(57)【要約】【課題】加熱された被蒸発液を接線状の導入管７から缶内に導いて、旋回しながらフラッシュ蒸発し、発生した水蒸気を上部の蒸気出口管８から取り出すようにしたフラッシュ型蒸発缶４において、この蒸発缶を大型化することなく、前記蒸気出口管８からの水蒸気に同伴する水滴を少なくできるようにする。【解決手段】前記蒸発缶４の内面のうち前記導入管７が開口する部分に、第１棚板１１を、前記導入管の上側を円周方向に延びるように設け、更に、前記蒸発缶の内面のうち前記第１棚流板と反対側の部位で、且つ、前記第１棚板よりも高い部位に、第２棚板を、円周方向に延びるように設ける。【選択図】                      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された被蒸発液の導入管が接線状に接続され、この導入管より高い部位に蒸気出口管を、前記導入管よりも低い部位に被蒸発液出口を各々設けて縦型円筒形にして成るフラッシュ型蒸発缶において、
前記蒸発缶における内面のうち前記導入管が開口する部分に、前記内面から内向きに突出する第１棚板を、前記導入管の上側を円周方向に延びるように設け、更に、前記蒸発缶の内面のうち軸線方向から見て前記第１棚流板と反対側の部位で、且つ、前記第１棚板よりも高い部位に、前記内面から内向きに突出する第２棚板を、円周方向に延びるように設けることを特徴とするフラッシュ型蒸発缶の構造。
【請求項２】
前記請求項１の記載において、前記第１棚板及び前記第２棚板を、前記蒸発缶内における被蒸発液の旋回方向に次第に低くするように螺旋状に傾斜することを特徴とするフラッシュ型蒸発缶の構造。
【請求項３】
前記請求項１又は２の記載において、前記被蒸発液出口を、前記蒸発缶における底板に上向きに開口する一方、前記蒸発缶における内底部のうち前記被蒸発液出口の部位に、前記被蒸発液出口より大きい寸法にしたカバー板を、当該カバー板と前記底板との間に隙間を設けて配設することを特徴とするフラッシュ型蒸発缶の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱された水、海水或いは水溶液等の被蒸発液を内部に導入して、フラッシュ蒸発し、発生した水蒸気を被蒸発液と分離して取り出すようにした蒸発缶の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このように、予め加熱された被蒸発液を内部に導入して、フラッシュ蒸発し、発生した水蒸気を被蒸発液と分離して取り出すようにした蒸発缶は、例えば、特許文献１及び２に記載されているように、これを縦型の円筒形にして、この縦型円筒形の蒸発缶における下部に、予め加熱された被蒸発液の導入管を接線方向に設けて、この導入管から蒸発缶内に流入した被蒸発液を、蒸発缶において旋回しながらフラッシュ蒸発し、ここに発生した水蒸気を、前記導入管より高い部位に設けた蒸気出口管から蒸発缶の外に取り出す一方、残りの被蒸発液を、前記導入管より低い部位に設けた排出口から蒸発缶の外に排出するという構成にしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−２８６９１号公報
【特許文献２】
特開平９−２９９９２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した従来における蒸発缶は、その内部のうち前記被蒸発液の導入管と前記蒸気の出口管との間の部位に、多孔質のデミスターを設けることにより、フラッシュ蒸発に発生する水蒸気に同伴する水滴を、このデミスターにて捕集するように構成しているが、加熱された被蒸発液は、導入管より蒸発缶内に入り、旋回しながら激しくフラッシュ蒸発することにより、このフラッシュ蒸発によって発生する水蒸気が、被蒸発液の水滴（ミスト）を多量に同伴した状態で上向きに吹き上がることになるから、この水蒸気に同伴する水滴を、前記デミスターのみでは充分に捕集することができず、出口管から取り出される水蒸気に可成りの量の水滴、つまり被蒸発液が混ざり込むことになる。
【０００５】
そこで、従来の蒸発缶においては、当該蒸発缶のうち前記と導入管から出口管までの高さを充分に高くするか、当該蒸発缶の直径を大きくすることによって、水滴の分離率を向上するように構成しているから、前記蒸発缶の大幅な大型化、及び重量のアップを招来するばかりか、価格の大幅なアップも招来するという問題があった。
【０００６】
本発明は、この種の蒸発缶において、当該蒸発缶における気液分離率を、その大型化を招来することなく確実に向上できるようにすることを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「加熱された被蒸発液の導入管が接線状に接続され、この導入管より高い部位に蒸気出口管を、前記導入管よりも低い部位に被蒸発液出口を各々設けて縦型円筒形にして成るフラッシュ型蒸発缶において、
前記蒸発缶における内面のうち前記導入管が開口する部分に、前記内面から内向きに突出する第１棚板を、前記導入管の上側を円周方向に延びるように設け、更に、前記蒸発缶の内面のうち軸線方向から見て前記第１棚流板と反対側の部位で、且つ、前記第１棚板よりも高い部位に、前記内面から内向きに突出する第２棚板を、円周方向に延びるように設ける。」
ことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記第１棚板及び前記第２棚板を、前記蒸発缶内における被蒸発液の旋回方向に次第に低くするように螺旋状に傾斜する。」
ことを特徴としている。
【０００９】
更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記被蒸発液出口を、前記蒸発缶における底板に上向きに開口する一方、前記蒸発缶における内底部のうち前記被蒸発液出口の部位に、前記被蒸発液出口より大きい寸法にしたカバー板を、当該カバー板と前記底板との間に隙間を設けて配設する。」
ことを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用・効果】
加熱された被蒸発液は、導入管から蒸発缶内に接線方向に流入することにより、蒸発缶内で旋回しながらフラッシュ蒸発し、このフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気が、上部における蒸気出口管に向かって上昇する。
【００１１】
前記蒸発缶の内面のうち前記導入管が開口する部分には、第１棚板が、円周方向に延びるように設けられていることにより、前記導入管から蒸発缶内に流入した部分での激しいフラッシュ蒸発にて発生する水蒸気が上向きに吹き上がることを、前記第１棚板にて確実に抑制することができる。
【００１２】
これに加えて、前記第１棚板の反対側の部位に、第２棚板が、円周方向に延びるように設けられていることにより、この第２棚板の部分におけるフラッシュ蒸発にて発生する水蒸気が上向きに吹き上がることを、当該第２棚板にて確実に抑制することができる。
【００１３】
この場合において、前記第１棚板と第２棚板とは、互いに反対側の部位において、略半円周にわたって延びていて、全体として、蒸発缶の全円周を囲う形態になっているものの、上下に食い違い棚のように互いに上下に間隔を隔てて分離されていることにより、これら両棚板の存在が、前記被蒸発液が旋回運動しながらフラッシュ蒸発することの妨げになることを確実に回避できるのである。
【００１４】
すなわち、本発明によると、蒸発缶内における被蒸発液のフラッシュ蒸発を妨げることなく、前記被蒸発液のフラッシュ蒸発に際し、水蒸気が上向きに吹き上がることを確実に低減できて、水蒸気に同伴する水滴を少なくできるように、水滴の分離率を大幅に向上できるから、このだけ蒸発缶を小型・軽量化できるとともに、低価格化を達成できる効果を有する。
【００１５】
この場合において、前記第１棚板及び第２棚板は、蒸発缶の軸線方向から見て円周方向に略半円周にわたって延びる長さにすることが好ましく、しかも、これら第１棚板及び第２棚板は、蒸発缶の軸線方向から見て、蒸発缶における内面からの突出寸法が当該棚板における両端の部分において小さくて、中央の部分において最も大きくするように、三日月型に構成することが、前記した効果を達成する上で好ましい。
【００１６】
また、請求項２に記載した構成にすると、前記蒸発缶内における旋回流を、前記螺旋状に傾斜する第１棚体板及び第２棚板にて、下向きにガイドすることができるから、この両棚板による水滴の分離率の向上を更に促進することができる。
【００１７】
ところで、前記蒸発缶内の底に溜まる被蒸発液は旋回し、その液面が、旋回するときの遠心力にて放物曲面になることにより、その液面高さが、その旋回における周囲、つまり、蒸発缶の内面において非常に高くなって、この液面から蒸発缶における蒸気出口管までの高さが低くなるから、この分だけ、前記蒸気出口管から出る水蒸気に同伴する水滴が多くなる。
【００１８】
これに対して、本発明は、請求項３に記載することを提案するもので、このように構成することにより、前記蒸発缶内の底に溜まる被蒸発液が旋回するときにおける液面が、その旋回における周囲、つまり、蒸発缶の内面において非常に高くなることを防止できて、この液面から蒸発缶における蒸気出口管までの高さを高くできるから、前記蒸気出口管から出る水蒸気に同伴する水滴を、蒸発缶における高さ寸法を増大することなく確実に低減できる利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図６の図面について説明する。
【００２０】
この実施の形態は、船舶に搭載した内燃機関に対する循環ジャケット冷却水を熱源として海水から淡水を製造するようにした船舶用の造水装置に適用した場合である。
【００２１】
この船舶用の製水装置１は、例えば、前記特許文献２に記載されているように、伝熱プレートの複数枚を積層して成る第１プレート型熱交換器２と、同じく伝熱プレートの複数枚を積層して成る第２ブレート型熱交換器３と、蒸発缶４とから成り、前記第１プレート型熱交換器２において、管路５により送られて来る海水（被蒸発液）を、前記第１プレート型熱交換器２において、管路６にて内燃機関（図示せず）との間を循環するジャケット冷却水にて間接加熱し、この加熱した海水を、前記蒸発缶４内に下部に、導入管７を介して導入することによってフラッシュ蒸発し、このフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気を、上部の蒸気出口管８から前記第２ブレート型熱交換器３に導き、この第２ブレート型熱交換器３において、前記第１プレート型熱交換器２に供給される前の海水にて間接冷却することによって凝縮し凝縮水として取り出す一方、前記蒸発缶４内においてフラッシュ蒸発した後の海水（被蒸発液）を、蒸発缶４の底部に設けた被蒸発液出口９より取り出すように構成したものである。
【００２２】
前記蒸発缶４は、密閉した縦型円筒形で、この下部に、前記導入管７が、軸線方向から見て接線状に接続され、この蒸発缶４のうち前記導入管７より高い部位に、前記蒸気出口管８が設けられ、且つ、この蒸発缶４内のうち前記導入管７より高い部位で、且つ、前記蒸気出口管８より低い部位に、多孔質のデミスター１０が設けられている。
【００２３】
そして、前記蒸発缶４における内面のうち前記導入管７が開口する部分には、前記内面から内向きに突出する第１棚板１１が、前記導入管７の上側を円周方向に略半円周にわたって延びるように設けられている。
【００２４】
更に、前記蒸発缶４の内面のうち軸線方向から見て前記第１棚流板１１と反対側の部位で、且つ、前記第１棚板１１よりも適宜寸法だけ高い部位には、前記内面から内向きに突出する第２棚板１２が、円周方向に略半円周にわたって延びるように設けられている。
【００２５】
この場合において、前記第１棚板１１及び第２棚板１２は、蒸発缶４の軸線方向から見て蒸発缶４における内面からの突出寸法が当該棚板１１，１２における両端の部分において小さくて、中央の部分において最も大きくするように、三日月型に構成されている。
【００２６】
これに加えて、前記第１棚板１１及び第２棚板１２は、海水（被蒸発液）が前記蒸発缶４内に導入管７から接線方向に方向に流入することによって発生する旋回流に対して、その旋回方向に次第に低くするように適宜角度θに傾斜する螺旋状に構成されている。
【００２７】
また、前記蒸発缶４の底部における前記被蒸発液出口９は、その内径がＤ１で、軸線方向から見た図５において、蒸発缶４における底板４ａのうち中心Ｏから前記導入管６の方向に適宜寸法Ｅだけずれた（偏芯した）部位に、上向きに開口するように設けられている。
【００２８】
更にまた、前記蒸発缶４内における底部のうち前記被蒸発液出口９に対向する部位に、この被蒸発液出口９の内径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２にしたカバー板１３が、底板４ａとの間に適宜高さ寸法Ｈの隙間を形成するように設けられている。
【００２９】
この構成において、第１のプレート型熱交換器２において加熱された海水（被蒸発液）は、導入管７から蒸発缶４内に接線方向に流入することにより、蒸発缶４内で旋回しながらフラッシュ蒸発し、このフラッシュ蒸発にて発生した水蒸気が、上部における蒸気出口管９に向かって上昇する。
【００３０】
前記蒸発缶４の内面のうち前記導入管７が開口する部分には、第１棚板１１が、円周方向に略半円周にわたって延びるように設けられていることにより、前記導入管７から蒸発缶内に流入した部分での激しいフラッシュ蒸発にて発生する水蒸気が上向きに吹き上がることを、前記第１棚板１１にて確実に抑制することができる。
【００３１】
これに加えて、前記第１棚板１１の反対側の部位に、第２棚板１２が、円周方向に略半円周にわたって延びるように設けられていることにより、この第２棚板１２の部分におけるフラッシュ蒸発にて発生する水蒸気が上向きに吹き上がることを、当該第２棚板１２にて確実に抑制することができる。
【００３２】
また、前記第１棚板１１及び第２棚板１２を、蒸発缶４内の旋回流における旋回方向に次第に低くするように適宜角度θに傾斜する螺旋状に構成したことにより、旋回する海水（被蒸発液）を、下向きにガイドすることができるから、この両棚板１１，１２による水滴の分離率の向上を更に促進することができる。
【００３３】
また、前記蒸発缶４内の底に溜まる海水（被蒸発液）は旋回し、その液面が、旋回するときの遠心力にて、図３に二点鎖線１４で示すように、放物曲面になることにより、その液面高さが、その旋回における周囲、つまり、蒸発缶４の内面において非常に高くなる。
【００３４】
これに対して前記したように、前記被蒸発液出口９を、前記蒸発缶４における底板４ａに上向きに開口する一方、前記蒸発缶４における内底部のうち前記被蒸発液出口９の部位に、前記被蒸発液出口９より大きい寸法にしたカバー板１３を、当該カバー板１３と前記底板４ａとの間に隙間を設けて配設することにより、前記蒸発缶４内の底に溜まる海水（被蒸発液）が旋回するときにおける液面は、図３に実線１５に示すようになり、その旋回における周囲、つまり、蒸発缶の内面において非常に高くなることを確実に防止できる。
【００３５】
この場合において、前記カバー板１３における直径Ｄ２を、前記被蒸発液出口９における内径Ｄ１の１．５倍以上で蒸発缶４の内径の０．４〜０．５倍にする一方、底板４ａからこのカバー板１３のまでの高さ寸法Ｈを、当該カバー板１３における直径Ｄ２の略１／４〜１／５程度に設定することが好ましい。
【００３６】
また、前記旋回するときにおける液面は、前記被蒸発液出口９を、前記したように、蒸発缶４における中心からずれた（偏芯した）部位に設けることによって、更に低くすることができる。
【００３７】
なお、前記蒸気出口管８における入口端８ａを、蒸発缶４内に突出して、その上面側を一部切り欠いた形状にすることにより、この蒸気出口管８内に、水滴が飛び込み難くするように構成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】船舶用造水装置を示す斜視図である。
【図２】船舶用造水装置の概要を示す図である。
【図３】蒸発缶の縦断正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ視断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ視断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ視断面図である。
【符号の説明】
１                    船舶用造水装置
２                    第１プレート型熱交換器
３                    第２プレート型熱交換器
４                    蒸発缶
７                    被蒸発液の導入管
８                    蒸気出口管
９                    被蒸発液出口
１０                  デミスター
１１                  第１棚板
１２                  第２棚板
１３                  カバー板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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