JP6409100B2 - Distilled water production apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、蒸留水製造装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a distilled water production apparatus and a control method thereof.
蒸留水製造装置は、供給水ポンプ、プレヒータ、脱気筒、蒸発缶、コンデンサー(凝縮器)、冷却器、蒸留水タンク、蒸留水ポンプ、加熱器等と、これらを制御するための制御装置によって構成される。そして、その使用目的、必要とする蒸留水(WFI:Water For Injection)の生成量に応じていくつかの方式が知られている。例えば、多重効用缶式と呼ばれる方式は、複数の蒸発缶を用いることでシステム全体の効率を高めることができる。実験室や小規模な病院などボイラー設備が利用できない比較的小規模な環境では熱源として加熱蒸気の代わりに電気式の蒸発缶が用いられる。 Distilled water production equipment is composed of a feed water pump, preheater, decylinder, evaporator, condenser (condenser), cooler, distilled water tank, distilled water pump, heater and the like, and a control device for controlling them. Is done. And several systems are known according to the use purpose and the production amount of distilled water (WFI: Water For Injection) required. For example, a system called a multi-effect can type can increase the efficiency of the entire system by using a plurality of evaporators. In a relatively small environment such as a laboratory or a small hospital where boiler facilities cannot be used, an electric evaporator is used as a heat source instead of heated steam.
蒸留水は蒸留水製造装置内で、例えば特許文献1に開示されている蒸発缶を使用し、ピュアスチーム(PS:純粋蒸気)を発生させ、それをコンデンサーで液化して生成するため、装置内で発生したピュアスチームをそのまま取り出せばピュアスチーム製造装置としても利用することができる。
特許文献2にはピュアスチームの製造装置およびピュアスチームを最終的にコンデンサーで蒸留水とする蒸留水製造装置が開示されており、特許文献3には、効率良くピュアスチームを製造する装置およびその制御方法が開示されている。これらの特許文献2、3は、ユースポイントでの使用量の変動に対応できるピュアスチームの生成方法が開示されている。
Distilled water is produced in a distilled water production apparatus, for example, using an evaporator disclosed in Patent Document 1, generating pure steam (PS: pure steam) and liquefying it with a condenser. If the pure steam generated in is taken out as it is, it can be used as a pure steam manufacturing apparatus.
蒸留水は通常、WFIタンク内に一定量貯めておくように設計されているため、蒸留水製造装置として使用する場合は、一定量の蒸留水が連続的に生成される必要がある。 Since distilled water is usually designed to be stored in a certain amount in a WFI tank, a certain amount of distilled water needs to be continuously generated when used as a distilled water production apparatus.
一方、ピュアスチームは、タンクに貯蔵することができないため、ユースポイントで必要とされる量のピュアスチームを生成させる必要がある。例えば、蒸留水製造装置自身を滅菌する「自己滅菌」や、他の医療装置等の滅菌のために間欠的にピュアスチームが用いられる場合があるが、ユースポイントにおける必要量は変動するため、使用時に変動する必要量に対応して、ピュアスチームを生成させなければならない。 On the other hand, since pure steam cannot be stored in a tank, it is necessary to generate the amount of pure steam required by the use point. For example, “self-sterilization” for sterilizing distilled water production equipment itself, or pure steam may be used intermittently for sterilization of other medical devices, etc. Pure steam must be generated in response to the changing requirements.
このように、蒸留水とピュアスチームとでは、要求される供給量の特性が大きく異なり、これらの両方を同時かつ連続的に1台の装置で生成することができなかった。そのため、従来は、蒸留水製造装置とピュアスチーム製造装置の両方の設備を設置しなければならず、両方の装置の占有面積の確保が必要になり、コスト増にもつながるという問題があった。 Thus, the characteristics of the required supply amount differ greatly between distilled water and pure steam, and it has been impossible to generate both of them simultaneously and continuously with one apparatus. Therefore, conventionally, it is necessary to install both the distilled water production apparatus and the pure steam production apparatus, and it is necessary to secure the occupied area of both apparatuses, resulting in an increase in cost.
上記に鑑み、本発明は、連続的に一定量生成される必要がある蒸留水とユースポイントでの使用量に応じて変動するピュアスチームの両方を生成するための蒸留水製造装置とその制御方法を提供する。 In view of the above, the present invention provides a distilled water production apparatus and a control method thereof for producing both distilled water that needs to be continuously produced in a constant amount and pure steam that varies depending on the amount used at the point of use. I will provide a.
本発明に係る蒸留水製造装置は、
供給水を予熱するためのプレヒーターと、
1つ又は複数の気液分離機構を備えた蒸発缶と、
コンデンサーと、
複数の圧力制御弁と、
前記複数の圧力制御弁を制御する制御装置と、
各装置を接続する配管とを備え、
前記供給水を前記プレヒーターに導く第1の配管に第1の圧力制御弁が設けられ、
前記第1の配管から分岐し、前記第1の圧力制御弁を迂回するように前記第1の圧力制御弁に並列接続される分岐配管に、第2の圧力制御弁が設けられ、
前記プレヒーターを通過して予熱された熱水が最初に供給される第1の蒸発缶で気液分離された後に排出されるピュアスチームのスチーム出口と前記コンデンサー又は次段の蒸発缶とを接続する第4の配管に第3の圧力制御弁が設けられ、
前記スチーム出口と前記第3の圧力制御弁との間で分岐してピュアスチームの取出口へ接続される第6の配管に第4の圧力制御弁が設けられており、
前記制御装置は、
前記第1及び第3の圧力制御弁をその弁の開度がいずれも一定となるように制御すると共に、
前記第2の圧力制御弁及び前記第4の圧力制御弁を、必要とされるピュアスチームの量に応じてそれらの弁の開度を、前記第1の圧力制御弁及び前記第3の圧力制御弁と独立して制御することを特徴とする。
The distilled water production apparatus according to the present invention is
A preheater to preheat the feed water;
An evaporator equipped with one or more gas-liquid separation mechanisms;
A capacitor,
A plurality of pressure control valves;
A control device for controlling the plurality of pressure control valves;
And piping to connect each device,
A first pressure control valve is provided in a first pipe for guiding the supplied water to the preheater;
A second pressure control valve is provided in a branch pipe branched from the first pipe and connected in parallel to the first pressure control valve so as to bypass the first pressure control valve;
The steam outlet of the pure steam discharged after gas-liquid separation in the first evaporator to which hot water preheated through the preheater is first supplied is connected to the condenser or the evaporator in the next stage. A fourth pressure control valve is provided in the fourth pipe,
A fourth pressure control valve is provided in a sixth pipe branched from the steam outlet and the third pressure control valve and connected to a pure steam outlet;
The control device includes:
Controlling the first and third pressure control valves so that the opening degree of each of the valves is constant;
The opening of the second pressure control valve and the fourth pressure control valve according to the amount of pure steam required, the first pressure control valve and the third pressure control. It is characterized by being controlled independently of the valve.
上記構成によれば、一定量の蒸留水を連続して生成しつつ、必要な量に応じたピュアスチームを生成することが可能となる。 According to the said structure, it becomes possible to produce | generate the pure steam according to a required quantity, producing | generating a fixed quantity of distilled water continuously.
また、本発明に係る蒸留水製造装置は、
前記第1の蒸発缶に熱源である加熱蒸気を前記第1の蒸発缶に導く第3の配管が設けられ、
前記第3の配管に蒸気圧力制御弁が設置され、
前記制御装置は、必要とされるピュアスチームの量に応じて、前記蒸気圧力制御弁の開度を制御することを特徴とする。
In addition, the distilled water production apparatus according to the present invention includes:
The first evaporator is provided with a third pipe that guides heated steam, which is a heat source, to the first evaporator ,
A steam pressure control valve is installed in the third pipe;
The said control apparatus controls the opening degree of the said steam pressure control valve according to the quantity of the required pure steam.
前記第1の蒸発缶の熱源として加熱蒸気を用いることにより、必要とされるピュアスチームの量に応じて、前記第2及び4の圧力制御弁の弁(バルブ)の開度とともに加熱蒸気の前記蒸発缶への供給量を決定する蒸気圧力制御弁の弁(バルブ)の開度を制御するため、これらの弁の開度により変動するピュアスチーム生成と一定量の蒸留水との生成の制御が容易となる。 By using heating steam as a heat source for the first evaporator, the heating steam can be used together with the degree of opening of the second and fourth pressure control valves according to the amount of pure steam required. In order to control the opening of the valve of the steam pressure control valve that determines the supply amount to the evaporator, the control of the production of pure steam and the amount of distilled water that fluctuates depending on the opening of these valves is controlled. It becomes easy.
また、本発明に係る蒸留水製造装置は、
前記第1の蒸発缶は、電力により発熱する発熱体を備え、
前記第1の蒸発缶に電力を供給する電源ラインを備え、
前記制御装置は、必要とされるピュアスチームの量に応じて、供給する電力量を制御し、前記電源ラインを介して前記第1の蒸発缶に電力を供給することを特徴とする。
In addition, the distilled water production apparatus according to the present invention includes:
The first evaporator includes a heating element that generates heat by electric power,
A power line for supplying power to the first evaporator,
The control device controls the amount of power to be supplied in accordance with the amount of pure steam required, and supplies power to the first evaporator through the power supply line.
前記第1の蒸発缶の熱源が加熱蒸気ではなく電気により発熱する発熱体の場合でも、必要とされるピュアスチームの量に応じて、前記第2及び4の圧力制御弁の弁(バルブ)の開度とともに熱源に供給する電力量を制御することで、ユースポイントでのピュアスチームの使用量に対して、ピュアスチームの生成を制御するとともに、一定量の蒸留水を生成することができる。
加熱蒸気を提供する設備を有しない施設(医療機器のプラントや病院等の医療施設等)においても、本蒸留水製造装置を設置することができ、蒸留水とピュアスチームとを提供することができる。
Even when the heat source of the first evaporator is not a heating steam but a heating element that generates heat by electricity, depending on the amount of pure steam required, the valves (valves) of the second and fourth pressure control valves By controlling the amount of electric power supplied to the heat source along with the opening, it is possible to control the generation of pure steam with respect to the amount of pure steam used at the use point, and to generate a certain amount of distilled water.
Even in facilities that do not have facilities for providing heated steam (medical equipment plants, medical facilities such as hospitals, etc.), this distilled water production apparatus can be installed, and distilled water and pure steam can be provided. .
このように、本発明に係る蒸留水製造装置によれば、一定量の蒸留水の提供と、ユースポイントにおける使用量の変動に対応したピュアスチームの提供とを両立することが可能となり、蒸留水製造装置とピュアスチーム製造装置の両方を設置する必要がなく、蒸留水およびピュアスチームの製造コストの低減および省スペース化が可能となる。 As described above, according to the distilled water production apparatus according to the present invention, it is possible to achieve both the provision of a certain amount of distilled water and the provision of pure steam corresponding to fluctuations in the amount used at the use point. It is not necessary to install both a manufacturing apparatus and a pure steam manufacturing apparatus, and the manufacturing cost and space saving of distilled water and pure steam become possible.
(第1の実施形態)
図1は、蒸気加熱方式の蒸留水製造装置の主要な構成について説明するための構成略図である。なお、図1においては、蒸発缶を1台のみ使用する例を示す。また、図1においては、簡単のためブローおよび蒸気ドレン(スチームドレン)は省略しているが、これらについては図2に描画する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a main configuration of a steam heating type distilled water production apparatus. FIG. 1 shows an example in which only one evaporator is used. In FIG. 1, blow and steam drain (steam drain) are omitted for simplicity, but these are depicted in FIG. 2.
供給装置1(例えばポンプ)は、第1の配管2aにより、プレヒーター3に接続されており、水、例えばRO水等の純水、をプレヒーター3に供給する。供給装置1から供給された水(供給水)は、第1の配管2aに設置された第1の圧力制御弁4により、所定の一定圧力になるように制御される。 The supply device 1 (for example, a pump) is connected to a preheater 3 by a first pipe 2 a and supplies water, for example, pure water such as RO water, to the preheater 3. The water (supply water) supplied from the supply device 1 is controlled so as to have a predetermined constant pressure by the first pressure control valve 4 installed in the first pipe 2a.
供給水の一部は、第1の配管2aから分岐され、第1の圧力制御弁4を迂回するように並列接続された分岐配管2bを経由し、分岐配管2bに設置された第2の圧力制御弁5によって圧力制御され、第1の配管2aに合流する。
A part of the supply water is branched from the first pipe 2a, and the second pressure installed in the branch pipe 2b via the branch pipe 2b connected in parallel so as to bypass the first pressure control valve 4 The pressure is controlled by the
第1の蒸発缶7は、第2の配管6によりプレヒーター3に接続されており、プレヒーター3において(例えば80℃以上に)予備加熱された供給水(熱水)を、供給水入口8から取り入れる。
The first evaporator 7 is connected to the pre-heater 3 by the second pipe 6, and the supply water (hot water) preheated in the pre-heater 3 (for example, 80 ° C. or more) is supplied to the
第1の蒸発缶7は、第3の配管9から供給される加熱蒸気を蒸気入口10から取り入れ、加熱蒸気を熱源として、供給水入口8から取り入れた供給水をさらに加熱する。その結果、供給水の一部は蒸発し純粋な蒸気(ピュアスチーム)が生成され、残りの供給水は飽和水となる。
The first evaporator 7 takes in the heating steam supplied from the
第1の蒸発缶7は、気液分離機構を備える。気液分離機構を備えた蒸発缶としては、例えば特許文献1に開示の蒸発缶のように、下部室に気液分離機構を内蔵した蒸発缶、または下流側に気液分離器を接続(外付け)した蒸発缶を使用することができる。 The first evaporator 7 includes a gas-liquid separation mechanism. As an evaporator having a gas-liquid separation mechanism, for example, an evaporator having a gas-liquid separation mechanism built into the lower chamber, such as an evaporator disclosed in Patent Document 1, or a gas-liquid separator connected to the downstream side (outside Evaporator can be used.
第1の蒸発缶7に取り入れられた加熱蒸気は、蒸気出口11から、蒸気ドレンに排出されるが、第1の蒸発缶7の蒸気出口11から排出された加熱蒸気をプレヒーター3に導入することで、プレヒーター3の熱源として利用する。(図2参照)これにより、第1の蒸発缶7と連動してプレヒーター3の熱量を制御することができる。 The heated steam introduced into the first evaporator 7 is discharged from the steam outlet 11 to the steam drain, but the heated steam discharged from the steam outlet 11 of the first evaporator 7 is introduced into the preheater 3. Thus, it is used as a heat source for the pre-heater 3. Thereby, the amount of heat of the preheater 3 can be controlled in conjunction with the first evaporator 7.
熱源である加熱蒸気は、蒸気圧力制御弁12により供給量が決定される。従って、蒸気圧力制御弁12の弁(バルブ)の開度により第1の蒸発缶7に供給される熱量が制御され、第1の蒸発缶7で生成されるピュアスチームの量が制御される。 The supply amount of the heating steam that is a heat source is determined by the steam pressure control valve 12. Accordingly, the amount of heat supplied to the first evaporator 7 is controlled by the opening of the valve of the steam pressure control valve 12, and the amount of pure steam generated by the first evaporator 7 is controlled.
第1の蒸発缶7のスチーム出口13には、第4の配管14が接続されている。第1の蒸発缶7により生成されたピュアスチームは、第4の配管14に設置された第3の圧力制御弁15により圧力を一定に制御され、コンデンサー(凝縮器)16に供給される。供給されたピュアスチームはコンデンサー16において凝縮され、純度が高められた蒸留水(高純度蒸留水)となり、コンデンサー16に接続された第5の配管17の末端部の取出口171から外部に取り出される。取り出された蒸留水は、例えば、タンクへの貯蔵や医薬品製造装置等の種々の用途に使用することが可能である。
なお、コンデンサー16には、図2に示すように冷却水が供給される。
A
The condenser 16 is supplied with cooling water as shown in FIG.
第4の配管14は、第1の蒸発缶7のスチーム出口13と第3の圧力制御弁15との間で分岐され、第6の配管18に接続されている。第1の蒸発缶7により生成されたピュアスチームの一部は、第6の配管18に設置された第4の圧力制御弁19により圧力が制御され、ピュアスチームとして第6の配管18の末端部の取出口181から外部に取り出される。取り出されたピュアスチームは、例えば医薬品関連設備や製造装置の滅菌処理等の種々の用途に使用することが可能である。
The
第1の圧力制御弁4と第3の圧力制御弁15とは、コンデンサー16に接続された第5の配管17から外部に取り出される蒸留水の量に従い、それぞれ供給水およびピュアスチームの圧力を、それぞれ所定の一定圧力に制御する。それにより、蒸留水の量を一定量に保持し、供給することができる。
The first pressure control valve 4 and the third
第1の圧力制御弁4と第3の圧力制御弁15とは連動して制御されており、それぞれの所定の圧力は、制御装置20により制御され、設定される。例えば、第1の圧力制御弁4と第3の圧力制御弁15として電気的に弁(バルブ)の開度を制御可能な圧力制御弁を使用し、電気信号を制御可能なコンピューター等を備えた制御装置20により、電気的に第1の圧力制御弁4と第3の圧力制御弁15を制御することができる。また、第1の圧力制御弁4と第3の圧力制御弁15として、圧縮空気(ガス)により弁(バルブ)の開度が制御可能な圧力制御弁を使用しても良い。そのため、制御装置20と第1の圧力制御弁4および第3の圧力制御弁15とは、電気信号を伝達する有線(無線)、または圧縮空気の配管等の制御ライン(図1中、点線で示す)で接続されている。
The first pressure control valve 4 and the third
第1の蒸発缶7により、蒸留水の生成用の供給水から蒸気を生成する効率が一定であれば、すなわち、例えば供給水に与えられる熱量が一定であれば、第1の圧力制御弁4の制御圧力と第3の圧力制御弁15の制御圧力とは比例する。
そのため、必要とされる蒸留水の供給量(使用量)に対応して、第1の圧力制御弁4の制御圧力を決定し、第1の圧力制御弁4の制御圧力が決定されれば、第3の圧力制御弁15の制御圧力を決定することができる。
If the efficiency of generating steam from the supply water for generating distilled water by the first evaporator 7 is constant, that is, if the amount of heat given to the supply water is constant, for example, the first pressure control valve 4 Is proportional to the control pressure of the third
Therefore, if the control pressure of the 1st pressure control valve 4 is determined corresponding to the supply amount (usage amount) of distilled water required, and the control pressure of the 1st pressure control valve 4 is determined, The control pressure of the third
一方、ピュアスチームの供給量は、ユースポイントにおいて使用量が変動する場合(例えば間欠的な使用により使用量が変動する場合)にも対応し得るように、変動可能に制御する必要がある。そのため、制御装置20により、第1の配管2aから分岐された分岐配管2bに設置された第2の圧力制御弁5と第4の圧力制御弁19とを連動させて、ピュアスチームの供給量を制御する。これにより、蒸留水の供給とは独立してピュアスチームの供給を制御することが可能となる。
なお、第2の圧力制御弁5と第4の圧力制御弁19とは、その弁(バルブ)の開度を電気的に駆動し制御するのもであっても良いし、圧縮空気により駆動し制御するものであっても良い。そのため、制御装置20と第2の圧力制御弁5および第4の圧力制御弁19とは、電気信号を伝達する有線(無線)、または圧縮空気の配管等の制御ライン(図2中、点線で示す)で接続されている。
On the other hand, the supply amount of the pure steam needs to be controlled to be variable so that it can cope with the case where the usage amount fluctuates at the use point (for example, when the usage amount fluctuates due to intermittent use). Therefore, the control device 20 links the second
The second
第2の圧力制御弁5と第4の圧力制御弁19のそれぞれの制御圧力は、上記制御装置20により制御され、設定される。
第1の蒸発缶7により、ピュアスチームの生成用の供給水から蒸気を生成する効率が一定であれば、すなわち、例えば供給水に与えられる熱量が一定であれば、第2の圧力制御弁5の制御圧力(または弁(バルブ)の開度)と第4の圧力制御弁19の制御圧力(または弁(バルブ)の開度)とは比例する。
The control pressures of the second
If the efficiency of generating steam from the supply water for generating pure steam by the first evaporator 7 is constant, that is, if the amount of heat given to the supply water is constant, for example, the second
そのため、必要とされるピュアスチームの供給量(使用量)に対応して、第2の圧力制御弁5の制御圧力を決定し、第2の圧力制御弁5の制御圧力が決定されれば、第4の圧力制御弁19の制御圧力を決定することができる。従って、ピュアスチームの供給量(使用量)に応じて、第2の圧力制御弁5の制御圧力に連動して第4の圧力制御弁19が変動する。
Therefore, if the control pressure of the second
しかし、変動するピュアスチームの供給とともに一定の蒸留水の供給を、1台の第1の蒸発缶7によって、同時に制御する必要がある。従って、ピュアスチームの供給に寄与する供給水に与える熱量は、ピュアスチームの供給量に対応させて変動させる必要がある。
すなわち、蒸留水の供給量が一定で、ピュアスチームの供給量が変動する場合、第1の蒸発缶7に供給する熱量は、蒸留水の供給に必要な一定の熱量と、変動するピュアスチームの供給に必要な変動する熱量との総和となる。
However, it is necessary to simultaneously control the supply of constant distilled water together with the supply of fluctuating pure steam by the single first evaporator 7. Therefore, the amount of heat given to the supply water that contributes to the supply of the pure steam needs to be varied in accordance with the supply amount of the pure steam.
That is, when the supply amount of distilled water is constant and the supply amount of pure steam fluctuates, the heat amount supplied to the first evaporator 7 is equal to the constant heat amount necessary for supplying distilled water and the fluctuation of pure steam. This is the sum of the fluctuating amount of heat required for supply.
そのため、第1の蒸発缶7に与える変動する熱量を、熱源である加熱蒸気の供給量により制御する。加熱蒸気の供給量は、蒸気圧力制御弁12により決定されるため、第1の圧力制御弁4の制御圧力および第2の圧力制御弁5の制御圧力に連動して、制御装置20により蒸気圧力制御弁12を制御する。なお、蒸気圧力制御弁12は、その弁(バルブ)の開度を電気的に駆動し制御するのもであっても良いし、圧縮空気により駆動し制御するものであっても良い。そのため、制御装置20と蒸気圧力制御弁12とは、電気信号を伝達する有線(無線)、または圧縮空気の配管等の制御ライン(図2中、点線で示す)で接続されている。
Therefore, the fluctuating amount of heat given to the first evaporator 7 is controlled by the supply amount of the heating steam that is a heat source. Since the supply amount of the heating steam is determined by the steam pressure control valve 12, the steam pressure is controlled by the control device 20 in conjunction with the control pressure of the first pressure control valve 4 and the control pressure of the second
例えば、第1の圧力制御弁4の制御圧力(弁(バルブ)の開度)および第2の圧力制御弁5の制御圧力(弁(バルブ)の開度)に応じて、蒸気圧力制御弁12の制御圧力(弁(バルブ)の開度)を制御するか、第4の配管14の第1の蒸発缶7のスチーム出口13と、第6の配管18の分岐点との間に設置された圧力センサ21の検出圧力値に応じて蒸気圧力制御弁12の制御圧力(弁(バルブ)の開度)を制御することができる。
For example, depending on the control pressure of the first pressure control valve 4 (opening of the valve) and the control pressure of the second pressure control valve 5 (opening of the valve), the steam pressure control valve 12 The control pressure (opening degree of the valve (valve)) is controlled, or is installed between the
上記蒸気加熱方式の第1の蒸発缶7の場合、供給する水の供給量、蒸留水およびピュアスチームの生成量、第1の蒸発缶7に与える熱量が、全て対応する圧力制御弁により制御が可能であり、圧力制御弁の弁(バルブ)の開度により制御することができる。そのため、それぞれの制御を容易に連動して行うことができる。 In the case of the first evaporator 7 of the steam heating method, the supply amount of water to be supplied, the amount of distilled water and pure steam generated, and the amount of heat given to the first evaporator 7 are all controlled by corresponding pressure control valves. This is possible and can be controlled by the opening of the valve of the pressure control valve. Therefore, each control can be easily performed in conjunction with each other.
以上のように、本蒸留水製造装置においては、第1の圧力制御弁4と第3の圧力制御弁15とにより、一定の蒸留水の供給を制御するとともに、必要とされるピュアスチームの供給量(使用量)に対応して、第2の圧力制御弁5と第4の圧力制御弁19の制御圧力とを、上記蒸留水の提供と独立して制御し、さらに蒸気圧力制御弁12によって、ピュアスチームの供給量(使用量)に連動して変動する必要熱量を制御することにより、蒸留水の供給とピュアスチームの供給を同時に可能にする。
As described above, in this distilled water production apparatus, the first pressure control valve 4 and the third
従って、本実施形態における蒸留水製造装置によれば、同時に1台の装置で、一定量の蒸留水の製造を維持しながら、使用量が変動するピュアスチームを製造することができる。
その結果、従来のように蒸留水を製造し供給する装置とピュアスチームを製造し供給する装置とを、2台設置する場合と比較して、省スペース化と蒸留水およびピュアスチームの製造コストの軽減を実現することができる。
Therefore, according to the distilled water manufacturing apparatus in the present embodiment, it is possible to manufacture a pure steam whose use amount varies while maintaining the manufacture of a fixed amount of distilled water with one apparatus at the same time.
As a result, compared with the case where two apparatuses for producing and supplying distilled water and two apparatuses for producing and supplying pure steam as in the past are installed, space saving and the production cost of distilled water and pure steam are reduced. Mitigation can be realized.
なお、上記実施形態においては、1台の第1の蒸発缶7を使用するものであり、第1の蒸発缶7のスチーム出口13は、第4の配管14によりコンデンサー16に接続されているが、第1の蒸発缶7には、ブロー配管22が接続されており、スチーム出口13を経由してピュアスチームとして利用されなかった余剰の供給水(飽和水)は、ブロー配管22から廃棄される構成となっている。
In the above embodiment, the first evaporator 7 is used, and the
供給水の利用効率を向上させるため、蒸留水製造装置を多段の蒸発缶を備えた構成とすることもできる。図2に、複数の蒸発缶を備えた蒸留水製造装置の一実施形態を示す。 In order to improve the utilization efficiency of the feed water, the distilled water production apparatus can be configured to include a multistage evaporator. In FIG. 2, one Embodiment of the distilled water manufacturing apparatus provided with the some evaporator is shown.
複数の蒸発缶を直列に接続し、各蒸発缶から生成される飽和水を、次段(後続)の蒸発缶に接続し、最終段の蒸発缶で生成されたピュアスチームをコンデンサー16で凝縮し蒸留水を生成し、各段の蒸発缶で生成されたピュアスチームは、次段(後続)の蒸発缶の熱源として利用する。そのため、加熱蒸気を熱源とするのは第1の蒸発缶のみであり、下流側の蒸発缶ほど、順に内部の温度が低温になる。従って、下流側の蒸発缶ほど圧力が低く、別途ポンプを使用することなく、圧力差で飽和水が下流へと流送される。 A plurality of evaporators are connected in series, saturated water generated from each evaporator is connected to the next stage (succeeding) evaporator, and pure steam generated in the last stage evaporator is condensed by the condenser 16. The pure steam produced in each stage evaporator is used as a heat source for the next stage (successor) evaporator. For this reason, only the first evaporator can use heated steam as a heat source, and the temperature of the internal evaporator becomes lower in order in the downstream evaporator. Therefore, the lower the evaporator, the lower the pressure, and the saturated water is flowed downstream by the pressure difference without using a separate pump.
なお、供給装置1側を上流、コンデンサー16側を下流とし、各蒸発缶は、上流側から順に第1の蒸発缶、第2の蒸発缶等としている。 The supply device 1 side is the upstream side and the condenser 16 side is the downstream side, and each evaporator is a first evaporator, a second evaporator, etc. in order from the upstream side.
以下、図2を参照し、多段の蒸発缶を備えた蒸留水製造装置について説明する。
なお、図2においては紙面の都合上制御装置20は省略している。
Hereinafter, with reference to FIG. 2, the distilled water manufacturing apparatus provided with the multistage evaporator is demonstrated.
In FIG. 2, the control device 20 is omitted for the sake of space.
第1の蒸発缶7までの基本構成は図1と同じであるため、説明は割愛する。第1の蒸発缶7のブロー配管22から分岐した第7の配管23は、次段の第2の蒸発缶24の飽和水入口25に接続されている。そのため、第1の蒸発缶7で生成された飽和水は、第2の蒸発缶24の飽和水流入口25に流入する。 The basic configuration up to the first evaporator 7 is the same as that in FIG. A seventh pipe 23 branched from the blow pipe 22 of the first evaporator 7 is connected to a saturated water inlet 25 of the second evaporator 24 in the next stage. Therefore, the saturated water generated by the first evaporator 7 flows into the saturated water inlet 25 of the second evaporator 24.
一方、第1の蒸発缶7により生成されたピュアスチームの一部は、第4の配管14により、第2の蒸発缶24の蒸気入口26に導かれ、第2の蒸発缶24の熱源として利用される。その結果、飽和水流入口25から流入した飽和水の一部は蒸発し、第2の蒸発缶24において気液分離され、分離された気体であるピュアスチーム(純粋水蒸気)は、第2の蒸発缶24の蒸気出口27から流出し、分離された液体(蒸留水)は、蒸留水出口28から流出する。また、一部の蒸発しなかった余剰の飽和水は、ドレン口29から流出する。
On the other hand, a part of the pure steam generated by the first evaporator 7 is guided to the steam inlet 26 of the second evaporator 24 by the
蒸気出口27から流出したピュアスチームは第8の配管30により第3の蒸発缶31の蒸気入口32から流入し、蒸留水出口28から流出した蒸留水は、第9の配管33により第3の蒸発缶31の蒸留水入口34から流入し、ともに第3の蒸発缶31の熱源となる。
また、ドレン口29から流出した余剰の飽和水は第10の配管35により第3の蒸発缶31の飽和水入口36から流入する。
Pure steam flowing out from the steam outlet 27 flows from the steam inlet 32 of the third evaporator 31 through the eighth pipe 30, and distilled water flowing out from the distilled water outlet 28 passes through the ninth pipe 33 to the third evaporation. It flows from the distilled water inlet 34 of the can 31, and both serve as a heat source for the third evaporator 31.
Further, surplus saturated water flowing out from the drain port 29 flows from the saturated water inlet 36 of the third evaporator 31 through the tenth pipe 35.
上記ピュアスチームは、飽和水入口36から流入した飽和水との熱交換により液化し、蒸留水入口34から流入した蒸留水とともに、第3の蒸発缶31の蒸留水出口38から蒸留水として流出する。 The pure steam is liquefied by heat exchange with the saturated water flowing in from the saturated water inlet 36, and flows out as distilled water from the distilled water outlet 38 of the third evaporator 31 together with the distilled water flowing in from the distilled water inlet 34. .
飽和水入口36から流入した飽和水は、熱源により加熱され、一部は蒸発し、第3の蒸発缶31において気液分離され、分離された気体であるピュアスチームは、蒸気出口37から流出する。 The saturated water that has flowed in from the saturated water inlet 36 is heated by a heat source, part of it is evaporated, gas-liquid separation is performed in the third evaporator 31, and pure steam, which is a separated gas, flows out from the steam outlet 37. .
蒸気出口37から流出したピュアスチームは、第11の配管39により、コンデンサー16に導かれ、蒸留水となる。 The pure steam that has flowed out of the steam outlet 37 is led to the condenser 16 through the eleventh pipe 39 and becomes distilled water.
蒸留水出口38より流出した水(蒸留水)は、第12の配管40により、コンデンサー16に導かれる。
また、蒸発しなかった飽和水は、ブロー配管41から廃棄される。
Water (distilled water) flowing out from the distilled water outlet 38 is guided to the condenser 16 through the twelfth pipe 40.
The saturated water that has not evaporated is discarded from the blow pipe 41.
なお、コンデンサー16に集められた蒸留水は、二酸化炭素等の非圧縮性ガスが抜かれ、必要に応じて冷却器42により採取温度が調整される。その後、蒸留水製造装置外の蒸留水タンクに貯蔵等される。 The distilled water collected in the condenser 16 is freed of incompressible gas such as carbon dioxide, and the sampling temperature is adjusted by the cooler 42 as necessary. Thereafter, it is stored in a distilled water tank outside the distilled water production apparatus.
このように多段の蒸発缶を用いることにより、供給水の利用効率が向上させることができる。
さらに最初に供給水が供給される第1の蒸発缶のみ、外部から供給される熱源(加熱蒸気)により加熱され、それ以降の蒸発缶は、前段の蒸発缶で生成されたピュアスチームや蒸留水の熱を利用するため、後段の蒸発缶ほど単調に温度が低下し、蒸発缶内の圧力も単調に減少するため、ピュアスチーム、蒸留水および飽和水は、後段の蒸発缶へと順次導くことが可能であり、別途ポンプ等を準備する必要が無い。
Thus, the utilization efficiency of supply water can be improved by using a multistage evaporator.
Furthermore, only the first evaporator to which the supply water is supplied first is heated by a heat source (heated steam) supplied from the outside, and the subsequent evaporators are pure steam and distilled water generated by the former evaporator. Because the temperature of the evaporator in the latter stage decreases monotonically and the pressure in the evaporator also decreases monotonically, the pure steam, distilled water and saturated water are sequentially led to the latter evaporator. There is no need to prepare a separate pump or the like.
(第2の実施形態)
上記実施形態においては、第1の蒸発缶7の熱源として、加熱蒸気を用い、第3の配管9を介して、加熱蒸気を蒸気入口10から取り入れていた。
第1の蒸発缶7の熱源として、電力により発熱する電熱線等の発熱体を用いても良い。
(Second Embodiment)
In the above embodiment, heating steam is used as the heat source of the first evaporator 7, and the heating steam is taken in from the steam inlet 10 through the
As a heat source of the first evaporator 7, a heating element such as a heating wire that generates heat by electric power may be used.
この場合、第3の配管9に替えて電源線(電源ライン)とし、制御装置20と第1の蒸発缶7とを電源ラインで接続し、電源ラインに供給する電力量は、制御装置20により制御する。
従って、図2において、第3の配管9を電源ライン、蒸気入口10を電源ライン導入口とし、蒸気圧力制御弁12、蒸気出口11が不要となる。
In this case, a power line (power line) is used instead of the
Therefore, in FIG. 2, the
必要とされるピュアスチームの供給量(使用量)に対応して、第2の圧力制御弁5と第4の圧力制御弁19の制御圧力とともに、電源ラインに供給する電力量は、制御装置20により制御する。
例えば、ユースポイントでのピュアスチーム使用量が増大し、第2の圧力制御弁5と第4の圧力制御弁19の制御圧力が増大すると、それに連動して電源ラインに供給する電力量を増大させれば良い。予め、供給電力量と供給水の蒸発量、およびその温度の相関データを取得しておけば、電力によるピュアスチームの生成量の制御が可能である。
The electric power supplied to the power supply line together with the control pressures of the second
For example, when the amount of pure steam used at the use point increases and the control pressure of the second
また、この場合プレヒーター3も電力により発熱する発熱体により、供給水を予熱することとし、電源を制御装置20から電力を供給すれば良い。なお、プレヒーター3の電力供給量も、第1の蒸発缶7に供給する電力量に比例して、制御装置20により制御する。 In this case, the preheater 3 may also preheat the supplied water with a heating element that generates heat by electric power, and power may be supplied from the control device 20 to the power source. The power supply amount of the preheater 3 is also controlled by the control device 20 in proportion to the power amount supplied to the first evaporator 7.
制御装置20における電力供給量の制御は、例えば、半導体素子等を用いた電源をマイコン(電子回路デバイス)等で制御することにより実施することが可能であり、第1の蒸発缶に搭載する発熱体としては、電熱線、ランプ、マイクロウェーブ等、電気的に発熱量が制御可能な発熱体であれば良い。 The control of the power supply amount in the control device 20 can be performed, for example, by controlling a power source using a semiconductor element or the like with a microcomputer (electronic circuit device) or the like, and heat generated in the first evaporator. The body may be a heating element such as a heating wire, a lamp, or a microwave that can control the amount of heat generation electrically.
このように、熱源として電気的に発熱する発熱体を用いることで、加熱蒸気の供給設備がない施設においても、蒸留水製造装置を設置し、稼働することができる。 Thus, by using a heating element that generates heat electrically as a heat source, a distilled water production apparatus can be installed and operated even in a facility that does not have heating steam supply equipment.
1 供給装置
2a 第1の配管
2b 分岐配管
3 プレヒーター
4 第1の圧力制御弁
5 第2の圧力制御弁
6 第2の配管
7 第1の蒸発缶
8 供給水入口
9 第3の配管
10 蒸気入口
11 蒸気出口
12 蒸気圧力制御弁
13 スチーム出口
14 第4の配管
15 第3の圧力制御弁
16 コンデンサー
17 第5の配管
171 取出口
18 第6の配管
181 取出口
19 第4の圧力制御弁
20 制御装置
21 圧力センサ
22 ブロー配管
23 第7の配管
24 第2の蒸発缶
25 飽和水入口
26 蒸気入口
27 蒸気出口
28 蒸留水出口
29 ドレン口
30 第8の配管
31 第3の蒸発缶
32 蒸気入口
33 第9の配管
34 蒸留水入口
35 第10の配管
36 飽和水入口
37 蒸気出口
38 蒸留水出口
39 第11の配管
40 第12の配管
41 ブロー配管
42 冷却器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supply apparatus 2a 1st piping 2b Branch piping 3 Preheater 4 1st
Claims (6)
1つ又は複数の気液分離機構を備えた蒸発缶と、
コンデンサーと、
複数の圧力制御弁と、
前記複数の圧力制御弁を制御する制御装置と、
各装置を接続する配管とを備え、
前記供給水を前記プレヒーターに導く第1の配管に第1の圧力制御弁が設けられ、
前記第1の配管から分岐し、前記第1の圧力制御弁を迂回するように前記第1の圧力制御弁に並列接続される分岐配管に、第2の圧力制御弁が設けられ、
前記プレヒーターを通過して予熱された熱水が最初に供給される第1の蒸発缶で気液分離された後に排出されるピュアスチームのスチーム出口と前記コンデンサー又は次段の蒸発缶とを接続する第4の配管に第3の圧力制御弁が設けられ、
前記スチーム出口と前記第3の圧力制御弁との間で分岐してピュアスチームの取出口へ接続される第6の配管に第4の圧力制御弁が設けられており、
前記制御装置は、
前記第1及び第3の圧力制御弁をその弁の開度がいずれも一定となるように制御すると共に、
前記第2の圧力制御弁及び前記第4の圧力制御弁を、必要とされるピュアスチームの量に応じてそれらの弁の開度を、前記第1の圧力制御弁及び前記第3の圧力制御弁と独立して制御することを特徴とする蒸留水製造装置。 A preheater to preheat the feed water;
An evaporator equipped with one or more gas-liquid separation mechanisms;
A capacitor,
A plurality of pressure control valves;
A control device for controlling the plurality of pressure control valves;
And piping to connect each device,
A first pressure control valve is provided in a first pipe for guiding the supplied water to the preheater;
A second pressure control valve is provided in a branch pipe branched from the first pipe and connected in parallel to the first pressure control valve so as to bypass the first pressure control valve;
The steam outlet of the pure steam discharged after gas-liquid separation in the first evaporator to which hot water preheated through the preheater is first supplied is connected to the condenser or the evaporator in the next stage. A fourth pressure control valve is provided in the fourth pipe,
A fourth pressure control valve is provided in a sixth pipe branched from the steam outlet and the third pressure control valve and connected to a pure steam outlet;
The control device includes:
Controlling the first and third pressure control valves so that the opening degree of each of the valves is constant;
The opening of the second pressure control valve and the fourth pressure control valve according to the amount of pure steam required, the first pressure control valve and the third pressure control. An apparatus for producing distilled water, which is controlled independently of a valve.
前記第3の配管に蒸気圧力制御弁が設置され、
前記制御装置は、必要とされるピュアスチームの量に応じて、前記蒸気圧力制御弁の開度を制御することを特徴とする請求項1記載の蒸留水製造装置。 The first evaporator is provided with a third pipe that guides heated steam, which is a heat source, to the first evaporator ,
A steam pressure control valve is installed in the third pipe;
The said control apparatus controls the opening degree of the said steam pressure control valve according to the quantity of the pure steam required, The distilled water manufacturing apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記第1の蒸発缶に電力を供給する電源ラインを備え、
前記制御装置は、必要とされるピュアスチームの量に応じて、供給する電力量を制御し、前記電源ラインを介して前記第1の蒸発缶に電力を供給することを特徴とする請求項1記載の蒸留水製造装置。 The first evaporator includes a heating element that generates heat by electric power,
A power line for supplying power to the first evaporator,
The said control apparatus controls the electric energy supplied according to the quantity of the required pure steam, and supplies an electric power to the said 1st evaporator through the said power supply line. The distilled water manufacturing apparatus of description.
1つ又は複数の気液分離機構を備えた蒸発缶と、
コンデンサーと、
複数の圧力制御弁と、
前記複数の圧力制御弁を制御する制御装置と、
各装置を接続する配管とを備え、
前記供給水を前記プレヒーターに導く第1の配管に第1の圧力制御弁が設けられ、
前記第1の配管から分岐し、前記第1の圧力制御弁を迂回するように前記第1の圧力制御弁に並列接続される分岐配管に、第2の圧力制御弁が設けられ、
前記プレヒーターを通過して予熱された熱水が最初に供給される第1の蒸発缶で気液分離された後に排出されるピュアスチームのスチーム出口と前記コンデンサー又は次段の蒸発缶とを接続する第4の配管に第3の圧力制御弁が設けられ、
前記スチーム出口と前記第3の圧力制御弁との間で分岐してピュアスチームの取出口へ接続される第6の配管に第4の圧力制御弁が設けられた蒸留水製造装置の制御方法であって、
前記制御装置は、
前記第1の圧力制御弁及び前記第3の圧力制御弁をその弁の開度がいずれも一定となるように制御すると共に、
前記第2の圧力制御弁及び前記第4の圧力制御弁を、必要とされるピュアスチームの量に応じてそれらの弁の開度を、前記第1及び第3の圧力制御弁と独立して制御することを特徴とする蒸留水製造装置の制御方法。 A preheater to preheat the feed water;
An evaporator equipped with one or more gas-liquid separation mechanisms;
A capacitor,
A plurality of pressure control valves;
A control device for controlling the plurality of pressure control valves;
And piping to connect each device,
A first pressure control valve is provided in a first pipe for guiding the supplied water to the preheater;
A second pressure control valve is provided in a branch pipe branched from the first pipe and connected in parallel to the first pressure control valve so as to bypass the first pressure control valve;
The steam outlet of the pure steam discharged after gas-liquid separation in the first evaporator to which hot water preheated through the preheater is first supplied is connected to the condenser or the evaporator in the next stage. A fourth pressure control valve is provided in the fourth pipe,
A method of controlling a distilled water production apparatus in which a fourth pressure control valve is provided in a sixth pipe that branches between the steam outlet and the third pressure control valve and is connected to a pure steam outlet. There,
The control device includes:
While controlling the first pressure control valve and the third pressure control valve so that the opening degrees of the valves are both constant,
The opening of the second pressure control valve and the fourth pressure control valve can be made independent of the first and third pressure control valves according to the amount of pure steam required. A method for controlling a distilled water production apparatus, comprising:
前記第3の配管に蒸気圧力制御弁が設置され、
前記制御装置は、必要とされるピュアスチームの量に応じて、前記蒸気圧力制御弁の開度を制御することを特徴とする請求項4記載の蒸留水製造装置の制御方法。 The first evaporator is provided with a third pipe that guides heated steam, which is a heat source, to the first evaporator ,
A steam pressure control valve is installed in the third pipe;
The said control apparatus controls the opening degree of the said steam pressure control valve according to the quantity of the pure steam required, The control method of the distilled water manufacturing apparatus of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
前記第1の蒸発缶に電力を供給する電源ラインを備え、
前記制御装置は、必要とされるピュアスチームの量に応じて、供給する電力量を制御し、前記電源ラインを介して前記第1の蒸発缶に電力を供給することを特徴とする請求項4記載の蒸留水製造装置の制御方法。 The first evaporator includes a heating element that generates heat by electric power,
A power line for supplying power to the first evaporator,
The said control apparatus controls the electric energy supplied according to the quantity of the required pure steam, and supplies an electric power to the said 1st evaporator through the said power supply line. The control method of the distilled water manufacturing apparatus of description.
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