WO2004113234A1

WO2004113234A1 - プレート式造水装置

Info

Publication number: WO2004113234A1
Application number: PCT/JP2004/006218
Authority: WO
Inventors: Iwao Sawada
Original assignee: Sasakura Engineering Co. Ltd.
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2004-12-29
Also published as: EP1650166B1; EP1650166A1; CN1809510A; KR20060079140A; CN1330581C; JP4400857B2; NO20060131L; NO333791B1; TWI332485B; TW200505801A; JP2005007230A; EP1650166A4; KR101100097B1

Abstract

　本発明は、原料水を加熱用プレート式熱交換器２にて沸騰蒸発し、次いで、気液分離タンク４で分離した水蒸気を凝縮用プレート式熱交換器３で凝縮して淡水を製造するプレート式造水装置に関するものである。当該装置の小型・軽量化及び淡水製造能力のアップを図るため、支持板１の一方の側面１ａには、加熱用プレート式熱交換器２及び凝縮用プレート式熱交換器３を、加熱用プレート式熱交換器２からの沸騰水出口ポート６及び凝縮用プレート式熱交換器３への水蒸気入口ポート９が支持板１の他方の側面１ｂに開口するように取り付ける。支持板１の他方の側面１ｂには、気液分離タンク４を、その内部に沸騰水出口ポート６及び水蒸気入口ポート９が直接に開口するように取り付ける。

Description

曰月糸田プレー卜式造水装置

技術分野

本発明は、海水等を原料水とし、この原料水を加熱して沸騰蒸発し、発生する水蒸気を凝縮することによって淡水を製造するようにした造水装置のうち、前記原料水の加熱蒸発と、水蒸気の凝縮とに、伝熱板の複数枚をその間に流体の通路を形成するようにして積層することで構成して成るプレー卜式熱交換器を使用したプレー卜式造水装置に関するものである。背景技術

先行技術としての特開平 9 一 2 9 9 9 2 7号公報には、この種のプレー卜式造水装置が記載されている。

すなわち、このプレー卜式造水装置は、支持板における表裏両面のうち一方の面に、熱交換プレ一卜の複数枚をその間に流体通路を形成するように積層して成る加熱用プレー卜式熱交換器と、同じく、熱交換プレートの複数枚をその間に流体通路を形成するように積層して成る凝縮用プレー卜式熱交換器とを、他方の面に、円筒形にした気液分離タンクを各々取付け、前記加熱用プレー卜式熱交換器において、原料水を、ディーゼル機関における循環冷却水等を熱源として加熱することで沸騰蒸発し、この沸騰蒸発した濃縮原料水及び水蒸気を前記気液分離夕ンク内に導き、この気液分離タンク内において分離した水蒸気を、前記凝縮用プレー卜式熱交換器に導いて、ここで冷却水との熱交換にて凝縮することによって、淡水を製造するというものである。

しかし、前記先行技術におけるプレー卜式造水装置は、加熱用プレート式熱交換器において加熱にて沸騰蒸発した沸騰水つまリ濃縮原料水及び水蒸気を、断面円形のパイプ配管を介して前記加熱用プレート式熱交換器とは前記支持板を挟んで反対側に位置する気液分離タンク内に導入する一方、前記気液分離タンク内において分離した水蒸気を、同じく断面円形のパイプ配管を介して前記気液分離タンクとは前記支持板を挟んで反対側に位置する凝縮用プレー卜式熱交換器に導入するように構成している。

このために、加熱用プレート式熱交換器において沸騰蒸発にて発生した沸騰水のうち水蒸気が、円形パイプを介して気液分離タンク内に流入したのちこの気液分離タンク内から再び円形パイプを介して凝縮用プレー卜式熱交換器に導かれるまでの間における流れの圧力損失が大きいから、この大きい圧力損失の分だけ、原料水の蒸発量、つまり、淡水の製造量が低くなるという問題がある。

しかも、前記気液分離タンクが、円筒形であることによリ、これが取付くスタンド支持板から大きく突出することになるから、全体が可成リ大型化し、且つ、重量をァップするという問題もあった。

また、前記先行技術のプレート式造水装置の加熱用プレー卜式熱交換器において'は、その積層方向から見て一端上部の隅部に、当該加熱用プレート式熱交換器からの沸騰水（濃縮原料水及び水蒸気）の出口を位置する一方、その積層方向から見て、他端下部の隅部に、当該加熱用プレー卜式熱交換器への原料水の供給口を位置するという構成にしていることによリ、その各熱交換プレー卜の間における流体通路のうち原料水が流入して沸騰蒸発する原料水通路内においては、その —端下部における隅部及び他端上部の隅部とに、前記原料水の流れに淀みができるというように、流れが不均一になっているから、熱交換プレー卜の全面を熱交換のために有効に活用できず、その分だけ効率が低いばかリか、部分的なスケール発生の原因になるという問題もあった。

本発明は、これらの問題を解消したプレート式造水装置を提供することを技術的課題とするものである。発明の開示

本発明の第 1 の局面は、支持板における一方の面側に、原料水を加熱用流体との熱交換にて沸騰蒸発する加熱用プレー卜式熱交換器と、水蒸気を冷却用流体との熱交換にて凝縮する凝縮用プレート式熱交換器とを、支持板における他方の面側に、原料水と水蒸気とを分離する気液分離タンクを各々配設して成るプレー卜 _

式造水装置において、前記支持板に、加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路からの沸騰水出口通路に連通する沸騰水出口ポー卜と、前記凝縮用プレート式熱交換器における各水蒸気通路への水蒸気入口通路に連通する水蒸気入口ポ一卜とを、当該支持板における他方の面に開口するように設ける一方、前記気液分離タンクを、前記支持板における他方の面に、前記加熱用プレート式熱交換器における前記沸騰水出口ポー卜及び前記凝縮用プレート式熱交換器における前記水蒸気入口ポートが当該気液分離タンク内に直接開口するように取付けることを特徴とするものである。

このように構成すると、加熱用プレー卜式熱交換器において沸騰蒸発した沸騰水、つまリ水蒸気及び濃縮原料水を、先行技術のようにパイプ配管を経ることなく、気液分離タンク内に直接的に導入することができる。また、この気液分離タンク内において分離した水蒸気を、先行技術のようにパイプ配管を経ることなく、凝縮用プレート式熱交換器に直接的に導入することができるので、前記加熱用プレー卜式熱交換器から前記気液分離タンク内を経て前記凝縮用プレー卜式熱交換器に至るまでの間における水蒸気流れの圧力損失を大幅に低くすることができる。従って、この圧力損失を低くできる分だけ、原料水の蒸発量、つまリ淡水の製造量の増大を達成することができる。

また、前記気液分離タンクは、パイプ配管を介することなく、支持板に対して直接的に取付けているので、前記した先行技術の場合よりも、全体を大幅に小型 ■ 軽量化できる。

本発明の第 2の局面は、前記第 1 の局面に加えて、前記加熱用プレー卜式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポートと、前記凝縮用プレー卜式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポ — 卜とを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にすることを特徴とするものである。

このように構成すると、まず第 1 に、前記気液分離タンク内において、加熱用プレー卜式熱交換器における沸騰水出口ポー卜から凝縮用プレー卜式熱交換器における水蒸気入口ポートに至るまでの距離が、先行技術のように円形にした場合よりも遥かに短くなる。第 2 に、前記気液分離タンク内での前記沸騰水出口ポー卜から前記水蒸気入口ポー卜への水蒸気の流れも、先行技術のように円形にした場合よりも円滑になるとともに、前記加熱用プレー卜式熱交換器における各原料水通路内、及び前記凝縮用プレー卜式熱交換器における各水蒸気通路内における流体の流れが円滑になる。第 3 に、前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポー卜と、前記凝縮用プレ一ト式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポー卜とにおける通路断面積を、先行技術のように円形にした場合よリも遥かに大きくできる。従って、これら三つの作用が相俟って、水蒸気の流れの圧力損失を一層低減することができるから、原料水の蒸発量、つまリ淡水の製造量の増大をより促進でぎる。

本発明の第 3の局面は、前記第 1 又は第 2の局面に加えて、前記加熱用プレー卜式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポー卜を、当該加熱用プレー卜式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、少なくとも二つにして、当該加熱用プレー卜式熱交換器における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置することを特徴とするものである。

このように構成すると、加熱用プレー卜式熱交換器が小型である場合においては、原料水が下側の部分から上側における略中央の部分に向かって沸騰蒸発しながら上昇することになる。そうすると、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部において、原料水の流れに淀みができることを回避できるから、各熱交換プレー卜の全面を熱交換のために有効に活用でき、その分だけ効率をァップできるばかリか、部分的なスケール発生を抑制することができる。

本発明の第 4の局面は、前記第 1 又は第 2の局面に加えて、前記加熱用プレー卜式熱交換器における沸騰水出口通路を、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレー卜式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端の部位に位置することを特徴とするものである。 P T/JP2004/006218

このように構成すると、前記加熱用プレー卜式熱交換器が小型である場合においては、各原料水通路から沸騰水出口通路への沸騰水の流れ込みが横方向の各所が行われることになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部において、原料水の流れに淀みができることを確実に少なくできる。

本発明の第 5の局面は、前記第 1 〜第 4のいずれかの局面において、前記加熱用プレー卜式熱交換器における熱交換プレー卜とを、前記凝縮用プレー卜式熱交換器における熱交換プレー卜とを、一体の熱交換プレー卜に構成したことを特徴とするあのである。

このように構成すると、前記加熱用プレー卜式熱交換器と、凝縮用プレー卜式熱交換器とが一体的な構造になるから、更なる小型■軽量化を図ることができるとともに、各熱交換プレー卜のプレス加工が一挙に簡単にできる。従って、製造コス卜の低減を達成できる。図面の簡単な説明

図 1 は第 1 の実施の形態を示す正面図である。

図 2は図 1 の I I — I I視断面図である。

図 3は図 1 の I I I 一 I I I 視断面図である。

図 4は図 1 の I V— I V視断面図である。

図 5は第 2の実施の形態を示す縦断正面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。

図 1 〜図 4は第 1 の実施の形態を示す。この図において、符号 1 は、地面等からスタンド式に立設した支持板を示し、この支持板 1 における一方の側面 1 aには、その下部に加熱用プレー卜式熱交換器 2が、その上部に凝縮用プレー卜式熱交換器 3が各々取付けられている一方、前記支持板 1 における他方の側面 1 には、気液分離タンク 4が取付けられている。

前記加熱用プレート式熱交換器 2は、図 2及び図 3に示すように、前記支持板 1 における一方の側面 1 aに、従来から良く知られているように、横方向に長い長方形にした薄金属板製の熱交換プレー卜 2 aの複数枚とシール体 2 bの複数枚とを交互に積層し、この積層体をその一端面に配設した面板 2 cを複数本のポル卜 2 dにて前記支持板 1 に締結することによって、前記各熱交換プレート 2 aの間に、原料水通路 2 eの複数個と、加熱流体通路 2 f の複数個とを交互に形成するという構成である。

また、前記加熱用プレート式熱交換器 2の内部には、前記各原料水通路 2 eに連通する少なくとも二つの原料水入口通路 2 gがその積層方向から見て下側の左右両隅部の部分に、前記原料水通路 2 eに連通する沸騰水出口通路 2 hがその積層方向から見て上側の略中央の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。

更にまた、前記加熱用プレート式熱交換器 2の内部には、前記各加熱流体通路

2 f に連通する少なくとも一つの加熱流体入口通路 2 i が、その積層方向から見て一端部側の部位に、前記各加熱流体通路 2 f に連通する少なくとも一つの加熱流体出口通路 2 j が、その積層方向から見て他端部側の部位に各々積層方向に延びるように形成されている。

一方、前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3 は、図 2及び図 4 に示すように、前記支持板 1 における一方の側面 1 aに、従来から良く知られているように、横方向に長い長方形にした薄金属板製の熱交換プレー卜 3 aの複数枚とシール体 3 bの複数枚とを交互に積層し、この積層体をその一端面に配設した面板 3 cを複数本のポル卜 3 dにて前記支持板 1 に締結することによって、前記各熱交換プレー卜

3 aの間に、水蒸気通路 3 eの複数個と、冷却流体通路 3 f の複数個とを交互に形成するという構成である。

また、前記凝縮用プレート式熱交換器 3の内部には、前記各水蒸気通路 3 eに連通する一つの水蒸気入口通路 3 gがその積層方向から見て上側の略中央の部分に、前記水蒸気通路 3 eに連通する少なくとも二つの凝縮水出口通路 3 hがその積層方向から見て下側の左右両隅部の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。

更にまた、前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3の内部には、前記各冷却流体通路 3 f に連通する少なくとも一つの冷却流体入口通路 3 i がその積層方向から見て T JP2004/006218

一端部側の部分に、前記各冷却流体通路 3 f に連通する少なくとも一つの冷却流体出口通路 3 j がその積層方向から見て他端部側の部分に各々積層方向に延びるように形成されている。

そして、前記支持板 1 には、前記加熱用プレート式熱交換器 2 における各原料水入口通路 1 gに連通する原料水入口ポ— ト 5、沸騰水出口通路 2 hに連通する沸騰水出口ポー卜 6、加熱流体入口通路 2 i に連通する加熱流体入口ポー卜 7及び加熱流体出口通路 2 j に連通する加熱流体入口ポート 8を、これら各ポート 5 〜 8が支持板 1 における他方の側面 1 bに開口するように設ける。

更に、前記支持板 1 には、前記凝縮用プレート式熱交換器 3 における水蒸気入口通路 3 gに連通する水蒸気入口ポ— 卜 9、各凝縮水出口通路 3 hに連通する凝縮水出口ポート 1 0、冷却流体入口通路 3 i に連通する冷却流体入口ポー卜 1 1 及び冷却流体出口通路 3 j に連通する冷却流体出口ポー卜 1 2 を、これら各ポー卜 9〜 1 2 が支持板 1 における他方の側面 1 bに開口するように設ける。

この場合において、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 における沸騰水出口通路

2 h及び沸騰水出口ポー卜 6と、前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3における水蒸気入口通路 3 g及び水蒸気入口ポー卜 9 とを、それぞれ横方向に長い長溝孔の形態にするとともに、前記沸騰水出口通路 2 h及び沸騰水出口ポー卜 6 における長溝孔と、前記水蒸気入口通路 3 g及び水蒸気入口ポート 9 における長溝孔とを、これらが互いに平行又は略平行になるように構成する。

そして、前記支持板 1 における他方の側面 1 に、前記気液分離タンク 4を取付けるに際しては、この気液分離タンク 4 に一つの側面を開放して、この開放した側面が前記支持板 1 における他方の側面 1 bに密着して、前記沸騰水出口ポ一卜 6及び前記水蒸気入口ポー卜 9の両方が気液分離タンク 4内に直接的に開口するように、フランジ接合にて取付ける。

気液分離タンク 4の底部には濃縮原料水の出口 1 3が設けられている。気液分離タンク 4の内部のうち前記沸騰水出口ポー卜 6 と前記水蒸気入口ポー卜 9 との間の部分には、水蒸気中の水滴を捕集するためのデミスター 1 4が設けられている。

この構成において、原料水は原料水入口ポー卜 5及び原料水入口通路 2 gから加熱用プレート式熱交換器 2 における各原料水通路 2 e内に流入し、ここで、隣の加熱流体通路 2 f 内を流れる加熱流体との熱交換にて加熱されることによリ沸騰蒸発する。

この沸騰蒸発にて発生した沸騰水、つまり水蒸気及び濃縮原料水は、沸騰水出口通路 1 h及び沸騰水出口ポー卜 6を介して気液分離タンク 4内に導かれ、ここで、水蒸気と濃縮原料水とに分離され、分離された濃縮原料水は出口 1 3から排出される一方、分離された水蒸気は、凝縮用プレート式熱交換器 3 における各水蒸気通路 3 e内に、水蒸気入口ポー卜 9及び水蒸気入口通路 3 gを介して流入し、ここで、隣の冷却流体通路 3 f 内を流れる冷却流体との熱交換にて冷却されることにより凝縮水となって、凝縮水出口ポー卜 1 0から機外に取リ出される。この場合において、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 における沸騰水出口ポー卜 6及び前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3 における水蒸気入口ポー卜 9は、気液分離タンク 4内に直接的に開口していることにより、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 から前記気液分離タンク 4内を経て前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3 に至るまでの間における水蒸気流れの圧力損失が大幅に低くなる。

また、この水蒸気流れの圧力損失は、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 における沸騰水出口通路 2 h及び沸騰水出口ポー卜 6 と、前記凝縮用プレート式熱交換器 3 における水蒸気入口通路 3 g及び水蒸気入口ポー卜 9 とを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にしたことにより、その間の距離が短くなるとともに水蒸気の流れが円滑になるから、当該水蒸気流れの圧力損失をよリ一層低減でぎる。

また、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 においては、その沸騰水出口通路 2 h 及び沸騰水出口ポー卜 6を、当該加熱用プレー卜式熱交換器 2 における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレート式熱交換器 2 における二つの原料水入口通路 2 g及び原料水入口ポー卜 5を、当該加熱用プレー卜式熱交換器 2 における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置していることによリ、原料水は、下側の左右両隅部の部分から上側における略中央に部分に向かって沸騰蒸発しながら上昇することになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部に、原料水の流れに淀みができることを 8

回避できる。

なお、この場合において、前記原料水入口通路 1 g及び原料水入口ポ— ト 5 を三つ以上の複数個設け、そのうち少なくとも二つを、下側における左右両側の隅部に位置するという構成にして良い。

また、加熱用プレート式熱交換器 2が比較的小型であるときには、当該加熱用プレー卜式熱交換器 2 における沸騰水出口通路 2 hを、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレー卜式熱交換器 2 における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 における各原料水通路 2 eへの原料水入口通路 2 gを、当該加熱用プレー卜式熱交換器 2 における積層方向から見て下端の部位に位置すると、各原料水通路 2 eから沸騰水出口通路 2 hへの沸騰水の流れ込みが横方向の各所が行われることになるから、下側の左右両側の隅部及び上側の左右両側の隅部において、原料水の流れに淀みができることを確実に少なくできる。

次に、図 5は、第 2の実施の形態を示す。

当該第 2の実施の形態は、前記した第 1 の実施の形態において、前記加熱用プレ一卜式熱交換器 2 における各熱交換プレー卜 2 aと、前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3 における各熱交換プレー卜 2 aとを一体化することによリ、一枚の熱交換プレートにて構成した場合である。その他の構成は前記第 1 の実施の形態と同様である。

この第 2の実施の形態によると、前記加熱用プレー卜式熱交換器 2 と、前記凝縮用プレー卜式熱交換器 3 とが一体的な構造になるから、更なる小型 ■ 軽量化を図ることができる。

Claims

言青求の範囲

1 . 支持板における一方の面側に、原料水を加熱用流体との熱交換にて沸騰蒸発する加熱用プレート式熱交換器と、水蒸気を冷却用流体との熱交換にて凝縮する凝縮用プレート式熱交換器とを、支持板における他方の面側に、原料水と水蒸気とを分離する気液分離タンクを各々配設して成るプレー卜式造水装置において、前記支持板に、加熱用プレー卜式熱交換器における各原料水通路からの沸騰水出口通路に連通する沸騰水出口ポー卜と、前記凝縮用プレー卜式熱交換器における各水蒸気通路への水蒸気入口通路に連通する水蒸気入口ポー卜とを、当該支持板における他方の面に開口するように設ける一方、前記気液分離タンクを、前記支持板における他方の面に、前記加熱用プレー卜式熱交換器における前記沸騰水出口ポー卜及び前記凝縮用プレー卜式熱交換器における前記水蒸気入口ポ— 卜が当該気液分離タンク内に直接開口するように取付けることを特徴とするプレート式造水装置。

2 . 前記加熱用プレー卜式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポー卜と、前記凝縮用プレート式熱交換器における水蒸気入口通路及びこれが連通する水蒸気入口ポー卜とを、互いに平行又は略平行に延びる長溝孔の形態にすることを特徴とする前記第 1 項に記載のプレー卜式造水装置。

3 . 前記加熱用プレー卜式熱交換器における沸騰水出口通路及びこれが連通する沸騰水出口ポー卜を、当該加熱用プレー卜式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレー卜式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、少なくとも二つにして、当該加熱用プレート式熱交換器における積層方向から見て下端における左右両側の隅部に位置することを特徴とする前記第 1 項又は第 2項に記載のプレー卜式造水装置。

4 . 前記加熱用プレート式熱交換器における沸騰水出口通路を、横長の長溝孔の形態にして、この当該加熱用プレー卜式熱交換器における積層方向から見て上端における略中央の部位に位置する一方、前記加熱用プレー卜式熱交換器における各原料水通路への原料水入口通路を、当該加熱用プレー卜式熱交換器における積層方向から見て下端の部位に位置することを特徴とする前記第 1 項又は第 2項に記載のプレー卜式造水装置。

5 . 前記加熱用プレート式熱交換器における熱交換プレートと、前記凝縮用プレ ― 卜式熱交換器における熱交換プレー卜とを、一体の熱交換プレ一卜に構成したことを特徴とする前記第 1 項〜第 4項のいずれかに記載のプレート式造水装置。