(57)【要約】【課題】熱交換効率に優れ且つメンテナンスが容易な熱交換器及びこれを備えた水処理装置を提供する。【解決手段】原水を淡水化もしくは浄水化する水処理装置に用いられる熱交換器４０は、円弧状に曲げられた複数の中空円管４２を垂直方向に隣接させて形成されるプレート状の円管プレート４４を複数備え、中空円管４２の内部を原水の流通経路として接続する接続部材５０，５４が円管プレート４４の端部に取付けられる。これにより、円管プレート４４の外部に流通する流体を円管プレート４４に当接させやすくして熱交換効率を高くすることができると共に、接続部材５０，５４を円管プレート４４から取り外すことで容易に複数の中空円管４２の内部を掃除することができる。【選択図】図３
2012122672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を淡水化もしくは浄水化する水処理装置に用いられる熱交換器であって、
円弧状に曲げられて並列に配設される複数の中空円管と、
前記複数の中空円管の端部に取付けられ、該複数の中空円管を前記原水の流路として接続する流路接続部材と、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記複数の中空円管が互いに隣接して配設されたプレート状の円管プレートを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記円管プレートを複数備え、
前記流路接続部材は、複数の前記円管プレート同士を直列に接続する、
ことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記流路接続部材は、前記円管プレートにおける複数の中空円管を並列に接続する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流路接続部材は、前記円管プレートにおける複数の中空円管の一方の端部では前記原水を前記円管プレートにおける一端に案内し、前記円管プレートにおける複数の中空円管の他方の端部では前記原水を前記円管プレートにおける他端に案内する、
ことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の中空円管は、円弧状に曲げられると共に波状に曲げられる、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の中空円管は、断面が扁平な円形に形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記複数の中空円管は、金属により表面を被覆処理される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
原水を淡水化もしくは浄水化する水処理装置であって、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器を収容するケースと、
前記熱交換器における中空円管内に前記原水を圧送する圧送手段と、
前記熱交換器から排出される前記原水を加熱する加熱手段と、
前記加熱された原水から発生する水蒸気を前記熱交換器に導く水蒸気案内手段と、
を備えることを特徴とする水処理装置。 
【請求項１０】
前記ケースは、円筒形状であり、
前記熱交換器は、前記複数の中空円管が前記ケースの内壁面に沿うように該ケース内に収容される、
ことを特徴とする請求項９に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器および水処理装置に関し、詳しくは、原水を淡水化もしくは浄水化するのに用いられる熱交換器および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器を備える水処理装置としては、内部にドーナツ状（肉厚の円筒状）の空間を有する円筒状の容器内に熱交換器が配設され、海水などの原水を熱交換器の内部に圧送し、熱交換器から排出される原水を加熱すると共に加熱した原水を円筒状の容器内でミスト化し、ミスト化に伴って円筒状の容器内で発生した水蒸気を熱交換器に導入し、熱交換器の内部に流通する原水と外部に流通する水蒸気とで熱交換を行わせて水蒸気を凝縮させることにより、原水を淡水化もしくは浄水化するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この水処理装置では、熱交換器として、複数の放熱フィンを貫通する形で、鉛直下方向から上方向にパイプが配管されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９０７８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした水処理装置では、熱交換器の熱交換効率がよいほど、熱交換器から排出された原水を加熱するのに必要とされるエネルギが軽減されると共に水蒸気を効率よく凝縮させることができ、淡水化や浄水化の効率を高めることができるため、より熱交換効率がよい熱交換器を用いることが望ましい。一般的に、放熱フィンを貫通する形でパイプが配管されるものに比して複数の熱交換プレート内に流体を循環させるプレート式熱交換器の方が熱交換効率がよいため、上述の水処理装置にこうしたプレート式熱交換器を用いることも考えられるが、プレート式熱交換器では、原水に含まれる異物が熱交換プレート内に付着した場合にそれを除去するのが困難である。また、パイプに比して熱交換プレートは、内部の圧力が大きくなったときに、変形してその側面が膨らみやすいため、複数の熱交換プレート内に原水を高圧で圧送すると、熱交換プレート同士の隙間が小さくなって熱交換効率が低下する場合がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、熱交換効率に優れ且つメンテナンスが容易な熱交換器及びこれを備えた水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る熱交換器は、
原水を淡水化もしくは浄水化する水処理装置に用いられる熱交換器であって、
円弧状に曲げられて並列に配設される複数の中空円管と、
前記複数の中空円管の端部に取付けられ、該複数の中空円管を前記原水の流路として接続する流路接続部材と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記複数の中空円管が互いに隣接して配設されたプレート状の円管プレートを備えてもよい。即ち、複数の中空円管が互いに隣接して配設され、プレート状の円管プレートを形成してもよい。
【０００８】
この場合、前記円管プレートを複数備え、
前記流路接続部材は、複数の前記円管プレート同士を直列に接続する、ものであってもよい。
【０００９】
また、前記流路接続部材は、前記円管プレートにおける複数の中空円管を並列に接続するものであってもよい。
【００１０】
さらにこの場合、前記流路接続部材は、前記円管プレートにおける複数の中空円管の一方の端部では前記原水を前記円管プレートにおける一端に案内し、前記円管プレートにおける複数の中空円管の他方の端部では前記原水を前記円管プレートにおける他端に案内する、ものであってもよい。
【００１１】
あるいは、前記複数の中空円管は、円弧状に曲げられると共に波状に曲げられてもよい。
【００１２】
また、前記複数の中空円管は、断面が扁平な円形に形成されてもよい。
【００１３】
さらに、前記複数の中空円管は、金属により表面を被覆処理されてもよい。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る水処理装置は、
原水を淡水化もしくは浄水化する水処理装置であって、
本発明の第１の観点に係る熱交換器と、
前記熱交換器を収容するケースと、
前記熱交換器における中空円管内に前記原水を圧送する圧送手段と、
前記熱交換器から排出される前記原水を加熱する加熱手段と、
前記加熱された原水から発生する水蒸気を前記熱交換器に導く水蒸気案内手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
この場合、前記ケースは、円筒形状であり、
前記熱交換器は、前記複数の中空円管が前記ケースの内壁面に沿うように該ケース内に収容される、ものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱交換効率に優れ且つメンテナンスが容易な熱交換器及びこれを備えた水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態としての熱交換器を備える水処理装置を上から見た概略を示す上面図である。
【図２】水処理装置を側面から見た概略を示す側面図である。
【図３】実施形態の熱交換器の一部の概略を示す概略図である。
【図４】１列の円管プレートにおける原水の流れを模式的に示す模式図である。
【図５】上流側の接続部材を中空円管側（下流側）から見た様子の一例を示す説明図である。
【図６】下流側の接続部材を中空円管側（上流側）から見た様子の一例を示す説明図である。
【図７】変形例の熱交換器の中空円管を上から見た様子の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態としての熱交換器４０を備える水処理装置２０を上から見た概略を示す上面図であり、図２は、水処理装置２０を側面から見た概略を示す側面図である。実施形態の水処理装置２０は、海水や下水などの原水を淡水化や浄水化する装置として構成され、図１および図２に示すように、円筒状のケース２２と、ケース２２の外に配置されたポンプ２４と、ケース２４の上に配置されたヒータ２６と、ケース２２内に配置されたミスト化機構３０と、ミスト化機構３０の傍に配置されたガイド２９と、ミスト化機構３０のガイド２９とは反対側に配置されたデミスタ群２８と、ポンプ２４やヒータ２６に接続された熱交換器４０と、を備える。なお、図１中の矢印はケース２２内の空気の流れる方向を示しており、図２中および後述の図３，図４中の矢印は熱交換器４０内の原水の流れる方向を示している。
【００１９】
ケース２２は、外筒と内筒とによって挟まれたドーナツ状（肉厚の円筒状）の空間を内部に有し、ミスト化機構３０やガイド２９，デミスタ郡２８，熱交換器４０を収容する。実施形態では、ケース２２の内部では、上から見て右回りに空気が循環される。以下、左回りの方向を上流側といい、右回りの方向を下流側という。ケース２２には、ガイド２９の上流側とデミスタ群２８の下流側とを境として、ミスト化機構３０が設けられた側の空間の底に、スプリッタ装置３０やデミスタ群２８から落ちた液体を集める液溜め３３が設けられ、熱交換器４０が設けられた側の空間の底に、熱交換器４０周辺から落ちた液体を集める液溜め３５が設けられている。液溜め３３には、ケース２２の外部に連通する排出管３４が取り付けられ、液溜め３５には、ケース２２の外部の図示しない貯水槽に接続する集水配管３６が取り付けられている。なお、排出管３４は、ケース２２外部の図示しない排水槽や原水が貯められた槽に連絡するものとしたりできる。
【００２０】
ポンプ２４は、浄水化や淡水化する対象としての原水を熱交換器４０のパイプ内に圧送する。ここで、原水は、例えば、海水や湖水、産業汚水などが挙げられる。ポンプ２４の駆動源としては、例えば、燃料を燃焼させることにより動力を出力する周知の内燃機関や、同期電動機や誘導電動機などの周知の電動機など種々のものを用いることができる。
【００２１】
ヒータ２６は、ポンプ２４から圧送されて熱交換器４０の中空円管４２内を通って排出された原水を加熱する。具体的には、熱交換器４０とヒータ２６とはパイプ３７で接続され、ヒータ２６は、このパイプ３７によってケース２２上方まで導かれた原水を所定の温度（例えば７０〜９０℃程度）まで加熱する。ヒータ２６は、例えば水などの媒体を加熱し、媒体から原水に熱が加えられることにより、間接的に原水を加熱する。ヒータ２６による加熱は、例えば太陽熱を用いて行うものとしてもよいし、電熱線を加熱することで行ってもよい。また、例えばマグネシウムなどを媒体内で燃焼または酸化させてもよい。こうしてヒータ２４によって加熱された原水は、パイプ３８を通じてケース２２の上方からミスト化機構３０に放出される。
【００２２】
ミスト化機構３０は、ケース２２の上下方向（垂直方向）に伸びる軸を回転軸として回転する複数のフィン３１と、このフィン３１を回転させるモータ３２とから構成される。ミスト化機構３０では、ケース２２の上からヒータ２６で加熱された原水が放出されると、回転するフィン３１と加熱された原水とが衝突することによって原水の一部が粉砕され、遠心力によって飛散する過程で風圧によってさらに原水が分裂して微小な水滴となり、ケース２２内の空気にミストとして放散される。放散されたミストは、その一部が自然蒸発して水蒸気となる。ミストのうち比較的大きな水滴やミスト化しなかった原水は、重力によってケース２２下方に落下して液溜め３３に集められ、排出管３４からケース２２外部に排出される。
【００２３】
ガイド２９は、ミスト化機構３０から飛散される原水を下流側（右回り方向）に案内する板として構成されている。上述したように、実施形態のミスト化機構３０は、回転する複数のフィン３１に原水を衝突させることにより原水をミスト化するが、フィン３１によって原水は、方向を問わず周囲に飛散される。ガイド２９は、ミスト化機構３０の上流側に配置されることにより、ミスト化機構３０から飛散される原水のうち上流側に飛散される原水を下流側に案内する。また、ガイド２９は、ミスト化機構３０と共にケース２２内に時計回りの気流を発生させる。なお、ガイド２９は、熱交換器４０を通って右回りに流れてくる空気は通過することができるように形成されている。
【００２４】
デミスタ郡２８は、ミスト化機構３０の下流側（右時計回りの方向）に配置され、デミスタ群２８を通過する空気に含まれるミストを取り除く。デミスタ郡２８は、ケース２２の底部から上壁まで延びる複数の板によって構成されている。この複数の板は、上から見て山と谷とを複数有する板状にそれぞれ形成され、複数の板の間を空気が通過できるように所定の隙間が空けられて複数並列に配置される。こうしたデミスタ郡２８を通過する空気は、デミスタ郡２８の複数の板に衝突し、衝突したミストが板に付着して、空気に含まれるミストが取り除かれる。デミスタ郡２８によって取り除かれたミストは、重力によってケース２２の下部に落下し、液溜め３３に集められて排出管３４からケース２２の外部に排出される。したがって、デミスタ郡２８を通過することにより、下流側に運ばれる空気には水蒸気のみが含まれることになり、ミストはデミスタ郡２８によって取り除かれてケース２２の外部に排出される。なお、デミスタ群２８によって取り除かれたミストは、一部水蒸気として水分が蒸発した分、原水に比して異物（例えば、海水であれば塩化ナトリウムや塩化マグネシウムなど）の割合が高いものとなる。ここで、実施形態では、ミスト化機構３０とガイド２９とデミスタ群２８が本発明の「水蒸気案内手段」に相当する。
【００２５】
熱交換器４０は、ポンプ２８によって内部に圧送される原水と外部に流通される水蒸気を含む空気とで熱交換が行われるように構成されている。図３に、実施形態の熱交換器４０の一部の概略を示し、図４に、熱交換器４０における１列の中空円管４２の原水の流れを模式的に示す。実施形態の熱交換器４０は、内部に原水が流通する複数の中空円管４２と、複数の中空円管４２接続する接続部材５０，５４と、を備える。なお、図３では、見易さを考慮して、ケース２２の中央に近い３列の中空円管４２（後述する円管プレート４４ｃ〜４４ｅ）について示しており、図４では、ケース２２の中央側から３列目（円管プレート４４ｃ）を例に示しており、接続部材５０，５４は、その構成を簡略化して示している。
【００２６】
中空円管４２は、肉薄中空の円管として、例えば鉄やチタン，アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料により形成され、その内表面および外表面がチタンやアルミニウム合金などにより被覆処理されている。また、中空円管４２は、それぞれが円弧状に曲げられて複数が並列に配設され、ケース２２の外筒および内筒の側面に軸方向が沿うように、即ち、ケース２２内部の空気の流れに中空円管４２の軸方向が沿うように、ケース２２内に配設されている。中空円管４２の内径は、水処理装置２０で処理する原水の量や熱交換効率を考慮して適宜定めることができ、中空円管４２の肉厚は、熱交換効率や強度を考慮して適宜定めることができ、中空円管４２の本数は、原水の流路や流量を考慮して適宜定めることができる。このように熱交換器４０は複数の中空円管４２によって構成されていることにより、複数の熱交換プレート内に流体を循環させるプレート式熱交換器に比して内表面や外表面に被覆処理などを施しやすい。このため、例えば、中空円管４２自体を廉価な材料や熱伝導率の高い材料によって形成し、防錆防食に優れた材料で正面を被覆処理することで、低コストや高熱交換効率，防錆防食のそれぞれを実現することができる。また、中空円管４２は、プレート式熱交換器における熱交換プレートに比して曲げ加工なども容易であり、それぞれの中空円管４２を曲げて容易に円弧状の中空円管４２を形成することができる。
【００２７】
複数の中空円管４２は、曲げられた方向が同一となるように並列に並べられてケース２２内に設置される。複数の中空円管４２は、図３や図４に示すように、ケース２２の高さ方向（垂直方向）には互いに隣接するように即ち互いに隙間を有さないように、且つ、ケース２２の径方向には互いに隙間を有するように配置されている。換言すれば、複数の中空円管４２は、ケース２２の高さ方向に隣接して並べられてプレート状の円管プレート４４を複数（実施形態では５列）形成し、このプレート状に並べられた円管プレート４４が、ケース２２の外周から内周に向かう方向（以下、径方向という）に複数互いに隙間を有して配置されている。なお、以下の説明では、５列の円管プレート４４をケース２２の外周側から順に４４ａ〜４４ｅの符号を付して説明する。
【００２８】
接続部材５０，５４は、例えば、鉄やアルミニウムなどの金属やプラスチックなどにより形成され、複数の中空円管４２を接続する。接続部材５０，５４は、複数の中空円管４２の上流側に取付けられる接続部材５０と下流側に取付けられる接続部材５４とから構成され、上流側の接続部材５０は、ポンプ２４に接続され、下流側の接続部材５４は、パイプ３７を介してヒータ２６に接続される。図５に、上流側の接続部材５０を中空円管４２側（下流側）から見た様子の一例を示し、図６に、下流側の接続部材５４を中空円管４２側（上流側）から見た様子の一例を示す。なお、図５では接続部材５０とポンプ２４との接続の図示を省略しており、図６では接続部材５４とヒータ２６との接続の図示を省略している。接続部材５０，５４は、図５および図６に示すように、全体としては内部を原水の流路とする箱状に形成され、中空円管４２が取り付けられる孔５１（５１ａ〜５１ｅ），５４（５４ａ〜５４ｅ）が複数開けられると共にケース２２内を循環する空気を通過させて円管プレート４４同士の隙間に水蒸気を含んだ空気を案内する複数の気体流通孔５２，５６が開けられている。接続部材５０，５４と中空円管４２とを接続するときには、接続部材５０，５４の複数の孔５１，５５に中空円管４２を嵌挿して図示しないネジによって中空円管４２と接続部材５０，５４とをネジ止めする。なお、図５および図６では、孔５１ａ〜５１ｅ，５４ａ〜５１ｅと円管プレート４４ａ〜ｅとのうち、同一のアルファベットの列が対応して互いに接続される。ここで、接続部材５０，５４の中空円管４２との接続点には、水漏れが生じないように図示しないゴムなどの密封用の部材が取付けられる。接続部材５０，５４は、垂直方向に原水の流路が連通するように形成されており、各円管プレート４４における複数の中空円管４２は、接続部材５０，５４によって並列に接続される。したがって、複数の中空円管４２には、図４中矢印に示すように、接続部材５０，５４から並列して内部に原水が流れる。
【００２９】
また、上流側で複数の中空円管４２に接続される接続部材５０は、図１および図５に示すように、最も外周側の円管プレート４４ａに接続される部分の下端でポンプ２４に接続され、外周側から偶数番目と奇数番目と（つまり、外周側から２番目と３番目、４番目と５番目）の円管プレート４４に接続される部分の下端が内部で連通するよう形成されている。また、下流側で複数の中空円管４２に接続される接続部材５４は、図６に示すように、外周側から奇数番目と偶数番目と（つまり、外周側から１番目と２番目、３番目と４番目）の円管プレート４４に接続される部分の上端が内部で連通するように形成され、最も内週側（外周側から５番目）の円管プレート４４ｅに接続される部分の上端でヒータ２６へのパイプ３７に接続される。これにより、円管プレート４４における複数の中空円管４２に流れる原水は、図３および図４に示すように、上流側では下端（円管プレート４４における一端）に案内され、下流側では上端（円管プレート４４における他端）に案内される。このように接続部材５０，５４が形成されることにより、円管プレート４４における複数の中空円管４２は互いに並列に接続され、上流側では下端でポンプ２４または隣り合う円管プレート４４に接続され、下流側では上端で隣り合う円管プレート４４またはヒータ２６に接続され、それぞれの円管プレート４４同士は直列に接続される。なお、実施形態では、上流側および下流側の接続部材５０，５４は、図５および図６に示すように、それぞれ１つの部材として形成されており、隣り合う円管プレート４４同士を連通しない部分（例えば、上流側の接続部材の外周側から１番目と２番目など）についても、接続部材５０，５４自体は連結されて形成されている。
【００３０】
こうして構成された熱交換器４０では、ポンプ２８から原水が圧送されると、接続部材５０の下端から熱交換器４０の内部に原水が送入されると共に接続部材５０から最も外周側の円管プレート４４ａにおける複数の中空円管４２に並列に原水が案内されて、原水は下流側に流れる。円管プレート４４ａを通った原水は、接続部材５４まで到達すると接続部材５４内で円管プレート４４における上端に案内されて上端で隣の円管プレート４４ｂ側に案内される。続いて、接続部材５４の上端で円管プレート４４ａから案内された原水は接続部材５４から円管プレート４４ｂにおける複数の中空円管４２に並列に案内されて上流側に流れる。円管プレート４４ｂを通った原水は、再び接続部材５０に到達すると接続部材５０内で円管プレート４４における下端に案内されて下端で円管プレート４４ｃに案内される。そして、以下同様に、円管プレート４４ｃの中空円管４２、接続部材５４、円管プレート４４ｄの中空円管４２、接続部材５０、円管プレート４４ｅの中空円管４２、接続部材５４の順に原水が流れ、接続部材５４の上端からパイプ３７を通じてヒータ２６に運ばれる。
【００３１】
以上説明した実施形態の水処理装置２０では、原水が、ポンプ２８によって熱交換器４０の中空円管４２内に圧送されて熱交換器４０の中空円管４２内を通じてケース２２上部のヒータ２８に運ばれ、ヒータ２８によって温められてケース２２内のミスト化機構３０に放出される。ミスト化機構３０に放出された原水は、ミスト化機構３０によってミスト化され、ケース２２内の空気に放散され、その一部が気化して水蒸気となる。そして、ミスト化した原水や水蒸気を含んだケース２２内の空気は、デミスタ郡２８を通過してミストが取り除かれて水蒸気のみを含んだ空気となり、この空気が熱交換器４０の外部に流通され、水蒸気を含む空気と熱交換器４０内部の原水とで熱交換が行われて水蒸気が凝縮し、凝縮した水がケース２２の下部の水溜め３５に集められる。
【００３２】
また、熱交換器４０では、ポンプ２８から接続部材５０に原水が圧送され、図４に示すように、接続部材５０から円管プレート４４ａにおける中空円管４２に並列に原水が流れて接続部材５２に原水が案内される。接続部材５２に案内された原水は、ケース２２の内周側の円管プレート４４ｂにおける中空円管４２に並列に流れて再び接続部材５０に案内される。そして、原水は、図３に示すように、接続部材５０，５４を介して徐々にケース２２の内側に向かって円管プレート４４ｃ〜４４ｅを流れる。一方、熱交換器４０の中空円管４２の外側では、水蒸気を含む空気が上流側の接続部材５０の気体流通孔５２，５６を通って円管プレート４４同士の隙間を上流側から下流側に流れる。そして、熱交換器４０の内部を流れる原水と、外部に流れる水蒸気を含む空気とで熱交換が行われる。実施形態の熱交換器４０では、中空円管４２が円弧状に曲げられて形成されることにより、中空円管４２がまっすぐに形成されたものに比して中空円管４２の外部を流れる水蒸気を含む空気を中空円管４２に当接させやすくすることができ、熱交換効率を高くすることができる。また、円筒状のケース２２内のスペースを有効に活用できるように熱交換器４０をケース２２内に配置することができる。さらに、中空円管４２を並列に配設して円管プレート４４を形成することにより、対角する２つの位置に原水の通り孔が開けられた従来のプレート式熱交換器に比して、原水がとどまる箇所をなくして効率的に熱交換を行うことができる。さらに、中空円管４２を用いることにより、熱交換器４０の大きさに対する原水の流路空間および外部に流れる水蒸気を含む空気の流路空間を大きくすることができ（熱交換器４０の空隙率を大きくすることができ）、熱交換器４０を通過する際の、原水や外部に流れる水蒸気を含む空気の圧力損失を小さくすることができ、効率的に熱交換を行うことができる。加えて、接続部材５０，５４を円管プレート４４から取り外すことにより、容易に中空円管４２を掃除することができると共に熱交換プレートに比して内圧に対する変形も小さいものにできる。
【００３３】
以上説明した実施形態の熱交換器４０を備える水処理装置２０では、円弧状に曲げられた複数の中空円管４２が並列に配設され、この複数の中空円管４２の内部を流通経路として接続する接続部材５０，５４が中空円管４２の端部に取り付けられて熱交換器４０が構成されるから、中空円管４２がまっすぐに形成されたものに比して中空円管４２の外部に流れる水蒸気を含む空気を中空円管４２に当接させやすくして熱交換効率を高くすることができると共に、接続部材５０，５４を中空円管４２から取り外すことで容易に中空円管４２の内部を掃除することができる。したがって、熱交換効率に優れ且つメンテナンスが容易な熱交換器やこれを備えた水処理装置を提供することができる。また、円弧状に曲げられた中空円管４２により熱交換器４０が形成されるから、円筒状のケース２２内のスペースを有効に活用できるように熱交換器４０をケース２２内に配置することができる。さらに、このように中空円管４２を隣接して配設してプレート状の円管プレート４４を形成することにより、複数の熱交換プレートを用いたプレート式熱交換器のように熱交換効率が高く、且つ、内圧を大きくしても変形するのを抑制することができる熱交換器４０を提供することができる。加えて、このように中空円管４２を用いて熱交換器４０を構成することにより、金属などにより内表面や外表面を容易に被覆処理することができ、例えば中空円管４２を熱交換効率に優れ比較的廉価な材料により形成すると共に熱交換効率に優れると共に防錆防食に優れ比較的高価な材料により形成して低コストで熱交換効率および防錆防食に優れた熱交換器を形成することができ、メンテナンスをより容易にすることができる。そして、プレート式熱交換器における熱交換プレートに比して容易に円弧状に曲げることもできるから、プレート式熱交換器に比して円筒状のケース２２に適した熱交換器を容易に形成することができる。
【００３４】
上述した熱交換器４０では、複数の中空円管４２が円弧状に曲げられて形成されるものとしたが、複数の中空円管４２は、円弧状に曲げられたのと同一方向においてその少なくとも一部が波状に曲げられてもよい。図７に、波状に曲げられた中空円管１４２を用いた変形例の熱交換器１２０の様子の一例を示す。このように中空円管１４２を波状に曲げることにより、中空円管４２の隙間を通る水蒸気を含む空気を中空円管１４２にさらに当接させやすくすることができ、熱交換効率を高くすることができる。また、波状とする分、熱交換器１４０全体の長さを短くすることができ、省スペース化を図ることもできる。なお、変形例の熱交換器１２０の中空円管１４２は、円弧状に曲げられたのと同一方向において曲げられているから、水平方向では直線状に見える。実施形態では、複数の中空円管４２を用いて熱交換器４０を構成していることにより、プレート式熱交換器の熱交換プレートに比してこうした波状への加工も容易に行うことができる。なお、中空円管４２は、円弧状に曲げられたのとは違う方向に、例えば垂直方向に、波状に曲げられてもよい。この場合においても、熱交換器４０の長さに対して原水の流路を長くすることができ、熱交換効率を高くすることができる。
【００３５】
上述した熱交換器４０では、１列の熱交換プレート４４における複数の中空円管４２は、接続部材５０，５４によって並列に接続されるものとしたが、例えば、熱交換プレート４４における上側の半分と下側の半分とがそれぞれに並列に接続されると共に上側の半分と下側の半分とは直列に接続されたり、熱交換プレート４４における全ての中空円管４２が直列に接続されるなど、少なくとも一部が直列に接続されてもよい。また、上述した熱交換器４０では、熱交換プレート４４同士は、接続部材５０，５４によって直列に接続されるものとしたが、例えば、複数の円管プレート４４における同じ高さの中空円管４２が並列に接続されるなど、少なくとも一部が並列に接続されてもよい。
【００３６】
上述した熱交換器４０では、接続部材５０，５４によって、１列の熱交換プレート４４における複数の中空円管４２は、図３に示すように、上流側で原水が下端に案内され、下流側で原水が上端に案内されるものとしたが、上流側で原水が上端に案内され、下流側で原水が下端に案内されてもよい。また、円管プレート４４の垂直方向の中央に原水が案内されるものとしてもよいし、こうした原水の案内はされずに複数箇所において円管プレート４４同士が接続されてもよい。
【００３７】
上述した熱交換器４０では、接続部材５０，５４には、複数の中空円管４２を嵌挿するための複数の孔５１，５５が開けられるものとしたが、複数の中空円管４２を嵌挿するための複数の孔が開けられた封止板を複数の中空円管４２に一体に取付け、この封止板と嵌合する接続部材を形成してもよい。即ち、例えば、複数の孔５１，５５が開けられた図５および図６中手前側の板面を封止板とし、図５および図６中手前側の板面が取り外された部材を接続部材とするのである。こうすれば、封止板と接続部材とで水漏れが生じないように着脱可能に形成すればよく、複数の中空円管４２が接続部材５０，５４にそれぞれ嵌挿されて着脱される場合に比して、より水漏れを抑制して容易に着脱することができる。
【００３８】
上述した熱交換器４０では、接続部材５０，５４は、それぞれ１つの部材として形成されるものとしたが、円管プレート４４ごとにそれぞれ独立した部材として（例えば、円管プレート４４が５列の場合に接続部材が１０個など）形成されてもよいし、互いに流路が接続されている場合にだけ１つの部材として（例えば、図５の接続部材では、孔５１ａが開けられた部材と、孔５１ｂ，５１ｃが開けられた部材と、孔５１ｄ，５１ｅが開けられた部材との３つに）形成されてもよい。
【００３９】
上述した熱交換器４０では、複数の中空円管４２が垂直方向に隣接して配設された円管プレート４４が、複数形成されるものとしたが、円弧状に曲げられた複数の中空円管４２が並列に配設されて熱交換器４０が形成されればよく、垂直方向に隙間を有して複数の中空円管４２が配設されてもよい。また、ケース２２の径方向に隣接して複数の中空円管４２がプレート状に配設されてもよい。
【００４０】
上述した熱交換器４０では、断面が真円形状の中空円管４２を円弧状に折り曲げて複数並列に配設するものとしたが、真円形状の中空円管４２に代えて又は加えて、断面が扁平な楕円形状の薄肉中空の円管を円弧状に折り曲げて複数並列に配設してもよい。この場合、特に、垂直な方向が短径となるような向きで複数の中空円管４２を垂直な方向に隣接させてプレート状に配設することにより、同じ円周の中空円管４２であれば円管プレート４４当たりの中空円管の数を多くすることができ、即ち、円管プレート４４当たりの表面積を大きくすることができ、円管プレート４４の熱効率をより高くすることができる。
【００４１】
上述した熱交換器４０では、図３から図６に示すように、垂直方向に８つの中空円管４２が配設され、この８つの中空円管４２によって形成された円管プレート４４が径方向に５列配設されるものとしたが、垂直方向に８つ以外の数の中空円管４２が配設されてもよいし、ケース２２の径方向に５列以外の列数の中空円管４４が配設されてもよい。また、円弧状に曲げられて並列に配設された複数の中空円管４２が、ケース２２の内部に、２組以上配設されてもよい。
【００４２】
上述した熱交換器４０では、中空円管４２の内表面および外表面に金属で被膜処理を施すものとしたが、内表面または外表面の一方にだけ金属で被膜処理を施してもよいし、こうした被膜処理を施さなくてもよい。
【００４３】
上述した熱交換器４０を備える水処理装置２０では、円筒状のケース２２と、ケース２２の外に配置されたポンプ２４と、ケース２４の上に配置されたヒータ２６と、ケース２２内に配置されたミスト化機構３０と、ミスト化機構３０の側に配置されたガイド２９と、ミスト化機構３０のガイド２９とは反対側に配置されたデミスタ群２８と、を備えるものとしたが、水処理装置としては、熱交換器を収容するケースと、熱交換器における中空円管内に原水を圧送する圧送手段と、熱交換器から排出される原水を加熱する加熱手段と、加熱された原水から発生する水蒸気を熱交換器に導く水蒸気案内手段と、を備えるものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
２０  水処理装置
２２  ケース
２４  ポンプ
２６  ヒータ
２８  デミスタ郡
３０  ミスト化機構
３１  フィン
３２  駆動源
３３，３５  液溜め
３４  排出管
３６  集水配管
３７，３８  パイプ
４０，１４０  熱交換器
４２，１４２  中空円管
４４，４４ａ〜４４ｅ  円管プレート
５０，５４  接続部材
５１，５１ａ〜５１ｅ，５４，５４ａ〜５４ｅ  孔
５２，５６  空気連通孔
【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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【図７】
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