JPH09299927A - プレート式造水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形で開放スペースが小さく、保守点検が容
易で、耐振性に優れ、無段階に造水量が得られるプレー
ト式造水装置を提供する。 【解決手段】 外周がシールされプレート間の流路を蒸
発室及び凝縮室に利用したプレート群から成る加熱器４
と復水器６とを用い、これらとフラッシュチャッンバー
５との間を配管７、８で結合し、支持板１でこれらの全
体をユニット化する。 【効果】 プレート群を覆うハウジングがないので、装
置が小型化され、狭いスペースで容易にプレートを解放
点検できる。又、重量バランスが良く、耐振性がある。
プレート枚数を自由に増減でき、造水量の増減が容易で
ある。プレート支持部材等腐食対策が不要になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一端側から他端側
に並設された複数枚の熱交換用プレートを備え原料水を
加熱する加熱部と、蒸気から原料水の水分を分離する気
水分離部と、一端側から他端側に並設された複数枚の熱
交換用プレートを備え蒸気を凝縮する凝縮部とを有する
プレート式造水装置に関し、例えば船舶用の造水装置と
して好都合に使用される。

【０００２】

【従来の技術】従来のプレート式造水装置では、特開昭
５４−８９９７５号公報に見られるように、積層される
熱交換用プレートの一枚毎にその長辺の一方側のガスケ
ットが欠如したプレートを使用し、その長辺側から、蒸
発器では蒸発した蒸気を放出し復水器ではその蒸気を導
入するようにしている。そして、同公報にも記載されて
いるように、これらはハウジング内に内蔵される。

【０００３】図５（ａ）は、上記のような構造の従来の
プレート式造水装置を紹介した資料に示された図である
（株式会社ジャパン・インダストリアル・パブリシング
発行月刊誌“造船技術”１９７５年１１月号１０８頁参
照）。このプレート式造水装置では、蒸発器４´及び復
水器６´が共に同じハウジング２００で囲われていて、
図中の矢印（追加表示したもの）に示す如く、蒸発器４
´では積層されたプレート３´から一枚毎に上方に蒸気
が吹き出し、これがハウジング２００の空間部に流れ、
デミスタ２０１を通過して復水器６´に入り、一枚毎に
プレート間に蒸気が流入して復水されるようになってい
る。

【０００４】しかしながら、このような従来のプレート
式造水装置は種々の問題を有する。即ち、全体が大きな
ハウジングで囲われているため、装置が大型化して重量
が重くなり、材料も増えること、同図（ｂ）に示す如
く、矢印の方向にプレートを開放するときに、開放スペ
ースや作業スペースが必要になるため、斜線で示すよう
なハウジング２００を開くための大きな解放スペースを
必要とすること、保守点検の度にハウジングを開く必要
があり、多数のボルトを着脱しなければならずその作業
が極めて煩雑であること、プレート支持解放用具やデミ
スタ等、ハウジング内に配置された原料水と接する部分
に腐食対策を講ずる必要があること、ハウジングがプレ
ート支持部分から大きくオーバーハングした形状である
ため、重量バランスが悪く、耐振性が低いこと、等の問
題を有する。

【０００５】なお、プレート式造水装置が船舶に搭載さ
れる場合には、小型軽量で占有スペースが小さいこと、
保守点検が容易であること、耐振性があること等が特に
重要視されるため、以上の問題点が一層クローズアップ
される。

【０００６】又、上記の従来の装置では、一定の大きさ
のハウジングに対してはほぼ一定のプレート枚数しか装
着できないので、ハウジングの寸法種類の制約から段階
的な造水量しか得られないこと、小容量から大容量まで
の造水量に対する広範な要請を満たすためには装置の種
類が多くなること、一度特定の大きさのハウジングの造
水装置を装備すると、その後には殆ど造水量を増やせな
いこと、等の問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、小形で設置スペース及び開放ス
ペースが縮小され、保守点検や腐食対策が容易で、耐振
性に優れ、効率良く殆ど無段階に造水量が得られ、製造
後の造水量の増加も可能なプレート式造水装置を提供す
ることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、一端側から他端側に並
設された複数枚の熱交換用プレートを備え原料水を加熱
する加熱部と、蒸気から原料水の水分を分離する気水分
離部と、一端側から他端側に並設された複数枚の熱交換
用プレートを備え蒸気を凝縮する凝縮部と、を有するプ
レート式造水装置において、前記加熱部の熱交換用プレ
ートはその外周をシールするシール部材と加熱された原
料水を通過させる開口とを備え、前記凝縮部の熱交換用
プレートはその外周をシールするシール部材と凝縮され
る蒸気を通過させる蒸気用開口とを備え、前記気水分離
部は加熱された原料水を導入する原料水入口と分離した
蒸気を排出する蒸気出口とを備え、前記一端側の熱交換
用プレートの前記開口と前記原料水入口との間及び前記
蒸気出口と前記一端側の熱交換用プレートの前記蒸気用
開口との間を結合部材で結合したことを特徴とするプレ
ート式造水装置。

【０００９】請求項２の発明は、上記に加えて、支持構
造体を備え、前記加熱部と前記凝縮部とは前記支持構造
体によって上下方向に並べて支持されていることを特徴
とする。

【００１０】請求項３の発明は、上記に加えて、前記凝
縮部と前記加熱部とはこの順に上下に配置され、前記気
水分離部は縦長の形状になっていて前記凝縮部及び前記
加熱部とは反対側であって前記凝縮部及び前記加熱部の
両方に対応する位置に前記支持構造体によって支持され
ていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明を適用した
プレート式造水装置の全体構造の一例を示し、図３はそ
のプレートの構造例を示す。プレート式造水装置は、主
要構成部分として、一端側である支持板１の側から他端
側である締結板２の側に並設された複数枚の熱交換用プ
レートである伝熱プレート３を備え原料水を加熱する加
熱部としての加熱器４、蒸気から原料水の水分を分離す
る気水分離部としてのフラッシュチャッンバー５、加熱
器４と同様な構造で蒸気を凝縮する凝縮部としての復水
器６を有する。

【００１２】加熱器４及び復水器６は、図３（ａ）及び
（ｂ）に示す形状の伝熱プレート３（３ａ）、３（３
ｂ）が交互に多数枚組み合わされて形成されている。伝
熱プレート３ａは、プレート本体３１、大サイズの開口
３２、その他の開口３３乃至３５、外周及び開口３３、
３５をシールするガスケット３６ａ、伝熱面３７、並設
されたプレート群を支持する支持ロッドを嵌め込むため
の切欠３８、３９等で構成されている。伝熱プレート３
ｂも同様の構造であるが、ガスケット３６ｂは外周及び
開口３２、３４をシールする。このような構造により、
開口３２と３４の間及び開口３３と３５の間が、それぞ
れプレート一枚毎に導通し、これらの間で異なった種類
の流体を流し、熱交換させることができる。

【００１３】このような伝熱プレート３ａ、３ｂを交互
に組み合わせれば、開口３２は、並設された全ての伝熱
プレート間で連通し、加熱器４では加熱された原料水を
通過させる開口となり、復水器６では凝縮される蒸気を
通過させる蒸気用開口となる。そして、開口３２を大き
な面積にしているので、この部分は蒸発室及び蒸留室と
しての機能を有する。又、その他の開口では、加熱器４
及び復水器６に対して、開口３４は原料水及び復水、開
口３３、３５は加熱媒体及び冷却媒体の通過口となる。
これらの開口の支持板１側のものについては、図１及び
図２において概略位置を破線で示している。又図３で
は、加熱器に用いる場合の流体の流れ方向を実線で示
し、復水器の場合を点線で示している。

【００１４】フラッシュチャッンバー５は、縦長の円筒
形状になっていて、加熱された原料水を導入する原料水
入口５１及び分離した蒸気を排出する蒸気出口５２を備
えていると共に、図示していないが、蒸気の流れを案内
する整流板、複数の半月板デミスタ、メッシュセパレー
タ等を内蔵している。原料水入口５１及び蒸気出口５２
は、それぞれ、加熱器４及び復水器６の支持板１側の伝
熱プレートの開口３２と、支持板１並びにフランジ７１
及び８１を介して結合部材である管７及び８によって結
合されている。

【００１５】支持板１は、補強材１１及び据付台１２と
共に支持構造体を構成し、復水器６及び加熱器４をこの
順に上下に並べて支持すると共に、これらの反対側にお
いてこれらと対応する位置にフラッシュチャッンバー５
を支持している。加熱器４及び復水器６は、それぞれ、
支持板１に固定された支持ロッド１３、１４を切欠３
８、３９に嵌め込むことによって支持されている。支持
板１には、ネジ部分を備えた締結ロッド１５も取り付け
られている。そして、締結板２を介してそれぞれの伝熱
プレート３をナット１６で締め付け、それぞれのガスケ
ット３６ａ、３６ｂを対向するプレートの裏面側に圧接
させることにより、伝熱面３７内の流体をそれぞれのプ
レート間隔内に保持し、外部に漏洩させないようにして
いる。

【００１６】なお、プレート式造水装置は、スケール析
出を抑制するために原料水供給ラインに薬液を注入する
薬注装置９６、検塩計９７、その他計器類、弁類、電装
品等、通常の造水装置と同様に種々の附属品を備えてい
る。

【００１７】図４は、本発明を適用した図１乃至図３に
示すプレート式造水装置を船舶に用いた例を示す。図４
を中心として図１乃至図３を参照しつつ説明する。この
例の船舶は推進機関としてディーゼルエンジンを搭載
し、プレート式造水装置はこのディーゼルエンジンのシ
リンダ冷却のための排熱を利用している。伝熱プレート
３において冷却媒体が通過する復水器６の開口３３に
は、別途装備された冷却海水ポンプ１００から海水が導
入され、フラッシュチャッンバー５の蒸気出口５２から
開口３２に流入した蒸気を冷却して復水させる。海水
は、蒸気と熱交換してある程度温度上昇し、開口３５か
ら流出し、その一部分は造水用の原料水となって加熱器
４の開口３４に導入されると共に、残りが水エゼクタ９
１に導入され、その駆動水として作動した後船外に排出
される。

【００１８】復水器６では、開口３４から配管９２を介
して蒸留水ポンプ９３によって復水が蒸留水として吸い
出され、蒸留水冷却器９４で冷却された後、図示しない
船内の蒸留水タンクに送られる。又、復水器６内の真空
を維持するために、配管９２の上部には、水エダクタ９
１の最大負圧部に接続された抽気系統９５が接続されて
いる。なお、開口３４は冷却海水入口３３の側に配置さ
れていて、この部分は最も低温になっているため、随伴
蒸気が少なく効率的に抽気されている。

【００１９】加熱器４には、ディーゼルエンジンのシリ
ンダを冷却し温度上昇した冷却清水が開口３５から流入
し、開口３４から流入した原料海水に排熱を与えてその
一部分を蒸発させた後、開口３３から排出され、図示し
ない清水冷却器を経由して再びシリンダに送られる。蒸
気を含み比容積の大きくなった海水は、伝熱プレートの
大きな開口３２から出て原料水入口５１からフラッシュ
チャッンバー５内に導入される。フラッシュチャッンバ
ー５内は復水器６と導通しているためこれに近い真空に
なっていて、導入された原料海水の一部分はこの中でフ
ラッシュ蒸発し、蒸気は図示しないデミスタ及びメッシ
ュセパレータによって微細な水滴分を除去された後、圧
力差で復水器６に送られる。一方、一部分の蒸気を蒸発
させた残りの高濃度の原料海水は、ブラインとなってフ
ラッシュチャッンバー５の底部に滞留した後、水エゼク
タ９１の低圧部で吸引され、船外に排出される。

【００２０】なお上記では、加熱媒体としてディーゼル
エンジンのシリンダ冷却水を用いた例を示したが、本発
明のプレート式造水装置には、例えば低圧蒸気等、他の
加熱媒体を使用できることは勿論である。

【００２１】以上のようなプレート式造水装置は、従来
型のものに較べて、次のような種々の長所を備えてい
る。加熱器４及び復水器６がカバーで覆われることなく
露出しているため、伝熱プレート３の解放、点検、交換
等は、ナット１６を弛めて締結板２を取外し、プレート
を引き抜くだけの極めて簡単な作業で行える。又解放ス
ペースは、締結ロッド１５の先端で人が作業できるだけ
あればよいので、図５に示す従来の装置よりも大幅に小
さくなる。そして、フラッシュチャッンバー５の設置ス
ペースを加えても、全体として造水装置の占有するスペ
ースは縮小される。

【００２２】支持ロッド１４や締結ロッド１５の長さを
長めにしておけば、伝熱プレート３を自由に増設でき、
同じ形式の装置で、殆ど無段階に異なった造水量を得る
ことができる。例えば、プレート寸法毎に異なった３種
類の形式の造水装置により、プレート枚数の増減によっ
て次のような範囲の造水量が得られる。

【００２３】 プレート概略寸法 加熱器及び復水器のそれぞれ 造水量（ｍ³ ／日） （ｍｍ） のプレート枚数 ２３０×６００ １５〜７０ ３〜２５ ３３０×８５０ ４０〜７５ ２５〜４５ ４５０×１１５０ ４５〜１００ ４５〜８０

【００２４】従って、経年変化等によって造水量が低下
したり、船における水の使用量が増加したような場合に
は、容易に伝熱プレートを増設し、このような要請に応
えることができる。又、造水装置の設計の自由度が極め
て高くなり、船内の消費水量の計画や配置計画も容易に
なる。

【００２５】又、締結板２、支持ロッド１４、締結ロッ
ド１５、ナット１６等は全て外部に露出していて、蒸発
室内のような腐食環境下に曝されていないので、従来の
装置で行われていたこれらの全てに対する腐食対策が不
要になる。その結果、通常の材質を使用でき、耐久性の
向上やコストの低減等が図られる。

【００２６】更に、支持構造体の中心となる支持板１に
対して、その両側に伝熱プレート群とフラッシュチャッ
ンバー５とを振り分けて装着できるので、大きくオーバ
ーハングしたハウジングを持つ従来の装置よりも、重量
バランスが改善されていて、耐振性が良くなる。又、フ
ラッシュチャッンバー５が縦長の形状で上下に配置され
た加熱器４と復水器６の両方に対向するように装着され
ているので、両者を結合する管７、８を最小寸法にする
ことができる。その結果、これらを全て独立に外部に露
出させた構造にしても、全体を極めてコンパクトに纏め
ることができ、余分な材料等も殆ど発生しない。そし
て、蒸気を含みフラッシュする原料水が下方から入り、
蒸気が上方から取り出されるので、その間の高低差によ
る比重分離効果が活用されため、気水分離性能が良くな
る。

【００２７】なお、造水装置を設置して稼動させた後、
ガスケット等の経時的変化によって伝熱プレート間から
流体が漏出したときには、本発明のプレート式造水装置
では、これを外部から容易に発見し、締結ロッド１５に
装着されたナット１６を増締めする等、容易且つ確実に
対策を講ずることができる。

【００２８】一方、船舶では、できるだけ積荷を多くす
るために機関室は必要最小限に狭められるので、機器の
小形化や解放スペースの縮小に対する要請は極めて大き
い。又、乗組員の減少等のため、機器のメンテナンスフ
リーに対する要請も強い。更に、エンジンやプロペラ等
の大きな起振源があるため、船体振動が発生し易く、搭
載機器には耐振性が要求される。又、経年変化に伴う造
水量の減少を防止する必要もある。従って、以上のよう
な種々の特長を備えた本発明のプレート式造水装置は、
船舶に搭載するときには特に大きな効果を発揮すること
になる。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、加熱部及び凝縮部の熱交換用プレート
の外周がシール部材でシールされているので、従来の装
置のようにプレート間から直接外部に蒸気が吹き出した
り、外部から蒸気が入り込むことがない。そして、加熱
部及び凝縮部にそれぞれ加熱された原料水を通過させる
開口及び凝縮される蒸気を通過させる蒸気用開口を設け
ると共に、これらの開口を、気水分離部に設けた原料水
入口及び蒸気出口に結合部材によって結合するので、流
体を外部に出すことなく、これらの各部間で流すことが
できる。

【００３０】このような構成により、加熱部、凝縮部及
び気水分離部をそれぞれ外部に露出した独立構造にする
ことができる。その結果、加熱部及び復水部の熱交換用
プレートの解放、点検、交換等が容易になる。又、加熱
部、復水部及び気水分離部の全てを囲うような大きなハ
ウジングがないため、造水装置の占有するスペースが縮
小され、重量が軽減され材料も節約される。

【００３１】又、熱交換器用プレートの枚数を自由に増
設できるので、少ない機種で殆ど無段階に幅広い範囲の
造水量を得ることができる。その結果、製造者側及び使
用者側における設計等の自由度が増す。造水装置を設置
後に造水量を増加する必要が生じたり経年的な造水量の
低下を補う場合にも、プレートの増設により容易に対応
することができる。

【００３２】更に、加熱器及び復水器を構成する外部装
置が腐食環境に曝されないので、これらに対する腐食対
策が不要になり、耐久性の向上や材料費の低減等が図ら
れる。又、重量バランスの悪いハウジングがないため、
耐振性も向上する。

【００３３】そして、プレート式造水装置が船舶に搭載
される場合には、その特殊な環境条件から、以上の種々
の作用効果が一層顕著に発揮される。請求項２の発明に
おいては、上記に加えて、加熱部と凝縮部とを上下方向
に並べて支持する支持構造体を設けるので、設置スペー
スが一層節約されると共に、少なくとも加熱部と凝縮部
とがユニット化されるので、装置の据付け作業が容易に
なる。

【００３４】請求項３の発明においては、凝縮部と加熱
部とをこの順に上下に配置すると共に、気水分離部を縦
長の形状にして、凝縮部及び加熱部の反対側においてこ
れらに対応する位置で支持構造体に取り付ける。その結
果、装置の主要構造部が全てユニット化され、装置の据
付けが一層容易になると共に、重量バランスが良く、耐
振性が向上する。又、気水分離性能も良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明を適用したプレー
ト式造水装置の一例を示す斜視図である。

【図２】上記装置を他の方向から見た斜視図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は上記装置の伝熱プレートの
構造例を示す平面図である。

【図４】ディーゼルエンジンのシリンダ冷却水の排熱を
利用して上記装置を構成した場合の系統図である。

【図５】従来のプレート式造水装置を示し、（ａ）は断
面図で（ｂ）はハウジングの解放スペースを示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 支持板（支持構造体） ３（３ａ、３ｂ） 伝熱プレート（熱交換用プレー
ト） ４ 加熱器（加熱部） ５ フラッシュチャッンバー（気水分
離部） ６ 復水器（凝縮部） ７、８ 管（結合部材） ３２ 開口（開口、蒸気用開口） ３６ａ、３６ｂ ガスケット（シール部材） ５１ 原料水入口 ５２ 蒸気出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側から他端側に並設された複数枚の
   熱交換用プレートを備え原料水を加熱する加熱部と、蒸
   気から原料水の水分を分離する気水分離部と、一端側か
   ら他端側に並設された複数枚の熱交換用プレートを備え
   蒸気を凝縮する凝縮部と、を有するプレート式造水装置
   において、 前記加熱部の熱交換用プレートはその外周をシールする
   シール部材と加熱された原料水を通過させる開口とを備
   え、 前記凝縮部の熱交換用プレートはその外周をシールする
   シール部材と凝縮される蒸気を通過させる蒸気用開口と
   を備え、 前記気水分離部は加熱された原料水を導入する原料水入
   口と分離した蒸気を排出する蒸気出口とを備え、 前記一端側の熱交換用プレートの前記開口と前記原料水
   入口との間及び前記蒸気出口と前記一端側の熱交換用プ
   レートの前記蒸気用開口との間を結合部材で結合したこ
   とを特徴とするプレート式造水装置。
2. 【請求項２】 支持構造体を備え、前記加熱部と前記凝
   縮部とは前記支持構造体によって上下方向に並べて支持
   されていることを特徴とする請求項１に記載のプレート
   式造水装置。
3. 【請求項３】 前記凝縮部と前記加熱部とはこの順に上
   下に配置され、前記気水分離部は縦長の形状になってい
   て前記凝縮部及び前記加熱部とは反対側であって前記凝
   縮部及び前記加熱部の両方に対応する位置に前記支持構
   造体によって支持されていることを特徴とする請求項２
   に記載のプレート式造水装置。