特開 2024-126185 船舶用造水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024126185

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】船舶用造水装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/04 20230101AFI20240912BHJP

   B01D 1/26 20060101ALI20240912BHJP

   B63J 1/00 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

C02F1/04 A

B01D1/26 A

B63J1/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023034411

(22)【出願日】2023-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】000143972

【氏名又は名称】株式会社ササクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110001597

【氏名又は名称】弁理士法人アローレインターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 修一

(72)【発明者】

【氏名】池田 充志

【テーマコード（参考）】

4D034

4D076

【Ｆターム（参考）】

4D034AA01

4D034BA03

4D034CA14

4D034DA04

4D076AA22

4D076BA35

4D076BC01

4D076CB02

4D076CB03

4D076CB07

4D076CB08

4D076DA04

4D076DA25

4D076DA36

4D076DA37

4D076EA11Y

4D076EA19X

4D076HA02

4D076HA16

4D076JA03

(57)【要約】

【課題】 船舶で必要な純度の水をコンパクトな構成により効率良く製造することができる船舶用造水装置を提供する。
【解決手段】 海水を加熱して第１蒸気を生成する第１蒸発器１０と、第１蒸気を凝縮した第１蒸留水を加熱して第２蒸気を生成する第２蒸発器２０と、第２蒸気を凝縮した第２蒸留水を生成する凝縮器３０とを備え、第２蒸発器２０および凝縮器３０から、第１蒸留水および第２蒸留水をそれぞれ回収することができる船舶用造水装置である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

海水を加熱して第１蒸気を生成する第１蒸発器と、
前記第１蒸気を凝縮した第１蒸留水を加熱して第２蒸気を生成する第２蒸発器と、
前記第２蒸気を凝縮した第２蒸留水を生成する凝縮器とを備え、
前記第２蒸発器および前記凝縮器から、前記第１蒸留水および前記第２蒸留水をそれぞれ回収することができる船舶用造水装置。

【請求項2】

前記第１蒸発器は、複数設けられて、前段の前記第１蒸発器で生成された前記第１蒸気が後段の前記第１蒸発器の加熱源として供給されるように多重効用に構成されており、
前記第１蒸留水は、最後段の前記第１蒸発器に加熱源として供給された前記第１蒸気の蒸留水と、前記第２蒸発器に加熱源として供給された前記第１蒸気の蒸留水とを含む請求項１に記載の船舶用造水装置。

【請求項3】

前記第２蒸発器が生成する蒸気を前記第２蒸気から前記第１蒸気に変更できるように、前記第２蒸発器の加熱対象を切り替え可能な切替装置を更に備える請求項１に記載の船舶用造水装置。

【請求項4】

前記第２蒸発器から回収する前記第１蒸留水の純度を検出し、検出された純度が所望の純度でない場合に、前記第１蒸留水を前記第１蒸発器に戻して前記海水と共に再加熱する第１循環装置を更に備える請求項１に記載の船舶用造水装置。

【請求項5】

前記凝縮器から回収する前記第２蒸留水の純度を検出し、検出された純度が所望の純度でない場合に、前記第２蒸留水を前記第２蒸発器に戻して前記第１蒸留水と共に再加熱する第２循環装置を更に備える請求項１に記載の船舶用造水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶用造水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶用の造水装置においては、船舶に搭載されたボイラーの蒸気やディーゼル機関の冷却水等を熱源として海水を蒸発させることにより、淡水を製造することが従来から行われている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７１２９０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ケミカル船等の船舶で生成される淡水は、船舶に搭載されたタンク等の洗浄にも利用されるが、最終洗浄を行う際には淡水よりも高純度の清水が必要になる場合が多いことから、従来においては、造水装置とは別に、イオン交換膜やイオン交換樹脂を備える純水装置を用いて純水の製造を行っていた。

【0005】

ところが、造水装置および純水装置の両方を船舶に設置するのはユーザ側の経済的負担が大きいだけでなく、船舶における占有スペースが過大になるおそれがあった。

【0006】

そこで、本発明は、船舶で必要な純度の水をコンパクトな構成により効率良く製造することができる船舶用造水装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の前記目的は、海水を加熱して第１蒸気を生成する第１蒸発器と、前記第１蒸気を凝縮した第１蒸留水を加熱して第２蒸気を生成する第２蒸発器と、前記第２蒸気を凝縮した第２蒸留水を生成する凝縮器とを備え、前記第２蒸発器および前記凝縮器から、前記第１蒸留水および前記第２蒸留水をそれぞれ回収することができる船舶用造水装置により達成される。

【0008】

この船舶用造水装置において、前記第１蒸発器は、複数設けられて、前段の前記第１蒸発器で生成された前記第１蒸気が後段の前記第１蒸発器の加熱源として供給されるように多重効用に構成されていることが好ましく、前記第１蒸留水は、最後段の前記第１蒸発器に加熱源として供給された前記第１蒸気の蒸留水と、前記第２蒸発器に加熱源として供給された前記第１蒸気の蒸留水とを含むことが好ましい。

【0009】

前記第２蒸発器が生成する蒸気を前記第２蒸気から前記第１蒸気に変更できるように、前記第２蒸発器の加熱対象を切り替え可能な切替装置を更に備えることが好ましい。

【0010】

前記第２蒸発器から回収する前記第１蒸留水の純度を検出し、検出された純度が所望の純度でない場合に、前記第１蒸留水を前記第１蒸発器に戻して前記海水と共に再加熱する第１循環装置を更に備えることが好ましい。

【0011】

前記凝縮器から回収する前記第２蒸留水の純度を検出し、検出された純度が所望の純度でない場合に、前記第２蒸留水を前記第２蒸発器に戻して前記第１蒸留水と共に再加熱する第２循環装置を更に備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明の船舶用造水装置によれば、船舶で必要な純度の水をコンパクトな構成により効率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る船舶用造水装置の概略構成図である。

【図2】本発明の他の実施形態に係る船舶用造水装置の要部構成図である。

【図3】本発明の更に他の実施形態に係る船舶用造水装置の概略構成図である。

【図4】本発明の更に他の実施形態に係る船舶用造水装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る船舶用造水装置の概略構成図である。本実施形態の船舶用造水装置１は、複数の第１蒸発器１０と、第２蒸発器２０と、凝縮器３０とを備えている。船舶用造水装置１が設置される船舶は、必ずしも限定されないが、高純度の水を必要とする船舶に好適に設置することが好ましく、ケミカル船、タービン船、ＬＮＧ船等を例示することができる。

【0015】

複数の第１蒸発器１０は、前段の第１蒸発器１０で生成された蒸気が、後段の第１蒸発器１０の加熱源として供給されるように多重効用に構成されている。最前段の第１蒸発器１０の加熱源には、船舶に搭載されたボイラーの蒸気やディーゼル機関の冷却水等を使用することができる。図１においては、第１蒸発器１０を４つ示しているが、第１蒸発器１０の効用数は特に限定されない。

【0016】

第１蒸発器１０は、上下に延びる円筒状の容器本体１１と、容器本体１１の上方に設けられて水平に延びる円筒状の筐体１６とを備えている。容器本体１１は、下部開口および上部開口が、それぞれ底板１２および閉塞板１３によって覆われることにより、内部に蒸発室１１ａが形成されている。底板１２および閉塞板１３には、それぞれ複数の挿通孔が形成されており、これらの挿通孔を貫通するように上下に延びる複数の伝熱管１５が蒸発室１１ａ内に配置されている。

【0017】

底板１２の下面側には、導入部１４が連結されている。導入部１４は、トレー状に形成されて、内部が伝熱管１５の下端部と連通しており、最前段の第１蒸発器１０の導入部１４に海水が導入されて、伝熱管１５の内部を上昇する。

【0018】

最前段の第１蒸発器１０の蒸発室１１ａには、上述したように船舶で発生する蒸気や温水等の加熱源が導入される。この加熱源は、蒸発室１１ａにおいて伝熱管１５の内部を通過する海水を加熱して蒸気を生成し、蒸発室１１ａの外部に排出される。２段目以降の第１蒸発器１０の蒸発室１１ａには、前段の第１蒸発器１０で生成された蒸気（第１蒸気）が、接続管１７を介して加熱源として導入される。

【0019】

筐体１６は、容器本体１１の上端に閉塞板１３を介して連結されており、内部に気水分離室１６ａが形成されている。気水分離室１６ａには、デミスタ１６ｂが設けられている。デミスタ１６ｂは、網板を積層した平板状の部材であり、気水分離室１６ａ内に水平に支持されている。最後段の第１蒸発器１０の筐体１６には、後述する第２蒸発器２０で純度がより高められた蒸留水を還流させることができる第１供給部１８が形成されている。

【0020】

気水分離室１６ａの上部には、生成された蒸気が後段の第１蒸発器１０に向けて排出される蒸気排出口１６ｃが形成されている。また、気水分離室１６ａの下部には、蒸気から分離された海水が排出される排水口１６ｄが形成されている。排水口１６ｄから排出された海水は、後段の第１蒸発器１０の導入部１４に導入される。

【0021】

第２蒸発器２０は、第１蒸発器１０と同様に構成されており、上下に延びる円筒状の容器本体２１と、容器本体２１の上方に設けられて水平に延びる円筒状の筐体２６とを備えている。

【0022】

容器本体２１は、下部開口および上部開口が、それぞれ底板２２および閉塞板２３によって覆われることにより、内部に蒸発室２１ａが形成されている。底板２２および閉塞板２３には、それぞれ複数の挿通孔が形成されており、これらの挿通孔を貫通するように上下に延びる複数の伝熱管２５が、蒸発室２１ａ内に配置されている。

【0023】

底板２２の下面側には、導入部２４が連結されている。導入部２４は、トレー状に形成されて、内部が伝熱管２５の下端部と連通している。導入部２４には、最後段の第１蒸発器１０の蒸発室１１ａから排出された蒸気（第１蒸気）が凝縮された第１蒸留水が導入される。蒸発室２１ａには、最後段の第１蒸発器１０で生成された蒸気（第１蒸気）が接続管２７を介して加熱源として導入され、伝熱管２５の内部を上昇する第１蒸留水を加熱することにより、第１蒸留水の蒸気（第２蒸気）を生成する。

【0024】

筐体２６は、容器本体２１の上端に閉塞板２３を介して連結されており、内部に気水分離室２６ａが形成されている。気水分離室２６ａには、デミスタ２６ｂが設けられている。デミスタ２６ｂは、網板を積層した平板状の部材であり、気水分離室２６ａ内に水平に支持されている。気水分離室２６ａの下部には、蒸気（第２蒸気）から分離された蒸留水（第１蒸留水）が排出される第１回収口２６ｃが形成されている。筐体２６には、後述する凝縮器３０で純度がより高められた蒸留水を還流させることができる第２供給部２８が形成されている。

【0025】

凝縮器３０は、筐体２６の内部に設けられており、気水分離室２６ａに連通する凝縮室３１と、凝縮室３１内に配置されて海水が通過する凝縮管３２とを備えている。凝縮室３１の上部には、抽気口３３が形成されており、凝縮室３１の下部には、凝縮室３１で蒸気（第２蒸気）を凝縮して生成された蒸留水（第２蒸留水）を回収する第２回収口３４が形成されている。

【0026】

上記の構成を備える船舶用造水装置１は、海水が、ポンプ４１の作動によりエジェクタ４０を介して凝縮器３０の凝縮管３２に供給され、凝縮室３１内の蒸気（第２蒸気）を凝縮する。凝縮室３１を通過した海水の一部は、各第１蒸発器１０の予熱室１９を通過して第１蒸発器１０内の蒸気との熱交換により予熱された後、最前段の第１蒸発器１０の導入部１４に導入される。

【0027】

導入部１４から伝熱管１５に案内された海水は、蒸発室１１ａ内で加熱源により加熱されて伝熱管１５内で蒸発し、気水分離室１６ａに導入される。気水分離室１６ａに導入された蒸気（第１蒸気）は、混入する液滴がデミスタ１６ｂによって除去された後、接続管１７を介して後段の第１蒸発器１０の蒸発室１１ａに加熱源として供給される。一方、蒸気（第１蒸気）から分離されて濃縮された海水は、後段の第１蒸発器１０の導入部１４に導入されて、伝熱管１５の内部を通過する。こうして、複数の第１蒸発器１０の各段において、海水が徐々に濃縮される。

【0028】

最後段の第１蒸発器１０に加熱源として供給された蒸気（第１蒸気）は、伝熱管１５内を通過する海水との熱交換により凝縮されて蒸留水（第１蒸留水）となり、オリフィスを介して第２蒸発器２０の導入部２４に導入されて、伝熱管２５を上昇する。また、最後段の第１蒸発器１０で生成された蒸気（第１蒸気）は、接続管２７を介して第２蒸発器２０の蒸発室２１ａに加熱源として供給され、伝熱管２５内の蒸留水（第１蒸留水）との熱交換により凝縮されて蒸留水（第１蒸留水）となり、オリフィスを介して第２蒸発器２０の導入部２４に導入される。更に、第２蒸発器２０には、最前段および最後段を除く第１蒸発器１０に加熱源として供給された蒸気（第１蒸気）の蒸留水（第１蒸留水）が、第２供給部２８から供給される。

【0029】

こうして、第２蒸発器２０においては、第１蒸発器１０で生成された第１蒸気の蒸留水（第１蒸留水）が、加熱源となる第１蒸気により加熱されて再び蒸発し、第２蒸気が生成される。第２蒸発器２０の気水分離室２６ａに導入された蒸気（第２蒸気）は、混入する液滴がデミスタ２６ｂによって除去された後、凝縮器３０の凝縮室３１に導入され、凝縮管３２を通過する海水によって凝縮されて蒸留水（第２蒸留水）となる。凝縮器３０で生成された蒸留水（第２蒸留水）は、第２回収口３４から外部に排出され、ポンプ５２の作動により回収することができる。一方、第２蒸発器２０において蒸気（第２蒸気）から分離された蒸留水（第１蒸留水）は、第１回収口２６ｃから外部に排出され、ポンプ５０の作動により回収することができる。なお、凝縮室３１で凝縮されない蒸気は、抽気口３３から排出され、最後段の第１蒸発器１０の排水口１６ｄから排出された海水と共にエジェクタ４０の吸引口に吸引され、凝縮器３０の凝縮管３２に向けて再び供給される。

【0030】

本実施形態の船舶用造水装置１によれば、第２蒸発器２０の第１回収口２６ｃから第１蒸留水を回収することができると共に、凝縮器３０の第２回収口３４から、第１蒸留水よりも高純度の第２蒸留水を回収することが可能であり、従来のように純水装置を別途設けることなく、船舶で必要な純度の水を効率良く製造することができる。

【0031】

本実施形態の船舶用造水装置１は、第２蒸発器２０から回収される第１蒸留水の純度が所望の純度でない場合に、第１蒸留水を第１蒸発器１０に戻す第１循環装置５１と、凝縮器３０から回収される第２蒸留水の純度が所望の純度でない場合に、第２蒸留水を第２蒸発器２０に戻す第２循環装置５３とを更に備えている。

【0032】

第１循環装置５１は、第１蒸留水の電気伝導度を検出するセンサと、当該センサの検出に基づいて第１蒸留水の流路を回収側と循環側との間で切り替える切替弁とを備えており、検出された第１蒸留水の純度が所望の純度の場合には、第１蒸留水を回収側に供給する一方、検出された第１蒸留水の純度が所望の純度でない場合には、第１蒸留水を循環側に戻す。循環側に戻された第１蒸留水は、第１供給部１８から第１蒸発器１０に戻されて第１蒸発器１０内の海水と共に再加熱される。第１供給部１８は、本実施形態のように最後段の第１蒸発器１０に形成することが好ましいが、他の第１蒸発器１０に形成してもよい。

【0033】

第２循環装置５３は、第２蒸留水の電気伝導度を検出するセンサと、当該センサの検出に基づいて第２蒸留水の流路を回収側と循環側との間で切り替える切替弁とを備えており、検出された第２蒸留水の純度が所望の純度の場合には、第２蒸留水を回収側に供給する一方、検出された第２蒸留水の純度が所望の純度でない場合には、第２蒸留水を循環側に戻す。循環側に戻された第２蒸留水は、第２供給部２８から第２蒸発器２０に戻されて第２蒸発器２０内の第１蒸留水と共に再加熱される。

【0034】

このように、第１循環装置５１および第２循環装置５３を備えることによって、回収する第１蒸留水および第２蒸留水の純度を所望の純度に維持することができるので、船舶で必要な純度の水を確実に製造することができる。

【0035】

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態の第２蒸発器２０および凝縮器３０は、高純度の第２蒸留水の製造用として使用しているが、高純度の蒸留水を必要としない状況下では、第２蒸発器２０および凝縮器３０で第１蒸留水を製造できるように、船舶用造水装置１を構成することができる。

【0036】

例えば、図１に示す船舶用造水装置１の第２蒸発器２０が生成する蒸気を第２蒸気から第１蒸気に変更できるように、図２に示すように、複数の開閉弁６１～６８を備える切替装置６０を備えることができる。図２に示す船舶用造水装置の要部において、図１と同様の構成部分には同一の符号を付している（以下の図においても同様）。

【0037】

図２に示す構成において、第２蒸発器２０で第２蒸気を生成することにより、凝縮器３０で第２蒸留水を製造する場合には、開閉弁６１，６３，６５，６７を開いて開閉弁６２，６４，６６，６８を閉じる制御を行う。一方、第２蒸発器２０で第１蒸気を生成することにより、凝縮器３０で第１蒸留水を製造する場合には、開閉弁６２，６４，６６，６８を開いて開閉弁６１，６３，６５，６７を閉じる制御を行う。なお、開閉弁６４を通過した第１蒸留水は、凝縮器３０に形成された第３供給部３５に供給される。このような切替装置６０の制御により、前者の場合は、例えば、１０ｐｐｍの蒸留水（第１蒸留水）を５ｔ／ｄ製造し、純水（第２蒸留水）を５ｔ／ｄ製造することができる一方、後者の場合は、例えば、１０ｐｐｍの蒸留水（第１蒸留水）を１５ｔ／ｄ製造することができ、船舶での純度や造水量のニーズに柔軟に対応することができる。

【0038】

第１蒸発器１０は、本実施形態のように複数設けて、多重効用に構成することが好ましく、第１蒸発器１０をｎ個備える従来のｎ重効用の造水装置に対して、第２蒸発器２０を新たに追加することで、外観上は（ｎ＋１）重効用と同様に構成することができるので、コンパクトな構成により高純度の蒸留水を製造することができる。但し、図３に示す船舶用造水装置１のように、第１蒸発器１０は単一であってもよい。

【0039】

図３に示す船舶用造水装置１は、第１蒸発器１０で生成された蒸気（第１蒸気）が、接続管２７を介して第２蒸発器２０の蒸発室２１ａに加熱源として供給され、伝熱管２５内の蒸留水（第１蒸留水）との熱交換により凝縮されて蒸留水（第１蒸留水）となり、第２蒸発器２０の導入部２４に導入される。導入部２４には、第２蒸発器２０において蒸気（第２蒸気）から分離されて第１回収口２６ｃから排出された蒸留水（第１蒸留水）の一部が導入される。また、導入部２４には、凝縮器３０で生成されて第２回収口３４から排出された蒸留水（第２蒸留水）の一部を導入することができる。第２蒸発器２０のオーバーフロー水は、オーバーフロー口２９から排出されて、エジェクタ４０の吸引口に吸引される。

【0040】

本実施形態の船舶用造水装置１は、第１蒸発器１０および第２蒸発器２０の蒸発室１１ａ，２１ａにおいて、伝熱管１５，２５の内部を通過する海水または蒸留水を、伝熱管１５，２５の外部に導入した加熱源により加熱するように構成しているが、図４に示す船舶用造水装置１のように、蒸発室１１ａ，２１ａ内に設けた加熱槽１１ｂ，２１ｂに加熱器１１ｃ，２１ｃを設けて、加熱槽１１ｂ，２１ｂに供給した海水または蒸留水を、加熱器１１ｃ，２１ｃの内部を通過する熱源により加熱して蒸発させることもできる。第１蒸発器１０で蒸発しない海水は、オーバーフロー槽１１ｄを経て後段の第１蒸発器１０の加熱槽１１ｂに供給される。また、第２蒸発器２０で蒸発しない第１蒸留水は、オーバーフロー槽２１ｄを経て回収することができる。その他の構成は、図１に示す船舶用造水装置１と同様である。

【符号の説明】

【0041】

１ 船舶用造水装置
１０ 第１蒸発器
２０ 第２蒸発器
３０ 凝縮器
５１ 第１循環装置
５３ 第２循環装置
６０ 切替装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】