JP2005185988A - 海水淡水化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導入した海水に熱を放出した後排出する放熱手段に淡水化の設備を付加して、熱を回収して効率よく淡水の収量を確保できると共に、排出された海水による海への環境負荷を低減できる海水淡水化装置を提供する。
【解決手段】 所定の放熱手段５０における海水導入及び排出部分にスプレーフラッシュ式の海水淡水化装置１を付加し、放熱手段５０での使用の間に生じる海水の温度差を利用して、フラッシュ蒸発器１０に導入される海水温度を高め、フラッシュ蒸発器１０での蒸発が起りやすい状態を得ることから、効率良く海水淡水化が行えると共に、ポンプ動力以外の蒸発・凝縮に係るエネルギー消費を抑えられることとなり、低コストで淡水を得ることができる上、海水淡水化に伴う熱回収で海へ排出する海水の温度を下げられ、環境への悪影響を抑えられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸発法を用いて海水を淡水化する海水淡水化装置に関し、特に、排熱を用いて効率よく淡水化が行える海水淡水化装置に関する。

海水から淡水を得る海水淡水化の方法としては、蒸発法、逆浸透法、冷凍法、透過気化法、及び電気透析法等、様々な種類がある。海水の温度を高める熱源が容易に得られる環境では、加熱した海水を減圧空間内で蒸発させ、得られた水蒸気を凝縮させて淡水を得る工程を多段階で行う多段フラッシュ蒸発式の海水淡水化装置が従来から多く用いられていた。また、蒸発・凝縮のプロセスはそのままに、減圧空間内に海水をスプレー噴射して水分を蒸発しやすくし、蒸発させようとする海水と凝縮部の冷却水との温度差が小さくても淡水化できるスプレーフラッシュ型の海水淡水化装置も利用されるようになっており、こうした装置の一例として、特許第２８７８２９６号公報に記載されるものがあり、これを図４に示す。図４は従来の海水淡水化装置の概略構成ブロック図である。

前記図４に示す従来の海水淡水化装置１００では、水分を蒸発させる対象の海水を比較的温度の高い海面付近から取り、これを減圧状態のフラッシュ室１０１に導き、ノズルから噴霧して低温で水分を蒸発させる。そして、この蒸発した水分を一旦セパレータ１０２に通してミストを分離後、海深部から取った比較的低温の海水で冷却された凝縮器１０３、１０４に導いて、水分を凝結させて淡水を得ている。

このように、従来の海水淡水化装置１００では、表層と深海の海水の温度差のみを利用して海水の淡水化を図ることで、エネルギー消費量を抑えて海水淡水化を低コストで行えるようにしていたが、近年、さらに効率を高めるため、蒸発させようとする海水を、発電所等で通常そのまま捨てられていた排熱を利用して加熱し、海水の蒸発割合を高めて一定時間あたりの淡水の凝縮量（淡水の収量）を増大させる淡水化装置が提案されており、特に、ＬＮＧ火力発電所の復水器の冷却水として海水を用いて熱回収を行い、海水温度を高めて蒸発用減圧空間に導く海水淡水化装置の例が、特開平９−５２０８２号公報に開示されている。

このようなスプレーフラッシュ型にとどまらず、蒸発式の海水淡水化装置で、蒸気動力プラントや内燃機関を用いた発電装置などの排熱回収を行う手法は近年多く利用されるようになっている。これらの場合、凝縮器や熱交換器の冷却用媒体として海水を用い、作動流体の温度を下げつつ海水の温度を上げる仕組みとされる。
特許第２８７８２９６号公報 特開平９−５２０８２号公報

従来の海水淡水化装置は以上のように構成されており、海水が減圧空間に導入されると一部が蒸発するが、残りの蒸発しきれなかった分の海水は、最終的に装置外に排出されてそのまま海に捨てられていた。しかし、蒸発させる前の海水を排熱回収等によって加熱している場合、海水は蒸発による温度低下を伴うものの、蒸発しなかった残りの海水は、装置から出る時点でも十分高い温度を維持しており、その温度は海中における海水の温度に比べて５℃以上高く、こうした海水の熱がそのまま排熱として海中に捨てられるのは無駄が多い上、温かい海水が周囲環境に与える悪影響も無視できないという課題を有していた。

一方、こうした従来の海水淡水化装置から排出される海水と海中の海水との温度差に相当する熱エネルギーは、効率の良い熱回収システムを用いると回収して適切に活用できる可能性があり、省エネルギーの観点から有効利用が求められている。この他、海水淡水化の面においても、一基あたりでより一層の収量増加が要望されており、蒸発や凝縮の効率を高めて淡水の収量を増大させる仕組みが強く求められている。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、導入した海水に熱を放出した後排出する放熱手段に淡水化の設備を付加して、熱を回収して効率よく淡水の収量を確保できると共に、排出された海水による海への環境負荷を低減できる海水淡水化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る海水淡水化装置は、熱交換用媒体として取入れた海水に対し熱を放出し、温度の高くなった前記海水を排出する所定の放熱手段と併設される海水淡水化装置において、大気圧以下の所定圧力に減圧した容器内に、海水を略霧状に噴射して水分を一部蒸発させる一方、蒸発しなかった残りの海水を排出するスプレーフラッシュ式のフラッシュ蒸発器と、海水を冷却水として使用し、前記フラッシュ蒸発器で得られた水蒸気を冷却し凝縮させて塩分を含まない水を得る凝縮器とを少なくとも備え、前記放熱手段に対し、前記凝縮器で冷却水として使用した海水を前記熱交換用媒体として供給する一方、前記放熱手段から排出された海水を前記フラッシュ蒸発器に導入するものである。

このように本発明においては、所定の放熱手段における海水導入及び排出部分にスプレーフラッシュ式の海水淡水化手段を付加し、放熱手段での使用の間に生じる海水の温度差を利用して、フラッシュ蒸発器に導入される海水温度を高め、フラッシュ蒸発器での蒸発が起りやすい状態を得ることにより、効率良く海水淡水化が行えると共に、海水を各装置に導いたり減圧容器内圧力を下げたりするポンプ動力以外の蒸発・凝縮に係るエネルギー消費を抑えられることとなり、低コストで淡水を得ることができる。さらに、放熱手段の従来外部に捨てられていた前記温度差に相当する排熱を海水淡水化に伴って熱回収することで、海へ排出される使用済海水の温度を下げられ、環境への悪影響を抑えられる。

また、本発明に係る海水淡水化装置は必要に応じて、前記放熱手段が、大気圧以下の所定圧力に減圧したケーシング内に所定の加熱器で加熱された海水を導入して水分を蒸発させると共に、外部から導入した海水を少なくとも冷却水の一部として使用する凝縮部で前記蒸発により生じた水蒸気を冷却し凝縮させて淡水を得る多段フラッシュ蒸発式の他の海水淡水化装置であり、前記凝縮部で冷却水として使用された後の海水を前記加熱器で加熱して前記ケーシング内に導入し、且つ、ケーシング内から外部へ排出される海水を前記凝縮部に導入される新規の海水よりも少なくとも５℃以上高い温度とするものである。

このように本発明においては、放熱手段を別の海水淡水化装置とし、この別の海水淡水化装置の稼働に影響を与えずに新規の海水淡水化が行えることにより、別の海水淡水化装置での収量分と合わせて淡水の収量を効率よく増加させられると共に、既存の海水淡水化装置の取水及び排水管路に割込ませる形で新規の淡水化装置を配設できることとなり、海に対する新たな取排水の工事が不要となり、単純に海水淡水化装置を増設する場合と比べて工事にかかる費用を抑えることができ、淡水を得るまでのコストを抑えられる。

また、本発明に係る海水淡水化装置は必要に応じて、前記放熱手段が、所定の排熱源から排出された排熱保有流体に対し海水を冷却用媒体として用いて互いに熱交換させ、前記排熱保有流体温度を下げる一方、海水の温度を熱交換前より少なくとも５℃以上高めて排出する排熱回収用熱交換器であるものである。

このように本発明においては、放熱手段として排熱保有流体から海水に熱を放出させる熱交換器を用い、この熱交換器の動作に影響を与えずに海水淡水化が行えることにより、淡水化を効率よく行えると共に、既存の熱交換器の取水及び排水管路に割込ませる形で淡水化装置を配設できることとなり、海に対する新たな取排水の工事が不要となり、単純に海水淡水化装置を新設する場合と比べて工事にかかる費用を抑えることができ、淡水を得るまでのコストを抑えられる。

また、本発明に係る海水淡水化装置は必要に応じて、前記フラッシュ蒸発器が、海水を略霧状に噴射する噴射部を前記減圧容器内の下部に噴射方向を上向きとする配置で配設され、海水を上向きに吹出すものである。

このように本発明においては、減圧した容器内下部に噴射部を配設し、噴射部から上向きに海水を噴射してフラッシュ蒸発を行わせることにより、噴射部から噴射される海水が下部から上昇し、やがて降下に転じて容器底部に落下するまで容器内で液粒として飛散可能な行程を最大限確保でき、減圧容器内でフラッシュ蒸発に伴い液粒から水蒸気へ相変化できる期間を増大させて、得られる水蒸気の量を増やせることとなり、凝縮器における凝縮水の収量を高められるなど効率よく淡水化を進められる。

また、本発明に係る海水淡水化装置は必要に応じて、前記凝縮器が、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各伝熱部を、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の伝熱部と水密に溶接する一方、隣合う他の伝熱部と前記二端辺と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密に溶接して全て一体化され、各伝熱部間に前記フラッシュ蒸発器で得られた水蒸気の通る第一流路と前記冷却水としての海水の通る第二流路とをそれぞれ一つおきに生じさせ、前記各第一流路を通る前記水蒸気と前記各第二流路を通る前記海水とが直交流をなす熱交換ユニットとされてなり、前記凝縮器の各第一流路が、所定の二つの伝熱部を境として三つの流路群に分けられ、両端部の二つの流路群がそれぞれ前記蒸発器で得られた水蒸気を直接流入させる主凝縮部とされる一方、中央の流路群がいったん前記主凝縮部を通った後の未凝縮分の水蒸気を流入させる補助凝縮部とされるものである。

このように本発明においては、凝縮器として並列配置された略板状の伝熱部を介して直交流をなす水蒸気と海水との間接熱交換を行う熱交換ユニットを用い、水蒸気を通して凝縮させる流路を主凝縮部と補助凝縮部とに区分し、伝熱部間の流路のうち主凝縮部とされた流路群を通った未凝縮水蒸気を補助凝縮部である流路群に通し、水蒸気に対する凝縮の機会を二回設定することにより、一つの凝縮器でより効率的に凝縮を行わせることができ、凝縮器の後段側に別途補助凝縮器等を配設する必要がなくなり、配管設備等も省略でき、凝縮工程に係る設備のコストダウンが図れる。

また、本発明に係る海水淡水化装置は必要に応じて、前記凝縮器が、前記フラッシュ蒸発器の減圧した容器内における中央上寄りに配設され、蒸発した水蒸気を上側から両端の主凝縮部に流入させ、主凝縮部を抜けていったん下側に達した未凝縮の水蒸気をさらに中央の補助凝縮部に上向きに流入させ、補助凝縮部上側からそのまま前記容器外へ非凝縮気体を排出する構造とされるものである。

このように本発明においては、フラッシュ蒸発器の減圧容器内に凝縮器が収容されて蒸発器と凝縮器とが一体に配設され、蒸発器で得られた蒸気がそのまま凝縮器に進入可能となることにより、減圧した圧力を維持しやすく確実に蒸気を気相で凝縮器に到達させて凝縮させられることとなり、減圧容器内でスムーズに蒸発から凝縮までの一連の過程を進ませられ、凝縮に係る効率を高められると共に、減圧容器内からの排気をそのまま減圧排気装置に導いて排出できるなど、装置全体をシンプル且つコンパクトな構造として低コスト化も図れる。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る海水淡水化装置の概略構成説明図である。
前記図１において本実施の形態に係る海水淡水化装置１は、海水を減圧空間でフラッシュ蒸発させて水蒸気を得るフラッシュ蒸発器１０と、このフラッシュ蒸発器１０で得られた水蒸気を凝縮させて塩分を含まない水を得る凝縮器１５と、それぞれフラッシュ蒸発器１０に海水を導入したり、凝縮器１５から淡水又は海水を排出したりする複数の管路並びにポンプとを備え、前記放熱手段をなす他の海水淡水化装置としての主淡水化装置５０と組合わせて配設される構成である。

前記フラッシュ蒸発器１０は、内部空間を大気圧以下に減圧される減圧容器１１と、この減圧容器１１内に配設される海水噴霧用のノズル１２と、凝縮器１５へ向う蒸気流の中に混じった海水の微細水滴（ミスト）を捕捉して取除くセパレータ１３とを備える構成である。前記減圧容器１１内は、ノズル１２から噴射される海水と同温度における水の飽和蒸気圧以下の圧力に減圧排気装置１７により減圧されており、減圧容器１１内で噴射された海水の一部が液相から気相に変化すると共に、残りの液相の海水温度が低下する仕組みである。前記ノズル１２は、外部から導かれた海水を減圧容器１１の内部空間に上向きに霧状に噴射するものである。

このフラッシュ蒸発器１０では、主淡水化装置５０から出た未蒸発分の海水が主淡水化装置５０の排水管５４から減圧脱気装置１４を経由して減圧容器１１内のノズル１２に導かれ、減圧容器１１の内部空間に噴射される。減圧容器１１内で蒸発しなかった分の海水は、減圧容器１１外に排出されて再び排水管５４に戻り、これを通じて海に排出されることとなる。このように、フラッシュ蒸発器１０へ蒸発させようとする海水を送込む管路、及び、フラッシュ蒸発器１０から未蒸発分の海水を排出する管路は、それぞれ、主淡水化装置５０の排水管５４の途中に割込む形で配設されており、フラッシュ蒸発器１０から直接海への排出を行う管路及び排出口を設ける必要はない。

前記凝縮器１５は、前記フラッシュ蒸発器１０の減圧容器１１と連通する内部に冷却水の通る伝熱部１６を配設されてなり、導入された蒸気を伝熱部１６に接触させて冷却水との熱交換により凝縮させ、得られた凝縮水を集めて外部に送出す公知の構成であり、詳細な説明を省略する。冷却水としては、主淡水化装置５０で用いられる前の海水が用いられ、この海水は主淡水化装置５０の取水管５３から取込まれて伝熱部１６に導入された後、装置外に排出されて取水管５３の残り部分に達し、主淡水化装置５０に向うこととなる。このように、前記凝縮器１５へ冷却水としての海水を導く管路、及びこの海水を凝縮器１５から排出する管路は、それぞれ、主淡水化装置５０の取水管５３の途中に割込む形で配設され、直接海からの取水を行う取水口及び管路を設ける必要はない。

この凝縮器１５には、管路を通じて減圧排気装置１７が接続され、凝縮器１５内及び連通するフラッシュ蒸発器１０の減圧容器１１内を減圧し、減圧容器１１内で海水中の水分が液相から気相に変化する（蒸発する）温度、及び、凝縮器１５内で蒸気の気相から液相に変化する（凝縮する）温度をそれぞれ大気圧における各温度に比べて低くなるよう維持する。また、凝縮器１５に付属させて、凝縮水として得られた淡水を一時的に貯水するタンク１８も配設される。

前記主淡水化装置５０は、内部を複数の区画に分けてそれぞれ所定の減圧状態とされるケーシング５１と、このケーシング５１内上方に配設されて内部に海水を通される凝縮部５２とを備え、ケーシング５１の各区画に導入された海水を蒸発させて生じた水蒸気を凝縮部５２で凝縮させ、淡水を得る公知の多段フラッシュ蒸発式の海水淡水化装置であり、詳細な説明を省略する。この主淡水化装置５０の取水管５３及び排水管５４の途中に海水淡水化装置１が介設された状態となっている。また、主淡水化装置５０におけるケーシング５１導入前の海水の加熱器としては、蒸気動力プラントの復水器６０を利用し、復水器６０の冷却水とした海水と高温の作動流体との間で熱交換を行わせる仕組みである。

次に、本実施の形態に係る海水淡水化装置の動作について説明する。まず、海から取水された海水は、主淡水化装置５０の取水管５３の前半部分を通じて凝縮器１５に冷却水として導入され、凝縮器１５周囲の蒸気と熱交換してこの蒸気を冷却して凝縮させる代りに温度上昇し、この温度の高くなった状態で凝縮器１５を出て取水管５３の後半部分へ進み、主淡水化装置５０の凝縮部５２に導かれる。凝縮部５２では、再び冷却水として用いられ、減圧されたケーシング５１内で凝縮部５２周囲に達した蒸気と熱交換して温度上昇する。凝縮部５２最終段から排出された海水は、加熱器としての蒸気動力プラントの復水器６０へ導かれて冷却水として利用され、高温の作動流体との熱交換により高い温度まで温められる。

こうして復水器６０で温まった海水は、主淡水化装置５０の減圧されたケーシング５１内に導入され、各区画間を流下しながら、水分の一部を蒸発させていくと共に、温度を降下させていく。蒸発した蒸気は上方の凝縮部５２で冷却され、凝縮して塩分を含まない水滴となり、これを集めて淡水が得られることとなる。主淡水化装置５０では、海から直接海水を導入する場合と比べて、凝縮部５２入口での冷却水（海水）の温度が上昇するが、その分、復水器等の加熱器出口における海水温度も上昇しているため、凝縮性能の低下はほとんどない。

一方、ケーシング５１内で蒸発しなかった海水はケーシング５１から排水管５４に排出される。この排水管５４に排出された時点の海水は、主淡水化装置５０に導入された際と比べて約５℃以上高い温度となっており、この海水をフラッシュ蒸発器１０に導いてさらなる淡水化を図る。

主淡水化装置５０から出た海水は、排水管５４前半部分からいったん減圧脱気装置１４に導かれ、海水中の空気を除去される。続いて、海水はフラッシュ蒸発器１０の減圧容器１１に導かれ、海水は減圧容器１１内に配置された多数のノズル１２から霧状に噴射される。約１０〜６０mmHg程度まで圧力の下がっている減圧容器１１内空間において、噴射された海水の一部はフラッシュ蒸発により蒸気に相変化し、同時に海水の温度は降下する。減圧容器１１内で海水がノズル１２から上向きに噴射されて微細水滴となっており、容器内空間に面する表面積が著しく増加していることに加え、水滴の状態で容器底部に落下するまでの行程を長くしていることから、効率よく海水中の水分を蒸発させることができる。

水分の蒸発により得られた蒸気はセパレータ１３を通り、浮遊する液分（ミスト）を除去された状態で凝縮器１５に流入する。凝縮器１５内で蒸気は伝熱部１６を介して取水直後の温度の低い海水と熱交換して冷却され、伝熱部１６表面で凝縮して塩分を含まない水滴となり、いったん凝縮器１５下部にたまった後、タンク１８内に集められ、まとまった量の淡水として外部に送出される。

一方、フラッシュ蒸発器１０で蒸発しなかった海水は減圧容器１１下部にたまり、最終的に減圧容器１１の外に排出され、排水管５４後半部分を通じて海中に捨てられる。この捨てられる海水と海中に元からある海水との温度差は淡水化に伴う熱消費によって十分小さくなっているので、排出による周囲環境への悪影響は小さい。

このように、本実施の形態に係る海水淡水化装置においては、主淡水化装置５０における海水導入及び排出部分にスプレーフラッシュ式の海水淡水化装置１を付加し、主淡水化装置５０での使用の間に生じる海水の温度差を利用して、フラッシュ蒸発器１０に導入される海水温度を高め、フラッシュ蒸発器１０での蒸発が起りやすい状態を得ることから、効率良く海水淡水化が行えると共に、海水を各装置に導いたり減圧容器１１内圧力を下げたりするポンプ動力以外の蒸発・凝縮に係るエネルギー消費を抑えられることとなり、低コストで淡水の収量を増加させられる。また、主淡水化装置５０の従来外部に捨てられていた前記温度差に相当する排熱を海水淡水化に伴って熱回収することで、海へ排出される使用済海水の温度を下げられ、環境への悪影響を抑えられる。さらに、既存の主淡水化装置５０の取水管５３及び排水管５４に割込ませる形で新規の装置を配設できることとなり、海に対する新たな取排水の工事が不要となり、単純に海水淡水化装置を増設する場合と比べて工事にかかる費用を抑えることができ、淡水を得るまでのコストを抑えられる。

なお、前記実施の形態に係る海水淡水化装置において、フラッシュ蒸発器１０の減圧容器１１と連通して蒸気を凝縮する凝縮器１５を一段配設する構成としているが、この他、凝縮器１５の後段側に小型の補助凝縮器を配設する構成とすることもでき、減圧排気装置１７へ向って流れる未凝縮の水蒸気を確実に凝縮させて、減圧排気装置１７の負荷を軽減すると共に、淡水の収量を高めることができる。

また、前記実施の形態に係る海水淡水化装置においては、主淡水化装置５０から出た海水をフラッシュ蒸発器１０の減圧容器１１に導入する前にいったん減圧脱気装置１４に導き、海水中の空気を除去する構成としているが、これに限らず、主淡水化装置５０から減圧脱気装置を経由させずに海水をフラッシュ蒸発器１０の減圧容器１１に直接導入する構成とすることもできる。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図２及び図３に基づいて説明する。図２は本実施の形態に係る海水淡水化装置におけるフラッシュ蒸発器及び凝縮器の概略構成説明図、図３は本実施形態に係る海水淡水化装置における凝縮器の要部概略斜視図であるである。

前記各図において本実施の形態に係る海水淡水化装置は、前記第１の実施形態同様、主淡水化装置５０と組合わせて配設される、フラッシュ蒸発器２０と、凝縮器２４と、複数の管路並びにポンプとを備えており、異なる点として、フラッシュ蒸発器２０と凝縮器２４が一つの減圧容器２１内に一体に配設される構成を有するものである。

前記フラッシュ蒸発器２０は、内部空間を大気圧以下に減圧される減圧容器２１と、この減圧容器２１内に配設される海水噴霧用のノズル２２と、凝縮器２４へ向う蒸気流の中に混じった海水の微細水滴（ミスト）を捕捉して取除くセパレータ２３とを備えると共に、減圧容器２１内に凝縮器２４を一体に配設されてなる構成である。このフラッシュ蒸発器２０では、前記第１の実施形態同様、主淡水化装置５０から出た未蒸発分の海水が容器内下部のノズル２２に導かれ、減圧容器２１の内部空間へ上向きに霧状に噴射される仕組みである。減圧容器２１内は、ノズル２２から噴射される海水と同温度における水の飽和蒸気圧以下の圧力に減圧排気装置（図示を省略）により減圧されている。減圧容器２１内で蒸発しなかった分の海水は、減圧容器２１外に排出されて再び排水管５４に戻り、これを通じて海に排出されることとなる。

前記凝縮器２４は、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各伝熱部２５を、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の伝熱部と水密に溶接する一方、隣合う他の伝熱部と前記二端辺と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密に溶接して全て一体化され、各伝熱部２５間にフラッシュ蒸発器２０で得られた水蒸気Ｇの通る縦方向の第一流路２４ａと前記冷却水としての海水Ｗの通る横方向の第二流路２４ｂとをそれぞれ一つおきに生じさせ、前記各第一流路２４ａを通る前記水蒸気と前記各第二流路２４ｂを通る前記海水とが直交流をなす熱交換ユニットとされてなり、水蒸気Ｇと海水Ｗとを互いに隔てつつ各伝熱部２５間に導くケーシング２６と組合わされた状態で前記減圧容器２１内に配設される構成である。凝縮器２４後段側には、管路を通じて減圧排気装置が接続され、凝縮器２４を収容する減圧容器２１内を減圧している。

この凝縮器２４の各第一流路２４ａは、中央近くで所定間隔離れた二つの伝熱部を境として三つの流路群に分けられ、両端部の二つの流路群がそれぞれ前記フラッシュ蒸発器２０で得られた水蒸気Ｇを直接流入させる主凝縮部２４ｃ、２４ｄとされる一方、これら各主凝縮部２４ｃ、２４ｄより数の少ない中央の流路群が、いったん前記主凝縮部２４ｃ、２４ｄを通った後の未凝縮分の水蒸気Ｇを流入させる補助凝縮部２４ｅとされる仕組みである。

次に、本実施の形態に係る海水淡水化装置の動作について説明する。前記第１の実施形態同様、海から取水された海水は、主淡水化装置５０の取水管５３の前半部分を通じて凝縮器２４に冷却水として導入され、凝縮器２４で伝熱部２５を隔てた蒸気と熱交換してこの蒸気を冷却して凝縮させる代りに温度上昇し、この温度の高くなった状態で凝縮器２４を出て取水管５３の後半部分へ進み、主淡水化装置５０へ導入される。海水は、前記第１の実施形態同様に、主淡水化装置５０で水分の一部を蒸発させ、これが淡水とされる。主淡水化装置５０で最後まで蒸発しなかったものの導入時より若干温度を高められた海水は排水管５４に排出され、フラッシュ蒸発器２０に導かれる。

海水は、フラッシュ蒸発器２０の減圧容器２１で、減圧容器２１内に配置された多数のノズル２２から上向きに霧状に噴射され、水分の一部はフラッシュ蒸発により蒸気に相変化し、同時に海水の温度は降下する。水分の蒸発により得られた蒸気はセパレータ２３を通り、同じ減圧容器２１内の凝縮器２４に流入する。減圧容器２１内に蒸発部分と凝縮部分が一体に収容されていることで、蒸発側から凝縮側へ向う水蒸気の流れにおける圧力損失を小さくできる。

凝縮器２４では、まず外方の主凝縮部２４ｃ、２４ｄで、水蒸気Ｇは伝熱部２５を介して温度の低い海水Ｗと熱交換して冷却され、伝熱部２５表面で凝縮して塩分を含まない水滴となる。未凝縮の水蒸気Ｇは、主凝縮部２４ｃ、２４ｄの下に抜けた後、上向きに転じて中央の補助凝縮部２４ｅに流入し、再び伝熱部２５を介して温度の低い海水Ｗと熱交換してさらなる凝縮が生じることとなる。こうして凝縮部分を二段階で配設することにより、減圧排気装置へ向って流れる未凝縮の水蒸気を確実に凝縮させて、減圧排気装置の負荷を軽減すると共に、淡水の収量を高めることができる。

このように、本実施の形態に係る海水淡水化装置においては、フラッシュ蒸発器２０の減圧容器２１内に凝縮器２４が収容されて蒸発器と凝縮器とが一体に配設され、フラッシュ蒸発器２０で得られた水蒸気がそのまま凝縮器２４に進入可能となることから、減圧した圧力を維持しやすく確実に蒸気を気相で凝縮器２４に到達させて凝縮させられることとなり、減圧容器２１内でスムーズに蒸発から凝縮までの一連の過程を進ませられ、凝縮に係る効率を高められると共に、減圧容器２１内からの排気をそのまま減圧排気装置に導いて排出できるなど、装置全体をシンプル且つコンパクトな構造として低コスト化も図れる。また、略板状の伝熱部２５を組合わせた凝縮器２４を用い、且つ水蒸気を凝縮させる部分を主凝縮部２４ｃ、２４ｄと補助凝縮部２４ｅとに区分し、主凝縮部２４ｃ、２４ｄを通った未凝縮水蒸気を補助凝縮部２４ｅに通し、水蒸気に対する凝縮の機会を二回設定することから、一つの凝縮器２４でより効率的に凝縮を行わせることができ、凝縮器２４の後段側に別途補助凝縮器等を配設する必要がなくなる。

なお、前記実施の形態に係る海水淡水化装置において、海水に対して熱を放出して海水の温度を上昇させる放熱手段として別の海水淡水化装置（主淡水化装置５０）を利用し、排出される海水の温度を凝縮部５２入口における温度より少なくとも５℃以上高める構成としているが、これに限らず、放熱手段を、所定の排熱源から排出された排熱保有流体に対し海水を冷却用媒体として用いて互いに熱交換させ、前記排熱保有流体温度を下げる一方、海水の温度を熱交換前より高めて排出する排熱回収用熱交換器、例えば、所定の内燃機関から排出された高温の排ガスと海水とを熱交換させる熱交換器や、内燃機関の高温となった冷却水や冷却ガスと海水とを熱交換させる熱交換器とすることもでき、特に排出ガス温度を低下させて周囲環境への影響を抑えられる。また、前記排熱源としては、内燃機関の他、発電所や製鉄所、ゴミ焼却施設等、既に排熱利用が一般的に行われてきた各種プラントを利用することもできる。

また、前記実施の形態に係る海水淡水化装置において、放熱手段としての主淡水化装置５０は、海水の加熱器として、所定の蒸気動力プラントで海水を冷却水として用いて作動流体を凝縮させる復水器６０を利用し、海水の温度を凝縮部５２入口温度より高める構成としているが、これに限らず、加熱器を、所定の排熱源から排出された排熱保有流体に対し海水を冷却用媒体として用いて互いに熱交換させ、前記排熱保有流体温度を下げる一方、海水の温度を熱交換前より高めて排出する排熱回収用熱交換器、例えば、所定の内燃機関から排出された高温の排ガスと海水とを熱交換させる熱交換器や、内燃機関の高温となった冷却水や冷却ガスと海水とを熱交換させる熱交換器としてもかまわない。

本発明の第１の実施形態に係る海水淡水化装置の概略構成説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る海水淡水化装置におけるフラッシュ蒸発器及び凝縮器の概略構成説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る海水淡水化装置における凝縮器の要部概略斜視図である。 従来の海水淡水化装置の概略構成ブロック図である。

符号の説明

１、１００ 海水淡水化装置
１０、２０ フラッシュ蒸発器
１１、２１ 減圧容器
１２、２２ ノズル
１３、２３ セパレータ
１４ 減圧脱気装置
１５ 凝縮器
１６、２５ 伝熱部
１７ 減圧排気装置
１８ タンク
２４ 凝縮器
２４ａ 第一流路
２４ｂ 第二流路
２４ｃ、２４ｄ 主凝縮部
２４ｅ 補助凝縮部
２６ ケーシング
５０ 主淡水化装置
５１ ケーシング
５２ 凝縮部
５３ 取水管
５４ 排水管
６０ 復水器
１０１ フラッシュ室
１０２ セパレータ
１０３、１０４ 凝縮器
Ｇ 水蒸気
Ｗ 海水

Claims (6)

1. 熱交換用媒体として取入れた海水に対し熱を放出し、温度の高くなった前記海水を排出する所定の放熱手段と併設される海水淡水化装置において、
   大気圧以下の所定圧力に減圧した容器内に、海水を略霧状に噴射して水分を一部蒸発させる一方、蒸発しなかった残りの海水を排出するスプレーフラッシュ式のフラッシュ蒸発器と、
   海水を冷却水として使用し、前記フラッシュ蒸発器で得られた水蒸気を冷却し凝縮させて塩分を含まない水を得る凝縮器とを少なくとも備え、
   前記放熱手段に対し、前記凝縮器で冷却水として使用した海水を前記熱交換用媒体として供給する一方、前記放熱手段から排出された海水を前記フラッシュ蒸発器に導入することを
   特徴とする海水淡水化装置。
2. 前記請求項１に記載の海水淡水化装置において、
   前記放熱手段が、大気圧以下の所定圧力に減圧したケーシング内に所定の加熱器で加熱された海水を導入して水分を蒸発させると共に、外部から導入した海水を少なくとも冷却水の一部として使用する凝縮部で前記蒸発により生じた水蒸気を冷却し凝縮させて淡水を得る他の海水淡水化装置であり、前記凝縮部で冷却水として使用された後の海水を前記加熱器で加熱して前記ケーシング内に導入し、且つ、ケーシング内から外部へ排出される海水を前記凝縮部に導入される新規の海水よりも少なくとも５℃以上高い温度とすることを
   特徴とする海水淡水化装置。
3. 前記請求項１に記載の海水淡水化装置において、
   前記放熱手段が、所定の排熱源から排出された排熱保有流体に対し海水を冷却用媒体として用いて互いに熱交換させ、前記排熱保有流体温度を下げる一方、海水の温度を熱交換前より少なくとも５℃以上高めて排出する排熱回収用熱交換器であることを
   特徴とする海水淡水化装置。
4. 前記請求項１ないし３のいずれかに記載の海水淡水化装置において、
   前記フラッシュ蒸発器が、海水を略霧状に噴射する噴射部を前記減圧容器内の下部に噴射方向を上向きとする配置で配設され、海水を上向きに吹出すことを
   特徴とする海水淡水化装置。
5. 前記請求項１ないし４のいずれかに記載の海水淡水化装置において、
   前記凝縮器が、複数並列状態とされた略矩形状金属薄板製の各伝熱部を、所定の略平行をなす二端辺部位で隣合う一の伝熱部と水密に溶接する一方、隣合う他の伝熱部と前記二端辺と略直交する他の略平行な二端辺部位で水密に溶接して全て一体化され、各伝熱部間に前記フラッシュ蒸発器で得られた水蒸気の通る第一流路と前記冷却水としての海水の通る第二流路とをそれぞれ一つおきに生じさせ、前記各第一流路を通る前記水蒸気と前記各第二流路を通る前記海水とが直交流をなす熱交換ユニットとされてなり、
   前記凝縮器の各第一流路が、所定の二つの伝熱部を境として三つの流路群に分けられ、両端部の二つの流路群がそれぞれ前記蒸発器で得られた水蒸気を直接流入させる主凝縮部とされる一方、中央の流路群がいったん前記主凝縮部を通った後の未凝縮分の水蒸気を流入させる補助凝縮部とされることを
   特徴とする海水淡水化装置。
6. 前記請求項５に記載の海水淡水化装置において、
   前記凝縮器が、前記フラッシュ蒸発器の減圧した容器内における中央上寄りに配設され、蒸発した水蒸気を上側から両端の主凝縮部に流入させ、主凝縮部を抜けていったん下側に達した未凝縮の水蒸気をさらに中央の補助凝縮部に上向きに流入させ、補助凝縮部上側からそのまま前記容器外へ非凝縮気体を排出する構造とされることを
   特徴とする海水淡水化装置。