(57)【要約】【課題】蒸発性能を良好に維持すると共に、蒸気の吹き抜けを防止する。【解決手段】隔壁１２により仕切られ、ハウジング１１内に多段に形成された複数の蒸発室１３と、隔壁１２の下部に設けた第１オリフィス板１６と、第１オリフィス板１６と底板１７の間に形成された開口部１８と、フラッシュ蒸発した海水の蒸気を導き、冷却凝縮して淡水を生成する熱交換器１４と、底板１７に立設した第２オリフィス板１９とを備える。第１オリフィス板１６は、下端１６ａａ側が下流側の蒸発室１３の方向に曲げられている。第２オリフィス板１９は、下流側の蒸発室１３の方向に傾斜している。【効果】第１オリフィス板１６により、ブラインの液位の増大が抑制され、ブライン液位を低く保ち、蒸発性能を良好に維持できる。第２オリフィス板１９により、ブラインの液位の低下が抑制され、装置負荷が変動した場合でも蒸気の吹き抜けを防止できる。【選択図】図１
2014198278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により仕切られ、ハウジング内に多段に形成された複数の蒸発室と、
前記隔壁の下部に設けた第１オリフィス板と、
前記第１オリフィス板と前記蒸発室の底板の間に形成された開口部と、
前記開口部を通じて上流側の蒸発室から下流側の蒸発室に流入した海水がフラッシュ蒸発したときの蒸気を導いて冷却し、凝縮することにより淡水を生成する熱交換器と、
前記底板に立設した第２オリフィス板と、を備え、
前記第１オリフィス板は、下端側が下流側の蒸発室の方向に曲げられていると共に、前記第２オリフィス板は、下流側の蒸発室の方向に傾斜していることを特徴とする多段フラッシュ式造水装置。
【請求項２】
前記第２オリフィス板の設置位置は、前記第１オリフィス板の先端における底板からの高さをＤ、前記第２オリフィス板の水平方向の長さをＬ2とするとき、前記隔壁の直下の位置から前記第２オリフィス板の下端までの水平方向の距離が、Ｌ2＋ｘＤ以下（係数ｘは０≦ｘ≦５の範囲の任意の数）であることを特徴とする請求項１に記載の多段フラッシュ式造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段フラッシュ法を用いて海水（以下、ブラインともいう。）を淡水化する造水装置に関する。より詳しくは、本発明は、蒸気の吹き抜け防止機構を備え、装置負荷が変動した場合でも良好な蒸発性能を維持できる多段フラッシュ式造水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化プラントなどで使用されている従来の多段フラッシュ式造水装置の構成の一例を、図１０に基づいて説明する。図１０の多段フラッシュ式造水装置１００は、熱回収部１１０と熱放出部１２０とで構成される蒸発器１３０を有している。
【０００３】
熱回収部１１０のハウジング１１１の内部は、所定の間隔をあけて隔壁１１２によって仕切られており、複数の蒸発室１１３（以下、ステージともいう。）が直列状に多段配置されている。熱交換器１１４は、各蒸発室１１３の内部の上方に設けられている。この熱交換器１１４は、ブラインＡのフラッシュ蒸発により得られた蒸気を冷却し、凝縮して淡水を生成するものである。生成された淡水は、熱交換器１１４の下方に設けた受け皿部１１５に回収される。
【０００４】
オリフィス板１１６は、隔壁１１２の下部に取り付けられている。オリフィス板１１６の下端と蒸発室１１３の底板１１７の間には、所要のサイズの開口部１１８が形成されており、隣接する蒸発室１１３，１１３は開口部１１８を通じて連通している。ブラインＡは、フラッシュ蒸発時、開口部１１８を通じて上流側の蒸発室１１３から下流側の蒸発室１１３へ流入する。
【０００５】
熱放出部１２０の基本構造は、熱回収部１１０と同じである。熱放出部１２０は、ハウジング１２１、隔壁１２２、蒸発室１２３、熱交換器１２４、受け皿部１２５、オリフィス板１２６、底板１２７、開口部１２８を備えている。
【０００６】
次に、多段フラッシュ式造水装置１００の配管系統と処理フローを説明する。冷却海水Ｂは、海水ポンプ１４１により、熱放出部１２０の最後段の熱交換器１２４に送られ、全段の熱交換器１２４を通過した後、最前段の熱交換器１２４から最後段の蒸発室１２３に送られる。
【０００７】
熱放出部１２０の最後段の蒸発室１２３に送られた海水は、循環ポンプ１４２により、熱回収部１１０の最後段の熱交換器１１４に送られ、全段の熱交換器１１４を通過し、最前段の熱交換器１１４に送られる。
【０００８】
熱回収部１１０の最前段の熱交換器１１４に送られた海水は、加熱器１４３に送られ、高温の蒸気Ｃにより加熱される。所要の温度まで加熱された海水は、熱回収部１１０の最前段の蒸発室１１３に供給される。
【０００９】
熱回収部１１０の最前段の蒸発室１１３に供給された海水は、フラッシュ蒸発（減圧蒸発）して温度を下げながら次段の蒸発室１１３に流入する。各段の蒸発室１１３内の圧力は、上流側から下流側に向けて順次減圧されるように予め設定されているので、次段の蒸発室１１３に流入した海水は、直ちにフラッシュ蒸発し、熱放出部１２０の最後段の蒸発室１２３に至るまで連続的にフラッシュ蒸発が繰り返される。
【００１０】
その間、各段の蒸発室１１３，１２３で発生した蒸気は、熱交換器１１４，１２４内の海水にその保有熱を放出し、冷却凝縮されて淡水が生成される。受け皿部１１５，１２５で回収した淡水は、ポンプ１４４により生産水Ｄとして系外に取り出される。熱放出部１２０の最後段の蒸発室１２３に送られた海水は、循環ポンプ１４２により、熱回収部１１０の最後段の熱交換器１１４に戻される。なお、Ｅは、各蒸発室１１３，１２３を減圧状態にするための真空装置を、Ｆは、ポンプ１４５により系外に排出される加熱器１４３のコンデンセートを、Ｇは、循環ポンプ１４２から排出される濃縮ブラインを、Ｈは、冷却海水排水を示している。
【００１１】
以上のような構成の多段フラッシュ式造水装置において重要なことは、前段の蒸発室から後段の蒸発室にブラインが流入したときに、瞬時に飽和蒸気圧を低下させて、流入してきたブラインを効率良く蒸発させることである。以下、多段フラッシュ式造水装置の蒸発性能を左右する種々の要因について考察する。
【００１２】
図１１は、蒸気温度Ｔv（℃）毎に、過熱度ΔＴs（℃）と液面から発泡開始点までの距離（m）の関係を示したグラフである。過熱度ΔＴsは、入口ブライン温度−蒸気温度の計算式で求められる温度である。
【００１３】
図１１のグラフに示すように、蒸気温度Ｔvが高い場合、液面から発泡開始点までの距離は大きくなる。液面から発泡開始点までの距離が大きいということは、図１２（ａ）に示すように、ブラインが深い位置まで蒸発することを意味し、蒸発性能は良好となる。
【００１４】
逆に、蒸気温度Ｔvが低い場合は、液面から発泡開始点までの距離は小さくなる。液面から発泡開始点までの距離が小さいということは、図１２（ｂ）に示すように、ブラインが液面近くでしか蒸発しないことを意味し、蒸発性能は低下する。
【００１５】
一方、図１２（ｂ）に示す状態から、図１２（ｃ）に示すように、ブラインの液位だけを低くした場合は、蒸発量自体は変わらないが、ブラインの量に対する蒸発量の観点からは、蒸発性能は良好となる。
【００１６】
図１３は、ブライン液位（mm）と非平衡温度差（NETD：non-equilibrium temperature differenceの略）の関係を示すグラフである。非平衡温度差（℃）は、蒸発性能の指標であり、数値が低い程、蒸発性能が良好であることを意味する。図１３のグラフは、蒸気温度Ｔvが８０℃、７０℃、５０℃の何れであっても、ブライン液位が浅い場合の方が、蒸発性能は良好であることを示している。以上の考察では、蒸発性能の観点からは、ブラインの液位は低くする方が望ましいと言える。
【００１７】
しかし、装置負荷の変動により、図１２（ｃ）の状態からブラインの液位が更に低下すると、図１４に示すように、ブラインＡの液位がオリフィス板１１６の高さよりも低い状態となり、オリフィス板１１６の下端とブラインＡの液面の間の空間を通じて蒸気の吹き抜けが生じてしまう。この蒸気の吹き抜けが生じると、隣接する蒸発室間の圧力差が設計値から乖離し、蒸発性能は大幅に低下する。
【００１８】
そこで、装置負荷が変動した場合、ブラインの液位はどの程度低下するのかをプロセス計算により求めた。表１は、通常運転時の計算結果を、表２は、負荷変動時の計算結果を示したものである。
【００１９】
【表１】
2014198278.tif 000003
【００２０】
【表２】
2014198278.tif 000004
【００２１】
計算の前提として、オリフィスは方形状で幅は一定とし、オリフィスの高さのみを変化させた。各段の蒸発室におけるブラインの液位は３００mmで一定とし、吹き抜けが生じないオリフィスの高さを計算した。
【００２２】
表１と表２を比較すると、ステージ番号#19、#20、#21において、吹き抜けを防止するために必要なオリフィスの高さは、負荷変動の影響を考慮した場合は、表２に示す通り、0.228m、0.246m、0.266mとなった。しかし、通常運転を想定した設計では、#19、#20、#21のオリフィスの高さは、表１に示す通り、0.244m、0.261m、0.279mとなる。従って、例えば、#21に注目すると、仮に、通常運転を想定してオリフィスの高さを0.279mに設定していると、装置負荷が変動した場合、本来必要な0.266mよりも高く設計されているために、吹き抜けが生じるおそれがある。
【００２３】
このように、多段フラッシュ式造水装置では、蒸発性能の観点からはブラインの液位を低くする方が好ましいが、装置負荷が変動した場合でも、蒸気の吹き抜けを防止することが重要となる。なお、ブラインの液位の低下は、循環ポンプ出力、循環海水量、各蒸発室内の温度や圧力等の装置負荷の変動によって生じるものである。
【００２４】
上記のような課題を解決しようとする試みとして、以下の技術は公知である。まず、図１５（ａ）に示すように、オリフィス板２０１の手前に、蒸発室の底板２０２に対して鉛直上向きに、堰板２０３を立設する構成が実用されている。しかし、この図１５（ａ）の構成（以下、スルースゲートオリフィスともいう。）は、装置負荷が変動してブラインの液位が低下した場合は、蒸発室間で吹き抜けが生じて蒸発性能が低下するという問題がある。
【００２５】
また、図１５（ｂ）に示すように、蒸発室の底板３０１のうち、オリフィス板３０２が存在する位置にのみ凹部３０３を設けることで、蒸気の吹き抜けを防止しつつ、ブラインＡの液位をできるだけ低く保つ構成が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、この特許文献１の構成では、通常であれば単純な平坦面とすれば良い蒸発室の底板３０１に、一定間隔で凹部３０３を形成する必要があるため、製造コストが増大するという問題がある。
【００２６】
また、図１５（ｃ）に示すように、上下に昇降可能な開閉板４０１を備えたオリフィス４０２を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献２）。しかし、この特許文献２の構成では、海水の水位に応じて開閉板４０１を昇降させる制御機構が必須となり、装置構成が複雑となるため、コストアップが避けられないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開昭６１−２３４９０１号公報
【特許文献２】実公昭６３−２７８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明が解決しようとする課題は、従来の多段フラッシュ式造水装置には、ブラインの液位を低く保って蒸発性能を維持しつつ、蒸気の吹き抜けを確実に防止する適切な手段がなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、ブラインの液位を低く保つことにより蒸発性能を良好に維持すると共に、装置負荷が変動した場合でも蒸気の吹き抜けが生じない多段フラッシュ式造水装置を提供することを目的としている。
【００３０】
本発明の多段フラッシュ式造水装置は、
隔壁により仕切られ、ハウジング内に多段に形成された複数の蒸発室と、
前記隔壁の下部に設けた第１オリフィス板と、
前記第１オリフィス板と前記蒸発室の底板の間に形成された開口部と、
前記開口部を通じて上流側の蒸発室から下流側の蒸発室に流入した海水がフラッシュ蒸発したときの蒸気を導いて冷却し、凝縮することにより淡水を生成する熱交換器と、
前記底板に立設した第２オリフィス板と、を備え、
前記第１オリフィス板は、下端側が下流側の蒸発室の方向に曲げられていると共に、前記第２オリフィス板は、下流側の蒸発室の方向に傾斜していることを最も主要な特徴としている。
【００３１】
本発明の構成によれば、以下の作用が得られる。まず、隣接する蒸発室の間を仕切る隔壁の下部に取り付けられ、下端側が下流側の蒸発室の方向に曲げられた第１オリフィス板は、開口部を従来より狭く保ちながら開口部を通過するブラインの流れを円滑にし、ブラインの液位の増大を抑制する。
【００３２】
また、蒸発室の底板に、下流側の蒸発室の方向に傾斜する向きに取り付けられた第２オリフィス板は、装置負荷が変動したときに、ブラインの液位の低下を抑制する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の多段フラッシュ式造水装置は、第１オリフィス板の作用により、ブラインの液位の増大が抑制されるので、ブライン液位を低く保ち、蒸発性能を良好に維持できる。また、本発明の多段フラッシュ式造水装置は、第２オリフィス板の作用により、ブラインの液位の低下が抑制されるので、装置負荷が変動した場合でも蒸気の吹き抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施例の多段フラッシュ式造水装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１オリフィス板と第２オリフィス板からなる本発明の特徴的部分の構造を示す横断面図である。
【図３】第１オリフィス板の開口部の高さ（Ｄ）と、第２オリフィス板の横方向の長さ（Ｌ2）の説明図である。
【図４】第２オリフィス板の設置位置（Ｌ2＋ｘＤ）を説明する図である。
【図５】第２オリフィス板の設置位置を変更した実施例の図であり、（ａ）はＬ2＋１Ｄの位置に、（ｂ）はＬ2＋２Ｄの位置に、（ｃ）はＬ2＋３Ｄの位置に設置した例を示す図である。
【図６】係数ｘが０〜５の場合における従来例（スルースゲートオリフィス）に対する圧力損失比の変化を示すグラフである。
【図７】蒸発温度とオリフィス開口比の関係を示すグラフである。
【図８】蒸発温度とNETD比（非平衡温度差の比）の関係を示すグラフである。
【図９】第１、第２オリフィス板の材質または形状を変更した実施例の図であり、（ａ）はパンチングプレートもしくは多孔板で製作したオリフィス板の、（ｂ）は曲率を有したオリフィス板の、（ｃ）は屈曲部に蝶番を設け、屈曲部より先端は可動式としたオリフィス板の例を示す図である。
【図１０】従来の多段フラッシュ式造水装置の全体構成の一例を示す図である。
【図１１】蒸気温度が８０℃、７０℃、６０℃、５０℃、４０℃の場合における過熱度ΔＴsと液面から発泡開始点までの距離の関係を示すグラフである。
【図１２】ブラインの液面から発泡開始点までの距離を説明する図で、（ａ）は同距離が大きく、蒸発性能が良好な場合の図、（ｂ）は同距離が小さく、液面近くでしか蒸発しない場合の図、（ｃ）はブラインの液位が低いため、蒸発量は同じでも蒸発性能としては良好となる場合の図である。
【図１３】蒸気温度が８０℃、７０℃、５０℃の場合におけるブライン液位とNETD（非平衡温度差）の関係を示すグラフである。
【図１４】ブラインの液位がオリフィスの高さよりも低くなり、蒸気の吹き抜けが発生する状態を説明する図である。
【図１５】従来の多段フラッシュ式造水装置の一例を示す図で、（ａ）はオリフィス板の手前に蒸発室の底板に対して鉛直上向きに堰板を立設する従来例の図、（ｂ）は蒸発室の底板に凹部を設ける従来例の図、（ｃ）は海水の水位に応じて昇降可能な開閉板を設ける従来例の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の種々の実施形態を、図１〜図９を用いて詳細に説明する。先ず、本実施例の多段フラッシュ式造水装置１の全体構成を、図１に基づいて説明する。
【００３６】
多段フラッシュ式造水装置１は、海水を導いて蒸気Ｃにより加熱する加熱器４３と、この加熱器４３にて加熱された高温の海水を導いてフラッシュ蒸発を行う蒸発器３０と、この蒸発器３０内の空気を吸引し、所定の圧力以下に保つための真空装置Ｅと、海水等を移送する配管系統により構成されている。蒸発器３０は、熱回収部１０と熱放出部２０とで構成される。
【００３７】
熱回収部１０のハウジング１１は、所定の長さを有し、かつ、横断面が矩形状にされた箱型形状であり、その内部は、所定の間隔をあけて隔壁１２によって仕切られており、複数の蒸発室１３が直列状に、多段配置されている。
【００３８】
多段配置された各蒸発室１３の内部の上方には、熱交換器１４が設けられている。この熱交換器１４は、ブラインＡのフラッシュ蒸発により得られた蒸気を冷却し、凝縮して淡水を生成するものであり、具体的には、内部に冷却海水が流れるように構成された伝熱管を用いている。生成された淡水は、熱交換器１４の下方に設けた受け皿部１５に回収される。
【００３９】
各蒸発室１３の内圧は、真空装置Ｅにより、加熱器４３に一番近い蒸発室１３から順次低くなるように設定されている。隣接する蒸発室１３同士間の飽和温度差は、例えば３〜４℃となるように設定されている。
【００４０】
第１オリフィス板１６は、各隔壁１２の下部に取り付けられている。より詳しくは、図２に示すように、上流側の蒸発室１３ａと下流側の蒸発室１３ｂを区画している隔壁１２の下端付近に、第１オリフィス板１６の上部１６ｂが、ボルト・ナット等の取り付け具Ｊにより固定されている。第１オリフィス板１６は、下端１６ａａ側が下流側の蒸発室１３ｂの方向に曲げられた形状となっている。
【００４１】
第２オリフィス板１９は、各蒸発室１３の底板１７に立設されている。より詳しくは、第２オリフィス板１９は、鉛直上向きではなく、上流側の蒸発室１３ａの底板１７に対して、θ2（０°＜θ2＜９０°）の角度で、下流側の蒸発室１３ｂの方向に斜めに傾斜して取り付けられている。
【００４２】
図３に示すように、第１オリフィス板１６の下端と蒸発室１３の底板１７の間には、所要の高さＤを有した開口部１８が形成されている。隣接する蒸発室１３ａ，１３ｂは、開口部１８を通じて連通している。ブラインＡは、フラッシュ蒸発時、開口部１８を通じて上流側の蒸発室１３ａから下流側の蒸発室１３ｂへ流入する。
【００４３】
図３の例では、第１オリフィス板１６の上部１６ａと下部１６ｂのなす角度θ1は、例えば１３５°としている。また、図３の例では、第１オリフィス板１６を取り付けた隔壁１２の直下に、第２オリフィス板１９の上端１９ａが位置している。なお、Ｌ2は、第２オリフィス板の横方向の長さを示している。
【００４４】
熱放出部２０の基本構造は、熱回収部１０と同じである。熱放出部２０は、ハウジング２１、隔壁２２、蒸発室２３、熱交換器２４、受け皿部２５、第１オリフィス板２６、底板２７、開口部２８、第２オリフィス板２９を備えている。
【００４５】
次に、本実施例の多段フラッシュ式造水装置１の全体的な処理フローを説明する。上記構成において、加熱器４３に蒸気が供給されると共に、真空装置Ｅにより各蒸発室１３，２３内がそれぞれ所定の負圧に維持されている状態において、冷却海水Ｂは、海水ポンプ４１により、熱放出部２０の最後段の熱交換器２４に送られ、全段の熱交換器２４を通過した後、最前段の熱交換器２４から最後段の蒸発室２３に送られる。
【００４６】
熱放出部２０の最後段の蒸発室２３に送られた海水は、循環ポンプ４２により、熱回収部１０の最後段の熱交換器１４に送られ、全段の熱交換器１４を通過し、最前段の熱交換器１４に移送される。各段の熱交換器２４，１４を通過する間、冷却海水Ｂは、凝縮潜熱を回収して徐々に昇温される。
【００４７】
回収部１０の最前段の熱交換器１４に移送された海水は、加熱器４３に導入され、加熱器４３内で高温の蒸気Ｃにより例えば１０５℃程度の所定の温度にまで加熱される。十分に昇温された海水は、熱回収部１０の最前段の蒸発室１１３に供給される。
【００４８】
熱回収部１０の最前段の蒸発室１３に供給された海水Ａは、減圧下で直ちにフラッシュ蒸発し、その蒸気は熱交換器１４内を流れる低温の海水により冷却されて凝縮し、淡水が生成されて、受け皿図１５上に落下する。
【００４９】
また、各段の蒸発室１３内の圧力は、上流側から下流側に向けて順次減圧されるように予め設定されているので、開口部１８を介して次段の蒸発室１３内に入った海水も、直ちにフラッシュ蒸発するとともに、熱交換器１４内を通過する低温の海水にその保有熱を放出し、冷却凝縮されて淡水が生成される。
【００５０】
このようにして、熱放出部２０の最後段の蒸発室２３に至るまで、順次フラッシュ蒸発が繰り返される。その間、受け皿部１５，２５で回収した淡水は、ポンプ４４により生産水Ｄとして系外に取り出される。熱放出部２０の最後段の蒸発室２３に送られた海水は、循環ポンプ４２により、熱回収部１０の最後段の熱交換器１４に戻される。なお、Ｆは、ポンプ４５により系外に排出される加熱器４３の蒸気のコンデンセートを、Ｇは、循環ポンプ４２から排出される濃縮ブラインを、Ｈは、冷却海水排水を示している。
【００５１】
以上、図１〜図３に示す実施例に基づいて、本発明の多段フラッシュ式造水装置の全体構成を概略的に説明した。本実施例の多段フラッシュ式造水装置１は、隔壁１２，２２により仕切られ、ハウジング１１，２１内に多段に形成された複数の蒸発室１３，２３と、隔壁１２，２２の下部に設けた第１オリフィス板１６，２６と、第１オリフィス板１６，２６と蒸発室１３，２３の底板１７，２７の間に形成された開口部１８，２８と、開口部１８，２８を通じて上流側の蒸発室１３，２３から下流側の蒸発室１３，２３に流入した海水がフラッシュ蒸発したときの蒸気を導いて冷却し、凝縮することにより淡水を生成する熱交換器１４，２４と、底板１７，２７に立設した第２オリフィス板１９，２９と、を備え、第１オリフィス板１６，２６は、下端１６ａａ側が下流側の蒸発室１３，２３の方向に曲げられていると共に、第２オリフィス板１９，２９は、下流側の蒸発室１３，２３の方向に傾斜している。
【００５２】
次に、本発明の特徴的部分であり、鳥の嘴のような形状（以下、鳥嘴状ともいう。）のオリフィスを形成する第１オリフィス板１６，２６および第２オリフィス板１９，２９の種々の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、熱回収部１０の第１オリフィス板１６と第２オリフィス板１９を例として挙げるが、熱放出部２０についても同様の実施形態を採用できる。
【００５３】
図４に示すように、第１オリフィス板１６は、下端１６ａａ側が下流側の蒸発室１３ｂの方向に曲げられた形状となっているので、開口部１８を従来より狭く設定しているにもかかわらず、開口部１８を通過するブラインの流れが円滑になり、ブラインの液位の増大を抑制して、蒸発性能を良好に維持する。第１オリフィス板１６の上部１６ｂと下部１６ａのなす角度θ1は、９０°＜θ1＜１８０°の範囲で適宜望ましい角度に設定できる。
【００５４】
第２オリフィス板１９は、下流側の蒸発室１３ｂの方向に傾斜する向きに立設されているので、装置負荷が変動した場合でもブラインの液位の低下を抑制し、蒸気の吹き抜けを防止する。
【００５５】
このように、本発明は、第１オリフィス板１６と第２オリフィス板１９からなる鳥嘴状のオリフィスを形成することにより、蒸発性能を良好に維持すると共に、蒸気の吹き抜けを防止するものである。
【００５６】
本発明者らは、圧力損失をＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）によりシミュレーションして、第２オリフィス板１９の望ましい設置位置を検討した。ここで、第２オリフィス板１９の設置位置とは、底板１７の上面において、隔壁１２の直下の位置から第２オリフィス板１９の下端１９ｂまでの水平方向の距離を意味する。
【００５７】
その結果、第２オリフィス板１９の設置位置は、第１オリフィス板１６の先端１６ａａにおける底板１７からの高さをＤ、第２オリフィス板１９の水平方向の長さをＬ2とするとき、Ｌ2＋ｘＤ以下（係数ｘは０≦ｘ≦５の範囲の任意の数）とすることが望ましいことが判明した。図５には、第２オリフィス板１９の設置位置を、（ａ）Ｌ2＋１Ｄとした場合の例、（ｂ）Ｌ2＋２Ｄとした場合の例、（ｃ）Ｌ2＋３Ｄとした場合の例を示す。
【００５８】
図６は、係数ｘを０から５の範囲で変化させた場合に比較例に対する圧力損失比がどのように変化するかを、ＣＦＤによりシミュレーションした結果を示すグラフである。比較例としては、図１５（ａ）に示すようなスルースゲート式のオリフィスを用いた。圧力損失比は、「本実施例の圧力損失／比較例の圧力損失」の式で求められる値である。計算条件は、多段フラッシュ式造水装置の代表的な運転条件とし、流入する水の流速は０．８６８m／S、水の密度は１０００kg／m3とした。この条件において、水の単相流がオリフィス付近を流れた際の圧力分布をシミュレーションした。
【００５９】
図６に示すように、係数ｘが０≦ｘ≦５の場合、圧力損失比は０．４〜０．２の範囲となっている。つまり、圧力損失は、本実施例の構成を採用する方が明らかに小さくなっている。よって、本発明によれば、ブラインの流動抵抗が減少し、従来例を用いた場合よりもオリフィス開口を小さくできると考えられる。
【００６０】
図７は、ブラインの蒸発温度とオリフィス開口比の関係を示したグラフである。比較例には、図１５（ａ）に示すようなスルースゲート式のオリフィスを用いた。オリフィス開口比は、本実施例の第１オリフィス板１６の下端１６ａａにおける底板１７からの高さをＤ（図４参照）、比較例のオリフィス板２０１の高さをＣ（図１５（ａ）参照）とするとき、Ｄ／Ｃの式で求められる値である。計算条件は、多段フラッシュ式造水装置の代表的な運転条件とし、蒸発温度は４５℃〜８０℃、段間温度差は３℃、流量は１８７．５ t／h とした。
【００６１】
図７に示すように、オリフィス開口比は、何れの蒸発温度においても０．９９〜０．９２の範囲にあり、１よりも小さい値となっている。つまり、本実施例の構成を採用した場合は、スルースゲート式の従来例を用いた場合よりも、オリフィス開口を小さくすることができる。よって、本発明の構成によれば、吹き抜けを防止する効果が向上すると考えられる。また、本発明の構成により吹き抜けが生じないことは、実験によって実際に確認されている。
【００６２】
図８は、ブラインの蒸発温度とNETD比（非平衡温度差の比）の関係を示したグラフである。比較例としては、図１５（ａ）に示すスルースゲート式のオリフィスを用いた。NETD比は、「本実施例のNETD／比較例のNETD」の式で求められる値である。
【００６３】
既に説明したとおり、非平衡温度差は、数値が低い程、蒸発性能が良好であることを意味する。よって、NETD比が１以下となっている場合は、従来例よりも有利な効果が得られていることを意味する。
【００６４】
図８に示すように、ブラインの温度が５７℃以上１００°以下の範囲では、本発明の構成を用いた方が蒸発性能は良好となる。
【００６５】
図５〜図８に示した実験結果より、第１オリフィス板および第２オリフィス板からなる本発明のオリフィス構造を用いると、従来のオリフィス板を用いた場合よりも蒸気の吹き抜けを防止する効果が高くなり、かつ、蒸発性能も良好になる領域があることが理解できる。
【００６６】
図９は、第１オリフィス板および第２オリフィス板の材質または形状を変更した実施例の説明図である。先ず、図９（ａ）は、第１オリフィス板５１および第２オリフィス板５２を、パンチングプレートもしくは多孔板で製作した実施例である。オリフィス板の材質をパンチングプレートもしくは多孔板とした場合、流動抵抗が減少するので、蒸発性能が更に向上する。
【００６７】
また、図９（ｂ）は、第１オリフィス板６１および第２オリフィス板６２を、一定の曲率を有した板部材で製作した実施例である。オリフィス板の形状を、ブラインが流れる方向に沿うようにカーブした形状にすれば、流動抵抗が減少するので、蒸発性能が更に向上する。
【００６８】
本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００６９】
例えば、上記実施例では、取り付け具Ｊを使用して隔壁１２の下部に第１オリフィス板１６を固定する例を開示したが、隔壁１２と第１オリフィス板１６は別体である必要はなく、一体的に構成されていても良い。
【００７０】
また、前述の実施例では、第１オリフィス板１６の上部１６ｂと下部１６ａのなす角度θ1 は一定の角度に固定されている例を開示したが、本発明の第１オリフィス板はこれに限らない。
【００７１】
例えば、図９（ｃ）に示すように、第１オリフィス板７１の屈曲部７１ａに蝶番を設けて、屈曲部７１ａよりも先端側は可動式としても良い。この場合、第１オリフィス板７１の密度（浮力）を適切に設定すれば、ブラインの水圧に応じて第１オリフィス板７１の開口部の高さを自動調節できる。
【符号の説明】
【００７２】
１  多段フラッシュ式造水装置
１１，２１  ハウジング
１２，２２  隔壁
１３，２３  蒸発室
１４，２４  熱交換器
１６，２６  第１オリフィス板
１７，２７  底板
１８，２８  開口部
１９，２９  第２オリフィス板
【図１】
2014198278.tif 000005
【図２】
2014198278.tif 000006
【図３】
2014198278.tif 000007
【図４】
2014198278.tif 000008
【図５】
2014198278.tif 000009
【図６】
2014198278.tif 000010
【図７】
2014198278.tif 000011
【図８】
2014198278.tif 000012
【図９】
2014198278.tif 000013
【図１０】
2014198278.tif 000014
【図１１】
2014198278.tif 000015
【図１２】
2014198278.tif 000016
【図１３】
2014198278.tif 000017
【図１４】
2014198278.tif 000018
【図１５】
2014198278.tif 000019