蒸留水製造装置、及びその不凝縮ガス抽気方法
【課題】 不凝縮ガスを効果的に抽気することができ、蒸留性能及び運転効率を向上させることができる蒸留水製造装置、及びその不凝縮ガス抽気方法を提供すること。
【解決手段】
蒸留装置２０と凝縮器４０とを備え、蒸留装置２０において最上段蒸発器２１に原料水１２４を導入し加熱して、発生した水蒸気１０２と濃縮した濃縮原料水１０３を第２蒸発器２２に導き、熱交換器２２ａを介して水蒸気１０２と濃縮原料水１０３の間で熱交換を行い、蒸留水１０４を作成し、水蒸気１０５を発生させると共に該濃縮原料水１０３を濃縮し、凝縮器４０に最下段蒸発器２３で発生した水蒸気１０７を導入し凝縮して蒸留水１１１を作成するように構成した蒸留水製造装置において、最上段蒸発器２１で発生した水蒸気を凝縮させる第２蒸発器２２凝縮面下流から抽気するエジェクタ５１を設けた。
【解決手段】
蒸留装置２０と凝縮器４０とを備え、蒸留装置２０において最上段蒸発器２１に原料水１２４を導入し加熱して、発生した水蒸気１０２と濃縮した濃縮原料水１０３を第２蒸発器２２に導き、熱交換器２２ａを介して水蒸気１０２と濃縮原料水１０３の間で熱交換を行い、蒸留水１０４を作成し、水蒸気１０５を発生させると共に該濃縮原料水１０３を濃縮し、凝縮器４０に最下段蒸発器２３で発生した水蒸気１０７を導入し凝縮して蒸留水１１１を作成するように構成した蒸留水製造装置において、最上段蒸発器２１で発生した水蒸気を凝縮させる第２蒸発器２２凝縮面下流から抽気するエジェクタ５１を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重効用的に配列された複数の蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを具備する蒸留水製造装置、及びその不凝縮ガス抽気方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の蒸留水製造装置（真空蒸発式蒸留水製造装置）の構成例を示す図である。同図に示すように、この蒸留水製造装置は、複数の蒸発器を多段配列することで多重効用的に接続して構成した蒸発装置２０と、凝縮器４０とを備えて構成されている。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
ところで、この蒸留水製造装置においては、原料水１００に、溶存空気等の不凝縮ガスが溶け込んでいる。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、蒸留水製造装置の蒸留性能が著しく低下する原因となるため、不凝縮ガスを抽気する必要がある。
【０００６】
蒸留水製造装置内の不凝縮ガスは装置内に均一に分布するのではなく、蒸留水製造装置内の水蒸気流に乗って、水蒸気が凝縮する凝縮面やその近傍の水蒸気流の滞留部に高濃度で滞留する傾向を有する。したがって、凝縮面近傍の水蒸気流の滞留部から抽気を行うことが効果的である。そこで、従来は、不凝縮ガスが高濃度で滞留する凝縮器４０の凝縮面（凝縮伝熱面）の近傍から抽気を行っていた。即ち、図１に示すように、凝縮器４０に連通管４１及び気液分離タンク４２を介して真空ポンプ（真空装置）４３が接続されており、該真空ポンプ４３で凝縮器４０内の水蒸気１１３を抽気して該水蒸気内の不凝縮ガス１１４を回収している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、真空ポンプ４３は高温水蒸気の抽気には不適であるため、蒸発装置２０の手前に脱気器１０を設置して、原料水１００を蒸発装置２０に導入する前に脱気器１０で加熱することによって溶存する不凝縮ガスを脱気し、この脱気した不凝縮ガスを含む水蒸気１１２を凝縮器４０へ導いている。このように、脱気器１０と凝縮器４０を連通して不凝縮ガスの蒸発装置２０への流入量を減らすようにしていたが、この手段では、熱交換を行う低温の凝縮器４０に伝熱性能を悪化させる原因となる不凝縮ガスを導入せざるを得ないという問題があった。
【０００８】
また、脱気器１０内では、不凝縮ガス分圧が水蒸気分圧に比べて低く、脱気器１０内のガスには不凝縮ガス以外に大量の水蒸気が含まれている。この大量の水蒸気を不凝縮ガスと共に凝縮器４０に導いているため、真空ポンプ４３で凝縮器４０から抽気する際には、不凝縮ガスと共にこの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４３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、その油槽（潤滑油槽）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。
【０００９】
そこで、特許文献３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。
【００１０】
しかし、上記特許文献３に記載の真空ポンプは、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ため、油槽内の水分の混入量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、蒸留水製造装置の抽気ができなかった。そのため、装置の連続運転時間を短くしたり、複数の真空ポンプを設置してこれらを交代で運転するなどする必要があり、蒸留水製造装置の運転効率が悪化したり、コストアップや蒸留性能の低下につながる等の問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２５４０６６号公報
【特許文献２】特開２００１−５７０５６０号公報
【特許文献３】特開２００２−２４２８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、不凝縮ガスを効果的に抽気することができ、蒸留性能及び運転効率を向上させることができる蒸留水製造装置、及びその不凝縮ガス抽気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に記載の発明は、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気する真空装置を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸留水製造装置において、真空装置は、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする。
【００１４】
本願請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の蒸留水製造装置において、真空装置は、エジェクタであることを特徴とする。
【００１５】
本願請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の蒸留水製造装置において、エジェクタの駆動流体として、蒸留装置に導入する前の原料水、又は該蒸留装置から排出した濃縮原料水又は蒸留水を利用することを特徴とする。
【００１６】
本願請求項５に記載の発明は、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮し蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気することを特徴とする。
【００１７】
本願請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本願請求項１に記載の発明によれば、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気する真空装置を設けたので、蒸留水製造装置内の不凝縮ガスが多く含まれる水蒸気を抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、抽気を行う蒸発器より下段の蒸発器や凝縮器へ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができ、伝熱性能を悪化させる不凝縮ガスの蒸留水製造装置への影響を低減させることができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００１９】
本願請求項２に記載の発明によれば、真空装置は、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、凝縮器内の不凝縮ガスを抽気して取り除くことができるので、凝縮器における伝熱性能の悪化を防止することができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００２０】
本願請求項３に記載の発明によれば、真空装置は、エジェクタであるので、高温の蒸発器からの抽気を行うことが可能となる。
【００２１】
本願請求項４に記載の発明によれば、エジェクタの駆動流体として、蒸留装置に導入する前の原料水、又は該蒸留装置から排出した濃縮原料水又は蒸留水を利用するので、外部からエジェクタを駆動する駆動媒体を供給する必要がなくなり、効率良くエジェクタを駆動することができる。
【００２２】
本願請求項５に記載の発明によれば、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、前記蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮し蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気するので、蒸留水製造装置内の不凝縮ガスが多く含まれる水蒸気を抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、抽気を行う蒸発器より下段の蒸発器や凝縮器へ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができ、伝熱性能を悪化させる不凝縮ガスの蒸留水製造装置への影響を低減させることができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００２３】
本願の請求項６に記載の発明によれば、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、凝縮器内の不凝縮ガスを抽気して取り除くことができるので、凝縮器における伝熱性能の悪化を防止することができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【実施例１】
【００２５】
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。
【００２６】
多段配列された蒸発装置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、最下段蒸発器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、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。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。
【００２７】
第１蒸発器２１に導入された原料水１１８は、第１蒸発器２１の熱交換器２１ａで熱源媒体１０１との間で熱交換が行われて、水蒸気１０２が発生すると共に、濃縮されて濃縮原料水１０３となる。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。
【００２８】
最下段蒸発器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１０９を外部に排出するように構成することもできる。
【００２９】
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、あるいは蒸留水製造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。
【００３０】
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、あるいは蒸留水製造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。
【００３１】
最下段蒸発器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。
【００３２】
ここで、上記構成の蒸留水製造装置を用いて原料水の蒸留を行う場合において、不凝縮ガスの抽気を行う必要性について、具体例を挙げて説明する。蒸留水製造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、蒸留水製造装置内で気化して不凝縮ガスとなる。不凝縮ガスは、蒸留水製造装置内の圧力（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る。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０．８ｋＰａ混入すると、約２℃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、蒸留水製造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、蒸留水製造装置内に入った不凝縮ガスは蒸留水製造装置外に排出（抽気）する必要がある。
【００３３】
そこで、この蒸留水製造装置には抽気装置５０が設置されている。該抽気装置５０は、第２蒸発器２２の水蒸気流路の下流端２２ｂに、連通管５２を介して真空手段であるエジェクタ５１が接続されて構成されており、該エジェクタ５１を用いて、第２蒸発器２２内の凝縮面下流から抽気を行うものである。エジェクタ５１で抽気された不凝縮ガスが含まれた水蒸気１１６は、タンク５３に導かれ、該タンク５３から水蒸気に含まれていた不凝縮ガス１１７が外部に排出される。一方、タンク５３には原料水１１８が導入される原料水配管５４が接続され、ここから蒸発装置２０に導入される前の原料水１１８がタンク５３に導入され貯留される。また、タンク５３には、内部に貯留された原料水１１８をエジェクタ５１に導く連通管５５が設けられると共に、該連通管５５には原料水１１８を送水するポンプ５６が設置されている。このタンク５３からエジェクタ５１に導入される原料水１１８は、エジェクタ５１の駆動流体として用いられる。さらに、タンク５３と第１蒸発器２１を連通する連通管５７が設けられており、タンク５３に貯留した原料水１１８は、この連通管５７によって第１蒸発器２１に導入される。
【００３４】
抽気装置５０では、上記のように水蒸気を抽気する真空装置としてエジェクタ５１を用いている。エジェクタ５１は、真空ポンプと比較して高温のガスや水蒸気を吸気するのに適しているため、抽気装置５０は、高温部（例えば８０℃程度の水蒸気が存在する部分）から水蒸気の抽気を行うことができる。したがって、第２蒸発器２２等、高温の部分からの抽気が可能となる。
【００３５】
抽気装置５０は、上記のように、最上段の第１蒸発器２１で発生した水蒸気が凝縮する第２蒸発器２２で不凝縮ガスを含む水蒸気１１６を抽気するので、次段以降の蒸発器や凝縮器４０などへ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができ、蒸留水製造装置への不凝縮ガスの影響を低減させることができる。また、最上段の第１蒸発器２１は圧力が高いので（一例として、水蒸気の温度を８０℃とすると、４７ｋＰａとなる）、該第１蒸発器２１からの水蒸気が導入される第２蒸発器２２は、器内と器外の圧力差が小さい。そのため、エジェクタ５１の排気速度も大きくなる。
【実施例２】
【００３６】
図３は、本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例２）の構成例を示す概略図である。なお、同図において図２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し、その詳細な説明は省略する。図３に示す蒸留水製造装置が図２に示す蒸留水製造装置と異なるのは、抽気装置５０に代えて抽気装置６０を設置した点である。
【００３７】
抽気装置６０は、第２蒸発器２２の水蒸気流路の下流端２２ｂに連通管６３を接続し、該連通管６３の下流側に低圧タンク６４を設置している。また、低圧タンク６４には連通管６６を介して高圧エジェクタ６５を接続し、該高圧エジェクタ６５により、第２蒸発器２２内の凝縮面の下流から抽気を行うように構成している（高圧段抽気経路）。この第２蒸発器２２から抽気された不凝縮ガスが含まれた水蒸気１２０は、まず低圧タンク６４に導かれる。
【００３８】
一方、凝縮器４０の水蒸気流路の下流端４０ｂには、連通管６２を介して低圧エジェクタ６１が接続されており、該低圧エジェクタ６１を用いて、凝縮器４０内の凝縮面の下流から抽気が行われる（低圧段抽気経路）。この低圧エジェクタ６１で抽気された不凝縮ガスが含まれた水蒸気１２１は、低圧タンク６４に導かれる。
【００３９】
上記した高圧段抽気経路及び低圧段抽気経路から抽気されて低圧タンク６４に導かれた不凝縮ガスを含む水蒸気１２０及び１２１は、高圧エジェクタ６５によって抽気される。この高圧エジェクタ６５で抽気された不凝縮ガスを含む水蒸気１２２は、高圧タンク６７に導かれ、該高圧タンク６７から水蒸気に含まれていた不凝縮ガス１２３が外部に排出される。一方、高圧タンク６７には原料水１２４が導入される原料水配管７４が接続され、蒸留水製造装置に導入される前の原料水１２４が高圧タンク６７に導入され貯留される。また、高圧タンク６７には、高圧タンク６７に貯留された原料水１２４を高圧エジェクタ６５に導く連通管６８が設けられると共に、該連通管６８には原料水１２４を送水するポンプ６９が設置されている。この高圧タンク６７から高圧エジェクタ６５に導入される原料水１２４は、高圧エジェクタ６５の駆動流体として用いられる。さらに、高圧タンク６７と第１蒸発器２１を連通する連通管７０が設けられており、高圧タンク６７に貯留した原料水１２４は、この連通管７０によって第１蒸発器２１に導入される。
【００４０】
一方、低圧タンク６４には、貯留された蒸留水１２５を低圧エジェクタ６１に導く連通管７１が設けられると共に、該連通管７１には蒸留水１２５を送水するポンプ７２が設置されている。この低圧タンク６４から低圧エジェクタ６１に導入される蒸留水１２５は、低圧エジェクタ６１の駆動流体として用いられる。あるいは図３に示すように、いずれかの蒸発器（図では最下段蒸発器２３）と低圧エジェクタ６１とを連通する連通管７３を設け、蒸発器から濃縮原料水１２６を低圧エジェクタ６１に導入し、これを駆動流体として用いることもできる。また、図示は省略するが、いずれかの蒸発器から排出された蒸留水を直接低圧エジェクタ６１に導入し、これを駆動流体として用いることも可能である。このように、濃縮原料水を他の用途に利用する場合等は、エジェクタの駆動流体として蒸留水等を使用することができる。
【００４１】
抽気装置６０は、上記のように、第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２が凝縮する第２蒸発器２２から不凝縮ガスを含む水蒸気１２０を抽気するので、最上段の第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２から不凝縮ガスを抽気する（高圧段抽気）こととなり、次段以降の蒸発器や凝縮器４０などへ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができる。これにより、蒸留水製造装置への不凝縮ガスの影響を低減させることができる。また、凝縮器４０の凝縮面の下流から抽気する（低圧段抽気）ことによって、高圧段抽気で抽気しきれなかった不凝縮ガスを抽気することができる。また、凝縮器４０内の不凝縮ガスを抽気して取り除くので、凝縮器４０における伝熱性能の悪化を防止することができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００４２】
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、蒸留水製造装置は上記した構成に限定される訳ではなく、例えば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、抽気装置５０、６０の構成は上記に限られるのではなく、例えば、図３に示す抽気装置６０で、高圧エジェクタ６５を駆動する駆動流体として蒸発器からの濃縮原料水や、蒸留水等を用いるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の蒸留水製造装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明にかかる蒸留水製造装置の構成例（実施例１）を示す図である。
【図３】本発明にかかる蒸留水製造装置の構成例（実施例２）を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 脱気器
１０ａ 熱交換器
２０ 蒸発装置
２１ 第１蒸発器
２１ａ 熱交換器
２２ｂ 下流端
２２ｂ 最下流端
２２ 第２蒸発器
２２ａ 熱交換器
２３ 最下段蒸発器
２３ 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
４０ｂ 下流端
４１ 連通管
４２ 気液分離タンク
４３ 真空ポンプ
５０ 抽気装置
５１ エジェクタ
５２ 連通管
５３ タンク
５４ 原料水配管
５５ 連通管
５６ ポンプ
５７ 連通管
６０ 抽気装置
６１ 低圧エジェクタ
６２ 連通管
６３ 連通管
６４ 低圧タンク
６５ 高圧エジェクタ
６６ 連通管
６７ 高圧タンク
６８ 連通管
６９ ポンプ
７０ 連通管
７１ 連通管
７２ ポンプ
７３ 連通管
７４ 原料水配管
１００ 原料水
１０１ 熱源媒体
１０２ 水蒸気
１０３ 熱源媒体
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
１１６ 水蒸気
１１７ 不凝縮ガス
１１８ 原料水
１２０ 水蒸気
１２１ 水蒸気
１２２ 水蒸気
１２３ 不凝縮ガス
１２４ 原料水
１２５ 蒸留水
１２６ 濃縮原料水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重効用的に配列された複数の蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを具備する蒸留水製造装置、及びその不凝縮ガス抽気方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の蒸留水製造装置（真空蒸発式蒸留水製造装置）の構成例を示す図である。同図に示すように、この蒸留水製造装置は、複数の蒸発器を多段配列することで多重効用的に接続して構成した蒸発装置２０と、凝縮器４０とを備えて構成されている。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
ところで、この蒸留水製造装置においては、原料水１００に、溶存空気等の不凝縮ガスが溶け込んでいる。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、蒸留水製造装置の蒸留性能が著しく低下する原因となるため、不凝縮ガスを抽気する必要がある。
【０００６】
蒸留水製造装置内の不凝縮ガスは装置内に均一に分布するのではなく、蒸留水製造装置内の水蒸気流に乗って、水蒸気が凝縮する凝縮面やその近傍の水蒸気流の滞留部に高濃度で滞留する傾向を有する。したがって、凝縮面近傍の水蒸気流の滞留部から抽気を行うことが効果的である。そこで、従来は、不凝縮ガスが高濃度で滞留する凝縮器４０の凝縮面（凝縮伝熱面）の近傍から抽気を行っていた。即ち、図１に示すように、凝縮器４０に連通管４１及び気液分離タンク４２を介して真空ポンプ（真空装置）４３が接続されており、該真空ポンプ４３で凝縮器４０内の水蒸気１１３を抽気して該水蒸気内の不凝縮ガス１１４を回収している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、真空ポンプ４３は高温水蒸気の抽気には不適であるため、蒸発装置２０の手前に脱気器１０を設置して、原料水１００を蒸発装置２０に導入する前に脱気器１０で加熱することによって溶存する不凝縮ガスを脱気し、この脱気した不凝縮ガスを含む水蒸気１１２を凝縮器４０へ導いている。このように、脱気器１０と凝縮器４０を連通して不凝縮ガスの蒸発装置２０への流入量を減らすようにしていたが、この手段では、熱交換を行う低温の凝縮器４０に伝熱性能を悪化させる原因となる不凝縮ガスを導入せざるを得ないという問題があった。
【０００８】
また、脱気器１０内では、不凝縮ガス分圧が水蒸気分圧に比べて低く、脱気器１０内のガスには不凝縮ガス以外に大量の水蒸気が含まれている。この大量の水蒸気を不凝縮ガスと共に凝縮器４０に導いているため、真空ポンプ４３で凝縮器４０から抽気する際には、不凝縮ガスと共にこの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４３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、その油槽（潤滑油槽）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。
【０００９】
そこで、特許文献３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。
【００１０】
しかし、上記特許文献３に記載の真空ポンプは、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ため、油槽内の水分の混入量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、蒸留水製造装置の抽気ができなかった。そのため、装置の連続運転時間を短くしたり、複数の真空ポンプを設置してこれらを交代で運転するなどする必要があり、蒸留水製造装置の運転効率が悪化したり、コストアップや蒸留性能の低下につながる等の問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２５４０６６号公報
【特許文献２】特開２００１−５７０５６０号公報
【特許文献３】特開２００２−２４２８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、不凝縮ガスを効果的に抽気することができ、蒸留性能及び運転効率を向上させることができる蒸留水製造装置、及びその不凝縮ガス抽気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に記載の発明は、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気する真空装置を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸留水製造装置において、真空装置は、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする。
【００１４】
本願請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の蒸留水製造装置において、真空装置は、エジェクタであることを特徴とする。
【００１５】
本願請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の蒸留水製造装置において、エジェクタの駆動流体として、蒸留装置に導入する前の原料水、又は該蒸留装置から排出した濃縮原料水又は蒸留水を利用することを特徴とする。
【００１６】
本願請求項５に記載の発明は、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮し蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気することを特徴とする。
【００１７】
本願請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本願請求項１に記載の発明によれば、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気する真空装置を設けたので、蒸留水製造装置内の不凝縮ガスが多く含まれる水蒸気を抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、抽気を行う蒸発器より下段の蒸発器や凝縮器へ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができ、伝熱性能を悪化させる不凝縮ガスの蒸留水製造装置への影響を低減させることができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００１９】
本願請求項２に記載の発明によれば、真空装置は、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、凝縮器内の不凝縮ガスを抽気して取り除くことができるので、凝縮器における伝熱性能の悪化を防止することができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００２０】
本願請求項３に記載の発明によれば、真空装置は、エジェクタであるので、高温の蒸発器からの抽気を行うことが可能となる。
【００２１】
本願請求項４に記載の発明によれば、エジェクタの駆動流体として、蒸留装置に導入する前の原料水、又は該蒸留装置から排出した濃縮原料水又は蒸留水を利用するので、外部からエジェクタを駆動する駆動媒体を供給する必要がなくなり、効率良くエジェクタを駆動することができる。
【００２２】
本願請求項５に記載の発明によれば、多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、前記蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮し蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気するので、蒸留水製造装置内の不凝縮ガスが多く含まれる水蒸気を抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、抽気を行う蒸発器より下段の蒸発器や凝縮器へ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができ、伝熱性能を悪化させる不凝縮ガスの蒸留水製造装置への影響を低減させることができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００２３】
本願の請求項６に記載の発明によれば、凝縮器の凝縮面下流からも抽気することで、蒸留水製造装置から効率的に不凝縮ガスを抽気して取り除くことができる。また、凝縮器内の不凝縮ガスを抽気して取り除くことができるので、凝縮器における伝熱性能の悪化を防止することができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【実施例１】
【００２５】
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。
【００２６】
多段配列された蒸発装置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、最下段蒸発器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、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。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。
【００２７】
第１蒸発器２１に導入された原料水１１８は、第１蒸発器２１の熱交換器２１ａで熱源媒体１０１との間で熱交換が行われて、水蒸気１０２が発生すると共に、濃縮されて濃縮原料水１０３となる。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。
【００２８】
最下段蒸発器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１０９を外部に排出するように構成することもできる。
【００２９】
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、あるいは蒸留水製造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。
【００３０】
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、あるいは蒸留水製造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。
【００３１】
最下段蒸発器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。
【００３２】
ここで、上記構成の蒸留水製造装置を用いて原料水の蒸留を行う場合において、不凝縮ガスの抽気を行う必要性について、具体例を挙げて説明する。蒸留水製造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、蒸留水製造装置内で気化して不凝縮ガスとなる。不凝縮ガスは、蒸留水製造装置内の圧力（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る。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０．８ｋＰａ混入すると、約２℃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、蒸留水製造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、蒸留水製造装置内に入った不凝縮ガスは蒸留水製造装置外に排出（抽気）する必要がある。
【００３３】
そこで、この蒸留水製造装置には抽気装置５０が設置されている。該抽気装置５０は、第２蒸発器２２の水蒸気流路の下流端２２ｂに、連通管５２を介して真空手段であるエジェクタ５１が接続されて構成されており、該エジェクタ５１を用いて、第２蒸発器２２内の凝縮面下流から抽気を行うものである。エジェクタ５１で抽気された不凝縮ガスが含まれた水蒸気１１６は、タンク５３に導かれ、該タンク５３から水蒸気に含まれていた不凝縮ガス１１７が外部に排出される。一方、タンク５３には原料水１１８が導入される原料水配管５４が接続され、ここから蒸発装置２０に導入される前の原料水１１８がタンク５３に導入され貯留される。また、タンク５３には、内部に貯留された原料水１１８をエジェクタ５１に導く連通管５５が設けられると共に、該連通管５５には原料水１１８を送水するポンプ５６が設置されている。このタンク５３からエジェクタ５１に導入される原料水１１８は、エジェクタ５１の駆動流体として用いられる。さらに、タンク５３と第１蒸発器２１を連通する連通管５７が設けられており、タンク５３に貯留した原料水１１８は、この連通管５７によって第１蒸発器２１に導入される。
【００３４】
抽気装置５０では、上記のように水蒸気を抽気する真空装置としてエジェクタ５１を用いている。エジェクタ５１は、真空ポンプと比較して高温のガスや水蒸気を吸気するのに適しているため、抽気装置５０は、高温部（例えば８０℃程度の水蒸気が存在する部分）から水蒸気の抽気を行うことができる。したがって、第２蒸発器２２等、高温の部分からの抽気が可能となる。
【００３５】
抽気装置５０は、上記のように、最上段の第１蒸発器２１で発生した水蒸気が凝縮する第２蒸発器２２で不凝縮ガスを含む水蒸気１１６を抽気するので、次段以降の蒸発器や凝縮器４０などへ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができ、蒸留水製造装置への不凝縮ガスの影響を低減させることができる。また、最上段の第１蒸発器２１は圧力が高いので（一例として、水蒸気の温度を８０℃とすると、４７ｋＰａとなる）、該第１蒸発器２１からの水蒸気が導入される第２蒸発器２２は、器内と器外の圧力差が小さい。そのため、エジェクタ５１の排気速度も大きくなる。
【実施例２】
【００３６】
図３は、本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例２）の構成例を示す概略図である。なお、同図において図２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し、その詳細な説明は省略する。図３に示す蒸留水製造装置が図２に示す蒸留水製造装置と異なるのは、抽気装置５０に代えて抽気装置６０を設置した点である。
【００３７】
抽気装置６０は、第２蒸発器２２の水蒸気流路の下流端２２ｂに連通管６３を接続し、該連通管６３の下流側に低圧タンク６４を設置している。また、低圧タンク６４には連通管６６を介して高圧エジェクタ６５を接続し、該高圧エジェクタ６５により、第２蒸発器２２内の凝縮面の下流から抽気を行うように構成している（高圧段抽気経路）。この第２蒸発器２２から抽気された不凝縮ガスが含まれた水蒸気１２０は、まず低圧タンク６４に導かれる。
【００３８】
一方、凝縮器４０の水蒸気流路の下流端４０ｂには、連通管６２を介して低圧エジェクタ６１が接続されており、該低圧エジェクタ６１を用いて、凝縮器４０内の凝縮面の下流から抽気が行われる（低圧段抽気経路）。この低圧エジェクタ６１で抽気された不凝縮ガスが含まれた水蒸気１２１は、低圧タンク６４に導かれる。
【００３９】
上記した高圧段抽気経路及び低圧段抽気経路から抽気されて低圧タンク６４に導かれた不凝縮ガスを含む水蒸気１２０及び１２１は、高圧エジェクタ６５によって抽気される。この高圧エジェクタ６５で抽気された不凝縮ガスを含む水蒸気１２２は、高圧タンク６７に導かれ、該高圧タンク６７から水蒸気に含まれていた不凝縮ガス１２３が外部に排出される。一方、高圧タンク６７には原料水１２４が導入される原料水配管７４が接続され、蒸留水製造装置に導入される前の原料水１２４が高圧タンク６７に導入され貯留される。また、高圧タンク６７には、高圧タンク６７に貯留された原料水１２４を高圧エジェクタ６５に導く連通管６８が設けられると共に、該連通管６８には原料水１２４を送水するポンプ６９が設置されている。この高圧タンク６７から高圧エジェクタ６５に導入される原料水１２４は、高圧エジェクタ６５の駆動流体として用いられる。さらに、高圧タンク６７と第１蒸発器２１を連通する連通管７０が設けられており、高圧タンク６７に貯留した原料水１２４は、この連通管７０によって第１蒸発器２１に導入される。
【００４０】
一方、低圧タンク６４には、貯留された蒸留水１２５を低圧エジェクタ６１に導く連通管７１が設けられると共に、該連通管７１には蒸留水１２５を送水するポンプ７２が設置されている。この低圧タンク６４から低圧エジェクタ６１に導入される蒸留水１２５は、低圧エジェクタ６１の駆動流体として用いられる。あるいは図３に示すように、いずれかの蒸発器（図では最下段蒸発器２３）と低圧エジェクタ６１とを連通する連通管７３を設け、蒸発器から濃縮原料水１２６を低圧エジェクタ６１に導入し、これを駆動流体として用いることもできる。また、図示は省略するが、いずれかの蒸発器から排出された蒸留水を直接低圧エジェクタ６１に導入し、これを駆動流体として用いることも可能である。このように、濃縮原料水を他の用途に利用する場合等は、エジェクタの駆動流体として蒸留水等を使用することができる。
【００４１】
抽気装置６０は、上記のように、第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２が凝縮する第２蒸発器２２から不凝縮ガスを含む水蒸気１２０を抽気するので、最上段の第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２から不凝縮ガスを抽気する（高圧段抽気）こととなり、次段以降の蒸発器や凝縮器４０などへ流入する不凝縮ガスの量を減らすことができる。これにより、蒸留水製造装置への不凝縮ガスの影響を低減させることができる。また、凝縮器４０の凝縮面の下流から抽気する（低圧段抽気）ことによって、高圧段抽気で抽気しきれなかった不凝縮ガスを抽気することができる。また、凝縮器４０内の不凝縮ガスを抽気して取り除くので、凝縮器４０における伝熱性能の悪化を防止することができる。これらにより、蒸留水製造装置の蒸留性能が向上する。
【００４２】
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、蒸留水製造装置は上記した構成に限定される訳ではなく、例えば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、抽気装置５０、６０の構成は上記に限られるのではなく、例えば、図３に示す抽気装置６０で、高圧エジェクタ６５を駆動する駆動流体として蒸発器からの濃縮原料水や、蒸留水等を用いるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の蒸留水製造装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明にかかる蒸留水製造装置の構成例（実施例１）を示す図である。
【図３】本発明にかかる蒸留水製造装置の構成例（実施例２）を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 脱気器
１０ａ 熱交換器
２０ 蒸発装置
２１ 第１蒸発器
２１ａ 熱交換器
２２ｂ 下流端
２２ｂ 最下流端
２２ 第２蒸発器
２２ａ 熱交換器
２３ 最下段蒸発器
２３ 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
４０ｂ 下流端
４１ 連通管
４２ 気液分離タンク
４３ 真空ポンプ
５０ 抽気装置
５１ エジェクタ
５２ 連通管
５３ タンク
５４ 原料水配管
５５ 連通管
５６ ポンプ
５７ 連通管
６０ 抽気装置
６１ 低圧エジェクタ
６２ 連通管
６３ 連通管
６４ 低圧タンク
６５ 高圧エジェクタ
６６ 連通管
６７ 高圧タンク
６８ 連通管
６９ ポンプ
７０ 連通管
７１ 連通管
７２ ポンプ
７３ 連通管
７４ 原料水配管
１００ 原料水
１０１ 熱源媒体
１０２ 水蒸気
１０３ 熱源媒体
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
１１６ 水蒸気
１１７ 不凝縮ガス
１１８ 原料水
１２０ 水蒸気
１２１ 水蒸気
１２２ 水蒸気
１２３ 不凝縮ガス
１２４ 原料水
１２５ 蒸留水
１２６ 濃縮原料水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、前記蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置において、
前記最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる前記次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気する真空装置を設けたことを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸留水製造装置において、
前記真空装置は、前記凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蒸留水製造装置において、
前記真空装置は、エジェクタであることを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸留水製造装置において、
前記エジェクタの駆動流体として、前記蒸留装置に導入する前の原料水、又は該蒸留装置から排出した濃縮原料水又は蒸留水を利用することを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項５】
多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、前記蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、
前記最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる前記次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気することを特徴とする蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、
前記凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法。
【請求項１】
多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、前記蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置において、
前記最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる前記次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気する真空装置を設けたことを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸留水製造装置において、
前記真空装置は、前記凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蒸留水製造装置において、
前記真空装置は、エジェクタであることを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸留水製造装置において、
前記エジェクタの駆動流体として、前記蒸留装置に導入する前の原料水、又は該蒸留装置から排出した濃縮原料水又は蒸留水を利用することを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項５】
多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器とを備え、前記蒸留装置において最上段蒸発器に原料水を導入し加熱して、発生した水蒸気と濃縮した濃縮原料水を次段の蒸発器に導き、該次段の蒸発器の熱交換器を介して該水蒸気と濃縮原料水の間で熱交換を行い、前記水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、前記濃縮原料水を加熱して水蒸気を発生させると共に該濃縮原料水を濃縮させ、該水蒸気と該濃縮原料水を次段の蒸発器に導入し、該蒸発器で蒸留水の作成、水蒸気の発生、濃縮原料水の濃縮を行い、この動作を最下段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最下段蒸発器で発生した水蒸気を導入し凝縮して蒸留水を作成するように構成した蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、
前記最上段蒸発器で発生した水蒸気を凝縮させる前記次段の蒸発器内の凝縮面下流から抽気することを特徴とする蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法において、
前記凝縮器の凝縮面下流からも抽気することを特徴とする蒸留水製造装置の不凝縮ガス抽気方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１３０３８０（Ｐ２００６−１３０３８０Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１９６００（Ｐ２００４−３１９６００）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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