交換器における前記水蒸気入口ポートが前記開放した部分において気液分離タンク内に直接開口し、且つ、前記開放した部分を前記支持板にて閉塞するようにフランジ接合にて取付け、
更に、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポートとを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にする、
ことを特徴とするプレート式造水装置。 - 前記請求項１の記載において、前記気液分離タンクにおける内部のうち前記沸騰水出口ポートと前記水蒸気入口ポートとの間の部分に、前記沸騰水出口ポートから前記水蒸気入口ポートに至る水蒸気中の水滴を捕集するデミスターを設けることを特徴とするプレート式造水装置。
- 前記請求項１又は２の記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートを、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、少なくとも二つにして、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置することを特徴とするプレート式造水装置。
- 前記請求項１又は２の記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路を、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端の部位に位置することを特徴とするプレート式造水装置。
- 前記請求項１〜４のいずれかの記載において、前記加熱用プレート式熱交換器における熱交換プレートと、前記凝縮用プレート式熱交換器における熱交換プレートとを、一体の熱交換プレートに構成したことを特徴とするプレート式造水装置。
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