JP7212919B2

JP7212919B2 - 凝縮器

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Publication number: JP7212919B2
Application number: JP2018157831A
Authority: JP
Inventors: 敬之渡辺; 定幸實原; 俊滋桜澤; 太郎渡邉
Original assignee: Xenesys Inc
Current assignee: Xenesys Inc
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2038-08-24
Also published as: JP2020030032A

Description

本発明は、蒸気動力サイクルや海水淡水化等に用いられる、プレート式熱交換器である凝縮器に関する。

温度差発電や蒸気動力、化学、食品工業等のプラント、並びに冷凍機及びヒートポンプで用いられている凝縮器は、高温流体と低温流体との間で熱の授受を行わせ、高温流体を気相から液相へ相変化させることを目的とするものであり、多管式、プレート式、スパイラル式等の種類がある。また、海水等から真水を作る造水装置（淡水化装置）にも、こうした凝縮器が用いられており、海水等を蒸発させた蒸気を凝縮器で凝縮して真水を得る仕組みとなっている。

凝縮器では、伝熱部を介した高温流体と低温流体との熱交換により、低温流体の温度を上昇させられる一方、別の流路を流れる高温流体が凝縮されて凝縮液となる。この高温流体の凝縮で生じた凝縮液は、通常、そのまま凝縮器内を流下し、流路の下部に設けられる高温流体出口から排出される。このため、凝縮器下部ほど凝縮液量が多くなり、流下した凝縮液が伝熱部表面を膜状に覆う状態になりやすい。こうした状態では、気相の高温流体と伝熱部との熱伝達がスムーズに行えなくなり、凝縮性能が悪化するという問題がある。

特にプレート式熱交換器を凝縮器として用いる場合、複数の略板状のプレートを平行に所定間隔で重ね合せ、各プレート間をそれぞれ流路として、高温流体と低温流体の各流路を交互に配置し、各プレートを介して流体間で熱交換させる構造であり、流路となるプレート間の隙間が狭くなる。このため、凝縮液の排出がスムーズに行えない場合が生じやすく、仮に凝縮液が滞留すると、気相の高温流体とプレートとの熱伝達性能に及す悪影響も大きかった。

近年、プレート式熱交換器のように狭間隔で配置した略板状の伝熱部を利用しつつ、凝縮液をスムーズに排出するために伝熱部形状を工夫した凝縮器が提案されている。このうち、伝熱部表面に複数の溝を配置して凝縮液排出性を高めた凝縮器の一例として、特開２０００－３４６５８３号公報に開示されるものがある。

特開２０００－３４６５８３号公報

従来の凝縮器は前記特許文献に示される構成となっており、各溝状部分を用いて伝熱部表面から凝縮液を速やかに排除しようとするものであったが、従来のプレート式熱交換と同様、伝熱部間の隙間は極めて狭く、この隙間を蒸気や凝縮液が上から下に進む伝熱部配置構造の場合、仮に溝状部分により伝熱部表面から凝縮液が排除できたとしても、凝縮対象の蒸気が狭い流路を下方に進む際の通過抵抗が大きいことで、蒸気を伝熱面下部までスムーズに進めて到達させることは難しく、蒸気を伝熱面の下部に接触させて凝縮を進行させる効率の改善はあまり進まないという課題を有していた。

また、蒸気に含まれる凝縮しない気相成分が、他成分の凝縮に伴い分離して不凝縮ガスとなった場合、この不凝縮ガスが伝熱部間の狭い隙間に滞留して動かない状態となりやすく、凝縮対象の蒸気と伝熱部との接触を妨げて凝縮性能の低下を招くという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、凝縮部をなす熱交換用プレート間の流路へ蒸気を適切に流入、進行させて、流路に面する熱交換用プレート各部と蒸気との接触を促し、凝縮部での蒸気の凝縮を効率よく実行できる凝縮器を提供することを目的とする。

本発明に係る凝縮器は、外部から流入する蒸気と冷却用流体とを伝熱性材料製の熱交換部を介して熱交換させ、蒸気を凝縮させて得られる凝縮液を外部に取出し可能とする凝縮器において、隔壁で外部から隔離された内部空間を有し、当該内部空間に外部から蒸気を導入可能且つ内部空間から外部へ凝縮液を取出し可能とされると共に、隔壁を貫通する冷却用流体の流入出用流路を設けられる中空容器状のシェルと、当該シェルの内部空間に配設され、前記流路を通じて流入する冷却用流体とシェル内部空間から流入する蒸気とを熱交換させる前記熱交換部としての凝縮部とを備え、当該凝縮部が、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各熱交換用プレートを、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の熱交換用プレートと水密状態として溶接される一方、隣合う他の熱交換用プレートと前記二端辺と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密状態として溶接されて全て一体化され、各熱交換用プレート間に前記蒸気及び当該蒸気の凝縮した凝縮液の通る第一流路と前記冷却用流体の通る第二流路とをそれぞれ一つおきに生じさせ、且つ蒸気及び凝縮液が流入出可能な前記第一流路の開口部分と、冷却用流体が流入出可能な前記第二流路の開口部分とが、直角をなす配置として形成され、前記凝縮部が、前記流入出用流路と前記第二流路の開口部分とを接続されると共に、当該第二流路の開口部分以外でシェル隔壁内面との間に所定の隙間を介在させ、且つ第一流路の開口部分を上下に向けて、前記シェルの内部空間に配置され、シェル内部空間で上下の第一流路開口部分から蒸気を流入させるものである。

このように本発明によれば、凝縮部における第一流路の開口部分を上下に位置させ、シェル内部空間の蒸気が凝縮部の第一流路に上下から流入して、第一流路に面する熱交換用プレート表面での熱交換により蒸気が凝縮し、凝縮により生じた凝縮液が第一流路の下側の開口部分から流下することにより、熱交換用プレート表面各部に蒸気が接触可能となるために蒸気が進行する行程が、蒸気が第一流路に上からのみ進行する場合に比べて相対的に短くなり、その分、蒸気の流路での進行に係る抵抗も小さくなることから、蒸気の第一流路に面する熱交換用プレート表面各部との接触が促され、蒸気と熱交換用プレート表面との接触に伴う熱交換が滞りなくスムーズに生じて、効率良く凝縮を進行させられる。

また、本発明に係る凝縮器は必要に応じて、前記凝縮部における前記第一流路の上側又は下側の少なくとも一方の開口部分のうち、前記第二流路における冷却用流体流入側の開口部分に近い所定範囲部分を覆って配設される、略箱状の不凝縮ガス収集部と、当該不凝縮ガス収集部の内側領域に一方の開口端部を連通させると共に、前記シェルの外側に他方の開口端部を位置させて配設され、不凝縮ガス収集部に集まった不凝縮ガスをシェル外に排出可能とする略管状の不凝縮ガス排出部とを備えるものである。

このように本発明によれば、第一流路における第二流路入口近くの低温で凝縮が進行しやすく、蒸気に含まれていた不凝縮ガスが滞留しやすい領域に沿って、不凝縮ガス収集部を設けて、不凝縮ガス排出部を接続し、これら不凝縮ガス収集部と不凝縮ガス排出部を通じて不凝縮ガスを流路の外に排出可能とすることで、滞留しようとする不凝縮ガスを不凝縮ガス収集部に引き寄せて第一流路から外部に排除でき、第一流路に溜まった不凝縮ガスが蒸気と熱交換用プレートとの接触を妨げることで蒸気の凝縮が進まない状態となるのを、防ぐことができ、効率よく凝縮を行わせることができる

また、本発明に係る凝縮器は必要に応じて、前記不凝縮ガス収集部の一部が、前記第一流路に所定深さまで挿入されると共に、第一流路を挟む各熱交換用プレートに固定され、第一流路の開口部分寄り部位をシェルの内部空間に通じる部分と前記不凝縮ガス収集部に通じる部分とに分ける隔壁とされるものである。

このように本発明によれば、不凝縮ガス収集部の一部が隔壁となるようにして第一流路を区画し、仮に蒸気が第一流路開口部分における不凝縮ガス収集部に近い位置に流入しても、隔壁で不凝縮ガス収集部の方へ進むのを阻止されることにより、開口部分に流入した蒸気が不凝縮ガス収集部へ向かわずにそのまま第一流路を奥まで進む状態として、蒸気の開口部分に入った直後からの不凝縮ガス収集部への流入を抑制することで、不凝縮ガス収集部を通じて誤って蒸気が排出されるのを防いで、蒸気をもれなく確実に凝縮させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る凝縮器の正面図である。本発明の第１の実施形態に係る凝縮器における凝縮部の概略構成説明図である。本発明の第１の実施形態に係る凝縮器の縦断面図である。本発明の第２の実施形態に係る凝縮器の縦断面図である。本発明の第３の実施形態に係る凝縮器の正面図である。本発明の第３の実施形態に係る凝縮器における凝縮部及び不凝縮ガス収集部の概略斜視図である。本発明の第３の実施形態に係る凝縮器における他の凝縮部及び不凝縮ガス収集部の概略斜視図である。本発明の第４の実施形態に係る凝縮器における凝縮部及び不凝縮ガス収集部の概略正面図である。本発明の第４の実施形態に係る凝縮器における不凝縮ガス収集部の一部切欠斜視図である。本発明の第４の実施形態に係る凝縮器における不凝縮ガス収集部の熱交換用プレートへの取付状態説明図である。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施形態では、海水淡水化装置における海水由来蒸気の凝縮を行って真水を得る凝縮器への適用例について説明する。

前記各図において本実施形態に係る凝縮器１０は、複数の略矩形状金属薄板製の各熱交換用プレート１５を並列状態で一体化して形成され、外部から流入する蒸気と冷却用流体とを熱交換させる熱交換部としての凝縮部１１と、隔壁で外部から隔離された内部空間を有し、この内部空間に凝縮部１１を収める状態で配設される中空容器状のシェル１２とを備える構成である。

前記凝縮部１１は、シェル１２の内部空間に配設され、外部から流入する蒸気と冷却用流体とを熱交換させ、蒸気を凝縮させて凝縮液を得るものである。
この凝縮部１１は、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各熱交換用プレート１５を、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の熱交換用プレートと水密状態として溶接される一方、隣合う他の熱交換用プレートと前記二端辺部位と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密状態として溶接されて、全て一体化されて形成される構成である（図２参照）。

そして、凝縮部１１は、各熱交換用プレート１５間に、前記蒸気及びこの蒸気の凝縮した凝縮液の通る第一流路１５ｂと、前記冷却用流体の通る第二流路１５ｃとをそれぞれ一つおきに生じさせ、且つ蒸気及び凝縮液が流入出可能な前記第一流路１５ｂの開口部分と、冷却用流体が流入出可能な前記第二流路１５ｃの開口部分とが、直角をなす配置とされる構成である。すなわち、凝縮部１１は、前記各第一流路１５ｂを通る蒸気と前記各第二流路１５ｃを通る冷却用流体とが直交流をなす、いわゆるクロスフロー型熱交換器の構造を採ることとなる。

前記シェル１２は、外部から隔離された内部空間を有する中空容器状に形成され、内部空間に外部から蒸気を導入可能且つ内部空間から外部へ凝縮液を取出し可能とされると共に、隔壁を貫通する冷却用流体の流入出用流路を設けられる構成である。

このシェル１２内に収められる凝縮部１１が、冷却用流体の流入出用流路と第二流路１５ｃの開口部分とを接続されると共に、この第二流路１５ｃの開口部分以外でシェル隔壁内面との間に所定の隙間を介在させ、且つ第一流路１５ｂの開口部分を上下に向けるように配置され、流入出用流路を通じて各第二流路１５ｃに流入する冷却用流体と、シェル内部空間から各第一流路１５ｂに流入する蒸気とを熱交換させることとなる。
また、シェル１２の外側には、凝縮部１１の各第二流路１５ｃに前記流入出用流路を通じて冷却用流体を流入出させる管路１３が接続される構成である。

凝縮部１１で用いる冷却用流体としては、例えば海洋深層から取水された冷海水が用いられる。こうした冷却用流体を管路１３及びシェル１２の流入出用流路により凝縮部１１の各第二流路１５ｃに流入出させる。

この他、凝縮部１１で用いる冷却用流体を蒸気動力サイクルの液相作動流体として、凝縮部１１での熱交換で作動流体を蒸発させる、すなわち、凝縮部１１を作動流体については蒸発器として利用することもできる。

一方、凝縮部１１での熱交換により凝縮した凝縮液（真水）は、凝縮部１１から流下してシェル内部空間下部に達し、最終的にシェル１２から排出されるが、この凝縮液を一時的に貯溜する貯溜部１９がシェル１２に接続されて配設される。

本実施形態に係る凝縮器１０は、海水淡水化装置１の一部をなすものとして、海水を減圧容器１４ａ内でフラッシュ蒸発させて水蒸気を得るフラッシュ蒸発器１４と組合せて用いられ、フラッシュ蒸発器１４で得られた水蒸気を凝縮器１０が凝縮して真水を得る仕組みとされる。

凝縮器１０と組み合わせて海水淡水化装置１をなすフラッシュ蒸発器１４は、海水淡水化用として海水を減圧空間でフラッシュ蒸発させて水蒸気を得る公知の構成であり、詳細な説明を省略する。
このフラッシュ蒸発器１４の減圧容器１４ａが、凝縮器１０のシェル１２と連通するように配設され、フラッシュ蒸発器１４で生じた水蒸気をシェル１２の内部空間に導入可能とされる。

また、凝縮器１０のシェル１２には、同じく海水淡水化装置１の一部をなす減圧排気装置（図示を省略）が管路等を通じて接続され、シェル１２の内部空間及びこれに連通するフラッシュ蒸発器１４の減圧容器１４ａ内空間を、減圧容器１４ａ内で蒸発させようとする海水と同温度における水の飽和蒸気圧以下の圧力に減圧し、減圧容器１４ａ内で海水中の水分が液相から気相に変化する（蒸発する）温度、及び、シェル１２内の凝縮部１１で蒸気の気相から液相に変化する（凝縮する）温度をそれぞれ大気圧における各温度に比べて低くなるよう維持する仕組みとされる。

これにより減圧容器１４ａ内に導入された海水の一部が液相から気相に変化すると共に、液相で残った海水の温度が低下する仕組みである。
海水淡水化装置１のフラッシュ蒸発器１４に導入して蒸発させる海水は、例えば海洋表層の温海水とされ、海から取水した海水をいったん脱気装置に導いて、海水中の空気を除去した後、フラッシュ蒸発器１４に導くようにされる。この減圧容器１４ａ内で蒸発しなかった分の海水は、減圧容器１４ａから排水されて海へ排出されることとなる。

次に、前記構成に基づく凝縮器の作動状態について説明する。前提として、凝縮器１０を含む海水淡水化装置１において、海から取水された海水が、フラッシュ蒸発器１４に導入され、まずその水分を蒸発させるものとする。
海水淡水化装置１では、まず、海から取水された海水が、いったん脱気装置（図示を省略）に導かれ、海水中の空気を除去された後、フラッシュ蒸発器１４に導入される。

海水は、フラッシュ蒸発器１４の減圧容器１４ａ内で、ノズル１４ｂから減圧容器１４ａ内の空間に噴射される。約１０～６０ｍｍＨｇ程度まで圧力を低くされた減圧容器１４ａ内で、海水中の水分の一部がフラッシュ蒸発により不純物を含まない気相の水、すなわち蒸気に相変化し、同時に海水の温度は降下する。
水分の蒸発により得られた蒸気は、周囲のガスと共に減圧容器１４ａ内を進み、液分（ミスト）と分離された状態で凝縮器１０に到達する。

凝縮器１０では、蒸気がシェル１２の上部の開口から内部空間に進入する。そして、蒸気は、シェル１２の内部空間を進んで凝縮部１１の第一流路１５ｂにおける上下の開口部分から流入する。すなわち、蒸気は、シェル１２の内部空間から凝縮部１１における第一流路１５ｂの上側の開口部分から第一流路１５ｂに流入して、第一流路１５ｂを下向きに進みながら、熱交換用プレート１５を介して冷却用流体と熱交換して、第一流路１５ｂに面する熱交換用プレート１５表面で凝縮し、液相の水となる。また、蒸気は、シェル１２の内部空間を下方に進んで凝縮部１１の横を通り、凝縮部１１の下に達した後、上向きに転じて凝縮部１１における第一流路１５ｂの下側の開口部分からも第一流路１５ｂに流入し、第一流路１５ｂを上向きに進みながら、熱交換用プレート１５を介して冷却用流体と熱交換して、第一流路１５ｂに面する熱交換用プレート１５表面で凝縮し、液相の水となる。

こうして上下の開口部分から第一流路１５ｂに流入した蒸気が、凝縮部１１内部を進みながら、熱交換用プレート１５を介して冷却用流体と熱交換して凝縮する中、特に下側の開口部分から流入した蒸気が速やかに熱交換用プレート１５の下部に接触できることで、蒸気の熱交換用プレート１５各部との接触に伴う熱交換がスムーズに進んで、凝縮器内部へ向って流れる未凝縮の蒸気を順次凝縮させられる。

熱交換用プレート１５表面で凝縮した水分は、流下して凝縮部１１における第一流路１５ｂの下側の開口部分から出て、いったんシェル１２の下部に溜まった後、シェル１２の外に出て貯溜部１９内に集められ、まとまった量の水として外部に送出される。

このように、本実施形態に係る凝縮器においては、凝縮部１１における第一流路１５ｂの開口部分を上下に位置させ、シェル１２の内部空間の蒸気が凝縮部１１の第一流路１５ｂに上下から流入して、第一流路１５ｂに面する熱交換用プレート１５表面での熱交換により蒸気が凝縮し、凝縮により生じた凝縮液が第一流路１５ｂの下側の開口部分から流下することから、伝熱面各部に蒸気が接触可能となるために蒸気が進行する行程が、蒸気が第一流路１５ｂに上からのみ進行する場合に比べて相対的に短くなり、その分、蒸気の流路での進行に係る抵抗も小さくなり、蒸気の第一流路１５ｂに面する伝熱面各部との接触が促され、蒸気と伝熱面との接触に伴う熱交換が滞りなくスムーズに生じて、効率良く凝縮を進行させられる。

（本発明の第２の実施形態）
前記第１の実施形態に係る凝縮器においては、フラッシュ蒸発器１４と組み合わせて海水淡水化装置１をなし、シェル１２の内部空間をフラッシュ蒸発器１４の減圧容器１４ａと連通させる構成としているが、これに限らず、図４に示すように、凝縮器２０のシェル２２が所定の大きさとされて、シェル２２がフラッシュ蒸発器の減圧容器を兼ねてフラッシュ蒸発器２４のノズル２４ｂや海水の導入流路等を凝縮部２１と共に収容して、海水淡水化装置の蒸発部分と凝縮部分が共通のシェル内に一まとめに配設される構成とすることもできる。

この場合、フラッシュ蒸発器２４は、内部空間を大気圧以下に減圧される減圧容器を兼ねる凝縮器２０のシェル２２と、このシェル２２内に配設される海水噴射用のノズル２４ｂと、シェル２２内を凝縮部２１へ向う蒸気流の中に混じった海水の微細水滴（ミスト）を捕捉して取除くミスト除去部２４ｃとを備えるものとなる。このフラッシュ蒸発器２４では、海水がノズル２４ｂに導かれ、シェル２２の内部空間へ上向きに噴射される。シェル２２内は、前記実施形態同様、ノズル２４ｂから噴射される海水と同温度における水の飽和蒸気圧以下の圧力に減圧排気装置（図示を省略）により減圧されている。

海水は、シェル２２内に配置されたノズル２４ｂから上向きに噴射され、水分の一部はフラッシュ蒸発により蒸気に相変化し、同時に海水の温度は降下する。水分の蒸発により得られた蒸気はミスト除去部２４ｃを通り、同じシェル２２内の凝縮部２１に流入する。シェル２２内に蒸発部分と凝縮部分が一体に収容されていることで、蒸発側から凝縮側へ向う水蒸気の流れにおける圧力損失を小さくできる。

このように、本実施形態に係る凝縮器においては、凝縮器２０のシェル２２内にフラッシュ蒸発器１４をなす各部と凝縮部２１が収容されて蒸発器と凝縮器とが一体に配設され、フラッシュ蒸発器２４で得られた水蒸気がそのまま凝縮器２０に進入可能となることから、減圧した圧力を維持しやすく確実に蒸気を気相で凝縮器２０に到達させて凝縮させられることとなり、シェル２２内でスムーズに蒸発から凝縮までの一連の過程を進ませられ、凝縮に係る効率を高められると共に、シェル２２内からの排気をそのまま減圧排気装置に導いて排出できるなど、装置全体をシンプル且つコンパクトな構造として低コスト化も図れる。

（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
前記各図において本実施形態に係る凝縮器は、前記第１の実施形態同様、凝縮部１１と、シェル１２とを備える一方、異なる点として、凝縮部１１における第一流路１５ｂの開口部分における所定範囲部分を覆って配設される略箱状の不凝縮ガス収集部１７と、この不凝縮ガス収集部１７の内側領域に連通して、不凝縮ガスをシェル１２外に排出可能とする略管状の不凝縮ガス排出部１８とをさらに備える構成を有するものである。

前記不凝縮ガス収集部１７は、一部開放状態とした略箱状体で形成され、凝縮部１１における第一流路１５ｂの上側の開口部分のうち、第二流路１５ｃにおける冷却用流体流入側の開口部分に近い所定範囲部分を覆って配設される構成である。

前記不凝縮ガス排出部１８は、略管状に形成され、前記不凝縮ガス収集部１７の内側領域に一方の開口端部を連通させると共に、前記シェル１２の外側に他方の開口端部を位置させて配設される構成であり、この他方の開口端部に減圧装置（図示を省略）を接続されて、不凝縮ガス収集部１７に集まった不凝縮ガスをシェル１２外に排出可能とするものである。

次に、前記構成に基づく凝縮器における不凝縮ガスの除去について説明する。前提として、前記第１の実施形態同様、海から取水された海水が、フラッシュ蒸発器１４に導入され、減圧されたフラッシュ蒸発器１４の減圧容器１４ａ内の空間に噴射された海水中の水分の一部がフラッシュ蒸発により蒸気となって、この蒸気が凝縮器１０に流入するものとする。

凝縮器１０では、前記第１の実施形態同様、蒸気がシェル１２の上部の開口から内部空間に進入する。そして、蒸気は、シェル１２の内部空間を進んで凝縮部１１の第一流路１５ｂにおける上下の開口部分からそれぞれ流入する。

蒸気のうち、上側の開口部分から第一流路１５ｂに流入した蒸気は、第一流路１５ｂを下向きに進みながら、熱交換用プレート１５を介して冷却用流体と熱交換して、第一流路１５ｂに面する熱交換用プレート１５表面で凝縮し、液相の水となる。また、下側の開口部分から第一流路１５ｂに流入した蒸気は、第一流路１５ｂを上向きに進みながら、熱交換用プレート１５を介して冷却用流体と熱交換して、第一流路１５ｂに面する熱交換用プレート１５表面で凝縮し、液相の水となる。

蒸気が凝縮すると、蒸気と共に第一流路１５ｂに流入していた不凝縮ガスが、凝縮し液相となった水と分離する。この凝縮部１１の第一流路１５ｂのうち、熱交換用プレート１５を隔てた第二流路１５ｃにおける冷却用流体流入側の開口部分に近い部分では、第二流路１５ｃ側の冷却用流体の温度が他部より低いことで、蒸気の凝縮が進みやすく、分離する不凝縮ガスの量も多くなる。こうして不凝縮ガスが多くなることで、この部分では不凝縮ガスの排出が滞って滞留状態になりやすく、そのままでは、溜まった不凝縮ガスが蒸気と熱交換用プレート１５との接触を妨げて蒸気の凝縮が進まない状態となりかねない。

これに対し、凝縮部１１における第一流路１５ｂの上側の開口部分のうち、第二流路１５ｃにおける冷却用流体流入側の開口部分に近い所定範囲部分を覆うように不凝縮ガス収集部１７を配設して、この不凝縮ガス収集部１７と不凝縮ガス排出部１８を通じて不凝縮ガスを第一流路１５ｂから吸引して、発生した不凝縮ガスを除去でき、第一流路１５ｂにおける蒸気と熱交換用プレート表面との接触、熱交換による蒸気の凝縮を、不凝縮ガスに妨げられることなく継続させられる。

このように、本実施形態に係る凝縮器においては、第一流路１５ｂにおける第二流路入口近くの低温で凝縮が進行しやすく、蒸気に含まれていた不凝縮ガスが滞留しやすい領域に沿って、不凝縮ガス収集部１７を設けると共に、この不凝縮ガス収集部１７に不凝縮ガス排出部１８を接続し、これら不凝縮ガス収集部１７と不凝縮ガス排出部１８を通じて不凝縮ガスを第一流路１５ｂからシェル外部に排出可能とすることから、第一流路１５ｂの一部に滞留しようとする不凝縮ガスを不凝縮ガス収集部１７に引き寄せて除去でき、第一流路１５ｂに溜まった不凝縮ガスが蒸気と熱交換用プレート１５との接触を妨げて蒸気の凝縮が進まない状態となるのを適切に防いで、効率よく凝縮を行わせることができる。

なお、前記実施形態に係る凝縮器においては、不凝縮ガス収集部１７を第一流路１５ｂの上側の開口部分に設けるようにしているが、第一流路１５ｂのうち、第二流路１５ｃにおける冷却用流体流入側の開口部分に近い所定範囲部分に対応する開口部分であれば、図７に示すように、不凝縮ガス収集部１７を下側に設けるようにしてもかまわない。

（本発明の第４の実施形態）
前記第３の実施形態に係る凝縮器においては、不凝縮ガス収集部１７を箱状に形成して開口部分の一部を覆うように配設する構成としているが、この他、図８ないし図１０に示すように、不凝縮ガス収集部１７の端部を、突出する凸部１７ｂが歯型状に複数並ぶ形状とし、この端部の凸部１７ｂを第一流路１５ｂに所定深さまで挿入すると共に、第一流路１５ｂを挟む各熱交換用プレート１５に固定して、第一流路１５ｂの開口部分寄り部位をシェル１２の内部空間に通じる部分と前記不凝縮ガス収集部１７内に通じる部分とに分ける隔壁として機能させる構成とすることもできる。

この場合、不凝縮ガス収集部１７の端部が隔壁として第一流路１５ｂを区画し、仮に蒸気が第一流路開口部分における不凝縮ガス収集部１７に近い位置に流入しても、隔壁部分で不凝縮ガス収集部１７の方へ進むのを阻止されることから、開口部分に流入した蒸気が不凝縮ガス収集部１７へ向かわずにそのまま第一流路１５ｂを奥まで進む状態として、蒸気の不凝縮ガス収集部１７への流入を抑制できることとなり、不凝縮ガス収集部１７を通じて誤って蒸気が排出されるのを防いで、蒸気をもれなく確実に凝縮させることができる。

１海水淡水化装置
１０凝縮器
１１凝縮部
１２シェル
１３管路
１４フラッシュ蒸発器
１４ａ減圧容器
１４ｂノズル
１５熱交換用プレート
１５ｂ第一流路
１５ｃ第二流路
１７不凝縮ガス収集部
１７ｂ凸部
１８不凝縮ガス排出部
１９貯溜部
２０凝縮器
２１凝縮部
２２シェル
２４フラッシュ蒸発器
２４ｂノズル
２４ｃミスト除去部

Claims

外部から流入する蒸気と冷却用流体とを伝熱性材料製の熱交換部を介して熱交換させ、蒸気を凝縮させて得られる凝縮液を外部に取出し可能とする凝縮器において、
隔壁で外部から隔離された内部空間を有し、当該内部空間に外部から蒸気を導入可能且つ内部空間から外部へ凝縮液を取出し可能とされると共に、隔壁を貫通する冷却用流体の流入出用流路を設けられる中空容器状のシェルと、
当該シェルの内部空間に配設され、前記流入出用流路を通じて流入する冷却用流体とシェル内部空間から流入する蒸気とを熱交換させる前記熱交換部としての凝縮部と、
前記シェルとは独立した略箱状の不凝縮ガス収集部と、
略管状の不凝縮ガス排出部とを備え、
前記凝縮部が、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各熱交換用プレートを、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の熱交換用プレートと水密状態として溶接される一方、隣合う他の熱交換用プレートと前記二端辺部位と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密状態として溶接されて全て一体化され、各熱交換用プレート間に前記蒸気及び当該蒸気の凝縮した凝縮液の通る第一流路と前記冷却用流体の通る第二流路とをそれぞれ一つおきに生じさせ、且つ蒸気及び凝縮液が流入出可能な前記第一流路の開口部分と、冷却用流体が流入出可能な前記第二流路の開口部分とが、直角をなす配置として形成され、
前記凝縮部が、前記流入出用流路と前記第二流路の開口部分とを接続されると共に、当該第二流路の開口部分以外でシェル隔壁内面との間に所定の隙間を介在させ、且つ第一流路の開口部分を上下に向けて、前記シェルの内部空間に配置され、シェル内部空間で上下の第一流路開口部分から蒸気を流入させ、
前記不凝縮ガス収集部が、前記凝縮部における前記第一流路の上側又は下側の少なくとも一方の開口部分のうち、前記第二流路における冷却用流体流入側の開口部分に近い所定範囲部分を覆って、第一流路の開口部分に沿って配設され、
前記不凝縮ガス排出部が、前記不凝縮ガス収集部の内側領域に一方の開口端部を連通させると共に、前記シェルの外側に他方の開口端部を位置させて配設され、不凝縮ガス収集部に集まった不凝縮ガスをシェル外に排出可能とすることを
特徴とする凝縮器。
外部から流入する蒸気と冷却用流体とを伝熱性材料製の熱交換部を介して熱交換させ、蒸気を凝縮させて得られる凝縮液を外部に取出し可能とする凝縮器において、
隔壁で外部から隔離された内部空間を有し、当該内部空間に外部から蒸気を導入可能且つ内部空間から外部へ凝縮液を取出し可能とされると共に、隔壁を貫通する冷却用流体の流入出用流路を設けられる中空容器状のシェルと、
当該シェルの内部空間に配設され、前記流入出用流路を通じて流入する冷却用流体とシェル内部空間から流入する蒸気とを熱交換させる前記熱交換部としての凝縮部と、
略箱状の不凝縮ガス収集部と、
略管状の不凝縮ガス排出部とを備え、
前記凝縮部が、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各熱交換用プレートを、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の熱交換用プレートと水密状態として溶接される一方、隣合う他の熱交換用プレートと前記二端辺部位と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密状態として溶接されて全て一体化され、各熱交換用プレート間に前記蒸気及び当該蒸気の凝縮した凝縮液の通る第一流路と前記冷却用流体の通る第二流路とをそれぞれ一つおきに生じさせ、且つ蒸気及び凝縮液が流入出可能な前記第一流路の開口部分と、冷却用流体が流入出可能な前記第二流路の開口部分とが、直角をなす配置として形成され、
前記凝縮部が、前記流入出用流路と前記第二流路の開口部分とを接続されると共に、当該第二流路の開口部分以外でシェル隔壁内面との間に所定の隙間を介在させ、且つ第一流路の開口部分を上下に向けて、前記シェルの内部空間に配置され、シェル内部空間で上下の第一流路開口部分から蒸気を流入させ、
前記不凝縮ガス収集部が、前記凝縮部における前記第一流路の上側又は下側の少なくとも一方の開口部分のうち、前記第二流路における冷却用流体流入側の開口部分に近い所定範囲部分を覆って配設され、
前記不凝縮ガス排出部が、前記不凝縮ガス収集部の内側領域に一方の開口端部を連通させると共に、前記シェルの外側に他方の開口端部を位置させて配設され、不凝縮ガス収集部に集まった不凝縮ガスをシェル外に排出可能とし、
前記不凝縮ガス収集部の一部が、前記第一流路に所定深さまで挿入されると共に、第一流路を挟む各熱交換用プレートに固定され、第一流路の開口部分寄り部位をシェルの内部空間に通じる部分と前記不凝縮ガス収集部に通じる部分とに分ける隔壁とされることを
特徴とする凝縮器。
前記請求項１に記載の凝縮器において、
前記不凝縮ガス収集部の一部が、前記第一流路に所定深さまで挿入されると共に、第一流路を挟む各熱交換用プレートに固定され、第一流路の開口部分寄り部位をシェルの内部空間に通じる部分と前記不凝縮ガス収集部に通じる部分とに分ける隔壁とされることを
特徴とする凝縮器。