JP2008168183A - 気液分離器及び造水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高純度の純水を容易に製造することができる気液分離器及び造水装置を提供する。
【解決手段】 導入口３１及び排気口５１を有する容器２と、容器２内における導入口３１と排気口５１との間に配置された液滴捕集部材４とを備え、導入口３１から排気口５１に向けて上昇する被処理液の蒸気に含まれる液滴を、液滴捕集部材４において捕集可能に構成された気液分離器１であって、容器２は、導入口３１と液滴捕集部材４との間における内面全周から内方へ突出するように配置されたテープ状の遮断板１０を備える気液分離器１である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被処理液の蒸気から液滴を分離して純水を製造する気液分離器及び造水装置に関する。

海水や油分含有廃液などの被処理液から純水を製造する造水装置として、被処理液を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱された被処理液が供給されることによりフラッシュ蒸発が生じて蒸気が発生する気液分離器と、前記気液分離器で発生した蒸気を凝縮する凝縮手段とを備える造水装置が一般的に知られている。

この造水装置に用いられる気液分離器として、例えば、特許文献１に開示された気液分離器が知られている。図５に示すように、この気液分離器１００は、容器１０２と、容器１０２内に配置された液滴捕集部材１０４とを備え、容器１０２は、液滴捕集部材１０４より下方に開口する導入口１０３と、液滴捕集部材１０４より上方に開口する排気口１０５とを備えており、導入口１０３から容器１０２内に被処理液を導入して蒸発させることにより容器１０２内に蒸気を発生させ、発生した蒸気が容器１０２内を上昇して液滴捕集部材１０４を通過するときに液滴捕集部材１０４により被処理液の液滴を捕集し、液滴が除去された蒸気を排気口１０５から容器１０２外へ排出するものである。
特開２００４−２４９２２５号公報

しかし、このような気液分離器１００では、容器１０２内で蒸発しなかった被処理液が容器１０２の内面に付着して水膜を形成する場合があり、この水膜が容器１０２内を高速で上昇する蒸気の流れに伴って上昇し、液滴捕集部材１０４で捕集されることなく液滴捕集部材１０４を通過して排気口１０５から蒸気と共に排出されることがあった。これにより、水膜に含まれる塩分等の不純物によって、製造される純水の純度低下を招くことがあったので、特に純度の高い純水を製造する場合には更に改良の余地があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、高純度の純水を容易に製造することができる気液分離器及び造水装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、導入口及び排気口を有する容器と、前記容器内における前記導入口と前記排気口との間に配置された液滴捕集部材とを備え、前記導入口から前記排気口に向けて上昇する被処理液の蒸気に含まれる液滴を、前記液滴捕集部材において捕集可能に構成された気液分離器であって、前記容器は、前記導入口と前記液滴捕集部材との間における内面全周から内方へ突出するように配置されたテープ状の遮断板を備える気液分離器により達成される。

また、上記気液分離器において、前記遮断板は、前記容器の内面に螺旋状に設けられており、前記導入口は、前記容器内に導入する蒸気が前記遮断板の螺旋方向と逆方向に旋回しながら上昇するように形成されていることが好ましい。

また、前記遮断板は、内方先端が下方へ傾斜していることが好ましい。

また、前記容器は、前記導入口の上方を覆うように設けられたカバー板を備えることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、被処理液を加熱蒸発させる加熱手段と、前記加熱手段により生成された蒸気から液滴を分離する気液分離器と、前記気液分離器により液滴が除去された蒸気を凝縮する凝縮手段とを備え、前記気液分離器は、上記のいずれかの気液分離器である造水装置により達成される。

本発明に係る気液分離器及び造水装置によれば、高純度の純水を容易に製造することができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る気液分離器１を備える造水装置９０の斜視図である。

図１に示すように、この造水装置９０は、被処理液を加熱して蒸発させる加熱器９１と、加熱器９１で生成された蒸気から液滴を分離する気液分離器１と、気液分離器１により液体が除去された蒸気を凝縮する凝縮器９２とを備えている。被処理液は、本実施例では海水を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、油分含有廃液などであってもよい。

加熱器９１は、被処理液を加熱して蒸気を発生させることができるものであればその構成は特に限定されないが、本実施形態では、積層された複数の伝熱プレートを備え、図示しない被処理液供給管から供給された被処理液を各伝熱プレート間に流通させて伝熱プレートと熱交換させることにより加熱して蒸気を発生させる公知のプレート型熱交換器を用いている。

凝縮器９２は、蒸気を冷却して液化させることができるものであればその構成は特に限定されないが、本実施形態では、積層された複数の伝熱プレートを備え、気液分離器１から排出される蒸気を各伝熱プレート間に流通させて伝熱プレートと熱交換させることにより冷却する公知のプレート型熱交換器を用いている。

図２は、気液分離器１の縦断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図２及び図３に示すように、気液分離器１は、密閉された円筒状の容器２を備えており、容器２の内部は、例えば図示しない真空ポンプ等により減圧され、ほぼ真空状態とされている。

容器２は、下部に開口した導入口３１と、上部に開口した排気口５１と、底部に開口した排液口６１とを備えており、導入口３１には、加熱器９１から容器２に被処理液の蒸気を案内する導入管３２が接続され、排気口５１には、容器２から凝縮器９２に蒸気を案内する排気管５２が接続され、排液口６１には、容器２から被処理液を外部へ排出する排液管６２が接続されている。導入口３１は、導入管３２により案内された被処理液の蒸気が容器２の横断面視における容器２の内面の接線方向に沿って導入され、容器２内において旋回しながら上昇するように開口している。

また、容器２は、内部に配置された液滴捕集部材４と、内壁に設けられた遮断板１０及びカバー板２１とを備えている。

液滴捕集部材４は、容器２の内面から内方に突出する複数の保持部材２２の上に設置されており、容器２内における導入口３１より上方かつ排気口５１より下方に配置されている。保持部材２２は、容器２の周方向に間隔をあけて設けられている。液滴捕集部材４は、蒸気中に存在する被処理液の液滴（ミスト）を捕集して蒸気から液滴を除去することにより、蒸気と被処理液とを分離することができるものであればその構成は特に限定されず、例えば、金網を積層したデミスタ、エルミネーター、バッフルプレートなどを用いることができる。

遮断板１０は、導入口３１より上方かつ液滴捕集部材４より下方における容器２の内面全周から内方へ突出するように配置されたテープ状の部材であり、容器２の内面に螺旋状に設けられている。また、遮断板１０は、容器２の内面全周にわたって連続して延びており、周方向の端部同士が上下に重なり合っている。

容器２の内面に対する遮断板１０の固定方法は、遮断板１０が容器２に密接されていれば特に限定されず、例えば溶接により固定することができる。また、遮断板１０の螺旋方向は、容器２内における蒸気がこの螺旋方向と逆方向に旋回しながら上昇するように構成されている。また、遮断板１０の突出幅は、広すぎると蒸気の流路が狭くなり装置が大型化するおそれがある一方、狭すぎると容器２の内面に沿って上昇する被処理液の流れを遮断しにくくなるので、例えば１０ｍｍ〜６０ｍｍであることが好ましく、３０ｍｍ〜４０ｍｍであることがより好ましい。また、遮断板１０の突出幅は、蒸気の上昇流に対する抵抗性の観点から、均一であることが好ましい。また、遮断板１０の面積は、蒸気の流れを阻害しないように、カバー板２１の面積に比べて狭いことが好ましい。また、遮断板１０は、液滴捕集部材４と間隔をあけて設置されており、この間隔は、液滴捕集部材４の機能を確保する観点から、例えば、１０ｃｍ〜３０ｃｍであることが好ましい。

カバー板２１は、導入口３１の上方を覆うように容器２の内面から内方に突出する板状の部材である。カバー板２１は、導入口３１の開口部付近から容器２の周方向に略半円周にわたって延びるように設けられており、両端部において突出幅が狭く、中央部において突出幅が広くなる三日月型の形状を有している。

次に、以上のように構成された気液分離器１及び造水装置９０を用いて純水を製造する方法を説明する。

まず、図示しない被処理液供給管から被処理液を加熱器９１に供給し、加熱器９１で被処理液を加熱する。加熱された被処理液は、低圧力下で蒸発し、発生した蒸気は導入管３２を介して導入口３１から容器２に導入される。この蒸気には、被処理液の液滴（ミスト）が混入している。蒸気が容器２に導入される際、蒸気に含まれる液滴が導入口３１から吹き上がるのをカバー板２１により抑制する。容器２内の蒸気は、例えば約８ｍ〜３０ｍ／秒の流速で、導入口３１から排気口５１に向けて上昇してゆく。また、蒸気は、導入口３１から容器２に導入されるときに、容器２の横断面視における容器２の内面の接線方向に導入されると共に、カバー板２１により容器２の周方向に案内されるので、容器２内で旋回する。容器２内を旋回しつつ上昇する蒸気は、液滴捕集部材４を通過し、排気口５１を介して排気管５２から排出される。蒸気が液滴捕集部材４を通過するとき、蒸気に混入している被処理液の液滴が液滴捕集部材４により捕集され、容器２の底部に落下して溜まる。

容器２内の蒸気には、被処理液のミストが混入しており、また、容器２の底部には被処理液が溜まっているため、容器２の内面には、被処理液が付着し、被処理液の液膜が形成される。容器２の内面に付着した被処理液は、蒸気が上昇することに伴い、容器２の内面に沿って上方へ流れるが、遮断板１０によって流れが遮断され、蒸気の上昇流に抵抗可能な重量及び大きさを有する液滴に成長した後、容器２の底部へ落下する。

容器２の底部の被処理液は、排液管６２から外部へ排出される。また、排気口５１から排出された蒸気は、凝縮器９２に導入され、凝縮器９２で凝縮されることにより純水が造られる。

本実施形態に係る気液分離器１及び造水装置９０によれば、容器２が導入口３１と液滴捕集部材４との間における内面全周から内方へ突出するように配置されたテープ状の遮断板１０を備えるので、容器２内の蒸気に含まれる被処理液の液滴が容器２の内面に付着して液膜を形成し、この液膜が蒸気の流れに伴って上昇することがあっても、液膜の流れを遮断板１０により遮断することができる。したがって、被処理液が液滴捕集部材４を通過して排気口５１から蒸気と共に排出されるのを防ぐことができ、高純度の純水を容易に製造することができる。

また、遮断板１０が容器２の内面に螺旋状に設けられており、導入口３１が、容器２内に導入する蒸気が遮断板１０の螺旋方向と対向する方向への流れとして旋回しながら上昇するように形成されているので、蒸気が容器２内を旋回しながら上昇する一方、遮断板１０でせき止められた被処理液が蒸気の旋回に伴い遮断板１０に沿って同方向に旋回することにより遮断板１０に沿って下降してゆく。これにより、被処理液が容器２内で上昇することを防ぐことができる。

また、容器２が導入口３１の上方を覆うように設けられたカバー板２１を備えるので、蒸気が容器２に導入されるときに液滴が吹き上がることを抑制しつつ、蒸気を旋回させて旋回の遠心力により蒸気中の液滴を容器２の内面に付着させることができる。これにより、より多くの液滴を容器２の内面に付着させ、この液滴の上昇を遮断板１０により遮断することができるので、排出される蒸気中に含まれる被処理液の量を少なくすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、遮断板１０は、容器２の内面から内方に突出していたが、容器２の内壁に付着した被処理液の流れを遮断し、蒸気の上昇流に抵抗可能な重量及び大きさを有する液滴に成長させることができればその角度は特に限定されず、図４（ａ）に示すように、容器２の内壁から容器２の底部に向かって下方へ延びる構成であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、容器２の内壁から垂直に延びた後に屈折して容器２の底部に向かって下方へ延びる構成であってもよい。このような構成によれば、遮断板１０が下方へ傾斜しており、遮断板１０の径方向の内側先端部分が容器２の下方へ向かうので、被処理液の上昇流をより確実に遮断することができる。

また、本実施形態では、遮断板１０は、容器２の内面に螺旋状に設けられていたが、容器２の内面全周に設けられていればその構成は特に限定されず、容器２の内面にリング状に連続して設けられていてもよい。

また、遮断板１０は、容器２の内周面全周にわたって連続して延びる構成であったが、容器２の内壁に付着して上昇する被処理液の流れを遮断することができればその構成は限定されず、容器２の周方向に複数に分割された構成であってもよい。この場合、複数の遮断板１０は、容器２内においてほぼ同じ高さに設置されており、容器２の周方向の端部同士が上下に重なりあっている。また、この分割された遮断板１０は、容器２の内壁に対して傾斜していてもよく、また、螺旋状に設置されていてもよい。

また、本実施形態では、蒸気が容器２内で旋回する構成であったが、蒸気の旋回は必ずしも必要ではない。例えば、容器２の底部に導入口３１を形成し、導入口３１から蒸気を上方へ導入することにより、容器２内の蒸気に上昇流のみを生じさせる構成であってもよい。

また、本実施形態では、主として加熱器９１において蒸気を発生させる構成であるが、蒸気の発生が主として気液分離器１において行われるように構成することも可能であり、例えば、加熱器で加熱した被処理液を減圧状態の容器２内にミスト状に噴射することによりフラッシュ蒸発を生じさせ、蒸気を発生させる構成であってもよい。

本発明の一実施形態に係る気液分離器を備える造水装置の斜視図である。 気液分離器の縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 他の実施形態に係る遮断板の断面図である。 従来の気液分離器の縦断面図である。

符号の説明

１ 気液分離器
２ 容器
４ 液滴捕集部材
１０ 遮断板
２１ カバー板
３１ 導入口
５１ 排気口
６１ 廃液口
９０ 造水装置
９１ 加熱器
９２ 凝縮器

Claims (5)

1. 導入口及び排気口を有する容器と、前記容器内における前記導入口と前記排気口との間に配置された液滴捕集部材とを備え、前記導入口から前記排気口に向けて上昇する被処理液の蒸気に含まれる液滴を、前記液滴捕集部材において捕集可能に構成された気液分離器であって、
   前記容器は、前記導入口と前記液滴捕集部材との間における内面全周から内方へ突出するように配置されたテープ状の遮断板を備える気液分離器。
2. 前記遮断板は、前記容器の内面に螺旋状に設けられており、
   前記導入口は、前記容器内に導入する蒸気が前記遮断板の螺旋方向と逆方向に旋回しながら上昇するように形成されている請求項１に記載の気液分離器。
3. 前記遮断板は、内方先端が下方へ傾斜している請求項１又は２に記載の気液分離器。
4. 前記容器は、前記導入口の上方を覆うように設けられたカバー板を備える請求項１から３のいずれかに記載の気液分離器。
5. 被処理液を加熱蒸発させる加熱手段と、
   前記加熱手段により生成された蒸気から液滴を分離する気液分離器と、
   前記気液分離器により液滴が除去された蒸気を凝縮する凝縮手段とを備え、
   前記気液分離器は、請求項１から４のいずれかに記載の気液分離器である造水装置。

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