JP2007054792A - 蒸留水供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器の内部リーク等が生じても蒸留水タンクを汚染することのない蒸留水供給システムを提供する。
【解決手段】 第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃの底部に取り付けられた蒸留水供給路８Ａ，８Ｂ，８Ｃから、蒸留水ポンプ９を経由してユースポイント（ＵＰ）に蒸留水が供給され、残余の蒸留水は返送路１１に返送される。この返送路１１の途中には蒸留水加熱器１２が設けられていて、その後、分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとブロー排管１５に分岐し、分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃがそれぞれ第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに連通している。そして、蒸留水加熱器１２には、圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）が付設され、制御装置１８は、このデータに基づき、返送路１１を分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ側とブロー排管１５側とに制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、除菌された蒸留水を必要とする分野、例えば、医薬品、食品、飲料水製造分野等に好適な蒸留水供給システムに関する。

従来、医薬品分野では、注射液、輸液、薬液等に含まれる有用成分の酸化、変質、分解等を防止するために蒸留水を使用している。また、食品分野では、食品中の栄養素、香味成分の酸化、変質、分解等を防止するために蒸留水を用いている。

これら各種の分野に利用される蒸留水供給システムでは、不純物の少ない純水を蒸留して、この蒸留水を一旦蒸留水タンクに貯留し、医薬品分野、食品分野、飲料水製造分野等のユースポイントに供給する。そして、必要量が消費された残りの蒸留水（返送蒸留水）は、返送ルートを通って蒸留水タンクに返送されるが、返送ルートの途中には熱交換器が設けられており、返送蒸留水は、その熱交換器により加熱滅菌される。

このような蒸留水供給システムにおいて、熱交換器ではクリン側である返送蒸留水側の圧力をダーティ側である蒸気側の圧力よりも高くなるように管理して、現場に設置された圧力計により両者の圧力を目視により点検しているのが現状であり、万一熱交換器に内部リークが発生した場合であっても、返送蒸留水側の圧力を高く設定することにより、蒸気により汚染された返送蒸留水が蒸留水タンクに戻って、蒸留水全体が汚染するのを防止している。しかしながら、この蒸留水供給システムでは、熱交換器内部でのリークの発見を人員による目視での監視に頼っているので、リークをすぐに発見することができず、長時間発見が遅れると、時間とともにリークが拡大して両者の差圧が小さくなっていき、クリン側が汚染されるおそれがある。

このような熱交換器の内部リークに起因する課題を解決するために、熱交換器の内部リークを監視する装置が種々提案されている（特許文献１，２参照）。
特開平５−３９９０２号公報 特表２００２−５４０３９３号公報

これらの装置は、熱交換器において差圧によりリーク等を発見する一般的なものであるが、蒸留水供給システムにおいては、蒸留水タンクの汚染を確実に防止する必要があり、返送蒸留水の返送路に汚染された水が残存するのは好ましくなく、これらの問題を十分に解決し得るものではない。また、熱交換器にリークが生じていなくても、返送蒸留水に汚染が発見された際に、蒸留水タンクへの蒸留水の返送を停止できるのが望ましい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、熱交換器に内部リーク等が生じても蒸留水タンクを汚染することのない蒸留水供給システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の蒸留水供給システムは、蒸留器で精製された蒸留水を貯留する蒸留水タンクと、前記蒸留水タンクの蒸留水をユースポイントに供給する供給手段と、前記ユースポイントで利用した残余の蒸留水を蒸留水タンクに返送する返送路と、前記返送路の途中に設けられ、返送蒸留水を蒸気で加熱する熱交換器とを備える蒸留水供給システムであって、前記熱交換器の返送蒸留水側及び蒸気側の差圧を検知する圧力計測手段と、前記返送路に前記蒸留水タンクと切り替え可能に設けられたブロー手段と、前記圧力計測手段のデータに基づき前記ブロー手段を制御する制御装置とを有し、前記返送蒸留水側の圧力を蒸気側の圧力よりも高く設定して運転することにより、前記制御手段は、前記圧力計測手段のデータで前記熱交換器の蒸気側の圧力が返送蒸留水の圧力以上となったら前記返送路を蒸留水タンク側からブロー手段側に切り替えることを特徴とする（請求項１）。

このような構成を採用することにより、まず、通常時には返送蒸留水側の圧力を蒸気側の圧力よりも高く設定して運転しているので、万一熱交換器にリークが発生したとしても、クリン側である返送蒸留水側からダーティ側である蒸気側に漏洩するのみであり、返送蒸留水が汚染されることがない。そして、リークが激しくなり返送蒸留水側の圧力が低下し、蒸気側の圧力が上回ると返送蒸留水側に蒸気が混入するため、この時点で返送路を蒸留水タンク側からブロー手段側に切り替えることにより、汚染された返送蒸留水がブローされて系外に排出されるので、蒸留水タンクに汚染された返送蒸留水が返送されることがないようになっている。

上記発明（請求項１）において、前記制御手段に警報装置が接続されており、前記制御手段は、前記圧力計測手段のデータで前記熱交換器の蒸気側の圧力が返送蒸留水の圧力以上となったら前記警報装置を作動して警報を発するように制御することが好ましい（請求項２）。これにより、熱交換器のリークに確実かつ迅速に対応することが可能となる。

上記発明（請求項１，２）において、前記返送路の熱交換器より下流側に、前記制御手段に接続された蒸留水導電率計測手段が設けられており、前記制御手段は、前記蒸留水導電率計測手段のデータにおいて前記返送蒸留水の導電率が所定の値を上回ったら前記返送路を蒸留水タンク側からブロー手段側に切り替えることが好ましい（請求項３）。

このような構成を採用することにより、熱交換器のリーク以外の原因による返送蒸留水の汚染を該返送蒸留水の導電率によって監視することができ、蒸留水タンクに汚染された返送蒸留水が返送されるのをより確実に防止することができるようになっている。

上記発明（請求項３）において、前記制御手段に警報装置が接続されており、前記制御手段は、前記蒸留水導電率計測手段のデータにおいて前記蒸留水導電率が所定の値を上回ったら前記警報装置を作動して警報を発するように制御することが好ましい（請求項４）。これにより、返送蒸留水の汚染に確実かつ迅速に対応することが可能となる。

本発明の蒸留水供給システムは、返送蒸留水側の圧力を蒸気側の圧力よりも高く設定して運転し、圧力計測手段のデータで熱交換器の蒸気側の圧力が返送蒸留水の圧力を上回ったら返送路をブロー手段側に切り替えて返送蒸留水を系外に排出するものであるので、蒸留水タンクに汚染された蒸留水が返送されるのを確実に防止することができる。これにより蒸留水タンクの水は清浄に維持されるので、医薬品製造ライン等のユースポイントが停止するケースを減少させることができ、しかも停止したとしてもその時間を最小限に抑制することができる。

特に蒸留水導電率計測手段を併設することにより、熱交換器のリーク以外の原因による返送蒸留水の汚染を該返送蒸留水の導電率によって監視することで、蒸留水タンクに汚染された返送蒸留水が返送されるのをより確実に防止することができるようになっている。

以下、本発明について図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態による蒸留水供給システムを示すフロー図である。
図１及び図２において、１は蒸留器原水タンクであり、液量計（ＬＳＡ）により所定の範囲で純水が供給される。蒸留器原水タンク１は、途中に蒸留器給水ポンプ２が設けられた第１の給水管３を経由して蒸留器４に連通している。蒸留器４は、５段の蒸留槽４Ａ〜４Ｅと集水管５とを備え、集水管５は、第２の給水管６に連続しており、分岐して第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに連通している。

第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、それぞれ液量指示警報装置（ＬＩＡ）と圧力指示警報装置（ＰＩＡ）と蒸留水温度計測警報装置（ＴＲＡ）とが付設され、さらに底部には蒸留水供給路８Ａ，８Ｂ，８Ｃが取り付けられていて、これら蒸留水供給路８Ａ，８Ｂ，８Ｃは合流して蒸留水供給路８となり、供給手段たる蒸留水ポンプ９を経由して、医薬品製造ラインなどのユースポイント（ＵＰ）に続いている。なお、蒸留水ポンプ９は、可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦ）により制御されている。

一方、１１はユースポイント（ＵＰ）からの返送路であり、この返送路１１の途中には蒸気による熱交換器である蒸留水加熱器１２が設けられていて、該蒸留水加熱器１２を経由した後、主管路１３が分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとブロー手段たるブロー排管１５とに分岐し、分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃがそれぞれ第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに連通している。なお、これら分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとブロー排管１５とには、それぞれ自動制御弁１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃとブロー排管開閉弁１７とが設けられている。

このような蒸留水供給システムにおいて、返送路１１には蒸留水加熱器１２の上流側（前側）に温度計測警報装置（ＴＲＡ）が、下流側（後側）に温度指示制御警報装置（ＴＩＣＡ）がそれぞれ設けられている。また、蒸留水加熱器１２には、返送路１１内を流れる返送蒸留水の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）と蒸気圧を検知する圧力センサ（図示せず）とが設けられていて、これらセンサは圧力を管理する圧力計測手段たる圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）に接続している。さらに、返送路１１の蒸留水加熱器１２の下流側である主管路１３には、蒸留水導電率計測手段たる蒸留水導電率計測警報装置（ＣＲＡ）が取付けられている。

そして、これら温度指示制御警報装置（ＴＩＣＡ）、圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）、蒸留水導電率計測警報装置（ＣＲＡ）、可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦ）並びに自動制御弁１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ及びブロー排管開閉弁１７は、制御装置１８により制御可能となっている。なお、図１及び図２中○印はバルブ、弁などの開閉機構を、破線は排出経路を示している。

前記構成につきその作用について説明する。まず、蒸留水の供給プロセスにおいては、図１に示すように、図示しない純水製造装置で製造された純水を蒸留水原水タンク１に供給し、純水が蒸留水原水タンク１に所定量貯留されたら、蒸留器給水ポンプ２を稼動して第１の給水管３を介して蒸留器４に純水を送り、蒸留器４により蒸留水が生成される。この蒸留水は、集水管５及び第２の給水管６を通って第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに貯留される。このとき蒸留水の温度が８０℃以上であることを蒸留水温度計測警報装置（ＴＲＡ）により確認するとともに、第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに所定量の蒸留水が貯留されていることを液量指示警報装置（ＬＩＡ）及び圧力指示警報装置（ＰＩＡ）にて確認する。

その後、蒸留水ポンプ９を稼動することにより、蒸留水供給路８Ａ，８Ｂ，８Ｃ及び８からユースポイント（ＵＰ）に蒸留水が供給される。このとき蒸留水ポンプ９の送水量は、ユースポイント（ＵＰ）における蒸留水消費量や返送量等に応じて可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦ）により制御されている。そして、ユースポイント（ＵＰ）においては、注射液、輸液、薬液等の製造ラインとして必要量の蒸留水が使用される。

次に、返送プロセスにおいて、ユースポイント（ＵＰ）で消費されなかった蒸留水は、返送路１１から返送されるが、この返送蒸留水は、その温度が第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃを出たときよりも当然低下しているので、これをそのまま蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに返送したのでは該タンク内の蒸留水の温度の低下をきたすばかりか滅菌性においても不都合である。そこで、返送路１１の途中に設けられた、蒸気との熱交換による蒸留水加熱器１２により、８０℃以上、例えば８３℃以上に加熱された上で主管路１３を経て分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃより第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに返送される。この返送蒸留水の蒸気加熱後の温度は、蒸留水加熱器１２の下流側で温度指示制御警報装置（ＴＩＣＡ）により計測されることで確認される。なお、返送蒸留水の蒸気加熱前の温度も、蒸留水加熱器１２の上流側で温度計測警報装置（ＴＲＡ）により計測される。

このとき、蒸留水加熱器１２には、返送路１１内を流れる返送蒸留水の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）と蒸気圧を検知する圧力センサ（図示せず）とが設けられていて、これらセンサは圧力を管理する圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）に接続されており、通常、万一蒸留水加熱器１２の配管に破損等が生じたとしても、返送蒸留水が汚染されないように返送蒸留水の圧力を加熱用蒸気圧よりも高く設定していることから、圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）の指示値（返送蒸留水の圧力−加熱用蒸気圧）が０よりも大きいことを確認した上で、制御装置１８は返送を行うように制御する。すなわち、自動制御弁１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは開成しており、ブロー排管開閉弁１７は閉鎖するように制御装置１８により制御されている（図１）。

一方、蒸留水加熱器１２の配管の破損が拡大すると、返送蒸留水の圧力が減少するので圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）の計測データにおける差圧（返送蒸留水の圧力−加熱用蒸気圧）が減少し、最悪の場合には０以下となる。この時点で加熱用蒸気が返送蒸留水側に混入し返送蒸留水の汚染が起こる。このような汚染された返送蒸留水をそのまま第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに返送してしまうと、蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃ内の蒸留水全体が汚染されてしまい、蒸留水の供給自体を停止しなければならなくなる。そこで、本実施形態においては、圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）の指示値（返送蒸留水の圧力−加熱用蒸気圧）が０以下となったことを確認したら、制御装置１８は返送路１１を第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃ側からブロー手段側に切り替えるとともに圧力指示警報装置（ＰＩＣＡ）が警報を発して異常を知らせるように制御する。すなわち、制御装置１８は、自動制御弁１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを閉鎖して、ブロー排管開閉弁１７を開成するように制御し、返送蒸留水をブローする（図２）。このような制御を行うことにより、第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに直結している分岐管路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに汚染された水が混入することを防止することができるとともに、既に汚染されている返送路１１及び主管路１３内の返送蒸留水を系外に排出することができるので、蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに貯留してある蒸留水を汚染することがなく、しかも警報により蒸留水加熱器１２のリークに対し確実かつ迅速に対応することが可能となる。

しかも、本実施態様においては、蒸留水加熱器１２の直後の主管路１３に蒸留水導電率計測警報装置（ＣＲＡ）を設け、返送蒸留水の導電率を計測しており、これにより返送蒸留水の導電率が所定の値以上、例えば、１μＳ／ｃｍ以上になったら、蒸留水としての再利用に不適当であると判断して、制御装置１８は、自動制御弁１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを閉鎖して、ブロー排管開閉弁１７を開成するように制御し、返送蒸留水をブローするとともに、蒸留水導電率計測警報装置（ＣＲＡ）が警報を発することにより異常を知らせる。このような制御を行うことにより、蒸留水加熱器１２のリーク以外の原因による返送蒸留水の汚染を該返送蒸留水の導電率によって監視することで、第１〜第３の蒸留水タンク７Ａ，７Ｂ，７Ｃに汚染された返送蒸留水が返送されるのをより確実に防止することができるようになっている。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内で種々の変形実施が可能である。すなわち、熱交換器の蒸気側の圧力と返送蒸留水の圧力との差圧を監視し、０以下となったら返送蒸留水をブローにより排出する構成であれば、その他の制御については種々の変更が可能であることについてはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係る蒸留水供給システムを示すフロー図である。 前記実施形態の蒸留水供給システムにおけるリーク時等のフロー図である。

符号の説明

４…蒸留器
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…第１〜第３の蒸留水タンク
１１…返送路
１２…蒸留水加熱器（熱交換器）
１３…主管路（返送路）
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…分岐管路（返送路）
１５…ブロー排管（ブロー手段）
１８…制御装置
ＵＰ…ユースポイント
ＰＩＣＡ…圧力指示警報装置（圧力計測手段、警報装置）
ＣＲＡ…蒸留水導電率計測警報装置（蒸留水導電率測定手段、警報装置）

Claims (4)

1. 蒸留器で精製された蒸留水を貯留する蒸留水タンクと、前記蒸留水タンクの蒸留水をユースポイントに供給する供給手段と、前記ユースポイントで利用した残余の蒸留水を蒸留水タンクに返送する返送路と、前記返送路の途中に設けられ、返送蒸留水を蒸気で加熱する熱交換器とを備える蒸留水供給システムであって、
   前記熱交換器の返送蒸留水側及び蒸気側の差圧を検知する圧力計測手段と、
   前記返送路に前記蒸留水タンクと切り替え可能に設けられたブロー手段と、
   前記圧力計測手段のデータに基づき前記ブロー手段を制御する制御装置とを有し、
   前記返送蒸留水側の圧力を蒸気側の圧力よりも高く設定して運転することにより、前記制御手段は、前記圧力計測手段のデータで前記熱交換器の蒸気側の圧力が返送蒸留水の圧力以上となったら前記返送路を蒸留水タンク側からブロー手段側に切り替えることを特徴とする蒸留水供給システム。
2. 前記制御手段に警報装置が接続されており、
   前記制御手段は、前記圧力計測手段のデータで前記熱交換器の蒸気側の圧力が返送蒸留水の圧力以上となったら前記警報装置を作動して警報を発するように制御することを特徴とする請求項１に記載の蒸留水供給システム。
3. 前記返送路の熱交換器より下流側に、前記制御手段に接続された蒸留水導電率計測手段が設けられており、
   前記制御手段は、前記蒸留水導電率計測手段のデータにおいて前記返送蒸留水の導電率が所定の値を上回ったら前記返送路を蒸留水タンク側からブロー手段側に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸留水供給システム。
4. 前記制御手段に警報装置が接続されており、
   前記制御手段は、前記蒸留水導電率計測手段のデータにおいて前記蒸留水導電率が所定の値を上回ったら前記警報装置を作動して警報を発するように制御することを特徴とする請求項３に記載の蒸留水供給システム。
   

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