WO2018029764A1 - 純水製造装置 - Google Patents

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seawater
tank
condenser
auxiliary
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春男 上原
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春男 上原
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment

Definitions

  • the present invention relates to a pure water production apparatus that produces pure water from seawater and supplies it in an available manner.
  • Pure water from which impurities have been removed from water has been widely used not only for inspection and testing purposes, but also for cleaning various devices including semiconductors and manufacturing chemical substances such as pharmaceuticals, because of its characteristics that do not adversely affect impurities.
  • the property of dissolving other substances in this pure water in water is higher than that of ordinary water, it has recently been used for drinking and edible purposes with the addition of naturally-derived nutrients and flavors. It has become.
  • a technology for efficiently producing pure water from seawater is strongly desired.
  • Patent Documents 1 to 3 have a problem that, if an attempt is made to increase the yield of pure water, the manufacturing apparatus becomes complicated and large, and the introduction becomes difficult. Also, when water is evaporated in the reduced pressure inside the device, the more complicated and larger the equipment, the greater the load on the vacuum exhaust device such as a vacuum pump for obtaining a reduced pressure state. In addition to having to adopt a large-scale vacuum exhaust system with high capacity, it is necessary to provide many valves for maintaining airtightness in each part of the manufacturing equipment, which increases the cost of the equipment and obtains pure water as it is. Therefore, there was a problem that led to an increase in cost.
  • Patent Document 4 makes it possible to produce pure water and the like efficiently while simplifying the structure, but energy consumption and liquid sterilization / disinfection by a boiler are not performed. From this point of view, it cannot be said that simplification and efficiency are sufficiently achieved.
  • the present invention provides a pure water producing apparatus capable of efficiently producing safe pure water that has been sterilized and disinfected with a simple configuration.
  • the pure water production apparatus supplies a storage tank that stores seawater or concentrated seawater, a first sterilization tank that sterilizes and disinfects the seawater in the storage tank, and sterilized and disinfected seawater.
  • An evaporator that evaporates at least the seawater in a decompression space and sends out steam; a separator that collects and removes seawater mixed with the steam from the evaporator; and steam that passes through the separator is a predetermined amount.
  • a condenser that obtains pure water by heat exchange with the cooling fluid to condense, and a drain that collects and temporarily stores the remaining seawater that has not evaporated by the evaporator and seawater that has been removed by the separator
  • a tank and a pump for supplying seawater in the drain tank to the storage tank are provided.
  • seawater or concentrated seawater is sterilized and disinfected, and pure water is generated through each process in the evaporator, separator, and condenser with respect to the seawater. Therefore, safe pure water can be secured by sterilization and sterilization performed in advance, and the sterilized and disinfected seawater circulates in the device, thereby preventing deterioration of the device due to various bacteria contained in the seawater. Thus, there is an effect that maintenance work can be reduced and it can be used for a long time.
  • the pure water production apparatus includes at least two auxiliary pure water tanks for temporarily storing pure water obtained by the condenser, and the pure water having a larger capacity than each of the auxiliary pure water tanks. And a second sterilization tank for sterilizing and disinfecting pure water supplied from the auxiliary pure water tank and sending it to the external pure water tank.
  • pure water obtained by the condenser is temporarily stored in the two auxiliary pure water tanks, and the pure water supplied from the respective auxiliary pure water tanks is stored. Since it is stored in the external pure water tank and sterilized and disinfected when supplying pure water from the auxiliary pure water tank to the external pure water tank, it is possible to secure safe pure water.
  • the pure water production apparatus includes seawater supply means for supplying the cooling fluid in the condenser with seawater, and the cooling liquid heat-exchanged in the condenser is supplied to the storage tank. It is.
  • the cooling fluid in the condenser is supplied with seawater, and the cooling liquid heat-exchanged in the condenser is supplied to the storage tank. Since seawater that has absorbed heat can be used as a raw material for pure water as it is, there is an effect that energy and resources can be used efficiently.
  • the pure water production apparatus includes a third sterilization tank that sterilizes and disinfects the seawater as the cooling fluid supplied from the seawater supply means.
  • the pure water production apparatus since the seawater as the cooling fluid is sterilized and disinfected, it is possible to use one that has been sufficiently sterilized and disinfected when used as a raw material for pure water. There is an effect.
  • An apparatus for producing pure water according to the present invention includes an auxiliary separator that separates pure water that has exited the condenser and steam that remains without being condensed, and the steam that has been separated by the auxiliary separator for cooling. It is provided with an auxiliary condenser that heat-exchanges with the fluid to condense the gas phase component and send the obtained pure to the auxiliary pure water tank.
  • the pure water that has flowed out of the condenser and the vapor that remains without being condensed are separated, and the vapor separated by heat exchange with the cooling fluid is separated.
  • the pure water obtained is condensed and sent to the auxiliary pure water tank, so the steam that has not been condensed in the condenser can be separated again to obtain pure water, making it possible to produce pure water efficiently. The effect of becoming.
  • FIG. 1 is a functional block configuration diagram of a pure water production apparatus according to this embodiment.
  • a pure water production apparatus 1 includes a storage tank 11 that stores seawater or concentrated seawater, and a sealed pit 12 that seals and stores seawater sent from the storage tank 11.
  • a first pump 13 for supplying seawater stored in the sealed pit 12 to the first sterilization tank 15; a first sterilization tank 15 for sterilizing and disinfecting the supplied seawater with UV, ozone, etc .;
  • a seawater sterilized and disinfected in a sterilization tank 15 is supplied, and an evaporator 16 that evaporates at least the seawater in a decompression space, and a liquid phase mixed with gas-phase water (water vapor) discharged from the evaporator 16
  • Separator 17 that removes water, vapor phase water passing through separator 17 is subjected to heat exchange with the cooling fluid and condensed to obtain pure water, and pure water discharged from condenser 18 and Gas phase water remaining without being condensed is introduced and cooled
  • An auxiliary condenser 19 for condensing the gas phase by exchanging heat with the fluid
  • a drain tank 25 that collects and temporarily stores the remaining seawater that has not evaporated in the evaporator 16 and the liquid phase water that has been removed by the separator 17, and a storage tank for storing the seawater in the drain tank 25. 11 and a third pump 26 to be supplied to the vehicle.
  • a seawater supply device 27 that supplies the cooling fluid in the condenser 18 and the auxiliary condenser 19 with seawater, and a third sterilization that disinfects and disinfects the seawater supplied as the cooling fluid with UV, ozone, or the like.
  • An external vacuum pump or the like that decompresses the internal space of each device leading to the evaporator 16 and the inside of the pipeline to the tank 14, the water-side flow path in the auxiliary condenser 19 and the pipeline on the rear stage of the auxiliary condenser 19.
  • Seawater that includes a vacuum exhaust device 28 and heat-exchanged as a cooling fluid is supplied to the storage tank 11 and used as a raw material for pure water.
  • the storage tank 11 may simply store seawater, or may be an existing pure water production apparatus (for example, a pure water production apparatus including a long pipe boiler) that obtains pure water by evaporating seawater. May be. In the latter case, pure water is generated while cooling the seawater once boiled in the boiler across a plurality of tanks (the generated pure water is directly sent to the external pure water tank 24 described later). Finally, concentrated seawater at 45 ° C. to 55 ° C. remains. Using the remaining seawater, pure water is generated by the pure water producing apparatus 1 of the present embodiment. The concentrated seawater is sent to the sealed pit 12 by opening the storage tank, sent to the first sterilization tank 15 by the first pump 13, and sterilized and disinfected with UV and ozone.
  • an existing pure water production apparatus for example, a pure water production apparatus including a long pipe boiler
  • the temperature of the seawater is maintained at 45 ° C to 55 ° C.
  • Safe sterilized water can be secured by sterilization and disinfection performed before the generation process, and the sterilized and disinfected seawater circulates in the device, so that deterioration of the device due to germs contained in the seawater can be prevented. Therefore, it is possible to reduce the maintenance labor and use it for a long time.
  • the evaporator 16 is a device for efficiently evaporating the supplied seawater into the decompressed internal space to obtain water vapor.
  • the evaporator 16 evaporates the supplied seawater to provide vapor phase water (which contains almost no impurities). Water vapor).
  • the temperature of the seawater is 40 ° C to 50 ° C.
  • the evaporator 16 can be any flash evaporation mechanism such as a multistage flash type or a spray flash type.
  • the water vapor (temperature maintained at 40 ° C. to 50 ° C.) obtained by the evaporator 16 reaches the separator 17, while the liquid water remaining without being evaporated is discharged out of the evaporator 16 to be drain tanks. 25 (the temperature is maintained at 40 ° C. to 50 ° C.).
  • the liquid phase water is deprived of heat during the change of the gas phase to the gas phase, thereby lowering the temperature.
  • the temperature of the seawater introduced into the evaporator 16 is as low as possible, for example, 50 ° C. or less, and the internal space is decompressed to a pressure capable of evaporating such low temperature hot water,
  • Separator 17 captures and removes fine water droplets (mist) of liquid phase water mixed in water vapor from evaporator 16 to condenser 18 and sends only water vapor to condenser 18.
  • the liquid phase water collected by the separator 17 is discharged out of the separator 17 and introduced into the drain tank 25.
  • the condenser 18 circulates water vapor evaporated by the evaporator 16 and passing through the separator 17 in one of the flow paths separated through the internal heat transfer section, and seawater as a cooling fluid in the other flow path. And the water vapor and the cooling fluid are heat exchanged through the heat transfer section to condense the water vapor, and the structure itself as a heat exchanger is a known configuration. By condensing water vapor with this condenser 18, pure water containing almost no impurities is obtained.
  • the cooling fluid in the condenser 18 is supplied with seawater of 30 ° C. to 35 ° C. from the seawater supply device 27, and the cooling fluid that has risen to 37 ° C. to 38 ° C. by heat exchange remains at the same temperature. It is carried to the storage tank 11 and used as a raw material for pure water to be generated. At this time, since the seawater as the cooling fluid is sterilized and disinfected in the third sterilization tank 14, it can be introduced as safe water when used as a raw material of pure water.
  • the storage tank 11 is a pure water production apparatus including, for example, a long-pipe boiler, the pure water produced finally becomes concentrated seawater at 45 ° C. to 55 ° C. It becomes the raw material of. That is, energy efficiency can be improved by warming seawater at 37 ° C. to 38 ° C., which is used as a cooling fluid, as compared to directly warming seawater at 30 ° C. to 35 ° C.
  • the storage tank 11 is not a pure water production apparatus as described above but merely stores seawater, the storage tank 11 includes a heating means for heating seawater as a raw material to 45 ° C. to 55 ° C. Is desirable.
  • the auxiliary condenser 19 introduces liquid phase pure water condensed by the condenser 18 and water vapor that could not be condensed by the condenser 18, and heat-exchanges the water vapor and the cooling fluid to condense the water vapor.
  • the liquid phase pure water is sent out to the subsequent stage.
  • the cooling fluid flow path in the auxiliary condenser 19 is supplied with seawater from the seawater supply device 27 similarly to the condenser 18, and a part of the cooling fluid flows into the auxiliary condenser 19 from the seawater supply device 27,
  • the cooling fluid whose temperature has been raised by heat exchange in the auxiliary condenser 19 is transported to the storage tank 11 together with the amount flowing through the condenser 18 and used as a raw material of pure water to be generated.
  • auxiliary condenser 19 a water-side flow path and a pipe line on the rear stage side of the auxiliary condenser 19 are decompressed exhaust devices such as an external vacuum pump that depressurizes the internal space of each device leading to the evaporator 16 and the inside of the pipe line. 28 is connected.
  • this decompression exhaust device 28 By condensing this decompression exhaust device 28 in two stages of the condenser 18 and the auxiliary condenser 19, uncondensed water vapor flowing toward the decompression exhaust device 28 is reliably condensed, and the decompression exhaust is performed. This is a mechanism that can reduce the load on the device 28 and increase the yield of pure water.
  • the pure water from the auxiliary condenser 19 is sent to the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21.
  • the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21 respectively store a predetermined amount of pure water condensed by the condenser 18 and the auxiliary condenser 19 and continuously store the stored pure water. It can be sent to the external pure water tank 24.
  • the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21 are connected and arranged in a state of being divided into two systems with respect to the auxiliary condenser 19, and thus the two systems of first auxiliary pure water tanks are provided.
  • the condensed pure water is introduced and stored in one auxiliary pure water tank 24, the other auxiliary pure water tank is separated from the pure water flow path.
  • the introduction of pure water is stopped, and the already stored pure water can be sent out to the external pure water tank 24 on the rear stage side, and the pure water is stored and pure water is supplied to the external pure water tank 24 while maintaining the pressure in the flow path. It will be possible to discharge at the same time.
  • the pure water discharged from the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21 passes through the second sterilization tank 22 at a predetermined supply pressure by a second pump 23 disposed on the rear stage side.
  • the external pure water tank 24 has a larger capacity than the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21 so that the stored pure water can be continuously supplied to the subsequent stage to some extent. ing.
  • the drain tank 25 collects and temporarily stores the remaining seawater that has not been evaporated by the evaporator 16 and the liquid phase water that has been removed by the separator 17. Seawater or water stored in the drain tank 25 is supplied to the storage tank 11 by the third pump 26 and reused as a raw material of the pure water to be generated.
  • the evaporator 16, the separator 17, and the condenser 18 are arranged at the highest position, and the drain tank 25 is arranged below the evaporator 16. Further, an auxiliary condenser 19 is disposed below the condenser 18. For this reason, the inflow of water from the evaporator 16 and the separator 17 to the drain tank 25 and the flow of pure water in the condenser 18 and the auxiliary condenser 19 can utilize the natural flow of water and use a pump or the like. It will not be necessary.
  • the water that is not evaporated in the evaporator 16 and remains in the liquid phase, and the liquid phase water that is separated from the water vapor by the separator 17 is discharged from each device and directed to the drain tank 25.
  • the water stored in the drain tank 25 is sent again to the storage tank 11 and reused as a raw material for pure water.
  • the seawater as a cooling fluid having a low temperature is introduced into the other flow path that separates the heat transfer portion with respect to the one flow path into which the water vapor is introduced, so that the water vapor is cooled. Heat-condensed and condensed to become pure water containing almost no impurities. Seawater used as a cooling fluid is finally transported to the storage tank 11 and becomes a raw material of pure water, and therefore, when used as a cooling fluid, it is sterilized and disinfected through the third sterilization tank 14. ing.
  • the pure water and uncondensed gas phase water of the condenser 18 exits the condenser 18 and reaches the auxiliary condenser 19, and again exchanges heat with seawater as a cooling fluid having a low temperature to further condense the water vapor. Arise. Then, the gas that has reached the auxiliary condenser 19 together with pure water and uncondensed water vapor is discharged from the inside of the auxiliary condenser 19 and the pipe line of the subsequent stage to the vacuum exhaust device 28 and discharged to the outside.
  • the pure water obtained by the condensation in the condenser 18 and the auxiliary condenser 19 is sent to the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21 after leaving the auxiliary condenser 19.
  • the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 20 while one side is storing pure water, the other passes through the second sterilization tank 22, and the pure water is supplied to the external pure water. Supply to tank 24.
  • Seawater as a cooling fluid that has received heat from the pure water side condensed by the condenser 18 and the auxiliary condenser 19 and raised the temperature is sent to the storage tank 11 and used as a raw material for pure water.
  • seawater or concentrated seawater is sterilized and disinfected, and the seawater is purified through each process in the evaporator 16, the separator 17, and the condenser 18. Since water is generated, safe pure water can be secured by sterilization and sterilization performed in advance, and the sterilized and disinfected seawater circulates in the device, so that the device due to germs contained in the seawater It is possible to prevent the deterioration and the like, reduce the maintenance work, and can be used for a long time.
  • the pure water production apparatus according to the present embodiment is obtained by adding a function to the pure water production apparatus according to the first embodiment, and makes it possible to perform the condensation treatment more reliably.
  • the description which overlaps the said 1st Embodiment is abbreviate
  • FIG. 2 is a functional block configuration diagram of the pure water production apparatus according to the present embodiment.
  • the difference from the case of FIG. 1 in the first embodiment is that an auxiliary separator 17a is provided between the condenser 18 and the auxiliary condenser 19, and the liquid phase separated by the auxiliary separator 17a is the fourth.
  • the pump 29 feeds the first auxiliary pure water tank 20 and the second auxiliary pure water tank 21 to the auxiliary condenser 19 while supplying the gas phase to the auxiliary condenser 19.
  • the pure water generated in the condenser 18 is removed, so that the pressure of the steam changes.
  • the amount of the steam flowing and touching the cooling fluid can be increased, and the cooling efficiency can be increased. .
  • the pure water that has flowed out of the condenser 18 and the steam that has not been condensed are separated by the auxiliary separator 17a, and the separated steam is subcondensed. Since the gas phase is condensed by further exchanging heat with the cooling fluid in the vessel 19, the vapor that has not been condensed in the condenser can be separated again to obtain pure water, and the pure water can be produced efficiently. It becomes possible.

Abstract

殺菌・消毒がなされた安全な純水を簡略な構成で効率よく製造することができる純水製造装置を提供する。　海水又は濃縮された海水を貯留する貯留タンク１１と、当該貯留タンク１１内の前記海水を殺菌・消毒する第１除菌槽１５と、殺菌・消毒された海水を供給され、減圧空間で少なくとも前記海水を蒸発させ、蒸気を送り出す蒸発器１６と、当該蒸発器１６から出た蒸気に混じった海水を捕集して取り除く分離器１７と、当該分離器１７を経由した蒸気を所定の冷却用流体と熱交換させて凝縮させ、純粋な水を得る凝縮器１８と、前記蒸発器１８で蒸発しなかった残りの海水及び前記分離器で取除かれた海水を集めて一時的に貯留するドレインタンク２５と、当該ドレインタンク２５内の海水を前記貯留タンク１１に供給する第３ポンプ２６とを備える。また、凝縮器１８における前記冷却用流体を海水で供給する海水供給装置２７を備え、前記凝縮器１８で熱交換された前記冷却用液体が前記貯留タンク１１に供給されるものである。

Description

純水製造装置
　本発明は、海水から純水を製造して利用可能に供給する純水製造装置に関する。
　水から不純物を取り去った純水は、不純物による悪影響が生じない特徴から、検査や試験用途に加えて、半導体をはじめとする各種機器の洗浄や医薬品等の化学物質の製造に広く用いられていたが、この純水の他の物質を水中に溶かし込む性質が通常の水のそれに比べて高いことから、近年では天然由来の栄養成分や風味成分を添加して飲用や食用の用途でも用いられるようになっている。また、効率よく海水から純水を製造する技術が強く望まれている。
　純水の製造には、濾過やイオン交換、逆浸透膜を用いる方法等様々な製造方法があるが、簡易で効率のよい方法として従来から蒸留による製造方法が多く用いられてきた。こうした蒸留の手法を用いた純水製造装置の例として、特開平６－６３５３５号や特開２００６－１６７５３５号公報、特開２００２－７９２３７号公報等に開示されるものがある。また、より簡易的な構成で効率よく純水等を製造する技術として、特許第５１５０７８５号に開示されるものがある。
特開平６－６３５３５号公報 特開２００６－１６７５３５号公報 特開２００２－７９２３７号公報 特許第５１５０７８５号公報
　しかしながら、特許文献１～３に示す技術は、純水の収量を多くしようとすると、製造装置が複雑化、大型化することとなり、導入が難しくなるという課題を有していた。また、水の蒸発を減圧された装置内空間で行うようにする場合、設備が複雑化、大型化するほど、減圧状態を得るための真空ポンプ等の減圧排気装置の負荷が大きくなり、より処理能力の高い大型の減圧排気装置を採用せざるを得なくなることに加え、製造装置内各部に気密を維持するための弁も多数必要となり、これらが装置のコストを上昇させ、そのまま純水を得るためのコスト増大につながるという課題を有していた。
　これに対して、特許文献４に示す技術は、構造を簡略化しつつ効率よく純水等を製造することを可能としているが、ボイラによるエネルギーの消費や液体の殺菌・消毒が行われていない等の観点から十分に簡略化及び効率化が図れているとは言えないものであった。
　本発明は、殺菌・消毒がなされた安全な純水を簡略な構成で効率よく製造することができる純水製造装置を提供する。
　本発明に係る純水製造装置は、海水又は濃縮された海水を貯留する貯留タンクと、当該貯留タンク内の前記海水を殺菌・消毒する第１除菌槽と、殺菌・消毒された海水を供給され、減圧空間で少なくとも前記海水を蒸発させ、蒸気を送り出す蒸発器と、当該蒸発器から出た蒸気に混じった海水を捕集して取り除く分離器と、当該分離器を経由した蒸気を所定の冷却用流体と熱交換させて凝縮させ、純粋な水を得る凝縮器と、前記蒸発器で蒸発しなかった残りの海水及び前記分離器で取除かれた海水を集めて一時的に貯留するドレインタンクと、当該ドレインタンク内の海水を前記貯留タンクに供給するポンプとを備えるものである。
　このように本発明に係る純水製造装置においては、海水又は濃縮された海水を殺菌・消毒し、その海水に対して蒸発器、分離器、凝縮器における各処理を経て純水が生成されるため、事前に行われる殺菌・消毒により安全な純水を確保することができると共に、殺菌・消毒された海水が装置内を流通することで、海水に含まれる雑菌等による装置の劣化等を防止して、メンテナンスの手間を低減し長期間利用することが可能になるという効果を奏する。
　本発明に係る純水製造装置は、前記凝縮器で得られた純粋な水を一時的に貯留する少なくとも２つの補助純水タンクと、それぞれの前記補助純水タンクよりも大容量で前記純水を貯留する外部純水タンクと、前記補助純水タンクから供給された純水を殺菌・消毒して前記外部純水タンクに送り出す第２除菌槽とを備えるものである。
　このように本発明に係る純水製造装置においては、凝縮器で得られた純粋な水を一時的に２つの補助純水タンクで貯留し、それぞれの補助純水タンクから供給された純水を外部純水タンクに貯留し、補助純水タンクから外部純水タンクに純水を供給する際に殺菌・消毒がなされるため、安全な純水を確保することができるという効果を奏する。
　本発明に係る純水製造装置は、前記凝縮器における前記冷却用流体を海水で供給する海水供給手段を備え、前記凝縮器で熱交換された前記冷却用液体が前記貯留タンクに供給されるものである。
　このように本発明に係る純水製造装置においては、凝縮器における冷却用流体を海水で供給し、この凝縮器で熱交換された冷却用液体が貯留タンクに供給されるため、冷却用流体として熱を吸収した海水をそのまま純水の原料として利用することができるため、エネルギーや資源を効率よく利用することができるという効果を奏する。
　本発明に係る純水製造装置は、前記海水供給手段から供給される前記冷却用流体としての前記海水を殺菌・消毒する第３除菌槽を備えるものである。
　このように本発明に係る純水製造装置においては、冷却用流体としての海水を殺菌・消毒するため、純水の原料として利用する際に十分に殺菌・消毒されたものを使用することができるという効果を奏する。
　本発明に係る純水製造装置は、前記凝縮器を出た純水な水及び凝縮されずに残った蒸気を分離する補助分離器と、当該補助分離器で分離された前記蒸気を前記冷却用流体と熱交換させて気相分を凝縮させ、得られた純粋を前記補助純水タンクに送り出す補助凝縮器とを備えるものである。
　このように本発明に係る純水製造装置においては、凝縮器を出た純水な水及び凝縮されずに残った蒸気を分離し、分離された蒸気を冷却用流体と熱交換させて気相分を凝縮させ、得られた純粋を補助純水タンクに送り出すため、凝縮器で凝縮されなかった蒸気を再度分離して純水を得ることができ、効率よく純水を製造することが可能になるという効果を奏する。
第１の実施形態に係る純水製造装置の機能ブロック構成図である。 第２の実施形態に係る純水製造装置の機能ブロック構成図である。
　以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
　　（本発明の第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態に係る純水製造装置は、海水から純水を製造するものである。図１は、本実施形態に係る純水製造装置の機能ブロック構成図である。
　図１において、本実施形態に係る純水製造装置１は、まず、海水又は濃縮された海水を貯留する貯留タンク１１と、貯留タンク１１から送られた海水を密閉して収納する密閉ピット１２と、密閉ピット１２に収納された海水を第１除菌槽１５に供給するための第１ポンプ１３と、供給された海水をＵＶやオゾン等により殺菌・消毒する第１除菌槽１５と、第１除菌槽１５で殺菌・消毒された海水を供給され、減圧空間で少なくとも前記海水を蒸発させる蒸発器１６と、この蒸発器１６から出た気相の水（水蒸気）に混じった液相の水を取り除く分離器１７と、この分離器１７を経由した気相の水を冷却用流体と熱交換させて凝縮させ、純水を得る凝縮器１８と、この凝縮器１８を出た純水及び凝縮されずに残った気相の水を導入され、冷却用流体と熱交換させて気相分を凝縮させる補助凝縮器１９と、凝縮されて得られた純粋を一時的に貯留する第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１と、第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１から供給される純水をＵＶやオゾン等により殺菌・消毒する第２除菌槽２２と、第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１の純水を第２除菌槽２２に汲み上げる第２ポンプ２３と、第２除菌槽２２で殺菌・消毒され、生成された純水を貯留する外部純水タンク２４とを備える。
　また、前記蒸発器１６で蒸発しなかった残りの海水及び前記分離器１７で取り除かれた液相の水を集めて一時的に貯留するドレインタンク２５と、このドレインタンク２５内の海水を貯留タンク１１に供給する第３ポンプ２６とを備える。
　さらに、前記凝縮器１８及び前記補助凝縮器１９における冷却用流体を海水で供給する海水供給装置２７と、この冷却用流体として供給される海水をＵＶやオゾン等により殺菌・消毒する第３除菌槽１４と、補助凝縮器１９における水側流路及び補助凝縮器１９の後段側の管路に、蒸発器１６に至る各機器の内部空間と管路内とを減圧する外部の真空ポンプ等の減圧排気装置２８とを備え、冷却用流体として熱交換した海水は、貯留タンク１１に供給されて、純水の原料として利用される。
　貯留タンク１１は、単に海水を貯留するものでもよいし、海水を蒸発させて純水を得る既存の純水製造装置（例えば、長管式のボイラ等を含むような純水製造装置）であってもよい。後者の場合は、一旦ボイラで沸騰した海水を複数槽に跨って順次冷却しながら純水を生成し（ここで生成された純水は、後述する外部純水タンク２４に直接送られるようにしてもよい）、最終的に４５℃～５５℃の濃縮された海水が残る。この残った海水を利用して本実施形態の純水製造装置１により純水を生成する。濃縮された海水は貯留タンクの開放により密閉ピット１２に送られ、第１ポンプ１３により第１除菌槽１５に送出されて、ＵＶやオゾンで殺菌・消毒がなされる。この時、海水の温度は４５℃～５５℃が維持されている。生成処理の前に行われる殺菌・消毒により安全な純水を確保することができると共に、殺菌・消毒された海水が装置内を流通することで、海水に含まれる雑菌等による装置の劣化等を防止して、メンテナンスの手間を低減し長期間利用することが可能になる。
　蒸発器１６は、供給された海水を減圧した内部空間に導入することで効率よく蒸発させて水蒸気を得る装置であり、供給された海水を蒸発させて、不純物をほとんど含まない気相の水（水蒸気）を得るものとなっている。この時、海水の温度は４０℃～５０℃となっている。蒸発器１６は、多段フラッシュ式やスプレーフラッシュ式など、いずれのフラッシュ蒸発機構とすることもできる。この蒸発器１６で得られた水蒸気（温度は４０℃～５０℃を維持）は分離器１７に達する一方、蒸発しきれずに残った液相の水は、蒸発器１６外に排出されてドレインタンク２５に導入される仕組みである（温度は４０℃～５０℃を維持）。この液相の水は、気相分の気相への変化の際に熱を奪われることで温度を低下させている。
　この蒸発器１６に導入される海水の温度をなるべく低い温度、例えば５０℃以下とすると共に、こうした低い温度の温水を蒸発させられる圧力に内部空間を減圧した状態では、温水の一部の蒸発にあたり不純物が水蒸気に混じり込む割合を抑えることができ、得られる水蒸気は電気伝導率σ＝０．１～１［μＳ／ｃｍ］のレベルの純水となる。
　分離器１７は、蒸発器１６から凝縮器１８へ向かう水蒸気の中に混じった液相の水の微細水滴（ミスト）を捕捉して取り除き、水蒸気のみを凝縮器１８へ送り出すものである。この分離器１７で捕集された液相の水は、分離器１７外に排出され、ドレインタンク２５に導入される。
　凝縮器１８は、内部の伝熱部を介して隔てられた流路の一方に、蒸発器１６で蒸発し分離器１７を経由した水蒸気を流通させ、他方の流路に冷却用流体としての海水を流通させ、伝熱部を介して水蒸気と冷却用流体とを熱交換させて水蒸気を凝縮させるものであり、熱交換器としての構造自体は公知の構成である。この凝縮器１８で水蒸気を凝縮させることで、不純物をほとんど含まない純水が得られることとなる。
　この凝縮器１８における冷却用流体として、上述したように海水供給装置２７から３０℃～３５℃の海水が供給され、熱交換により３７℃～３８℃に上昇した冷却用流体は、そのままの温度で貯留タンク１１に運ばれて、生成される純水の原料として利用される。このとき、冷却用流体としての海水は第３除菌槽１４で殺菌・消毒されるため、純水の原料として利用する際に、安全な水として投入することが可能となる。
　なお、貯留タンク１１が、上述したように、例えば長管式のボイラを含む純水製造装置であれば、最終的に４５℃～５５℃の濃縮された海水となって、生成される純水の原料となる。つまり、３０℃～３５℃の海水を直接温める場合と比べて、冷却用流体として利用された３７℃～３８℃の海水を温めることで、エネルギー効率を上げることができる。一方、貯留タンク１１が、上述したような純水製造装置ではなく、単に海水を貯留するものであれば、原料となる海水を４５℃～５５℃に温めるような加熱手段を含む構成とすることが望ましい。
　補助凝縮器１９は、凝縮器１８で凝縮された液相の純水と凝縮器１８では凝縮しきれなかった水蒸気を導入され、水蒸気と冷却用流体とを熱交換させて水蒸気を凝縮させ、全て液相の純水とした状態で後段側へ送り出すものである。
　補助凝縮器１９における冷却用流体の流路は、凝縮器１８同様に海水供給装置２７から海水が供給され、補助凝縮器１９には、海水供給装置２７から冷却用流体の一部が流入し、補助凝縮器１９での熱交換により温度を上昇させた冷却用流体は、凝縮器１８を流れた分と共に貯留タンク１１に運ばれて、生成される純水の原料として利用される。
　この補助凝縮器１９における水側流路及び補助凝縮器１９の後段側の管路には、蒸発器１６に至る各機器の内部空間と管路内を減圧する外部の真空ポンプ等の減圧排気装置２８が接続される。この減圧排気装置２８に対し、凝縮器１８と補助凝縮器１９の二段階で凝縮を進める構成とすることで、減圧排気装置２８へ向って流れる未凝縮の水蒸気を確実に凝縮させて、減圧排気装置２８の負荷を軽減すると共に、純水の収量を高めることができる仕組みである。
　この補助凝縮器１９から出た純水は、第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１へ送り出される。第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１は、凝縮器１８及び補助凝縮器１９で凝縮された純水をそれぞれ所定量貯留して、この貯留された純水を連続して後段の外部純水タンク２４に送り出せるようにしている。第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１は、補助凝縮器１９に対し二系統に分けた状態で接続、配設される構成であり、こうして二系統の第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１を設けることで、凝縮された純水を一方の補助純水タンク２４に導入して貯留する間、他方の補助純水タンクは純水の流路から切り離して純水の導入を停止し、既に貯留した純水を後段側の外部純水タンク２４送り出すことができ、流路の圧力を維持しつつ純水の貯留と外部純水タンク２４への純水の排出を同時に行えることとなる。
　これらの第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１から出た純水は、後段側に配設された第２ポンプ２３により所定の送給圧力で、第２除菌槽２２を介して外部純水タンク２４へ送り出される。なお、外部純水タンク２４は、第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１より大容量とすることで、貯留した純水をある程度連続してさらに後段側に供給できるものとなっている。
　ドレインタンク２５は、蒸発器１６で蒸発しなかった残りの海水及び分離器１７で取り除かれた液相の水を集めて一時的に貯留するものである。このドレインタンク２５に貯留された海水や水は、第３ポンプ２６により貯留タンク１１に供給され、生成される純水の原料として再利用される。
　前記各機器の製造装置における配置は、蒸発器１６と分離器１７、凝縮器１８を最も高い位置に配置し、蒸発器１６より下側にドレインタンク２５を配置することとなる。また、凝縮器１８より下側に補助凝縮器１９を配置している。このため、蒸発器１６及び分離器１７からの水のドレインタンク２５への流入、並びに、凝縮器１８と補助凝縮器１９における純水の流れは、水の自然流下を利用でき、ポンプ等を使用せずに済むこととなる。
　次に、本実施形態に係る純水製造装置の動作について説明する。貯留タンク１１に貯留された海水又は濃縮海水が第１除菌槽１５を経て蒸発器１６に達すると、減圧された蒸発器１６内で一部の海水がフラッシュ蒸発により気相に変化する。気相の水、すなわち水蒸気は、蒸発器１６を出て分離器１７に達し、浮遊する液相の水（ミスト）等を分離器１７で適切に分離された上で、凝縮器１８の一方の流路に導入される。また、蒸発器１６で蒸発せず液相のまま残った水や、分離器１７で水蒸気から分離された液相の水は、それぞれ各機器から排出され、ドレインタンク２５に向かうこととなる。ドレインタンク２５に貯留された水は、再び貯留タンク１１に送られて、純水の原料として再利用される。
　凝縮器１８では、水蒸気が導入される一方の流路に対し、伝熱部を隔てた他方の流路に温度の低い冷却用流体としての海水が導入されていることで、水蒸気が冷却用流体と熱交換して凝縮し、不純物をほとんど含まない純水となる。冷却用流体として利用される海水は、最終的に貯留タンク１１に運ばれて純水の原料となるため、冷却用流体として利用される際に第３除菌槽１４を経て殺菌・消毒がなされている。凝縮器１８の純水及び未凝縮の気相の水は、凝縮器１８を出て補助凝縮器１９に達し、再び温度の低い冷却用流体としての海水と熱交換して、水蒸気のさらなる凝縮が生じる。そして、純水や未凝縮の水蒸気と共に補助凝縮器１９に達したガスは、補助凝縮器１９内及びその後段の管路から減圧排気装置２８へ向い、外部に排出されることとなる。
　こうして凝縮器１８及び補助凝縮器１９での凝縮により得られた純水は、補助凝縮器１９を出た後、第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１に送られる。第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２０では、上述したように、一方が純水の貯留を行っている間に他方が第２除菌槽２２を経て純水を外部純水タンク２４に供給する。また、凝縮器１８や補助凝縮器１９で凝縮する純水側からの熱を受け取り昇温した冷却用流体としての海水は、貯留タンク１１に送られて純水の原料として利用される。
　このように、本実施形態に係る純水製造装置においては、海水又は濃縮された海水を殺菌・消毒し、その海水に対して蒸発器１６、分離器１７、凝縮器１８における各処理を経て純水が生成されるため、事前に行われる殺菌・消毒により安全な純水を確保することができると共に、殺菌・消毒された海水が装置内を流通することで、海水に含まれる雑菌等による装置の劣化等を防止して、メンテナンスの手間を低減し長期間利用することが可能になる。
　　（本発明の第２の実施形態）
　以下、本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。本実施形態に係る純水製造装置は、上記第１の実施形態に係る純水製造装置に機能を追加したものであり、より確実に凝縮処理を行うことを可能とするものである。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態を重複する説明は省略する。
　図２は、本実施形態に係る純水製造装置の機能ブロック構成図である。上記第１の実施形態における図１の場合と異なるのは、凝縮器１８と補助凝縮器１９との間に補助分離器１７ａを有し、当該補助分離器１７ａで分離された液相を第４ポンプ２９で第１補助純水タンク２０及び第２補助純水タンク２１に送り出すと共に、気相を補助凝縮器１９に供給することである。
　このような構成により、凝縮器１８で生じた純水を補助凝縮器１９で凝縮処理を行う前に分離して除去することで、補助凝縮器１９における凝縮処理を促進させることが可能となる。すなわち、凝縮器１８で生じた純水が除去された状態で補助凝縮器１９の凝縮処理を行うことで、補助凝縮器１９における蒸気が冷却用流体に触れる量を増大して冷却効率を上げることができ、蒸気に含まれる水を効率よく純水にすることが可能となる。
　また、凝縮器１８で生じた純水が除去されることで蒸気の圧力が変化し、その変化により蒸気を流動させて冷却用流体に触れる量を増大し、冷却効率を上げることも可能となる。
　このように、本実施形態に係る純水製造装置においては、凝縮器１８を出た純水な水及び凝縮されずに残った蒸気を補助分離器１７ａで分離し、分離された蒸気を補助凝縮器１９において更に冷却用流体と熱交換させて気相分を凝縮させるため、凝縮器で凝縮されなかった蒸気を再度分離して純水を得ることができ、効率よく純水を製造することが可能になる。
　　１　純水製造装置
　　１１　貯留タンク
　　１２　密閉ピット
　　１３　第１ポンプ
　　１４　第３除菌槽
　　１５　第１除菌槽
　　１６　蒸発器
　　１７　分離器
　　１７ａ　補助分離器
　　１８　凝縮器
　　１９　補助凝縮器
　　２０　第１補助純水タンク
　　２１　第２補助純水タンク
　　２２　第２除菌槽
　　２３　第２ポンプ
　　２４　外部純水タンク
　　２５　ドレインタンク
　　２６　第３ポンプ
　　２７　海水供給装置
　　２８　減圧排気装置
　　２９　第４ポンプ

Claims (5)

  1. 　海水又は濃縮された海水を貯留する貯留タンクと、
    　当該貯留タンク内の前記海水を殺菌・消毒する第１除菌槽と、
    　殺菌・消毒された海水を供給され、減圧空間で少なくとも前記海水を蒸発させ、蒸気を送り出す蒸発器と、
    　当該蒸発器から出た蒸気に混じった海水を捕集して取り除く分離器と、
    　当該分離器を経由した蒸気を所定の冷却用流体と熱交換させて凝縮させ、純粋な水を得る凝縮器と、
    　前記蒸発器で蒸発しなかった残りの海水及び前記分離器で取除かれた海水を集めて一時的に貯留するドレインタンクと、
    　当該ドレインタンク内の海水を前記貯留タンクに供給するポンプとを備えることを特徴とする純水製造装置。
  2. 　請求項１に記載の純水製造装置において、
    　前記凝縮器で得られた純粋な水を一時的に貯留する少なくとも２つの補助純水タンクと、
    　それぞれの前記補助純水タンクよりも大容量で前記純水を貯留する外部純水タンクと、
    　前記補助純水タンクから供給された純水を殺菌・消毒して前記外部純水タンクに送り出す第２除菌槽とを備えることを特徴とする純水製造装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の純水製造装置において、
    　前記凝縮器における前記冷却用流体を海水で供給する海水供給手段を備え、
    　前記凝縮器で熱交換された前記冷却用液体が前記貯留タンクに供給されることを特徴とする純水製造装置。
  4. 　請求項３に記載の純水製造装置において、
    　前記海水供給手段から供給される前記冷却用流体としての前記海水を殺菌・消毒する第３除菌槽を備えることを特徴とする純水製造装置。
  5. 　請求項１ないし４のいずれかに記載の純水製造装置において、
    　前記凝縮器を出た純水な水及び凝縮されずに残った蒸気を分離する補助分離器と、
    　当該補助分離器で分離された前記蒸気を前記冷却用流体と熱交換させて気相分を凝縮させ、得られた純粋を前記補助純水タンクに送り出す補助凝縮器とを備えることを特徴とする純水製造装置。
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