JP4651607B2 - 多段フラッシュ式造水装置 - Google Patents

Description

本発明は、多段フラッシュ式造水装置に関するものである。

多段フラッシュ式造水装置は、容器内に複数の蒸発室（ステージともいう）が多段に（直列に）形成され、そしてこれら各蒸発室においては、順次、海水（以下、ブラインともいう）のフラッシュ蒸発（減圧蒸発）が行われるとともに各蒸発室にて蒸発した蒸気を冷却することにより、海水から清水を得るようにしたものである。

ところで、各蒸発室における圧力は、下流側に行くにしたがって低くなるようにされており、例えば隣接する蒸発室同士間の圧力差は、各蒸発室を移動するブラインの量により、すなわち両蒸発室同士の連通用開口部に設けられた可動堰の開度量により制御されていた。

しかし、可動堰によりその開度量を調節している場合でも、例えば流れの乱れにより液面が変動してブラインの液面が下がると、隣接する蒸発室同士間にて蒸気の吹き抜けが発生するという問題があった。なお、吹き抜けが発生すると、本来、それぞれ適正な圧力に保持されている各蒸発室内の圧力バランスが崩れるため、蒸発効率が低下するという不都合が起きる。

このような蒸気の吹き抜けを回避するために、連通用開口部の手前（上流側）に背の低い帯板材（シルとも呼ばれている）を流路の幅方向でもって配置してブラインに跳水を起こさせ、下流側すなわち連通用開口部でのブラインの液面を高く維持するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６０−２２５６８３号公報

ところで、上述したように、通常、ブラインの流れは定常ではなく、非常に乱れた状態であるとともに流速についても脈動があり、さらに取り込むブラインの温度変化により、その液面に長期的な変動が生じるため、上述したような背の低い帯板材では、安定した跳水が得られないという問題がある。

そこで、本発明は、蒸発室同士の連通用開口部の手前で安定した跳水が得られる多段フラッシュ式造水装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る多段フラッシュ式造水装置は、容器内に仕切壁を介して海水の蒸発室が多段に形成されてなる多段フラッシュ式造水装置において、
仕切壁の下部に形成された海水の連通用開口部の上流側底壁面に、海水流路の幅方向において所定間隔置きで複数個の且つ液面から突出する高さの杭状部材を立設するとともに、
これら杭状部材の設置間隔を、流路の断面における開口比（開口面積／（流路の幅×海水の深さ））が７０〜９０％の範囲となるようにしたものである。

また、請求項２に係る多段フラッシュ式造水装置は、請求項１に記載の造水装置における杭状部材と連通用開口部との間の底壁面に、海水の流れに抵抗を与える抵抗付与部材を配置したものである。

また、請求項３に係る多段フラッシュ式造水装置は、請求項１または２に記載の造水装置における杭状部材の水平断面形状を円形にしたものである。
また、請求項４に係る多段フラッシュ式造水装置は、請求項１に記載の造水装置における杭状部材の水平断面形状として、その水平断面形状における最大長さが最大幅よりも長くされた、楕円形状、菱形状、三角形状、または六角形状を採用するとともに、最大長さの方向が海水の流れ方向と平行になるように配置したものである。

また、請求項５に係る多段フラッシュ式造水装置は、請求項２に記載の造水装置における抵抗付与部材を、海水流路の幅方向で配置された突条材としたものである。
さらに、請求項６に係る多段フラッシュ式造水装置は、請求項２に記載の造水装置における抵抗付与部材が、海水流路の幅方向において所定間隔置きに配置された複数の突状材としたものである。

上記多段フラッシュ式造水装置の構成によると、仕切壁の上流側に杭状部材を所定間隔置きに配置して跳水を発生させるようにしたので、背の低い帯状材により跳水を発生させる場合に比べて、液面に、温度変化などに起因する長期的な変動がある場合でも、確実に連通用開口部を液面下に位置させ得る安定した跳水を発生させることができ、さらには、杭状部材の下流側の底壁面上に配置された突条材により、杭状部材にて発生された跳水の乱れを安定化させることができる。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る多段フラッシュ式造水装置を図面に基づき説明する。
この多段フラッシュ式造水装置は、図１に示すように、所定長さで且つ例えば横断面形状が矩形状の容器１内に、所定間隔置きに設けられた仕切壁２により、複数個の蒸発室３が、順次、多段に（直列に）配置されるとともに、各蒸発室３内に、海水（以下、ブラインともいう）ａのフラッシュ蒸発（減圧蒸発）により得られた蒸気（水蒸気）ｂを導き冷却することにより清水を得るための熱交換器４が配置されたもので、また上記仕切壁２の下部には、ブラインａが移動するための連通用開口部５が設けられる（形成される）とともに、この連通用開口部５での開口高さを調節し得る可動堰６が設けられている。

なお、各蒸発室３において、上流側の仕切壁２（２Ａ）の連通用開口部５の直ぐ上方には、フラッシュ蒸発した際のミストの飛散を防止するために下流側に向かってスプラッシュプレート８が突設されるとともに、蒸気ｂが熱交換器４に移動するその移動経路の途中には、ブラインｂのミスト分を除去（捕捉）するデミスター９が設けられている。

また、上記蒸発室３の下流側の仕切壁２（２Ｂ）の底壁面７の上流側には、ブラインａが流れる流路（海水流路）の幅方向において所定間隔置きでもって複数個、例えば４個（本）の円柱状の杭状部材１１が立設されるとともに、この杭状部材１１と下流側の仕切壁２（２Ｂ）との間の底壁面７上には、ブラインａの流れに抵抗を与える抵抗付与部材として、例えば流路の幅方向に沿う三角柱状の突条材１２が複数個連続してまたは所定間隔置きに並置されている。なお、抵抗付与部材については、河川の底部を再現できるような凹凸が望ましく、例えば洗濯板状のものが適当であり、この意味で、三角柱状の突条材１２が用いられている。

さらに、上記杭状部材１１の設置間隔などについては、流路の断面において、その開口比｛開口面積／（流路の幅×ブラインの深さ）｝が７０〜９０％の範囲内となるようにされる。例えば、杭状部材１１の幅、本数が考慮されて、上記開口比となるようにされる。

上記杭状部材１１の高さについては、ブラインａの液面よりも高くなるようにされており、また突条材１２の高さについては、ブラインの深さ（水深）の１０％程度となるようにされている。

上記構成において、加熱されたブラインａが仕切壁２の下部に設けられた連通用開口部５を介して各蒸発室３内を順次移動される際に、それぞれの減圧下でフラッシュ蒸発が行われ、この発生した蒸気ｂはデミスター９を通過した後、熱交換器４内に入り、ここで温度が低いブラインにより冷却が行われて清水が得られる。

そして、通常時において、ブラインａは、その表面がある程度は乱れるが、蒸発室３内の底壁面７上をその液面の高さがあまり変動することなく流れ、杭状部材１１の間を通過する際の流速の変化（速い→遅い）により跳水が発生し、しかもその下流側に配置された突条材１２により、発生した跳水の安定化、すなわち流れの乱れ、速度の脈動の均一化（平滑化）が図られ、したがって下流側の連通用開口部５での蒸気の吹き抜けが確実に防止される。なお、図３にブラインａの跳水状態を示しておく。

ところで、ブラインａは蒸発室３内の底壁面７上を流れるが、この流量については、連通用開口部５に設けられた可動堰６により例えば各蒸発室３内の圧力に応じて適正値となるように維持されているが、取り込むブラインの温度変化により変動する場合がある。

例えば、蒸発室３内を流れるブラインａの液面が低下した場合でも、液面から突出した４本の杭状部材１１の間を流れるブラインの流速変化（速い→遅い）により、確実に連通用開口部５を液面下に位置させ得る安定した跳水を発生させることができ、さらにその下流側に配置された突条材１２により、跳水における流れの乱れ、速度における脈動などの均一化すなわち安定化が図られ、したがって下流側の連通用開口部５における蒸気の吹き抜けを確実に防止することができる。

簡単に説明すれば、液面から上方に突出する杭状部材を配置したので、背の低い帯状材により跳水を発生させる場合に比べて、液面に変動がある場合でも、確実に安定した跳水を発生させることができ、さらには杭状部材の下流側の底壁面上に配置された突条材により、杭状部材にて発生された跳水のさらなる安定化を図ることができる。

ところで、上記実施の形態においては、杭状部材１１を円柱形状として説明したが、例えば図４に示すように、杭状部材の水平断面形状として、その水平断面における最大長さが最大幅よりも長くされた、楕円形状の杭状部材２１（図４の（ａ）に示す）、菱形形状の杭状部材２２（図４の（ｂ）に示す）、三角形状の杭状部材２３（図４の（ｃ）に示す）、または六角形状の杭状部材２４（図４の（ｄ）に示す）を用いるとともに、その最大長さの方向がブラインの流れ方向（流路方向）と平行になるように配置したものを用いてもよい。

さらに、上記実施の形態においては、横断面が三角柱形状の突条材１２を用いたが、例えば図５に示すように、所定幅で且つ少し厚い板状の突条材３１（図５の（ａ）に示す）を幅方向で寝かせて連続してまたは所定間隔置きに配置するようにしてもよく、また半円柱状の突条材３２（図５の（ｂ）に示す）を幅方向で且つ筒状面が上方となるように寝かせて連続してまたは所定間隔置きに配置するようにしてもよく、さらに薄い円柱を薄く切断した突状材（円錐形状、角錐形状の突状材でもよい）３３（図５の（ｃ）に示す）を幅方向で且つ流路方向で適当間隔置きに配置するようにしてもよい。

これらの部材を用いた場合でも、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態に係る多段フラッシュ式造水装置の要部断面図である。 同多段フラッシュ式造水装置の杭状部材の配置状態を示す斜視図である。 同多段フラッシュ式造水装置における跳水状態を示す模式的側面図である。 同多段フラッシュ式造水装置の杭状部材の変形例を示す模式的平面図である。 同多段フラッシュ式造水装置の突条材の変形例を示す模式的斜視図である。

符号の説明

１ 容器
２ 仕切壁
３ 蒸発室
４ 熱交換器
５ 連通用開口部
６ 可動堰
７ 底壁面
１１ 杭状部材
１２ 突条材
２１〜２４杭状部材
３１，３２突条材
３３ 突状材

Claims (6)

1. 容器内に仕切壁を介して海水の蒸発室が多段に形成されてなる多段フラッシュ式造水装置において、
   仕切壁の下部に形成された海水の連通用開口部の上流側底壁面に、海水流路の幅方向において所定間隔置きで複数個の且つ液面から突出する高さの杭状部材を立設するとともに、
   これら杭状部材の設置間隔を、流路の断面における開口比（開口面積／（流路の幅×海水の深さ））が７０〜９０％の範囲となるようにしたことを特徴とする多段フラッシュ式造水装置。
2. 杭状部材と連通用開口部との間の底壁面に、海水の流れに抵抗を与える抵抗付与部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の多段フラッシュ式造水装置。
3. 杭状部材の水平断面形状を円形にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の多段フラッシュ式造水装置。
4. 杭状部材の水平断面形状として、その水平断面形状における最大長さが最大幅よりも長くされた、楕円形状、菱形状、三角形状、または六角形状を採用するとともに、最大長さの方向が海水の流れ方向と平行になるように配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の多段フラッシュ式造水装置。
5. 抵抗付与部材が、海水流路の幅方向で配置された突条材であることを特徴とする請求項２に記載の多段フラッシュ式造水装置。
6. 抵抗付与部材が、海水流路の幅方向において所定間隔置きに配置された複数の突状材であることを特徴とする請求項２に記載の多段フラッシュ式造水装置。

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