蒸留水製造装置
【課題】 内部に蒸留水が滞留することを防止して、精製する蒸留水の清浄度を高く保つことができる蒸留水製造装置を提供すること。
【解決手段】
多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器を備えた蒸留水製造装置において、蒸留装置の蒸発器２３は、水蒸気１０５が導入される水蒸気入口室２３ａと、導入された水蒸気１０５で原料水１０６を加熱する熱交換器２３ｂと、該熱交換器２３ｂで発生した蒸留水１１７が排出される蒸留水出口室２３ｃを具備し、蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａの底部に、水蒸気入口室２３ａの滞留水１１６を排出する減圧装置２８が設けられた滞留水排出口２９を具備すると共に、該滞留水排出口２９と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路４５を設け、水蒸気入口室２３ａに滞留する滞留水１１６を排出することができるように構成した。
【解決手段】
多段配列された蒸発器を具備する蒸留装置と凝縮器を備えた蒸留水製造装置において、蒸留装置の蒸発器２３は、水蒸気１０５が導入される水蒸気入口室２３ａと、導入された水蒸気１０５で原料水１０６を加熱する熱交換器２３ｂと、該熱交換器２３ｂで発生した蒸留水１１７が排出される蒸留水出口室２３ｃを具備し、蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａの底部に、水蒸気入口室２３ａの滞留水１１６を排出する減圧装置２８が設けられた滞留水排出口２９を具備すると共に、該滞留水排出口２９と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路４５を設け、水蒸気入口室２３ａに滞留する滞留水１１６を排出することができるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蒸発器を多段配列することで多重効用に接続して構成した蒸留装置を備えた蒸留水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、特許文献１等に記載された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、脱気器１０と、複数台（図では５台）の蒸発器２１、２２、２３、２６、３０を多段配列することで多重効用に接続して構成した蒸留装置２０と、凝縮器６０とを備えて構成されている。
【０００３】
脱気器１０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。熱源媒体１０１としては、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。脱気器１０で加熱脱気された原料水１００は蒸留装置２０に導かれる。
【０００４】
蒸留装置２０は、最上段の第１蒸発器２１、次段の第２蒸発器２２、第３蒸発器２３、第４蒸発器２６及び第５蒸発器（最終段蒸発器）３０が多段配列に設けられて構成されている。第１蒸発器２１は外部から熱源媒体１０１を導入して、熱交換器２１ａで原料水１００との熱交換を行いこれを加熱する。熱源媒体１０１は、上記した脱気器１０に用いる熱源媒体と同様に、ボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、その他で作られた温水や蒸気などであり、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。
【０００５】
原料水１００が熱交換器２１ａで加熱されると、水蒸気１０２が発生すると共に、濃縮された濃縮原料水１０３となる。第１蒸発器２１と第２蒸発器２２とは、減圧機構４１を備えた連通管２７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２７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４４が接続されており、第１蒸発器２１から出た水蒸気１０２は、連通管４４を通って第２蒸発器２２の水蒸気入口室２２ａへ導入され、そこから熱交換器２２ｂに導かれる。
【０００６】
次段の第２蒸発器２２は、第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２を導入する水蒸気入口室２２ａと、熱交換器２２ｂと、熱交換器２２ｂで水蒸気１０２が凝縮して発生した蒸留水１０４が排出される蒸留水出口室２２ｃとを具備して構成される。第２蒸発器２２では、熱交換器２２ｂにより水蒸気１０２と濃縮原料水１０３との熱交換が行われ、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。
【０００７】
第２蒸発器２２と第３蒸発器２３とは減圧機構３１を備えた連通管３２で接続され、第２蒸発器２２内で濃縮された濃縮原料水１０６は連通管３２を通って第３蒸発器２３に導入される。一方、第２蒸発器２２と第３蒸発器２３の間には別の連通管３３が接続されており、第２蒸発器２２から出た水蒸気１０５は、該連通管３３を通って第３蒸発器２３に導かれる。
【０００８】
第３蒸発器２３以降の各段の蒸発器２３、２６、３０は、第２蒸発器２２と同様の構成であり、第３蒸発器２３は、第２蒸発器２２で発生した水蒸気１０５を導入する水蒸気入口室２３ａと、熱交換器２３ｂと、熱交換器２３ｂで水蒸気１０５が凝縮して発生した蒸留水１１７が排出される蒸留水出口室２３ｃとを具備して構成される。第３蒸発器２３では、熱交換器２３ｂにより水蒸気１０５と濃縮原料水１０６との熱交換が行われ、水蒸気１０５が凝縮されて蒸留水１１７になると共に、濃縮原料水１０６が加熱されて水蒸気１０７を発生し、該濃縮原料水１０６は更に濃縮された濃縮原料水１２１となる。
【０００９】
一方、第２蒸発器２２の熱交換器２２ｂで水蒸気１０２が凝縮してできた蒸留水１０４は、次段の第３蒸発器２３の熱源として用いられる。即ち、第２蒸発器２２の蒸留水出口室２２ｃに溜まった蒸留水１０４は、オリフィス等の減圧機構２４ａを設けた蒸留水排出口２４から排出され、蒸留水排出管２５を通って第３蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａに導かれ、熱交換器２３ｂに導入される。同様に第３蒸発器２３の蒸留水出口室２３ｃに溜まった蒸留水１１７もオリフィス等の減圧機構３７を設けた蒸留水排出口３８から排出され、蒸留水排出管３９を通って第４蒸発器２６の水蒸気入口室２６ａに導かれ、熱交換器２６ｂに導入される。
【００１０】
上記構成の蒸発器２１、２２，２３、２６を経由して、原料水１００は最終段蒸発器３０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き、各段の蒸発器では水蒸気が凝縮して蒸留水が作られる。図１に示すように、最終段蒸発器３０から排出された蒸留水１１３は蒸留水タンク４６に貯留された後、外部へ排出される。
【００１１】
最終段蒸発器３０内の濃縮水１１０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、最終段蒸発器３０内の濃縮水１１０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、最終段蒸発器３０あるいは濃縮水タンクあるいは蒸留装置２０の全体を大気圧程度まで加圧することで、濃縮水１１０を外部に排出するように構成することもできる。
【００１２】
最終段蒸発器３０は、凝縮器６０と連通管４０で連通されており、最終段蒸発器３０で発生した水蒸気１０９は連通管４０を通って凝縮器６０に導入される。凝縮器６０に導入された水蒸気１０９は、熱交換器６０ａによって図示しない外部冷熱源から導かれた冷却媒体１１１との間で熱交換が行われて冷却されて凝縮し、蒸留水１１２となる。凝縮器６０に導入される冷却媒体１１１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。
【００１３】
なお、６３は真空ポンプであり、該真空ポンプ６３で、連通管６１及び気液分離タンク６２を介して凝縮器６０内の水蒸気１１４を抽気して該水蒸気１１４内の不凝縮ガス１１５を回収している。
【００１４】
第２蒸発器２２で、水蒸気１０２と濃縮原料水１０３との熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水１０４や、第３蒸発器２３で、水蒸気１０５と濃縮原料水１０６との熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水１１７等は、上記したように次段の蒸発器の熱源として用いる以外にも、各蒸発器２３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、各蒸発器の熱交換器、貯留装置、あるいは蒸留装置２０の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。
【００１５】
あるいは、各蒸発器で凝縮した蒸留水を、減圧機構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、貯留装置、あるいは蒸留装置２０の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。
【特許文献１】特開２００４−１１３９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記の蒸留水製造装置では、蒸留装置２０の第１蒸発器２１、第２蒸発器２２及びその下段の各蒸発器２３、２６、３０で発生した水蒸気が、これら各蒸発器の熱交換器以外の場所でも放熱等によって凝縮して蒸留水となる。ところが、この熱交換器以外の場所で凝縮した蒸留水は外部に排出することができないので、各蒸発器内に滞留水として滞留することとなる。
【００１７】
図２は、蒸留装置２０の第３蒸発器２３を示す概略拡大図である。同図に示すように、第３蒸発器２３内では、水蒸気入口室２３ａに導入された水蒸気１０５が外部との熱交換によって凝縮して蒸留水となり、これが水蒸気入口室２３ａの底部、即ち、水蒸気入口室２３ａの底面４２と熱交換器２３ｂの伝熱管４３の下端４３ａとの間に滞留水１１６として滞留する。このようなことは他の蒸発器でも同様に起こる。
【００１８】
蒸留水製造装置の運転中は、蒸発器２３が高温であることや蒸留水の流れがあることなどにより、滞留水１１６が存在してもその清浄度が大きく低下することはない。しかしながら、蒸留水製造装置の停止中に蒸発器２３の内部に滞留水１１６が滞留すると次のような問題が生じる。即ち、滞留水１１６が蒸発器２３の金属部分と長時間接触していることで滞留水１１６中に金属イオン（鉄イオン等）が溶出し、滞留水１１６の清浄度が低下する。また、蒸発器２３内が真空であっても嫌気性細菌が繁殖することがあるため、低温の滞留水１１６に細菌の繁殖が起こる可能性があり、これによっても滞留水１１６の清浄度が低下する。この清浄度の低下した滞留水１１６が、次回の蒸留水製造装置の運転時に新たに蒸留された清浄な蒸留水に混入してしまい、作成される蒸留水の清浄度が低下する。
【００１９】
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、内部に蒸留水が滞留することを防止して、作成する蒸留水の清浄度を高く保つことができる蒸留水製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、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、この動作を最終段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最終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、蒸留装置の各段の蒸発器は、水蒸気が導入される水蒸気入口室と、導入される該水蒸気で原料水を加熱する熱交換器と、該熱交換器で発生した蒸留水が排出される蒸留水出口室とを具備し、蒸発器の水蒸気入口室の底部に、水蒸気入口室の滞留水を排出する減圧機構が設けられた滞留水排出口を具備すると共に、該滞留水排出口と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路を具備することを特徴とする。
【００２１】
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、減圧機構はオリフィスであることを特徴とする。
【００２２】
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、滞留水排出口の滞留水流入部に、該滞留水排出口への水蒸気の巻き込みを防止する水蒸気巻き込み防止板を設置したことを特徴とする。
【００２３】
本願請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の蒸留水製造装置において、滞留水排出口の滞留水流出部に、該滞留水排出口から流出した滞留水をガイドするガイド部材を設置したことを特徴とする。
【００２４】
本願請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の蒸留水製造装置において、ガイド部材は、滞留水排出口の滞留水流出部の近傍から滞留水排出口の下方に向かって斜めに設置した平板であることを特徴とする。
【００２５】
本願請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の蒸留水製造装置において、ガイド部材の滞留水排出口に対向する面に、親水処理が施されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本願請求項１、２に記載の発明によれば、蒸発器の水蒸気入口室の底部に、減圧機構が設けられた滞留水排出口を具備するので、蒸留水製造装置の停止中に、該滞留水排出口から水蒸気入口室の滞留水を排出することで、蒸発器内に滞留水が残留してその清浄度が落ちることを防止できる。したがって、蒸留水製造装置で作成される蒸留水の清浄度を高く保つことができる。また、滞留水排出口と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路を設けたので、蒸留水製造装置の運転中に、水蒸気入口室から排出された滞留水を次段の蒸発器に導くことができ、該滞留水を次段の蒸発器の熱源として用いることができる。さらに、滞留水を順次下段の蒸発器に導くことで、各蒸発器に滞留した滞留水を集めて最終段蒸発器から排出することができる。
【００２７】
本願請求項３に記載の発明によれば、滞留水排出口の滞留水流入部に水蒸気の巻き込みを防止する水蒸気巻き込み防止板を設置したので、蒸発器の熱源となる水蒸気が滞留水排出口に巻き込まれて蒸発器の外部に排出されることを防止できる。
【００２８】
本願請求項４に記載の発明によれば、滞留水排出口の滞留水流出部に該滞留水排出口から流出した滞留水をガイドするガイド部材を設置したので、滞留水とガイド部材との間に表面張力が働き、滞留水排出口からの滞留水の排出が促進され、水蒸気入口室から滞留水が排出され易くなる。
【００２９】
本願請求項５に記載の発明によれば、ガイド部材は、滞留水排出口の滞留水流出部の近傍から滞留水排出口の下方に向かって斜めに設置した平板であるので、滞留水が平板を伝って流下することにより滞留水の排出が促進される。また、滞留水と平板との間に表面張力が働くことで、滞留水の排出が促進される。これにより、水蒸気入口室の滞留水が滞留水排出口から排出され易くなる。
【００３０】
本願請求項６に記載の発明によれば、ガイド部材の滞留水排出口に対向する面に親水処理が施されたので、ガイド部材に接触した滞留水の表面張力が破断するため、滞留水排出口から滞留水が排出され易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、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】
【００３２】
図３は、本発明の実施形態にかかる蒸留水製造装置の概略構成例を示す図である。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し、ここではその詳細な説明は省略する。図１に示す蒸留水製造装置のような複数の蒸発器を多段に配列し多重効用に構成した蒸留装置では、上記したように、蒸発器の水蒸気入口室の底部に凝縮水が滞留するという問題があった。そこで、図３に示す蒸留水製造装置は、第３蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａの底部に滞留水排出口２９を設けると共に、次段の第４蒸発器２６の蒸留水出口室２６ｃと連通する滞留水排出管４５を設置している。他の蒸発器も同様の構成を備えている。
【００３３】
図４は蒸留装置２０の第３蒸発器２３の構成例を示す概略拡大図である。同図に示すように、第３蒸発器２３は、前段の第２蒸発器２２で発生した水蒸気１０５を導入する水蒸気入口室２３ａと、導入した水蒸気１０５で濃縮原料水１０６を加熱する熱交換器２３ｂと、該熱交換器２３ｂで熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水１１７が排出される蒸留水出口室２３ｃとを具備して構成されている。水蒸気入口室２３ａには、第２蒸発器２２と連通された水蒸気１０５が導入される連通管３３と、第２蒸発器２２の蒸留水出口室２２ｃと連通された蒸留水１０４が導入される蒸留水排出管２５が取り付けられている。
【００３４】
一方、水蒸気入口室２３ａの底部には、該水蒸気入口室２３ａに滞留した滞留水１１６を排出する滞留水排出口２９が設けられている。滞留水排出口２９には減圧機構２８が取り付けられている。ここでは減圧機構２８はオリフィスである。そして、この滞留水排出口２９には、該滞留水排出口２９と次段の第４蒸発器２６の蒸留水出口室２６ｃ又は水蒸気入口室２６ａとを連通する滞留水排出管（滞留水排出流路）４５が取り付けられている。
【００３５】
ここで、蒸留水製造装置の定格運転時のオリフィス２８前後の圧力差で水蒸気入口室２３ａ内を流れる蒸留水の全量が該オリフィス２８に流入するオリフィス径をαとすると、滞留水排出口２９に設置したオリフィス２８のオリフィス径は、このαよりも小さいオリフィス径とすることが好ましい。より詳細には、水蒸気入口室２３ａを流れる蒸留水のうちの３０〜６０％がオリフィス２８に流れるようなオリフィス径とする。
【００３６】
オリフィス径が大きすぎると、滞留水排出口２９からの滞留水１１６の排出流量が多くなりすぎて滞留水１１６の持つ顕熱の回収量が減少してしまう。また、一方で、オリフィス径が小さすぎると、滞留水１１６の表面張力によって、蒸留水製造装置の停止中に、蒸発器２３から滞留水１１６の排出を行なうことができなくなる。なお、蒸留水製造装置の運転中は、オリフィス２８の前後の圧力差が大きいため滞留水１１６はオリフィス２８を流れるが、蒸留水製造装置の停止時に滞留水１１６の排出が進んでその液面が低くなり、オリフィス２８に十分な液圧が掛からなくなった場合に、それ以上の排出が困難となる。これらの条件を勘案すると、一例としてオリフィス径は２ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００３７】
次に、熱交換器２３ｂには、第２蒸発器２２の熱交換器２２ｂと接続された濃縮原料水１０６が導入される連通管３２が取り付けられている。また、濃縮原料水１０６が加熱されて発生した水蒸気１０７を排出して次段の第４蒸発器２６へ導入する連通管３６が取り付けられている。
【００３８】
蒸留水出口室２３ｃには、第２蒸発器２２の滞留水排出口３４と連通する滞留水排出管３５が取り付けられており、第２蒸発器２２内の滞留水１２２を導入するように構成されている。滞留水排出管３５は図示したように蒸留水出口室２３ｃに接続する以外にも、水蒸気入口室２３ａに接続して、滞留水１２２を水蒸気入口室２３ａに導入するように構成することもできる。一方、蒸留水出口室２３ｃの底部には、蒸留水１１７を排出する減圧機構３７が設置された蒸留水排出口３８が設けられると共に、蒸留水排出口３８と次段の蒸発器２６の水蒸気入口室２６ａとを連通する蒸留水排出管３９が取り付けられている。
【００３９】
蒸留水製造装置の運転中に、第２蒸発器２２から排出された蒸留水１０４を第３蒸発器２３の熱源として蒸発器２３の熱交換器２３ｂに導入する場合は、蒸留水１０４を水蒸気入口室２３ａに導入することになるので、蒸留水製造装置の停止時には、導入された蒸留水１０４の一部が滞留水１１６として水蒸気入口室２３ａの底部に残ることになる。また、蒸留水製造装置の運転中は、装置内には水蒸気が充満しており、装置停止後に徐々に装置内の温度が低下して水蒸気が凝縮し、滞留水となって各所に滞留する。この滞留水は水蒸気入口室２３ａの底部にも滞留水１１６として滞留する。
【００４０】
したがって、蒸留水製造装置の停止中に、蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａと次段の蒸発器２６の蒸留水出口室２６ｃとを連通する滞留水排出管４５と、蒸発器２３の蒸留水出口室２３ｃと次段の蒸発器２６の水蒸気入口室２６ａとを連通する蒸留水排出管３９とを経由することで、上段の第１蒸発器、第２蒸発器２２から排出されて蒸発器２３内に滞留した滞留水１１６や蒸留水１１７を、順次下段の第４蒸発器２６に送り、最終段蒸発器３０の水蒸気入口室３０ａ及び蒸留水出口室３０ｃを経由して、そこから蒸留水１１３、滞留水１１９を外部に排出して蒸留水タンク４６に貯留することができる。これにより、各段の蒸発器内の滞留水を集めて排出することで、これを蒸留装置２０から除去することができるので、蒸留水製造装置の停止中に装置内に滞留水が残留してその清浄度が低下する恐れがなくなる。
【実施例２】
【００４１】
図５は本発明にかかる他の蒸留水製造装置（実施例２）を示す図であり、蒸発器の滞留水排出口及びその周囲の部分拡大図である。この実施例２の蒸留水製造装置において、図示する以外の部分は実施例１の蒸留水製造装置と共通であり、ここではその詳細な説明は省略する。実施例２にかかる蒸留水製造装置は、同図に示すように、蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａ内の、滞留水排出口２９の上部であって滞留水１１６の液面１１６ａと同程度の高さ位置（伝熱管４３の下端４３ａと同程度の高さ位置）に、滞留水排出口２９の上面を略覆うように平板状の部材である水蒸気巻き込み防止板４７を設置している。この水蒸気巻き込み防止板４７を設置することにより、蒸留水製造装置の運転中にオリフィス２８の前後圧力差が大きい場合でも、水蒸気入口室２３ａに導入された水蒸気１０５が滞留水排出口２９に巻き込まれて該滞留水排出口２９から排出されることを防止でき、蒸発器２３の熱源となる水蒸気１０５が次段蒸発器２６に吹き抜けてしまうことを防止できる。
【００４２】
また、本実施例では、滞留水排出口２９のオリフィス２８の上流側(滞留水１１６の流入口側)であって該オリフィス２８を囲む位置に、ストレーナー４８を設置している。該ストレーナー４８により、滞留水１１６に含まれる異物などを除去することができ、オリフィス２８が目詰まりすることを防止できる。
【実施例３】
【００４３】
図６は本発明にかかる他の蒸留水製造装置（実施例３）を示す図であり、蒸発器の滞留水排出口及びその周囲の部分拡大図である。この実施例３の蒸留水製造装置において、図示する以外の部分の構成は実施例１の蒸留水製造装置と共通であり、その詳細な説明は省略する。この実施例３にかかる蒸留水製造装置では、同図に示すように、滞留水排出口２９に取り付けたオリフィス２８の下流側（滞留水１１６の流出口側）、即ち、オリフィス２８の下側に、斜め下方に向かって傾斜した状態で設置された平板状の部材からなる滞留水ガイド板（滞留水ガイド部材）４９を設置している。このように、オリフィス２８の下部に滞留水ガイド板４９を設置することで、オリフィス２８から排出された滞留水１１６と滞留水ガイド板４９との間に表面張力を働かせて、オリフィス２８からの滞留水１１６の排出を促進させる。これにより、水蒸気入口室２３ａ内に滞留する滞留水１１６が滞留水排出口２９から排出し易くなるようにする。ここでは、滞留水ガイド板４９を斜めに傾斜させて取り付けたことで、滞留水ガイド板４９によって滞留水１１６がガイドされるため、滞留水の排出がさらに促進される。
【００４４】
滞留水ガイド板４９の滞留水１１６と接触する面４９ａに親水処理を施しておくと、滞留水ガイド板４９に触れた滞留水１１６の表面張力が破断するため、滞留水排出口２９から滞留水１１６がさらに排出され易くなる。この、親水処理として、例えば、金属（ＳＵＳ）の容射処理等を施すことができる。
【００４５】
上記した実施例２の蒸留水製造装置が備える水蒸気巻き込み防止板４７と、実施例３の蒸留水製造装置が備える滞留水ガイド板４９は、一つの蒸発器の水蒸気入口室にこれらの両方を設置してもよい。また、これら水蒸気巻き込み防止板４７や滞留水ガイド板４９の形状や設置位置等は上記説明や図面に記載されたものに限定されるのではなく、それらの機能を奏することができる形状等であれば、適宜設計変更することが可能である。
【００４６】
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変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の蒸留水製造装置の概略構成例を示す図である。
【図２】従来の蒸留水製造装置の蒸発器の構成例を示す概略拡大図である。
【図３】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例１）の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例１）の蒸発器の構成例を示す概略拡大図である。
【図５】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例２）の蒸発器の構成例を示す部分拡大図である。
【図６】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例３）の蒸発器の構成例を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 脱気器
１０ａ 熱交換器
２０ 蒸留装置
２１ 蒸発器
２１ａ 熱交換器
２２ 蒸発器
２２ 蒸留水出口室
２２ａ 水蒸気入口室
２２ｂ 熱交換器
２３ 蒸発器
２３ａ 水蒸気入口室
２３ｂ 熱交換器
２３ｃ 蒸留水出口室
２４ 蒸留水排出口
２４ａ 減圧機構
２５ 蒸留水排出管
２６ 蒸発器
２６ａ 水蒸気入口室
２６ｂ 熱交換器
２６ｃ 蒸留水出口室
２７ 連通管
２８ 減圧機構（オリフィス）
２９ 滞留水排出口
３０ 最終段蒸発器
３０ａ 水蒸気入口室
３０ｃ 蒸留水出口室
３１ 減圧機構
３２ 連通管
３３ 連通管
３４ 滞留水排出口
３５ 滞留水排出管
３６ 連通管
３７ 減圧機構
３８ 蒸留水排出口
３９ 蒸留水排出管
４０ 連通管
４１ 減圧機構
４２ 底面
４３ 伝熱管
４３ａ 下端
４４ 連通管
４５ 滞留水排出管
４６ 蒸留水タンク
４７ 防止板
４８ ストレーナー
４９ 滞留水ガイド板
４９ａ 面
６０ 凝縮器
６０ａ 熱交換器
６１ 連通管
６２ 気液分離タンク
６３ 真空ポンプ
１００ 原料水
１０１ 熱源媒体
１０２ 水蒸気
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 水蒸気
１１０ 濃縮水
１１１ 冷却媒体
１１２ 蒸留水
１１３ 蒸留水
１１４ 水蒸気
１１５ 不凝縮ガス
１１６ 滞留水
１１６ａ 液面
１１７ 蒸留水
１１９ 滞留水
１２１ 濃縮原料水
１２２ 滞留水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蒸発器を多段配列することで多重効用に接続して構成した蒸留装置を備えた蒸留水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、特許文献１等に記載された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、脱気器１０と、複数台（図では５台）の蒸発器２１、２２、２３、２６、３０を多段配列することで多重効用に接続して構成した蒸留装置２０と、凝縮器６０とを備えて構成されている。
【０００３】
脱気器１０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。熱源媒体１０１としては、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。脱気器１０で加熱脱気された原料水１００は蒸留装置２０に導かれる。
【０００４】
蒸留装置２０は、最上段の第１蒸発器２１、次段の第２蒸発器２２、第３蒸発器２３、第４蒸発器２６及び第５蒸発器（最終段蒸発器）３０が多段配列に設けられて構成されている。第１蒸発器２１は外部から熱源媒体１０１を導入して、熱交換器２１ａで原料水１００との熱交換を行いこれを加熱する。熱源媒体１０１は、上記した脱気器１０に用いる熱源媒体と同様に、ボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、その他で作られた温水や蒸気などであり、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。
【０００５】
原料水１００が熱交換器２１ａで加熱されると、水蒸気１０２が発生すると共に、濃縮された濃縮原料水１０３となる。第１蒸発器２１と第２蒸発器２２とは、減圧機構４１を備えた連通管２７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２７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４４が接続されており、第１蒸発器２１から出た水蒸気１０２は、連通管４４を通って第２蒸発器２２の水蒸気入口室２２ａへ導入され、そこから熱交換器２２ｂに導かれる。
【０００６】
次段の第２蒸発器２２は、第１蒸発器２１で発生した水蒸気１０２を導入する水蒸気入口室２２ａと、熱交換器２２ｂと、熱交換器２２ｂで水蒸気１０２が凝縮して発生した蒸留水１０４が排出される蒸留水出口室２２ｃとを具備して構成される。第２蒸発器２２では、熱交換器２２ｂにより水蒸気１０２と濃縮原料水１０３との熱交換が行われ、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。
【０００７】
第２蒸発器２２と第３蒸発器２３とは減圧機構３１を備えた連通管３２で接続され、第２蒸発器２２内で濃縮された濃縮原料水１０６は連通管３２を通って第３蒸発器２３に導入される。一方、第２蒸発器２２と第３蒸発器２３の間には別の連通管３３が接続されており、第２蒸発器２２から出た水蒸気１０５は、該連通管３３を通って第３蒸発器２３に導かれる。
【０００８】
第３蒸発器２３以降の各段の蒸発器２３、２６、３０は、第２蒸発器２２と同様の構成であり、第３蒸発器２３は、第２蒸発器２２で発生した水蒸気１０５を導入する水蒸気入口室２３ａと、熱交換器２３ｂと、熱交換器２３ｂで水蒸気１０５が凝縮して発生した蒸留水１１７が排出される蒸留水出口室２３ｃとを具備して構成される。第３蒸発器２３では、熱交換器２３ｂにより水蒸気１０５と濃縮原料水１０６との熱交換が行われ、水蒸気１０５が凝縮されて蒸留水１１７になると共に、濃縮原料水１０６が加熱されて水蒸気１０７を発生し、該濃縮原料水１０６は更に濃縮された濃縮原料水１２１となる。
【０００９】
一方、第２蒸発器２２の熱交換器２２ｂで水蒸気１０２が凝縮してできた蒸留水１０４は、次段の第３蒸発器２３の熱源として用いられる。即ち、第２蒸発器２２の蒸留水出口室２２ｃに溜まった蒸留水１０４は、オリフィス等の減圧機構２４ａを設けた蒸留水排出口２４から排出され、蒸留水排出管２５を通って第３蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａに導かれ、熱交換器２３ｂに導入される。同様に第３蒸発器２３の蒸留水出口室２３ｃに溜まった蒸留水１１７もオリフィス等の減圧機構３７を設けた蒸留水排出口３８から排出され、蒸留水排出管３９を通って第４蒸発器２６の水蒸気入口室２６ａに導かれ、熱交換器２６ｂに導入される。
【００１０】
上記構成の蒸発器２１、２２，２３、２６を経由して、原料水１００は最終段蒸発器３０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き、各段の蒸発器では水蒸気が凝縮して蒸留水が作られる。図１に示すように、最終段蒸発器３０から排出された蒸留水１１３は蒸留水タンク４６に貯留された後、外部へ排出される。
【００１１】
最終段蒸発器３０内の濃縮水１１０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、最終段蒸発器３０内の濃縮水１１０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、最終段蒸発器３０あるいは濃縮水タンクあるいは蒸留装置２０の全体を大気圧程度まで加圧することで、濃縮水１１０を外部に排出するように構成することもできる。
【００１２】
最終段蒸発器３０は、凝縮器６０と連通管４０で連通されており、最終段蒸発器３０で発生した水蒸気１０９は連通管４０を通って凝縮器６０に導入される。凝縮器６０に導入された水蒸気１０９は、熱交換器６０ａによって図示しない外部冷熱源から導かれた冷却媒体１１１との間で熱交換が行われて冷却されて凝縮し、蒸留水１１２となる。凝縮器６０に導入される冷却媒体１１１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。
【００１３】
なお、６３は真空ポンプであり、該真空ポンプ６３で、連通管６１及び気液分離タンク６２を介して凝縮器６０内の水蒸気１１４を抽気して該水蒸気１１４内の不凝縮ガス１１５を回収している。
【００１４】
第２蒸発器２２で、水蒸気１０２と濃縮原料水１０３との熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水１０４や、第３蒸発器２３で、水蒸気１０５と濃縮原料水１０６との熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水１１７等は、上記したように次段の蒸発器の熱源として用いる以外にも、各蒸発器２３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、各蒸発器の熱交換器、貯留装置、あるいは蒸留装置２０の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。
【００１５】
あるいは、各蒸発器で凝縮した蒸留水を、減圧機構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、貯留装置、あるいは蒸留装置２０の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。
【特許文献１】特開２００４−１１３９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記の蒸留水製造装置では、蒸留装置２０の第１蒸発器２１、第２蒸発器２２及びその下段の各蒸発器２３、２６、３０で発生した水蒸気が、これら各蒸発器の熱交換器以外の場所でも放熱等によって凝縮して蒸留水となる。ところが、この熱交換器以外の場所で凝縮した蒸留水は外部に排出することができないので、各蒸発器内に滞留水として滞留することとなる。
【００１７】
図２は、蒸留装置２０の第３蒸発器２３を示す概略拡大図である。同図に示すように、第３蒸発器２３内では、水蒸気入口室２３ａに導入された水蒸気１０５が外部との熱交換によって凝縮して蒸留水となり、これが水蒸気入口室２３ａの底部、即ち、水蒸気入口室２３ａの底面４２と熱交換器２３ｂの伝熱管４３の下端４３ａとの間に滞留水１１６として滞留する。このようなことは他の蒸発器でも同様に起こる。
【００１８】
蒸留水製造装置の運転中は、蒸発器２３が高温であることや蒸留水の流れがあることなどにより、滞留水１１６が存在してもその清浄度が大きく低下することはない。しかしながら、蒸留水製造装置の停止中に蒸発器２３の内部に滞留水１１６が滞留すると次のような問題が生じる。即ち、滞留水１１６が蒸発器２３の金属部分と長時間接触していることで滞留水１１６中に金属イオン（鉄イオン等）が溶出し、滞留水１１６の清浄度が低下する。また、蒸発器２３内が真空であっても嫌気性細菌が繁殖することがあるため、低温の滞留水１１６に細菌の繁殖が起こる可能性があり、これによっても滞留水１１６の清浄度が低下する。この清浄度の低下した滞留水１１６が、次回の蒸留水製造装置の運転時に新たに蒸留された清浄な蒸留水に混入してしまい、作成される蒸留水の清浄度が低下する。
【００１９】
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、内部に蒸留水が滞留することを防止して、作成する蒸留水の清浄度を高く保つことができる蒸留水製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、水蒸気を凝縮して蒸留水を作成し、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、この動作を最終段蒸発器まで繰り返し、凝縮器に最終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、蒸留装置の各段の蒸発器は、水蒸気が導入される水蒸気入口室と、導入される該水蒸気で原料水を加熱する熱交換器と、該熱交換器で発生した蒸留水が排出される蒸留水出口室とを具備し、蒸発器の水蒸気入口室の底部に、水蒸気入口室の滞留水を排出する減圧機構が設けられた滞留水排出口を具備すると共に、該滞留水排出口と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路を具備することを特徴とする。
【００２１】
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、減圧機構はオリフィスであることを特徴とする。
【００２２】
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、滞留水排出口の滞留水流入部に、該滞留水排出口への水蒸気の巻き込みを防止する水蒸気巻き込み防止板を設置したことを特徴とする。
【００２３】
本願請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の蒸留水製造装置において、滞留水排出口の滞留水流出部に、該滞留水排出口から流出した滞留水をガイドするガイド部材を設置したことを特徴とする。
【００２４】
本願請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の蒸留水製造装置において、ガイド部材は、滞留水排出口の滞留水流出部の近傍から滞留水排出口の下方に向かって斜めに設置した平板であることを特徴とする。
【００２５】
本願請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の蒸留水製造装置において、ガイド部材の滞留水排出口に対向する面に、親水処理が施されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本願請求項１、２に記載の発明によれば、蒸発器の水蒸気入口室の底部に、減圧機構が設けられた滞留水排出口を具備するので、蒸留水製造装置の停止中に、該滞留水排出口から水蒸気入口室の滞留水を排出することで、蒸発器内に滞留水が残留してその清浄度が落ちることを防止できる。したがって、蒸留水製造装置で作成される蒸留水の清浄度を高く保つことができる。また、滞留水排出口と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路を設けたので、蒸留水製造装置の運転中に、水蒸気入口室から排出された滞留水を次段の蒸発器に導くことができ、該滞留水を次段の蒸発器の熱源として用いることができる。さらに、滞留水を順次下段の蒸発器に導くことで、各蒸発器に滞留した滞留水を集めて最終段蒸発器から排出することができる。
【００２７】
本願請求項３に記載の発明によれば、滞留水排出口の滞留水流入部に水蒸気の巻き込みを防止する水蒸気巻き込み防止板を設置したので、蒸発器の熱源となる水蒸気が滞留水排出口に巻き込まれて蒸発器の外部に排出されることを防止できる。
【００２８】
本願請求項４に記載の発明によれば、滞留水排出口の滞留水流出部に該滞留水排出口から流出した滞留水をガイドするガイド部材を設置したので、滞留水とガイド部材との間に表面張力が働き、滞留水排出口からの滞留水の排出が促進され、水蒸気入口室から滞留水が排出され易くなる。
【００２９】
本願請求項５に記載の発明によれば、ガイド部材は、滞留水排出口の滞留水流出部の近傍から滞留水排出口の下方に向かって斜めに設置した平板であるので、滞留水が平板を伝って流下することにより滞留水の排出が促進される。また、滞留水と平板との間に表面張力が働くことで、滞留水の排出が促進される。これにより、水蒸気入口室の滞留水が滞留水排出口から排出され易くなる。
【００３０】
本願請求項６に記載の発明によれば、ガイド部材の滞留水排出口に対向する面に親水処理が施されたので、ガイド部材に接触した滞留水の表面張力が破断するため、滞留水排出口から滞留水が排出され易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、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】
【００３２】
図３は、本発明の実施形態にかかる蒸留水製造装置の概略構成例を示す図である。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し、ここではその詳細な説明は省略する。図１に示す蒸留水製造装置のような複数の蒸発器を多段に配列し多重効用に構成した蒸留装置では、上記したように、蒸発器の水蒸気入口室の底部に凝縮水が滞留するという問題があった。そこで、図３に示す蒸留水製造装置は、第３蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａの底部に滞留水排出口２９を設けると共に、次段の第４蒸発器２６の蒸留水出口室２６ｃと連通する滞留水排出管４５を設置している。他の蒸発器も同様の構成を備えている。
【００３３】
図４は蒸留装置２０の第３蒸発器２３の構成例を示す概略拡大図である。同図に示すように、第３蒸発器２３は、前段の第２蒸発器２２で発生した水蒸気１０５を導入する水蒸気入口室２３ａと、導入した水蒸気１０５で濃縮原料水１０６を加熱する熱交換器２３ｂと、該熱交換器２３ｂで熱交換が行なわれて凝縮した蒸留水１１７が排出される蒸留水出口室２３ｃとを具備して構成されている。水蒸気入口室２３ａには、第２蒸発器２２と連通された水蒸気１０５が導入される連通管３３と、第２蒸発器２２の蒸留水出口室２２ｃと連通された蒸留水１０４が導入される蒸留水排出管２５が取り付けられている。
【００３４】
一方、水蒸気入口室２３ａの底部には、該水蒸気入口室２３ａに滞留した滞留水１１６を排出する滞留水排出口２９が設けられている。滞留水排出口２９には減圧機構２８が取り付けられている。ここでは減圧機構２８はオリフィスである。そして、この滞留水排出口２９には、該滞留水排出口２９と次段の第４蒸発器２６の蒸留水出口室２６ｃ又は水蒸気入口室２６ａとを連通する滞留水排出管（滞留水排出流路）４５が取り付けられている。
【００３５】
ここで、蒸留水製造装置の定格運転時のオリフィス２８前後の圧力差で水蒸気入口室２３ａ内を流れる蒸留水の全量が該オリフィス２８に流入するオリフィス径をαとすると、滞留水排出口２９に設置したオリフィス２８のオリフィス径は、このαよりも小さいオリフィス径とすることが好ましい。より詳細には、水蒸気入口室２３ａを流れる蒸留水のうちの３０〜６０％がオリフィス２８に流れるようなオリフィス径とする。
【００３６】
オリフィス径が大きすぎると、滞留水排出口２９からの滞留水１１６の排出流量が多くなりすぎて滞留水１１６の持つ顕熱の回収量が減少してしまう。また、一方で、オリフィス径が小さすぎると、滞留水１１６の表面張力によって、蒸留水製造装置の停止中に、蒸発器２３から滞留水１１６の排出を行なうことができなくなる。なお、蒸留水製造装置の運転中は、オリフィス２８の前後の圧力差が大きいため滞留水１１６はオリフィス２８を流れるが、蒸留水製造装置の停止時に滞留水１１６の排出が進んでその液面が低くなり、オリフィス２８に十分な液圧が掛からなくなった場合に、それ以上の排出が困難となる。これらの条件を勘案すると、一例としてオリフィス径は２ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００３７】
次に、熱交換器２３ｂには、第２蒸発器２２の熱交換器２２ｂと接続された濃縮原料水１０６が導入される連通管３２が取り付けられている。また、濃縮原料水１０６が加熱されて発生した水蒸気１０７を排出して次段の第４蒸発器２６へ導入する連通管３６が取り付けられている。
【００３８】
蒸留水出口室２３ｃには、第２蒸発器２２の滞留水排出口３４と連通する滞留水排出管３５が取り付けられており、第２蒸発器２２内の滞留水１２２を導入するように構成されている。滞留水排出管３５は図示したように蒸留水出口室２３ｃに接続する以外にも、水蒸気入口室２３ａに接続して、滞留水１２２を水蒸気入口室２３ａに導入するように構成することもできる。一方、蒸留水出口室２３ｃの底部には、蒸留水１１７を排出する減圧機構３７が設置された蒸留水排出口３８が設けられると共に、蒸留水排出口３８と次段の蒸発器２６の水蒸気入口室２６ａとを連通する蒸留水排出管３９が取り付けられている。
【００３９】
蒸留水製造装置の運転中に、第２蒸発器２２から排出された蒸留水１０４を第３蒸発器２３の熱源として蒸発器２３の熱交換器２３ｂに導入する場合は、蒸留水１０４を水蒸気入口室２３ａに導入することになるので、蒸留水製造装置の停止時には、導入された蒸留水１０４の一部が滞留水１１６として水蒸気入口室２３ａの底部に残ることになる。また、蒸留水製造装置の運転中は、装置内には水蒸気が充満しており、装置停止後に徐々に装置内の温度が低下して水蒸気が凝縮し、滞留水となって各所に滞留する。この滞留水は水蒸気入口室２３ａの底部にも滞留水１１６として滞留する。
【００４０】
したがって、蒸留水製造装置の停止中に、蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａと次段の蒸発器２６の蒸留水出口室２６ｃとを連通する滞留水排出管４５と、蒸発器２３の蒸留水出口室２３ｃと次段の蒸発器２６の水蒸気入口室２６ａとを連通する蒸留水排出管３９とを経由することで、上段の第１蒸発器、第２蒸発器２２から排出されて蒸発器２３内に滞留した滞留水１１６や蒸留水１１７を、順次下段の第４蒸発器２６に送り、最終段蒸発器３０の水蒸気入口室３０ａ及び蒸留水出口室３０ｃを経由して、そこから蒸留水１１３、滞留水１１９を外部に排出して蒸留水タンク４６に貯留することができる。これにより、各段の蒸発器内の滞留水を集めて排出することで、これを蒸留装置２０から除去することができるので、蒸留水製造装置の停止中に装置内に滞留水が残留してその清浄度が低下する恐れがなくなる。
【実施例２】
【００４１】
図５は本発明にかかる他の蒸留水製造装置（実施例２）を示す図であり、蒸発器の滞留水排出口及びその周囲の部分拡大図である。この実施例２の蒸留水製造装置において、図示する以外の部分は実施例１の蒸留水製造装置と共通であり、ここではその詳細な説明は省略する。実施例２にかかる蒸留水製造装置は、同図に示すように、蒸発器２３の水蒸気入口室２３ａ内の、滞留水排出口２９の上部であって滞留水１１６の液面１１６ａと同程度の高さ位置（伝熱管４３の下端４３ａと同程度の高さ位置）に、滞留水排出口２９の上面を略覆うように平板状の部材である水蒸気巻き込み防止板４７を設置している。この水蒸気巻き込み防止板４７を設置することにより、蒸留水製造装置の運転中にオリフィス２８の前後圧力差が大きい場合でも、水蒸気入口室２３ａに導入された水蒸気１０５が滞留水排出口２９に巻き込まれて該滞留水排出口２９から排出されることを防止でき、蒸発器２３の熱源となる水蒸気１０５が次段蒸発器２６に吹き抜けてしまうことを防止できる。
【００４２】
また、本実施例では、滞留水排出口２９のオリフィス２８の上流側(滞留水１１６の流入口側)であって該オリフィス２８を囲む位置に、ストレーナー４８を設置している。該ストレーナー４８により、滞留水１１６に含まれる異物などを除去することができ、オリフィス２８が目詰まりすることを防止できる。
【実施例３】
【００４３】
図６は本発明にかかる他の蒸留水製造装置（実施例３）を示す図であり、蒸発器の滞留水排出口及びその周囲の部分拡大図である。この実施例３の蒸留水製造装置において、図示する以外の部分の構成は実施例１の蒸留水製造装置と共通であり、その詳細な説明は省略する。この実施例３にかかる蒸留水製造装置では、同図に示すように、滞留水排出口２９に取り付けたオリフィス２８の下流側（滞留水１１６の流出口側）、即ち、オリフィス２８の下側に、斜め下方に向かって傾斜した状態で設置された平板状の部材からなる滞留水ガイド板（滞留水ガイド部材）４９を設置している。このように、オリフィス２８の下部に滞留水ガイド板４９を設置することで、オリフィス２８から排出された滞留水１１６と滞留水ガイド板４９との間に表面張力を働かせて、オリフィス２８からの滞留水１１６の排出を促進させる。これにより、水蒸気入口室２３ａ内に滞留する滞留水１１６が滞留水排出口２９から排出し易くなるようにする。ここでは、滞留水ガイド板４９を斜めに傾斜させて取り付けたことで、滞留水ガイド板４９によって滞留水１１６がガイドされるため、滞留水の排出がさらに促進される。
【００４４】
滞留水ガイド板４９の滞留水１１６と接触する面４９ａに親水処理を施しておくと、滞留水ガイド板４９に触れた滞留水１１６の表面張力が破断するため、滞留水排出口２９から滞留水１１６がさらに排出され易くなる。この、親水処理として、例えば、金属（ＳＵＳ）の容射処理等を施すことができる。
【００４５】
上記した実施例２の蒸留水製造装置が備える水蒸気巻き込み防止板４７と、実施例３の蒸留水製造装置が備える滞留水ガイド板４９は、一つの蒸発器の水蒸気入口室にこれらの両方を設置してもよい。また、これら水蒸気巻き込み防止板４７や滞留水ガイド板４９の形状や設置位置等は上記説明や図面に記載されたものに限定されるのではなく、それらの機能を奏することができる形状等であれば、適宜設計変更することが可能である。
【００４６】
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変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の蒸留水製造装置の概略構成例を示す図である。
【図２】従来の蒸留水製造装置の蒸発器の構成例を示す概略拡大図である。
【図３】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例１）の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例１）の蒸発器の構成例を示す概略拡大図である。
【図５】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例２）の蒸発器の構成例を示す部分拡大図である。
【図６】本発明にかかる蒸留水製造装置（実施例３）の蒸発器の構成例を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 脱気器
１０ａ 熱交換器
２０ 蒸留装置
２１ 蒸発器
２１ａ 熱交換器
２２ 蒸発器
２２ 蒸留水出口室
２２ａ 水蒸気入口室
２２ｂ 熱交換器
２３ 蒸発器
２３ａ 水蒸気入口室
２３ｂ 熱交換器
２３ｃ 蒸留水出口室
２４ 蒸留水排出口
２４ａ 減圧機構
２５ 蒸留水排出管
２６ 蒸発器
２６ａ 水蒸気入口室
２６ｂ 熱交換器
２６ｃ 蒸留水出口室
２７ 連通管
２８ 減圧機構（オリフィス）
２９ 滞留水排出口
３０ 最終段蒸発器
３０ａ 水蒸気入口室
３０ｃ 蒸留水出口室
３１ 減圧機構
３２ 連通管
３３ 連通管
３４ 滞留水排出口
３５ 滞留水排出管
３６ 連通管
３７ 減圧機構
３８ 蒸留水排出口
３９ 蒸留水排出管
４０ 連通管
４１ 減圧機構
４２ 底面
４３ 伝熱管
４３ａ 下端
４４ 連通管
４５ 滞留水排出管
４６ 蒸留水タンク
４７ 防止板
４８ ストレーナー
４９ 滞留水ガイド板
４９ａ 面
６０ 凝縮器
６０ａ 熱交換器
６１ 連通管
６２ 気液分離タンク
６３ 真空ポンプ
１００ 原料水
１０１ 熱源媒体
１０２ 水蒸気
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 水蒸気
１１０ 濃縮水
１１１ 冷却媒体
１１２ 蒸留水
１１３ 蒸留水
１１４ 水蒸気
１１５ 不凝縮ガス
１１６ 滞留水
１１６ａ 液面
１１７ 蒸留水
１１９ 滞留水
１２１ 濃縮原料水
１２２ 滞留水
【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、この動作を最終段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最終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、
前記蒸留装置の各段の蒸発器は、水蒸気が導入される水蒸気入口室と、該導入される水蒸気で原料水を加熱する熱交換器と、該熱交換器で発生した蒸留水が排出される蒸留水出口室とを具備し、
前記蒸発器の前記水蒸気入口室の底部に、前記水蒸気入口室の滞留水を排出する減圧機構が設けられた滞留水排出口を具備すると共に、
該滞留水排出口と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路を具備する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、
前記減圧機構はオリフィスであ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、
前記滞留水排出口の滞留水流入部に、該滞留水排出口への水蒸気の巻き込みを防止する水蒸気巻き込み防止板を設置したことを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の蒸留水製造装置において、
前記滞留水排出口の滞留水流出部に、該滞留水排出口から流出した滞留水をガイドするガイド部材を設置したことを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸留水製造装置において、
前記ガイド部材は、前記滞留水排出口の滞留水流出部の近傍から前記滞留水排出口の下方に向かって斜めに設置した平板であることを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の蒸留水製造装置において、
前記ガイド部材の前記滞留水排出口に対向する面に親水処理が施されたことを特徴とする蒸留水製造装置。
【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、この動作を最終段蒸発器まで繰り返し、前記凝縮器に前記最終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、
前記蒸留装置の各段の蒸発器は、水蒸気が導入される水蒸気入口室と、該導入される水蒸気で原料水を加熱する熱交換器と、該熱交換器で発生した蒸留水が排出される蒸留水出口室とを具備し、
前記蒸発器の前記水蒸気入口室の底部に、前記水蒸気入口室の滞留水を排出する減圧機構が設けられた滞留水排出口を具備すると共に、
該滞留水排出口と次段の蒸発器の水蒸気入口室又は蒸留水出口室とを連通する滞留水排出流路を具備する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、
前記減圧機構はオリフィスであ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、
前記滞留水排出口の滞留水流入部に、該滞留水排出口への水蒸気の巻き込みを防止する水蒸気巻き込み防止板を設置したことを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の蒸留水製造装置において、
前記滞留水排出口の滞留水流出部に、該滞留水排出口から流出した滞留水をガイドするガイド部材を設置したことを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸留水製造装置において、
前記ガイド部材は、前記滞留水排出口の滞留水流出部の近傍から前記滞留水排出口の下方に向かって斜めに設置した平板であることを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の蒸留水製造装置において、
前記ガイド部材の前記滞留水排出口に対向する面に親水処理が施されたことを特徴とする蒸留水製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１３０３８２（Ｐ２００６−１３０３８２Ａ）
【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２００４−３１９６０２（Ｐ２００４−３１９６０２）
【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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