蒸留水製造装置
【課題】蒸留水製造システム内の圧力変動が生じにくく、簡便に高純度の蒸留水を製造することができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法を提供する。
【解決手段】内部に原料水を収容し、その原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有し、前記水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部とを備える蒸留水製造装置において、浄化された気体が供給される供給孔と、外気に連通する大気孔と、前記冷却部の放出孔に連通する連通孔とを有するエアチェンバを備え、前記放出孔と連通孔とが密閉状態で連通していることを特徴とする蒸留水製造装置である。
【解決手段】内部に原料水を収容し、その原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有し、前記水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部とを備える蒸留水製造装置において、浄化された気体が供給される供給孔と、外気に連通する大気孔と、前記冷却部の放出孔に連通する連通孔とを有するエアチェンバを備え、前記放出孔と連通孔とが密閉状態で連通していることを特徴とする蒸留水製造装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不純物の混入が少ない高純度の蒸留水を製造することができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、より実験の精度を高める等の目的で、不純物の少ない蒸留水が用いられている。用いられる蒸留水は、一般的には、実験室などに蒸留水製造装置が設置され、実験室内で製造されている。
【０００３】
蒸留水製造装置としては、例えば、図５に示されるような装置が用いられている。図５は、蒸留水製造装置中の蒸留水を製造する主要部分である蒸留水製造システム１００のみ示している。蒸留水製造システム１００は、原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部１０２と、水蒸気発生部１０２の下流（図５の上側）に接続され、水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部１０４とを備えている。
【０００４】
水蒸気発生部１０２は、内部に原料水を収容可能な空間を有する水蒸気発生部本体１０８と、水蒸気発生部本体１０８内に配置され、原料水を加熱するヒータ１０６と、水蒸気発生部本体１０８内の原料水の水位を調節するための水位調節槽１０９と、水蒸気発生部本体１０８及び水位調節槽１０９に接続され、それぞれに原料水を供給可能な供給路１１０とを備えている。
【０００５】
水蒸気発生部本体１０８の下流側（図５の左側）には、斜め上方向に延び冷却部１０４に連通した状態で接続される接続管１０８ａが形成されており、この接続管１０８ａの上端には、沸騰した水の飛沫が冷却部１０４内に混入するのを防止するための飛沫防止器１０５を備えている。
【０００６】
冷却部１０４は、その中を流動する水蒸気を冷却して液化させる冷却管１１２と、冷却管１１２の水蒸気の流動方向に沿って冷却管１１２内に設けられた蛇管１１８とを備えている。冷却管１１２は、冷却管１１２の水蒸気の流動方向の下流側（図５の右側）に向かって斜め若干下向きに延在するよう構成さている。また、冷却管１１２の底面の上流側（図５の左側）端部近傍には、そこから下方に延びる接続管１１２ａが形成されており、この接続管１１２ａが水蒸気発生部本体１０８の接続管１０８ａと接続することによって、水蒸気発生部本体１０８と冷却管１１２が連通するよう構成されている。冷却管１１２の底面の下流側端部近傍には、捕集孔１１２ｂが形成されており、この捕集孔１１２ｂは、水蒸気が液化した蒸留水が流動可能な流動チューブ１１６を介して蒸留水の比抵抗を測定可能な水質測定装置１１７に接続されている。水質測定装置１１７は、流動チューブを介して蒸留水タンクに接続され、ここで製造された蒸留水が貯蔵される。また、冷却管１１２の上面の下流側端部近傍には、冷却管１１２内を流動する低沸点ガスを放出させる低沸点ガス放出孔１１４が形成されている。蛇管１１８内は、冷却管１１２の下流から上流に向かって冷却溶媒が流動するよう構成されており、このように冷却溶媒が蛇管１１８内を流動することによって、冷却管１１２内を流動する水蒸気を冷却して液化させることができる。
【０００７】
蒸留水製造システム１００においては、まず供給路１１０から原料水が水蒸気発生部本体１０８及び水位調節槽１０９内に供給される。水蒸気発生部本体１０２内に供給された原料水は、ヒータ１０６によって加熱され、水蒸気及び低沸点ガスを発生し、水蒸気発生部本体１０８から冷却管１１２に供給される。供給された水蒸気及び低沸点ガスは、冷却管１１２の下流側に向かって流動する。流動する間に、蛇管１１８内を流れる冷却水によって水蒸気が冷却され、水となる。水となった蒸留水は、捕集孔１１２ｂに流れ込む。一方、水蒸気と共に発生した低沸点ガスは、冷却水により温度が下がっても液化することはなく、放出孔１１４より大気中に放出される。これにより、不純物が取り除かれた蒸留水を製造することができる。
【０００８】
また、放出孔１１４は、低沸点ガスを空気中に放出する役割を果たすと同時に、蒸留水製造システム１００内の圧力が下がった際に、放出孔１１４から外気を取り込み、蒸留水製造システム１００内の圧力を一定に保つ役割も果たしている。圧力が一定に保たれることで、水蒸気発生部本体１０８内の原料水の水位を安定化させ、水位低下による空焚きを防止し、安定な蒸留を可能にしている。
【０００９】
しかし、蒸留水製造装置は、揮発性の酸、アルカリ、若しくは有機物、細菌、カビ、又は二酸化炭素などの不純物が充満している実験室や研究室内に設置されていることが多く、放出孔１１４から、これら不純物も外気と同時に蒸留水製造システム１００内に取り込まれてしまう。システム内に取り込まれた不純物は、原料水や蒸留水と接触し、多量の不純物が原料水及び蒸留水中に溶解し、最終的に得られる蒸留水の純度が低下する。
【００１０】
このような問題を解決するために、蒸留水製造装置を不純物濃度の低い雰囲気下に設置することが考えられる。しかし、このような不純物濃度の低い雰囲気にするには、クリーンルームなどの設備を作る必要があり、コストやスペースなどの面から、非常に不経済であるという問題があり、現実的ではない。
【００１１】
また、放出孔１１４から蒸留水製造システム１００内へ不純物が入らないようにするために、放出孔１１４に不純物除去フィルタを接続することが考えられる。しかし、不純物除去フィルタを接続すると、通気抵抗が生じるため、蒸留水製造システム１００内の圧力が陰圧となった際には、外気の取り込みが不十分となり、陽圧となった際には、蒸留水製造システム１００内の気体の排出が不十分となり、本体１０８内の原料水の水位を安定化させることができないという問題がある。
【００１２】
特許文献１には、不活性ガス又は空気混合蒸留方法による高純度蒸留水製造法（以下、不活性ガス混合蒸留法という）が示されている。不活性ガス混合蒸留法においては、凝縮過程における不純物の溶解を防止するために、ボイラー水中又は凝縮する水蒸気中に不活性ガス（窒素やアルゴン等）や清浄な空気を強制的に送り込む。すなわち、不活性ガス混合蒸留法においては、不純物を含まない不活性ガス等を蒸留水製造システム内に連続的に供給することにより、蒸留水製造系内を陽圧に保ち、不純物を含んだ外気が流入することを防止し、高純度の蒸留水の製造を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭４８−１０３４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、不活性ガス混合蒸留法においては、高価な不活性ガス（窒素やアルゴン等）を常に供給し続けなければならない上、不活性ガス等の供給量が不十分になると、外気に含まれる不純物が容易に蒸留水製造システム内に流入し高純度の蒸留水が得られないという問題がある。
【００１５】
そこで本発明は、蒸留水製造システム内の圧力変動が生じにくく、簡便に高純度の蒸留水を製造することができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る蒸留水製造装置は、内部に原料水を収容し、その原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有し、前記水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部とを備える蒸留水製造装置において、浄化された気体が供給される供給孔と、外気に連通する大気孔と、前記冷却部の放出孔に連通する連通孔とを有するエアチェンバを備え、前記放出孔と連通孔とが密閉状態で連通していることを特徴とする蒸留水製造装置である。
【００１７】
本発明に係る蒸留水製造装置によれば、蒸留水製造システム内が陰圧になった場合、エアチェンバ内の気体が連通孔から冷却部に供給される。エアチェンバ内には、供給孔からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔から冷却部内に取り込まれにくい。これにより、不純物が冷却部内の水蒸気及び蒸留水、並びに水蒸気発生部本体内の原料水と混合されることがなく、高純度の蒸留水を得ることができる。また、エアチェンバ内の気体が連通孔から冷却部に圧力損失なしで瞬時に供給されるので、蒸留水製造システム内の圧力が瞬時に上昇し、蒸留水製造システム内の圧力を一定に保つことができる。
【００１８】
本発明に係る蒸留水製造装置においては、前記連通孔は、前記大気孔よりも前記供給孔の方が近くに位置するように設置されていることが好ましい。これにより、さらに大気孔から流入する不純物を含む外気が、冷却部に供給されにくくなり、より高純度の蒸留水を得ることができる。
【００１９】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、前記エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通していることが好ましい。これにより、水位調節槽も密閉状態となり、水位調節槽内の原料水と外気とが直接接することがなく、原料水の純度が低下するのを防止することができ、より高純度の蒸留水を得ることができる。
【００２０】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、前記エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることが好ましい。このような浄化システムにより、複数回、エアチェンバ内の気体が浄化され、エアチェンバ内の気体をより清浄な状態に保つことができる。
【００２１】
前記エアチェンバは、前記供給孔及び前記連通孔を有する第１エアチェンバと、前記大気孔を有する第２エアチェンバと、を備え、前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、密閉状態で連通していることが好ましい。前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、１以上のエアチェンバを介して接続されていてもよい。複数のエアチェンバを介すことにより、外気が冷却部に流入することをより防ぐことができる。
【００２２】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、前記第１エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通していることが好ましい。これにより、水位調節槽も密閉状態となり、水位調節槽内の原料水と外気とが直接接することがなく、原料水の純度が低下するのを防止することができ、より高純度の蒸留水を得ることができる。
【００２３】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、前記第２エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることが好ましい。このような浄化システムにより、複数回、エアチェンバ内の気体が浄化され、エアチェンバ内の気体をより清浄な状態に保つことができる。
【００２４】
本発明に係る蒸留水製造方法は、原料水を加熱して水蒸気を発生させ、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有する冷却部で水蒸気を冷却して蒸留水を製造する蒸留水製造方法において、前記ガスを気密状態で、外気に連通するエアチェンバに導入する導入工程と、前記エアチェンバに浄化された気体を供給する浄化工程とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る蒸留水製造方法によれば、蒸留水製造システム内が陰圧になった場合、エアチェンバ内の気体が放出孔から冷却部に供給される。エアチェンバ内には、供給孔からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔から冷却部内に取り込まれにくい。これにより、不純物が冷却部内の水蒸気及び蒸留水、並びに水蒸気発生部本体内の原料水と混合されることがなく、高純度の蒸留水を得ることができる。また、エアチェンバ内の気体が放出孔から冷却部に供給されるので、蒸留水製造システム内の圧力が上昇し、蒸留水製造システム内の圧力を一定に保つことができる。なお、蒸留水製造システム内が陰圧になった場合、大気孔から外気がエアチェンバ内に流入するが、エアチェンバは浄化された気体で満たされているので、外気が直接冷却部に供給されにくい。
【００２６】
また、本発明に係る蒸留水製造方法は、原料水を加熱して水蒸気を発生させ、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有する冷却部において水蒸気を冷却して蒸留水を製造する蒸留水製造方法において、前記ガスを密閉状態で、外気に連通するエアチェンバに導入する導入工程と、前記エアチェンバに浄化された気体を供給する浄化工程とを備えたことを特徴とする蒸留水製造方法である。
【００２７】
前記浄化工程において、前記浄化された気体が、エアチェンバ内の気体を浄化した気体であることが好ましい。前記導入工程と浄化工程とにより、複数回、エアチェンバ内の気体が浄化され、エアチェンバ内の気体をより清浄な状態に保つことができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、蒸留水製造システム内の圧力変動が生じにくく、簡便に高純度の蒸留水を得ることができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図４】本発明に係る第４実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図５】従来の蒸留水製造システムを示す概念図である。
【図６】従来の蒸留水製造装置で製造した蒸留水と、第１乃至４実施形態に係る蒸留水製造装置で製造した蒸留水の比抵抗値を比較したグラフである。
【図７】第３実施形態において、エアポンプの流量が４Ｌ／ｍｉｎの時と１Ｌ／ｍｉｎの時の得られた蒸留水の比抵抗値を比較したグラフである。
【図８】第４実施形態において、エアポンプの流量が４Ｌ／ｍｉｎの時と１Ｌ／ｍｉｎの時の得られた蒸留水の比抵抗値を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第１実施形態について図１を用いて詳細に説明する。第１実施形態に係る蒸留水製造装置１０は、主に蒸留水を製造する蒸留水製造システム１２と気体を浄化する浄化システム１４に分けることができる。
【００３１】
蒸留水製造システム１２は、原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部１６と、水蒸気発生部１６の下流側（図１の上側）に接続され、水蒸気を冷却することによって液化して蒸留水を得る冷却部１８とを備えている。
【００３２】
水蒸気発生部１６は、内部に原料水を収容可能な空間を有する水蒸気発生部本体２２と、水蒸気発生部本体２２内に配置され、原料水を加熱するヒータ２０と、水蒸気発生部本体２２の内の原料水の水位を調節するための水位調節槽２３と、水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３に接続され、それぞれに原料水を供給可能な供給路２４とを備えている。
【００３３】
水蒸気発生部本体２２の下流側（図１の左側）には、斜め上方向に延び冷却部１８に連通した状態で接続される接続管２２ａが形成されており、この接続管２２ａの上端には、沸騰した水の飛沫が冷却部１８内に混入するのを防止するための飛沫防止器２５を備えている。
【００３４】
水位調節槽２３は、その内部の密閉された空間内に原料水が収容可能に構成され、水蒸気発生部本体２２と別体として水蒸気発生部本体２２と同じ高さに位置するように設けられている。この水位調節槽２３内の原料水が収容される空間には、フロートスイッチ２３ａ，２３ｂが設けられている。供給路２４は、水蒸気発生部本体２２と水位調節槽２３との間の分岐点２４ａで分岐して、それぞれ水平方向に延び、垂直方向上方に屈曲して、水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３それぞれの底面に連通するように構成されている。このように水蒸気発生部本体２２と水位調節槽２３は、供給路２４を介して連通しており、後述するように水蒸気発生部本体２２内と水位調節槽２３内の気圧は、同一になるように調整されているので、水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３それぞれに収容された原料水の水位の高さは、同一となる。したがって、水位調節槽２３内のフロートスイッチ２３ａ，２３ｂによって、供給路２４からの原料水の供給量を調整し、水蒸気発生部本体２２内の水量を調整することができる。
【００３５】
冷却部１８は、その中を流動する水蒸気を冷却して液化させる冷却管２６と、冷却管２６の水蒸気の流動方向に沿って冷却管２６内に設けられた蛇管３２とを備えている。冷却管２６は、冷却管２６の水蒸気の流動方向の下流側（図１の右側）に向かって斜め若干下向きに延在するよう構成さている。また、冷却管２６の底面の上流側（図１の左側）端部近傍には、そこから下方に延びる接続管２６ａが形成されており、この接続管２６ａが水蒸気発生部本体２２の接続管２２ａと接続することによって、水蒸気発生部本体２２と冷却管２６が連通するよう構成されている。冷却管２６の底面の下流側端部近傍には、捕集孔２６ｂが形成されており、この捕集孔２６ｂは、水蒸気が液化した蒸留水が流動可能な流動チューブ３０を介して蒸留水の比抵抗を測定可能な水質測定装置３３に接続されている。水質測定装置３３は、流動チューブを介して蒸留水タンク３１に接続され、ここで製造された蒸留水が貯蔵される。また、冷却管２６の上面の下流側端部近傍には、冷却管２６内を流動する低沸点ガスを放出させる低沸点ガス放出孔２８が形成されている。蛇管３２内は、冷却管１８の下流から上流に向かって冷却溶媒が流動するよう構成されており、このように冷却溶媒が蛇管３２内を流動することによって、冷却管１８内を流動する水蒸気を冷却して液化させることができる。
【００３６】
浄化システム１４は、内部が密閉された空間を有する直方体のエアチェンバ３４と、外気を浄化する不純物除去フィルタ４６及び、外気を吸引して不純物除去フィルタ４６を介して浄化された気体をエアチェンバ３４に供給するエアポンプ４４を含む浄化気体供給手段とを備えている。エアポンプ４４と不純物除去フィルタ４６とは、第１供給チューブ４７によって密閉された状態で接続され、不純物フィルタ４６とエアチェンバ３４とは、第２供給チューブ４９によって密閉された状態で接続されている。第１実施形態に係る蒸留水製造装置１０においては、エアチェンバ３４は、直方体形状であるが、特にこれに限られるものではない。
【００３７】
エアチェンバ３４の一の側面の上端近傍には、不純物除去フィルタ４６から第２供給チューブ４９を介して浄化された気体が密閉状態で供給される供給孔３６が形成され、供給孔３６よりも若干下方には、冷却管の低沸点ガス放出孔２８にチューブ５１を介して密閉状態で連通する連通孔３８が形成され、連通孔３８の若干下方には、水位調節槽２３にチューブ５３を介して密閉状態で連通する第１循環孔４２が形成されている。
【００３８】
供給孔３６が配置されている一の側面に対向する他の側面の下端近傍には、大気孔４０が形成されている。連通孔３８は、大気孔４０よりも供給孔３６の方が近くに位置するように配置されている。連通孔３８と大気孔４０とは、できるだけ離れるように配置されているのが好ましい。また、連通孔３８と供給孔３６とは、できるだけ近くに配置されているのが好ましい。
【００３９】
不純物除去フィルタ４６には、エアポンプ４４側から供給孔３６側に向かって活性炭４８、ソーダ石灰５０、及び孔径０．５μｍのＰＴＦＥ製のメンブレンフィルタ５２が順に配置されている。本実施形態においては、不純物除去フィルタ４６をこのような構成にしたが、これに限られるものではなく、例えば、特殊ガス吸着用の活性炭やイオン交換繊維などを使用してもよい。
【００４０】
エアポンプ４４は、外気を吸入する吸入口５４を備え、吸入した外気を第１供給チューブ４７、不純物除去フィルタ４６、及び第２供給チューブ４９を介して不純物除去フィルタ４６によって浄化された気体をエアチェンバ３４に供給可能となっている。
【００４１】
第１実施形態に係る蒸留水製造装置１０においては、まず、供給路２４から原料水が水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３に供給される。原料水は、水道水や蒸留水などであってもよいが、イオン交換水であることが好ましい。イオン交換水は、例えば、水道水から、繊維状活性炭、粒状活性炭、及び０．１μｍの中空糸フィルタで構成される前処理カートリッジを用いて、残留塩素、有機物、及び微粒子などを除去し、次にイオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂カートリッジを用いて、不純物を除去して得ることがきる。イオン交換水の水質は、水質測定装置で測定された比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
水位調節槽２３に供給される原料水の量は、水位調節槽２３に取り付けられた２つのフロートスイッチ２３ａ，２３ｂにより制御され、図示しない電磁弁の開閉が行われ、電磁弁が開いたときに原料水が供給される。水位調節槽２３と水蒸気発生部本体２２内の原料水の水位は同じであるので、水位調節槽２３内の原料水の水位を調整することで、水蒸気発生部本体２２内の原料水の水位が調整される。
【００４３】
水蒸気発生部本体２２に供給された原料水は、ヒータ２０により加熱され、水蒸気と低沸点ガスが発生する。発生した水蒸気及び低沸点ガスは、接続管２２ａ及び接続管２６ａを通って冷却管２６に流れ込む。流れ込んだ水蒸気及び低沸点ガスは、冷却管２６内を上流側から下流側に流動するに従って、蛇管３２内を流れる冷却水によって冷却される。これにより水蒸気は水となり、蒸留水として捕集孔２６ｂに流れ込み、流動チューブ３０を介して水質測定装置３３に供給され、最終的に蒸留水タンク３１で貯蔵される。不純物である低沸点ガスは、沸点が低いので液化することなく、低沸点ガス放出孔２８へと気体として流れ込む。
【００４４】
低沸点ガス放出孔２８へと流れ込んだ低沸点ガスは、低沸点ガス放出孔２８に接続されているチューブ５１を介して連通孔３８からエアチェンバ３４に流入する。
【００４５】
一方、供給孔３６からは、浄化された外気がエアチェンバ３４に供給される。具体的には、まず、エアポンプ４４を作動させ、吸入口５４から外気を吸入し、第１供給チューブ４７を介して不純物除去フィルタ４６に外気を供給する。供給された外気は、活性炭４８と接触して、外気中の揮発性有機物や酸性・アルカリ性ガスなどが吸着除去される。次に、ソーダ石灰５０と接触して、外気中の二酸化炭素が吸収除去される。最後に、メンブレンフィルタ５２により、外気中の微粒子、微生物、及び細菌などが濾過され取り除かれる。このように浄化された外気は、第２供給チューブ４９を介して供給孔３６からエアチェンバ３４に供給される。
【００４６】
不純物を含む低沸点ガスは、浄化された外気とともに、大気孔４０からエアチェンバ３４の外に排出される。これにより、エアチェンバ３４内は、浄化された外気で満たされ、蒸留水製造システム１２内の圧力も大気圧と同じになる。浄化された外気は、連続的に供給されるのが好ましい。
【００４７】
第１循環孔４２からは、エアチェンバ３４内の気体が、水位調節槽２３にチューブを介して供給される。大気孔４０を有するエアチェンバ３４と水位調節槽２３とは連通しているので、水位調節槽２３を密閉しても、水蒸気発生部本体２２内の圧力と、水位調節槽２３内の圧力が同じになる。また、エアチェンバ３４内は、浄化された外気で満たされているので、水位調節槽２３に供給される気体は浄化された外気のため、水位調節槽２３内に不純物を含む外気が流入するのを防ぐ。
【００４８】
蒸留水製造システム１２内が陽圧になった場合は、大気孔４０からエアチェンバ３４内の気体が外に排出される。これにより、蒸留水製造システム１２内の圧力が下がり、圧力が一定に保たれる。
【００４９】
蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合、エアチェンバ３４内の気体が連通孔３８から冷却部１８に供給される。エアチェンバ３４内には、供給孔３６からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔３８から冷却部１８内に取り込まれにくい。これにより、不純物が冷却部１８内の水蒸気及び蒸留水、並びに水蒸気発生部本体２２内の原料水と混合されることがなく、高純度の蒸留水を得ることができる。また、エアチェンバ３４内の気体が連通孔３８から冷却部１８に供給されるので、蒸留水製造システム１２内の圧力が上昇し、蒸留水製造システム１２内の圧力を一定に保つことができる。なお、蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合、大気孔から外気がエアチェンバ３４内に流入するが、エアチェンバ３４は浄化された気体で満たされているので、外気が直接冷却部１８に供給されにくい。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第２実施形態について図２を用いて詳細に説明する。第２実施形態に係る蒸留水製造装置１１は、エアチェンバ３４に配置された大気孔４０の若干上に配置された第２循環孔５６とエアポンプ４４の吸入口５４とが第３供給チューブ５５を介して密閉状態で連通している以外は、第１実施形態と同じである。
【００５１】
第２実施形態においては、供給孔３６から供給される浄化された気体、及び連通孔３８から供給される低沸点ガスのそれぞれ一部は、大気孔４０から排出されることなく、エアチェンバ３４→第３供給チューブ５５→エアポンプ４４→第１供給チューブ４７→不純物除去フィルタ４６→第２供給チューブ４９→エアチェンバ３４と循環する。これによりエアチェンバ３４内の気体は清浄に保たれる。
【００５２】
上記のように、エアチェンバ３４内の気体を循環させることにより、複数回、不純物除去フィルタ４６でエアチェンバ３４内の気体が浄化されることになる。これによりエアチェンバ３４内の気体をより清浄な状態に保つことができる。しかも、不純物除去フィルタ４６で浄化される気体は、循環するほど除去される不純物量が減少するため、不純物除去フィルタ４６の長寿命化や小型化が可能となる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第３実施形態について図３を用いて詳細に説明する。第３実施形態に係る蒸留水製造装置１３は、エアチェンバが、第１エアチェンバ５８及び第２エアチェンバ６０として２つ設けられている以外は、第２実施形態と同じである。
【００５４】
第１エアチェンバ５８及び第２エアチェンバ６０は、内部が密閉された空間を有する直方体の容器であり、第４供給チューブ６３により密閉状態で連通している。第３実施形態に係る蒸留水製造装置１３においては、エアチェンバは、直方体形状であるが、特にこれに限られるものではない。
【００５５】
第１エアチェンバ５８の一の側面の上端近傍には、不純物除去フィルタ４６から第２供給チューブ４９を介して浄化された気体が密閉状態で供給される供給孔３６が形成され、供給孔３６よりも若干下方には、冷却管の低沸点ガス放出孔２８にチューブ５１を介して密閉状態で連通する連通孔３８が形成され、連通孔３８の若干下方には、水位調節槽２３にチューブ５３を介して密閉状態で連通する第１循環孔４２が形成されている。供給孔３６が形成されている一の側面に対向する他の側面の下端近傍には、第１接続孔６２が形成されている。
【００５６】
第２エアチェンバ６０の一の側面の上端近傍には、第２接続孔６４が形成され、第１接続孔６２と第２接続孔６４とは、第４供給チューブ６３を介して連通している。第２接続孔６４が形成されている一の側面に対向する他の側面の下端近傍には、大気孔４０が形成されている。大気孔４０の若干上には、第２循環孔５６が形成され、エアポンプ４４の吸入口５４と第３供給チューブ５５を介して密閉状態で連通している。
【００５７】
第３実施形態においては、連通孔３８から供給される低沸点ガス及び供給孔３６から供給される浄化された気体の一部は、大気孔４０から排出されることなく、第１エアチェンバ５８→第４供給チューブ６３→第２エアチェンバ６０→第３供給チューブ５５→エアポンプ４４→第１供給チューブ４７→不純物除去フィルタ４６→第２供給チューブ４９→第１エアチェンバ５８と循環する。これにより第１エアチェンバ５８内及び第２エアチェンバ６０内の気体は清浄に保たれる。
【００５８】
蒸留水製造システム１２内が陽圧になった場合は、大気孔４０から第２エアチェンバ６０内の気体が外に排出され、蒸留水製造システム１２内の圧力が下がり、圧力が一定に保たれる。
【００５９】
蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合、第１エアチェンバ５８内の気体が連通孔３８から冷却部１８に供給される。第１エアチェンバ５８内には、供給孔３６からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔３８から冷却部１８内に取り込まれにくい。また、第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０とが第４供給チューブ６３を介して接続され、気体が一方向に循環しているため、第４供給チューブ６３が逆止弁のように作用し、外気が流入する大気孔４０を有する第２エアチェンバ６０から第１エアチェンバ５８に気体が逆流するのを防ぐ。このため、不純物を含む外気が蒸留水製造システム１２内にほとんど流入しないので、高純度の蒸留水を得ることができる。さらに、第１エアチェンバ５８内の浄化された気体が連通孔３８から蒸留水製造システム１２内に供給されることにより、蒸留水製造システム１２内の圧力が上がり、蒸留水製造システム１２内の圧力が一定に保たれる。
【００６０】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第４実施形態について図４を用いて詳細に説明する。第４実施形態に係る蒸留水製造装置１５は、第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０との間に、さらに第３エアチェンバ６６が配置されている以外は、第３実施形態と同じである。
【００６１】
第３エアチェンバ６６は、内部が密閉された空間を有する直方体の容器であり、一の側面の上端近傍に形成されている第３Ａ接続孔６８が第１接続孔６２と第５供給チューブ７２を介して密閉状態で連通し、一の側面に対向する他の側面の下端近傍に形成されている第３Ｂ接続孔７０が第２接続孔６４と第６供給チューブ７４を介して密閉状態で連通している。第４実施形態に係る蒸留水製造装置１５においては、第３エアチェンバは、直方体形状であるが、特にこれに限られるものではない。
【００６２】
第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０との間のエアチェンバは何個配置されていてもよいが、０〜２個であることが好ましく、０〜１個であることがさらに好ましい。第１エアチェンバと第２エアチェンバとの間にあるエアチェンバの数が増えると、蒸留水の純度は一般に高くなるが、エアチェンバが増えると部品点数も増えるため、エアチェンバの容積に対して吐出量が十分となるエアポンプ４４を適宜選定して、エアチェンバの数を減らすのが好ましい。第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０との間のエアチェンバは、直列に接続されているのが好ましい。
【００６３】
第４実施形態においては、連通孔３８から供給される低沸点ガス及び供給孔３６から供給される浄化された気体の一部は、大気孔４０から排出されることなく、第１エアチェンバ５８→第５供給チューブ７２→第３エアチェンバ６６→第６供給チューブ７４→第２エアチェンバ６０→第３供給チューブ５５→エアポンプ４４→第１供給チューブ４７→不純物除去フィルタ４６→第２供給チューブ４９→第１エアチェンバ５８と循環する。これにより第１エアチェンバ５８内、第３エアチェンバ６６内、及び第２エアチェンバ６０内の気体は清浄に保たれる。
【００６４】
蒸留水製造システム１２内が陽圧になった場合は、大気孔４０から第２エアチェンバ６０内の気体が外に排出され、蒸留水製造システム１２内の圧力が下がり、圧力が一定に保たれる。
【００６５】
蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合は、第１エアチェンバ５８内の浄化された気体が低沸点ガス放出孔２８から蒸留水製造システム１２内に供給されることにより、蒸留水製造システム１２内の圧力が上がり、圧力が一定に保たれる。また、第１エアチェンバ５８と第３エアチェンバ６６とが、第３エアチェンバ６６と第２エアチェンバ６０とが、それぞれチューブを介して接続され、気体が一方向に循環しているため、これらチューブが逆止弁のように作用し、外気を吸引する大気孔４０を有する第２エアチェンバ６０から第１エアチェンバ５８まで気体が逆流するのを防ぐ。このため、不純物を含む外気が蒸留水製造システム１２内にほとんど流入しないので、高純度の蒸留水を得ることができる。特に、エアポンプ４４の吐出量が十分でなく逆流が生じやすい状況であっても、エアチェンバを３個介すことにより、浄化されていない外気が蒸留水製造システム１２内に取り込まれにくい。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の実施例について説明する。
【００６７】
実験例１
図５に示された従来の蒸留水製造装置、図１に示された本発明に係る第１実施形態の蒸留水製造装置、図２に示された本発明に係る第２実施形態の蒸留水製造装置、図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置、及び図４に示された本発明に係る第４実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。得られた蒸留水の比抵抗値は、比抵抗・導電率計２００ＣＲシステム（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ社製）を用いて測定した。結果を表１及び図６に示す。なお、以下、各実験例において、原料水は、イオン交換水であり、比抵抗値が約１６．０ＭΩ・ｃｍ〜１７．０ＭΩ・ｃｍである。また、各エアチェンバの容量は、第１実施形態においては、２Ｌ×１個、第２実施形態においては、２Ｌ×１個、第３実施形態においては、１Ｌ×２個、及び第４実施形態においては、１Ｌ×３個である。
【００６８】
【表１】
【００６９】
従来技術（図５）の蒸留水水質は、平均１．３１ＭΩ・ｃｍであったのに対し、第１実施形態（図１）では平均３．２２ＭΩ・ｃｍ、第２実施形態（図２）では平均３．５７ＭΩ・ｃｍ、第３実施形態（図３）では平均１５．９６ＭΩ・ｃｍ、第４実施形態（図４）では平均１５．４６ＭΩ・ｃｍであった。特に、第３及び第４実施形態が、非常に有効であることが分かる。
【００７０】
実験例２
図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置、及び図４に示された本発明に係る第４実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。ただし、エアポンプの流速を４Ｌ／ｍｉｎにした場合と、１Ｌ／ｍｉｎにした場合とで条件を変化させた。得られた蒸留水の比抵抗値は、比抵抗・導電率計２００ＣＲシステム（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ社製）を用いて測定した。結果を図７及び図８に示す。
【００７１】
図７は、第３実施形態の場合を示している。エアポンプの流速が１Ｌ／ｍｉｎの場合、第２エアチェンバから第１エアチェンバへの逆流が若干生じ、比抵抗値が低下していることが分かる。特に、水蒸気発生部にイオン交換水を供給した時に、水蒸気発生部内の圧力が一時的に陰圧となり、冷却器の放出孔からエアチェンバ内に混入したわずかなガス（水より沸点の低いガス）の一部を含む気体を吸気してしまい、比抵抗値の低下幅が大きくなっている。
【００７２】
図８は、第４実施形態の場合を示している。第４実施形態においては、エアポンプの流速が１Ｌ／ｍｉｎと十分でなくとも、比抵抗値は変化せず、安定した水質が得られていることが分かる。
【００７３】
実験例３
図５に示された従来の蒸留水製造装置、及び図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。室内の雰囲気は、通常の雰囲気（酢酸濃度０ｐｐｍ）、酢酸が室内に存在する雰囲気（酢酸濃度２ｐｐｍ）、酢酸を室内に充満させた雰囲気（酢酸濃度３０ｐｐｍ）とし、それぞれについて、得られた蒸留水の比抵抗値とｐＨ値を測定した。得られた蒸留水の比抵抗値は、比抵抗・導電率計２００ＣＲシステム（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ社製）を用いて測定し、ｐＨは、ＰＨメーターＦ−５３Ｓ（ｐＨ電極：９６１１−１０Ｄ，（株）堀場製作所製）を用いて測定した。ｐＨ値は、ｐＨ測定時に室内の二酸化炭素の溶けこみによる影響を排除するために、密閉容器内にｐＨ電極を配置し、その容器と蒸留水タンクを直接配管して給水し、測定を行った。結果を表２に示す。なお、原料水のｐＨは、７．０である。
【００７４】
【表２】
【００７５】
従来技術（図５）では通常の雰囲気でも酸性側に傾いているが、酢酸雰囲気中となると酢酸濃度が上がるにつれ、酸性側にさらに大きく傾いていることが分かる。一方、第３実施形態（図３）では、通常の雰囲気中、及び酢酸雰囲気中においても、ｐＨ７．０に近い値を維持していることが分かる。また、従来技術（図５）では酢酸雰囲気中となると比抵抗値が大きく低下しているが、第３実施形態（図３）では、通常雰囲気中、及び酢酸雰囲気中においても、比抵抗値の低下はみられず、高純度の蒸留水が得られていることが分かる。
【００７６】
実験例４
図５に示された従来の蒸留水製造装置、及び図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。室内の雰囲気は、通常の雰囲気（トルエン濃度０ｐｐｍ）、トルエンが室内に存在する雰囲気（トルエン濃度５ｐｐｍ）、トルエンを室内に充満させた雰囲気（トルエン濃度５０ｐｐｍ）とし、それぞれについて、得られた蒸留水のＴＯＣ（総有機体炭素）を全有機炭素分析装置８１０型（ＳＩＥＶＥＲＳ社製）を用いて測定した。結果を表３に示す。なお、原料水のＴＯＣは、４０．５ｐｐｂである。
【００７７】
【表３】
【００７８】
従来技術（図５）では、トルエン濃度が上がるにつれ、ＴＯＣ値が大きく上昇している。一方、第３実施形態（図３）では、トルエン濃度が５ｐｐｍの時は、トルエン蒸気の溶けこみを完全に防止できており、５０ｐｐｍの時でもＴＯＣ値の上昇はわずかであることが分かる。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・蒸留水製造装置
１２・・・蒸留水製造システム
１４・・・清浄システム
１６・・・水蒸気発生部
１８・・・冷却部
２０・・・ヒータ
２２・・・水蒸気発生部本体
２３・・・水位調節槽
２４・・・供給路
２６・・・冷却管
２８・・・低沸点ガス放出孔
３２・・・蛇管
３４・・・エアチェンバ
３６・・・供給孔
３８・・・連通孔
４０・・・大気孔
４４・・・エアポンプ
４６・・・不純物除去フィルタ
５４・・・吸入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不純物の混入が少ない高純度の蒸留水を製造することができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、より実験の精度を高める等の目的で、不純物の少ない蒸留水が用いられている。用いられる蒸留水は、一般的には、実験室などに蒸留水製造装置が設置され、実験室内で製造されている。
【０００３】
蒸留水製造装置としては、例えば、図５に示されるような装置が用いられている。図５は、蒸留水製造装置中の蒸留水を製造する主要部分である蒸留水製造システム１００のみ示している。蒸留水製造システム１００は、原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部１０２と、水蒸気発生部１０２の下流（図５の上側）に接続され、水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部１０４とを備えている。
【０００４】
水蒸気発生部１０２は、内部に原料水を収容可能な空間を有する水蒸気発生部本体１０８と、水蒸気発生部本体１０８内に配置され、原料水を加熱するヒータ１０６と、水蒸気発生部本体１０８内の原料水の水位を調節するための水位調節槽１０９と、水蒸気発生部本体１０８及び水位調節槽１０９に接続され、それぞれに原料水を供給可能な供給路１１０とを備えている。
【０００５】
水蒸気発生部本体１０８の下流側（図５の左側）には、斜め上方向に延び冷却部１０４に連通した状態で接続される接続管１０８ａが形成されており、この接続管１０８ａの上端には、沸騰した水の飛沫が冷却部１０４内に混入するのを防止するための飛沫防止器１０５を備えている。
【０００６】
冷却部１０４は、その中を流動する水蒸気を冷却して液化させる冷却管１１２と、冷却管１１２の水蒸気の流動方向に沿って冷却管１１２内に設けられた蛇管１１８とを備えている。冷却管１１２は、冷却管１１２の水蒸気の流動方向の下流側（図５の右側）に向かって斜め若干下向きに延在するよう構成さている。また、冷却管１１２の底面の上流側（図５の左側）端部近傍には、そこから下方に延びる接続管１１２ａが形成されており、この接続管１１２ａが水蒸気発生部本体１０８の接続管１０８ａと接続することによって、水蒸気発生部本体１０８と冷却管１１２が連通するよう構成されている。冷却管１１２の底面の下流側端部近傍には、捕集孔１１２ｂが形成されており、この捕集孔１１２ｂは、水蒸気が液化した蒸留水が流動可能な流動チューブ１１６を介して蒸留水の比抵抗を測定可能な水質測定装置１１７に接続されている。水質測定装置１１７は、流動チューブを介して蒸留水タンクに接続され、ここで製造された蒸留水が貯蔵される。また、冷却管１１２の上面の下流側端部近傍には、冷却管１１２内を流動する低沸点ガスを放出させる低沸点ガス放出孔１１４が形成されている。蛇管１１８内は、冷却管１１２の下流から上流に向かって冷却溶媒が流動するよう構成されており、このように冷却溶媒が蛇管１１８内を流動することによって、冷却管１１２内を流動する水蒸気を冷却して液化させることができる。
【０００７】
蒸留水製造システム１００においては、まず供給路１１０から原料水が水蒸気発生部本体１０８及び水位調節槽１０９内に供給される。水蒸気発生部本体１０２内に供給された原料水は、ヒータ１０６によって加熱され、水蒸気及び低沸点ガスを発生し、水蒸気発生部本体１０８から冷却管１１２に供給される。供給された水蒸気及び低沸点ガスは、冷却管１１２の下流側に向かって流動する。流動する間に、蛇管１１８内を流れる冷却水によって水蒸気が冷却され、水となる。水となった蒸留水は、捕集孔１１２ｂに流れ込む。一方、水蒸気と共に発生した低沸点ガスは、冷却水により温度が下がっても液化することはなく、放出孔１１４より大気中に放出される。これにより、不純物が取り除かれた蒸留水を製造することができる。
【０００８】
また、放出孔１１４は、低沸点ガスを空気中に放出する役割を果たすと同時に、蒸留水製造システム１００内の圧力が下がった際に、放出孔１１４から外気を取り込み、蒸留水製造システム１００内の圧力を一定に保つ役割も果たしている。圧力が一定に保たれることで、水蒸気発生部本体１０８内の原料水の水位を安定化させ、水位低下による空焚きを防止し、安定な蒸留を可能にしている。
【０００９】
しかし、蒸留水製造装置は、揮発性の酸、アルカリ、若しくは有機物、細菌、カビ、又は二酸化炭素などの不純物が充満している実験室や研究室内に設置されていることが多く、放出孔１１４から、これら不純物も外気と同時に蒸留水製造システム１００内に取り込まれてしまう。システム内に取り込まれた不純物は、原料水や蒸留水と接触し、多量の不純物が原料水及び蒸留水中に溶解し、最終的に得られる蒸留水の純度が低下する。
【００１０】
このような問題を解決するために、蒸留水製造装置を不純物濃度の低い雰囲気下に設置することが考えられる。しかし、このような不純物濃度の低い雰囲気にするには、クリーンルームなどの設備を作る必要があり、コストやスペースなどの面から、非常に不経済であるという問題があり、現実的ではない。
【００１１】
また、放出孔１１４から蒸留水製造システム１００内へ不純物が入らないようにするために、放出孔１１４に不純物除去フィルタを接続することが考えられる。しかし、不純物除去フィルタを接続すると、通気抵抗が生じるため、蒸留水製造システム１００内の圧力が陰圧となった際には、外気の取り込みが不十分となり、陽圧となった際には、蒸留水製造システム１００内の気体の排出が不十分となり、本体１０８内の原料水の水位を安定化させることができないという問題がある。
【００１２】
特許文献１には、不活性ガス又は空気混合蒸留方法による高純度蒸留水製造法（以下、不活性ガス混合蒸留法という）が示されている。不活性ガス混合蒸留法においては、凝縮過程における不純物の溶解を防止するために、ボイラー水中又は凝縮する水蒸気中に不活性ガス（窒素やアルゴン等）や清浄な空気を強制的に送り込む。すなわち、不活性ガス混合蒸留法においては、不純物を含まない不活性ガス等を蒸留水製造システム内に連続的に供給することにより、蒸留水製造系内を陽圧に保ち、不純物を含んだ外気が流入することを防止し、高純度の蒸留水の製造を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭４８−１０３４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、不活性ガス混合蒸留法においては、高価な不活性ガス（窒素やアルゴン等）を常に供給し続けなければならない上、不活性ガス等の供給量が不十分になると、外気に含まれる不純物が容易に蒸留水製造システム内に流入し高純度の蒸留水が得られないという問題がある。
【００１５】
そこで本発明は、蒸留水製造システム内の圧力変動が生じにくく、簡便に高純度の蒸留水を製造することができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る蒸留水製造装置は、内部に原料水を収容し、その原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有し、前記水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部とを備える蒸留水製造装置において、浄化された気体が供給される供給孔と、外気に連通する大気孔と、前記冷却部の放出孔に連通する連通孔とを有するエアチェンバを備え、前記放出孔と連通孔とが密閉状態で連通していることを特徴とする蒸留水製造装置である。
【００１７】
本発明に係る蒸留水製造装置によれば、蒸留水製造システム内が陰圧になった場合、エアチェンバ内の気体が連通孔から冷却部に供給される。エアチェンバ内には、供給孔からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔から冷却部内に取り込まれにくい。これにより、不純物が冷却部内の水蒸気及び蒸留水、並びに水蒸気発生部本体内の原料水と混合されることがなく、高純度の蒸留水を得ることができる。また、エアチェンバ内の気体が連通孔から冷却部に圧力損失なしで瞬時に供給されるので、蒸留水製造システム内の圧力が瞬時に上昇し、蒸留水製造システム内の圧力を一定に保つことができる。
【００１８】
本発明に係る蒸留水製造装置においては、前記連通孔は、前記大気孔よりも前記供給孔の方が近くに位置するように設置されていることが好ましい。これにより、さらに大気孔から流入する不純物を含む外気が、冷却部に供給されにくくなり、より高純度の蒸留水を得ることができる。
【００１９】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、前記エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通していることが好ましい。これにより、水位調節槽も密閉状態となり、水位調節槽内の原料水と外気とが直接接することがなく、原料水の純度が低下するのを防止することができ、より高純度の蒸留水を得ることができる。
【００２０】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、前記エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることが好ましい。このような浄化システムにより、複数回、エアチェンバ内の気体が浄化され、エアチェンバ内の気体をより清浄な状態に保つことができる。
【００２１】
前記エアチェンバは、前記供給孔及び前記連通孔を有する第１エアチェンバと、前記大気孔を有する第２エアチェンバと、を備え、前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、密閉状態で連通していることが好ましい。前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、１以上のエアチェンバを介して接続されていてもよい。複数のエアチェンバを介すことにより、外気が冷却部に流入することをより防ぐことができる。
【００２２】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、前記第１エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通していることが好ましい。これにより、水位調節槽も密閉状態となり、水位調節槽内の原料水と外気とが直接接することがなく、原料水の純度が低下するのを防止することができ、より高純度の蒸留水を得ることができる。
【００２３】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、前記第２エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることが好ましい。このような浄化システムにより、複数回、エアチェンバ内の気体が浄化され、エアチェンバ内の気体をより清浄な状態に保つことができる。
【００２４】
本発明に係る蒸留水製造方法は、原料水を加熱して水蒸気を発生させ、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有する冷却部で水蒸気を冷却して蒸留水を製造する蒸留水製造方法において、前記ガスを気密状態で、外気に連通するエアチェンバに導入する導入工程と、前記エアチェンバに浄化された気体を供給する浄化工程とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る蒸留水製造方法によれば、蒸留水製造システム内が陰圧になった場合、エアチェンバ内の気体が放出孔から冷却部に供給される。エアチェンバ内には、供給孔からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔から冷却部内に取り込まれにくい。これにより、不純物が冷却部内の水蒸気及び蒸留水、並びに水蒸気発生部本体内の原料水と混合されることがなく、高純度の蒸留水を得ることができる。また、エアチェンバ内の気体が放出孔から冷却部に供給されるので、蒸留水製造システム内の圧力が上昇し、蒸留水製造システム内の圧力を一定に保つことができる。なお、蒸留水製造システム内が陰圧になった場合、大気孔から外気がエアチェンバ内に流入するが、エアチェンバは浄化された気体で満たされているので、外気が直接冷却部に供給されにくい。
【００２６】
また、本発明に係る蒸留水製造方法は、原料水を加熱して水蒸気を発生させ、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有する冷却部において水蒸気を冷却して蒸留水を製造する蒸留水製造方法において、前記ガスを密閉状態で、外気に連通するエアチェンバに導入する導入工程と、前記エアチェンバに浄化された気体を供給する浄化工程とを備えたことを特徴とする蒸留水製造方法である。
【００２７】
前記浄化工程において、前記浄化された気体が、エアチェンバ内の気体を浄化した気体であることが好ましい。前記導入工程と浄化工程とにより、複数回、エアチェンバ内の気体が浄化され、エアチェンバ内の気体をより清浄な状態に保つことができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、蒸留水製造システム内の圧力変動が生じにくく、簡便に高純度の蒸留水を得ることができる蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図４】本発明に係る第４実施形態の蒸留水製造装置の一部を示す概念図である。
【図５】従来の蒸留水製造システムを示す概念図である。
【図６】従来の蒸留水製造装置で製造した蒸留水と、第１乃至４実施形態に係る蒸留水製造装置で製造した蒸留水の比抵抗値を比較したグラフである。
【図７】第３実施形態において、エアポンプの流量が４Ｌ／ｍｉｎの時と１Ｌ／ｍｉｎの時の得られた蒸留水の比抵抗値を比較したグラフである。
【図８】第４実施形態において、エアポンプの流量が４Ｌ／ｍｉｎの時と１Ｌ／ｍｉｎの時の得られた蒸留水の比抵抗値を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第１実施形態について図１を用いて詳細に説明する。第１実施形態に係る蒸留水製造装置１０は、主に蒸留水を製造する蒸留水製造システム１２と気体を浄化する浄化システム１４に分けることができる。
【００３１】
蒸留水製造システム１２は、原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部１６と、水蒸気発生部１６の下流側（図１の上側）に接続され、水蒸気を冷却することによって液化して蒸留水を得る冷却部１８とを備えている。
【００３２】
水蒸気発生部１６は、内部に原料水を収容可能な空間を有する水蒸気発生部本体２２と、水蒸気発生部本体２２内に配置され、原料水を加熱するヒータ２０と、水蒸気発生部本体２２の内の原料水の水位を調節するための水位調節槽２３と、水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３に接続され、それぞれに原料水を供給可能な供給路２４とを備えている。
【００３３】
水蒸気発生部本体２２の下流側（図１の左側）には、斜め上方向に延び冷却部１８に連通した状態で接続される接続管２２ａが形成されており、この接続管２２ａの上端には、沸騰した水の飛沫が冷却部１８内に混入するのを防止するための飛沫防止器２５を備えている。
【００３４】
水位調節槽２３は、その内部の密閉された空間内に原料水が収容可能に構成され、水蒸気発生部本体２２と別体として水蒸気発生部本体２２と同じ高さに位置するように設けられている。この水位調節槽２３内の原料水が収容される空間には、フロートスイッチ２３ａ，２３ｂが設けられている。供給路２４は、水蒸気発生部本体２２と水位調節槽２３との間の分岐点２４ａで分岐して、それぞれ水平方向に延び、垂直方向上方に屈曲して、水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３それぞれの底面に連通するように構成されている。このように水蒸気発生部本体２２と水位調節槽２３は、供給路２４を介して連通しており、後述するように水蒸気発生部本体２２内と水位調節槽２３内の気圧は、同一になるように調整されているので、水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３それぞれに収容された原料水の水位の高さは、同一となる。したがって、水位調節槽２３内のフロートスイッチ２３ａ，２３ｂによって、供給路２４からの原料水の供給量を調整し、水蒸気発生部本体２２内の水量を調整することができる。
【００３５】
冷却部１８は、その中を流動する水蒸気を冷却して液化させる冷却管２６と、冷却管２６の水蒸気の流動方向に沿って冷却管２６内に設けられた蛇管３２とを備えている。冷却管２６は、冷却管２６の水蒸気の流動方向の下流側（図１の右側）に向かって斜め若干下向きに延在するよう構成さている。また、冷却管２６の底面の上流側（図１の左側）端部近傍には、そこから下方に延びる接続管２６ａが形成されており、この接続管２６ａが水蒸気発生部本体２２の接続管２２ａと接続することによって、水蒸気発生部本体２２と冷却管２６が連通するよう構成されている。冷却管２６の底面の下流側端部近傍には、捕集孔２６ｂが形成されており、この捕集孔２６ｂは、水蒸気が液化した蒸留水が流動可能な流動チューブ３０を介して蒸留水の比抵抗を測定可能な水質測定装置３３に接続されている。水質測定装置３３は、流動チューブを介して蒸留水タンク３１に接続され、ここで製造された蒸留水が貯蔵される。また、冷却管２６の上面の下流側端部近傍には、冷却管２６内を流動する低沸点ガスを放出させる低沸点ガス放出孔２８が形成されている。蛇管３２内は、冷却管１８の下流から上流に向かって冷却溶媒が流動するよう構成されており、このように冷却溶媒が蛇管３２内を流動することによって、冷却管１８内を流動する水蒸気を冷却して液化させることができる。
【００３６】
浄化システム１４は、内部が密閉された空間を有する直方体のエアチェンバ３４と、外気を浄化する不純物除去フィルタ４６及び、外気を吸引して不純物除去フィルタ４６を介して浄化された気体をエアチェンバ３４に供給するエアポンプ４４を含む浄化気体供給手段とを備えている。エアポンプ４４と不純物除去フィルタ４６とは、第１供給チューブ４７によって密閉された状態で接続され、不純物フィルタ４６とエアチェンバ３４とは、第２供給チューブ４９によって密閉された状態で接続されている。第１実施形態に係る蒸留水製造装置１０においては、エアチェンバ３４は、直方体形状であるが、特にこれに限られるものではない。
【００３７】
エアチェンバ３４の一の側面の上端近傍には、不純物除去フィルタ４６から第２供給チューブ４９を介して浄化された気体が密閉状態で供給される供給孔３６が形成され、供給孔３６よりも若干下方には、冷却管の低沸点ガス放出孔２８にチューブ５１を介して密閉状態で連通する連通孔３８が形成され、連通孔３８の若干下方には、水位調節槽２３にチューブ５３を介して密閉状態で連通する第１循環孔４２が形成されている。
【００３８】
供給孔３６が配置されている一の側面に対向する他の側面の下端近傍には、大気孔４０が形成されている。連通孔３８は、大気孔４０よりも供給孔３６の方が近くに位置するように配置されている。連通孔３８と大気孔４０とは、できるだけ離れるように配置されているのが好ましい。また、連通孔３８と供給孔３６とは、できるだけ近くに配置されているのが好ましい。
【００３９】
不純物除去フィルタ４６には、エアポンプ４４側から供給孔３６側に向かって活性炭４８、ソーダ石灰５０、及び孔径０．５μｍのＰＴＦＥ製のメンブレンフィルタ５２が順に配置されている。本実施形態においては、不純物除去フィルタ４６をこのような構成にしたが、これに限られるものではなく、例えば、特殊ガス吸着用の活性炭やイオン交換繊維などを使用してもよい。
【００４０】
エアポンプ４４は、外気を吸入する吸入口５４を備え、吸入した外気を第１供給チューブ４７、不純物除去フィルタ４６、及び第２供給チューブ４９を介して不純物除去フィルタ４６によって浄化された気体をエアチェンバ３４に供給可能となっている。
【００４１】
第１実施形態に係る蒸留水製造装置１０においては、まず、供給路２４から原料水が水蒸気発生部本体２２及び水位調節槽２３に供給される。原料水は、水道水や蒸留水などであってもよいが、イオン交換水であることが好ましい。イオン交換水は、例えば、水道水から、繊維状活性炭、粒状活性炭、及び０．１μｍの中空糸フィルタで構成される前処理カートリッジを用いて、残留塩素、有機物、及び微粒子などを除去し、次にイオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂カートリッジを用いて、不純物を除去して得ることがきる。イオン交換水の水質は、水質測定装置で測定された比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
水位調節槽２３に供給される原料水の量は、水位調節槽２３に取り付けられた２つのフロートスイッチ２３ａ，２３ｂにより制御され、図示しない電磁弁の開閉が行われ、電磁弁が開いたときに原料水が供給される。水位調節槽２３と水蒸気発生部本体２２内の原料水の水位は同じであるので、水位調節槽２３内の原料水の水位を調整することで、水蒸気発生部本体２２内の原料水の水位が調整される。
【００４３】
水蒸気発生部本体２２に供給された原料水は、ヒータ２０により加熱され、水蒸気と低沸点ガスが発生する。発生した水蒸気及び低沸点ガスは、接続管２２ａ及び接続管２６ａを通って冷却管２６に流れ込む。流れ込んだ水蒸気及び低沸点ガスは、冷却管２６内を上流側から下流側に流動するに従って、蛇管３２内を流れる冷却水によって冷却される。これにより水蒸気は水となり、蒸留水として捕集孔２６ｂに流れ込み、流動チューブ３０を介して水質測定装置３３に供給され、最終的に蒸留水タンク３１で貯蔵される。不純物である低沸点ガスは、沸点が低いので液化することなく、低沸点ガス放出孔２８へと気体として流れ込む。
【００４４】
低沸点ガス放出孔２８へと流れ込んだ低沸点ガスは、低沸点ガス放出孔２８に接続されているチューブ５１を介して連通孔３８からエアチェンバ３４に流入する。
【００４５】
一方、供給孔３６からは、浄化された外気がエアチェンバ３４に供給される。具体的には、まず、エアポンプ４４を作動させ、吸入口５４から外気を吸入し、第１供給チューブ４７を介して不純物除去フィルタ４６に外気を供給する。供給された外気は、活性炭４８と接触して、外気中の揮発性有機物や酸性・アルカリ性ガスなどが吸着除去される。次に、ソーダ石灰５０と接触して、外気中の二酸化炭素が吸収除去される。最後に、メンブレンフィルタ５２により、外気中の微粒子、微生物、及び細菌などが濾過され取り除かれる。このように浄化された外気は、第２供給チューブ４９を介して供給孔３６からエアチェンバ３４に供給される。
【００４６】
不純物を含む低沸点ガスは、浄化された外気とともに、大気孔４０からエアチェンバ３４の外に排出される。これにより、エアチェンバ３４内は、浄化された外気で満たされ、蒸留水製造システム１２内の圧力も大気圧と同じになる。浄化された外気は、連続的に供給されるのが好ましい。
【００４７】
第１循環孔４２からは、エアチェンバ３４内の気体が、水位調節槽２３にチューブを介して供給される。大気孔４０を有するエアチェンバ３４と水位調節槽２３とは連通しているので、水位調節槽２３を密閉しても、水蒸気発生部本体２２内の圧力と、水位調節槽２３内の圧力が同じになる。また、エアチェンバ３４内は、浄化された外気で満たされているので、水位調節槽２３に供給される気体は浄化された外気のため、水位調節槽２３内に不純物を含む外気が流入するのを防ぐ。
【００４８】
蒸留水製造システム１２内が陽圧になった場合は、大気孔４０からエアチェンバ３４内の気体が外に排出される。これにより、蒸留水製造システム１２内の圧力が下がり、圧力が一定に保たれる。
【００４９】
蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合、エアチェンバ３４内の気体が連通孔３８から冷却部１８に供給される。エアチェンバ３４内には、供給孔３６からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔３８から冷却部１８内に取り込まれにくい。これにより、不純物が冷却部１８内の水蒸気及び蒸留水、並びに水蒸気発生部本体２２内の原料水と混合されることがなく、高純度の蒸留水を得ることができる。また、エアチェンバ３４内の気体が連通孔３８から冷却部１８に供給されるので、蒸留水製造システム１２内の圧力が上昇し、蒸留水製造システム１２内の圧力を一定に保つことができる。なお、蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合、大気孔から外気がエアチェンバ３４内に流入するが、エアチェンバ３４は浄化された気体で満たされているので、外気が直接冷却部１８に供給されにくい。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第２実施形態について図２を用いて詳細に説明する。第２実施形態に係る蒸留水製造装置１１は、エアチェンバ３４に配置された大気孔４０の若干上に配置された第２循環孔５６とエアポンプ４４の吸入口５４とが第３供給チューブ５５を介して密閉状態で連通している以外は、第１実施形態と同じである。
【００５１】
第２実施形態においては、供給孔３６から供給される浄化された気体、及び連通孔３８から供給される低沸点ガスのそれぞれ一部は、大気孔４０から排出されることなく、エアチェンバ３４→第３供給チューブ５５→エアポンプ４４→第１供給チューブ４７→不純物除去フィルタ４６→第２供給チューブ４９→エアチェンバ３４と循環する。これによりエアチェンバ３４内の気体は清浄に保たれる。
【００５２】
上記のように、エアチェンバ３４内の気体を循環させることにより、複数回、不純物除去フィルタ４６でエアチェンバ３４内の気体が浄化されることになる。これによりエアチェンバ３４内の気体をより清浄な状態に保つことができる。しかも、不純物除去フィルタ４６で浄化される気体は、循環するほど除去される不純物量が減少するため、不純物除去フィルタ４６の長寿命化や小型化が可能となる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第３実施形態について図３を用いて詳細に説明する。第３実施形態に係る蒸留水製造装置１３は、エアチェンバが、第１エアチェンバ５８及び第２エアチェンバ６０として２つ設けられている以外は、第２実施形態と同じである。
【００５４】
第１エアチェンバ５８及び第２エアチェンバ６０は、内部が密閉された空間を有する直方体の容器であり、第４供給チューブ６３により密閉状態で連通している。第３実施形態に係る蒸留水製造装置１３においては、エアチェンバは、直方体形状であるが、特にこれに限られるものではない。
【００５５】
第１エアチェンバ５８の一の側面の上端近傍には、不純物除去フィルタ４６から第２供給チューブ４９を介して浄化された気体が密閉状態で供給される供給孔３６が形成され、供給孔３６よりも若干下方には、冷却管の低沸点ガス放出孔２８にチューブ５１を介して密閉状態で連通する連通孔３８が形成され、連通孔３８の若干下方には、水位調節槽２３にチューブ５３を介して密閉状態で連通する第１循環孔４２が形成されている。供給孔３６が形成されている一の側面に対向する他の側面の下端近傍には、第１接続孔６２が形成されている。
【００５６】
第２エアチェンバ６０の一の側面の上端近傍には、第２接続孔６４が形成され、第１接続孔６２と第２接続孔６４とは、第４供給チューブ６３を介して連通している。第２接続孔６４が形成されている一の側面に対向する他の側面の下端近傍には、大気孔４０が形成されている。大気孔４０の若干上には、第２循環孔５６が形成され、エアポンプ４４の吸入口５４と第３供給チューブ５５を介して密閉状態で連通している。
【００５７】
第３実施形態においては、連通孔３８から供給される低沸点ガス及び供給孔３６から供給される浄化された気体の一部は、大気孔４０から排出されることなく、第１エアチェンバ５８→第４供給チューブ６３→第２エアチェンバ６０→第３供給チューブ５５→エアポンプ４４→第１供給チューブ４７→不純物除去フィルタ４６→第２供給チューブ４９→第１エアチェンバ５８と循環する。これにより第１エアチェンバ５８内及び第２エアチェンバ６０内の気体は清浄に保たれる。
【００５８】
蒸留水製造システム１２内が陽圧になった場合は、大気孔４０から第２エアチェンバ６０内の気体が外に排出され、蒸留水製造システム１２内の圧力が下がり、圧力が一定に保たれる。
【００５９】
蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合、第１エアチェンバ５８内の気体が連通孔３８から冷却部１８に供給される。第１エアチェンバ５８内には、供給孔３６からの浄化された気体で満たされているので、不純物が含まれる外気は、連通孔３８から冷却部１８内に取り込まれにくい。また、第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０とが第４供給チューブ６３を介して接続され、気体が一方向に循環しているため、第４供給チューブ６３が逆止弁のように作用し、外気が流入する大気孔４０を有する第２エアチェンバ６０から第１エアチェンバ５８に気体が逆流するのを防ぐ。このため、不純物を含む外気が蒸留水製造システム１２内にほとんど流入しないので、高純度の蒸留水を得ることができる。さらに、第１エアチェンバ５８内の浄化された気体が連通孔３８から蒸留水製造システム１２内に供給されることにより、蒸留水製造システム１２内の圧力が上がり、蒸留水製造システム１２内の圧力が一定に保たれる。
【００６０】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の第４実施形態について図４を用いて詳細に説明する。第４実施形態に係る蒸留水製造装置１５は、第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０との間に、さらに第３エアチェンバ６６が配置されている以外は、第３実施形態と同じである。
【００６１】
第３エアチェンバ６６は、内部が密閉された空間を有する直方体の容器であり、一の側面の上端近傍に形成されている第３Ａ接続孔６８が第１接続孔６２と第５供給チューブ７２を介して密閉状態で連通し、一の側面に対向する他の側面の下端近傍に形成されている第３Ｂ接続孔７０が第２接続孔６４と第６供給チューブ７４を介して密閉状態で連通している。第４実施形態に係る蒸留水製造装置１５においては、第３エアチェンバは、直方体形状であるが、特にこれに限られるものではない。
【００６２】
第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０との間のエアチェンバは何個配置されていてもよいが、０〜２個であることが好ましく、０〜１個であることがさらに好ましい。第１エアチェンバと第２エアチェンバとの間にあるエアチェンバの数が増えると、蒸留水の純度は一般に高くなるが、エアチェンバが増えると部品点数も増えるため、エアチェンバの容積に対して吐出量が十分となるエアポンプ４４を適宜選定して、エアチェンバの数を減らすのが好ましい。第１エアチェンバ５８と第２エアチェンバ６０との間のエアチェンバは、直列に接続されているのが好ましい。
【００６３】
第４実施形態においては、連通孔３８から供給される低沸点ガス及び供給孔３６から供給される浄化された気体の一部は、大気孔４０から排出されることなく、第１エアチェンバ５８→第５供給チューブ７２→第３エアチェンバ６６→第６供給チューブ７４→第２エアチェンバ６０→第３供給チューブ５５→エアポンプ４４→第１供給チューブ４７→不純物除去フィルタ４６→第２供給チューブ４９→第１エアチェンバ５８と循環する。これにより第１エアチェンバ５８内、第３エアチェンバ６６内、及び第２エアチェンバ６０内の気体は清浄に保たれる。
【００６４】
蒸留水製造システム１２内が陽圧になった場合は、大気孔４０から第２エアチェンバ６０内の気体が外に排出され、蒸留水製造システム１２内の圧力が下がり、圧力が一定に保たれる。
【００６５】
蒸留水製造システム１２内が陰圧になった場合は、第１エアチェンバ５８内の浄化された気体が低沸点ガス放出孔２８から蒸留水製造システム１２内に供給されることにより、蒸留水製造システム１２内の圧力が上がり、圧力が一定に保たれる。また、第１エアチェンバ５８と第３エアチェンバ６６とが、第３エアチェンバ６６と第２エアチェンバ６０とが、それぞれチューブを介して接続され、気体が一方向に循環しているため、これらチューブが逆止弁のように作用し、外気を吸引する大気孔４０を有する第２エアチェンバ６０から第１エアチェンバ５８まで気体が逆流するのを防ぐ。このため、不純物を含む外気が蒸留水製造システム１２内にほとんど流入しないので、高純度の蒸留水を得ることができる。特に、エアポンプ４４の吐出量が十分でなく逆流が生じやすい状況であっても、エアチェンバを３個介すことにより、浄化されていない外気が蒸留水製造システム１２内に取り込まれにくい。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明に係る蒸留水製造装置及び蒸留水製造方法の実施例について説明する。
【００６７】
実験例１
図５に示された従来の蒸留水製造装置、図１に示された本発明に係る第１実施形態の蒸留水製造装置、図２に示された本発明に係る第２実施形態の蒸留水製造装置、図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置、及び図４に示された本発明に係る第４実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。得られた蒸留水の比抵抗値は、比抵抗・導電率計２００ＣＲシステム（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ社製）を用いて測定した。結果を表１及び図６に示す。なお、以下、各実験例において、原料水は、イオン交換水であり、比抵抗値が約１６．０ＭΩ・ｃｍ〜１７．０ＭΩ・ｃｍである。また、各エアチェンバの容量は、第１実施形態においては、２Ｌ×１個、第２実施形態においては、２Ｌ×１個、第３実施形態においては、１Ｌ×２個、及び第４実施形態においては、１Ｌ×３個である。
【００６８】
【表１】
【００６９】
従来技術（図５）の蒸留水水質は、平均１．３１ＭΩ・ｃｍであったのに対し、第１実施形態（図１）では平均３．２２ＭΩ・ｃｍ、第２実施形態（図２）では平均３．５７ＭΩ・ｃｍ、第３実施形態（図３）では平均１５．９６ＭΩ・ｃｍ、第４実施形態（図４）では平均１５．４６ＭΩ・ｃｍであった。特に、第３及び第４実施形態が、非常に有効であることが分かる。
【００７０】
実験例２
図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置、及び図４に示された本発明に係る第４実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。ただし、エアポンプの流速を４Ｌ／ｍｉｎにした場合と、１Ｌ／ｍｉｎにした場合とで条件を変化させた。得られた蒸留水の比抵抗値は、比抵抗・導電率計２００ＣＲシステム（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ社製）を用いて測定した。結果を図７及び図８に示す。
【００７１】
図７は、第３実施形態の場合を示している。エアポンプの流速が１Ｌ／ｍｉｎの場合、第２エアチェンバから第１エアチェンバへの逆流が若干生じ、比抵抗値が低下していることが分かる。特に、水蒸気発生部にイオン交換水を供給した時に、水蒸気発生部内の圧力が一時的に陰圧となり、冷却器の放出孔からエアチェンバ内に混入したわずかなガス（水より沸点の低いガス）の一部を含む気体を吸気してしまい、比抵抗値の低下幅が大きくなっている。
【００７２】
図８は、第４実施形態の場合を示している。第４実施形態においては、エアポンプの流速が１Ｌ／ｍｉｎと十分でなくとも、比抵抗値は変化せず、安定した水質が得られていることが分かる。
【００７３】
実験例３
図５に示された従来の蒸留水製造装置、及び図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。室内の雰囲気は、通常の雰囲気（酢酸濃度０ｐｐｍ）、酢酸が室内に存在する雰囲気（酢酸濃度２ｐｐｍ）、酢酸を室内に充満させた雰囲気（酢酸濃度３０ｐｐｍ）とし、それぞれについて、得られた蒸留水の比抵抗値とｐＨ値を測定した。得られた蒸留水の比抵抗値は、比抵抗・導電率計２００ＣＲシステム（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ社製）を用いて測定し、ｐＨは、ＰＨメーターＦ−５３Ｓ（ｐＨ電極：９６１１−１０Ｄ，（株）堀場製作所製）を用いて測定した。ｐＨ値は、ｐＨ測定時に室内の二酸化炭素の溶けこみによる影響を排除するために、密閉容器内にｐＨ電極を配置し、その容器と蒸留水タンクを直接配管して給水し、測定を行った。結果を表２に示す。なお、原料水のｐＨは、７．０である。
【００７４】
【表２】
【００７５】
従来技術（図５）では通常の雰囲気でも酸性側に傾いているが、酢酸雰囲気中となると酢酸濃度が上がるにつれ、酸性側にさらに大きく傾いていることが分かる。一方、第３実施形態（図３）では、通常の雰囲気中、及び酢酸雰囲気中においても、ｐＨ７．０に近い値を維持していることが分かる。また、従来技術（図５）では酢酸雰囲気中となると比抵抗値が大きく低下しているが、第３実施形態（図３）では、通常雰囲気中、及び酢酸雰囲気中においても、比抵抗値の低下はみられず、高純度の蒸留水が得られていることが分かる。
【００７６】
実験例４
図５に示された従来の蒸留水製造装置、及び図３に示された本発明に係る第３実施形態の蒸留水製造装置をそれぞれ用いて、蒸留水を製造した。室内の雰囲気は、通常の雰囲気（トルエン濃度０ｐｐｍ）、トルエンが室内に存在する雰囲気（トルエン濃度５ｐｐｍ）、トルエンを室内に充満させた雰囲気（トルエン濃度５０ｐｐｍ）とし、それぞれについて、得られた蒸留水のＴＯＣ（総有機体炭素）を全有機炭素分析装置８１０型（ＳＩＥＶＥＲＳ社製）を用いて測定した。結果を表３に示す。なお、原料水のＴＯＣは、４０．５ｐｐｂである。
【００７７】
【表３】
【００７８】
従来技術（図５）では、トルエン濃度が上がるにつれ、ＴＯＣ値が大きく上昇している。一方、第３実施形態（図３）では、トルエン濃度が５ｐｐｍの時は、トルエン蒸気の溶けこみを完全に防止できており、５０ｐｐｍの時でもＴＯＣ値の上昇はわずかであることが分かる。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・蒸留水製造装置
１２・・・蒸留水製造システム
１４・・・清浄システム
１６・・・水蒸気発生部
１８・・・冷却部
２０・・・ヒータ
２２・・・水蒸気発生部本体
２３・・・水位調節槽
２４・・・供給路
２６・・・冷却管
２８・・・低沸点ガス放出孔
３２・・・蛇管
３４・・・エアチェンバ
３６・・・供給孔
３８・・・連通孔
４０・・・大気孔
４４・・・エアポンプ
４６・・・不純物除去フィルタ
５４・・・吸入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に原料水を収容し、その原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有し、前記水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部とを備える蒸留水製造装置において、
浄化された気体が供給される供給孔と、外気に連通する大気孔と、前記冷却部の放出孔に連通する連通孔とを有するエアチェンバを備え、
前記放出孔と連通孔とが密閉状態で連通していることを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項２】
前記連通孔は、前記大気孔よりも前記供給孔の方が近くに位置するように設置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸留水製造装置。
【請求項３】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、
該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、
前記エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通する第１循環孔を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸留水製造装置。
【請求項４】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、
前記エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の蒸留水製造装置。
【請求項５】
前記エアチェンバは、前記供給孔及び前記連通孔を有する第１エアチェンバと、前記大気孔を有する第２エアチェンバと、を備え、
前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、密閉状態で連通していることを特徴とする請求項１記載の蒸留水製造装置。
【請求項６】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、
該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、
前記第１エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通する第１循環孔を備えていることを特徴とする請求項５記載の蒸留水製造装置。
【請求項７】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、
前記第２エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることを特徴とする請求項５又は６記載の蒸留水製造装置。
【請求項８】
前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、１以上のエアチェンバを介して接続されていることを特徴とする請求項５乃至７いずれか記載の蒸留水製造装置。
【請求項９】
原料水を加熱して水蒸気を発生させ、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有する冷却部において水蒸気を冷却して蒸留水を製造する蒸留水製造方法において、
前記ガスを密閉状態で、外気に連通するエアチェンバに導入する導入工程と、
前記エアチェンバに浄化された気体を供給する浄化工程と
を備えたことを特徴とする蒸留水製造方法。
【請求項１０】
前記浄化工程において、前記浄化された気体が、エアチェンバ内の気体を浄化した気体であることを特徴とする請求項９記載の蒸留水製造方法。
【請求項１】
内部に原料水を収容し、その原料水を加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有し、前記水蒸気を冷却して蒸留水を製造する冷却部とを備える蒸留水製造装置において、
浄化された気体が供給される供給孔と、外気に連通する大気孔と、前記冷却部の放出孔に連通する連通孔とを有するエアチェンバを備え、
前記放出孔と連通孔とが密閉状態で連通していることを特徴とする蒸留水製造装置。
【請求項２】
前記連通孔は、前記大気孔よりも前記供給孔の方が近くに位置するように設置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸留水製造装置。
【請求項３】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、
該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、
前記エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通する第１循環孔を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸留水製造装置。
【請求項４】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、
前記エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の蒸留水製造装置。
【請求項５】
前記エアチェンバは、前記供給孔及び前記連通孔を有する第１エアチェンバと、前記大気孔を有する第２エアチェンバと、を備え、
前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、密閉状態で連通していることを特徴とする請求項１記載の蒸留水製造装置。
【請求項６】
前記水蒸気発生部内の原料水の水位と同じ水位で原料水を収容するように前記水蒸気発生部と密閉状態で連通された水位調節槽と、
該水位調節槽の水位が所定以下になると、前記水蒸気発生部内に原料水を供給する原料水供給手段とをさらに備え、
前記第１エアチェンバは、前記水位調節槽の原料水の上方の空間と密閉状態で連通する第１循環孔を備えていることを特徴とする請求項５記載の蒸留水製造装置。
【請求項７】
前記供給孔に浄化された気体を供給する浄化気体供給手段をさらに備え、
前記第２エアチェンバは、該浄化気体供給手段に密閉状態で連通する第２循環孔をさらに備えていることを特徴とする請求項５又は６記載の蒸留水製造装置。
【請求項８】
前記第１エアチェンバと前記第２エアチェンバとは、１以上のエアチェンバを介して接続されていることを特徴とする請求項５乃至７いずれか記載の蒸留水製造装置。
【請求項９】
原料水を加熱して水蒸気を発生させ、水より沸点の低いガスを放出する放出孔を有する冷却部において水蒸気を冷却して蒸留水を製造する蒸留水製造方法において、
前記ガスを密閉状態で、外気に連通するエアチェンバに導入する導入工程と、
前記エアチェンバに浄化された気体を供給する浄化工程と
を備えたことを特徴とする蒸留水製造方法。
【請求項１０】
前記浄化工程において、前記浄化された気体が、エアチェンバ内の気体を浄化した気体であることを特徴とする請求項９記載の蒸留水製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４５３８１（Ｐ２０１１−２４５３８１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９１９２（Ｐ２０１０−１１９１９２）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（５０１３４２６９８）株式会社東洋製作所 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（５０１３４２６９８）株式会社東洋製作所 (1)
【Ｆターム（参考）】
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