JPH0380981A - 海水または塩水の淡水化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気圧縮型海水または塩水の淡水化装置の改良
に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来、海水または塩水の淡水化装置の主流は多段フラッ
シュ法であり、その他に蒸気圧縮法も行なわれている。

これらの装置においては、フラッシュ及びまたは沸騰に
よって、海水または塩水を蒸発させるため、飛沫が発生
する。これをデミスタ−で除去するのであるが、デミス
タ−の効果は１００ｓ完全ではないので、若干の塩分が
淡水に混入し、飲用すると塩辛みを感する。

（発明の目的） 上記の対策として、本発明者は、平ｔｃ１年特許願第１
７５８号明細書において蒸発器と熱交換器とを完全に分
離し、蒸発器においては熱水をフラッシュまたは沸騰さ
せることなく、広い粗面に静かに分散させて蒸発てせ、
その蒸気をプロワ−で吸引圧縮して熱交換器に導き、そ
の蒸気の潜熱によって新たに送入される海水または塩水
及び蒸発器からの多量の循環水との混合流体を加熱して
微小温度昇温させ、蒸発器に環流させるようにした。

以上によって、海水または塩水はフラッシュないし沸騰
を殆どまたは完全に伴わずに静かに蒸発するので飛沫の
同伴を防止出来ることになった。

しかし、このように蒸発器と熱交換器とを完全に切り離
すと、この両者を結ぶ熱水の循環流路が太く且つ長くな
り、そこに於ける圧損及び配管コスト、ポンプのコスト
等が大きくなり、結局淡水のコストを高めるとと＼なる
。

本発明の目的はこの難点を解決するために、むしろ蒸発
器と熱交換器を１個の缶の中に収容して上記と同等の靜
かた蒸発を行わせようとするものである。

（発明の構成） すなわち、本発明によれば１個の蒸発缶本体、該蒸発缶
底に一定水準に張り込まれた海水または塩水中に漬けら
れた伝熱管群、該蒸発缶内に該伝熱管群直上に位置し該
伝熱管群の伝熱面積より著しく大きな伝熱面積を有する
多数の蒸発板群、前記伝熱管群によって加熱された海水
または塩水な鎮蒸発板の蒸発面に殆どまたは完全にフラ
ッシュまたは沸騰することなしに分散させる手段、骸蒸
発面から発生した水蒸気を吸引し且つ圧縮するブロワ−
１該ブロワ−によって圧縮された水蒸気を前記伝熱管群
に導くダクト及び該蒸発缶底の海水または塩水を前記伝
熱管群に対し高速に接触循環させる１個または複数個の
プロペラとから成る蒸発装置を有することを特徴とする
蒸気圧縮型海水または塩水の淡水化装置、が得られる。

本発明装置の上記蒸発板は素材としては粗面または凹凸
面を有する多孔質な、たとえば連続気泡の発泡ガラスま
たは耐熱樹脂、セメントまたは比較的緻密なヘチマタワ
シ状の物質等が好ましく、或いはガラス繊維、岩綿等で
構成することも出来る。さらには、それが耐食性の焼結
金属とか素焼きの板であってもよい。何れにしても、安
価な、且つ塩水に耐えるものでなくてはならない。この
ような素材を円板状に形成する場合は、これを−本の軸
にスペーサーを介して等間隔に装着し、この下半分器を
缶水〔蒸発缶底の海水または塩水）中に漬けて回転ぢせ
ることにより、缶水を吸い上げてその表面に分散場せて
蒸発させる。この蒸発が７ラツシエないし沸騰すること
なしに行われるようにするため、缶水の温度と缶内の蒸
気の飽和温度の差を１”Ｃ以下極力微少に保つことが重
要であるが、そのために蒸発板群の表面の伝熱面積を伝
熱管群のそれよりも著しく大きくするのである。

またこのような素材を円板状以外の任意の形にする場合
は、たとえば、矩形の板を平行に一定間隔に固定し、そ
の間にスポンジ状のまたはヘチマタワシ状の多孔質な連
続気泡の物質をその間に介在ブせ、この物質を通して、
ポンプにより汲み揚げられた缶水を多量に蒸発板の蒸発
面に分散させて表面からの蒸発と濃縮液の洗い流しとを
兼ねさせる。

固定蒸発板の形状は任意であるが、缶水を分散させる手
段は上記と変りはない。フラッシュを避けるためスプレ
ーは使用したいのである。回転する円板型の蒸発板にお
いても１回転軸ケ中空として、それに回転接手を介して
缶水を送入し該中空軸の所々にあけた孔から、スポンジ
状の素材で特につくった後述の第１図のスペーサー１０
４の間から浸透させて蒸発面に分散させることができる
。

このよ５にすると、円板を浸漬する缶水のレベルは第１
図のＬＬ線より下の例えばＬ’　Ｌ’線にまで下げるこ
とができ、蒸発面積を増加ブせることができる。但し、
との缶水のレベルは伝熱管上式る一定の高富以上にある
ことが必要である。その理由はその水圧によって伝熱面
における沸騰を抑制するためであり、伝熱面内外の温度
差に応じてそれは適当に選定とれる。

また、伝熱管群に接触循環させる缶水の量を多量にする
意味は、伝熱管内面に凝縮する蒸気の蒸発熱が、たとえ
ば５４０　Ｋｃａｌ／９ｃｇであり、伝熱管によって昇
温される缶水の温度差が１’Ｃであったとすると、缶水
の循＊−ｉは凝縮する蒸気の貴すなわち淡水の生産量の
５４０倍の量でなくてはならないということになる。

このような多量の流れはプロペラによってつくるのがも
つとも容易であるのであって、蒸発器と伝熱管とを１個
の装置の中に収容した理由はここにある。

その他の具体的構造と作用については、図によって詳述
する。

第１図は本発明装置を用いた海水または塩水の淡水化プ
ラントの概要を示すブローダイヤグラムであり、且つ蒸
発器として回転円板群、伝熱管群用として横型の伝熱管
を用いた蒸発装置を示す。

第２図は蒸発器として矩形の固定蒸発板群及び堅型の伝
熱管群を用いた蒸発装置を示す。

第１図において、ｉは蒸発缶本体でケーシング１０１、
蒸発板群１０２．その中心を貫通する軸１０３、蒸発板
の間隔を適当に保つためのスペーサー１０４．それらを
締めつげるための締め金１０５、軸１０３を回転させる
ための減速機付きモーター１０６．同軸受１０７．海水
または塩水の入口１０８．缶水の濃縮を防止するための
ブローダウン出口１０９．デミスタ−１１０，不凝縮ガ
ス取出し口１１１等から成る。

２は蒸発缶本体ｉと一体に組み合わせ、蒸気を吸い込み
且つ圧縮するブロワ−であって、ターボブロワ−が普通
であるが、容積型のブロワ−でもよい、２０１は増速器
付きモーター　２０２は圧縮でれた蒸気を伝熱管群３す
なわち熱交換器３に送るためのダクトであって、デイフ
ユーザ−の役目も兼ねる。３０１は伝熱管、３０２は熱
交換器カバー、３０３は淡水取出し口である。４は蒸発
缶底に設げられたプロペラで、各伝熱管３０１の間を通
って缶底の水を高速に上昇とせ、伝熱管１０３の内面を
通る水蒸気と熱交換し水蒸気を凝縮させる上での熱伝達
率を高めるためのものである。上昇した水は一部は前記
蒸発板１０２の表面に分散とれるとともに大部分は伝熱
管群の両脇（ｒｇＪの裏と表にある図示されていない空
間）を通ってプロペラ４の下方に環流し循環する。

以上の蒸発缶本体ｌ、ブロワー２．熱交換器３及びプロ
ペラ４をもって本発明の蒸発装置を構成する。

５以下は以上の蒸発装置を用いた本発明の海水または塩
水の淡水化装置実体の概要を表すもので、５は熱交換器
３において凝縮した淡水の熱を、新たに送入する海水ま
たは塩水に回収するための熱交換器、６は海水または塩
水ポンプ、７は蒸発缶内の海水または塩水の濃縮を防止
するためのブローダウンの熱をそれと等量の新たな海水
または塩水に回収するための熱交換器で、この新たな海
水または塩水は前記熱交換器５の新たな海水または塩水
と一緒にして脱気器８に送入し、脱気された予熱水は蒸
発缶ｌの底部の人口１０８から缶内に送入される。−万
、ガス及び若干の水蒸気はクーラー９によって冷却され
、そこで凝縮する水は淡水として利用する。不凝縮ガス
は脱気器８から出るものと熱交換器３から出るものとあ
り、後者は熱交換器３気相底部の取出し口１１１から出
て前者と共にブロワ−または真空ポンプｌＯによって排
出される。この不凝縮ガスは淡水の味をよくするために
再び淡水に吸収でせるのであるが、その系統は省略しで
ある。

第２図において、第１図と同様にｉは蒸発缶本体、２は
プロワ−３は熱交換器、４はプロペラである。蒸発缶本
体ｉはケーシング１０１、蒸発板１０２．スペーサー１
０４、締め金１ｏｓ、蒸発板カートリッジカバー１１２
、給水管１１３、支持金具１１４、デミスタ−１１０と
から成る。

ここでスペーサー１０４は連続気泡の発泡ガラス。

発泡耐熱樹脂、発泡コンクリートまたはヘチマタワシ状
の多孔質な素材から成り、左右両端の締め金１０５によ
ってスペーサー１０４と蒸発板１０２とを交互に配しポ
ル）１１５によってしめつげられる。カバー１１２は蒸
発板１０２とスペーサー１０４との前後の側面にもしっ
くりとはまり、蒸発板カートリッジカバー１１２で蒸発
板１０２、スペーサー１０４の上部に給水溜りを形成す
る。

この給水は給水管１１３を介して蒸発缶の外部に設けた
缶水ポンプ１１６によって供給でれる。缶水ポンプ１１
６の能力は淡水製造能力の２倍前後の容量を持ち、蒸発
量を大幅に上まわる水を蒸発面に分散させて蒸発を促進
し、且つ蒸発面に塩が析出しないように洗い流す。その
他、第１図と共通の記号は第１図と同等の作用をする部
分を表わす。

第１図と第２図を通じて、伝熱管の構造上注意すべき点
について述べる。すなわち、第１図の各伝熱管３０１の
断面は水流に対する抵抗を小さくするように、流線形に
するのが好ましいが、或いは惰円形を上下に引き伸ばし
たような上下に丸みをつげた形状にしてもよい。同様に
第２図の伝熱管３０１は水流の入口と出口なテーパー状
に広げてやはり水流に対する抵抗を小さくするようにす
る。通常の熱交換器と異って、通過する水量が大変に多
いのでその為の動力損失を小とくするためである。また
、伝熱管３０１の性能を高めるために、第１図、第２図
を通じて伝熱面の上下方向に細かいピッチのＶ字形の溝
をつげることも有益である。このようにすると、伝熱面
積が増加するのみならず、蒸気側の熱伝達率が著しく向
上する。

第２図の垂直管に長手方向に微細な溝付けを行った管は
フルーテッドチューブとして知られて居り、溝をつげる
ことによって、＊線熱伝達率が２〜３倍に高まると言わ
れて居る。その理由は溝の毛細管現象によって凝縮水が
速かに溝の谷に引き寄せられ水滴を形成せずに落下する
ためである。第１図の伝熱管の垂直壁に同様なＶ溝をつ
けることも同等の効果を持つものである。また、この溝
は面の強度を高める上にも好ましいものである。またこ
れらの溝によって伝熱面積も増大する。

（発明の効果） 本発明は上記構成をとることによって、次の効果を示す
ことかできる。

（１）本発明においては熱交換器伝熱筒内外の温度差を
小さくしても循環する水量を多量にして高速に接触させ
るため非常に高い熱伝達率が得られるので過大な伝熱面
積を必要としない。

（２）　　またそのことによって伝熱面において沸騰が
発生せぬようにすることができる。しかも伝熱管は水中
に成る一定深さ以下に漬かっているので、その圧力によ
っても沸騰が抑制される。この熱水を極力静かにたとえ
ば回転する円板に付着とせて分散させるとか多孔質な物
体を通して蒸発板に分散させるのでそこでフラッシュが
避けられ蒸発が広い面から静かに起る。したがって、飛
沫の発生が防止でき、淡水に塩分が持ち込まれることを
防止する。若し万一若干の飛沫が発生したとしても、そ
れは念のため設けたデゼスターによってその大部分を除
去できるので持ち込まれる塩分の量は従来の装置に比較
すると無視できる程となる。

（３）　　蒸発板は伝熱性を必要としないので安価な材
料で製作できるため、蒸発面を必要ただげ広く取ること
かできる。熱交換器と蒸発面とを別体としたために、若
干設備費は高くなるが、その代り熱交換器における温度
差を小とく取れることから、蒸気圧縮のためのブロワ−
の動力が著しく小てくなるので淡水のコストは高くたら
ない。

以上によって良質の淡水を安価に製造することが可能と
なった。

なお、本発明は海水の他に普通の塩分を含んだ湖水の水
、その他飲用不適た種々な塩類を含んだ水の淡水化にも
適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を用いた海水または塩水の淡水化プ
ラントの概要を示す７０−ダイヤグラムであり、且つ蒸
発器として回転円板群、伝熱管群用として横型の伝熱管
を用いた蒸発装置を示す。 第２図は蒸発器として矩形の固定蒸発板群及び堅型の伝
熱管群を用いた蒸発装置を示す。 図において、 ｌ−一一一蒸発缶本体 ２−一一一ブロワー ３−一一一熱交換器 ４−一一一プロペラ ５−一一一熱交換器 ６−一一一海水または塩水ポンプ ７−−−−熱交換器 ８−一一一説気器 ９−一一一クーツー １０−−−−ブロワ−または真空ポンプ１０１−−−−
ケ−り７グ １０２−−一一蒸発板群 １０３−一−−軸 １０４−−−−スペーサー １０５−−−一締め金 １０６−−−−減速機付きモーター １０７−−−−モーター軸受 １０８−−ｍ−海水または塩水の入口 １０９−−−−ブローダウン出口 １１０−−−−デミスタ− １１１−−−一不凝縮ガス取出しロ １１２−−−−蒸発板カートリッジカバー１１３−−−
一給水管 １１４−−−一支持金具 １１５−−−−ボルト １１６−−−− ２０１−−−− ２０２−−−− ３０１−−一− ３０２−−−一 ３０３−−−− ３０４−−−− 缶水ポンプ 増速器付きモーター ダクト 伝熱管 熱交換器カバー 淡水取出し口 淡水取出し口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）１個の蒸発缶本体、該蒸発缶底に一定水準に張り
   込まれた海水または塩水中に漬けられた伝熱管群、該蒸
   発缶内に該伝熱管群直上に位置し該伝熱管群の伝熱面積
   より著しく大きな伝熱面積を有する多数の蒸発板群、前
   記伝熱管群によつて加熱された海水または塩水を該蒸発
   板の蒸発面に殆どまたは完全にフラッシュまたは沸騰す
   ることなしに分散させる手段、該蒸発面から発生した水
   蒸気を吸引し且つ圧縮するプロワー、該プロワーによつ
   て圧縮された水蒸気を前記伝熱管群に導くダクト及び該
   蒸発缶底の海水または塩水を前記伝熱管群に対し高速に
   接触循環させる１個または複数個のプロペラとから成る
   蒸発装置を有することを特徴とする蒸気圧縮型海水また
   は塩水の淡水化装置。 （２）該伝熱管群が横型で若干傾斜して居り、各伝熱管
   の断面は上下縦長であり、且つその上下の先端は丸みを
   持つか流線形であつて、該プロペラによる海水または塩
   水の循環に対して抵抗を小さくした蒸発装置を有する請
   求項第１項に記載の海水または塩水の淡水化装置。 （３）該伝熱管群が堅型であつて、各伝熱管の上下の水
   流の出入口をテーパ状に広げて該プロペラによる海水ま
   たは塩水の循環に対する抵抗を小さくした蒸発装置を有
   する請求項第１項に記載の海水または塩水の淡水化装置
   。 （４）横型または堅型の該伝熱管群の垂直面に上下方向
   にＶ字形の溝を細かいピッチで設けた蒸発装置を有する
   請求項第２項または第３項に記載の海水または塩水の淡
   水化装置。（５）該蒸発板が多数の粗面または凹凸面を
   有する円板であり且つそれらの中心を貫く１本の軸の周
   囲に回転することにより、該円板の下方を浸す海水また
   は塩水を汲み上げ且つ該円板上に分散させる蒸発装置を
   有する請求項第１項〜第４項のいずれか１項に記載の海
   水または塩水の淡水化装置。 （６）該蒸発板が多数の固定された矩形または任意の形
   状であり、それらの上部においてスポンジ状またはへち
   またわし状のスペーサーを各蒸発板の間に挾み、前記蒸
   発缶内の加熱された海水または塩水を該ポンプによつて
   汲み揚げ且つ該スペーサーを通して各蒸発面に分散させ
   る蒸発装置を有する請求項第１項〜第４項のいずれか１
   項に記載の海水または塩水の淡水化装置