JP2006130379A - 蒸留水製造装置、及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 抽気装置を備え、連続して長時間不凝縮ガスの抽気を行うことができ、運転効率を向上させることができる蒸留水製造装置を提供すること。
【解決手段】
不凝縮ガスの抽気を行なう抽気装置５０を備え、原料水を蒸留して蒸留水を作る蒸留水製造装置であって、その油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離機構を備えた複数台の真空ポンプ５１と、該複数の真空ポンプ５１の運転／停止を制御する運転制御装置５４とを具備し、運転制御手段５４は、蒸留水製造装置から不凝縮ガスの抽気を行う際に、所定の優先条件に従って複数の真空ポンプ５１うちのいずれかの真空ポンプ５１を選択して運転することで、その時点でメンテナンス状態が最も良い真空ポンプ５１が選択され運転されるように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、減圧下で原料水を加熱し、発生した水蒸気を凝縮して蒸留水を製造する蒸留水製造装置、及びその運転方法に関し、特に不凝縮ガスの抽気を行なう抽気装置、及び抽気方法に特徴を有する蒸留水製造装置、及びその運転方法に関するものである。

図１は従来のこの種の蒸留水製造装置の構成例を示す図である。同図に示すように、蒸留水製造装置は、脱気器１０と、多段式の蒸発装置２０と、凝縮器４０とを備えた蒸留装置と、抽気装置５０で構成されている。

脱気器１０内に導入された原料水１００は熱交換器１０ａにより熱源媒体１０１との間で熱交換が行なわれ、加熱脱気される。脱気された原料水１００は、蒸発装置２０の最上段に設置された第１蒸発器２１に導かれ、該第１蒸発器２１の熱交換器２１ａにより熱源媒体１０１との間で熱交換が行なわれ、水蒸気１０２が発生すると共に、原料水１００は濃縮原料水１０３となる。濃縮原料水１０３は第２蒸発器２２内に導かれると共に、水蒸気１０２は該第２蒸発器２２内の熱交換器２２ａに導かれ、濃縮原料水１０３と水蒸気１０２の間で熱交換が行なわれ、水蒸気１０２は凝縮されて蒸留水１０４になると共に、濃縮原料水１０３から水蒸気１０５が発生して該濃縮原料水１０３は更に濃縮された濃縮原料水１０６となる。

上記のような水蒸気の発生、凝縮、原料水の濃縮を繰り返し、濃縮原料水１０６は最下段蒸発器２３内に導かれると共に、水蒸気１０５は該最下段蒸発器２３内の熱交換器２３ａに導かれ、該濃縮原料水１０６と水蒸気１０５との間で熱交換が行なわれ、水蒸気１０７が発生すると共に、濃縮原料水１０６が更に濃縮され濃縮水１０９となる。水蒸気１０７は凝縮器４０の熱交換器４０ａに導入され、該凝縮器４０内に導入された冷却媒体１１０との間で熱交換が行なわれ凝縮して蒸留水１１１となる。

抽気装置５０は、真空ポンプ５１と気液分離タンク５３とで構成され、気液分離タンク５３は連通管５２を通して凝縮器４０に接続されている。真空ポンプ５１で凝縮器４０内を抽気することで、不凝縮ガスを含む水蒸気１１３が気液分離タンク５３に導かれて気液分離された後、真空ポンプ５１に導かれ、該真空ポンプ５１から不凝縮ガス１１４が放出される一方、真空ポンプ５１に達した水分は排水１１５として排出される。

上記構成の蒸留水製造装置においては、原料水１００中に、溶存空気等の不凝縮ガスが溶け込んでいる。原料水１００中に不凝縮ガスが溶け込んでいると、原料水１００の伝熱性能の低下や沸点の上昇などが起こり、蒸留装置の蒸留性能が著しく低下する原因となるため、蒸発装置２０や凝縮器４０内の水蒸気から不凝縮ガスを抽気する必要がある。そこで、抽気装置５０を設置し、蒸留装置から不凝縮ガスの抽気を行っているのである。

上記ように、抽気装置５０の真空ポンプ５１で蒸留装置から抽気する際には、不凝縮ガスと共に多量の水蒸気を抽気することになる。ところが、上記した真空ポンプ５１として用いるいわゆる油回転式の真空ポンプでは、水分を多量に含む気体を抽気すると、その潤滑油中に水分が混入してしまい、潤滑不良が発生する原因となってしまう。そこで、特許文献１に示すように、真空ポンプの油槽からの水分の分離・除去機構として、該真空ポンプの停止中に油槽内の潤滑油に混入した水分を、これら潤滑油と水分との比重差によって分離させ、油槽の下部に溜まった水分を外部に排出する機構を備えた真空ポンプが用いられている。
特開２００２−２４２８６８号公報

しかし、水蒸気を多く含む気体を抽気する油回転式の真空ポンプでは、長時間の運転により徐々にその油槽に水分が混入し堆積する。そのため、油槽内の水分が潤滑不良を引き起こす混入量となる前に、真空ポンプの運転を停止して、上記した水分分離機構によって油槽内の水分を分離して除去する必要がある。この水分の分離・除去処理を行っている間は、真空ポンプの運転が行えず、蒸留装置の抽気ができなかった。そのため、蒸留装置の蒸留性能の低下につながるという問題や、蒸留装置の運転効率が悪化する等の問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、連続して長時間不凝縮ガスの抽気を行うことができ、蒸留装置の運転効率を向上させることができる蒸留水製造装置、及びその運転方法を提供することにある。

本願の請求項１に記載の発明は、減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置であって、抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプと、複数台の真空ポンプを切り替えて運転制御する運転制御装置とを備え、運転制御装置は、不凝縮ガスの抽気を行う際に、以下の優先条件１乃至４に従って複数の真空ポンプうちのいずれかの真空ポンプを選択して運転制御する機能を具備することを特徴とする。
優先条件１：故障していない真空ポンプ
優先条件２：潤滑油からの水分の分離・除去処理を行っていない真空ポンプ
優先条件３：累積運転時間の差が所定時間以上の場合、累積運転時間の短い真空ポンプ
優先条件４：累積運転時間の差が所定時間以下の場合、水分の分離・除去後の運転時間が短い真空ポンプ

請求項２に記載の発明は、減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置であって、抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプと、複数台の真空ポンプを切り替えて運転制御する運転制御装置とを備え、運転制御装置は、運転中の真空ポンプの水分の分離・除去処理後の累積運転時間が所定時間を超えた場合、該真空ポンプを停止し、水分の分離・除去処理を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置であって、抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプと、複数台の真空ポンプを切り替えて運転制御する運転制御装置とを備え、運転制御装置は、停止中の真空ポンプの停止後の経過時間が所定時間を超えた場合、該停止中の真空ポンプの水分の排水処理を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸留水製造装置において、抽気装置は、水分分離・除去機構による真空ポンプの油槽に混入した水分の分離・除去中は当該真空ポンプを停止することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置の運転方法であって、抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプを備え、不凝縮ガスの抽気を行う際に、以下の優先条件１乃至４に従って複数の真空ポンプうちのいずれかの真空ポンプを選択して運転することを特徴とする。
優先条件１：故障していない真空ポンプ
優先条件２：潤滑油からの水分の分離・除去処理を行っていない真空ポンプ
優先条件３：累積運転時間の差が所定時間以上の場合、累積運転時間の短い真空ポンプ
優先条件４：累積運転時間の差が所定時間以下の場合、水分の分離・除去後の運転時間が短い真空ポンプ

本願請求項１に記載の発明によれば、運転制御装置は、抽気装置が蒸留装置から不凝縮ガスの抽気を行う際に、複数の真空ポンプを請求項１に記載の優先条件１乃至４に従って運転するので、設置された複数の真空ポンプのうち、その時点でメンテナンス状態が最も良い真空ポンプが選択されて運転され、蒸留装置からの不凝縮ガスの抽気が効率良く行われる。従って、蒸留装置の蒸留性能が向上する。また、複数の真空ポンプの累積運転時間を均等にすることができるので、特定の真空ポンプに運転が集中し、その性能が劣化したり、その寿命が短縮したりすることを防止できる。

本願請求項２に記載の発明によれば、運転制御装置は、不凝縮ガスの抽気を行う際に、運転している真空ポンプの水分の分離・除去処理後の累積運転時間が所定時間を超えたら該真空ポンプを停止させるので、該真空ポンプの潤滑不良を回避できると共に、他の真空ポンプを交代で運転し続けることで、長時間に渡って蒸留装置から不凝縮ガスの抽気を行うことが可能となるので、蒸留水製造装置の運転を長時間継続することができ、その運転効率が改善される。

本願請求項３に記載の発明によれば、運転制御装置は、停止中の真空ポンプの停止後の経過時間が所定時間を超えた場合、該停止中の真空ポンプの水分の排水処理を行うので、油槽内で潤滑油から分離した水分を外部に排出することができる。

本願請求項４に記載の発明によれば、水分分離・除去機構による真空ポンプの油槽に混入した水分の分離・除去中は当該真空ポンプを停止するので、真空ポンプの潤滑不良状態での運転及び故障等を回避できる。

本願請求項５に記載の発明によれば、複数の真空ポンプを請求項５に記載の優先条件１乃至４に従って運転するので、設置された複数の真空ポンプのうち、その時点でメンテナンス状態が最も良い真空ポンプが選択されて運転され、蒸留装置からの不凝縮ガスの抽気が効率良く行われる。従って、蒸留装置の蒸留性能が向上する。また、複数の真空ポンプの累積運転時間を均等にすることができるので、特定の真空ポンプに運転が集中し、その性能が劣化したり、その寿命が短縮したりすることを防止できる。

本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明にかかる蒸留水製造装置の構成例を示す概略図である。なお、同図において図１に示す蒸留水製造装置と共通する部分には同一の符号を付す。脱気器１０内に導入された原料水１００はその熱交換器１０ａにより熱源媒体１０１との間で熱交換が行なわれ、加熱脱気される。この熱源媒体１０１としては、ボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、電気ヒーター、燃料電池、太陽熱、地熱等の熱源で作られた温水や蒸気などの熱源媒体を用いることができる。なお、熱源媒体１０１は液体に限られず、ボイラ、ガスタービン、ガスエンジン等燃焼機器からの排気ガス、その他の気体等の媒体でもよい。

多段式の蒸発装置２０は、最上段の第１蒸発器２１、次段の第２蒸発器２２、及び必要に応じてさらに多段に蒸発器が設けられ、最終段の蒸発器２３まで複数段に蒸発器が設けられて構成されている点は図１の蒸発装置２０と同一である。第１蒸発器２１の熱交換器２１ａに導入する熱源媒体１０１は、上記した脱気器１０に用いる熱源媒体と同様にボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、その他で作られた温水や蒸気などであり、一例として、８５℃程度に加熱された温水を用いると好適である。

第１蒸発器２１と次段の第２蒸発器２２とはその途中に図示しない減圧装置を備えた連通管２４で接続され、第１蒸発器２１内で濃縮された濃縮原料水１０３は連通管２４を通って第２蒸発器２２に導入される。一方、第１蒸発器２１と第２蒸発器２２の間には別の連通管２５が接続されており、第１蒸発器２１から出た水蒸気１０２は、該連通管２５を通って第２蒸発器２２の熱交換器２２ａに導かれる。第２蒸発器２２では、熱交換器２２ａにより第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２と濃縮原料水１０３との間で熱交換が行われ、水蒸気１０２が凝縮されて蒸留水１０４になると共に、濃縮原料水１０３が加熱されて水蒸気１０５を発生し、該濃縮原料水１０３は更に濃縮された濃縮原料水１０６となる。このようにして、原料水は最下段の蒸発器２３まで水蒸気を発生させることで徐々に濃縮されながら流れてゆく。

最下段の蒸発器２３内の濃縮水１０９は、図示しないポンプ等の昇圧手段を介して外部に排出される。あるいは、最下段の蒸発器２３内の濃縮水１０９は、一度、図示しない濃縮水タンクに蓄えられてから外部に排出されるように構成してもよい。また、ポンプ等の昇圧手段を用いない場合は、最下段の蒸発器２３あるいは濃縮水タンクあるいは蒸留装置の全体を大気圧程度まで加圧することで、濃縮水を外部に排出するように構成することもできる。

あるいは、第２蒸発器２２、及びその下段に設置した蒸発器で水蒸気と濃縮原料水との間で熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水は、各蒸発器に個別に設けたポンプ等の昇圧装置を介して外部に排出するように構成することもできる。または、各蒸発器に個別に設けた貯留容器に貯留してから外部に排出するようにしてもよい。その際、蒸発器の熱交換器、貯留装置、あるいは蒸留装置全体を大気圧程度まで加圧することで蒸留水を外部に排出することもできる。

あるいは、各蒸発器で凝縮した蒸留水を、減圧装置を通過させることで減圧した後、一つまたは複数の蒸発器から排出された蒸留水を一つまたは複数の貯留装置に集めてから、ポンプ等の昇圧装置を介して外部に排出してもよい。この場合も、それぞれの熱交換器内、貯留装置、あるいは蒸留装置全体を大気圧程度まで加圧することで蒸留水を外部に排出してもよい。

最下段の蒸発器２３は、凝縮器４０と連通管２６で連通されており、最下段の蒸発器２３で発生した水蒸気１０７はこの連通管２６を通って凝縮器４０に導入される。凝縮器４０に導入された水蒸気１０７は、熱交換器４０ａによって図示しない外部冷熱源から導かれた冷却媒体１１０との間で熱交換が行われて冷却されて凝縮し、蒸留水１１１となる。この点も図１に示す蒸留水製造装置と同一である。この凝縮器４０に導入される冷却媒体１１０としては、冷却塔、その他の冷熱源で冷却された冷却水、冷却空気、その他の冷却媒体や、河川から導かれた水や、井戸水、海洋水などを用いることができる。なお、冷却媒体は液体に限られず、外気（自然通風、強制通風）等の気体でもよい。一例として冷却塔で冷却された３２℃程度の冷却水を用いると好適である。

一方、脱気器１０と凝縮器４０とは連通管１２で連通されており、脱気器１０内の水蒸気１１２が連通管１２を通って抽気され、該水蒸気１１２及びそれに含まれる不凝縮ガスが凝縮器４０に導入される。このように、脱気器１０内の水蒸気１１２を凝縮器４０に導入することで、脱気器１０内の不凝縮ガス１１２の温度低下を図っている。また、低温の凝縮器４０に不凝縮ガスが多く滞留する傾向を利用して、蒸留水製造装置内の不凝縮ガスを凝縮器４０に集めることで、該凝縮器４０から下記する真空ポンプ５１で抽気を行い、不凝縮ガスを効率良く抽気するように構成している。

抽気装置５０は、凝縮器４０に、連通管５２及び気液分離タンク５３を介して２台の真空ポンプ５１、５１が並列に接続されて構成され、該真空ポンプ５１を用いて凝縮器４０内の不凝縮ガスを含む水蒸気１１３が抽気される。真空ポンプ５１で凝縮器４０内を抽気することで、不凝縮ガスを含む水蒸気１１３が気液分離タンク５３に導かれて気液分離された後、真空ポンプ５１に導かれ、該真空ポンプ５１から不凝縮ガス１１４が放出される。一方、真空ポンプ５１に達した水分は排水１１５として排出される。連通管５２は凝縮器４０の水蒸気流路の最下流部近傍に接続されており、真空ポンプ５１による抽気は、抽気ガス中に含まれる不凝縮ガスが高濃度で含まれる凝縮面近傍のガス流（水蒸気流）滞留部から行われる。真空ポンプ５１は、気液分離タンク５３の下流側に複数台（図では２台）並列に接続されており、これら複数の真空ポンプ５１、５１は、運転制御装置５４により運転／停止制御されるようになっている。

ここで、上記した真空ポンプ５１として用いられる油回転式真空ポンプの構成例を説明する。図３は油回転式真空ポンプの概略構成例である。この油回転式真空ポンプは、真空ポンプ本体６１、該真空ポンプ本体６１を駆動するためのモータ６２、潤滑油（作動油）を貯留する潤滑油槽（油槽）６３を具備する。また、真空ポンプ本体６１には蒸留装置から抽気された不凝縮ガスを含む水蒸気等の気体を導入する吸込口６１−１が設けられ、潤滑油槽６３には真空ポンプ本体６１から排出された気体を外部に排気するための排気口６４及び潤滑油槽６３内の溜まり水を排水するための水抜き孔６５が設けられている。さらに、該水抜き孔６５には排水配管６６が連結されており、排水配管６６の中途には排水弁６７が設けられ、その先端には排水を受ける排水受け６８が設けられている。

真空ポンプ本体６１は、図４に示すように、円柱状の空洞が構成されているシリンダ６１−２内に、円柱形状のロータ６１−３が偏心した状態で挿入されている。ロータ６１−３には、該ロータ６１−３の中心を通る溝６１−４が設けてあり、該溝６１−４内にスプリング６１−５を挟んだ状態で２枚のブレード６１−６、６１−６が挿入されている。また、シリンダ６１−２には、水蒸気等の気体を導入する吸込口６１−１、気体を排出する排出口６１−７が設けられており、かつ、図３に示すように、潤滑油槽６３内の潤滑油をシリンダ６１−２内に供給する潤滑油供給口６１−８が設けられている。なお、ロータ６１−３はモータ６２の図示しない回転軸と連結されており、モータ６２の回転軸が回転することでロータ６１−３は回転する。

また、シリンダ６１−２とロータ６１−３の間には隙間が形成され、該隙間の空間はロータ６１−３が矢印Ａ方向に回転し、吸込口６１−１に位置するブレード６１−６が該吸込口６１−１から離れていくときは大きくなり（吸込作用）、吸込口６１−１の反対側に位置するブレード６１−６が排出口６１−７（吸込口６１−１）に近づいていくとき小さくなる（圧縮作用）。この吸引作用と圧縮作用の繰り返しにより、吸込口６１−１から蒸留装置から抽気された不凝縮ガスを含む水蒸気を吸引する。なお、ブレード６１−６、６１−６は、スプリング６１−５の弾発力及びロータ６１−３が回転することによる遠心力により、常にシリンダ６１−２に当接されており、該ブレード６１−６とシリンダ６１−２の間は潤滑油供給口６１−８より供給された潤滑油によって潤滑されると共にシールされている。

上記空間に吸い込まれた不凝縮ガスが溶存した水蒸気は、ロータ６１−３の回転により圧縮され、排出口６１−７より潤滑油槽６３に排出される。このとき、不凝縮ガスが溶存した水蒸気のうちの水蒸気分は、真空ポンプ本体６１内で凝縮し、潤滑油中に水分として混入する。該潤滑油は不凝縮ガスと共に排出口６１−７より潤滑油槽６３に送られる。

排出口６１−７から排出された不凝縮ガスは、潤滑油槽６３の排気口６４から外部に排気される。一方、水分を含んだ潤滑油は、潤滑油槽６３内に貯留される。該水分を含んだ潤滑油は、真空ポンプ本体６１を停止してしばらく（一例では約４時間程度）経過すると、潤滑油と水分とが比重差によって上下に分離し、潤滑油槽６３内で潤滑油の層と溜まり水の層とに分かれる。このようにして、潤滑油槽６３内の下部に堆積した溜まり水は、排水弁６７を開くことにより、潤滑油槽６３の水抜き孔６５から排水配管６６を通り、排水口６９から排水受け６８に排出される。このようにして、真空ポンプの潤滑油中の水分の分離・除去処理を行う。なお、排水弁６７は運転制御装置５４により、真空ポンプの停止時から所定時間経過後（例えば約４時間経過後）に開くように構成しておくことで、自動的に排水処理を行うことができる。

ここで、上記構成の蒸留装置を用いて原料水の蒸留を行う場合において、抽気装置５０で不凝縮ガスの抽気を行う必要性、及び該抽気を行う回数について、具体例を挙げて説明する。蒸留装置に供給される原料水中には、空気その他の気体が溶存している。一般に、２５℃の水１Ｌ中には、０．１７Ｌ（０℃、１気圧換算）の空気が溶存している。このような液体中に溶存している気体は、蒸留装置内で気化して不凝縮ガスとなる。不凝縮ガスは、蒸留装置内の圧力（全圧）を上昇させたり、原料水の沸点を上昇させたりするので、原料水を加熱する熱源媒体の温度を高くする必要が生じてしまう。一例では、露点４０℃（水蒸気分圧７．３７ｋＰａ）の水蒸気中に不凝縮ガス分圧が０．２ｋＰａ混入すると、約０．５℃沸点が上昇する。また、原料水中に不凝縮ガスが溶存すると、凝縮伝熱面に不凝縮ガスが滞留し、伝熱を阻害する等、蒸留装置の蒸留性能の悪化を招く原因となる。以上のような理由から、蒸留装置内に入った不凝縮ガスは蒸留装置外に排出（抽気）する必要がある。

上記の例で挙げた原料水の水蒸気分圧（７．３７ｋＰａ）と不凝縮ガス分圧（０．２ｋＰａ）を比較しても判るように、蒸留装置から不凝縮ガスを抽気する際には、真空ポンプ５１によって抽気した抽気ガスはその大部分が水蒸気分である。この水蒸気分は、真空ポンプ５１の潤滑油槽６３に混入して潤滑不良の原因となるため、該水蒸気分の潤滑油槽６３への混入量を管理する必要がある。

蒸留装置内の不凝縮ガスを抽気する際に、不凝縮ガスと一緒に抽気する水蒸気の量は、抽気箇所の露点を４０℃、不凝縮ガスによる沸点上昇を０．５℃とした場合、水蒸気分圧：７．３７ｋＰａ、不凝縮ガス分圧：０．２０ｋＰａ、抽気ガス全圧：７．５７ｋＰａとなる。この場合、真空ポンプ５１の排気量が２０Ｌ／分とすると、露点及び水蒸気分圧から水蒸気の比容積は１９．５ｍ³／ｋｇであるので、水蒸気の抽気量は、
排気量（２０Ｌ／分）×水蒸気分圧（７．３７ｋＰａ）÷抽気ガス全圧（７．５７ｋＰａ）÷比容積（１９．５ｍ³／ｋｇ）≒１．０ｇ／分
となる。

ここで、真空ポンプ５１の封入潤滑油量を９００ｍｌとし、許容水分混入率を２０％とすると許容水分混入量は、
封入潤滑油量（９００ｍｌ）÷{１００−許容水分混入率（２０％）}×許容水分混入率（２０％）＝２２５ｍｌ（＝２２５ｇ）
となり、
許容水分混入量（２２５ｇ）÷水蒸気抽気量（１．０ｇ／分）＝２２５分（３．７５時間）
となる。つまり、３．７５時間ごとに真空ポンプ５１の潤滑油槽６３中の水分を分離・除去する必要がある。ただし、不凝縮ガスは一般的に蒸発装置内に平均的に分布するのではなく、蒸留装置内のガスの流れに乗って、凝縮面やその近傍のガス流の滞留部に高濃度で滞留する傾向を有する。そこで、不凝縮ガスが高濃度で滞留する凝縮面近傍のガス流滞留部から抽気することで、抽気される水蒸気の量を減らすことができるので、実際は８〜１０時間ごとに真空ポンプ５１の潤滑油槽６３に含まれる水分を分離・除去すればよい。

従って、１日の運転時間が８〜１０時間の蒸留装置であれば、該蒸留装置の停止中に潤滑油中の水分の分離・除去処理を行えばよい。しかし、コージェネレーション機器の排熱を利用して蒸留を行うような蒸留装置の場合、コージェネレーション機器の運転時間に合わせて８時間以上の連続運転を要求されることが多く、場合によっては１６〜２４時間の長時間の連続運転を要求されることもある。そこで、上記したように複数台の真空ポンプ５１、及び該真空ポンプ５１の運転／停止を制御する運転制御装置５４を設置した抽気装置５０設け、これら複数の真空ポンプ５１を適宜切り替えて運転することで、蒸留装置からの不凝縮ガスの抽気を連続して行うように構成する。

上記構成の抽気装置５０を備えた蒸留水製造装置で、不凝縮ガスの抽気を行う際の真空ポンプ５１の運転方法を説明する。運転制御装置５４は、各真空ポンプ５１の運転状態及びメンテナンス状態から、以下の優先条件を満たす真空ポンプ５１を選択し、この優先条件に従って次に運転する真空ポンプを決定する。なお、下記する優先条件のうち、優先条件３を設けたのは、複数台設置されている真空ポンプ５１の累積運転時間を均等にするためであり、優先条件４を設けたのは、各真空ポンプ５１の水分の分離・除去処理後の経過時間を均等にするため、及び水分の分離・除去処理後の経過時間が短い真空ポンプ５１を優先して運転させるためである。
優先条件１：故障していない真空ポンプ
優先条件２：水分の分離・除去処理中でない真空ポンプ
優先条件３：累積運転時間の差が所定時間以上の場合、累積運転時間の短い真空ポンプ
優先条件４：累積運転時間の差が所定時間以下の場合、水分の分離・除去処理後の経過時間が短い真空ポンプ。

この優先条件に従って運転する真空ポンプ５１を選択する手順の例を説明する。例えば、図２に示すように２台の真空ポンプ５１が設置されている場合は、まず優先条件１により、これら２台の真空ポンプ５１のうちいずれかが故障していれば、故障していない方の真空ポンプ５１を選択してこれを運転する。一方、いずれの真空ポンプ５１とも故障していない場合には、優先条件２により、いずれかの真空ポンプ５１が水分の分離・除去処理中であれば、水分の分離・除去処理中でない他方の真空ポンプ５１を選択して運転する。一方、いずれの真空ポンプ５１とも水分の分離・除去処理中でない場合には、これら２台の真空ポンプ５１の累積運転時間の差が所定時間以上であれば、優先条件３に従い、総累積運転時間の短い真空ポンプ５１を選択して運転する。また、これら２台の真空ポンプ５１の累積運転時間の差が所定時間以下であれば、優先条件４に従い、水分の分離・除去処理後の経過時間が短い真空ポンプ５１を選択して運転する。

運転制御装置５４によって、複数の真空ポンプ５１を上記条件に従って運転させるので、設置された複数の真空ポンプ５１のうち、その時点でメンテナンス状態が最も良い真空ポンプ５１が選択されて運転され、蒸留装置からの不凝縮ガスの抽気が効率良く行われる。それにより、蒸留装置の運転効率が改善され、蒸留性能が向上する。また、優先条件３を設けたことにより、複数の真空ポンプ５１の累積運転時間を均等にすることができるので、いずれかの真空ポンプ５１が早く劣化することを防止できる。さらに、優先条件４を設けたことにより、潤滑油槽６３中に混入した水分が少ない状態の真空ポンプ５１が選択されるので、潤滑性能が低下している真空ポンプ５１を運転することを防止できる。

一方、いずれかの真空ポンプ５１を運転して不凝縮ガスの抽気を行っている場合に、運転中の真空ポンプ５１に潤滑油槽６３中の水分の分離・除去処理を行う必要が生じた場合、該運転中の真空ポンプ５１を停止すると共に、他の待機中の真空ポンプ５１の中から以下の優先条件を満たす真空ポンプを選択して運転する。
優先条件１：故障していない真空ポンプ
優先条件２：水分の分離・除去処理中でない真空ポンプ
優先条件３：総累積運転時間の差が所定時間以下の場合、総累積運転時間の短い真空ポンプ。
優先条件４：総累積運転時間の差が所定時間以下の場合、水分の分離時間経過後の経過時間が短い真空ポンプ。

ここでは、真空ポンプ５１を運転して不凝縮ガスの抽気を行っている場合に、運転中の真空ポンプ５１の潤滑油槽６３中の水分の分離・除去処理後の累積運転時間が、所定時間（例えば８時間程度）に達した場合は、該真空ポンプ５１の潤滑油槽６３中の水分の分離・除去処理が必要と判断する。

このように潤滑油槽６３中の水分の分離・除去処理を行う必要が生じた真空ポンプ５１を停止すると共に、上記した優先条件に従って次に運転する真空ポンプ５１を決定するので、設置された複数の真空ポンプ５１のうち、その時点でメンテナンス状態が最も良い真空ポンプ５１が選択されて次に運転され、蒸留水製造装置からの不凝縮ガスの抽気が効率良く行われる。また、複数の真空ポンプ５１を順番に運転し続けることで、長時間に渡って蒸留水製造装置から不凝縮ガスの抽気を行うことが可能となるので、蒸留水製造装置の運転を長時間継続することができ、その運転効率が改善される。

また、運転制御装置５４は、停止中の真空ポンプ５１の停止後の経過時間が所定時間（４時間程度）になった場合は、該真空ポンプ５１の潤滑油槽６３中の水分の排水処理が必要と判断し、該真空ポンプ５１の排水弁６７を開いて排水処理を行う。

真空ポンプ５１は、その水分分離・除去機構による潤滑油槽６３に混入した水分の分離・除去処理中は当該真空ポンプ５１を停止する。また、真空ポンプ５１の潤滑油槽６３中の水分の分離・除去処理は、該真空ポンプ５１の運転直前に行うのが好ましい。水分の分離・除去に長い時間をかけることができるため、潤滑油槽６３中の油分と水分がよりよく分離されるからである。なお、蒸留水製造装置においては、蒸留のために原料水を導入している時には、常時、いずれかの真空ポンプ５１を運転することによって不凝縮ガスの抽気を行う。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、蒸留装置は上記した構成に限定されるのではなく、例えば脱気器１０は原料水を脱気する必要がない場合は設置しなくてもよい。また、蒸発装置２０の構成も上記に限定されるのではなく、蒸発器を設ける段数等は蒸留水製造装置に求められる性能に応じて適宜変更することが可能である。また、潤滑油槽６３からの水分分離機構を備えた真空ポンプ５１の構成も上記に限られるものではなく、潤滑油に含まれた水分を分離・除去する真空ポンプであれば、他の構成であってもよい。

従来の蒸留水製造装置の構成例を示す図である。 本発明にかかる蒸留水製造装置の構成例を示す図である。 油回転式真空ポンプの構成例を示す図である。 油回転式真空ポンプの構成例を示す図である。

符号の説明

１０ 脱気器
１０ａ 熱交換器
１２ 連通管
２０ 蒸発装置
２１ 第１蒸発器
２１ａ 熱交換器
２２ 第２蒸発器
２２ａ 熱交換器
２３ 最下段蒸発器
２３ａ 熱交換器
２４ 連通管
２５ 連通管
２６ 連通管
４０ 凝縮器
４０ａ 熱交換器
５０ 抽気装置
５１ 真空ポンプ
５２ 連通管
５３ 気液分離タンク
５４ 運転制御装置
６１ 真空ポンプ本体
６１−１ 吸込口
６１−２ シリンダ
６１−３ ロータ
６１−４ 溝
６１−５ スプリング
６１−６ ブレード
６１−７ 排出口
６１−８ 潤滑油供給口
６２ モータ
６３ 潤滑油槽
６４ 排気口
６５ 水抜き孔
６６ 排水配管
６７ 排水弁
６８ 排水受け
６９ 排水口
１００ 原料水
１０１ 熱源媒体
１０２ 水蒸気
１０３ 濃縮原料水
１０４ 蒸留水
１０５ 水蒸気
１０６ 濃縮原料水
１０７ 水蒸気
１０９ 濃縮水
１１０ 冷却媒体
１１１ 蒸留水
１１２ 水蒸気
１１３ 水蒸気
１１４ 不凝縮ガス
１１５ 排水

Claims (5)

1. 減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置であって、
   前記抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプと、前記複数台の真空ポンプを切り替えて運転制御する運転制御装置とを備え、
   前記運転制御装置は、前記不凝縮ガスの抽気を行う際に、以下の優先条件１乃至４に従って前記複数の真空ポンプうちのいずれかの真空ポンプを選択して運転制御する機能を具備することを特徴とする蒸留水製造装置。
   優先条件１：故障していない真空ポンプ
   優先条件２：潤滑油からの水分の分離・除去処理を行っていない真空ポンプ
   優先条件３：累積運転時間の差が所定時間以上の場合、累積運転時間の短い真空ポンプ
   優先条件４：累積運転時間の差が所定時間以下の場合、水分の分離・除去後の運転時間が短い真空ポンプ
2. 減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置であって、
   前記抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプと、前記複数台の真空ポンプを切り替えて運転制御する運転制御装置とを備え、
   前記運転制御装置は、運転中の真空ポンプの水分の分離・除去処理後の累積運転時間が所定時間を超えた場合、該真空ポンプを停止し、水分の分離・除去処理を行うことを特徴とする蒸留水製造装置。
3. 減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置であって、
   前記抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプと、前記複数台の真空ポンプを切り替えて運転制御する運転制御装置とを備え、
   前記運転制御装置は、停止中の真空ポンプの停止後の経過時間が所定時間を超えた場合、該停止中の真空ポンプの水分の排水処理を行うことを特徴とする蒸留水製造装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸留水製造装置において、
   前記抽気装置は、前記水分分離・除去機構による前記真空ポンプの油槽に混入した水分の分離・除去中は当該真空ポンプを停止することを特徴とする蒸留水製造装置。
5. 減圧下で原料水を加熱し、発生した蒸気を凝縮して蒸留水を作る蒸留装置と、該蒸留装置から不凝縮ガスを含んだ水蒸気を抽気する抽気装置を備えた蒸留水製造装置の運転方法であって、
   前記抽気装置は、真空ポンプの油槽に混入した水分を分離して除去する水分分離・除去機構を具備する複数台の真空ポンプを備え、
   前記不凝縮ガスの抽気を行う際に、以下の優先条件１乃至４に従って前記複数の真空ポンプうちのいずれかの真空ポンプを選択して運転することを特徴とする蒸留水製造装置の運転方法。
   優先条件１：故障していない真空ポンプ
   優先条件２：潤滑油からの水分の分離・除去処理を行っていない真空ポンプ
   優先条件３：累積運転時間の差が所定時間以上の場合、累積運転時間の短い真空ポンプ
   優先条件４：累積運転時間の差が所定時間以下の場合、水分の分離・除去後の運転時間が短い真空ポンプ

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