JPH0332791A - 超純水製造装置における多重効用蒸留器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体工業等の電子工業で使用される超純
水製造装置における多重効用蒸留器に関する。

［従来技術およびその問題点］ 従来のこの種多重効用蒸留器は、たとえば第４図に示す
ように、原水を処理して１次純水を得る１次純水系多重
効用蒸留装置（５１）の多重効用蒸留器（１３１）と、
１次純水を処理して２次純水を得る２次純水系多重効用
蒸留装置（５１”）の多重効用蒸留器（８Ｆ）は別置さ
れ、両多重効用蒸留器（８１）（８１“〉は２次純水系
多重効用蒸留器（６１°〉内で予熱された原水を１次純
水多重効用蒸留器（Ｂ１）に移送する原水連絡配管（Ｂ
４）、および１次純水系多重効用器（６１）の最低温の
第ｎ効用段で発生した１次純水蒸気を２次純水系多重効
用蒸気器（８１’）に移送せしめる１次純水蒸気連絡配
管（６３）、および２次純水系多重効用蒸留器（６１°
〉の最高温の第１′効用段凝縮室（７０’）内の複数の
蒸発伝熱管（８７’）および予熱管（６２°）の外面で
１次純水蒸気が凝縮してできた１次純水を１次純水系多
重効用蒸留器（６（）の１次純水溜部（７２）内に移送
せしめる１次純水連絡配管（７３〉、および１次純水溜
部（７２）の１次純水を２次純水系多重効用蒸留器（６
Ｆ）の第１′効用段下部の純水溜部（７１’）に移送せ
しめる１次純水連絡配管（７４）で主として接続されて
いた。しかしながら、このように多数の配管によって各
流体を移送すると管路上で熱が逃げるので純水化するた
めの熱効率が悪く、また多数の配管類を配置するから配
管類の製作が面倒で製作費が高くつく欠点があった。

また、１次純水系では、これら配管を構成する配管、継
手類、ガスケットの使用材質中の不純物が１次純水中に
溶出したり、継手部から器外中の微粒子、生菌類等の不
純物が１次純水中に流入したりして１次純水を汚染する
欠点があった。

この発明は、上記従来の多重効用蒸留器の問題点をすべ
て解決することができる多重効用蒸留器を提供すること
を目的とする。

［問題点の解決手段］ この発明の多重効用蒸留器は、上記目的達成のために、
１つのケーシング内を実質的に２つのユニットに区分し
、１つのユニット内を１次純水系多重効用蒸留部に形成
せしめ、残りのユニット内を２次純水系多重効用蒸留部
に形成せしめ、原水および１次純水を純水化するたの熱
エネルギーをケーシング内で最大限に利用することがで
きるともに、ケーシング内の空間を最大限に利用するこ
とができ、したがって、原水から２次純水を非常に効率
よく安価に製造し得、しかも構造が簡単でその製作を容
易かつ安価になし得る多重効用蒸留器を提供することを
目的とするものである。

［実　施　例］ この発明を、以下第１図〜第３図に示す実施例に基づい
て説明する。

なお、この明細書において前後および左右は第１図を基
準とし、前とは同図右側を、後とは同図左側をそれぞれ
いうものとし、また左とは同図上側を、右とは同図下側
をそれぞれいうものとする。

第１図〜第３図において、ケーシング（Ｌ）は垂直仕切
板（１４）（１５）によって２つのユニットＡ１Ｂに区
分せられている。各ユニットＡ、、Ｂは垂直仕切板（１
４）（３，５）（１４°）（１５’）により多数の効用
段に区分せられている。各効用段内には垂直仕切板（１
５）（１５’）　、垂直伝熱管（７）　（７’）の固定
用上板（１９ａ）（１９ａ’）　、下板（１９ｂ）（１
９ｂ’）　、凝縮液収集板（１７）　（１７’）および
ケーシング（１）によって形成される凝縮室（１０）　
（１０°）、各凝縮室（１０）（ｔｏ’）に連続する小
室（８ａ）（８ａ’）が形成せられ、各小室（Ｉｌａ）
（８ａ’）内部に複数本の垂直伝熱管（７）（７°〉の
固定用上板（１９ａ）　（１９ａ’）が水平に配置せら
れ、この上板（１９ａ）　（１９ａ’）より上方の小室
（８ａ）（８ａ’）内が原水導入部（８ｂ）あるいは１
次純水導入部（８ｂ’）となされている。各凝縮室（１
０）（１０°〉内には複数本の垂直伝熱管（７）（７°
）と共に原水子熱管（２）（２’）が水平に配置されて
いる。

原水子熱管（２）（２°）の下方には凝縮液収集板（１
７）（１７°）、管束側板（１ｇ）（１８°）、垂直仕
切板（１５）（１５°）、およびケーシング（１）によ
って凝縮液収集部（３０）　（３０’）が各凝縮室（ｌ
ｏ）　（ｔｏｏ）内に形成せられている。また各効用段
内には、各凝縮室（１０）（１０゛〉に連続して、垂直
伝熱管（７）　（７゜）の固定用下板（１９ｂ）（１９
ｂ’）　、凝縮液収集板（１７）０７°）、垂直仕切板
（１４）　（１４°）およびケーシング（１〉によって
実質的に形成される原水濃縮液溜室（１１）および１次
純水濃縮液溜室（１１’）が形成せられ、各濃縮液溜室
（１１）（１１’）の上部で垂直仕切板（１４）　（１
４’）および（１５）（１５°）間に不純物除去装置（
４）（４’）が取り付けられている。

各凝縮液収集部（３０）（３０°）内の垂直仕切板（１
５）（１５″）の下部には開口部（３１）（３１°）が
設けられ、各効用段で得られた凝縮液が次効用段内の凝
縮液収集部（３０）　（３０°）内に流入するようにな
されているが、ユニットＢ内の最高温の第１″効用段の
凝縮液収集部（３０°）の垂直仕切板（１５″）の下部
には開口部（３１°）がなく、凝縮液収集板（１７’）
に開口部（２２）が設けられ、ユニットＡで得られた凝
縮液（１次純水）が第ｎ効用段の凝縮液収集部（３０）
内の垂直仕切板（１５）下部の開口部（３１）より第１
′効用段の凝縮液収集部（３０）に流入し、この１次純
水金量がオリフィス開口部（２２）より第１′効用段内
下部の１次純水濃縮液溜室〈ＩＦ）に流入するようにせ
られている。

また、各濃縮液溜室（１１）（１１’）内の垂直仕切板
（１４）　（１４’）下部には開口部（１３）（１３’
）が設けられ、各濃縮液溜室（１１）（１１’）内の、
原水濃縮液の一部は取出口（３２）より一端器外に取り
出されて同じ効用膜内上部の原水導入部（８ｂ）内に循
環され、残部は開口部（１３）より次効用段内の原水濃
縮液溜室（１１）に流入するようになされ、また、１次
純水濃縮液の一部は取出口（３２°）より取り出されて
同じ効用膜内上部の１次純水導入部（８ｂ’）内に循環
されると共に開口部（１３°）より次効用段内の１次純
水濃縮液溜室（１１°）内に流入するようにされている
。各原水濃縮液溜室０１）を順次移行した原水濃縮液は
第ｎ効用段内の垂直仕切板（１４）下部に開口部（１３
）を設けていないため、第ｎ効用段内の原水濃縮液溜室
（１（）の取出口（３２）より全量器外に取り出され、
一部が原水導入部（８ｂ）内に循環されると共に残部は
排出される。同様に１次純水濃縮液は、最低温の第ｎ−
効用段内の１次純水濃縮液溜室（１１°）の取出口（３
２°）より全量取り出され、一部が１次純水導入部（８
ｂ’）内に循環され、残部が排出される。

原水子熱管（２）　（２°）内の原水は、ユニットＡ１
ユニットＢ内の原水濃縮液および１次純水濃縮液の移行
方向と逆の方向に流れて、加熱蒸気各効用段で発生した
１次純水蒸気および２次純水蒸気の一部の凝縮潜熱を受
けて予熱され、ユニットＡの最高温の第１効用段内の流
入口（３３）を通って原水濃縮液溜室（１１）内に導入
せられる。

ここで垂直伝熱管（７）内で蒸発・濃縮された原水濃縮
液と混合し、一部は取出口（３２）より一端器外に出て
同一効用段上部の原水導入部（８ｂ）内に導入される。

ここで複数本の垂直伝熱管（７〉内を分れて薄膜状に流
下し、器外より導入された加熱蒸気の大部分の凝縮潜熱
を受けて蒸気を発生させながら自身は濃縮されて原水濃
縮液溜室（１１）に流下する。ここで前述のとおり予熱
された原水と混合すると同時に一部は循環水として取出
口（３２）より取り出され、残部は垂直仕切板（１４）
下部に設けられたオリフィス開口部（１３〉を通って第
２効用段内の濃縮液溜室（１１〉に導入される。予熱管
（２）および垂直伝熱管（７）の各管外面で凝縮した加
熱蒸気の濃縮液は、予熱管（２）の下部の凝縮液収集部
（３０）に集められ垂直仕切板（１５〉下部に設けられ
たオリフィス開口部（３１）より第２効用段内の凝縮収
集部（３０）に導入される。導入された凝縮液は、原水
濃縮液と同じく、第１効用段と第２効用段の蒸発温度差
分自己蒸発し、自己蒸発で発生した蒸気は第１団効用段
の垂直伝熱管（７〉内で発生した蒸気の一部と共に第２
効用段内の原水子熱管（２）の管外面で凝縮し原水を予
熱する。発生蒸気中の非凝縮ガスは非凝縮ガス取出口（
１Ｂ）より器外に排出される。

第１効用段の凝縮室（１０）内の複数本の垂直伝熱管（
７〉内で発生した蒸気は、１次純水蒸気として原水濃縮
液溜室（１１）の上部に設けられた不純物除去装置（４
）で蒸気と同伴した不純物を含むミストの大半が除去さ
れて、第２効用段内の凝縮室（１０）内に導入される。

導入された蒸気は、その大半が複数本の垂直伝熱管（７
）外面で凝縮し、その凝縮液は１次純水として凝縮室（
ｌＯ）内の凝縮液収集部（３０〉に導入される。残部の
発生蒸気は、前述のとおり第１効用段より流入した凝縮
液の自己蒸発蒸気と混合し、原水予熱管（２）の管外面
で凝縮し、凝縮液は１次純水として垂直伝熱管（７〉外
面で凝縮した凝縮液と混合し、オリフィス開口部（３１
〉を通って第３効用段内の凝縮液収集部（３０）内に流
入される。

第１効用段より第３効用段の原水濃縮液溜室（１１〉に
流入した原水濃縮液は一部自己蒸発し、発生蒸気は垂直
伝熱管（７）内で発生した蒸気と混合して原水濃縮液溜
室（１１）の上部の不純物除去装置（４）を通って第３
効用段の凝縮室（１０）内に流入すると共に、残部の原
水濃縮液は垂直伝熱管（７）内から流下した原水濃縮液
と混合し、一部が取出口（３２）より取り出されて同一
効用段上部の原水導入部（８ｂ〉に循環され、残部はオ
リレフイス開口部（１３）を通って第３効用段の原水濃
縮液溜室（１１）に流入する。

このようにして原水濃縮液はユニットＡの最低温の第ｎ
効用段の濃縮液溜室（１１）の取出口（３２）より取り
出され、一部は同一効用段上部の原水導入部（８ｂ）に
循環され、残部は器外に排出される。

また凝縮してできた１次純水は第ｎ効用段の凝縮液収集
部（３０）よりユニットＢの第１゛効用段の凝縮液収集
部（３０°）にオリフィス開口部（３（）を通して流入
し、垂直伝熱管（７〉外面で凝縮してできた凝縮液と混
合し、凝縮液収集板（１７゜〉に設けられたオリフィス
開口部（３２）より第１′効用段の１次純水濃縮液溜室
（Ｉ「）に流入する。

また第ｎ効用段の複数本の垂直伝熱管（７）内で発生し
た１次純水蒸気は不純物除去装置（４）を通ってユニッ
トＢの加熱蒸気として、また当該発生蒸気量で不足する
場合は器外から流入した加熱蒸気と混合し、ユニットＢ
の第１′効用段の凝縮室（１０°）に入り、一部は複数
本の垂直伝熱管（７°）の管外面上で凝縮し管内１次純
水濃縮液に熱を与えて２次純水蒸気を発生せしめ残部は
原水予熱管（２７〉内の原水を予熱し、自身は１次純水
として第ｎ効用段の凝集収集部（８０）より流入の凝縮
液と混合し、オリフィス開口部（２２）より同一効用段
の１次純水濃縮液溜室（１１°）に流入する。

オリフィス開口部（２２）より１次純水濃縮液溜室（１
１°〉に流入した１次純水は凝縮室（１０’）内の複数
本の垂直伝熱管（７゛）内より流下の１次純水濃縮液と
混合し取出口（３２°）より一部取り出され第１′効用
段上部の１次純水導入部（８ｂ’）に導入され、複数本
の垂直伝熱管（７°）内に分かれて薄膜状に流下し、前
述のとおり、管外１次純水蒸気の凝縮潜熱を受けて一部
蒸発し、発生した２次純水蒸気とともに１次純水濃縮液
溜室（１１’）に流下する。残部の１次純水濃縮液は垂
直仕切板（１４°）下部に設けられたオリフィス開口部
（１３’）より第２゛効用段の１次純水濃縮液溜室（１
Ｆ）に流入し、一部温度差により自己蒸発し２次発生蒸
気を発生するとともに残部は垂直伝熱管（７゛）内を流
下した１次純水濃縮液と混合する。

第１−段効用段の複数本の垂直伝熱管〈７°）内で発生
した２次純水蒸気は、濃縮液溜室（１１’）上部に配置
された不純物除去装置（４′）で不純物を含む同伴ミス
トの大半が除去され第２′効用段の凝縮室（１０’）内
に流入し、大半は複数本の垂直伝熱管（７°）外面で凝
縮し２次純水になり、残部は凝縮室（１１’）内の原水
予熱管（２°）外面で凝縮し２次純水として凝縮液収集
部（３０”）に集められ、全部の２次純水は垂直仕切板
（１５°）下部に設けられたオリフィス開口部（３Ｆ）
を通って第３′効用段の凝縮液収集部（３０’）に流入
し、一部自己蒸発するとともに残部は第３′効用段で凝
縮によりできた２次純水と混合する。このように第２′
効用段凝縮室（１０°）内の２次純水は１次純水の蒸発
蒸気であり、かつ、不純物除去装置（４°）で大半の不
純物を含む同伴ミストを除去したものであるから１次純
水よりも更に純度が高められている。このようにして、
結局１次純水濃縮液はユニットＢの最低温の第ｎ゛効周
設の１次純水濃縮液溜室（１１’）の取出口（３２゜）
より取り出され、一部は同一効用段上部の１次純水導入
部（８ｂ’）に循環され、残部は器外に排出される。ま
た各効用段で凝縮してできた２次純水は、第ｎ′効用段
凝縮室（１０°）内の凝縮液収集部（３０″）よりオリ
フィス開口部（３Ｆ）を通って２次純水溜室（１２°）
に入り一部自己蒸発するとともに復水伝熱管（３３°〉
外面で凝縮してできた２次純水と混合し、２次純水取出
口（４０）より器外に送られる。

本実施例に示される超純水製造システムでは原水あるい
は１次純水を垂直伝熱管の管内に膜状に流下させて蒸発
せしめているが、この発明はこれに限定されることなく
、垂直伝熱管の管内を上昇させて蒸発せしめてもよい。

また、原水あるいは１次純水と水平伝熱管の管外面に流
し蒸発せしめる多重効用蒸留器を用いてもよい。

また、原水あるいは１次純水中の伝熱管内に１次純水蒸
気あるいは２次純水蒸気を流し管内で各蒸気を凝縮せし
め、管外の原水あるいは１次純水を蒸発せしめる浸管式
多重効用蒸留器を用いてもよい。

［発明の効果］ この発明によれば、１つのケーシング内を実質的に２つ
のユニットに区分し、１つのユニット内を１次純水系多
重効用蒸留部に形成せしめ、残りのユニット内を２次純
水系多重効用蒸留部に形成せしめ、ケーシング内の空間
を最大限に利用し、原水および１次純水を蒸留し、その
純度を上げ２次純水を得るものである。したがって、こ
の発明の純水製造システムによれば、１次純水系と２次
純水系の多重効用蒸留器と連絡せしめる原水連絡配管、
１次純水蒸気連絡配管、１次純水連絡配管等の多数の配
管が不要となり、各配管上から大気へ熱が逃げることな
く純水化するため熱効率が良く、また、これら配管を構
成する配管、継手類ガスケットの使用付室中の不純物が
１次純水あるいは１次純水蒸気中に溶出したり、継手類
から器外中の微粒子、生菌類等の不純物の流入を防止で
き、またこれら多数の配管類を配置する必要がないため
製作費が安くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の実施例を示し、第１図は水
平縦断面図、第２図は垂直縦断面図、第３図は第１図の
■−■にそう横断面図、第４図は従来例を示す第１図相
当の断面図である。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１次純水系として多重効用蒸留装置を使用し、２
   次純水系として別の多重効用蒸留装置を使用する超純水
   製造装置において、ケーシング内が実質的に２つのユニ
   ットＡ、Ｂに区分され、各ユニットＡ、Ｂは複数個の効
   用段に区分されて多重効用蒸留部を形成し、２つのユニ
   ットＡ、Ｂの１つのユニットＡが１次純水系多重効用蒸
   留部となり、残りのユニットＢが２次純水系多重効用蒸
   留部となることを特徴とする多重効用蒸留器。
2. （２）請求項１記載の多重効用蒸留器において、ユニッ
   トＡの最低温の効用段から後続のユニットＢの最高温効
   用段へ１次純水を導入する１次純水導入手段を設け、か
   つ、ユニットＡの最低温効用室で発生した１次純水蒸気
   を後続のユニットＢの最高温効用段へ導入する１次純水
   蒸気導入手段およびユニットＢの最高温効用段へ外部か
   らの加熱蒸気を導入する加熱蒸気導入手段の少なくとも
   １つの手段を設け、かつ、ユニットＡの最低温効用段か
   ら器外へ原水濃縮液を排出する原水濃縮排出手段とユニ
   ットＢの最低温効用段から器外へ１次純水濃縮液を排出
   する１次純水濃縮液排出手段を設け、かつ、ユニットＢ
   の最低温効用段または最低温効用段近傍より２次純水を
   器外に取り出す２次純水取出手段を設けたことを特徴と
   する多重効用蒸留器。