JP2003245656A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 船舶に搭載した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
置において、前記内燃機関の冷却を阻害しないようにす
るとともに、スケールの発生を低減し、且つ、小型・軽
量化を図る。 【解決手段】 前記ジャケット冷却水の循環経路２中
に、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８とを直列に設けて、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管路１０か
らの冷却用海水にて冷却する一方、管路１２からの造水
用海水を前記第２のプレート型熱交換器９において加熱
したのち、減圧に維持した蒸発缶１に導入して沸騰・蒸
発する。

Description

【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９−２９９
９２７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、 ．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。 ．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、同様に構
成して成る第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
に対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冷却用海水にて冷却する一
方、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て冷却される。

【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
却水との熱交換に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、
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１
１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、凝縮の冷却水に利用し、次いで、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、造水用海水にて冷却される。

【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】この沸騰・蒸発にて発生した水蒸気は、凝
縮器５において凝縮され、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。

【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Ｃ
２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からの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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、同様に構成して成る第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に対する凝縮器と
   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
   において冷却用海水にて冷却する一方、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。
2. 【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。