(57)【要約】【課題】  凝縮部で得られる清水中の塩分濃度の上昇を抑制し、純度の高い清水を確実に得ることができる造水装置を得る。【解決手段】  海水を蒸発させる蒸発部２と、蒸発部２からの蒸気を凝縮させ清水を得る凝縮部３とからなり、凝縮部３は内部に、冷却管２１を内装し上部に蒸気を導入する開口部２２が形成された第２胴部材１８を有しており、蒸発部２と第２胴部材１８の開口部２２との間には汽水分離手段４を備えた造水装置１であって、第２胴部材１８の開口部２２の縁部２６を、蒸発部２からの蒸気によって汽水分離手段４から飛散した液滴や第２胴部材１８の外周面を上昇する液膜が開口部２２から第２胴部材１８内に流入できない高さに形成することにより、汽水分離手段４から飛散した液滴や第２胴部材１８の外周面を上昇する液膜が開口部２２から第２胴部材１８内に流入するのを防止するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部からの蒸気を凝縮させ清水を得る凝縮部とからなり、
前記凝縮部は内部に、冷却管を内装し上部に蒸気を導入する開口部が形成された胴部材を有しており、
前記蒸発部と前記胴部材の開口部との間には汽水分離手段を備えた造水装置であって、
前記胴部材の開口部の縁部を、前記蒸発部からの蒸気によって前記汽水分離手段から飛散した液滴や前記胴部材の外周面を上昇する液膜が前記開口部から前記胴部材内に流入できない高さに形成したことを特徴とする造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海水から清水を得るための造水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海水から清水を得るための造水装置として、海水を蒸留させることにより清水を得る蒸留式の造水装置がある。この蒸留式の造水装置は、海水を蒸発させる蒸発部と、蒸発部からの蒸気を凝縮させる冷却管を内装し、上部に蒸気を導入する開口部が形成された胴部材を有する凝縮部とを備えており、蒸発部において海水を加熱することによって蒸気を発生させ、この蒸気を凝縮部の胴部材に内装された冷却管において冷却することによって凝縮させ、蒸留水である清水を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような蒸留式の造水装置においては、蒸発部で海水を加熱して沸騰させるため、蒸発部からは海水の飛沫、すなわち液滴を多量に含んだ蒸気が放出される。そのため、この蒸気を凝縮部でそのまま凝縮させると、その凝縮させた清水には、海水中の塩分などの不純物を含むこととなり、清水の純度が低下する。
【０００４】
そこで、蒸留式の造水装置においては、凝縮部の胴部材内へ導入する蒸気中の液滴を捕捉するために、蒸発部と蒸気を導入する胴部材の開口部との間に汽水分離手段としてのメッシュデミスタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２４６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に蒸留式の造水装置においては、蒸発部での蒸発を促進させ、熱効率を向上させるために、適宜な真空吸引手段を用いて蒸発部内を減圧し、この減圧状態で海水を加熱するようにしているが、蒸気を凝縮するために用いられる海水（冷却水）の温度が低下すると、凝縮部での凝縮量が増加することにより、蒸発部内の圧力がさらに低下して沸騰が激しくなり、蒸気の上昇速度が増加するとともに、液滴を多量に含む蒸気がメッシュデミスタに流入する。
【０００７】
メッシュデミスタは、細い糸条によって構成された目の細かな網体を多層に積層した構造であり、各糸条によって蒸気中の液滴を捕捉するように構成されているため、液滴を多量に含む蒸気が流入すると、液滴が各網体の網の目を塞ぐように付着し、この液滴が上昇する蒸気によってメッシュデミスタから飛散する。また、胴部材の表面には、液滴が集合した液膜や胴部材表面で凝縮した凝縮水が集合した液膜が形成される。
【０００８】
このメッシュデミスタから飛散した液滴、液滴が集合した液膜や胴部材表面で凝縮した凝縮水が集合した液膜は、蒸気に同伴したり、上昇する蒸気に押し流されて壁面を伝って胴部材内に流入する。これにより、凝縮部で得られる清水中の塩分濃度が上昇し、清水の純度が低下してしまうといった問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、凝縮部で得られる清水中の塩分濃度の上昇を抑制し、純度の高い清水を確実に得ることができる造水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、海水を蒸発させる蒸発部と、前記蒸発部からの蒸気を凝縮させ清水を得る凝縮部とからなり、前記凝縮部は内部に、冷却管を内装し上部に蒸気を導入する開口部が形成された胴部材を有しており、前記蒸発部と前記胴部材の開口部との間には汽水分離手段を備えた造水装置であって、前記胴部材の開口部の縁部を、前記蒸発部からの蒸気によって前記汽水分離手段から飛散した液滴や前記胴部材の外周面を上昇する液膜が前記開口部から前記胴部材内に流入できない高さに形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、胴部材の開口部の縁部を、蒸発部からの蒸気によって汽水分離手段から飛散した液滴、液滴が集合した液膜や胴部材表面で凝縮した凝縮水が集合した液膜が、上昇する蒸気に押し流されて開口部までの高さを上昇する間に重力によって落下するなどして胴部材内に流入できない高さに形成したので、汽水分離手段から飛散した液滴や胴部材の外周面を上昇する液膜が開口部から胴部材内に流入するのを防止することができる。これにより、蒸気を凝縮するために用いられる海水（冷却水）の温度が低下し、蒸発部内の圧力が低下して、蒸発部での沸騰が激しくなった場合でも、凝縮部で得られる清水中の塩分濃度の上昇を抑制することができ、純度の高い清水を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る造水装置の一例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線の断面説明図である。
【図３】本例の液滴流入防止壁の他例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る造水装置を実施するための形態を、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明に係る造水装置の実施の形態の一例を説明する。図１は本例の縦断面説明図、図２は図１に示すＡ−Ａ線の断面説明図である。
【００１４】
本例における造水装置は、船舶用の造水装置であって、海水を加熱するための熱源流体として、船舶のエンジンの冷却液，すなわちエンジンを冷却した後の冷却液を用いている。そして、造水装置は、減圧状態で海水を加熱することにより、蒸気を発生するように構成されている。また、造水装置は、蒸気を凝縮させるための冷却水として海水を利用する。
【００１５】
図１および図２において、造水装置１は、海水を蒸発させる蒸発部２と、蒸発部２からの蒸気を凝縮させる凝縮部３と、汽水分離手段４とを備えている。造水装置１は、蒸発部において蒸発させた海水を凝縮部３において冷却し、凝縮させることにより蒸留水である清水を得る蒸留式の造水装置である。造水装置１において、凝縮部３は、蒸発部２に接続されたケーシング５を介して設けられており、このケーシング５の内部は、蒸発部２から凝縮部３へ蒸気を供給するための流路となっている。
【００１６】
まず、蒸発部２について説明する。蒸発部２は、所定の距離をおいて上下に配置された上部管寄せ６と下部管寄せ７とを備えている。上部管寄せ６と下部管寄せ７とは、船舶のエンジンの冷却液（熱源流体）の導入空間８を画成するための第１胴部材９により連結されている。第１胴部材９は、円筒形に形成されている。第１胴部材９には、その内部の導入空間８に複数の加熱管１０が内装されている。各加熱管１０のそれぞれの上端部は、上部管寄せ６に接続されており、各加熱管１０のそれぞれの下端部は、下部管寄せ７に接続されている。上部管寄せ６は、その頂部がケーシング５に接続されており、また、内部には、加熱管１０を囲むようにして円筒形の堰１１が設けられている。
【００１７】
上部管寄せ６の底部には、真空吸引手段（図示せず）を備えた排出ライン１２が接続されており、また、下部管寄せ７には、給水供給ライン１３が接続されている。また、上部管寄せ６と下部管寄せ７との間には、循環ライン１４が接続されている。さらに、第１胴部材９の周壁の下部には、熱源流体導入ライン１５が接続されており、また、第１胴部材９の周壁の上部には、熱源流体導出ライン１６が接続されている。
【００１８】
第１胴部材９の内側における上下方向には、熱源流体導入ライン１５と熱源流体導出ライン１６の間に均等に略水平に配置された３つのバッフル板１７が設けられている。このバッフル板１７は、熱源流体導入ライン１５と熱源流体導出ライン１６との間で熱源流体がショートパスするのを防止し、熱源流体と各加熱管１０とを確実に接触させ、各加熱管１０への伝熱を促進する機能を果たしている。
【００１９】
つぎに、凝縮部３について説明する。凝縮部３は、ケーシング５の略中央部を略水平に貫通して設けられた第２胴部材１８と、この第２胴部材１８の両端部にそれぞれ設けられた左管寄せ１９および右管寄せ２０とを備えている。本例では、第２胴部材１８は、円筒形に形成されているが、これに限定されず、角筒形に形成されていてもよい。第２胴部材１８には、複数の冷却管２１が内装されている。これらの各冷却管２１のそれぞれの一端は、左管寄せ１９に接続されており、他端は、右管寄せ２０に接続されている。また、ケーシング５内における第２胴部材１８の中央部の上方には、蒸発部２からの蒸気を導入するための開口部２２が形成されている。
【００２０】
また、左管寄せ１９には、冷却水導入ライン２３が接続されており、また右管寄せ２０には、冷却水導出ライン２４が接続されている。冷却水導出ライン２４には、給水供給ライン１３が接続されており、蒸気を凝縮させるために利用した冷却水（海水）の一部を、給水供給ライン１３を介して下部管寄せ７に供給するようになっている。さらに、第２胴部材１７の右側底部には、清水導出ライン２５が接続されている。
【００２１】
本発明によれば、凝縮部２の第２胴部材１８に開口する開口部２２の縁部２６は、蒸発部２からの蒸気によって汽水分離手段４から飛散した液滴、液滴が集合した液膜や第２胴部材１８表面で凝縮した凝縮水が集合した液膜が第２胴部材１８の外周面を蒸気に押し流されて上昇して開口部２２から第２胴部材１８内に流入できない高さに形成されている。本例では、第２胴部材１８の開口部２２の縁部２６を高くするため、第２胴部材１８の開口部２２を、液滴流入防止壁２７により形成し、液滴流入防止壁２７の上端を開口部２２の縁部２６としている。この液滴流入防止壁２７は、飛散した液滴や第２胴部材１８を上昇する液膜が開口部２２から第２胴部材１８内に流入できない高さに形成されている。
【００２２】
本例では、開口部２２を形成する液滴流入防止壁２７は、第２胴部材１８における液滴流入防止壁基部２７ａから鉛直に立ち上がるように形成されているが、これに限定されず、図３に示すように、第２胴部材１８における液滴流入防止壁基部２７ａから斜め上方に立ち上がるように形成されていても良い。液滴流入防止壁２７を斜め上方に立ち上がるように形成すると、液滴が集合した液膜や第２胴部材１８表面で凝縮した凝縮水が集合した液膜は、液滴流入防止壁基部２７ａで集合して重くなり、液滴流入防止壁２７を上りきれずに落下するため、第２胴部材１８の外周面を上昇する液膜が、開口部２２から第２胴部材１８内に流入するのを効果的に防止することがでる。なお、液滴流入防止壁２７は、第２胴部材１８と一体に成形されていても良いし、第２胴部材１８と別体に成形されてもよい。
【００２３】
汽水分離手段４は、ケーシング５内において、蒸発部２と凝縮部３の第２胴部材１８の開口部２２との間に設けられている。本例では、汽水分離手段４は、第２胴部材１８の周壁とケーシング６の正面（図２における左側）の側壁との間および第２胴部材１８の周壁とケーシング５の背面（図２における右側）の側壁との間のそれぞれに設けられている。本例では、汽水分離手段４は、メッシュデミスタであって、太さが約０．５ｍｍの細い糸条によって構成された目の細かな網体を多層に積層した構造であり、各糸条によって蒸気中の液滴を捕捉するように構成されている。
【００２４】
図２に示す、汽水分離手段４から液滴流入防止壁基部２７ａまでの距離Ｌ１が５０ｍｍのとき、液滴流入防止壁基部２７ａから液滴流入防止壁２７の上端（開口部２２の縁部２６）までの液滴流入防止壁２７の高さＬ２は５０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは７０ｍｍ以上である。液滴流入防止壁２７の高さＬ２が５０ｍｍ未満であると、第２胴部材１８を蒸気に押し流されて上昇する液膜が液滴流入防止壁２７の上端（開口部２２の縁部２６）まで上昇してしまい、第２胴部材１８内に流入してしまう。また、汽水分離手段４から液滴流入防止壁２７の上端までの距離Ｌ３が１００ｍｍ未満であると、汽水分離手段４から飛散し蒸気に同伴した液滴が重力によって落下する前に第２胴部材１８内に流入してしまう。
【００２５】
次に、本例に係る造水装置１の動作について説明する。
造水装置１の運転を開始する際に、真空吸引手段（図示せず）を作動させて排出ライン１１からケーシング５、上部管寄せ６、下部管寄せ７および加熱管１０内の気体を排出して減圧する。
【００２６】
そして、給水供給ライン１３から下部管寄せ７を介して各加熱管１０内へ海水の供給を開始する。この海水は凝縮器の冷却水導出ライン２４を分岐して、その一部を給水に用いる。
【００２７】
この海水の供給とともに、冷却水導入ライン２３から左管寄せ１９を介して各冷却管２１内へ冷却水として海水を供給し、熱源流体供給ライン１４から導入空間８内へ船舶のエンジンの冷却液（熱源流体）を供給する。
【００２８】
導入空間８内へ熱源流体が供給されると、各加熱管１０の海水は、導入空間８内の熱源流体によって加熱され、各加熱管１０内で沸騰、蒸発する。沸騰によって上昇した海水は堰１１内にとどまるが、オーバーフローした海水は循環ライン１４から下部管寄せ７へ循環される。そして、各加熱管１０内で発生した蒸気は、上部管寄せ６内に流入する。
【００２９】
上部管寄せ６内に流入した蒸気は、さらにケーシング５内に流入し、ケーシング５内における第２胴部材１８に形成された開口部２２から第２胴部材１８内へ流入する。第２胴部材１８内に流入した蒸気は、各冷却管２１によって冷却されることにより凝縮し、清水となる。この清水は、第２胴部材１８に留まり、清水導出ライン２５から取り出される。
【００３０】
ここで、冷却水導入ライン２３から各冷却管２１内へ供給される海水の温度が低下すると、第２胴部材１８内の各冷却管２１により凝縮される量が増加することにより、ケーシング５内および上部管寄せ６内の圧力が低下し、加熱管１１内での沸騰が激しくなる。この沸騰状態の海水からは一部が飛沫となって飛散するため、加熱管１１内から上部管寄せ６内へは海水の液滴を多量に含む蒸気が噴出される。
【００３１】
この液滴を多量に含む蒸気は、上部管寄せ６から汽水分離手段４へ流入する。汽水分離手段４は、前記のように、細い糸条によって構成された目の細かな網体を多層に積層した構造であり、各糸条によって蒸気中の液滴を捕捉するように構成されているため、液滴を多量に含む蒸気が流入すると、液滴が各網体の網の目を塞ぐように付着し、この液滴が上昇する蒸気によって汽水分離手段４から飛散する。また、液滴が集合した液膜や胴部材表面で凝縮した凝縮水が集合した液膜は、上昇する蒸気に押し流されて第２胴部材１８の外周面を上昇する。
【００３２】
本例では、第２胴部材１８の開口部２２を、液滴流入防止壁２７により形成し、この液滴流入防止壁２７は、飛散した液滴や第２胴部材１８の外周面を上昇する液膜が開口部２２から第２胴部材１８内に流入できない高さに形成されているので、汽水分離手段４から飛散し蒸気に同伴した液滴は、液滴流入防止壁２７に衝突することにより、液滴流入防止壁２７に付着し捕捉される。また、蒸気に同伴した液滴は、液滴流入防止壁２７の上端まで上昇する間に重力によって落下する。さらに、第２胴部材１８の外周面を上昇する液膜は、液滴流入防止壁２７を上りきれずに落下する。
【００３３】
このように、本例によれば、汽水分離手段４から飛散した液滴や第２胴部材１８の外周面を上昇する液膜が開口部２２から第２胴部材１８内に流入するのを防止することができるため、各冷却管２１内へ供給される海水の温度が低下し、ケーシング５内および上部管寄せ６内の圧力が低下して、加熱管１０内での沸騰が激しくなった場合でも、第２胴部材１８で凝縮される清水中の塩分濃度の上昇を抑制することができ、純度の高い清水を確実に得ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  造水装置
２  蒸発部
３  凝縮部
４  汽水分離手段
５  ケーシング
６  上部管寄せ
７  下部管寄せ
８  導入空間
９  第１胴部材
１０  加熱管
１１  堰
１２  排出ライン
１３  給水供給ライン
１４  循環ライン
１５  熱源流体導入ライン
１６  熱源流体導出ライン
１７  バッフル板
１８  第２胴部材
１９  左管寄せ
２０  右管寄せ
２１  冷却管
２２  開口部
２３  冷却水導入ライン
２４  冷却水導出ライン
２５  清水導出ライン
２６  縁部
２７  液滴流入防止壁
２７ａ  液滴流入防止壁基部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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