JP2000312877A - 純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸留水に非凝縮性気体が溶け込むのを防止
して高純度の純水を得ることができる純水製造装置を提
供することである。 【解決手段】 凝縮器１の下流側に蒸留水の貯溜部９を
設けるとともに、この貯溜部９に加熱手段１２を設けた
構成であり、前記加熱手段１２を、前記貯溜部９の底部
に設けた構成である。さらに、前記凝縮器１と前記貯溜
部９との間に気体排出部１５を設けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、純水製造装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】純水の１つとしての蒸留水は、各種製造
分野や医療分野において、部品や容器などの洗浄水とし
て、また医薬品などの希釈液として用いられている。こ
の蒸留水の製造装置は、原料となる水（以下、「原料
水」という）を加熱し、蒸発させる蒸発器と、蒸発器で
発生させた蒸気を凝縮させる凝縮器とで構成される。そ
して、高純度の蒸留水を得るために、原料水に濾過処理
や脱イオン処理などの処理を施した後、蒸発器へ供給す
るようにしている。

【０００３】ところで、前記蒸発器では、原料水の加熱
によって蒸気が発生するほか、原料水に溶け込んでいる
気体（たとえば、二酸化炭素や酸素など）が分離する。
そのため、凝縮器には、蒸気と原料水から分離した気体
とが流入する。蒸気は凝縮器において凝縮して蒸留水と
なるが、原料水から分離した気体は凝縮しない（以下、
この気体を「非凝縮性気体」という）。この非凝縮性気
体は、蒸留水と接触すると、蒸留水に溶け込んでしま
う。この非凝縮性気体のうち、とくに二酸化炭素は蒸留
水に溶け易く、蒸留水の純度の度合いの１つである電気
伝導度を増加させてしまうため、蒸留水の純度を低下さ
せる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記問題
点に鑑み、蒸留水に非凝縮性気体が溶け込むのを防止し
て高純度の純水を得ることができる純水製造装置を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたものであって、請求項１に記載
の発明は、凝縮器の下流側に蒸留水の貯溜部を設けると
ともに、この貯溜部に加熱手段を設けたことを特徴とし
ている。

【０００６】請求項２に記載の発明は、前記加熱手段
が、前記貯溜部の底部に設けられていることを特徴とし
ている。

【０００７】請求項３に記載の発明は、前記凝縮器と前
記貯溜部との間に気体排出部を設けたことを特徴として
いる。

【０００８】請求項４に記載の発明は、前記貯溜部に形
成した蒸留水の取出部の下流側に、純水の純度判定手段
を設けたことを特徴としている。

【０００９】さらに、請求項５に記載の発明は、前記純
度判定手段による純度の判定結果に応じて、純水の採取
と廃棄を切り替える流路切替手段を設けたことを特徴と
している。

【発明の実施の形態】この発明は、蒸気を凝縮させて純
水としての蒸留水を得る純水製造装置において実現され
る。この純水製造装置は、少なくとも凝縮器を備える。
この凝縮器へ蒸気を供給する蒸発器は、純水製造装置に
組み込んだ構成とすることも、純水製造装置と別の構成
とすることもできる。

【００１０】凝縮器は、蒸気を冷却して凝縮させること
により蒸留水を得る。この凝縮器の下流側，すなわち蒸
留水の出口側に蒸留水の貯溜部を設ける。この貯溜部に
は、蒸留水の取出部を設ける。さらに、この貯溜部に
は、蒸留水の加熱手段を設ける。この加熱手段は、好ま
しくは、貯溜部の底部に設け、この貯溜部の底部から蒸
留水を加熱するように構成する。この加熱手段は、さら
に好ましくは、蒸留水の取出部も加熱するように構成す
る。この加熱手段は、たとえば蒸気によって加熱を行
う，所謂蒸気ジャケットとすることもできるし、また電
気ヒータとすることもできる。

【００１１】以上の構成の純水製造装置において、凝縮
器は、蒸発器からの蒸気を凝縮させ、凝縮によって生じ
た蒸留水は、貯溜部に貯溜される。また、この凝縮器に
は、非凝縮性気体も流入し、蒸留水とともに貯溜部へ向
けて流れる。この貯溜部では、加熱手段によって蒸留水
が加熱されることにより、所謂加熱脱気が行われるた
め、蒸留水に残留する非凝縮性気体が分離する。そし
て、この分離した非凝縮性気体は、貯溜部における蒸留
水の水面よりも上方に溜まる。また、この貯溜部におけ
る蒸留水の水面よりも上方には、前記蒸発器から蒸気と
ともに流入した非凝縮性気体も溜まっている。これらの
非凝縮性気体は、貯溜部における蒸留水の水面と接して
いるが、この蒸留水は加熱手段によって加熱されている
ため、再び溶け込むのが防止される。したがって、この
貯溜部から取り出される蒸留水は、純度の高いものとな
る。

【００１２】さらに、この発明においては、凝縮器と貯
溜部との間に気体排出部を設ける。そして、この気体排
出部は、加熱手段によって蒸留水から分離した非凝縮性
気体や、前記蒸発器から蒸気とともに流入した非凝縮性
気体を、凝縮器から貯溜部へ至る系路中から系外へ排出
するためのもので、貯溜部内の蒸留水の水面よりも上方
に開口するように設ける。この気体排出部によって、貯
溜部内の蒸留水に、その水面から非凝縮性気体が溶け込
むのを防止できるため、蒸留水の純度が低下するのを防
止することができる。この気体排出部は、凝縮器から貯
溜部へ至る系路中の圧力を利用して系外へ非凝縮性気体
を排出するように構成することもできるが、エゼクタや
水封式真空ポンプなどの負圧吸引手段を接続して、強制
的に非凝縮性気体を排出するように構成することもでき
る。

【００１３】さらに、この発明においては、貯溜部に形
成した蒸留水の取出部の下流側に、蒸留水の純度判定手
段を設ける。この純度判定手段は、電気伝導度検出手
段，溶存酸素濃度検出手段，ｐＨ検出手段などの純度検
出手段を取出部の下流側に設け、この純度検出手段によ
る蒸留水の純度の検出値に基づいて、蒸留水の純度が所
定の基準を満たしているかどうかを判定する制御器とで
構成する。この純度判定手段により、所望の純度の蒸留
水が得られているかどうかを判定することができ、蒸留
水の品質の管理を容易に行うことができる。

【００１４】さらに、純度判定手段による蒸留水の純度
の判定結果に応じて、蒸留水の採取と廃棄を切り替える
流路切替手段を設ける。ここで、蒸留水の採取とは、た
とえば蒸留水タンクに収容することであり、また蒸留水
の廃棄とは、たとえば排水タンクや排水ラインを介して
排水することである。この構成によると、所定の純度以
上の蒸留水のみを選択的に採取することができるため、
高純度の蒸留水のみを得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明に係る純水製造装置の一実施
例について、図面を参照しながら説明する。ここで、図
１は、この発明の一実施例の概略的な説明図である。

【００１６】図１において、この純水製造装置は、蒸発
器（図示省略）を別構成としてある。この蒸発器は、た
とえばリボイラであって、蒸気の供給を受けてこれを熱
源とし、原料水を加熱する。ここで、この蒸発器への原
料水は、前記したように、濾過処理や脱イオン処理のよ
うな各種水処理を施して純度を高めた水であり、この原
料水を加熱して得た蒸気は、所謂清浄蒸気である。

【００１７】この発明における前記純水製造装置は、凝
縮器１を備える。この凝縮器１は、図示する実施例で
は、上下方向に延びる筒状の凝縮器本体２内に多数の伝
熱管３を設けた，所謂シェルアンドチューブ式の熱交換
器である。前記凝縮器本体２の上端には、前記各伝熱管
３の上端の開口を覆うようにヘッダ４を設けてある。こ
のヘッダ４には、前記清浄蒸気が給蒸ライン５から供給
される。また、前記凝縮器１は、前記凝縮器本体２と前
記各伝熱管３との間の空間に第一冷却水ライン６から冷
却水を導入し、使用後の冷却水を第一排水ライン７から
排出する。

【００１８】前記凝縮器１の下端には、貯溜筒８を設け
てある。この貯溜筒８は、前記各伝熱管３内から落下す
る蒸留水を貯溜する貯溜部９を形成する。また、前記貯
溜筒８の底部には、蒸留水の取出部１０を設けてある。
この取出部１０は、ほぼ鉛直方向に沿う透孔としてあ
り、その下端には、蒸留水の取出ライン１１を接続して
ある。

【００１９】前記貯溜筒８の下端には、加熱手段１２を
設けてある。この加熱手段１２は、蒸気を熱源とする，
所謂蒸気ジャケットである。前記加熱手段１２は、さら
に前記取出部１０を取り囲むように設けてある。したが
って、前記加熱手段１２は、前記貯溜筒８を底部から加
熱するとともに、前記取出部１０をその周囲から加熱す
る。前記加熱手段１２には、熱源としての蒸気を供給す
る蒸気ライン１３と、加熱後の蒸気およびドレンを排出
するドレンライン１４とを接続してある。

【００２０】前記貯溜筒８の上部には、気体排出部とし
ての排気ライン１５を設けてある。この排気ライン１５
は、前記貯溜部９における蒸留水の最高水位よりも上方
に接続してある。

【００２１】前記取出部１０には、前記貯溜部９内の蒸
留水の水位に応じて、蒸留水の取り出しを制御する取出
制御手段１６を設けてある。この取出制御手段１６は、
前記貯溜筒８内に上下方向に移動可能に配置したフロー
ト部材１７と、このフロート部材１７に連結した弁体１
８とで構成してある。前記フロート部材１７は、蒸留水
の水位に応じて上下方向に移動し、前記弁体１８は、前
記フロート部材１７の移動に応じて前記取出部１０を開
閉する。

【００２２】前記取出ライン１１は、その下流側を２つ
に分岐させてあり、それぞれの下流端を蒸留水タンク１
９および排水タンク２０のそれぞれに接続してある。前
記取出ライン１１における分岐部分には、流路切替手段
として、三方切替式の制御弁２１を設けてある。

【００２３】また、前記取出ライン１１における前記取
出部１０と前記制御弁２１との間には、上流側から順
に、冷却器２２および電気伝導度検出手段２３を設けて
ある。前記冷却器２２は、第二冷却水ライン２４から冷
却水の供給を受け、第二排水ライン２５から使用後の冷
却水を排出する。前記制御弁２１および前記電気伝導度
検出手段２３は、それぞれ回線（符号省略）を介して制
御器２６に接続してある。ここで、前記排水タンク２０
には、前記第一排水ライン７，前記ドレンライン１４，
前記排気ライン１５および前記第二排水ライン２５も接
続してある。

【００２４】前記構成の純水製造装置における純水，す
なわち蒸留水の製造について説明する。ここにおいて、
初期状態では、前記貯溜部９内に蒸留水がない状態とす
る。まず、前記給蒸ライン５から前記凝縮器１へ清浄蒸
気を供給するとともに、前記蒸気ライン１３から前記加
熱手段１２へ蒸気を供給する。前記蒸気ライン１３から
の蒸気は、前記蒸発器（図示省略）へ熱源として供給す
る蒸気を使用する。また、前記第一冷却水ライン６およ
び前記第二冷却水ライン２４から前記凝縮器１および前
記冷却器２２のそれぞれへ冷却水を供給する。

【００２５】前記給蒸ライン５から前記凝縮器１へ供給
された清浄蒸気は、前記ヘッダ４内へ流入した後、前記
各伝熱管３へ流入する。また、前記第一冷却水ライン６
から前記凝縮器１へ供給された冷却水は、前記凝縮器本
体２内における前記各伝熱管３の外側の空間へ流入し、
前記各伝熱管３内の清浄蒸気を凝縮させた後、前記第一
排水ライン７から前記排水タンク２０へ排出される。

【００２６】前記伝熱管３内で清浄蒸気の凝縮によって
生じた蒸留水は、前記各伝熱管３の内壁を伝わって前記
貯溜筒８へ落下し、前記貯溜部９に溜まっていく。前記
貯溜部９に溜まった蒸留水は、前記加熱手段１２によっ
て前記貯溜筒８の底側から加熱されることで加熱脱気が
行われる。そのため、前記貯溜部９内の蒸留水からは、
非凝縮性気体が分離し、前記貯溜筒８内に溜まってい
く。また、前記蒸発器から、清浄蒸気とともに前記凝縮
器１内へ流入した非凝縮性気体は、凝縮することなく前
記貯溜筒８内へ流入する。この非凝縮性気体は、蒸留水
から分離した非凝縮性気体とともに、前記貯溜部９内に
おける蒸留水の水面よりも上方に溜まっていくが、前記
貯溜筒８と前記排水タンク２０との間の圧力差により、
前記貯溜筒８から前記排気ライン１５を介して前記排水
タンク２０へ排出される。

【００２７】そして、前記清浄蒸気を継続して凝縮させ
ることにより、前記貯溜部９内の蒸留水の水位が上昇し
ていく。前記取出制御手段１６は、前記貯溜部９内の蒸
留水が所定水位に達するまでは蒸留水の取り出しを停止
しているが、所定水位以上となると、前記取出部１０か
らの蒸留水の取り出しを可能とする。蒸留水の取り出し
が可能となると、前記貯溜部９の蒸留水は、前記取出部
１０内へ流れ込み、前記取出ライン１１を前記制御弁２
１へ向けて流れる。

【００２８】前記取出部１０は、前記加熱手段１２によ
ってその周囲から加熱されるため、前記貯溜筒８と同様
に、前記取出部１０内を流れる蒸留水は加熱脱気され、
分離された非凝縮性気体は、前記取出部１０から前記貯
溜筒８内の蒸留水の水面上の空間に流入する。そして、
この非凝縮性気体は、前記したように、前記排気ライン
１５によって前記貯溜筒８から前記排水タンク２０へ排
出される。

【００２９】また、前記貯溜部９内の蒸留水は、所定水
位に達するまでは前記取出制御手段１６によって前記取
出部１０からの取り出しが停止されており、所定水位以
上となると、前記取出部１０の取り出しが可能となる。
そのため、蒸留水は、前記貯溜部９の蒸留水の水面以下
のところから前記取出部１０を介して取り出されるた
め、蒸留水に非凝縮性気体が気泡となった状態で取り出
されることがなくなる。したがって、前記取出ライン１
１内を蒸留水が流通する過程において、非凝縮性気体が
蒸留水に溶け込むのを防止でき、蒸留水の純度の低下を
防止することができる。すなわち、非凝縮性気体が気泡
となると、表面積が拡大して蒸留水に溶け込み易くなる
が、前記取出制御手段１６は、蒸留水への気泡の混入を
防止することにより、蒸留水の純度の低下を防止するこ
とができる。

【００３０】以上のように、前記加熱手段１２によっ
て、前記貯溜部９内および前記取出部１０内の蒸留水を
加熱することにより、前記貯溜部９内の蒸留水を加熱脱
気してから取り出すことができるため、非凝縮性気体の
溶け込んでいない、純度の高い蒸留水を得ることができ
る。また、前記貯溜筒８内における蒸留水の水面よりも
上方に溜まる非凝縮性気体は、前記貯溜筒８から前記排
気ライン１５を介して順次取り出されるため、前記貯溜
部９の蒸留水にその水面から非凝縮性気体が溶け込むの
を抑制することができ、前記加熱手段１２による加熱脱
気の効果と合わせて、純度の高い蒸留水を得ることがで
きる。

【００３１】以上のようにして、前記取出ライン１１へ
取り出された純度の高い蒸留水は、前記冷却器２２によ
って所定の温度に冷却された後、前記制御弁２１へ向け
て流れる。この流通過程において、蒸留水の純度の判定
のために、前記電気伝導度検出手段２３によって蒸留水
の電気伝導度を検出し、この電気伝導度が所定の値以下
であれば、前記制御器２６は蒸留水の純度が所定の基準
を満たしていると判断し、前記制御弁２１を制御して前
記蒸留水タンク１９へ向けて蒸留水を流通させる。一
方、この電気伝導度が所定の値以上であれば、前記制御
器２６は蒸留水の純度が所定の基準を満たしていないと
判断し、前記制御弁２１を制御して前記排水タンク２０
へ向けて蒸留水を流通させ、前記排水タンク２０から系
外へ排出する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る純
水製造装置によれば、貯溜部に一旦蒸留水を貯溜し、加
熱手段によってこの蒸留水を加熱して非凝縮性気体を分
離してから取り出すようにしたので、非凝縮性気体の溶
け込みによる蒸留水の純度の低下を防止できるため、高
純度の純水を得ることができる。

【００３３】そして、この発明に係る純水製造装置によ
れば、凝縮器と貯溜部との間から、非凝縮性気体を排出
するようにしたので、貯溜部内の蒸留水の水面からの非
凝縮性気体が溶け込むのを抑制することができるため、
前記加熱手段による加熱脱気の効果に相乗的に作用し
て、高純度の純水を得ることができる。

【００３４】加えて、この発明に係る純水製造装置によ
れば、純度判定手段によって、所望の純度の純水が得ら
れているかどうかを判定することができ、純水の品質の
管理を容易に行うことができる。

【００３５】さらに加えて、この発明に係る純水製造装
置によれば、前記純度判定手段による純度の判定結果に
応じて、所定の純度以上の純水のみを選択的に採取する
ことができるため、高純度の純水のみを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略的な説明図である。

【符号の説明】

１ 凝縮器 ９ 貯溜部 １０ 取出部 １２ 加熱手段 １５ 排気ライン（気体排出部） ２１ 制御弁（流路切替手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凝縮器１の下流側に蒸留水の貯溜部９を
   設けるとともに、この貯溜部９に加熱手段１２を設けた
   ことを特徴とする純水製造装置。
2. 【請求項２】 前記加熱手段１２が、前記貯溜部９の底
   部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   純水製造装置。
3. 【請求項３】 前記凝縮器１と前記貯溜部９との間に気
   体排出部１５を設けたことを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の純水製造装置。
4. 【請求項４】 前記貯溜部９に形成した蒸留水の取出部
   １０の下流側に、純水の純度判定手段を設けたことを特
   徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の純
   水製造装置。
5. 【請求項５】 前記純度判定手段による純度の判定結果
   に応じて、純水の採取と廃棄を切り替える流路切替手段
   ２１を設けたことを特徴とする請求項４に記載の純水製
   造装置。