JP2012157821A - 温水洗浄システムおよび温水洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラによる加熱量を減少させるとともに熱効率良く温水を製造することができる温水洗浄システムを提供する。
【解決手段】温水洗浄システム１は、ボイラから得られた蒸気によって洗浄用水を加熱する温水タンク５と、温水タンク５にて得られた加熱後の洗浄用水を用いて使用済みフィルムを洗浄するフィルム洗浄装置７と、フィルム洗浄装置７から排出された洗浄後排水によって温水タンク５に供給される洗浄用水を加熱する第１熱交換器１１と、第１熱交換器１１から流出された洗浄後排水によって熱源水を加熱する第２熱交換器１２と、第２熱交換器１２によって加熱された熱源水を熱源として動作し、第１熱交換器１１によって加熱された洗浄用水を加熱するヒートポンプ１７とを備えている。ヒートポンプ１７によって加熱された洗浄用水は、温水タンク５へ供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば使用済みフィルム等の被処理物を、温水を用いて洗浄する温水洗浄システムおよび温水洗浄方法に関するものである。

一般に、９０℃以上とされた温水を用いて被処理物を洗浄する温水洗浄システムが知られている。下記特許文献１には、ポリエチレングリコールエーテルを添加した水酸化ナトリウム水溶液とされた薬液をヒータによって９０℃に加熱し、被処理物である使用済みフィルムを処理する方法が開示されている。

特開２００１−２２８５９４号公報

特許文献１では、９０℃の薬液を得るためにヒータを用いているが、図３及び図４に示すように、ボイラによって加熱した温水を用いる温水洗浄システムがある。
図３に示した温水洗浄システム１００は、井水を予熱する薬品蒸留冷却装置１０１と、ボイラによって井水を加熱するとともに温水を貯留する温水タンク１０３と、温水と薬品を混合した薬液によってフィルムを洗浄するフィルム洗浄装置１０５と、フィルム洗浄後の排水を処理する排水処理設備１０７とを備えている。
外部環境から導かれる井水は、フィルム洗浄で用いるために蒸留した薬品を冷却する薬品蒸留冷却装置１０１によって約１６℃から約３０℃まで加熱され、そして、ボイラで得られた蒸気によって温水タンク１０３にて約９５℃まで加熱される。約９５℃まで加熱された温水は、フィルム洗浄装置１０５にて薬品と混合されたうえでフィルムを洗浄し、約８０℃まで温度低下した後に洗浄後排水として排出される。この約８０℃の洗浄後排水は、井水によって約３０℃まで冷却された後に排水処理設備１０７へと導かれ、最終的に外部へと放流される。また、約８０℃の洗浄後排水を冷却した後の井水も外部へと放流される。

図４に示した温水洗浄システム１１０は、図３に示した温水洗浄システム１００の薬品蒸留冷却装置１０１が省略されている点のみが異なり、その他は同様である。

しかし、図３及び図４に示した温水洗浄システム１００，１１０は、ボイラを用いて井水を加熱するため、多くの化石燃料を使用する必要があり、そのためＣＯ２の排出が多いという問題がある。特に、図４のように薬品蒸留冷却装置１０１を用いた予熱を行わない場合には、井水の環境温度である約１６℃から９５℃まで加熱する必要があり、ボイラの燃料消費量およびＣＯ２排出量は増大する。
また、フィルム洗浄装置１０５にて使用した後の洗浄後排水を冷却するために井水を使用しているが、約８０℃から約３０℃まで冷却するために大量の井水を使用する必要があり、大きな環境負荷を強いることになる。
さらに、約８０℃の洗浄後排水の温熱を外部へと無駄に捨てていることになり、エネルギー効率の観点から好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボイラによる加熱量を減少させるとともに熱効率良く温水を製造することができる温水洗浄システムおよび温水洗浄方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の温水洗浄システムおよび温水洗浄方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる温水洗浄システムは、ボイラから得られた蒸気によって洗浄用水を加熱するボイラ加熱部と、該ボイラ加熱部にて得られた加熱後の洗浄用水を用いて被処理物を洗浄する温水洗浄装置と、を備えた温水洗浄システムにおいて、前記温水洗浄装置から排出された洗浄後排水によって前記ボイラ加熱部に供給される洗浄用水を加熱する第１熱交換器と、該第１熱交換器から流出された洗浄後排水によって熱源水を加熱する第２熱交換器と、該第２熱交換器によって加熱された熱源水を熱源として動作し、前記第１熱交換器によって加熱された洗浄用水を加熱するヒートポンプとを備え、前記ヒートポンプによって加熱された洗浄用水が前記ボイラ加熱部へ供給されることを特徴とする。

温水洗浄装置から排出された洗浄後排水によってボイラ加熱部に供給される洗浄用水を第１熱交換器で加熱し、さらに、第１熱交換器から流出された洗浄後排水によって熱源水を第２熱交換器で加熱することとした。これにより、温水洗浄装置から排出された洗浄後排水から有効に熱回収を図ると同時に洗浄後排水の温度を下げることができる。したがって、外部へと放流する際に洗浄後排水を冷却するための用水の使用量を可及的に低減ないし無くすことができる。
さらに、第２熱交換器によって加熱された熱源水を熱源としてヒートポンプを動作させ、第１熱交換器によって加熱された洗浄用水を更に加熱することとした。これにより、高いＣＯＰ（成績係数）にて洗浄用水を高温まで加熱することができる。
また、第１熱交換器およびヒートポンプによって加熱した上で洗浄用水をボイラ加熱部へ供給することとしたので、ボイラ加熱部における加熱量を低減することができる。これにより、ボイラ投入熱量が低減し、燃料費およびＣＯ２排出量を減少させることができる。

さらに、本発明の温水洗浄システムでは、前記第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって、前記第１熱交換器に供給される前の洗浄用水を加熱する第３熱交換器を備え、該第３熱交換器によって加熱された洗浄用水が前記第１熱交換器へと供給されることを特徴とする。

第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって洗浄用水を第３熱交換器で加熱することとしたので、洗浄後排水の温度を更に低減することができ、冷却用の用水使用量を更に低減あるいは無くすことができる。
また、第３熱交換器によって加熱された洗浄用水を第１熱交換器に供給することとしたので、洗浄用水の温度が低い場合であっても温水洗浄に用いることができる。

また、本発明の温水洗浄方法は、ボイラから得られた蒸気によって洗浄用水を加熱するボイラ加熱部と、該ボイラ加熱部にて得られた加熱後の洗浄用水を用いて被処理物を洗浄する温水洗浄装置と、を備えた温水洗浄システムによる温水洗浄方法において、前記温水洗浄システムは、前記温水洗浄装置から排出された洗浄後排水によって前記ボイラ加熱部に供給される洗浄用水を加熱する第１熱交換器と、該第１熱交換器から流出された洗浄後排水によって熱源水を加熱する第２熱交換器と、該第２熱交換器によって加熱された熱源水を熱源として動作し、前記第１熱交換器によって加熱された洗浄用水を加熱するヒートポンプとを備え、前記ヒートポンプによって加熱された洗浄用水を前記ボイラ加熱部へ供給することを特徴とする。

温水洗浄装置から排出された洗浄後排水によってボイラ加熱部に供給される洗浄用水を第１熱交換器で加熱し、さらに、第１熱交換器から流出された洗浄後排水によって熱源水を第２熱交換器で加熱することとした。これにより、温水洗浄装置から排出された洗浄後排水から有効に熱回収を図ると同時に洗浄後排水の温度を下げることができる。したがって、外部へと放流する際に洗浄後排水を冷却するための用水の使用量を可及的に低減ないし無くすことができる。
さらに、第２熱交換器によって加熱された熱源水を熱源としてヒートポンプを動作させ、第１熱交換器によって加熱された洗浄用水を更に加熱することとした。これにより、高いＣＯＰ（成績係数）にて洗浄用水を高温まで加熱することができる。
また、第１熱交換器およびヒートポンプによって加熱した上で洗浄用水をボイラ加熱部へ供給することとしたので、ボイラ加熱部における加熱量を低減することができる。これにより、ボイラ投入熱量が低減し、燃料費およびＣＯ２排出量を減少させることができる。

さらに、本発明の温水洗浄方法では、前記温水洗浄システムは、前記第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって、前記第１熱交換器に供給される前の洗浄用水を加熱する第３熱交換器を備え、該第３熱交換器によって加熱された洗浄用水を前記第１熱交換器へと供給することを特徴とする。

第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって洗浄用水を第３熱交換器で加熱することとしたので、洗浄後排水の温度を更に低減することができ、冷却用の用水使用量を更に低減あるいは無くすことができる。
また、第３熱交換器によって加熱された洗浄用水を第１熱交換器に供給することとしたので、洗浄用水の温度が低い場合であっても温水洗浄に用いることができる。

本発明によれば、洗浄後排水から第１熱交換器によって熱回収して洗浄用水を加熱するとともに、第２熱交換器によって洗浄後排水から熱回収して加熱した熱源水を用いてヒートポンプを作動させて洗浄用水を更に加熱することとしたので、熱効率を向上させることができる。さらに、これら熱回収およびヒートポンプによる加熱によってボイラ投入熱量を低減させることができ、ボイラの燃料費およびＣＯ２排出量を減少させることができる。
また、第１熱交換器および第２熱交換器によって洗浄後排水を冷却することができるので、洗浄後排水を冷却するための用水の使用量を可及的に低減ないし無くすことができる。
さらに、第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって洗浄用水を第３熱交換器で加熱することとしたので、洗浄後排水の温度を更に低減することができ、冷却用の用水使用量を更に低減あるいは無くすことができる。
また、第３熱交換器によって加熱された洗浄用水を第１熱交換器に供給することとしたので、洗浄用水の温度が低い場合であっても温水洗浄に用いることができる。

本発明の第１実施形態にかかる温水洗浄システムを示した概略構成図である。 本発明の第２実施形態にかかる温水洗浄システムを示した概略構成図である。 本発明の関連技術である温水洗浄システムを示した概略構成図である。 本発明の他の関連技術である温水洗浄システムを示した概略構成図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
本実施形態では、使用済みフィルムを洗浄する温水洗浄システム１を例に挙げて説明する。温水洗浄システム１は、井水を予熱する薬品蒸留冷却装置３と、ボイラによって井水を加熱するとともに温水を貯留する温水タンク（ボイラ加熱部）５と、温水と薬品を混合した薬液によってフィルムを洗浄するフィルム洗浄装置（温水洗浄装置）７と、フィルム洗浄後の排水を処理する排水処理設備９とを備えている。

また、フィルム洗浄装置７と排水処理設備９との間には、フィルム洗浄装置７から排出された洗浄後排水から熱回収するための第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２が設けられている。
第１熱交換器１１では、フィルム洗浄装置７から排出された洗浄後排水と、薬品蒸留冷却装置３から加圧ポンプ１５によって導かれた洗浄用水とが熱交換されるようになっている。第２熱交換器１２では、第１熱交換器１１から流出した洗浄後排水と、後述するヒートポンプ１７の熱源水とが熱交換されるようになっている。

さらに、本実施形態の温水洗浄システム１は、洗浄用水を加熱するためのヒートポンプ１７を備えている。ヒートポンプ１７は、ターボ冷凍機とされている。ターボ冷凍機は、図示しないが、冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、ターボ圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された液冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えている。ターボ圧縮機としては、インバータ装置から電力供給されて回転周波数可変とされた電動モータによって駆動される電動ターボ圧縮機が好ましい。
なお、ヒートポンプ１７としては、典型的には、本実施形態のようにターボ圧縮機を用いたターボ冷凍機が挙げられるが、スクリュー式やスクロール式の圧縮機を用いた他の蒸気圧縮式のヒートポンプでもよく、また、吸収式冷凍機等の他の形式であってもよい。

ヒートポンプ１７の熱源側には、第２熱交換器１２にて熱回収した熱源水が供給されるようになっている。熱源水は、熱源水ポンプ１９によって、第２熱交換器１２とヒートポンプ１７の蒸発器との間を循環するようになっている。熱源水ポンプ１９の上流側には、三方弁２１が設けられており、第２熱交換器１２をバイパスする熱源水バイパス流路２３を流れる流量を調整することによって、ヒートポンプ１７へ導く熱源水温度を制御するようになっている。なお、三方弁２１に代えて、二方弁を２つ組み合わせる構成としても良い。

ヒートポンプ１７の温熱出力側である温水側には、第１熱交換器１１にて熱交換を終えた洗浄用水が導かれるようになっている。洗浄用水は、温水ポンプ２５によって第１熱交換器１１からヒートポンプ１７の凝縮器へと導かれ、ヒートポンプ１７によって加熱されるようになっている。温水ポンプ２５の上流側には、三方弁２７が設けられている。この三方弁２７は、ヒートポンプ１７によって加熱された洗浄用水の一部を温水タンク５へと導かずにヒートポンプ１７へと戻す温水バイパス流路２９を流れる流量を調整する。三方弁２７により温水バイパス流路２９を流れる流量を調整することによって、温水タンク５へ導く洗浄用水の温度を所望値に制御するようになっている。なお、三方弁２７に代えて、二方弁を２つ組み合わせる構成としても良い。

第２熱交換器１２と排水処理設備９との間には、井水によって洗浄後排水を冷却するための冷却用熱交換器３１が設けられている。この冷却用熱交換器３１によって所望温度まで冷却された洗浄後排水が排水処理設備９へと導かれるようになっている。

上記構成の温水洗浄システム１は、以下のように運転される。
先ず、洗浄用水として使用される井水は、外部環境から取水され、薬品蒸留冷却装置３へと導かれる。薬品蒸留冷却装置３では、フィルム洗浄で用いるために蒸留した薬品を冷却することによって、洗浄用水（井水）が約１６℃から約３０℃まで加熱される。約３０℃まで昇温された洗浄用水は、加圧ポンプ１５によって、第１熱交換器１１へと導かれる。
第１熱交換器１１では、フィルム洗浄装置７にてフィルム洗浄を終えた洗浄後排水によって洗浄用水が約３０℃から約７０℃まで昇温される。これに伴い、洗浄後排水は、第１熱交換器１１にて、約８０℃から約４０℃まで減温される。

第１熱交換器１１にて約７０℃まで昇温された洗浄用水は、温水ポンプ２５によってヒートポンプ１７の凝縮器へと導かれる。ヒートポンプ１７にて、洗浄用水は約８０℃まで昇温される。この洗浄用水の加熱温度を所定値（約８０℃）に維持するように、三方弁２７の開度が調整される。ヒートポンプ１７にて加熱された洗浄用水は、温水タンク５へと導かれる。
一方、ヒートポンプ１７の熱源側である蒸発器には、第２熱交換器１２によって熱交換された熱源水が導かれるようになっている。第２熱交換器１２では、第１熱交換器１１にて熱交換を終えて約４０℃まで減温された洗浄後排水と、熱源水とが熱交換するようになっており、これにより、洗浄後排水は約３３℃まで減温され、熱源水はそれに対応する熱量分を熱回収する。熱源水は、熱源水ポンプ１９によって第２熱交換器１２とヒートポンプ１７の蒸発器との間を循環するようになっており、三方弁２１の開度調整によって、所望温度（約２５℃）の熱源水がヒートポンプ１７の蒸発器へ供給されるようになっている。
このように、ヒートポンプ１７は、第２熱交換器１２で熱回収した温度を熱源とし、洗浄用水を加熱するように用いられる。

ヒートポンプ１７にて約８０℃まで昇温された洗浄用水は、温水タンク５へと導かれた後、ボイラにて得られた蒸気によって約９５℃まで加熱される。すなわち、ボイラによって加熱される昇温幅は、約８０℃から約９５℃までの約１５℃のみである。
約９５℃まで昇温された洗浄用水は、フィルム洗浄装置７へと導かれ、薬品と混合されたうえでフィルムを洗浄し、約８０℃まで減温された後に洗浄後排水として排出される。洗浄後排水は、上述したように、第１熱交換器１１にて約８０℃から約４０℃まで減温され、さらに、第２熱交換器１２にて約４０℃から約３３℃まで減温される。
第２熱交換器１２にて約３３℃まで減温された洗浄後排水は、冷却用熱交換器３１にて、外部から導かれる井水によって約３０℃まで減温された後に、排水処理設備９へと導かれる。洗浄後排水を冷却した後の井水は、外部へと放流される。
排水処理設備９へ導かれた洗浄後排水は、含有する化学物質やＳＳ（suspended substance；懸濁物質）を凝集沈殿等によって除去された後に、外部へと放流される。

以上の通り、本実施形態の温水洗浄システム１によれば、以下の作用効果を奏する。
フィルム洗浄装置７から排出された洗浄後排水によって温水タンク５に供給される洗浄用水を第１熱交換器１１で加熱し、さらに、第１熱交換器１１から流出された洗浄後排水によって熱源水を第２熱交換器１２で加熱することとした。これにより、フィルム洗浄装置７から排出された洗浄後排水から有効に熱回収を図ると同時に洗浄後排水の温度を下げることができる。したがって、外部へと放流する際に洗浄後排水を冷却するための井水の使用量を可及的に低減することができる。
さらに、第２熱交換器１２によって加熱された熱源水を熱源としてヒートポンプ１７を動作させ、第１熱交換器１１によって加熱された洗浄用水を更に加熱することとした。これにより、高いＣＯＰ（成績係数）にて洗浄用水を高温（約８０℃）まで加熱することができる。
また、第１熱交換器１１およびヒートポンプ１７によって加熱した上で洗浄用水を温水タンク５へ供給してボイラによって加熱することとしたので、図３に示したように薬品蒸留冷却装置１０１からの約３０℃の洗浄用水を約９５℃まで加熱する場合に比べて、ボイラによる加熱量を低減することができる（本実施形態では約８０℃から約９５℃までの加熱量で済む）。これにより、ボイラ投入熱量が低減し、燃料費およびＣＯ２排出量を減少させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態のように薬品蒸留冷却装置３による洗浄用水の予熱ができない場合に用いられて好適なものである。本実施形態は、第１実施形態に比べて、薬品蒸留冷却装置が省略され、第３熱交換器１３が追加されている点で異なり、その他については同様である。したがって、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付しその説明を省略する。

本実施形態の温水洗浄システム１０は、第２熱交換器１２と冷却用熱交換器３１との間に、第３熱交換器１３を備えている。第３熱交換器１３にて、外部から取水された井水（洗浄用水）と、第２熱交換器１２から流出した洗浄後排水とが熱交換され、井水はその取水温度である約１６℃から約３０℃まで昇温され、洗浄後排水は約３３℃から約１９℃まで減温される。
第３熱交換器１３にて昇温されて予熱された洗浄用排水（井水）は、第１熱交換器１１へと導かれる。第１熱交換器１１以降の工程は第１実施形態と同様である。
第３熱交換器１３にて減温された洗浄後排水は、約１９℃となっており十分に冷却されているので、冷却用熱交換器３１による冷却を必要としない。そのため、冷却用熱交換器３１には井水を流さず、冷却用熱交換器３１での熱交換は行わずに排水処理設備９へと洗浄後排水を導く。したがって、本実施形態の場合、冷却用熱交換器３１を省略した構成としても良い。

以上の通り、本実施形態の温水洗浄システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
第２熱交換器１２から流出された洗浄後排水によって洗浄用水を第３熱交換器１３で加熱することとしたので、洗浄後排水の温度を更に低減することができ、冷却用の用水使用量を更に低減あるいは無くすことができる。
また、第３熱交換器１３によって加熱された洗浄用水を第１熱交換器１１に供給することとしたので、図４のように洗浄用水の予熱手段が無く洗浄用水の温度が低い場合であっても温水洗浄に用いることができる。

なお、上述した各実施形態では、使用済みフィルムを洗浄する温水洗浄システムを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、温水を用いて被処理物を洗浄する設備であれば適用することができる。
また、上述した各実施形態では、具体例として温度を挙げて説明したが、本発明はこれら温度に限定されるものではない。

１，１０ 温水洗浄システム
５ 温水タンク（ボイラ加熱部）
７ フィルム洗浄装置（温水洗浄装置）
１１ 第１熱交換器
１２ 第２熱交換器
１３ 第３熱交換器
１７ ヒートポンプ

Claims (4)

1. ボイラから得られた蒸気によって洗浄用水を加熱するボイラ加熱部と、
   該ボイラ加熱部にて得られた加熱後の洗浄用水を用いて被処理物を洗浄する温水洗浄装置と、
   を備えた温水洗浄システムにおいて、
   前記温水洗浄装置から排出された洗浄後排水によって前記ボイラ加熱部に供給される洗浄用水を加熱する第１熱交換器と、
   該第１熱交換器から流出された洗浄後排水によって熱源水を加熱する第２熱交換器と、
   該第２熱交換器によって加熱された熱源水を熱源として動作し、前記第１熱交換器によって加熱された洗浄用水を加熱するヒートポンプと、
   を備え、
   前記ヒートポンプによって加熱された洗浄用水が前記ボイラ加熱部へ供給されることを特徴とする温水洗浄システム。
2. 前記第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって、前記第１熱交換器に供給される前の洗浄用水を加熱する第３熱交換器を備え、
   該第３熱交換器によって加熱された洗浄用水が前記第１熱交換器へと供給されることを特徴とする請求項１に記載の温水洗浄システム。
3. ボイラから得られた蒸気によって洗浄用水を加熱するボイラ加熱部と、
   該ボイラ加熱部にて得られた加熱後の洗浄用水を用いて被処理物を洗浄する温水洗浄装置と、
   を備えた温水洗浄システムによる温水洗浄方法において、
   前記温水洗浄システムは、前記温水洗浄装置から排出された洗浄後排水によって前記ボイラ加熱部に供給される洗浄用水を加熱する第１熱交換器と、
   該第１熱交換器から流出された洗浄後排水によって熱源水を加熱する第２熱交換器と、
   該第２熱交換器によって加熱された熱源水を熱源として動作し、前記第１熱交換器によって加熱された洗浄用水を加熱するヒートポンプと、
   を備え、
   前記ヒートポンプによって加熱された洗浄用水を前記ボイラ加熱部へ供給することを特徴とする温水洗浄方法。
4. 前記温水洗浄システムは、前記第２熱交換器から流出された洗浄後排水によって、前記第１熱交換器に供給される前の洗浄用水を加熱する第３熱交換器を備え、
   該第３熱交換器によって加熱された洗浄用水を前記第１熱交換器へと供給することを特徴とする請求項３に記載の温水洗浄方法。

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