JP5808045B2 - 純蒸気発生装置の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は純蒸気発生装置の運転方法に関し、更に詳しくは竪形蒸発缶とその付属機器から構成された純蒸気発生装置の運転方法に関する。例えば各種医薬品の製造工場や医療現場では、ＧＭＰ（医薬品及び医薬部外品の製造管理の基準）や日本薬局方に適合した高純度の純蒸気が求められる。本発明はかかる純蒸気を発生させるための純蒸気発生装置の運転方法の改良に関する。

従来、前記のような純蒸気発生装置として、供給水の予熱手段と、予熱した供給水から純蒸気を発生させる蒸発缶と、発生させた純蒸気の気水分離手段と、蒸発缶から排出した循環水を一時的に貯留する循環水受槽とを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。かかる従来の純蒸気発生装置の運転では、装置の滅菌を蒸発缶内や各配管内等に自己発生蒸気を接触させることで行ない、また純蒸気の発生量を、供給水配管に設けた流量計の積算値で求められる供給水量から飽和水量を差し引いた値で管理している。

ところが、かかる従来の純蒸気発生装置の運転方法には、装置内に殺菌が不充分な個所や殺菌がされない個所が存在するという問題があり、また供給水配管に設けた供給水ポンプの作動の停止及び開始が、循環水受槽に設けた水位計の上限値及び下限値により、短時間のうちに繰り返して行なわれるため、供給水配管に設けた流量計では供給水量を正確に求めることが難しく、結果として純蒸気の発生量を正確に管理することができないという問題がある。

特表２００５−５３６７１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、装置内を充分に熱水殺菌することができ、また純蒸気の発生量を正確に管理することができる純蒸気発生装置の運転方法を提供することにある。

前記の課題を解決する本発明は、供給水の加熱手段と、加熱した供給水から純蒸気を発生させる蒸発缶と、発生させた純蒸気の気水分離手段と、蒸発缶から排出した循環水を一時的に貯留する循環水受槽とを備え、加熱した供給水を循環水受槽、蒸発缶及び循環水受槽の経路で循環させつつ蒸発缶から純蒸気を発生させるようにした純蒸気発生装置の運転方法であって、循環水受槽と蒸発缶とを接続する循環水配管から分岐して供給水配管の基端部へと戻る供給水循環配管を設けて、供給水を、供給水配管、加熱器、循環水受槽、循環水配管、供給水循環配管及び元の供給水配管の経路で循環させて、かかる経路を熱水で殺菌することを特徴とする純蒸気発生装置の運転方法に係る。

また本発明は、前記の本発明に係る純蒸気発生装置の運転方法であって、循環水受槽に水位センサを設け、水位センサには供給水の供給を停止する上限値と供給水の供給を開始する下限値とを設定して、装置の運転中、供給水量を、供給水の供給回数と、水位センサの上限値と下限値との間における循環水受槽の容量との積で求めるようにしたことを特徴とする純蒸気発生装置の運転方法に係る。

本発明に係る純蒸気発生装置の運転方法（以下、単に本発明の運転方法という）で用いる純蒸気発生装置も、従来の純蒸気発生装置と同様、供給水の加熱手段と、加熱した供給水から純蒸気を発生させる蒸発缶と、発生させた純蒸気の気水分離手段と、蒸発缶から排出した循環水を一時的に貯留する循環水受槽とを備え、加熱した供給水を循環水受槽、蒸発缶及び循環水受槽の経路で循環させつつ蒸発缶から純蒸気を発生させるようになっている。気水分離手段としては、蒸発缶の下流側に気水分離器を接続することもできるし、蒸発缶の下部室に気水分離機構を設けることもできる。

本発明の運転方法でも、従来の純蒸気発生装置の運転方法と同様、発生させた蒸気の通路に相当する蒸発缶内や各配管内等の滅菌を自己発生蒸気で行なうが、本発明の運転方法では、循環水受槽と蒸発缶とを接続する循環水配管から分岐して供給水配管の基端部へと戻る供給水循環配管を設けて、装置の運転に先立ち、供給水を、供給水配管、排熱回収器、循環水受槽、循環水配管、供給水循環配管及び元の供給水配管の経路で循環させて、かかる経路を熱水で殺菌する。

また本発明の運転方法では、循環水受槽に水位センサを設け、水位センサには供給水の供給を停止する上限値と供給水の供給を開始する下限値とを設定して、装置の運転中、供給水量を、供給水の供給回数と、水位センサの上限値と下限値との間における循環水受槽の容量との積で求める。

本発明の運転方法によると、供給水循環配管を設けて供給水配管の管路をも熱水で殺菌することができるため、装置内を充分に殺菌することができ、また供給水の供給回数と、水位センサの上限値と下限値との間における循環水受槽の容積との積で供給水量を正確に求めることができるため、結果として純蒸気の発生量を正確に管理することができるという効果がある。

本発明の運転方法の手順を例示する全体の系統図。

図１にしたがって、本発明の運転方法を説明する。図１では、供給水配管１は自動式開閉弁１４Ｂを介して供給水元配管１４に接続されている。供給水配管１には、供給水ポンプ１Ｂ、圧力センサ１Ｃ、流量計１Ｄ、自動式開閉弁１Ｅ、逆止弁１Ｆ、温度センサ１Ｇ及び排熱回収器２０が設けられている。自動式開閉弁１Ｅは、後述する水位計３０Ａからの電気的指示により開閉するようになっている。

排熱回収器２０は、純蒸気発生運転中に蒸発缶４０で発生する蒸気ドレンを冷却するものであり、二重管板式多管円筒型熱交換器となっている。供給水は、排熱回収器２０において、伝熱管を通過する際に蒸気ドレンを冷却し、自らは加熱される。排熱回収器２０で冷却された蒸気ドレンは逆止弁３Ｂを介して蒸気ドレン配管３から外部に排出され、排熱回収器２０で加熱された供給水は、循環水受槽３０に入る。

循環水受槽３０は、蒸発缶４０の下部室４０Ｃから循環水戻り配管４１を経て流入する循環水を一時的に貯留する圧力容器である。循環水受槽３０には、蒸発缶４０の下部室４０Ｃの内圧と圧力を等しくするために均圧配管４２が設けられており、圧力センサ３０Ｇ及び水位センサ３０Ａが設けられている。

水位センサ３０Ａにより循環水受槽３０の水位を検出し、下限値Ｌで供給水ポンプ１Ｂの作動を開始して自動式開閉弁１Ｅを開けることにより循環水受槽３０の水位を上限値Ｈまで上昇させた後、供給水ポンプ１Ｂの作動を停止して自動式開閉弁１Ｅを閉じるという操作を繰り返す。水位センサ３０Ａからの信号による供給水ポンプ１Ｂの作動の停止及び開始は図示しない演算装置を介して行ない、かかる演算装置において、単位時間当たりの供給水の供給回数と、水位センサ３０Ａの上限値Ｈと下限値Ｌとの間における循環水受槽３０の容積との積から、単位時間当たりの供給水量を求め、求めた供給水量から循環水受槽３０から外部に排出される循環水量を差し引いた値で、単位時間当たりの純蒸気発生量を管理する。尚、図１においてＨＨは異常高水位置であり、またＬＬは異常低水位置であって、これらの水位置で警報を発生するようになっている。

循環水ポンプ３１Ｃは、循環水受槽３０の水位が上限値Ｈと下限値Ｌとの間にある間運転を続ける。循環水受槽３０の循環水は、循環水ポンプ３１Ｃにより、循環水受槽３０の下部から循環水配管３１を通って蒸発缶４０の上部室４０Ａに至る。循環水配管３１には、循環水受槽ドレン配管７が接続されている。循環水受槽ドレン配管７は、循環水受槽３０の循環水を全量ドレンする場合に使用され、この場合に循環水は循環水配管３１の最低部に位置する循環ポンプ３１Ｃの吐出側から分岐して自動式開閉弁７Ｂ及び逆止弁７Ｃを通り外部に排出される。

また循環水配管３１には、飽和水出口配管５が接続されている。飽和水出口配管５は循環水の一部を抜き出し、飽和水として外部に排出する場合に使用され、この場合に飽和水は循環水ポンプ３１Ｃの吐出側から分岐して自動式開閉弁５Ｂ、流量調整用の手動弁５Ｃ、逆止弁５Ｄ及び飽和水量測定用の手動三方弁５Ｅを経て外部に排出される。

蒸発缶４０は供給された循環水を加熱蒸気との熱交換により効率よく蒸発させて純蒸気とする二重管板式多管円筒型熱交換器である。蒸発缶４０は、循環水が導入される上部室４０Ａと、加熱蒸気が導入される加熱室４０Ｂと、純蒸気と蒸発しなかった残りの循環水の混合体が導入される下部室４０Ｃとに区分されていて、加熱室４０Ｂには上部室４０Ａの循環水を下部室４０Ｃに導く伝熱管４０Ｄが設けられており、下部室４０Ｃには図示しない気水分離機構が設けられている。加熱室４０Ｂの上部には加熱蒸気供給配管２が接続されており、加熱室４０Ｂの下部には加熱蒸気のドレンを加熱器２０へと導入する蒸気ドレン配管４３が接続されている。下部室４０Ｃの上部は純蒸気出口配管４へと接続されており、下部室４０Ｃの底部には蒸発しなかった循環水を循環水受槽３０へと戻す循環水戻り配管４１が接続されている。

循環水は、循環水配管３１を通って蒸発缶４０の上部室４０Ａに入ると、内部に設けられた図示しない脱気機構により、循環水に含まれる非凝縮性気体（主に空気）の殆どは分離し、上部室４０Ａの上部から逆止弁６Ｂ及び手動弁６Ｃを介して気体出口配管６から外部に排出させる。加熱室４０Ｂの上端面に設けられた図示しない多孔の分散板を通って伝熱管内部に流入した循環水は、伝熱管を通って下部室４０Ｃに至る間に加熱室４０Ｂの加熱蒸気にて加熱され、気液混合状態となり、下部室４０Ｃに落下し、下部室４０Ｃに内蔵される気水分離機構にて純蒸気と循環水とに分離され、分離された循環水は循環水戻り配管４１を通って循環水受槽３０へと戻る。一方、分離された純蒸気は、自動式開閉弁４Ｄを介して純蒸気出口配管４から外部のユースポイントへと至る。

装置の運転中、装置内部圧力が高圧（０．１〜０．８ＭＰａ）のため、外気吸込管１５より出る方向を阻止する逆止弁１５Ｆにより外気吸込配管に純蒸気が流出することはない。一方、装置が停止する場合、内部に残留する純蒸気は自然放置により冷却され、凝縮すると、内部が負圧になり、各所の接続部から汚染物質を吸い込む恐れがある。かかる負圧を防ぐため、外気吸込管１５に設けられた逆止弁１５Ａを介して外気を吸込み、ベントフィルタ１５Ｃに内蔵される図示しないフィルターエレメントにて外気に含まれる微生物や微粒子を取り除いた後、手動弁１５Ｅ及び逆止弁１５Ｆを介して装置内部に外気を入れ、内部が負圧になるのを防ぐ。

図１に例示した本発明の装置では、循環水ポンプ３１Ｃと圧力センサ３１Ｄとの間の循環水配管３１から分岐し、比例制御弁１１Ｂ及び逆止弁１４Ｃを経て供給水配管１４の基端部へと戻る供給水循環配管１３が配設されている。供給水配管１の基端部には自動式開閉弁１４Ｂを介して供給水元配管１４が接続されている。供給水を供給水配管１に戻したとき、供給水ポンプ１Ｂの出口圧力が供給水元配管１４の圧力を超えることがないよう、供給水元配管１４に圧力センサ１４Ａを配設し、常時、循環水ポンプ３１Ｃの出口圧力を、圧力センサ１Ｃの圧力が圧力センサ１４Ａの圧力以下となるよう、比例制御弁１１Ｂの開度を調節する。

図１に例示した本発明の装置の蒸気滅菌に際しては、装置運転時について前述したように純蒸気を発生させ、かかる自己発生の純蒸気で装置内を蒸気滅菌する。エアフィルタ１５Ｃ等の滅菌に際しては、自動式開閉弁１０Ｂ及び手動弁１５Ｅ，１５Ｂを開き、純蒸気出口配管４の途中から自動式開閉弁１０Ｂ、手動弁１５Ｅ、エアフィルタ１５Ｃ及び手動弁１５Ｂを介して自己発生の純蒸気を流し、更に下流側に設けられた温度センサ１０Ｃ、オリフィス１０Ｄ及び逆止弁１０Ｅを介して蒸気ドレン配管１０から外部へ排出する。

また図１に例示した本発明の装置の供給水配管系の熱殺菌に際しては、自動式開閉弁４Ｄを閉め、装置の純蒸気発生運転を行ない、発生する純蒸気の圧力が所定圧力まで上がり、装置の純蒸気発生運転が休止した後、自動式開閉弁１４Ｂを閉じ、自動式開閉弁１Ｅを開いたままにして、比例制御弁１１Ｂを圧力センサ１Ｃ，１４Ａの監視下で開ける。循環水ポンプ３１Ｃは常時作動しており、循環水も高温（１２１〜１７５℃）になっているので、供給水配管１、供給水ポンプ１Ｂ、流量計１Ｄ、圧力センサ１Ｃ、自動式開閉弁１Ｅ、排熱回収器２０、循環水受槽３０、循環水ポンプ３１Ｃ、飽和水循環配管３１、比例制御弁１１Ｂ、逆止弁１４Ｃ及び元の供給水配管１の供給水循環管路が構成されるので、ここに熱水（８０〜１３０℃）を循環させて、供給水配管系を熱水殺菌する。

１ 供給水配管
２ 加熱蒸気供給配管
３，１０ 蒸気ドレン配管
４ 純蒸気出口配管
５ 飽和水出口配管
７ 循環水受槽ドレン配管
６ 気体出口配管
１３ 供給水循環配管
２０ 排熱回収器
３０ 循環水受槽
３１ 循環水配管
４０ 蒸発缶
４１ 循環水戻り配管
１Ｂ 供給水ポンプ
１５Ｃ エアフィルタ
３１Ｃ 循環水ポンプ

Claims (2)

1. 供給水の加熱手段と、加熱した供給水から純蒸気を発生させる蒸発缶と、蒸発させた純蒸気の気水分離手段と、蒸発缶から排出した循環水を一時的に貯留する循環水受槽とを備え、加熱した供給水を循環水受槽、蒸発缶及び循環水受槽の経路で循環させつつ蒸発缶から純蒸気を発生させるようにした純蒸気発生装置の運転方法であって、循環水受槽と蒸発缶とを接続する循環水配管から分岐して供給水配管の基端部へと戻る供給水循環配管を設けて、装置の運転に先立ち、供給水を、供給水配管、加熱器、循環水受槽、循環水配管、供給水循環配管及び元の供給水配管の経路で循環させて、かかる経路を熱水で殺菌することを特徴とする純蒸気発生装置の運転方法。
2. 循環水受槽に水位センサを設け、水位センサには供給水の供給を停止する上限値と供給水の供給を開始する下限値とを設定して、装置の運転中、供給水量を、供給水の供給回数と、水位センサの上限値と下限値との間における循環水受槽の容量との積で求めるようにする請求項１記載の純蒸気発生装置の運転方法。

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