特許 7129041 造水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-24

(45)【発行日】2022-09-01

(54)【発明の名称】造水装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 1/26 20060101AFI20220825BHJP

   B01D 1/30 20060101ALI20220825BHJP

   C02F 1/04 20060101ALI20220825BHJP

   B63J 1/00 20060101ALI20220825BHJP

【ＦＩ】

B01D1/26 A

B01D1/30 A

C02F1/04 A

B63J1/00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018089694

(22)【出願日】2018-05-08

(65)【公開番号】P2019195750

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-03-24

(73)【特許権者】

【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】特許業務法人アローレインターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】池田 充志

【審査官】塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２３１３７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２８２６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９３４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５４５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０９７００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－０９０７０１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｂ １／００－ １／０８

Ｂ０１Ｄ １／００－ ８／００

Ｃ０２Ｆ １／０２－ １／１８

Ｂ６３Ｊ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理液を加熱して蒸気を生成する複数の蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を凝縮する凝縮器とを備える造水装置であって、
前記蒸発器は、上下に延びる複数の伝熱管を備え、前記伝熱管の内部に導入した被処理液を、前記伝熱管の外部に導入した加熱用流体により加熱するように構成されており、
複数の前記蒸発器を水平方向に隣接配置して、前段の前記蒸発器で生成された被処理液の蒸気を、後段の前記蒸発器の加熱用流体として導入するように、前記各蒸発器が順次接続され、
前記凝縮器は、最後段の前記蒸発器で生成された蒸気を凝縮するように配置され、
前記蒸発器は、前記伝熱管が収容される容器本体と、前記容器本体の上方に設けられて水平に延びる筒状の筐体とを備え、
前記筐体の端部同士を端板を介して連結することにより、前記各蒸発器が接続されている造水装置。

【請求項2】

前記筐体の内部に配置された平板状のデミスタを更に備え、
前記デミスタは、前記筐体の軸線が内部を通過するように水平に配置されている請求項１に記載の造水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、造水装置に関し、より詳しくは、船舶用として好適な造水装置に関する。

【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には、海水を加熱して蒸気を生成する加熱器が下部に配置され、加熱器で生成された蒸気を凝縮する凝縮器が上部に配置された造水装置が開示されている。加熱器は、海水が通過する加熱管束を備えており、エンジン冷却後の冷却水を加熱源として加熱管束の外部に供給することにより、海水を加熱して蒸気を発生させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭５１－６６２８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

最近では、ディーゼル主機関の小型化および高効率化により、エンジンのジャケット冷却水の廃熱量が減少傾向である一方、船上での水需要は、排ガス規制対策を強化するために増加傾向にある。このため、船舶用の造水装置に対しては、船内に設置できるように小型化を維持しつつ、造水量を向上させることが求められている。

【0005】

そこで、本発明は、造水効率を容易に向上させることができる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、被処理液を加熱して蒸気を生成する複数の蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を凝縮する凝縮器とを備える造水装置であって、前記蒸発器は、上下に延びる複数の伝熱管を備え、前記伝熱管の内部に導入した被処理液を、前記伝熱管の外部に導入した加熱用流体により加熱するように構成されており、複数の前記蒸発器を水平方向に隣接配置して、前段の前記蒸発器で生成された被処理液の蒸気を、後段の前記蒸発器の加熱用流体として導入するように、前記各蒸発器が順次接続され、前記凝縮器は、最後段の前記蒸発器で生成された蒸気を凝縮するように配置され、前記蒸発器は、前記伝熱管が収容される容器本体と、前記容器本体の上方に設けられて水平に延びる筒状の筐体とを備え、前記筐体の端部同士を端板を介して連結することにより、前記各蒸発器が接続されている造水装置により達成される。

【0008】

また、前記筐体の内部に配置された平板状のデミスタを更に備えることが好ましく、前記デミスタは、前記筐体の軸線が内部を通過するように水平に配置されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の造水装置によれば、造水効率を容易に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る造水装置の縦断面図である。

【図2】図１に示す造水装置の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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造水装置の縦断面図であり、図２は、図１に示す造水装置を矢示Ａ方向に見た側面図である。図１および図２に示すように、本実施形態の造水装置１は、第１の蒸発器１０および第２の蒸発器２０からなる複数の蒸発器と、凝縮器３０とを備えている。

【0012】

第１の蒸発器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。

【0013】

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。

【0014】

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おり、内部に導入室１４ａを有している。導入室１４ａは、伝熱管１５の下端部と連通しており、導入口１４ｂから導入された海水等の被処理液が、伝熱管１５の内部を上昇する。

【0015】

容器本体１１の側壁には、供給口１１ｂおよび排出口１１ｃが形成されている。供給口１１ｂから蒸発室１１ａの内部に供給された温水等の加熱用流体は、伝熱管１５の外部を通過して排出口１１ｃから排出される。蒸発室１１ａには、加熱用流体の流路を蛇行させる複数の邪魔板１１ｄが設けられている。各邪魔板１１ｄは、伝熱管１５に外嵌された筒状のスペーサ（図示せず）によって、所定の高さ位置に保持されている。本実施形態においては、供給口１１ｂを容器本体１１の上部に形成し、排出口１１ｃを容器本体１１の下部に形成しているが、供給口１１ｂおよび排出口１１ｃの配置を上下逆にして、排出口１１ｃを容器本体１１の上部に形成し、供給口１１ｂを容器本体１１の下部に形成してもよい。

【0016】

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、水平に延びる筒状の両端が端板１６ａ，１６ｂにより覆われて密閉され、内部に気水分離室１６ｃが形成されている。気水分離室１６ｃには、伝熱管１５の直上に設けられた気水分離板１６ｄと、気水分離板１６ｄの上方に配置されたデミスタ１６ｅとが設けられている。デミスタ１６ｅは、網板を積層した平板状の部材であり、気水分離室１６ｃ内に水平に配置されて、支持部材（図示せず）により固定されている。デミスタ１６ｅは、筐体１６の軸線Ｌが内部を通過するように、筐体１６の上下方向中央に配置されている。

【0017】

気水分離室１６ｃの上部には、生成された蒸気が排出される蒸気排出口１６ｆが形成されている。また、気水分離室１６ｃの下部には、蒸気から分離された液体が排出される排水口１６ｇが形成されている。

【0018】

第２の蒸発器２０は、第１の蒸発器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。

【0019】

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。

【0020】

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おり、内部に導入室２４ａを有している。導入室２４ａは、伝熱管２５の下端部と連通しており、第１の蒸発器１０の排水口１６ｇから排出された液体が導入口２４ｂから導入されて、伝熱管２５の内部を上昇する。

【0021】

容器本体２１の側壁には、供給口２１ｂおよび排出口２１ｃが形成されている。供給口２１ｂは、接続管１７を介して第１の蒸発器１０の蒸気排出口１６ｆに接続されており、第１の蒸発器１０から蒸発室２１ａの内部に供給された蒸気は、伝熱管２５の外部を通過して排出口２１ｃから排出される。蒸発室２１ａには、加熱用流体の流路を蛇行させる複数の邪魔板２１ｄが設けられている。各邪魔板２１ｄは、伝熱管２５に外嵌された筒状のスペーサ（図示せず）によって、所定の高さ位置に保持されている。

【0022】

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、水平に延びる筒状の一端側が、端板１６ｂを介して第１の蒸発器１０の筐体１６に、軸線Ｌを合わせて接続されている。筐体２６の他端側は端板２６ａに覆われて密閉されている。筐体２６の内部は隔壁２６ｂによって区画されており、隔壁２６ｂの一端側に気水分離室２６ｃが形成されている。気水分離室２６ｃには、伝熱管２５の直上に設けられた気水分離板２６ｄと、気水分離板２６ｄの上方に配置されたデミスタ２６ｅとが設けられている。デミスタ２６ｅは、網板を積層した平板状の部材であり、気水分離室２６ｃ内に水平に配置されて、支持部材（図示せず）により固定されている。デミスタ２６ｅは、筐体２６の軸線Ｌが内部を通過するように、筐体２６の上下方向中央に配置されている。気水分離室２６ｃの下部には、蒸気から分離された液体が排出される排水口２６ｇが形成されている。

【0023】

凝縮器３０は、筐体２６の内部に設けられており、筐体２６内における隔壁２６ｂの他端側に形成された凝縮室３１と、凝縮室３１内に配置された凝縮管３２とを備えている。気水分離室２６ｃと凝縮室３１とは、隔壁２６ｂの上部を介して連通している。凝縮室３１の上部には、抽気口２６ｆが形成されており、凝縮室３１の下部には、凝縮室３１で生成された凝縮水（淡水）を回収する回収口２６ｈが形成されている。凝縮管３２の両端には、端板２６ａを介して筐体２６の外部と連通する導入部３２ａおよび排出部３２ｂが設けられている。

【0024】

上記の構成を備える造水装置１は、被処理液としての海水が、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に供給されて、凝縮室３１内の蒸気を凝縮した後、一部が第１の蒸発器１０の導入室１４ａに導入されて、伝熱管１４の内部を通過する。凝縮室３０には、１または複数の伝熱管からなる予熱器を設けてもよく、蒸気の凝縮に利用した海水の一部を予熱器に導入して予熱した後、導入室１４ａに導入するように構成してもよい。予熱器は、凝縮室３０以外に気水分離室１６ｃ，２６ｃに配置されてもよく、これらの複数個所に配置してもよい。

【0025】

第１の蒸発器１０の蒸発室１１ａには、例えば、船舶に搭載されたディーゼル主機関のジャケット冷却水のように現場で使用可能な温水が、加熱用流体として供給口１１ｂから供給され、邪魔板１１ｄによって形成された流路を経て排出口１１ｃから排出される。これにより、伝熱管１４を通過する海水が加熱されて伝熱管１４内で蒸発し、気水分離室１６ｃに導入される。

【0026】

気水分離室１６ｃに導入された蒸気は、混入する液滴が気水分離板１６ｄおよびデミスタ１６ｅによって分離された後、排水口１６ｇから排出されて第２の蒸発器２０の導入室２４ａに導入され、伝熱管２５の内部を通過する。本実施形態においては、筐体１６の軸線Ｌが内部を通過するように、デミスタ１６ｅが上下方向中央に水平に配置されているので、デミスタ１６ｅの表面積を最大化することができ、液滴の除去を確実にして造水効率を高めることができる。但し、デミスタ１６ｅの配置は特に限定されるものではなく、例えば、筐体１６の軸線Ｌよりも上方または下方にデミスタ１６ｅを配置することも可能である。また、第１の蒸発器１０と第２の蒸発器２０との蒸発温度差を調整する目的で、排水口１６ｇと導入口２４ｂとの間にオリフィスを設けてもよい。

【0027】

一方、気水分離室１６ｃ内の蒸気は、排出口１６ｆから排出されて、第２の蒸発器２０の供給口２１ｂに加熱用流体として供給された後、邪魔板２１ｄにより形成された流路を経て淡水となり、排出口２１ｃから排出される。これにより、伝熱管２５を通過する海水が加熱されて伝熱管２５内で蒸発し、気水分離室２６ｃに導入される。

【0028】

気水分離室２６ｃに導入された蒸気は、混入する液滴が気水分離板２６ｄおよびデミスタ２６ｅによって分離された後に、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一部が凝縮される。こうして、２段目の蒸発器である第２の蒸発器２０で生成された蒸気が、凝縮器３０で凝縮されて淡水となる。凝縮室３１で生成された淡水は、第２の蒸発器２０の排出口２１ｃから供給された淡水と合流されて、ポンプ２７の作動によって回収口２６ｈから回収される。

【0029】

凝縮室３１で凝縮されない蒸気および海水由来の不凝縮性ガスは、蒸気排出口２６ｆから排出されて、排水口２６ｇ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に供給される。

【0030】

本実施形態の造水装置１によれば、第１の蒸発器１０および第２の蒸発器２０が、上下に延びる複数の伝熱管１５，２５を備えると共に、水平方向に隣接配置されて２重効用式の蒸発装置を構成しているので、小容量のコンパクトな構成により、高い造水効率を得ることができる。したがって、船舶用等として好適に使用することができる。

【0031】

また、第１の蒸発器１０および第２の蒸発器２０は、伝熱管１５，２５が収容される容器本体１１，２１の上方に、水平に延びる筒状の筐体１６，２６を備えており、筐体１６，２６の端部同士が端板１６ｂを介して連結されているので、第１の蒸発器１０および第２の蒸発器２０の接続を容易に行うことができる。

【0032】

第２の蒸発器２０および凝縮器３０の構成は、従来の単効用式の船舶用造水装置と同様であるため、例えば、第２の蒸発器２０の筐体２６の一端側に形成されているメンテナンスポートを利用して、第１の蒸発器１０を接続することができる。これにより、既存の単効用造水装置を２重効用式に容易に改変することができるので、増設等への対応も可能である。

【0033】

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、本実施形態の造水装置１は、２重効用式としているが、第１の蒸発器１０と同様の構成を備える１または複数の蒸発器を、端板１６ａを介して水平方向に順次接続していくことで、３重以上の多重効用造水装置を容易に構成することができる。したがって、必要とする造水量に応じた設計および製造を効率良く行うことができる。

【符号の説明】

【0034】

１ 造水装置
１０ 第１の蒸発器
１１ 容器本体
１５ 伝熱管
１６ 筐体
１６ａ，１６ｂ 端板
１６ｅ デミスタ
２０ 第２の蒸発器
２１ 容器本体
２５ 伝熱管
２６ 筐体
２６ｅ デミスタ
３０ 凝縮器

【図1】

【図2】