KR102619254B1

KR102619254B1 - 조수장치

Info

Publication number: KR102619254B1
Application number: KR1020190038820A
Authority: KR
Inventors: 아쓰시 이케다
Original assignee: 가부시키가이샤 사사꾸라
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2023-12-28
Also published as: TWI796449B; CN110448930B; TW202003082A; KR20190128552A; JP2019195750A; JP7129041B2; CN110448930A

Abstract

(과제) 본 발명은, 조수효율을 쉽게 향상시킬 수 있는 조수장치를 제공한다.
(해결수단) 피처리액을 가열하여 증기를 생성하는 복수의 증발기(10, 20)와, 증발기(10, 20)에서 생성된 증기를 응축하는 응축기(30)를 구비하는 조수장치(1)로서, 증발기(10, 20)는, 상하로 연장되는 복수의 전열관(15, 25)을 구비하고, 전열관(15, 25)의 내부로 도입된 피처리액을, 전열관(15, 25)의 외부로 도입된 가열용 유체에 의해 가열하도록 구성되어 있고, 복수의 증발기(10, 20)를 수평방향으로 인접하게 배치하여 전단의 증발기(10)에서 생성된 피처리액의 증기를, 후단의 증발기(20)의 가열용 유체로서 도입하도록, 각 증발기(10, 20)가 순차적으로 접속되고, 응축기(30)는, 최후단의 증발기(20)에서 생성된 증기를 응축하도록 배치되어 있다.

Description

조수장치{FRESH WATER GENERATION DEVICE}

본 발명은, 조수장치(造水裝置)에 관한 것으로, 더 상세하게는, 선박용(船舶用)으로서 알맞은 조수장치(造水裝置)에 관한 것이다.

선박용의 조수장치에 있어서는, 선박에 탑재된 보일러(boiler)의 증기(蒸氣)나 디젤기관(diesel機關)의 냉각수(冷却水) 등을 열원(熱源)으로 하여 해수(海水)를 증발시킴으로써, 담수(淡水)를 제조하는 것이 종래부터 이루어지고 있다. 예를 들면 특허문헌1에는, 해수를 가열해서 증기(蒸氣)를 생성하는 가열기(加熱器)가 하부에 배치되고, 가열기에서 생성된 증기를 응축하는 응축기(凝縮器)가 상부에 배치된 조수장치가 개시되어 있다. 가열기는, 해수가 통과하는 가열 관다발(加熱管束)을 구비하고 있고, 엔진 냉각 후의 냉각수를 가열원(加熱源)으로 하여 가열 관다발의 외부로 공급함으로써 해수를 가열하여 증기를 발생시킨다.

: 일본국 공개특허 특개소51-66280호 공보

최근에는, 디젤 주기관(diesel 主機關)의 소형화 및 고효율화에 의하여 엔진(engine)의 재킷 냉각수(jacket 冷却水)의 폐열량(廢熱量)이 감소하는 경향인 한편, 선상(船上)에서의 물의 수요(需要)는, 배기가스 제한대책(排氣gas 制限對策)을 강화하기 위하여 증가하는 경향에 있다. 이 때문에 선박용의 조수장치에 대하여는, 선내(船內)에 설치 가능하도록 소형화를 유지하면서, 조수량(造水量)을 향상시키는 것이 요구되고 있다.

그래서 본 발명은, 조수효율(造水效率)을 쉽게 향상시킬 수 있는 조수장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은, 피처리액을 가열하여 증기를 생성하는 복수의 증발기와, 상기 증발기에서 생성된 증기를 응축하는 응축기를 구비하는 조수장치로서, 상기 증발기는, 상하로 연장되는 복수의 전열관을 구비하고, 상기 전열관의 내부로 도입된 피처리액을, 상기 전열관의 외부로 도입된 가열용 유체에 의해 가열하도록 구성되어 있고, 복수의 상기 증발기를 수평방향으로 인접하게 배치하여, 전단의 상기 증발기에서 생성된 피처리액의 증기를, 후단의 상기 증발기의 가열용 유체로서 도입하도록, 상기 각 증발기가 순차적으로 접속되고, 상기 응축기는, 최후단의 상기 증발기에서 생성된 증기를 응축하도록 배치되어 있는 조수장치에 의하여 달성된다.

상기 조수장치에 있어서 상기 증발기는, 상기 전열관이 수용되는 용기본체와, 상기 용기본체의 상방에 설치되어 수평으로 연장되는 통모양의 하우징을 구비하는 것이 바람직하고, 상기 하우징의 단부 상호간을 끝판을 사이에 두고 연결함으로써, 상기 각 증발기가 접속되어 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 하우징의 내부에 배치된 평판모양의 데미스터를 더 구비하는 것이 바람직하고, 상기 데미스터는, 상기 하우징의 축선이 내부를 통과하도록 수평으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 조수장치에 의하면, 조수효율을 쉽게 향상시킬 수 있다.

도1은, 본 발명의 1실시형태에 관한 조수장치의 종단면도이다.
도2는, 도1에 나타내는 조수장치의 측면도이다.

이하에서, 본 발명의 1실시형태에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도1은 본 발명의 1실시형태에 관한 조수장치(造水裝置)의 종단면도이고, 도2는 도1에 나타내는 조수장치를 화살표 A방향으로 본 측면도이다. 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 본 실시형태의 조수장치(1)는, 제1증발기(第1蒸發器)(10) 및 제2증발기(20)로 이루어지는 복수의 증발기와, 응축기(凝縮器)(30)를 구비하고 있다.

제1증발기(10)는, 상하로 연장되는 원통모양의 용기본체(容器本體)(11)와, 용기본체(11)의 상방에 설치되어서 수평으로 연장되는 원통모양의 하우징(housing)(16)을 구비하고 있다.

용기본체(11)는, 하부개구(下部開口) 및 상부개구(上部開口)가 각각 바닥판(12) 및 폐쇄판(13)에 의해 덮어짐으로써, 내부에 증발실(11a)이 형성되어 있다. 바닥판(12) 및 폐쇄판(13)에는 각각 복수의 삽입구멍이 형성되어 있고, 이들의 삽입구멍을 관통하도록 상하로 연장되는 복수의 전열관(傳熱管)(15)이, 증발실(11a) 내에 배치되어 있다.

바닥판(12)의 하면측에는 도입부(導入部)(14)가 연결되어 있다. 도입부(14)는, 트레이모양(tray狀)으로 형성되어 있고, 내부에 도입실(14a)을 갖고 있다. 도입실(14a)은 전열관(15)의 하단부와 서로 통하고 있고, 도입구(14b)로부터 도입된 해수(海水) 등의 피처리액(被處理液)이 전열관(15)의 내부로 상승한다.

용기본체(11)의 측벽에는 공급구(供給口)(1lb) 및 배출구(排出口)(11c)가 형성되어 있다. 공급구(1lb)로부터 증발실(11a)의 내부로 공급된 온수(溫水) 등의 가열용 유체(加熱用流體)는, 전열관(15)의 외부를 통과해서 배출구(11c)로부터 배출된다. 증발실(11a)에는, 가열용 유체의 유로(流路)를 구불구불하게 하는 복수의 방해판(11d)이 설치되어 있다. 각 방해판(11d)은, 외부에서 전열관(15)에 감합(嵌合)된 통모양의 스페이서(spacer)(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 소정의 높이에 지지되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 공급구(1lb)를 용기본체(11)의 상부에 형성하고 배출구(11c)를 용기본체(11)의 하부에 형성하고 있지만, 공급구(1lb) 및 배출구(11c)의 배치를 상하 반대로 하여, 배출구(11c)를 용기본체(11)의 상부에 형성하고 공급구(1lb)를 용기본체(11)의 하부에 형성하여도 좋다.

하우징(16)은, 용기본체(11)의 상단에 폐쇄판(13)을 사이에 두고 연결되어 있고, 수평으로 연장되는 통모양의 양단이 끝판(16a, 16b)에 의해 덮어져 밀폐되어, 내부에 기수분리실(氣水分離室)(16c)이 형성되어 있다. 기수분리실(16c)에는, 전열관(15)의 바로 위에 설치된 기수분리판(氣水分離板)(16d)과 기수분리판(16d)의 상방에 배치된 데미스터(demister)(16e)가 설치되어 있다. 데미스터(16e)는, 망판(網版)을 적층한 평판모양의 부재로서, 기수분리실(16c) 내에 수평으로 배치되어서, 지지부재(도면에는 나타내지 않는다)에 의해 고정되어 있다. 데미스터(16e)는, 하우징(16)의 축선(L)이 내부를 통과하도록, 하우징(16)의 상하방향 중앙에 배치되어 있다.

기수분리실(16c)의 상부에는, 생성된 증기(蒸氣)가 배출되는 증기배출구(蒸氣排出口)(16f)가 형성되어 있다. 또한 기수분리실(16c)의 하부에는, 증기로부터 분리된 액체가 배출되는 배수구(排水口)(16g)가 형성되어 있다.

제2증발기(20)는, 제1증발기(10)와 동일하게 구성되어 있고, 상하로 연장되는 원통모양의 용기본체(21)와, 용기본체(21)의 상방에 설치되어서 수평으로 연장되는 원통모양의 하우징(26)을 구비하고 있다.

용기본체(21)는, 하부개구 및 상부개구가 각각 바닥판(22) 및 폐쇄판(23)에 의해 덮어짐으로써, 내부에 증발실(21a)이 형성되어 있다. 바닥판(22) 및 폐쇄판(23)에는 각각 복수의 삽입구멍이 형성되어 있고, 이들의 삽입구멍을 관통하도록 상하로 연장되는 복수의 전열관(25)이, 증발실(21a) 내에 배치되어 있다.

바닥판(22)의 하면측에는 도입부(24)가 연결되어 있다. 도입부(24)는, 트레이모양으로 형성되어 있고, 내부에 도입실(24a)을 갖고 있다. 도입실(24a)은 전열관(25)의 하단부와 서로 통하고 있고, 제1증발기(10)의 배수구(16g)로부터 배출되는 액체가, 도입구(24b)로부터 도입되어서 전열관(25)의 내부를 상승한다.

용기본체(21)의 측벽에는 공급구(2lb) 및 배출구(21c)가 형성되어 있다. 공급구(2lb)는, 접속관(17)을 통하여 제1증발기(10)의 증기배출구(16f)에 접속되어 있고, 제1증발기(10)로부터 증발실(21a)의 내부로 공급된 증기는, 전열관(25)의 외부를 통과하여 배출구(21c)로부터 배출된다. 증발실(21a)에는, 가열용 유체의 유로를 구불구불하게 하는 복수의 방해판(21d)이 설치되어 있다. 각 방해판(21d)은, 전열관(25)에 감합된 통모양의 스페이서(도면에는 나타내지 않는다)에 의하여 소정의 높이에 지지되어 있다.

하우징(26)은, 용기본체(21)의 상단에 폐쇄판(23)을 사이에 두고 연결되어 있고, 수평으로 연장되는 통모양의 일단측(一端側)이 끝판(16b)을 사이에 두고 제1증발기(10)의 하우징(16)에 축선(L)을 맞춰서 접속되어 있다. 하우징(26)의 타단측(他端側)은 끝판(26a)에 덮어져 밀폐되어 있다. 하우징(26)의 내부는, 분리벽(26b)에 의해 구획(區劃)되어 있고, 분리벽(26b)의 일단측에 기수분리실(26c)이 형성되어 있다. 기수분리실(26c)에는, 전열관(25)의 바로 위에 설치된 기수분리판(26d)과 기수분리판(26d)의 상방에 배치된 데미스터(26e)가 설치되어 있다. 데미스터(26e)는, 망판을 적층한 평판모양의 부재로서, 기수분리실(26c) 내에 수평으로 배치되어서, 지지부재(도면에는 나타내지 않는다)에 의해 고정되어 있다. 데미스터(26e)는, 하우징(26)의 축선(L)이 내부를 통과하도록, 하우징(26)의 상하방향 중앙에 배치되어 있다. 기수분리실(26c)의 하부에는, 증기로부터 분리된 액체가 배출되는 배수구(26g)가 형성되어 있다.

응축기(30)는, 하우징(26)의 내부에 설치되어 있고, 하우징(26) 내에 있어서의 분리벽(26b)의 타단측에 형성된 응축실(凝縮室)(31)과, 응축실(31) 내에 배치된 응축관(凝縮管)(32)을 구비하고 있다. 기수분리실(26c)과 응축실(31)은, 분리벽(26b)의 상부를 통하여 서로 통하고 있다. 응축실(31)의 상부에는 추기구(抽氣口)(26f)가 형성되어 있고, 응축실(31)의 하부에는, 응축실(31)에서 생성된 응축수(凝縮水)(담수(淡水))를 회수하는 회수구(回收口)(26h)가 형성되어 있다. 응축관(32)의 양단(兩端)에는, 끝판(26a)을 사이에 두고 하우징(26)의 외부와 서로 통하는 도입부(32a) 및 배출부(32b)가 형성되어 있다.

상기의 구성을 구비하는 조수장치(1)는, 피처리액으로서의 해수가, 펌프(41)의 작동에 의해 이젝터(ejector)(40)를 통하여 응축기(30)의 응축관(32)으로 공급되어서, 응축실(31) 내의 증기를 응축한 후에, 일부가 제1증발기(10)의 도입실(14a)로 도입되어서, 전열관(15)의 내부를 통과한다. 응축실(31)에는, 하나 또는 복수의 전열관으로 이루어지는 예열기(豫熱機)를 설치하여도 좋고, 증기의 응축에 이용한 해수의 일부를 예열기로 도입하여 예열한 후에, 도입실(14a)로 도입하도록 구성하여도 좋다. 예열기는, 응축실(31) 이외에 기수분리실(16c, 26c)에 배치되어도 좋고, 이들의 복수 장소에 배치되어도 좋다.

제1증발기(10)의 증발실(11a)에는, 예를 들면 선박에 탑재된 디젤 주기관(diesel 主機關)의 재킷 냉각수(jacket 冷却水)와 같이 현장에서 사용 가능한 온수가, 가열용 유체로서 공급구(1lb)로부터 공급되어, 방해판(11d)에 의하여 형성된 유로를 거쳐서 배출구(11c)로부터 배출된다. 이에 따라 전열관(15)을 통과하는 해수가 가열되어 전열관(15) 내에서 증발하고, 기수분리실(16c)로 도입된다.

기수분리실(16c)로 도입된 증기는, 혼입되는 액적(液滴)이 기수분리판(16d) 및 데미스터(16e)에 의해 분리된 후에, 배수구(16g)로부터 배출되어 제2증발기(20)의 도입실(24a)로 도입되고, 전열관(25)의 내부를 통과한다. 본 실시형태에 있어서는, 하우징(16)의 축선(L)이 내부를 통과하도록 데미스터(16e)가 상하방향 중앙에 수평으로 배치되어 있기 때문에, 데미스터(16e)의 표면적을 최대화할 수 있고, 액적의 제거를 확실하게 하여 조수효율(造水效率)을 높일 수 있다. 다만, 데미스터(16e)의 배치는 특별하게 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 하우징(16)의 축선(L)보다 상방 또는 하방으로 데미스터(16e)를 배치할 수도 있다. 또한 제1증발기(10)와 제2증발기(20)의 증발 온도차이를 조정하는 목적으로, 배수구(16g)와 도입구(24b) 사이에 오리피스(orifice)를 설치하여도 좋다.

한편, 기수분리실(16c) 내의 증기는, 배출구(16f)로부터 배출되어서 제2증발기(20)의 공급구(2lb)로 가열용 유체로서 공급된 후에, 방해판(21d)에 의하여 형성된 유로를 거쳐서 담수가 되고, 배출구(21c)로부터 배출된다. 이에 따라 전열관(25)을 통과하는 해수가 가열되어 전열관(25) 내에서 증발되고, 기수분리실(26c)로 도입된다.

기수분리실(26c)로 도입된 증기는, 혼입되는 액적이 기수분리판(26d) 및 데미스터(26e)에 의해 분리된 후에, 응축기(30)의 응축실(31)로 도입되어 응축관(32)을 통과하는 해수에 의해 일부가 응축된다. 이렇게 해서, 2단째의 증발기인 제2증발기(20)에서 생성된 증기가, 응축기(30)로 응축되어서 담수가 된다. 응축실(31)에서 생성된 담수는, 제2증발기(20)의 배출구(21c)로부터 공급된 담수와 합류되어 펌프(27)의 작동에 의하여 회수구(26h)로부터 회수된다.

응축실(31)에서 응축되지 않는 증기 및 해수에서 유래(由來)된 불응축성 가스(不凝縮性 gas)는, 추기구(26f)로부터 배출되고, 배수구(26g)로부터 배출된 해수와 함께 이젝터(40)의 흡인구(吸引口)에 흡인되어, 응축기(30)의 응축관(32)으로 공급된다.

본 실시형태의 조수장치(1)에 의하면, 제1증발기(10) 및 제2증발기(20)가, 상하로 연장되는 복수의 전열관(15, 25)을 구비함과 아울러, 수평방향으로 인접하게 배치되어 2중효용식(2重效用式)의 증발장치를 구성하고 있으므로, 소용량의 콤팩트한 구성에 의하여 높은 조수효율을 얻을 수 있다. 따라서 선박용 등으로서 적합하게 사용할 수 있다.

또한 제1증발기(10) 및 제2증발기(20)는, 전열관(15, 25)이 수용되는 용기본체(11, 21)의 상방에 수평으로 연장되는 통모양의 하우징(16, 26)을 구비하고 있고, 하우징(16, 26)의 단부 상호간이 끝판(16b)을 사이에 두고 연결되어 있기 때문에, 제1증발기(10) 및 제2증발기(20)의 접속을 쉽게 할 수 있다.

제2증발기(20) 및 응축기(30)의 구성은, 종래의 단순효용식(單純效用式)의 선박용 조수장치와 동일하기 때문에, 예를 들면 제2증발기(20)의 하우징(26)의 일단측에 형성되어 있는 유지보수 포트(maintenance port)를 이용하여 제1증발기(10)를 접속할 수 있다. 이에 따라 기존의 단순효용식 조수장치를 2중효용식으로 쉽게 개변(改變, modification)할 수 있기 때문에, 증설(增設) 등에 대한 대응도 가능하다.

이상에서, 본 발명의 1실시형태에 대해서 상세한 설명했지만, 본 발명의 구체적인 태양(態樣)은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들면 본 실시형태의 조수장치(1)는, 2중효용식으로 하고 있지만, 제1증발기(10)와 동일한 구성을 구비하는 하나 또는 복수의 증발기를, 끝판(16a)을 사이에 두고 수평방향으로 순차적으로 접속해 감으로써, 3중 이상의 다중효용식 조수장치를 쉽게 구성할 수 있다. 따라서 필요로 하는 조수량에 따른 설계 및 제조를 효율적으로 할 수 있다.

1 조수장치
10 제1증발기
11 용기본체
15 전열관
16 하우징
16a, 16b 끝판
16e 데미스터
20 제2증발기
21 용기본체
25 전열관
26 하우징
26e 데미스터
30 응축기

Claims

피처리액(被處理液)을 가열하여 증기(蒸氣)를 생성하는 복수의 증발기(蒸發器)와, 상기 증발기에서 생성된 증기를 응축하는 응축기(凝縮器)를 구비하는 조수장치(造水裝置)로서,
상기 증발기는, 상하로 연장되는 복수의 전열관(傳熱管)을 구비하고, 상기 전열관의 내부로 도입된 피처리액을, 상기 전열관의 외부로 도입(導入)된 가열용 유체(加熱用流體)에 의해 가열하도록 구성되어 있고,
복수의 상기 증발기를 수평방향으로 인접하게 배치하여, 전단(前段)의 상기 증발기에서 생성된 피처리액의 증기를, 후단(後段)의 상기 증발기의 가열용 유체로서 도입하도록, 상기 각 증발기가 순차적으로 접속되고,
상기 응축기는, 최후단(最後段)의 상기 증발기에서 생성된 증기를 응축하도록 배치되고,
상기 증발기는, 상기 전열관이 수용되는 용기본체(容器本體)와, 상기 용기본체의 상방에 설치되어 수평으로 연장되는 통모양의 하우징(housing)을 구비하고,
상기 하우징의 단부(端部) 상호간을 끝판을 사이에 두고 연결함으로써, 상기 각 증발기가 접속되어 있는
조수장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 내부에 배치된 평판모양의 데미스터(demister)를 더 구비하고,
상기 데미스터는, 상기 하우징의 축선이 내부를 통과하도록 수평으로 배치되어 있는
조수장치.
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