JP2021120988A - Control method of heating means of thermal pure water supply device - Google Patents

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達馬 中野
Tatsuma Nakano
達馬 中野
友野 佐々木
Yuya SASAKI
友野 佐々木
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Abstract

To provide a control method of heating means of a thermal pure water supply device, capable of improving an energy efficiency by appropriately controlling the heating means.SOLUTION: Time series data of a utilization situation of a facility such as a washing machine of a use point 2 and a use amount of a thermal ultra-pure water W3 is acquired in advance. Then, time series prediction data of the use amount of a future thermal ultra-pure water W3 is created from a future utilization situation (demand) of the facility such as the washing machine of the use point 2 on the basis of above. The number of operations of a heat pump, which is appropriate in the point of a heating COP of the heat pump and the number of starting/stopping frequencies is determined from the time series prediction data of the use amount of this thermal ultra-pure water W3, and is controlled. The number of heat pumps, of which the heating COP of the heat pump becomes a predetermined value or more is set from the use amount of the thermal ultra-pure water W3 by the number of operations.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、温純水供給装置の加熱手段の制御方法に関し、特に複数の加熱手段の稼働台数を適切に制御することでエネルギー効率を向上させることが可能な温純水供給装置の加熱手段の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a heating means of a warm pure water supply device, and more particularly to a method for controlling a heating means of a hot pure water supply device capable of improving energy efficiency by appropriately controlling the number of operating units of a plurality of heating means.

半導体洗浄用水として用いられている超純水は、例えば、図3に示すように前処理システム50、一次純水製造装置60、二次純水製造装置(サブシステム)70から構成される超純水製造装置で原水(工業用水、市水、井水等)Wを処理することにより製造される。 The ultrapure water used as water for cleaning semiconductors is, for example, ultrapure water composed of a pretreatment system 50, a primary pure water production device 60, and a secondary pure water production device (subsystem) 70 as shown in FIG. It is produced by treating raw water (industrial water, city water, well water, etc.) W with a water production device.

凝集、加圧浮上(沈殿)、濾過(膜濾過)装置など(この従来例では凝集濾過装置)よりなる前処理システム50では、原水W中の懸濁物質やコロイド物質の除去を行う。また、この過程では高分子系有機物、疎水性有機物などの除去も可能である。 In the pretreatment system 50 including agglomeration, pressure flotation (precipitation), filtration (membrane filtration) and the like (coagulation filtration device in this conventional example), suspended solids and colloidal substances in the raw water W are removed. Further, in this process, it is possible to remove high molecular weight organic substances and hydrophobic organic substances.

前処理された水のタンク61、熱交換器62、逆浸透膜処理装置(RO装置)63、イオン交換装置(混床式又は4床5塔式など)64、及び脱気装置65を備える一次純水製造装置60では、原水中のイオンや有機成分の除去を行う。熱交換器62の1次側には、熱源流体として蒸気が供給される。逆浸透膜処理装置63では、塩類を除去すると共に、イオン性、コロイド性のTOCを除去する。イオン交換装置64では、塩類、無機系炭素(IC)を除去すると共にイオン交換樹脂によって吸着又はイオン交換されるTOC成分の除去を行う。脱気装置65では無機系炭素(IC)、溶存酸素の除去を行う。 A primary equipped with a pretreated water tank 61, a heat exchanger 62, a reverse osmosis membrane treatment device (RO device) 63, an ion exchange device (mixed bed type or 4-bed 5-tower type, etc.) 64, and a degassing device 65. The pure water production apparatus 60 removes ions and organic components in the raw water. Steam is supplied to the primary side of the heat exchanger 62 as a heat source fluid. The reverse osmosis membrane treatment apparatus 63 removes salts and also removes ionic and colloidal TOCs. The ion exchange device 64 removes salts and inorganic carbon (IC), and also removes TOC components that are adsorbed or ion-exchanged by the ion exchange resin. The degassing device 65 removes inorganic carbon (IC) and dissolved oxygen.

一次純水製造装置60で製造された一次純水W1は、配管66を介して二次純水製造装置70へ送水される。この二次純水製造装置70は、サブタンク71、ポンプ72、熱交換器73、脱気膜74、低圧紫外線酸化装置(UV装置)75、送水ポンプ76、非再生式イオン交換装置77及び限外ろ過膜(UF膜)分離装置78を備えている。 The primary pure water W1 produced by the primary pure water production apparatus 60 is sent to the secondary pure water production apparatus 70 via the pipe 66. The secondary pure water production device 70 includes a sub tank 71, a pump 72, a heat exchanger 73, a degassing membrane 74, a low pressure ultraviolet oxidizing device (UV device) 75, a water supply pump 76, a non-regenerative ion exchange device 77, and an ultrafiltration device. The filtration membrane (UF membrane) separation device 78 is provided.

低圧紫外線酸化装置75では、低圧紫外線ランプより放出される185nmの紫外線によりTOCを有機酸、さらにはCOにまで分解する。分解により生成した有機物及びCOは後段の非再生式イオン交換装置77で除去される。限外ろ過膜78では、微粒子が除去され、イオン交換樹脂からの流出粒子も除去される。 In the low-pressure ultraviolet oxidizing device 75, the TOC is decomposed into organic acids and even CO 2 by the ultraviolet rays of 185 nm emitted from the low-pressure ultraviolet lamp. The organic matter and CO 2 produced by the decomposition are removed by the non-regenerative ion exchange device 77 in the subsequent stage. In the ultrafiltration membrane 78, fine particles are removed, and outflow particles from the ion exchange resin are also removed.

このような超純水W2は、用途によっては加温して利用されることがある。この場合、イオン交換装置77の処理水は、熱交換器81と、加熱手段としてのヒートポンプ82とで加熱された後、限外ろ過膜78を介して配管79から温超純水としてユースポイント80に送られる。 Such ultrapure water W2 may be used by heating depending on the application. In this case, the treated water of the ion exchange device 77 is heated by the heat exchanger 81 and the heat pump 82 as the heating means, and then sent from the pipe 79 to the use point 80 as warm ultrapure water via the ultrafiltration membrane 78. Be done.

上述したような温超純水供給装置において、二次純水製造装置70からの超純水を熱交換器81とヒートポンプ82とにより、55〜80℃程度に加温して、ユースポイント90に供給する。このユースポイント90からの戻り水を戻り配管91を介して熱交換器81の熱源側に流通させる。熱交換器81の熱源側を通過した戻り水は降温した状態で配管92を介してサブタンク71に戻される。 In the hot ultrapure water supply device as described above, the ultrapure water from the secondary pure water production device 70 is heated to about 55 to 80 ° C. by the heat exchanger 81 and the heat pump 82 and supplied to the use point 90. .. The return water from the use point 90 is circulated to the heat source side of the heat exchanger 81 via the return pipe 91. The return water that has passed through the heat source side of the heat exchanger 81 is returned to the sub tank 71 via the pipe 92 in a state where the temperature has dropped.

図3に示すような温超純水供給装置は、ユースポイント90には一定量の温超純水W3を供給し、未使用分は戻り配管91を介してサブタンク71に戻しているが、ユースポイント90での温純水の使用量は、ユースポイント90での温水使用機器(例えば洗浄機)などの稼働状況によって大きく変動する。これに伴い、戻り配管91からの戻り温超純水W3の水量も大きく変動し、熱交換器81の熱源側エネルギーが変動するため、ヒートポンプ82に対する加熱要求が変化する。そして、ヒートポンプ82では、加熱負荷率が低下するとヒートポンプの運転効率の指標である成績係数(加熱COP)が低下し、非効率な運転になる、という問題点がある。 The hot ultra-pure water supply device as shown in FIG. 3 supplies a certain amount of warm ultra-pure water W3 to the use point 90, and returns the unused portion to the sub tank 71 via the return pipe 91, but at the use point 90. The amount of hot pure water used varies greatly depending on the operating conditions of the hot water using equipment (for example, a washing machine) at use point 90. Along with this, the amount of water in the return temperature ultrapure water W3 from the return pipe 91 also fluctuates greatly, and the energy on the heat source side of the heat exchanger 81 fluctuates, so that the heating requirement for the heat pump 82 changes. The heat pump 82 has a problem that when the heating load factor decreases, the coefficient of performance (heating COP), which is an index of the operating efficiency of the heat pump, decreases, resulting in inefficient operation.

そこで、大規模な温超純水供給装置では多数のヒートポンプ82を設けたり、通常の温純水供給装置では小出力のヒートポンプ82を多数設けたりして、加熱負荷が低いときには稼働するヒートポンプ82の台数を減らすことで、加熱負荷が低下してもヒートポンプ82の加熱COPを高く維持している。 Therefore, a large number of heat pumps 82 are provided in a large-scale hot and ultra-pure water supply device, and a large number of small-output heat pumps 82 are provided in a normal hot and cold water supply device to reduce the number of heat pumps 82 that operate when the heating load is low. Therefore, the heating COP of the heat pump 82 is maintained high even when the heating load is reduced.

しかしながら、このヒートポンプ82の制御は、その時点での加熱負荷に応じて稼働台数を決定しているので、ヒートポンプ82からユースポイント90から熱交換器81までのタイムラグや、刻々と変動するユースポイント90での温純水の使用量の変動を考慮すると必ずしも最適化されているとはいえない、という問題点がある。さらに、ヒートポンプ82の発停回数が増えると、ヒートポンプ82の故障リスクが高くなるが、ヒートポンプ82の台数が多くなれば、故障発生の可能性が高まるだけでなく、これを防止するためのメンテナンス費が増大する、という問題点がある。 However, since the control of the heat pump 82 determines the number of operating units according to the heating load at that time, the time lag from the heat pump 82 to the use point 90 to the heat exchanger 81 and the ever-changing use point 90 There is a problem that it is not always optimized in consideration of the fluctuation of the amount of hot pure water used in. Further, as the number of times of starting and stopping of the heat pump 82 increases, the risk of failure of the heat pump 82 increases, but as the number of heat pumps 82 increases, not only the possibility of failure increases, but also the maintenance cost for preventing this increases. There is a problem that the number increases.

本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、加熱手段を適切に制御することでエネルギー効率を向上させることが可能な温純水供給装置の加熱手段の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a method for controlling a heating means of a warm pure water supply device capable of improving energy efficiency by appropriately controlling the heating means. The purpose.

上記目的に鑑み、本発明は、純水製造装置と、該純水製造装置からの純水を加熱するための複数台の加熱手段とを有し、この加熱された温純水をユースポイントに供給する供給配管と、該ユースポイントから前記純水製造装置への戻り配管とを有し、前記加熱手段の前段に前記純水を予備的に加熱するためのユースポイントからの戻り配管の水を熱源とする第1熱交換器を有する、温純水供給装置の加熱手段の制御方法であって、前記ユースポイントの温純水の使用予測データに基づいて、前記加熱手段の運転効率を向上可能な該加熱手段の運転台数を決定し、この決定された運転台数に基づいて前記加熱手段を制御する、温純水供給装置の加熱手段の制御方法を提供する(発明1)。 In view of the above object, the present invention has a pure water production apparatus and a plurality of heating means for heating the pure water from the pure water production apparatus, and supplies the heated warm pure water to a use point. It has a supply pipe and a return pipe from the use point to the pure water production apparatus, and uses water from the return pipe from the use point for preliminarily heating the pure water as a heat source in front of the heating means. It is a control method of the heating means of the warm pure water supply device having the first heat exchanger, and the operation of the heating means capable of improving the operation efficiency of the heating means based on the usage prediction data of the warm pure water of the use point. Provided is a method for controlling a heating means of a warm pure water supply device, which determines the number of units and controls the heating means based on the determined number of operating units (Invention 1).

かかる発明(発明1)によれば、ユースポイントでの温超純水の使用量と、ユースポイントからの戻り配管の水量とは相反する関係にあり、ユースポイントでの温超純水の使用量が少なければ戻り配管の水量は増加するため、第1熱交換器の加熱量が増加し、加熱手段の加熱エネルギーは少なくてすむ一方、ユースポイントでの温超純水の使用量が多ければ加熱手段の加熱エネルギーは多く必要になる。そこで、ユースポイントの操業デマンドからユースポイントでの温純水の使用量を推定することで、加熱手段での必要なエネルギーを高精度で予測する。そして、この予測データから、温純水供給装置への加熱要求を推定し、加熱手段の停止あるいは運転台数を決定することで、加熱手段をエネルギー効率の点で好適に制御することができる。このとき、運転台数は、加熱手段のCOPが高い水準に維持できるように決定する。これらにより、加熱手段のメンテナンスコストと加熱手段の消費エネルギーとを最適化することができるので、ユースポイントでの総合的な生涯コストを最適となるように制御することが可能となる。 According to the present invention (Invention 1), the amount of hot ultra-pure water used at the use point and the amount of water in the return pipe from the use point are in a contradictory relationship, and if the amount of hot ultra-pure water used at the use point is small, it returns. Since the amount of water in the pipe increases, the amount of heat of the first heat exchanger increases and the heating energy of the heating means is small, while the heating energy of the heating means is large if the amount of warm ultrapure water used at the point of use is large. You will need it. Therefore, by estimating the amount of warm pure water used at the use point from the operation demand of the use point, the energy required for the heating means is predicted with high accuracy. Then, the heating means can be suitably controlled in terms of energy efficiency by estimating the heating request to the warm pure water supply device from this prediction data and determining the stopping or operating number of the heating means. At this time, the number of operating units is determined so that the COP of the heating means can be maintained at a high level. As a result, the maintenance cost of the heating means and the energy consumption of the heating means can be optimized, so that the total lifetime cost at the point of use can be controlled to be optimized.

上記発明(発明1)においては、前記加熱手段が、ヒートポンプであり、前記ヒートポンプの運転効率が向上するように前記加熱手段の運転台数を決定するのが好ましい(発明2)。特に上記発明(発明2)においては、前記ヒートポンプが、熱媒体循環路と、この循環路に設けられた送液手段と、熱媒体の加熱器とを有するのが好ましい(発明3)。 In the above invention (Invention 1), the heating means is a heat pump, and it is preferable to determine the number of operating units of the heating means so as to improve the operating efficiency of the heat pump (Invention 2). In particular, in the above invention (Invention 2), it is preferable that the heat pump has a heat medium circulation path, a liquid feeding means provided in the circulation path, and a heat medium heater (Invention 3).

かかる発明(発明2,3)によれば、ヒートポンプのCOPが高い水準に維持できるようにヒートポンプの運転台数を決定することができる。これらにより、ヒートポンプの発停回数を最適化してヒートポンプのメンテナンスコストと、ヒートポンプの消費エネルギーとを最適化することができる。 According to such inventions (Inventions 2 and 3), the number of heat pumps in operation can be determined so that the COP of the heat pump can be maintained at a high level. As a result, the number of starts and stops of the heat pump can be optimized to optimize the maintenance cost of the heat pump and the energy consumption of the heat pump.

上記発明(発明1〜3)においては、前記加熱手段の前段に前記純水を予備的に加熱するための前記温純水の一部を熱源とする第2熱交換器を有するのが好ましい(発明4)。 In the above inventions (Inventions 1 to 3), it is preferable to have a second heat exchanger using a part of the warm pure water as a heat source for preliminarily heating the pure water in front of the heating means (Invention 4). ).

上記発明(発明4)によれば、ユースポイントの直前の限外ろ過膜の濃縮水などにより、加熱手段で加熱する前に純水をさらに予備的に加温することにより、加熱手段の熱的負荷を低減してさらに効率良く純水を加温することができる。また、第2熱交換器は温純水の一部を熱源としているので、余剰の温純水のエネルギーを再利用して、エネルギー効率を向上させることができる。 According to the above invention (Invention 4), the pure water is further preliminarily heated before being heated by the heating means with concentrated water of the ultrafiltration membrane immediately before the point of use, thereby thermally heating the heating means. The load can be reduced and pure water can be heated more efficiently. Further, since the second heat exchanger uses a part of warm pure water as a heat source, the energy of excess warm pure water can be reused to improve energy efficiency.

上記発明(発明1〜4)においては、前記ユースポイントの温純水の使用予測データが、前記温純水の使用量の経時変化の予測データであるのが好ましい(発明5)。 In the above inventions (Inventions 1 to 4), it is preferable that the usage prediction data of the warm pure water at the use point is the prediction data of the change with time of the usage amount of the warm pure water (Invention 5).

上記発明(発明5)によれば、温純水の使用量の経時変化の予測値を用いることにより、温純水供給装置への加熱要求の推定精度が向上するので、これに基づいて加熱手段の運転台数を決定することで、加熱手段をエネルギー効率の点で最適に制御することができる。 According to the above invention (Invention 5), the accuracy of estimating the heating request to the warm pure water supply device is improved by using the predicted value of the change over time in the amount of hot pure water used. By determining, the heating means can be optimally controlled in terms of energy efficiency.

本発明の温純水供給装置の加熱手段の制御方法によれば、ユースポイントの温純水の使用予測データに基づいて、加熱手段の運転効率を向上可能となるように該加熱手段の運転台数を制御する方法であるので、加熱手段をエネルギー効率の点で好適に制御することができる。このとき運転台数を決定は、加熱手段のCOPが高い水準に維持できるように決定することができるので、加熱手段のメンテナンスコストと加熱手段の消費エネルギーとを最適化することができるので、ユースポイントでの総合的な生涯コストを最適となるように制御することが可能となる。 According to the method for controlling the heating means of the hot water supply device of the present invention, a method for controlling the number of operating units of the heating means so as to be able to improve the operating efficiency of the heating means based on the usage prediction data of the hot water at the point of use. Therefore, the heating means can be suitably controlled in terms of energy efficiency. At this time, the number of operating units can be determined so that the COP of the heating means can be maintained at a high level, so that the maintenance cost of the heating means and the energy consumption of the heating means can be optimized. It is possible to control the total lifetime cost in.

本発明の一実施形態による温超純水供給装置の加熱手段の制御方法を適用可能な温純水供給装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the warm pure water supply apparatus to which the control method of the heating means of the warm ultra-pure water supply apparatus by one Embodiment of this invention can be applied. 温超純水供給装置の加熱手段の制御方法における加熱手段の稼働台数の決定方法の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the method of determining the operating number of the heating means in the control method of the heating means of a warm ultra-pure water supply device. 従来の温純水供超給装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the conventional warm pure water supply device.

以下、本発明の温純水供給装置の加熱手段の制御方法の一実施形態について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a method for controlling the heating means of the warm pure water supply device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(温超純水供給装置)
本実施形態の温超純水供給装置の全体構成は、二次純水製造装置より上流側については、前述した図3に示す温純水供給装置と同じでよいので、二次純水製造装置より下流側について説明する。
(Hot ultra-pure water supply device)
The overall configuration of the warm ultra-pure water supply device of the present embodiment may be the same as that of the warm pure water supply device shown in FIG. 3 on the upstream side of the secondary pure water production device. explain.

図1において、温超純水供給装置1は、ユースポイント2に加熱手段としての加熱装置3で加熱した温超純水を供給するものである。この温超純水供給装置1において、二次純水装置11は、一次純水W1を貯留するサブタンク12と、ポンプ13と、冷却機(熱交換器)14と、脱気膜15と、紫外線酸化装置16と、送液ポンプ17と、非再生式イオン交換装置18とを備える。そして、この二次純水装置11で製造された二次純水W2が供給配管21を経由してユースポイント2に供給可能となっていて、このユースポイント2で使用されなかった温純水は、戻り配管23を経由して、サブタンク12に返送される。そして、この戻り配管23の途中には、供給配管21内を流通する超純水W2との間で熱交換を行う予熱器としての第1熱交換器24が設けられている。また、22は供給配管21の末端に設けられた限外ろ過膜であり、この限外ろ過膜22の濃縮水は濃縮水返送配管25を経由して、サブタンク12に返送される。この濃縮水返送配管25の途中には、供給配管21内を流通する超純水W2との間で熱交換を行う予熱器としての第2熱交換器26が設けられている。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、限外ろ過膜22で処理する前、すなわち非再生式イオン交換装置18で処理した後の水を超純水W2とする。 In FIG. 1, the warm ultra-pure water supply device 1 supplies the warm ultra-pure water heated by the heating device 3 as a heating means to the use point 2. In this warm ultra-pure water supply device 1, the secondary pure water device 11 includes a sub tank 12 for storing the primary pure water W1, a pump 13, a cooler (heat exchanger) 14, a degassing film 15, and an ultraviolet oxidizing device. A liquid feed pump 17 and a non-regenerative ion exchange device 18 are provided. Then, the secondary pure water W2 produced by the secondary pure water device 11 can be supplied to the use point 2 via the supply pipe 21, and the warm pure water not used at the use point 2 returns. It is returned to the sub tank 12 via the pipe 23. A first heat exchanger 24 is provided in the middle of the return pipe 23 as a preheater for exchanging heat with the ultrapure water W2 flowing in the supply pipe 21. Reference numeral 22 denotes an ultrafiltration membrane provided at the end of the supply pipe 21, and the concentrated water of the ultrafiltration membrane 22 is returned to the sub tank 12 via the concentrated water return pipe 25. A second heat exchanger 26 as a preheater for exchanging heat with the ultrapure water W2 circulating in the supply pipe 21 is provided in the middle of the concentrated water return pipe 25. In the present embodiment, for convenience of explanation, the water before the treatment with the ultrafiltration membrane 22, that is, after the treatment with the non-regenerative ion exchange device 18, is referred to as ultrapure water W2.

上述したような温超純水供給装置1において、加熱装置3は熱媒体としての水の循環路31と、この水のタンク32と、送液手段としての送液ポンプ33とを備え、この循環路31には生産冷却水循環装置35の熱を回収するための加熱器としての熱回収チラー34が設けられている。これら循環路31と送液ポンプ33と熱回収チラー34により加熱手段としてのヒートポンプが構成される。本実施形態においては、このヒートポンプは複数台、例えば2〜10台程度、例えば4台設けられていて、循環路31を流通する水の温度に応じて、台数制御可能となっている。そして、この熱回収チラー34の下流側では循環路31に水蒸気を熱源とする温水加熱器36が設けられていて、その下流側に供給配管21内を流通する超純水W2との間で熱交換を行う温純水加熱器37が設けられている。 In the hot ultra-pure water supply device 1 as described above, the heating device 3 includes a water circulation path 31 as a heat medium, a tank 32 of the water, and a liquid supply pump 33 as a liquid supply means, and the circulation path 31. Is provided with a heat recovery chiller 34 as a heater for recovering the heat of the production cooling water circulation device 35. A heat pump as a heating means is configured by the circulation path 31, the liquid feed pump 33, and the heat recovery chiller 34. In the present embodiment, a plurality of heat pumps, for example, about 2 to 10 units, for example, 4 units are provided, and the number of heat pumps can be controlled according to the temperature of the water flowing through the circulation path 31. On the downstream side of the heat recovery chiller 34, a hot water heater 36 using water vapor as a heat source is provided in the circulation path 31, and heat is generated between the heat recovery chiller 34 and the ultrapure water W2 circulating in the supply pipe 21 on the downstream side thereof. A warm pure water heater 37 for replacement is provided.

(温純水の製造方法)
次に上述したような温超純水供給装置1を用いた温純水の製造方法について以下、説明する。
(Manufacturing method of warm pure water)
Next, a method for producing warm pure water using the warm ultra-pure water supply device 1 as described above will be described below.

一次純水W1は、サブタンク12から二次純水装置11に導入され、脱気膜15、紫外線酸化装置16及び非再生式イオン交換装置18で処理することで約23℃の超純水W2が製造される。製造された超純水W2は、第2熱交換器26で約25℃に加熱され、続いて第1熱交換器24で33〜35℃程度に加熱される。 The primary pure water W1 is introduced from the sub tank 12 into the secondary pure water device 11, and is treated by the degassing film 15, the ultraviolet oxidizing device 16 and the non-regenerative ion exchange device 18, so that the ultrapure water W2 at about 23 ° C. is obtained. Manufactured. The produced ultrapure water W2 is heated to about 25 ° C. in the second heat exchanger 26, and then to about 33 to 35 ° C. in the first heat exchanger 24.

一方、循環路31を循環する水は、循環することによりタンク32では53〜59℃程度となっており、生産冷却水の熱を回収することにより約60℃に加熱され、さらにボイラ等からの蒸気(水蒸気)を熱源とした温水加熱器36により約70℃に加熱されて温純水加熱器37にいたる。 On the other hand, the water circulating in the circulation path 31 reaches about 53 to 59 ° C. in the tank 32 by circulating, and is heated to about 60 ° C. by recovering the heat of the production cooling water, and further from the boiler or the like. It is heated to about 70 ° C. by a hot water heater 36 using steam (steam) as a heat source, and reaches a hot pure water heater 37.

そして、超純水W2は、この温純水加熱器37で約60℃に加熱される。供給配管21には、ユースポイント2の直前に限外ろ過膜22が設置されているので、温超純水W3中の微粒子が除去されて57〜60℃でユースポイント2に供給される。この温超純水W3の供給量は、ユースポイント2の最大使用量よりも多く設定された定量である。この限外ろ過膜22の濃縮水は、濃縮水返送配管25からサブタンク12に返送され、このとき濃縮水返送配管25の途中に設けられた第2熱交換器26の熱源となる。そして、ユースポイント2で未使用の温超純水W3は、戻り配管23から該戻り配管23の途中に設けられた第1熱交換器24の熱源となり、約40℃に降温した後、サブタンク12に返送される。 Then, the ultrapure water W2 is heated to about 60 ° C. by the warm pure water heater 37. Since the ultrafiltration membrane 22 is installed immediately before the use point 2 in the supply pipe 21, fine particles in the warm ultrapure water W3 are removed and supplied to the use point 2 at 57 to 60 ° C. The supply amount of the warm ultrapure water W3 is a quantification set to be larger than the maximum usage amount of the use point 2. The concentrated water of the ultrafiltration membrane 22 is returned from the concentrated water return pipe 25 to the sub tank 12, and at this time, becomes a heat source of the second heat exchanger 26 provided in the middle of the concentrated water return pipe 25. Then, the hot ultra-pure water W3 unused at use point 2 becomes a heat source of the first heat exchanger 24 provided in the middle of the return pipe 23 from the return pipe 23, and after the temperature is lowered to about 40 ° C., it is returned to the sub tank 12. Will be done.

(加熱装置3の制御方法)
本実施形態においては、この加熱装置3を以下のようにして制御する。
(Control method of heating device 3)
In the present embodiment, the heating device 3 is controlled as follows.

まず、あらかじめユースポイント2の洗浄機などの設備の過去の稼働状況と、温超純水W3の使用量との時系列データを入手しておく。そして、この過去の時系列データに基づき、ユースポイント2における洗浄機などの設備の将来の稼働状況(デマンド)から、将来の温超純水W3の使用量の時系列の予測データを作成する。なお、過去の時系列データがなくてもユースポイント2の稼働計画から温純水の使用量を容易に予測可能な場合には、あらかじめユースポイント2の設備の過去の時系列データを入手しなくてもよい。 First, time-series data of the past operating status of equipment such as the washing machine at use point 2 and the amount of hot ultra-pure water W3 used are obtained in advance. Then, based on this past time-series data, time-series prediction data of the future usage of warm ultra-pure water W3 is created from the future operation status (demand) of equipment such as a washing machine at use point 2. If the amount of warm pure water used can be easily predicted from the operation plan of use point 2 even if there is no past time series data, it is not necessary to obtain the past time series data of the equipment of use point 2 in advance. good.

このとき系列データからヒートポンプの加熱COPと発停回数の観点から、最適なヒートポンプの運転台数制御を決定する。これは、熱負荷が低い状態で、全部のヒートポンプを運転すると加熱COPが低下してエネルギー効率が悪くなる。そこで、例えば温超純水W3の使用量から、ヒートポンプの加熱COPが所定の値以上となる台数を設定すればよい。すなわち、ユースポイント2の使用量が少なければ、戻り配管23の流量が多くなるため第1熱交換器24の熱源が増加し、第1熱交換器24で熱交換した後の超純水W2の温度が高くなるので、温純水加熱器37で約60℃に加熱するための加熱負荷が小さくなる。したがって、ヒートポンプの稼働台数同じであれば、ヒートポンプの加熱COPが低下するので、この加熱COPが所定の値以上となるようにヒートポンプの稼働台数を削減すればよい。この加熱COPは高い方がエネルギー効率の点では望ましいが、ヒートポンプの能力に応じて適宜範囲で設定すればよく、例えば、加熱COP4〜6の範囲で設定し、この範囲で加熱COPがなるべく高くなるようにヒートポンプの稼働台数を設定するなどすればよい。 At this time, the optimum control of the number of operating heat pumps is determined from the viewpoint of the heating COP of the heat pump and the number of starts and stops from the series data. This is because if all the heat pumps are operated in a state where the heat load is low, the heating COP is lowered and the energy efficiency is deteriorated. Therefore, for example, the number of heat pumps whose heating COP is equal to or higher than a predetermined value may be set based on the amount of hot ultra-pure water W3 used. That is, if the amount of use point 2 used is small, the flow rate of the return pipe 23 increases, so that the heat source of the first heat exchanger 24 increases, and the ultrapure water W2 after heat exchange in the first heat exchanger 24 As the temperature rises, the heating load for heating to about 60 ° C. with the warm pure water heater 37 becomes smaller. Therefore, if the number of operating heat pumps is the same, the heating COP of the heat pump decreases. Therefore, the number of operating heat pumps may be reduced so that the heating COP becomes a predetermined value or more. It is desirable that this heating COP is high in terms of energy efficiency, but it may be set in an appropriate range according to the capacity of the heat pump. For example, it is set in the range of heating COPs 4 to 6, and the heating COP becomes as high as possible in this range. The number of operating heat pumps may be set as described above.

このような制御によりヒートポンプを加熱COPの点で効率化することができるが、ユースポイント2での設備の稼働状況により、温超純水W3の使用量が短時間で急激に低下して復帰することがある。このような場合であってもヒートポンプの稼働台数を制御することで追従することは可能であるが、短時間であるのでヒートポンプの運転効率の向上を図るためには、ヒートポンプの発停回数が大きく増加することになる。これにより、ヒートポンプの故障リスクが高くなってしまうので、将来の温超純水W3の使用量の時系列データから短時間、例えば10分以下程度で使用量が復帰することが予測される場合には、それを見越してヒートポンプの台数制御を行わないようにすることが好ましい。 Although the heat pump can be made more efficient in terms of heating COP by such control, the amount of hot ultra-pure water W3 used may drop sharply in a short time and recover depending on the operating condition of the equipment at use point 2. be. Even in such a case, it is possible to follow up by controlling the number of operating heat pumps, but since it is a short time, the number of times the heat pump is started and stopped is large in order to improve the operating efficiency of the heat pump. It will increase. As a result, the risk of heat pump failure increases. Therefore, if it is predicted from the time-series data of the future usage of warm ultrapure water W3 that the usage will recover in a short time, for example, about 10 minutes or less, In anticipation of this, it is preferable not to control the number of heat pumps.

上述したようにユースポイント2のデマンド予測に基づいて加熱装置3のヒートポンプの運転台数を制御することにより、常に全部のヒートポンプを運転する場合、あるいは一台の大型のヒートポンプを運転する場合に比べてヒートポンプの加熱COPを大きく維持することができるので、ヒートポンプの運転エネルギー(運転コスト)を削減することができる。この際、各ヒートポンプの発停回数が平準化するように、それぞれのヒートポンプを順番に発停するように制御することが好ましい。 By controlling the number of heat pumps in the heating device 3 based on the demand prediction of use point 2 as described above, compared with the case where all the heat pumps are always operated or one large heat pump is operated. Since the heating COP of the heat pump can be maintained large, the operating energy (operating cost) of the heat pump can be reduced. At this time, it is preferable to control each heat pump to start and stop in order so that the number of times of starting and stopping of each heat pump is leveled.

このヒートポンプの運転台数制御は、予測に基づくものであるので、実際のユースポイント2の温純水の使用量に対してタイムラグが生じることがある。したがって、実機を運転しながら実際のユースポイント2の温純水の使用量と合致するように補正をしながら制御することが好ましい。上述したような制御は、CPU(中央演算処理装置)や、フラッシュメモリ、ROM、RAM、ハードディスク等からなる記憶部を有したコンピュータなどにより行うことが好ましい。また、ユースポイント2の稼働状況と温純水の使用量との関連を長期的に蓄積して機械学習により傾向分析して修正を図ることで温純水の使用量の予測をより正確なものとすることができる。 Since the operation number control of this heat pump is based on the prediction, a time lag may occur with respect to the actual amount of hot pure water used at use point 2. Therefore, it is preferable to control while operating the actual machine while making corrections so as to match the amount of warm pure water used in the actual use point 2. The above-mentioned control is preferably performed by a CPU (Central Processing Unit), a computer having a storage unit including a flash memory, a ROM, a RAM, a hard disk, or the like. In addition, it is possible to make the prediction of the amount of warm pure water more accurate by accumulating the relationship between the operating status of use point 2 and the amount of hot pure water used over a long period of time, analyzing the tendency by machine learning, and making corrections. can.

以上、本発明の温純水供給装置の加熱手段の制御方法について、添付図面を参照して説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の変更実施が可能である。例えば、温純水の温度設定は前記実施形態に限定されず、さらに高温あるいは低温の温純水でも適用可能である。また、一次純水装置や二次純水装置11の構成は特に限定されず、種々の構成に適用可能である。さらに、ヒートポンプの熱源としては、生産冷却水に限らず、冷凍機排水など種々の排熱を利用可能である。さらにまた、本実施形態においては温超純水供給装置の場合について説明したが、二次純水装置を有しない温純水供給装置であっても同様に適用可能である。 Although the control method of the heating means of the warm pure water supply device of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the temperature setting of the warm pure water is not limited to the above-described embodiment, and further, the hot pure water at a high temperature or a low temperature can be applied. Further, the configurations of the primary pure water device and the secondary pure water device 11 are not particularly limited, and can be applied to various configurations. Further, as the heat source of the heat pump, not only the production cooling water but also various waste heat such as chiller drainage can be used. Furthermore, although the case of the warm ultra-pure water supply device has been described in this embodiment, the same can be applied to a warm pure water supply device that does not have a secondary pure water supply device.

以下の具体的な実施例に基づき本発明をさらに説明する。 The present invention will be further described based on the following specific examples.

(比較例1)
図1において、ヒートポンプの台数が4台の温超純水供給装置1の該ヒートポンプを常時4台運転して、ユースポイント2に57〜60℃の温超純水W3を所定量供給した。なお、製造直後の超純水W2の温度は23℃であり、第2熱交換器26で25℃に、第1熱交換器24で33〜52℃に、温純水加熱器で60℃にそれぞれ加温した。また、加熱装置3では、加熱媒体である水の送液ポンプ33の出口温度は53〜59℃であり、熱回収チラー34で60℃に、温水加熱器36で70℃にそれぞれ加温した。
(Comparative Example 1)
In FIG. 1, four heat pumps of the hot ultra-pure water supply device 1 having four heat pumps were constantly operated to supply a predetermined amount of hot ultra-pure water W3 at 57 to 60 ° C. to use point 2. The temperature of the ultrapure water W2 immediately after production is 23 ° C., and the temperature of the ultrapure water W2 is adjusted to 25 ° C. by the second heat exchanger 26, 33 to 52 ° C. by the first heat exchanger 24, and 60 ° C. by the warm pure water heater. It was warm. Further, in the heating device 3, the outlet temperature of the water pump 33, which is the heating medium, was 53 to 59 ° C., and the heat recovery chiller 34 heated the temperature to 60 ° C. and the hot water heater 36 heated the temperature to 70 ° C.

(実施例1)
図3に示すようにユースポイント2における洗浄機の設備の稼働状況と温超純水の使用量との時系列データから、ユースポイント2の運転計画に基づき、ユースポイント(POU)での温超純水の使用量の時系列の予測データを作成した。そして、この使用量の予測データに基づき、ヒートポンプの台数が4台の温超純水供給装置1によりユースポイント2に温超純水W3を供給することを想定し、ヒートポンプの加熱COPが4.5〜5.0の範囲内となるようにヒートポンプの運転台数を設定した。このときユースポイントでの温超純水の使用量が低下しても、その低下している時間が10分以下であると予測される場合(図3中の破線の円の箇所)には、ヒートポンプの運転台数は維持することとした。
(Example 1)
As shown in FIG. 3, based on the time-series data of the operating status of the washing machine equipment at use point 2 and the amount of hot ultra-pure water used, the use of warm ultra-pure water at use point (POU) based on the operation plan of use point 2. We created time-series forecast data for quantities. Then, based on the predicted data of the usage amount, it is assumed that the number of heat pumps is 4 to supply the hot ultra-pure water W3 to the use point 2 by the hot ultra-pure water supply device 1, and the heating COP of the heat pump is 4.5 to 5. The number of heat pumps in operation was set so as to be within the range of 0. At this time, even if the amount of warm ultra-pure water used at the point of use decreases, if it is predicted that the decrease time is 10 minutes or less (the part indicated by the broken line in FIG. 3), the heat pump We decided to maintain the number of operating units.

ヒートポンプの運転台数を図3に示すように制御した以外は比較例1と同じ温度条件で製造直後の超純水W2を加温して、ユースポイント2に57〜60℃の温超純水W3を比較例1と同量供給した。 The ultrapure water W2 immediately after production is heated under the same temperature conditions as in Comparative Example 1 except that the number of heat pumps in operation is controlled as shown in FIG. The same amount as in Example 1 was supplied.

上記運転の結果、実施例1では比較例1よりも運転消費電力が削減され、温超純水供給装置1全体の運転コストを約15%削減することができた。これは実施例1の方がヒートポンプの加熱COPを高く維持することができるためであると考えられる。 As a result of the above operation, in Example 1, the operating power consumption was reduced as compared with Comparative Example 1, and the operating cost of the entire hot ultra-pure water supply device 1 could be reduced by about 15%. It is considered that this is because the heating COP of the heat pump can be maintained higher in the first embodiment.

1 温超純水供給装置(温純水供給装置)
2 ユースポイント
3 加熱装置
11 二次純水装置
12 サブタンク
13 ポンプ
14 冷却機(熱交換器)
15 脱気膜
16 紫外線酸化装置
17 送液ポンプ
18 非再生式イオン交換装置
21 供給配管
22 限外ろ過膜
23 戻り配管
24 第1熱交換器(予熱器)
25 濃縮水返送配管
26 第2熱交換器(予熱器)
31 循環路(ヒートポンプ)
32 タンク
33 送液ポンプ(ヒートポンプ)
34 熱回収チラー(加熱器、ヒートポンプ)
35 生産冷却水循環装置
36 温水加熱器
37 温純水加熱器
W1 一次純水
W2 二次純水(超純水)
W3 温超純水
1 Warm ultra-pure water supply device (warm pure water supply device)
2 Use point 3 Heating device 11 Secondary pure water device 12 Sub tank 13 Pump 14 Cooler (heat exchanger)
15 Degassing membrane 16 Ultraviolet oxidizing device 17 Liquid transfer pump 18 Non-regenerative ion exchange device 21 Supply pipe 22 Ultrafiltration membrane 23 Return pipe 24 First heat exchanger (preheater)
25 Concentrated water return pipe 26 Second heat exchanger (preheater)
31 Circulation path (heat pump)
32 Tank 33 Liquid transfer pump (heat pump)
34 Heat recovery chiller (heater, heat pump)
35 Production cooling water circulation device 36 Hot water heater 37 Hot pure water heater W1 Primary pure water W2 Secondary pure water (ultra pure water)
W3 warm ultra-pure water

Claims (5)

純水製造装置と、該純水製造装置からの純水を加熱するための複数台の加熱手段とを有し、この加熱された温純水をユースポイントに供給する供給配管と、該ユースポイントから前記純水製造装置への戻り配管とを有し、前記加熱手段の前段に前記純水を予備的に加熱するためのユースポイントからの戻り配管の水を熱源とする第1熱交換器を有する、温純水供給装置の加熱手段の制御方法であって、
前記ユースポイントの温純水の使用予測データに基づいて、前記加熱手段の運転効率を向上可能な該加熱手段の運転台数を決定し、
この決定された運転台数に基づいて前記加熱手段を制御する、
温純水供給装置の加熱手段の制御方法。
A supply pipe having a pure water production apparatus and a plurality of heating means for heating the pure water from the pure water production apparatus and supplying the heated warm pure water to the use point, and the above from the use point. It has a return pipe to a pure water production apparatus, and has a first heat exchanger using water from the return pipe from a use point for preliminarily heating the pure water as a heat source in front of the heating means. It is a control method of the heating means of the warm pure water supply device.
Based on the usage prediction data of warm pure water at the use point, the number of operating units of the heating means capable of improving the operating efficiency of the heating means is determined.
The heating means is controlled based on the determined number of operating units.
A method of controlling the heating means of the warm pure water supply device.
前記加熱手段がヒートポンプであり、
前記ヒートポンプの運転効率が向上するように前記加熱手段の運転台数を決定する、請求項1に記載の温純水供給装置の加熱手段の制御方法。
The heating means is a heat pump.
The method for controlling a heating means of a warm pure water supply device according to claim 1, wherein the number of operating units of the heating means is determined so as to improve the operating efficiency of the heat pump.
前記ヒートポンプが、熱媒体循環路と、この循環路に設けられた送液手段と、熱媒体の加熱器とを有する、請求項2に記載の温純水供給装置の加熱手段の制御方法。 The method for controlling a heating means of a warm pure water supply device according to claim 2, wherein the heat pump has a heat medium circulation path, a liquid feeding means provided in the circulation path, and a heat medium heater. 前記加熱手段の前段に前記純水を予備的に加熱するための前記温純水の一部を熱源とする第2熱交換器を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の温純水供給装置の加熱手段の制御方法。 The warm pure water supply device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second heat exchanger using a part of the warm pure water as a heat source in front of the heating means. How to control the heating means. 前記ユースポイントの温純水の使用予測データが、前記温純水の使用量の経時変化の予測データである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の温純水供給装置の加熱手段の制御方法。 The method for controlling a heating means of a warm pure water supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the hot pure water usage prediction data of the use point is prediction data of a change over time in the amount of warm pure water used.
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