制水裝置及制水方法
【專利摘要】一種制水裝置及制水方法，該制水裝置具備：熱交換器，通過冷卻內(nèi)燃機(jī)的冷卻水來(lái)對(duì)海水進(jìn)行加熱，并且減壓到低于大氣壓并生成水蒸氣；和冷凝器，冷卻由該熱交換器產(chǎn)生的蒸氣并生成蒸餾水，具備連接所述熱交換器的上游側(cè)與下游側(cè)的旁通通道，并經(jīng)由該旁通通道，將所述熱交換器的下游側(cè)的所述冷卻水向所述上游側(cè)的冷卻水中返回。
【專利說(shuō)明】制水裝直及制水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制水裝置及制水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往以來(lái)，在用于冷卻船舶上搭載的柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的，例如在以80°C左右的缸套冷卻水為熱源的制水裝置中，在內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水的循環(huán)通道中設(shè)置減壓到低于大氣壓的間接式的熱交換器，在所述熱交換器中，將所述內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水作為熱源對(duì)從大海中抽出的海水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生水蒸氣之后，進(jìn)行氣液分離，并冷凝氣液分離后的水蒸氣，從而制造淡水(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3923820號(hào)公報(bào)
[0004]近年來(lái)，在船舶中，伴隨著實(shí)現(xiàn)燃油消耗的改善，冷卻內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水的溫度升高，例如正逐漸為90°C以上，并且由于海水的蒸發(fā)而析出的鹽和水垢大量附著于海水流過的熱交換器中，從而存在不僅無(wú)法避免因熱傳導(dǎo)系數(shù)的下降引起的制水量的減少，而且去除所述鹽和水垢的維護(hù)需要巨大的工作的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明鑒于上述問題提出的，目的在于即使作為熱源的冷卻水為高溫，也能夠抑制鹽及水垢的產(chǎn)生以進(jìn)行穩(wěn)定的制水。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明以如下方式構(gòu)成。
[0007](I)本發(fā)明的制水裝置具備:熱交換器，通過冷卻內(nèi)燃機(jī)的冷卻水來(lái)對(duì)海水進(jìn)行加熱，并且減壓到低于大氣壓并生成水蒸氣；和冷凝器，冷卻由該熱交換器產(chǎn)生的蒸氣并生成蒸餾水，
[0008]具備連接所述熱交換器的上游側(cè)與下游側(cè)的旁通通道，并經(jīng)由該旁通通道，將所述熱交換器的下游側(cè)的所述冷卻水向所述上游側(cè)的冷卻水中返回。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，由于具備連接熱交換器的上游側(cè)與下游側(cè)的旁通通道，并經(jīng)由該旁通通道，將由熱交換器冷卻的下游側(cè)的冷卻水返回到上游側(cè)的冷卻水中，因此能夠使熱交換器的上游側(cè)的冷卻水，即，向熱交換器供給的冷卻水的溫度下降。據(jù)此，由于即使從內(nèi)燃機(jī)供給的冷卻水的溫度變?yōu)楦邷兀材軌驅(qū)⑾驘峤粨Q器供給的冷卻水的溫度抑制得較低，因此能夠抑制由熱交換器蒸發(fā)海水而生成的鹽和水垢的產(chǎn)生，從而能夠長(zhǎng)期進(jìn)行該制水裝置的穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0010](2)在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述熱交換器經(jīng)由分支通道被連接于所述冷卻水循環(huán)的循環(huán)通道，所述分支通道具備將所述循環(huán)通道的所述冷卻水供給到所述熱交換器的上游側(cè)的前往路徑和將來(lái)自該熱交換器的冷卻水返回到所述循環(huán)通道中的下游側(cè)的返回路徑，
[0011]所述旁通通道連接上游側(cè)的所述前往路徑與下游側(cè)的所述返回路徑。
[0012]根據(jù)該實(shí)施方式，在循環(huán)通道中循環(huán)的冷卻水向分支通道分流，并經(jīng)由分支通道的前往路徑向熱交換器供給，通過與海水的熱交換而被冷卻，該被冷卻的冷卻水經(jīng)由分支通道的返回路徑返回到循環(huán)通道中，另一方面，經(jīng)由連接前往路徑與返回路徑的旁通通道，由熱交換器冷卻的冷卻水返回到向熱交換器供給的冷卻水中，以能夠使向熱交換器供給的冷卻水的溫度下降。
[0013](3)在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，在所述旁通通道中設(shè)置有調(diào)整流過該旁通通道的所述下游側(cè)的所述冷卻水的流量的流量調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0014]根據(jù)該實(shí)施方式，由于能夠調(diào)整流過旁通通道的下游側(cè)的冷卻水的流量，即，由熱交換器冷卻之后，向上游側(cè)返回的冷卻水的流量，因此能夠調(diào)整該返回的冷卻水與上游側(cè)的冷卻水混合后的冷卻水的溫度。即，能夠調(diào)整向熱交換器供給的冷卻水的溫度。
[0015](4)在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，具備:水溫傳感器，檢測(cè)所述熱交換器的上游側(cè)的所述冷卻水的溫度及下游側(cè)的所 述冷卻水的溫度的至少任一方的溫度；和
[0016]控制機(jī)構(gòu)，基于所述水溫傳感器的檢測(cè)溫度，控制所述流量調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0017]根據(jù)該實(shí)施方式，檢測(cè)熱交換器的上游側(cè)的熱交換前的冷卻水的溫度或熱交換器的下游側(cè)的熱交換后的冷卻水的溫度，基于此，能夠控制經(jīng)由旁通通道向上游側(cè)返回的下游側(cè)的冷卻水的流量。
[0018](5)在本發(fā)明的進(jìn)一步其他實(shí)施方式中，所述內(nèi)燃機(jī)為船舶的內(nèi)燃機(jī)，所述冷卻水為冷卻所述內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水。
[0019]根據(jù)該實(shí)施方式，由于即使冷卻船舶的內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水的溫度變?yōu)楦邷?，也能夠?qū)⑾驘峤粨Q器供給的冷卻水的溫度抑制得較低，因此能夠抑制由熱交換器蒸發(fā)海水而生成的鹽和水垢的產(chǎn)生，從而能夠長(zhǎng)期進(jìn)行該制水裝置的穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0020](6)本發(fā)明的制水方法具備:加熱蒸發(fā)工序，通過與冷卻內(nèi)燃機(jī)的冷卻水的熱交換來(lái)對(duì)海水進(jìn)行加熱，并且使加熱的所述海水在減壓下蒸發(fā)并生成水蒸氣；和
[0021]冷凝工序，冷卻生成的水蒸氣并生成蒸餾水，
[0022]所述加熱蒸發(fā)工序包括將與所述海水進(jìn)行熱交換的所述冷卻水返回到熱交換前的冷卻水中的工序。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，由于在加熱蒸發(fā)工序中包括將與海水進(jìn)行熱交換并被冷卻的冷卻水返回到熱交換前的冷卻水中的工序，因此能夠使熱交換前的冷卻水的溫度下降。據(jù)此，由于即使從內(nèi)燃機(jī)供給的冷卻水的溫度變?yōu)楦邷?，也能夠?qū)⑴c海水進(jìn)行熱交換的冷卻水的溫度抑制得較低，因此能夠抑制由進(jìn)行海水與冷卻水的熱交換的熱交換器蒸發(fā)海水而產(chǎn)生的鹽和水垢的發(fā)生，從而能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行制水。
[0024]如此根據(jù)本發(fā)明，由于具備連接熱交換器的上游側(cè)與下游側(cè)的旁通通道，并經(jīng)由該旁通通道，將由熱交換器冷卻的下游側(cè)的冷卻水返回到上游側(cè)的冷卻水中，因此能夠使熱交換器的上游側(cè)的冷卻水，即，向熱交換器供給的冷卻水的溫度下降。據(jù)此，由于即使從內(nèi)燃機(jī)供給的冷卻水的溫度變?yōu)楦邷兀材軌驅(qū)⑾驘峤粨Q器供給的冷卻水的溫度抑制得較低，因此能夠抑制由熱交換器蒸發(fā)海水而生成的鹽和水垢的產(chǎn)生，從而能夠長(zhǎng)期進(jìn)行穩(wěn)定的制水。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是具備本發(fā)明的一實(shí)施方式的制水裝置的系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。[0026]圖2是圖1的制水裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖3是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的制水裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]圖1是具備本發(fā)明的一實(shí)施方式的制水裝置I的系統(tǒng)2的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0030]該實(shí)施方式的系統(tǒng)2搭載于船舶中，具備柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)3、用于循環(huán)冷卻該內(nèi)燃機(jī)3的缸套冷卻水的循環(huán)管道4和循環(huán)泵5。
[0031]在冷卻內(nèi)燃機(jī)3的缸套冷卻水的循環(huán)管道4中設(shè)置有第一閥6，并且連接有分流該第一閥6的分支管道7。該分支管道7具備將來(lái)自循環(huán)管道4的缸套冷卻水供給到制水裝置I的前往管道7a和將來(lái)自制水裝置I的冷卻水返回到循環(huán)管道4中的返回管道7b。
[0032]通過操作循環(huán)管道4的第一閥6，能夠調(diào)整流向制水裝置I的缸套冷卻水的流量。該制水裝置I以經(jīng)由分支管道7供給的缸套冷卻水為熱源由海水制造淡水。
[0033]圖2是表示圖1的制水裝置I的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0034]該實(shí)施方式的制水裝置I具備:熱交換器8，進(jìn)行作為原料水的海水與缸套冷卻水的間接熱交換，對(duì)海水進(jìn)行加熱，并減壓到低于大氣壓而生成水蒸氣；氣液分離罐9，對(duì)由該熱交換器8產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)行氣液分離；和冷凝器10，通過由未圖示的泵抽出的作為原料水的海水冷卻由氣液分離 罐9氣液分離的蒸氣并生成蒸餾水。
[0035]缸套冷卻水經(jīng)由從循環(huán)管道4分支的前往管道7a而被供給到熱交換器8中，由熱交換器8進(jìn)行熱交換而被冷卻的缸套冷卻水經(jīng)由返回管道7b向循環(huán)管道4返回。在前往管道7a中設(shè)置有第二閥13及第一逆止閥14，另一方面，在返回管道7b中設(shè)置有第三閥15。
[0036]冷凝器10、與此連通的氣液分離罐9及熱交換器8通過與冷凝器10連接的真空泵等真空發(fā)生源11，其內(nèi)部被維持為低于大氣壓的減壓。氣液分離罐9在內(nèi)部具備除沫器12，并且被供給通過利用熱交換器8與缸套冷卻水的熱交換而加熱并蒸發(fā)的水蒸氣，并進(jìn)行氣液分離。在氣液分離罐9內(nèi)被氣液分離后的鹽水再次返回到大海中。
[0037]進(jìn)行來(lái)自冷凝器10的海水與來(lái)自前往管道7a的缸套冷卻水的熱交換的熱交換器8由板式的熱交換器構(gòu)成，通過對(duì)薄金屬制的多個(gè)熱交換板在其之間隔著密封部件進(jìn)行層壓，并利用螺栓將該層壓體緊固在其兩側(cè)配設(shè)的面板上，從而在所述各熱交換板之間交互形成多個(gè)加熱側(cè)間隙流道與多個(gè)被加熱側(cè)間隙流道。缸套冷卻水被供給到加熱側(cè)間隙流道中，來(lái)自冷凝器10的海水被供給到被加熱側(cè)間隙流道中。
[0038]本實(shí)施方式的熱交換器8為小型且輕便的板式的熱交換器，從而設(shè)置空間也小。
[0039]近年來(lái)，在用于冷卻船舶的內(nèi)燃機(jī)3的循環(huán)管道4中循環(huán)的缸套冷卻水的溫度高，例如為90°C左右以上，若使來(lái)自循環(huán)管道4的缸套冷卻水直接導(dǎo)入熱交換器8中并與海水進(jìn)行熱交換，則因海水的蒸發(fā)而析出的鹽及水垢大量附著于熱交換器8。若大量的鹽和水垢附著于熱交換器8，則不僅無(wú)法避免因熱傳導(dǎo)系數(shù)的下降引起的的制水量的減少，而且去除所述鹽和水垢的維護(hù)的頻率增加，并且需要巨大的工作。
[0040]因此，在本實(shí)施方式中，為了能夠抑制鹽和水垢的附著而長(zhǎng)期進(jìn)行穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，以如下方式構(gòu)成。
[0041]即，設(shè)置連接熱交換器8的上游側(cè)的前往管道7a與下游側(cè)的返回管道7b的旁通管道16，經(jīng)由該旁通管道16，將返回管道7b的缸套冷卻水的一部分返回到前往管道7a的缸套冷卻水中。
[0042]在該旁通管道16中設(shè)置有泵17、調(diào)整向前往管道7a返回的缸套冷卻水的流量的第四閥18和第二逆止閥19。
[0043]在具有以上結(jié)構(gòu)的制水裝置I中，驅(qū)動(dòng)圖1的內(nèi)燃機(jī)3，通過循環(huán)泵5開始缸套冷卻水的循環(huán)，則制水裝置I的前往管道7a的第二閥13和返回管道7b的第三閥15被打開，循環(huán)管道4的缸套冷卻水向熱交換器8分流。
[0044]另外，開始制水裝置I的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動(dòng)旁通管道16的泵17。據(jù)此，供給到熱交換器8的缸套冷卻水被來(lái)自冷凝器10的海水冷卻，并經(jīng)由返回管道7b向循環(huán)管道4返回。
[0045]此時(shí)，返回管道7b的缸套冷卻水的一部分向旁通管道16供給，并返回到前往管道7a中。據(jù)此，在前往管道7a的熱交換前的缸套冷卻水中混合由熱交換器8冷卻的返回管道7b的冷卻水。據(jù)此，與前往管道7a與旁通管道16的連接部相比更下游側(cè)，即，熱交換器8的入口附近的缸套冷卻水的溫度下降。
[0046]例如，在本實(shí)施方式中，從循環(huán)管道4向前往管道7a供給的缸套冷卻水的溫度為90°C左右，混合來(lái)自旁通管道16的缸套冷卻水之后的缸套冷卻水，即，熱交換器8的入口附近的缸套冷卻水的溫度為80°C左右，通過利用熱交換器8與來(lái)自冷凝器10的海水的熱交換而被冷卻后的缸套冷卻水，即，熱交換器8的出口附近的缸套冷卻水的溫度為70°C左右。
[0047]如此，由于能夠使供給到熱交換器8中的缸套冷卻水的溫度下降，因此利用熱交換器8與該缸套冷卻水進(jìn)行熱交換的海水蒸發(fā)時(shí)，能夠抑制鹽和水垢附著于熱交換器8。 [0048]據(jù)此，能夠降低由于鹽和水垢引起的熱傳導(dǎo)系數(shù)的下降而制水量減少，并且能夠大幅降低鹽和水垢的去除等維護(hù)的頻率和工作，從而能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)該制水裝置I。
[0049]如圖3所示，作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式，還可以設(shè)置檢測(cè)熱交換器8的入口附近的缸套冷卻水的溫度的水溫傳感器20，并且設(shè)置基于通過該水溫傳感器20檢測(cè)出的缸套冷卻水的水溫，控制作為旁通管道16的流量調(diào)整閥的第四閥18的開度的作為控制機(jī)構(gòu)的控制器21，控制第四閥18的開度，以使熱交換器8的入口附近的缸套冷卻水的溫度變?yōu)槟繕?biāo)溫度。
[0050]此外，水溫傳感器20并不限于設(shè)置在熱交換器8的入口附近，還可以設(shè)置在熱交換器8的出口附近。
[0051]在上述實(shí)施方式中，雖然制水裝置I的熱交換器8設(shè)置在從循環(huán)管道4分支的分支管道7中，但是作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式，還可以將制水裝置I的熱交換器8設(shè)置在循環(huán)管道4中。
[0052]熱交換器8并不限于板式的熱交換器，還可以為多管式或其他熱交換器。
[0053]符號(hào)說(shuō)明
[0054]I 制水裝置
[0055]3 內(nèi)燃機(jī)
[0056]4 循環(huán)管道(循環(huán)通道)
[0057]5 循環(huán)泵
[0058]7 分支管道(分支通道)
[0059]8 熱交換器[0060]9氣液分離罐
[0061]10冷凝器
[0062]16旁通管道(旁通通道)
[0063]20水溫傳感器
[0064]21控制器。
【權(quán)利要求】
1.一種制水裝置，具備:熱交換器，通過冷卻內(nèi)燃機(jī)的冷卻水來(lái)對(duì)海水進(jìn)行加熱，并且減壓到低于大氣壓并生成水蒸氣；和冷凝器，冷卻由該熱交換器產(chǎn)生的蒸氣并生成蒸餾水，其特征在于， 具備連接所述熱交換器的上游側(cè)與下游側(cè)的旁通通道，并經(jīng)由該旁通通道，將所述熱交換器的下游側(cè)的所述冷卻水向所述上游側(cè)的冷卻水中返回。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制水裝置，其中， 所述熱交換器經(jīng)由分支通道被連接于所述冷卻水循環(huán)的循環(huán)通道，所述分支通道具備將所述循環(huán)通道的所述冷卻水供給到所述熱交換器的上游側(cè)的前往路徑和將來(lái)自該熱交換器的冷卻水返回到所述循環(huán)通道中的下游側(cè)的返回路徑， 所述旁通通道連接上游側(cè)的所述前往路徑與下游側(cè)的所述返回路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制水裝置，其中， 在所述旁通通道中設(shè)置有調(diào)整流過該旁通通道的所述下游側(cè)的所述冷卻水的流量的流量調(diào)整機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制水裝置，具備: 水溫傳感器，檢測(cè)所述熱交換器的上游側(cè)的所述冷卻水的溫度及下游側(cè)的所述冷卻水的溫度的至少任一方的溫度；和 控制機(jī)構(gòu)，基于所述水溫傳感器的檢測(cè)溫度，控制所述流量調(diào)整機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制水裝置，其中， 所述內(nèi)燃機(jī)為船舶的內(nèi)燃機(jī)，所述冷卻水為冷卻所述內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水。
6.一種制水方法，具備: 加熱蒸發(fā)工序，通過與冷卻內(nèi)燃機(jī)的冷卻水的熱交換來(lái)對(duì)海水進(jìn)行加熱，并且使加熱的所述海水在減壓下蒸發(fā)并生成水蒸氣；和 冷凝工序，冷卻生成的水蒸氣并生成蒸餾水， 其特征在于，所述加熱蒸發(fā)工序包括將與所述海水進(jìn)行熱交換的所述冷卻水返回到熱交換前 的冷卻水中的工序。
【文檔編號(hào)】C02F1/04GK104030378SQ201410068190
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】織田亨, 友田伸孝, 島田統(tǒng)行 申請(qǐng)人:笹倉(cāng)機(jī)械工程有限公司