JP6982849B2

JP6982849B2 - 造水装置

Info

Publication number: JP6982849B2
Application number: JP2017149864A
Authority: JP
Inventors: 充志池田
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: JP2019025449A

Description

本発明は、造水装置に関する。

多重効用造水装置としては陸上用や船舶用が知られているが、船舶用の多重効用造水装置においては、船舶に搭載されたボイラーの蒸気やディーゼル機関の冷却水等を熱源として海水を蒸発させることにより、淡水を製造することが従来から行われている。従来の造水装置として、例えば、特許文献１に開示された構成が知られている。

図９に示すように、この造水装置１００は、密閉缶１０１の内部が仕切板１０２によって仕切られて、第１蒸発室１０３と第２蒸発室１０４とが形成されており、第１蒸発室１０３および第２蒸発室１０４の下部に、多数の伝熱管１０５ａ，１０６ａを有する加熱器１０５，１０６が、それぞれ設けられている。

熱源として供給される蒸気は、第１蒸発室１０３の加熱器１０５が備える伝熱管１０５ａの内部を通過し、第１蒸発室１０３に供給される海水を加熱して蒸発させる。第１蒸発室１０３で発生した蒸気は、第１蒸発室１０３の上部に配置されたデミスタ１０７を通過した後、ダクト１０８を介して第２蒸発室１０４の加熱器１０６に供給され、加熱器１０６の伝熱管１０６ａの内部を通過することにより、第２蒸発室１０４に供給される海水を加熱して蒸発させる。第２蒸発室１０４で発生した蒸気は、第２蒸発室１０４の上部に配置されたデミスタ１０９を通過して、凝縮器１１０に導入される。

凝縮器１１０は、多数の伝熱管が、仕切板１１１によって、凝縮用伝熱管１１２の群と加熱用伝熱管１１３の群とに分けられている。第２蒸発室１０４で発生した蒸気は、凝縮用伝熱管１１２の内部を通過する海水によって冷却されて凝縮水となり、底部の排出口１１４から排出される。凝縮用伝熱管１１２の内部を通過して加熱された海水の一部は、加熱用伝熱管１１３の内部に供給されて、第１蒸発室１０３で発生した蒸気により加熱された後、海水供給口１１５から第１蒸発室１０３に導入されて、上記のように加熱器１０５により加熱される。

密閉缶１０１の内部におけるデミスタ１０７，１０９の支持は、例えば特許文献２に開示されているように、密閉缶１０１の内壁面から突出する係合片によりデミスタ１０７，１０９の周縁部を支持するのが一般的である。

ところが、このようなデミスタ１０７，１０９の支持構造は、密閉缶１０１を耐食性の低い安価な材料により形成しているため内壁面に耐食塗装を施す必要があるが、係合片をきれいに塗装するには手間がかかり、また、内部部品取付の際、係合片が邪魔になり作業性が悪いという問題があった。また、デミスタ１０７，１０９は、係合片により支持される密閉缶１０１の内壁側とは反対側で落ち込みが生じ易く、気液分離を安定的に行うことができないために、凝縮水の純度が低下するおそれがあった。

特開平６−２５４５３４号公報実開昭６０−１２４６２１号公報

そこで、本発明は、低コスト化を図りつつ、生成される凝縮水の純度を良好に維持することができる造水装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、被処理液を加熱して蒸気を生成する加熱器と、前記加熱器の上部に設けられて前記加熱器で生成された蒸気に含まれる液滴を除去するデミスタを有する筐体と、前記筐体の内部を貫通するように支持されて前記デミスタにより液滴が除去された蒸気を凝縮する凝縮器とを備える造水装置であって、前記デミスタは、前記凝縮器が前記筐体の内部に収容された部分に固定された支持部材により支持され、前記支持部材は、帯状の部材を屈曲又は湾曲させた形状を有しており、帯状の幅方向が鉛直方向となる向きで長手方向両端部が前記凝縮器に固定され、幅方向縁部において前記デミスタを支持する造水装置により達成される。
あるいは、本発明の前記目的は、被処理液を加熱して蒸気を生成する加熱器と、前記加熱器の上部に設けられて前記加熱器で生成された蒸気に含まれる液滴を除去するデミスタを有する筐体と、前記筐体の内部を貫通するように支持されて前記デミスタにより液滴が除去された蒸気を凝縮する凝縮器とを備える造水装置であって、前記加熱器は、上部が前記筐体の内部に収容されており、前記デミスタは、前記加熱器が前記筐体の内部に収容された部分の外壁面から上方に延びるように固定された支持部材により支持され、前記支持部材は、帯状の部材を屈曲又は湾曲させた形状を有しており、帯状の幅方向が鉛直方向となる向きで長手方向両端部が前記加熱器に固定され、幅方向縁部において前記デミスタを支持する造水装置により達成される。

これらの造水装置において、前記支持部材は、Ｕ字状に湾曲することが好ましい。

前記凝縮器は、前記筐体の内部中央を水平方向に貫通するように配置することが可能である。この構成において、前記支持部材は、前記凝縮器に対して前記筐体への貫通方向を挟んだ水平方向両側にそれぞれ設けられていることが好ましい。

本発明によれば、低コスト化を図りつつ、生成される凝縮水の純度を良好に維持することができる造水装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る造水装置の縦断面図である。図１に示す造水装置の要部を示す平面図である。図１に示す造水装置の他の要部を示す拡大断面図である。図１に示す造水装置の更に他の要部を示す平面図である。図１に示す造水装置の更に他の要部を示す側面図である。本発明の他の実施形態に係る造水装置の要部平面図である。本発明の更に他の実施形態に係る造水装置の縦断面図である。本発明の更に他の実施形態に係る造水装置の縦断面図である。従来の造水装置の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造水装置の縦断面図である。本実施形態の造水装置１は、２重効用型であり、被処理液を加熱して蒸気を生成する加熱器１０と、加熱器１０の上部に設けられた筐体４０と、筐体４０の内部中央を貫通するように支持された凝縮器５０とを備えている。

加熱器１０は、円筒状の容器本体１１の下部開口および上部開口が、それぞれ底板１２および閉塞板１３によって覆われることにより、内部に密閉空間が形成されている。容器本体１１の内部は、上下に延びる仕切板１４によって仕切られて、第１の加熱室２０と、第２の加熱室３０とが形成されている。

底板１２および閉塞板１３には、複数の孔部がそれぞれ形成されており、これらの孔部を貫通するように上下に延びる複数の伝熱管２１，３１が、第１の加熱室２０および第２の加熱室３０内にそれぞれ配置されている。

底板１２の下面側には、海水導入部１５が連結されている。海水導入部１５は、トレー状に形成されており、内部が分割板１５ａにより分割されて、第１の導入室１５ｂおよび第２の導入室１５ｃが形成されている。第１の導入室１５ｂおよび第２の導入室１５ｃは、伝熱管２１，３１の下端部とそれぞれ連通しており、導入口１５ｄ，１５ｅから導入された海水等の被処理液が、伝熱管２１，３１の内部を上昇する。

第１の加熱室２０および第２の加熱室３０の側壁には、供給口２３，３３および排出口２４，３４がそれぞれ形成されている。供給口２３，３３から供給された加熱用流体は、伝熱管２１，３１の外部を通過して排出口２４，３４から排出される。第１の加熱室２０および第２の加熱室３０の内部には、加熱用流体の流路を蛇行させる邪魔板２５，３５がそれぞれ設けられている。邪魔板２５，３５は、伝熱管２１，３１に外嵌された筒状のスペーサ（図示せず）によって、所定の高さ位置に保持されている。

筐体４０は、加熱器１０の径よりも大径の筒状の部材であり、下部に開口４１が形成されて、上部４２が蓋板により覆われている。開口４１の周縁部は、閉塞板１３の周縁部に連結されており、筐体４０が密閉されている。

筐体４０の内部は、下部隔壁４３および上部隔壁４４からなる隔壁により仕切られて、第１の気水分離室６０および第２の気水分離室７０が形成されている。第１の気水分離室６０および第２の気水分離室７０は、伝熱管２１，３１の直上に設けられた気水分離板６１，７１と、気水分離板６１，７１の上方に配置されたデミスタ６２，７２とを備えている。デミスタ６２，７２は、網板を積層した公知の部材であり、凝縮器５０に取り付けられた支持部材６３，７３により、下面側が支持されている。

第１の気水分離室６０および第２の気水分離室７０の上部には、生成された蒸気が排出される蒸気排出口６４，７４が、それぞれ形成されている。また、第１の気水分離室６０および第２の気水分離室７０の下部には、蒸気から分離された液体が排出される排水口６５，７５が、それぞれ形成されている。

凝縮器５０は、水平に延びるように配置されて内部が上部隔壁４４により仕切られたステンレス等の耐食性材料からなる樋状の受け部材５１と、受け部材５１に沿うように上部隔壁４４の両側に収容された複数の伝熱管５２とを備えており、上部隔壁４４の第１の気水分離室６０側に配置された伝熱管５２からなる予熱器５５を内蔵している。伝熱管５２の両端部には、筐体４０から外方に突出した位置にヘッダ（図示せず）が設けられている。凝縮器５０に導入された海水等の被処理液は、一部が予熱器５５を経て導入口１５ｄから第１の導入室１５ｂに導入される一方、残部は排水として排出される。

上記の構成を備える造水装置１は、凝縮器５０に供給された被処理液としての海水が、第２の気水分離室７０の蒸気を凝縮した後、一部が予熱器５５で予熱されて第１の導入室１５ｂに導入され、第１の加熱室２０に配置された伝熱管２１の内部を通過する。

第１の加熱室２０には、例えば、船舶に搭載されたディーゼル主機関のジャケット冷却水のように現場で使用可能な温水が、加熱用流体として供給口２３から供給され、邪魔板２５によって形成された流路を経て排出口２４から排出される。これにより、伝熱管２１を通過する海水が加熱されて伝熱管２１内で蒸発し、第１の気水分離室６０に導入される。

第１の気水分離室６０に導入された蒸気は、混入する液滴が気水分離板６１およびデミスタ６２によって分離された後、一部の蒸気が予熱器５５の伝熱管５２を通過する海水によって凝縮され、淡水として回収される。第１の気水分離室６０で蒸気から分離された海水は、排水口６５から排出されて第２の導入室１５ｃに導入され、第２の加熱室３０に配置された伝熱管３１の内部を通過する。

第１の気水分離室６０における残部の蒸気は、排出口６４から排出されて、第２の加熱室３０の供給口３３に加熱用流体として供給された後、邪魔板３５により形成された流路を経て排出口３４から排出され、淡水として回収される。これにより、伝熱管３１を通過する海水が加熱されて伝熱管３１内で蒸発し、第２の気水分離室７０に導入される。

第２の気水分離室７０に導入された蒸気は、混入する液滴が気水分離板７１およびデミスタ７２によって分離された後、一部の蒸気が凝縮器５０の伝熱管５２を通過する海水によって凝縮され、淡水として回収される。第２の気水分離室７０で蒸気から分離された海水は、排水口７５から排出されてブラインとして回収される。第２の気水分離室７０における残部の蒸気は、排出口７４に接続されたエジェクタ（図示せず）等により抽気される。

本実施形態の造水装置１は、第１の加熱室２０および第２の加熱室３０がそれぞれ備える伝熱管２１，３１の内部に海水等の被処理液を導入して管内蒸発させると共に、第１の加熱室２０には、加熱用流体として温水を導入することにより低温の廃熱を利用して凝縮水を生成することができるので、造水装置１の小型化および高効率化を図ることができる。

本実施形態の造水装置１は、第１の加熱室２０の加熱用流体が温水であるのに対し、第２の加熱室３０の加熱用流体が蒸気であるため、例えば、第１の加熱室２０の内圧が０．５ＭＰａであるのに対し、第２の加熱室３０の内圧が−０．１ＭＰａとなり、仕切板１４の両側における圧力差が大きくなる。このような状況で、閉塞板１３を容器本体１１に着脱可能に設ける場合、仕切板１４が蒸気の内圧差によって湾曲することで閉塞板１３と仕切板１４との間に隙間が生じ、この隙間を介して第１の加熱室２０から第２の加熱室３０に海水が浸入して、第２の加熱室３０に導入された蒸気の純度を低下させるおそれがある。

そこで、本実施形態においては、図２に示すように、容器本体１１に一体的に形成された仕切板１４の上端面に、複数のボルト孔１４ａを等間隔に形成し、容器本体１１の周縁フランジ部に多数形成されたボルト孔１１ａと共に、仕切板１４のボルト孔１４ａを閉塞板１３との連結に使用することで、上記の問題を解消している。すなわち、図３に示すように、閉塞板１３および仕切板１４にボルト孔１３ａ，１４ａをそれぞれ形成し、ボルト等の連結具１６により、閉塞板１３を、ガスケット１４ｂを介して容器本体１１および仕切板１４の上端面に固定している。このように、閉塞板１３と仕切板１４との間を連結具１６により着脱可能に連結することで、メンテナンス性を良好に維持しつつ、仕切板１４の変形によって隙間が生じるのを確実に防止することができる。なお、底板１２と仕切板１４の下端面との間は、溶接等により一体的に固定してもよく、あるいは、上述した閉塞板１３および仕切板１４の連結構造と同様に、着脱可能に連結してもよい。

図１に示すように、筐体４０の内部に設けられた下部隔壁４３は、受け部材５１の下面から垂下するように設けられており、下部隔壁４３の下端面は閉塞板１３の上面に当接している。図３に示すように、筐体４０および下部隔壁４３と閉塞板１３との間にはガスケット４３ａが介在されており、閉塞板１３のボルト孔１３ａに挿入された連結具１６が、下部隔壁４３の下端面により覆われている。閉塞板１３の上面からの連結具１６の突出を防止するため、連結具１６は、低頭ボルトであることが好ましい。この構成により、連結具１６による閉塞板１３と仕切板１４との連結状態を、より確実に維持することができる。

図４は、筐体４０の平面図であり、蓋板４２を取り外した状態を示している。また、図５は、受け部材５１に取り付けられた支持部材６３の側面図である。図４および図５に示すように、筐体４０は、水平に延びる受け部材５１の一方側壁に、第１の気水分離室６０に向けて水平に突出する複数のブラケット６４が溶接等により固定されている。複数のブラケット６４には、帯状の支持部材６３の両端部が、それぞれブラケット６４にネジ６４ａで取り付けられている。支持部材６３は、幅方向が鉛直方向となる向きで固定されている。デミスタ６２は、筐体４０の内壁面と受け部材５１の側壁との間の空間全体を占める形状および大きさとされており、平面視で曲線状となる支持部材６３の幅方向縁部に搭載される。

受け部材５１の他方側壁には、第２の気水分離室７０に向けて水平に突出する複数のブラケット７４が溶接等により固定されており、上記の支持部材６３と同様に、Ｕ字状に湾曲させた帯状の支持部材７３の両端部が、それぞれブラケット７４に取り付けられている。

このように、凝縮器５０に取り付けられた支持部材６３，７３のみによって、デミスタ６２，７２の全体を支持可能に構成することで、筐体４０の内壁面にはデミスタ６２，７２の支持部材が不要になる。したがって、デミスタ６２，７２支持用の突起物が筐体４０の内壁面に存在しなくなるため、組立時の作業効率を向上させることができる。筐体４０は、ＳＳ４００等の安価な材料を用いて形成し、内壁面に耐食塗装を容易に施すことが可能であり、低コスト化および耐久性の両立を図ることができる。

また、支持部材６３，７３が凝縮器５０に取り付けられることで、デミスタ６２，７２の中央側での落ち込みが生じ難くなり、デミスタ６２，７２を支持部材６３，７３により確実に支持することができる。更に、デミスタ６２，７２が帯状の支持部材６３，７３の縁部により線状に支持されることで、蒸気の通過領域を確保しつつ、デミスタ６２，７２の安定した支持が可能である。本実施形態のデミスタ６２，７２の支持構造は、筐体４０が小型化されてデミスタ６２，７２の設置スペースが狭い場合に、特に有効である。

支持部材６３，７３の形状は、デミスタ６２，７２の全体を確実に支持する観点から本実施形態のようにＵ字状であることが好ましいが、多角形状や波状等の種々の形状に屈曲または湾曲させた形状にすることができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態の造水装置１は、２重効用型としているが、仕切板を有しない単効用型であってもよく、あるいは、容器本体１１を複数の仕切板で仕切ることで３つ以上の加熱室を形成し、前段の加熱室で生成された蒸気を後段の加熱室の加熱用流体として利用することにより、３重以上の効用型とすることもできる。いずれの場合も、凝縮器５０の受け部材５１を利用して、支持部材６３を支持することができる。凝縮器５０に対する支持部材６３の取り付け位置は、必ずしも受け部材５１である必要はなく、支持部材６３を取り付け可能な他の位置であってもよい。

また、本実施形態においては、凝縮器５０が筐体４０の内部に収容された部分に支持部材６３，７３を固定しているが、筐体４０の内部における内壁面以外の箇所に支持部材６３，７３を固定してもよい。例えば、図１に示す加熱器１０の上部を延長して筐体４０の内部に収容し、この収容された部分の外壁面から上方に延びるように支持部材６３，７３を固定してもよい。

また、本実施形態においては、凝縮器５０が内蔵する予熱器５５が、第１の気水分離室６０に配置された構成としているが、図７に示すように、予熱器５５が、第２の気水分離室７０に配置された構成であってもよく、凝縮器５０に供給された被処理液は、第２の気水分離室７０の蒸気を凝縮した後、一部が予熱器５５で予熱されて第１の導入室１５ｂに導入され、残部が排水として排出される。あるいは、図８に示すように、予熱器５５が、第１の気水分離室６０に配置された第１の予熱器５５ａと、第２の気水分離室７０に配置された第２の予熱器５５ｂとを備える構成であってもよく、凝縮器５０に供給された被処理液は、第２の気水分離室７０の蒸気を凝縮した後、一部が第２の予熱器５５ｂおよび第１の予熱器５５ａにおいて予熱されて第１の導入室１５ｂに導入され、残部が排水として排出される。

１造水装置
１０加熱器
４０筐体
５０凝縮器
５１受け部材
６２，７２デミスタ
６３，７３支持部材

Claims

被処理液を加熱して蒸気を生成する加熱器と、前記加熱器の上部に設けられて前記加熱器で生成された蒸気に含まれる液滴を除去するデミスタを有する筐体と、前記筐体の内部を貫通するように支持されて前記デミスタにより液滴が除去された蒸気を凝縮する凝縮器とを備える造水装置であって、
前記デミスタは、前記凝縮器が前記筐体の内部に収容された部分に固定された支持部材により支持され、
前記支持部材は、帯状の部材を屈曲又は湾曲させた形状を有しており、帯状の幅方向が鉛直方向となる向きで長手方向両端部が前記凝縮器に固定され、幅方向縁部において前記デミスタを支持する造水装置。
被処理液を加熱して蒸気を生成する加熱器と、前記加熱器の上部に設けられて前記加熱器で生成された蒸気に含まれる液滴を除去するデミスタを有する筐体と、前記筐体の内部を貫通するように支持されて前記デミスタにより液滴が除去された蒸気を凝縮する凝縮器とを備える造水装置であって、
前記加熱器は、上部が前記筐体の内部に収容されており、
前記デミスタは、前記加熱器が前記筐体の内部に収容された部分の外壁面から上方に延びるように固定された支持部材により支持され、
前記支持部材は、帯状の部材を屈曲又は湾曲させた形状を有しており、帯状の幅方向が鉛直方向となる向きで長手方向両端部が前記加熱器に固定され、幅方向縁部において前記デミスタを支持する造水装置。
前記支持部材は、Ｕ字状に湾曲する請求項１または２に記載の造水装置。
前記凝縮器は、前記筐体の内部中央を水平方向に貫通するように配置されており、
前記支持部材は、前記凝縮器に対して前記筐体への貫通方向を挟んだ水平方向両側にそれぞれ設けられている請求項１に記載の造水装置。