KR101821660B1 - 진공 증발식 조수 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열효율이 우수한 진공 증발식 조수 장치를 제공한다. 진공 증발식 조수 장치(1)는 공급된 원료 해수를 열원으로부터의 열에 의해 가열하여 증기를 생성하는 가열기(3)와, 가열기(3)에서 발생한 증기가 도입되는 밀폐형의 용기 본체(2)와, 용기 본체(2) 내를 감압하는 감압 수단(물 이젝터)(7)과, 용기 본체(2) 내의 증기를 냉각용 해수에 의해 냉각하여 담수를 생성하는 복수기(4)와, 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 용기 본체(2) 내의 증기에 의해 가열하여 가열기(3)에 원료 해수로서 공급하는 예열기(5)를 구비한다. 복수기(4) 및 예열기(5)의 적어도 한쪽의 각 전열관(40, 50)은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있다.

Description

진공 증발식 조수 장치{VACUUM EVAPORATION DESALINATION SYSTEM}
본 발명은 해수로부터 담수를 제조하기 위한 진공 증발식 조수 장치에 관한 것으로, 특히, 예열기를 구비한 진공 증발식 조수 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해상을 운행하는 선박에 있어서는, 선박에 탑재한 보일러로부터의 증기 또는 디젤 기관이나 그 밖으로부터의 폐열을 열원으로서 이용하여 바다에서 퍼올린 해수를 고진공하에서 증발시켜서 담수를 제조하는 것이 종래부터 실시되고 있다. 이 종류의 진공 증발식 조수 장치는 일반적으로, 공급되는 원료 해수를 디젤 기관의 냉각 등에 이용된 온수와의 열교환에 의해 가열하여 증발시키는 가열기와, 감압 수단에 의해 내부가 감압(진공) 상태로 유지되고, 발생한 증기를 응축하여 담수화하는 밀폐형의 용기 본체를 구비하고 있다. 용기 본체 내에는 복수의 전열관을 갖는 복수기가 내장되어 있으며, 증기를 전열관의 내부를 흐르는 냉각용 해수와의 열교환에 의해 냉각ㆍ응축시키는 것으로 담수화하고 있다. 또, 복수기로부터 배출되는 냉각용 해수의 일부가 원료 해수로서 가열기에 공급되어 있다.
가열기에 공급되는 원료 해수는 복수기에 있어서의 증기와의 열교환에 의해, 그 온도가 다소 높아져 있지만, 해수의 증발 온도보다도 상당히 낮다. 그 때문에, 상기 구성의 진공 증발식 조수 장치에서는 가열기에 있어서의 원료 해수의 가열ㆍ증발이 효율 좋게 실시되어 있지 않았다. 그래서 복수기로부터 배출되는 냉각용 해수(원료 해수)를 더욱 가열한 후에, 가열기에 공급하는 예열기를 구비한 진공 증발식 조수 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1의 진공 증발식 조수 장치에서는 복수기의 위쪽에 복수기와 동일한 구성의 다관식의 예열기가 설치되어 있다. 복수기로부터 예열기의 전열관 내에 도입된 냉각용 해수는 용기 본체 내에 발생한 증기와의 사이의 열교환에 의해 더욱 가열되고, 보다 고온의 상태로 가열기에 원료 해수로서 공급되게 되어 있다. 이에 따라, 특허 문헌 1의 진공 증발식 조수 장치에서는 가열기의 열효율의 향상이 도모되고 있는 것과 함께, 장치 전체의 소형화가 도모되고 있다.
일본 특개평6―254534호 공보
그러나 특허 문헌 1의 진공 증발식 조수 장치에서는 예열기를 설치하여, 가열기에 공급되는 원료 해수의 온도를 보다 높게 함으로써 가열기의 열효율의 향상을 도모하도록 구성되어 있기는 하지만, 예열기(나아가서는 복수기)를 구성하는 각 전열관의 전열 성능의 향상에 대해서는 특별히 검토되어 있지 않기 때문에 이 점에서 더욱 개량의 여지가 있었다.
본 발명은 상기한 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 열효율이 우수한 진공 증발식 조수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 선박에 탑재한 열원으로부터의 열을 이용하여 선박에 받아들여지는 해수로부터 담수를 제조하는 진공 증발식 조수 장치에 있어서, 공급된 원료 해수를 열원으로부터의 열에 의해 가열하여 증기를 생성하는 가열기와, 상기 가열기에서 발생한 증기가 도입되는 밀폐형의 용기 본체와, 상기 용기 본체 내를 감압하는 감압 수단과, 복수의 전열관을 갖고, 상기 용기 본체 내의 증기를 냉각용 해수에 의해 냉각하여 담수를 생성하는 복수기와, 복수의 전열관을 갖고, 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 상기 용기 본체 내의 증기에 의해 가열하여 상기 가열기에 원료 해수로서 공급하는 예열기를 구비하고, 상기 복수기 및 상기 예열기의 적어도 한쪽의 상기 각 전열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있는 진공 증발식 조수 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서는, 상기 복수기와 상기 예열기의 사이에는 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 승압하여 상기 예열기에 공급하는 보조 펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 더욱 바람직한 실시 양태에 있어서는, 상기 복수기에 냉각용 해수를 공급하기 위한 펌프를 구비하고, 상기 펌프는 바다로부터 퍼올린 해수를 디젤 기관을 포함하는 선박의 각 해수 사용처에 공급하기 위한 해수 펌프인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시 양태에 있어서는, 상기 복수기에 냉각용 해수를 공급하기 위한 펌프를 구비하고, 상기 감압 수단은 해수로 구동되는 물 이젝터이고, 또한, 상기 펌프는 상기 물 이젝터에 구동용 해수를 공급하기 위한 이젝터 펌프이고, 상기 물 이젝터로부터 배출되는 구동용 해수가 냉각용 해수로서 상기 복수기에 공급되는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 실시 양태의 진공 증발식 조수 장치에 있어서, 상기 전열관은 콜게이트관에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또는, 상기 전열관은 내면 또는 외면에 돌기 또는 홈이 일체로 설치되는 것으로 요철 가공되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 바람직한 다른 실시 양태에 있어서는, 상기 감압 수단은 해수로 구동되는 물 이젝터이고, 상기 물 이젝터에 구동용 해수를 공급하기 위한 이젝터 펌프를 더 구비하고, 상기 이젝터 펌프는 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 승압하여 상기 물 이젝터에 공급하는 것과 함께, 상기 예열기에 공급하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 실시 양태에 있어서, 상기 복수기에 냉각용 해수를 공급하기 위한 펌프를 더 구비하고, 상기 펌프는 바다로부터 퍼올린 해수를 디젤 기관을 포함하는 선박의 각 해수 사용처에 공급하기 위한 해수 펌프인 것이 바람직하다. 또, 상기 전열관은 콜게이트관에 의해 구성되어 있는 것, 또는, 상기 전열관은 내면 또는 외면에 돌기 또는 홈이 일체로 설치되는 것으로 요철 가공되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기한 모든 실시 양태의 진공 증발식 조수 장치에 있어서, 상기 가열기는 내부에 원료 해수를 도입 가능한 복수의 가열관을 갖고, 상기 각 가열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 관련되는 진공 증발식 조수 장치에 따르면, 복수기 및 예열기의 적어도 한쪽의 각 전열관의 내면 또는 외면을 요철 가공하고 있기 때문에 각 전열관의 전열 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 예열기로부터 가열기에 공급되는 원료 해수의 온도를, 각 전열관을 평활관에 의해 구성하고 있는 기존의 진공 증발식 조수 장치와 비교하여 보다 고온으로 할 수 있다. 따라서, 가열기의 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관련되는 진공 증발식 조수 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 장치 본체의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ―Ⅰ선을 따르는 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅱ―Ⅱ선을 따르는 단면도이다.
도 5는 전열관의 단면도이다.
도 6은 다른 실시 형태의 장치 본체의 종단면도이다.
도 7은 가열관의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 진공 증발식 조수 장치의 개략 구성도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 진공 증발식 조수 장치의 개략 구성도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 진공 증발식 조수 장치의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관련되는 진공 증발식 조수 장치(1)의 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 장치 본체(6)의 종단면도이다. 본 실시 형태의 진공 증발식 조수 장치(1)는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 밀폐형의 용기 본체(2), 가열기(3), 복수기(4) 및 예열기(5)로 이루어지는 장치 본체(6)와, 용기 본체(2)를 감압(진공) 상태로 유지하는 감압 수단(7)을 구비하고 있다. 또한, 도 1 중에 있어서, 부호 10은 선박의 선체, 부호 11은 선박 내에 설치되어, 바다로부터 해수를 퍼올리기 위한 해수 펌프이다. 해수 펌프(11)로 퍼올려진 해수는 각종 해수 사용처, 예를 들면, 선박 내에 탑재한 디젤 기관에, 이를 공급하기 위한 재킷 냉각수로서 공급되는 외에, 복수기(4)에, 진공 증발식 조수 장치(1)에 의한 조수용의 냉각수로서 공급된다.
용기 본체(2)는 하부에 가열기(3)가 접속되어 있는 것과 함께, 상부에 복수기(4) 및 예열기(5)를 내장하고 있다. 또, 용기 본체(2)의 상부에는 가스 제거관(102)이 설치되어 있는 것과 함께, 하부의 가열기(3)보다 높은 위치에는 브라인 출구(103)가 설치되어 있다.
가스 제거관(102)은 가스 관로(17)를 통하여 감압 수단(7)에 접속되어 있다. 감압 수단(7)은 본 실시 형태에서는 물 이젝터에 의해 구성되어 있으며, 용기 본체(2) 내부의 불응축성 가스가 가스 제거관(102)으로부터 물 이젝터(7)에 의해 흡인되어 용기 본체(2) 내가 대기압보다 낮은 감압(진공) 상태로 유지되고, 용기 본체(2)에서는 감압(진공) 상태로 후술하는 원료 해수의 증발ㆍ응축이 실시된다. 또, 브라인 출구(103)는 브라인 배출 관로(18)를 통하여 물 이젝터(7)에 접속되어 있으며, 후술하는 용기 본체(2) 내에서 증발한 후의 브라인(해수)이 브라인 출구(103)로부터 물 이젝터(7)에 의하여 흡인된 후, 선박 외로 배출된다.
가열기(3)는 밀폐형의 가열실(30)과, 가열실(30) 내에 설치되는 복수의 가열관(31)을 구비하고 있다. 복수의 가열관(31)은 수직 방향으로 연장되도록 배치되어 있으며, 그 양단부가 가열실(30)의 상벽면 및 하벽면에 연결되어 있다. 가열실(30)의 하부에는 해수 공급실(32)이 접속되어 있으며, 해수 공급실(32)에는 원료 해수를 각 가열관(31)에 도입하기 위한 원료 해수 도입구(33)가 설치되어 있다. 가열실(30)의 측벽면에는 디젤 기관의 냉각 등에 이용된 재킷 냉각수 등의 온수를 각각 도입 및 배출하는 온수 도입구(34) 및 온수 배출구(35)가 설치되어 있다. 원료 해수 도입구(33)로부터 각 가열관(31)에 도입된 원료 해수는 온수 도입구(34)로부터 가열실(30) 내에 도입된 온수와의 열교환에 의해 가열되어 증발하고, 증기로 되어 용기 본체(2) 내에 공급된다.
복수기(4)는 용기 본체(2) 내에 공급된 증기를 냉각하여 담수를 생성하기 위한 것이고, 복수의 전열관(40)과, 이들 복수의 전열관(40)을 묶은 전열관군의 양단과 각각 연통하고 있는 제 1 헤더(9A) 및 제 2 헤더(9B)를 구비하고 있다. 각 전열관(40)은 수평 방향으로 연장되도록 배치되어 있으며, 그 양단부가 용기 본체(2)의 좌벽면 및 우벽면에 연결되어 있다.
복수기(4)의 위쪽에는 예열기(5)를 구성하는 복수의 전열관(50)이 설치되어 있다. 이 복수의 전열관(50)도 수평 방향으로 연장되도록 배치되어 있으며, 그 양단부가 용기 본체(2)의 좌벽면 및 우벽면에 연결되어, 제 1 헤더(9A) 및 제 2 헤더(9B)와 연통하고 있다.
제 1 및 제 2 헤더(9A, 9B) 내에는 각각 구획판(90A, 90B)이 설치되어 있다. 양 헤더(9A, 9B) 내는 각 구획판(90A, 90B)에 의해 위쪽의 예열용 헤더실(91A, 91B)과 아래쪽의 응축용 헤더실(92A, 92B)로 구획되어 있다. 예열용 헤더실(91A, 91B)은 예열기(5)를 구성하는 각 전열관(50)과 연통하고 있는 한편, 응축용 헤더실(92A, 92B)은 복수기(4)를 구성하는 각 전열관(40)과 연통하고 있다.
각 응축용 헤더실(92A, 92B) 내에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 각각 구획판(93A, 93B)이 설치되어 있다. 제 1 헤더(9A)의 응축용 헤더(92A) 내는 구획판(93A)에 의해 안측의 냉각수 입구실(94a)과 앞측의 반환실(94b)로 구획되어 있다. 또, 제 2 헤더(9B)의 응축용 헤더(92B) 내는 구획판(93B)에 의해 앞측의 냉각수 출구실(94d)과 안측의 반환실(94c)로 구획되어 있다.
냉각수 입구실(94a)에는 용기 본체(2) 내의 증기를 냉각ㆍ응축하기 위한 냉각용 해수를 도입하기 위한 냉각수 입구(95)가 설치되어 있다. 냉각수 입구(95)에는 해수 펌프(11)로부터 선박 내의 각 해수 사용처에 이르는 해수 공급 관로(12)에 접속된 냉각수 공급 관로(13)가 접속되어 있으며(도 1 참조), 해수 펌프(11)의 작동에 의해 해수가 냉각수로서 도입된다. 냉각수 입구실(94a)에 도입된 냉각용 해수는 각 전열관(40) 내를, 도 3의 화살표로 나타내는 바와 같이, 각 반환실(94b, 94c)을 중계하여 다른쪽의 제 2 헤더(9B)의 냉각수 출구실(94d)을 향하여 흐른다. 용기 본체(2) 내에 공급된 증기는 각 전열관(40) 내를 흐르는 냉각용 해수와의 열교환에 의하여 냉각되는 것으로 응축하고, 응축에 의해 생성된 담수는 용기 본체(2)에 설치된 담수 출구(96)로부터 꺼내어진다.
냉각수 출구실(94d)에는 냉각용 해수를 배출하기 위한 냉각수 출구(97)가 설치되어 있다. 냉각수 출구(97)로부터 배출된 냉각용 해수는 일부가 분기 관로(14)를 통하여 이젝터 펌프(8)에 공급되고, 다른 일부가 급수 관로(15)를 통하여 예열기(5)에 공급되고, 나머지가 선박 외 등으로 배출된다(도 1 참조). 이젝터 펌프(8)는 물 이젝터(7)를 구동하기 위한 것이고, 장치 본체(6)와 일체로 설치되어 있다. 이젝터 펌프(8)에 공급된 냉각용 해수는 이젝터 펌프(8)에 의해 승압된 후, 물 이젝터(7)에 공급되어 물 이젝터(7)를 구동한 후, 선박 외로 배출된다.
다음으로, 각 예열용 헤더실(91A, 91B) 내에는 도 4에 나타내는 바와 같이, 각각 2장의 구획판(98A, 98B)이 설치되어 있다. 제 1 헤더(9A)의 예열용 헤더(91A) 내는 구획판(98A)에 의해 안측의 원료 해수 출구실(99f)과 중앙 및 앞측의 반환실(99d, 99e)로 구획되어 있다. 또, 제 2 헤더(9B)의 예열용 헤더(91B) 내는 구획판(98B)에 의해 앞측의 원료 해수 입구실(99a)과 중앙 및 안측의 반환실(99b, 99c)로 구획되어 있다.
원료 해수 입구실(99a)에는 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 도입하기 위한 원료 해수 입구(100)가 설치되어 있다. 원료 해수 입구(100)에는 급수 관로(15)가 접속되어 있으며, 급수 관로(15)에는 보조 펌프(9)가 설치되어 있다(도 1 참조). 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수의 일부는 보조 펌프(9)에 의해 승압된 상태로 원료 해수 입구실(99a)에 도입된다. 그리고 예열기(5)를 구성하는 각 전열관(50) 내를, 도 4의 화살표로 나타내는 바와 같이, 각 반환실(99b∼99e)을 중계하여 다른쪽의 제 1 헤더(9A)의 원료 해수 출구실(99f)을 향하여 흐른다. 이 때, 냉각용 해수는 각 전열관(50) 내를 흐를 때에 용기 본체(2) 내에 공급된 증기와의 열교환에 의해 가열되면서 원료 해수 출구실(99f)에 도입된다.
원료 해수 출구실(99f)에는 냉각용 해수를 배출하기 위한 원료 해수 출구(101)가 설치되어 있다. 원료 해수 출구(101)로부터 배출된 냉각용 해수는 원료 해수 공급 관로(16)를 통하여 해수 공급실(32)에 원료 해수로서 공급된다.
이와 같이, 상기 구성의 예열기(5)의 존재에 의해 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수의 일부는 용기 본체(2) 내에 공급된 비교적 높은 온도의 증기와의 열교환에 의하여 데워진 후, 가열기(3)에 원료 해수로서 공급된다. 따라서, 가열기(3)에 공급되는 원료 해수의 온도를 보다 높게 할 수 있어서, 가열기(3)의 열효율을 향상시키는 것이 가능해져 있다.
복수기(4)를 구성하는 각 전열관(40) 및 예열기(5)를 구성하는 각 전열관(50)은 도 5에 나타내는 바와 같이, 그 내면 및 외면이 요철 가공되어 있다. 본 실시 형태에서는 각 전열관(40, 50)은 콜게이트관에 의해 구성되어 있으며, 그 관벽(41, 51)에 다수의 볼록부(42, 52) 및 오목부(43, 53)를 번갈아 연속하여 갖고 있다. 볼록부(42, 52) 및 오목부(43, 53)의 단면으로 본 형상은 도 5의 (A)에 나타내는 바와 같은 산형상 외에, 도 5의 (B) 및 (C)에 나타내어져 있는 바와 같은 직사각형상이나 파형상 등, 여러 가지 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 각 전열관(40, 50)으로서는, 콜게이트관 외에, 관벽(41, 51)이 평활한 평활관에 대하여, 둘레 방향으로 연장되는 복수의 환상의 돌기를 관벽(41, 51)의 내면 및 외면에 축방향으로 소정 간격으로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공된 가공관을 이용해도 좋다. 또, 가공관으로서는, 돌기를 평활관의 관벽(41, 51)의 내면 및 외면에 나선상으로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공하도록 해도 좋고, 또, 돌기에 대신하여 홈을 평활관의 관벽(41, 51)의 내면 및 외면에 돌기와 동일하게 일체로 설치하는 것으로 요철 가공하도록 해도 좋다. 또한, 평활관에 대하여, 축방향으로 연장되는 복수의 돌기 또는 홈을 관벽(41, 51)의 내면 및 외면에 둘레 방향으로 소정 간격으로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공하도록 해도 좋다. 이와 같이, 각 전열관(40, 50)의 표면적이 커지는 것이면, 관벽(41, 51)의 내면 및 외면을 요철 가공하는 방법은 자유이다.
본 실시 형태의 진공 증발식 조수 장치(1)에서는 복수기(4) 및 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)의 내면 및 외면이 요철 가공되어 있기 때문에, 그 외경이 대략 같은 평활관과 비교하여 각 전열관(40, 50)의 표면적이 커진다. 즉, 전열관 내외의 열교환 시에 의해 큰 전열 면적을 확보할 수 있고, 또한, 요철에 의해 전열관 내를 흐르는 냉각용 해수가 교반되는 것으로 전열면(관벽(41, 51))에 있어서의 증기 및 냉각용 해수의 사이의 전열 효율이 향상되는 결과, 각 전열관(40, 50)의 열교환량이 증대한다. 따라서, 각 전열관(40, 50)의 내면 및 외면을 요철 가공하는 것으로 평활관을 이용하는 경우와 비교하여 각 전열관(40, 50) 내를 흐르는 냉각용 해수를 증기와의 열교환에 의해 더욱 고온으로 가열할 수 있는 결과, 가열기(3)에 공급되는 원료 해수의 온도를 보다 높게 할 수 있다. 따라서, 가열기(3)의 열효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해져 있다.
한편, 각 전열관(40, 50)의 내면 및 외면을 요철 가공하면, 요철에 의하여 관 마찰 계수가 증대하고, 전열관 내를 흐르는 냉각용 해수의 압력 손실이 커진다. 그 때문에, 냉각용 해수의 흐름이 나빠지는 것을 방지하기 위해, 전열관의 사이즈를 크게 하거나, 또는 해수 펌프의 용량ㆍ양정(揚程)을 올린다는 대책이 필요해진다. 복수기(4)에 대해서는, 해수 펌프(11)에 의해 승압된 후의 해수가 공급되기 때문에 압력 손실 증대의 영향은 받기 어렵지만, 예열기(5)에 대해서는, 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수가 공급되고, 또한, 예열기(5) 자체의 압력 손실도 증대하기 때문에 예열기(5)의 출구인 원료 해수 출구(101)에 있어서의 해수의 압력이 평활관을 사용한 경우에 비하여 크게 저하한다. 압력 손실이 커지고, 원료 해수 출구(101)로부터의 해수 공급 압력이 저하하면, 가열기(3)에 대하여 원료 해수를 충분히 공급할 수 없을 염려가 있다. 이를 해소하기 위해, 해수 펌프(11)의 용량ㆍ양정을 올리는 것이 고려되지만, 선박 내의 각 해수 사용처에 해수를 공급하는 대형의 해수 펌프(11)의 용량 등을 더욱 올린 것으로는 펌프 자체의 비용이나 소비 전력량 등, 운전 경비가 대폭으로 증가한다는 문제가 있다. 그래서 본 실시 형태의 진공 증발식 조수 장치(1)에서는 복수기(4)와 예열기(5)의 사이의 급수 관로(15)에 소형의 보조 펌프(9)를 설치하고, 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수를 보조 펌프(9)에 의해 승압한 후, 예열기(5)에 공급하고 있다. 이에 따라, 예열기(5)에 있어서도, 증기와의 사이의 열교환을 촉진하면서 냉각용 해수의 압력 손실의 증대에 대응할 수 있기 때문에 가열기(3)에 대하여 원료 해수의 급수량을 충분히 확보하는 것이 가능해져 있다.
상기 구성의 진공 증발식 조수 장치(1)에 따르면, 용기 본체(2)의 다관식의 복수기(4)의 위쪽에 다관식의 예열기(5)를 설치하여 가열기(5)에 공급하는 원료 해수를 가열하고 있기 때문에 예열기(5)를 복수기(4)와 별개로 설치하기 위한 스페이스를 필요로 하지 않아서, 장치의 소형화를 꾀할 수 있다.
또한, 복수기(4) 및 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)의 내면 및 외면을 요철 가공하고 있기 때문에 각 전열관(40, 50)의 전열 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 복수기(4)로부터 예열기(5)를 통하여 가열기(3)에 공급하는 원료 해수의 온도를, 각 전열관(40, 50)을 평활관에 의해 구성하고 있는 기존의 진공 증발식 조수 장치와 비교하여 보다 고온으로 할 수 있기 때문에 가열기(3)의 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 복수기(4)와 예열기(5)의 사이의 급수 관로(15)에 보조 펌프(9)를 설치하고, 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수를 보조 펌프(9)에 의해 승압한 후, 예열기(5)에 공급하고 있기 때문에 예열기(5)의 각 전열관(50) 내를 흐르는 냉각용 해수(원료 해수)의 압력 손실의 증대에 대응할 수 있다. 따라서, 가열기(3)에 대하여 원료 해수를 충분히 공급할 수 있다. 그 결과, 진공 증발식 조수 장치(1)에 있어서 제조되는 담수의 제조량이 증가하여, 장치의 조수 성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 각 전열관(40, 50)을 평활관에 의해 구성하고 있는 기존의 진공 증발식 조수 장치와 비교하여 장치의 조수 성능의 향상에 의해 복수기(4) 및 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)의 수를 줄여도 대략 동량의 담수를 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 장치의 소형화를 꾀할 수도 있다.
또, 각 전열관(40, 50)을 평활관에 의해 구성하고 있는 기존의 진공 증발식 조수 장치에 있어서, 평활관을 내면 및 외면이 요철 가공된 콜게이트관이나 가공관 등으로 교체하는 것만으로 장치의 조수 성능이 향상되기 때문에 간이하고, 또한, 저비용으로 기존의 진공 증발식 조수 장치를 버전 업할 수 있다.
이상, 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기한 도 1의 실시 형태에서는 각 전열관(40, 50)의 내면 및 외면을 요철 가공하고 있는데, 내면 또는 외면의 한쪽 만을 요철 가공하도록 해도 좋다.
또, 복수기(4) 및 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)에 대하여 요철 가공을 실시하고 있는데, 복수기(4)의 각 전열관(40) 또는 예열기(5)의 각 전열관(50)의 한쪽 만에 요철 가공을 실시하도록 해도 좋다.
또, 가열기(3)의 각 가열관(31)에 대하여, 복수기(4)나 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)과 마찬가지로, 요철 가공을 실시하도록 해도 좋다. 도 6은 복수기(4) 및 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)에 추가하여 가열기(3)의 각 가열관(31)에 대해서도 요철 가공을 실시한 실시 형태(도 2의 변형예)를 나타내고 있다. 각 가열관(31)은 복수기(4) 및 예열기(5)의 각 전열관(40, 50)과 마찬가지로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 관벽(31A)에 다수의 볼록부(31B) 및 오목부(31C)를 번갈아 연속하여 갖고 있으며, 그 내면 및 외면에 요철 가공이 실시되어 있다. 볼록부(31B) 및 오목부(31C)의 단면으로 본 형상은 도 7의 (A)에 나타내는 바와 같은 산형상 외에, 도 7의 (B) 및 (C)에 나타내어져 있는 바와 같은 직사각형상이나 파형상 등, 여러 가지 형상으로 형성할 수 있다. 상기 구성의 가열관(31)으로서는, 콜게이트관을 적합하게 이용할 수 있는데, 콜게이트관 외에도, 관벽(31A)이 평활한 평활관에 대하여, 둘레 방향으로 연장되는 복수의 환상의 돌기를 관벽(31A)의 내면 및 외면에 축방향으로 소정 간격으로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공된 가공관을 이용해도 좋다. 또, 가공관으로서는, 돌기를 평활관의 관벽(31A) 내면 및 외면에 나선상으로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공하도록 해도 좋고, 또, 돌기에 대신하여 홈을 평활관의 관벽(31A)의 내면 및 외면에 돌기와 마찬가지로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공하도록 해도 좋다. 또한, 평활관에 대하여, 축방향으로 연장되는 복수의 돌기 또는 홈을 관벽(31A)의 내면 및 외면에 둘레 방향으로 소정 간격으로 일체로 설치하는 것으로 요철 가공하도록 해도 좋다. 이와 같이, 각 가열관(31)의 표면적이 커지는 것이면, 관벽(31A)의 내면 및 외면을 요철 가공하는 방법은 자유이다.
가열기(3)의 각 가열관(31)의 내면 및 외면을 요철 가공하는 것으로, 그 외경이 대략 같은 평활관과 비교하여 각 가열관(30)의 표면적이 커지는, 즉, 가열관 내외의 열교환 시에 보다 큰 전열 면적을 확보할 수 있다. 또한, 요철에 의해 가열관 내를 흐르는 원료 해수가 교반되는 것으로 전열면(관벽(31A))에 있어서의 온수 및 원료 해수의 사이의 전열 효율이 향상된다. 그 결과, 각 가열관(31)의 열교환량이 증대한다. 따라서, 도 6에 나타내는 실시 형태와 같이, 각 가열관(31)의 내면 및 외면을 요철 가공하는 것으로 평활관을 이용하는 경우와 비교하여 각 가열관(31) 내를 흐르는 원료 해수가 온수와 효율 좋게 열교환을 실시하게 되고, 각 가열관(31)에 의한 가열 효율이 높여지는 결과, 원료 해수의 증발 효율을 양호하게 할 수 있어서, 용기 본체(2) 내에 증기를 충분히 공급할 수 있다.
또, 상기한 도 1의 실시 형태에서는 가열기(3)에 있어서 원료 해수를 가열ㆍ증발시키기 위한 열원으로서, 디젤 기관으로부터의 폐열을 이용하고 있는데, 그 밖에, 폐열을 발생시키는 기관으로부터의 폐열을 이용해도 좋고, 보일러로부터의 증기를 이용하여 가열기(3)에 있어서 원료 해수를 가열ㆍ증발시키도록 해도 좋다.
또, 상기한 도 1의 실시 형태에서는 복수기(4)로부터 배출되는 냉각용 해수는, 그 일부가 보조 펌프(9)에 의해 승압되어 급수 관로(15)를 통하여 예열기(5)에 공급되고 있는데, 이 보조 펌프(9)를 생략할 수도 있다. 도 8은 도 1의 실시 형태의 변형예이고, 보조 펌프(9)가 생략된 진공 증발식 조수 장치(1)의 개략 구성도를 나타내고 있다. 또한, 기본적인 구성은 상기한 도 1의 실시 형태의 구성과 동일하여, 여기에서는 대응하는 구성에 동일한 부호를 붙이는 것으로 설명을 생략한다.
도 8의 실시 형태에서는 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수는 일부가 분기 관로(14)를 통하여 이젝터 펌프(8)에 공급되고, 나머지가 선박 외 등으로 배출된다. 이젝터 펌프(8)에 공급된 냉각용 해수는 이젝터 펌프(8)에 의해 승압된 후, 일부가 물 이젝터(7)에 공급되는 한편, 나머지가 급수 관로(19)를 통하여 예열기(5)에 공급된다. 그리고 예열기(5)에 공급된 냉각용 해수는 용기 본체(2) 내에 공급된 증기와의 열교환에 의해 가열된 후, 원료 해수로서, 원료 해수 공급 관로(16)를 통하여 가열기(3)에 공급된다. 이와 같이, 도 8의 실시 형태에 있어서는, 이젝터 펌프(8)의 토출측의 관로를 분기시키고, 이젝터 펌프(8)에 의해 승압 후의 냉각용 해수를 급수 관로(19)를 통하여 예열기(5)에 공급하는 것으로 예열기(5)의 각 전열관(50) 내를 흐르는 냉각용 해수의 압력 손실의 증대에 대응할 수 있어서, 가열기(3)에 대하여 원료 해수를 충분히 공급할 수 있다. 그 결과, 도 1의 실시 형태와 동일한 작용ㆍ효과를 실현할 수 있으며, 또한, 보조 펌프(9)가 불필요하게 되므로, 장치를 간략화할 수도 있다.
또, 상기한 도 1의 실시 형태에서는 이젝터 펌프(8)를 장치 본체(6)와 일체로 설치하고 있는데, 도 9에 나타내는 바와 같이, 이젝터 펌프(8)를 장치 본체(6)보다도 아래쪽에 설치하도록 해도 좋다. 도 1의 실시 형태에 있어서는, 이젝터 펌프(8)에는 복수기(4)로부터 배출된 냉각용 해수의 일부가 공급되어 있었지만, 도 9의 실시 형태에서는 이젝터 펌프(8)는 바다로부터 해수를 퍼올려서, 이것을 구동수로 하여 물 이젝터(7)에 공급하고 있다.
또, 도 1, 도 8 및 도 9의 실시 형태에서는 감압 수단(7)으로서 물 이젝터를 이용하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 진공 펌프 등이어도 좋다.
또한, 도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 진공 증발식 조수 장치(1)의 개략 구성도를 나타내고 있다. 또한, 기본적인 구성은 상기한 도 1의 실시 형태와 동일하여, 여기에서는 대응하는 구성에 동일한 부호를 붙이는 것으로 상세한 설명을 생략한다.
도 10의 실시 형태에서는 이젝터 펌프(8)로부터 구동수로서 물 이젝터(7)에 공급된 해수가 냉각수 공급 회로(13)를 통하여 복수기(4)에 진공 증발식 조수 장치(1)에 의한 조수용의 냉각수로서 공급되어 있다. 이젝터 펌프(8)로서는, 바다로부터 해수를 퍼올려서, 이것을 물 이젝터(7) 만에 공급하는 소형의 펌프가 이용되고 있다.
이 도 10의 실시 형태에 있어서도, 복수기(4)에 공급된 냉각용 해수는 용기 본체(2) 내에 공급된 증기를 냉각ㆍ응축하여 담수를 생성한 후, 복수기(4)로부터 배출되는데, 그 일부가 예열기(5)에 공급되어 용기 본체(2) 내에 공급된 증기와의 열교환에 의해 가열된 후, 원료 해수로서, 원료 해수 공급 관로(16)를 통하여 해수 공급실(32)에 공급된다. 여기에서, 예열기(5)의 각 전열관(50)(나아가서는 복수기(4)의 각 전열관(40))의 내면 및 외면의 적어도 한쪽을 요철 가공함으로써 가열기(3)에 공급하는 원료 해수의 온도를 보다 높게 하는 것으로 가열기(3)의 열효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 도 10의 실시 형태에 있어서는, 이젝터 펌프(8)의 용량 등을 올리는 것으로 보조 펌프(9)를 불요하게 하고, 또, 해수 펌프(11)의 용량 등을 올리는 것보다는 저비용으로 예열기(5)의 각 전열관(50)(나아가서는 복수기(4)의 각 전열관(40)) 내를 흐르는 냉각용 해수의 압력 손실의 증대에 대응할 수 있기 때문에 가열기(3)에 대하여 원료 해수를 충분히 공급할 수 있다. 그 결과, 도 1의 실시 형태와 동일한 작용ㆍ효과를 실현할 수 있다.
1: 진공 증발식 조수 장치 2: 용기 본체
3: 가열기 4: 복수기
5: 예열기 7: 물 이젝터
8: 이젝터 펌프 9: 보조 펌프
11: 해수 펌프 31: 가열관
40, 50: 전열관

Claims (9)

  1. 선박에 탑재한 열원으로부터의 열을 이용하여 선박에 받아들여지는 해수로부터 담수를 제조하는 진공 증발식 조수 장치에 있어서,
    공급된 원료 해수를 열원으로부터의 열에 의해 가열하여 증기를 생성하는 가열기와,
    상기 가열기에서 발생한 증기가 도입되는 밀폐형의 용기 본체와,
    상기 용기 본체 내를 감압하는 감압 수단과,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 용기 본체 내의 증기를 냉각용 해수에 의해 냉각하여 담수를 생성하는 복수기와,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 상기 용기 본체 내의 증기에 의해 가열하여 상기 가열기에 원료 해수로서 공급하는 예열기를 구비하고,
    상기 복수기 및 상기 예열기의 적어도 한쪽의 상기 각 전열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있고,
    상기 복수기에 냉각용 해수를 공급하기 위한 펌프를 구비하고,
    상기 감압 수단은 해수로 구동되는 물 이젝터이고, 또한, 상기 펌프는 상기 물 이젝터에 구동용 해수를 공급하기 위한 이젝터 펌프이며,
    상기 물 이젝터로부터 배출되는 구동용 해수가 냉각용 해수로서 상기 복수기에 공급되는 진공 증발식 조수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열관은 콜게이트관에 의해 구성되어 있는 진공 증발식 조수 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열관은 내면 또는 외면에 돌기 또는 홈이 일체로 설치되는 것으로 요철 가공되어 있는 진공 증발식 조수 장치.
  4. 선박에 탑재한 열원으로부터의 열을 이용하여 선박에 받아들여지는 해수로부터 담수를 제조하는 진공 증발식 조수 장치에 있어서,
    공급된 원료 해수를 열원으로부터의 열에 의해 가열하여 증기를 생성하는 가열기와,
    상기 가열기에서 발생한 증기가 도입되는 밀폐형의 용기 본체와,
    상기 용기 본체 내를 감압하는 감압 수단과,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 용기 본체 내의 증기를 냉각용 해수에 의해 냉각하여 담수를 형성하는 복수기와,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 상기 용기 본체 내의 증기에 의해 가열하여 상기 가열기에 원료 해수로서 공급하는 예열기를 구비하고,
    상기 복수기 및 상기 예열기의 적어도 한쪽의 상기 각 전열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있고,
    상기 감압 수단은 해수로 구동되는 물 이젝터이고,
    상기 물 이젝터에 구동용 해수를 공급하기 위한 이젝터 펌프를 더 구비하고,
    상기 이젝터 펌프는 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 승압하여 상기 물 이젝터에 공급하는 것과 함께, 상기 예열기에 공급하는 진공 증발식 조수 장치.
  5. 선박에 탑재된 열원으로부터의 열을 이용하여 선박에 받아들여지는 해수로부터 담수를 제조하는 진공 증발식 조수 장치에 있어서,
    공급된 원료 해수를 열원으로부터의 열에 의해 가열하여 증기를 생성하는 가열기와,
    상기 가열기에서 발생한 증기가 도입되는 밀폐형의 용기 본체와,
    상기 용기 본체 내를 감압하는 감압 수단과,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 용기 본체 내의 증기를 냉각용 해수에 의해 냉각하여 담수를 생성하는 복수기와,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 상기 용기 본체 내의 증기에 의해 가열하여 상기 가열기에 원료 해수로서 공급하는 예열기와,
    상기 복수기에 냉각용 해수를 공급하기 위한 펌프를 구비하고,
    상기 복수기 및 상기 예열기의 적어도 한쪽의 상기 각 전열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있고,
    상기 복수기와 상기 예열기의 사이에는 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 승압하여 상기 예열기에 공급하는 보조 펌프가 설치되어 있고,
    상기 펌프는 바다로부터 퍼올린 해수를 선박의 각 해수 사용처에 공급하기 위한 해수 펌프이고,
    상기 감압 수단은 해수로 구동되는 물 이젝터이고,
    상기 물 이젝터에 구동용 해수를 공급하기 위한 이젝터 펌프가, 상기 용기 본체, 상기 가열기, 상기 복수기 및 상기 예열기로 이루어지는 장치 본체에 일체로 설치되고,
    상기 이젝터 펌프는 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 승압하여 상기 물 이젝터에 공급하는 진공 증발식 조수 장치.
  6. 선박에 탑재한 열원으로부터의 열을 이용하여 선박에 받아들여지는 해수로부터 담수를 제조하는 진공 증발식 조수 장치에 있어서,
    공급된 원료 해수를 열원으로부터의 열에 의해 가열하여 증기를 생성하는 가열기와,
    상기 가열기에서 발생한 증기가 도입되는 밀폐형의 용기 본체와,
    상기 용기 본체 내를 감압하는 감압 수단과,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 용기 본체 내의 증기를 냉각용 해수에 의해 냉각하여 담수를 생성하는 복수기와,
    복수의 전열관을 갖고, 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 상기 용기 본체 내의 증기에 의해 가열하여 상기 가열기에 원료 해수로서 공급하는 예열기와,
    상기 복수기에 냉각용 해수를 공급하기 위한 펌프를 구비하고,
    상기 복수기 및 상기 예열기의 적어도 한쪽의 상기 각 전열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있고,
    상기 복수기와 상기 예열기 사이에는 상기 복수기로부터 배출된 냉각용 해수의 일부를 승압하여 상기 예열기에 공급하는 보조 펌프가 설치되어 있고,
    상기 펌프는 바다로부터 퍼올린 해수를 선박의 각 해수 사용처에 공급하기 위한 해수 펌프이고,
    상기 감압 수단은 해수로 구동되는 물 이젝터이고,
    상기 물 이젝터에 구동용 해수를 공급하기 위한 이젝터 펌프가, 상기 용기 본체, 상기 가열기, 상기 복수기 및 상기 예열기로 이루어지는 장치 본체보다도 아래쪽에 설치되고,
    상기 이젝터 펌프는 바다로부터 퍼올린 해수를 승압하여 상기 물 이젝터에 공급하는 진공 증발식 조수 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열기는 내부에 원료 해수를 도입 가능한 복수의 가열관을 갖고,
    상기 각 가열관은 내면 또는 외면이 요철 가공되어 있는 진공 증발식 조수 장치.
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