(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換プレートの複数枚を積層して成る第１のプレート型熱交換器と，同様に熱交換プレートの複数枚を積層して成る第２のプレート型熱交換器と，大気圧以下の減圧に保持した蒸発缶と，この蒸発缶で発生した水蒸気を海から汲み上げた造水用海水との間接熱交換にて凝縮する凝縮器とからなり，前記第１のプレート型熱交換器と前記第２のプレート型熱交換器とを，船舶に搭載した内燃機関に対するジャケット冷却水の循環経路中に直列に設けて，前記ジャケット冷却水を，前記第１のプレート型熱交換器において海から汲み上げた冷却用海水にて冷却する一方，前記凝縮器から排出される造水用海水を，前記第２のプレート型熱交換器において加熱したのち前記蒸発缶内に導いて沸騰・蒸発することを特徴とする舶用内燃機関に対するジャケット冷却水を熱源としたプレート型造水装置。
【請求項２】
前記請求項１の記載において，熱交換プレートの複数枚を積層して成る一つのプレート型熱交換器における積層方向の一部を前記第１のプレート型熱交換器に，積層方向の残りの部分を前記第２のプレート型熱交換器にしたことを特徴とする舶用内燃機関に対するジャケット冷却水を熱源としたプレート型造水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，船舶に搭載したディーゼル機関等の内燃機関を冷却するための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装置のうち，プレート型熱交換器を使用したプレート型造水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来，船舶に搭載したディーゼル機関等の内燃機関を冷却するためのジャケット冷却水を熱源とした造水は，例えば，実公平３−４４６３９号公報等に記載されているように，内燃機関に対するジャケット冷却水の循環経路中に，間接式の熱交換器を設けて，海から汲み上げた造水用海水を，前記熱交換器において，前記内燃機関に対するジャケット冷却水を熱源として加熱したのち，大気圧以下の減圧した保持した蒸発缶内において沸騰・蒸発し，その水蒸気を凝縮することによって，淡水を製造するようにしている。
【０００３】
しかし，この従来における造水装置は，内燃機関を冷却するために循環するジャケット冷却水を，間接式の熱交換器において，専ら，造水のために蒸発缶に供給する造水用海水によって冷却するものであることにより，この造水用海水を前記熱交換器を経て蒸発缶に送るポンプ及び配管等に故障が発生して，造水用海水を送ることができなくなった場合に，内燃機関に対する冷却が止まるという重大な事態が発生するおそれがある。
【０００４】
一方，先行技術としての特開平９−２９９９２７号公報には，蒸発による造水装置における熱交換器に，薄金属板製の熱交換プレートの複数膜を積層して成るプレート型熱交換器を使用することを提案している。
【０００５】
このプレート型熱交換器は，伝熱管を使用した熱交換器に比べて，伝熱係数が高くて大幅に小型化できるとともに，低価格化及び軽量化できる利点を有するから，これを，前記船舶において海水からの淡水の製造に適用した場合には，設置のスペースの縮小，及び低価格化並びに軽量化に極めて有利である特徴を発揮することができる。
【０００６】
しかし，このプレート型熱交換器を使用した前記先行技術は，原料水を，第１のプレート型熱交換器において加熱にて沸騰・蒸発して気水分離容器に導入し，ここで水蒸気と水とに分離し，水蒸気を，第２のプレート型熱交換器において凝縮するという構成にしたものであって，前記第１のプレート型熱交換器における各熱交換プレート間の隙間流路のうち原料水が流れる隙間流路（以下，被加熱側隙間流路と称する）において原料水の加熱による沸騰・蒸発を行うものであることにより，この原料水が海水である場合には，以下に述べるように，
i．各熱交換プレートの表面に，海水の沸騰・蒸発にて析出する塩がスケールとして付着するから，伝熱係数の低下による造水量の減少を避けることができないばかりか，前記スケールを除去するメンテナンスに多大の労力を必要とする。
ii．前記プレート型熱交換器において，各熱交換プレート間の間隔寸法，つまり，各隙間流路の厚さ寸法を，総ての隙間流路について等しくするように設計される。しかし，前記先行技術では，前記総ての隙間流路のうち被加熱側隙間流路において沸騰・蒸発を行うことにより，この被加熱側隙間流路における厚さ寸法は，沸騰・蒸発にて水から気体への大きく体積膨張することに応じて大きくしなければならない。従って，前記先行技術におけるプレート型熱交換器では，その総ての各隙間流路の厚さ寸法を，前記被加熱側隙間流路における厚さ寸法に合わせて大きくするようにしなればならないから，各隙間流路のうち原料水が流れる隙間流路（以下，加熱側隙間流路と称する）では，流体の流れ速度が遅くなり，伝熱係数が低くなるばかりか，当該プレート型熱交換器の大型化及び重量のアップを招来する。
という問題があった。
【０００７】
本発明は，船舶に搭載したディーゼル機関等の内燃機関に対するジャケット冷却水を熱源とし，且つ，プレート型熱交換器を使用したプレート型造水装置を，前記したような問題を招来することがない形態にして提供することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【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，
「熱交換プレートの複数枚を積層して成る第１のプレート型熱交換器と，同様に熱交換プレートの複数枚を積層して成る第２のプレート型熱交換器と，大気圧以下の減圧に保持した蒸発缶と，この蒸発缶で発生した水蒸気を海から汲み上げた造水用海水との間接熱交換にて凝縮する凝縮器とからなり，前記第１のプレート型熱交換器と前記第２のプレート型熱交換器とを，船舶に搭載した内燃機関に対するジャケット冷却水の循環経路中に直列に設けて，前記ジャケット冷却水を，前記第１のプレート型熱交換器において海から汲み上げた冷却用海水にて冷却する一方，前記凝縮器から排出される造水用海水を，前記第２のプレート型熱交換器において加熱したのち前記蒸発缶内に導いて沸騰・蒸発する。」
ことを特徴としている。
【０００９】
また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，熱交換プレートの複数枚を積層して成る一つのプレート型熱交換器における積層方向の一部を前記第１のプレート型熱交換器に，積層方向の残りの部分を前記第２のプレート型熱交換器にした。」
ことを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用・効果】
前記のように構成することにより，内燃機関に対するジャケット冷却水は，第１のプレート型熱交換器において冷却用海水との熱交換によって冷却されることに加えて，第２のプレート型熱交換器において造水用海水との熱交換によっても冷却される。
【００１１】
つまり，前記内燃機関に対するジャケット冷却水を，前記先行技術のように，造水用海水のみで冷却することなく，冷却水用海水と，造水用海水との両方により冷却できるから，前記造水用海水を送るポンプ及び配管等に故障が発生し造水用海水を送ることができない事態になった場合においても，前記内燃機関に対するジャケット冷却水を，第１のプレート型熱交換器において冷却用海水にて確実に冷却することができ，内燃機関に対する冷却が止まるのを確実に回避できるのである。
【００１２】
この場合において，二つのプレート型熱交換器を必要とするが，このプレート型熱交換器は，前記したように元々小型で，且つ，軽量であることにより，小さなスペースに設置することができるとともに，軽量化できる。
【００１３】
一方，前記造水用海水は，前記第２のプレート型熱交換器において内燃機関に対するジャケット冷却水との間接熱交換にて加熱されたのち減圧に保持された蒸発缶内に送られて，この蒸発缶内において沸騰・蒸発することにより，前記第２のプレート型熱交換器における被加熱側隙間流路内において沸騰・蒸発を行わないから，前記第２のプレート型熱交換器にスケールが発生することを確実に回避でき，スケールによる伝熱係数の低下によって造水量が減少することを確実に低減できるとともに，スケール除去等のメンテナンスに要する労力を大幅に低減できる。
【００１４】
しかも，前記第２のプレート型熱交換器における被加熱側隙間流路内において沸騰・蒸発を行わないことにより，当該プレート型熱交換器における各熱交換プレート間の隙間流路を厚さを大きくする必要がないから，その伝熱係数を高くすることができるとともに，その小型化及び軽量化を図ることができる。
【００１５】
特に，請求項２に記載したように，前記第１のプレート型熱交換器と，前記第２のプレート型熱交換器とを一つのプレート型熱交換器にすることにより，一つのプレート型熱交換器を設置することに要するスペースを，二つのプレート型熱交換器を別々に設置する場合よりも更に小さくできるとともに，更に軽量化及び低価格化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。
【００１７】
この図において，符号１は，船舶に搭載したディーゼル機関等の内燃機関を示し，この内燃機関１には，当該内燃機関１に対するジャケット冷却水を循環するための循環管路２と，循環ポンプ３とを備えている。
【００１８】
符号４は，密閉した蒸発缶を示し，この蒸発缶４内は，これに連通する間接熱交換型の凝縮器５に接続した真空ポンプ等の真空発生源６により大気圧以下の減圧に維持され，且つ，その内部には，デミスター７を備えている。
【００１９】
また，符号８は，第１のプレート型熱交換器を示し，この第１のプレート型熱交換器８は，従来から良く知られ，且つ，図２に示すように，薄金属板製の熱交換プレートの複数枚を，その間にシール部材を挟んで積層し，この積層体を，その両側に配設した面板をボルトにて締結することによって，前記各熱交換プレートの間に，加熱側隙間流路８ａの複数個と，被加熱側隙間流路８ｂの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００２０】
更にまた，符号９は，第２のプレート型熱交換器を示し，この第２のプレート型熱交換器９は，前記第１のプレート型熱交換器８と同様に，従来から良く知られ，且つ，図３に示すように，薄金属板製の熱交換プレートの複数枚を，その間にシール部材を挟んで積層し，この積層体を，その両側に配設した面板をボルトにて締結することによって，前記各熱交換プレートの間に，加熱側隙間流路９ａの複数個と，被加熱側隙間流路９ｂの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００２１】
そして，前記第１のプレート型熱交換器８，及び，前記第２のプレート型熱交換器９を，前記内燃機関１に対するジャケット冷却水の循環管路２中に，ジャケット冷却水が第１のプレート型熱交換器８における各加熱側隙間流路８ａ内及び第２のプレート型熱交換器９における各加熱側隙間流路８ａ内を実線矢印Ａ１，Ｂ１で示すように流れるように，直列に並べて設ける。
【００２２】
一方，海から図示しないポンプにて汲み上げた冷却用海水を，管路１０を介して前記第１のプレート型熱交換器８に供給して，点線矢印Ａ２で示すように，その各被加熱側隙間流路８ｂ内を流したのち管路１１を介して海に再び返すようにする。
【００２３】
また，海から図示しないポンプにて汲み上げた造水用海水を，管路１２を介して前記凝縮器５に供給し，前記蒸発缶４で発生した蒸気を間接熱交換にて凝縮するための冷却水に利用し，次いで，この凝縮器５から排出される造水用海水を，管路１３を介して前記第２のプレート型熱交換器９に供給して，一点鎖線矢印Ｂ２で示すように，その各被加熱側隙間流路９ｂ内を流したのち管路１４を介して，前記蒸発缶１の下部に供給するように構成する。
【００２４】
この構成において，内燃機関１に対するジャケット冷却水は，第１のプレート型熱交換器８において，冷却用海水によって冷却されるとともに，第２のプレート型熱交換器９において，造水用海水によっても冷却される。
【００２５】
前記第２のプレート型熱交換器９において，ジャケット冷却水との熱交換にて加熱された造水用海水は，管路１４を介して蒸発缶１の下部に送られて，この蒸発缶１内で沸騰・蒸発する。
【００２６】
この蒸発缶１内での沸騰・蒸発にて発生した水蒸気は，凝縮器５に至り，ここで，前記第２のプレート型熱交換器９に供給される前の造水用海水による冷却にて凝縮され，その凝縮水が，淡水として管路１５から取り出される一方，前記蒸発缶１内で沸騰・蒸発したあとのブライン海水は，管路１６から海に再び返される。
また，前記造水用海水は，前記凝縮器５における蒸気の凝縮にて温度が上昇したのちに，前記第２のプレート型熱交換器９に供給される。
【００２７】
これにより，内燃機関１に対するジャケット冷却水を，第１のプレート型熱交換器８において冷却用海水にて冷却できることに加えて，第２のプレート型熱交換器９において造水用海水にて冷却できるから，前記造水用海水を海から汲み上げて前記凝縮器９を経て前記第２のプレート型熱交換器９に送るポンプ及び配管等に故障が発生し造水用海水を送ることができない事態になった場合においても，前記内燃機関に対するジャケット冷却水を，第１のプレート型熱交換器８において冷却用海水にて確実に冷却することができる。
【００２８】
一方，前記第２のプレート型熱交換器９において加熱した造水用海水と，当該プレート型熱交換器９における各被加熱側隙間流路９ｂ内で沸騰・蒸発することなく，蒸発缶１内において沸騰・蒸発することにより，その熱交換プレートの表面にスケールが析出することを大幅に低減できるとともに，当該プレート型熱交換器９における各被加熱側隙間流路９ａ及び被加熱側隙間流路９ｂの積層方向の厚さ寸法を小さくすることができるのである。
【００２９】
なお，前記循環通路２におけるジャケット冷却水の流れ方向に対して，その上流側に，第１のプレート型熱交換器８，その下流側に第２のプレート型熱交換器９を設けるという構成にしても良いことはいうまでもない。
【００３０】
次に，図４は，前記第１のプレート型熱交換器８及び前記２のプレート型熱交換器９との両方を一つのプレート型熱交換器２０によって構成した場合を示す。
【００３１】
すなわち，この一つのプレート型熱交換器２０は，薄金属板製の熱交換プレートの複数枚を，その間にシール部材を挟んで積層し，この積層体を，その両側に配設した面板をボルトにて締結して，前記各熱交換プレートの間に，加熱側隙間流路２０ａの複数個と，被加熱側隙間流路２０ｂの複数個とを交互に形成するという構成である。
【００３２】
この一つのプレート型熱交換器２０を，前記内燃機関１に対するジャケット冷却水の循環管路２中に，ジャケット冷却水が当該プレート型熱交換器２０における総ての各加熱側隙間流路２０ａ内を実線矢印Ｃ１で示すように流れるように設ける一方，このプレート型熱交換器２０における総ての被加熱側隙間流路２０ｂのうち一部を，前記第１のプレート型熱交換器８における各被加熱側隙間流路８ｂとして，その内部に点線矢印Ｃ２で示すように，海から汲み上げた冷却用海水を流す一方，前記総ての被加熱側隙間流路２０ｂのうち残りを，前記第２のプレート型熱交換器９における各被加熱側隙間流路９ｂとして，その内部に一点鎖線矢印Ｃ３で示すように，凝縮器５から排出される造水用海水を流すようにする。
【００３３】
これにより，前記第１のプレート型熱交換器８と，前記第２のプレート型熱交換器９とを一つのプレート型熱交換器２０にできることにより，一つのプレート型熱交換器２０を設置することに要するスペースを，二つのプレート型熱交換器８，９を別々に設置する場合よりも更に小さくできるとともに，更に軽量化及び低価格化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示すフローシートである。
【図２】  第１のプレート型熱交換器の概略を示す縦断正面図である。
【図３】  第２のプレート型熱交換器の概略を示す縦断正面図である。
【図４】  一つしたプレート型熱交換器の概略を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１                      内燃機関
２                      ジャケット冷却水の循環管路
３                      循環ポンプ
４                      蒸発缶
５                      凝縮器
６                      真空発生源
８                      第１のプレート型熱交換器
９                      第２のプレート型熱交換器
８ａ，９ａ              加熱側隙間流路
８ｂ，９ｂ              被加熱側隙間流路
１０                    冷却用海水の管路
１２                    造水用海水の管路
【図１】
0003923820.tif 000002
【図２】
0003923820.tif 000003
【図３】
0003923820.tif 000004
【図４】
0003923820.tif 000005