JP3738993B2 - Cooling apparatus and process cooling wastewater recovery method using the apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品工業、飲料工業を含め様々な冷却用途に使用されている工業プロセス用冷却装置から排出される冷却用排水の再利用に関し、外気湿球温度より3〜5℃以上高い冷却用排水を対象とする冷却装置と該装置を利用した冷却用排水の回収・冷却・再循環を可能とする回収方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
工業プロセスより排出された冷却用排水の冷却装置に対しては従来より多数の提案がされている。
それらの提案について見るに、殆どの提案が、その調整温度を18〜29℃や14〜30℃や15〜20℃に限定され、それらが対象とする工業プロセスの冷却水に対する用途は以下のようなものがある。
a、精密機器などの生産ラインや研究施設での空調室温に近い安定した冷却水
b、クリーンルームの空気調和に用いる冷却水、精密加工機やCVDも冷却水
14〜30℃の中低温域に調整された冷却水
c、18〜29℃の中低温域に調整された冷却水(特開2001−108394 公報に開示)
d、工作機械用伝熱媒体の冷却装置に使用する冷却水
【0003】
下記に前記c項記載の提案について図面を参照してその概略を説明する。
本提案は特開2001−108394公報に開示されたもので、その目的とするところは、冷却すべき機器から排出された被冷却流体である冷却用排水を冷却したのち、冷却すべき機器に還流させる冷却装置に関し、詳しくは冷却装置の冷却塔において生ずる冷却用排水の加熱を防止した冷却装置に関するもので、
上記冷却装置は、図5に見るように、伝熱パイプ52とファン53を有する冷却塔51と、チラー50と、冷却すべき機器60から排出された冷却用排水を冷却塔51からチラー50の順に機器60に還流させる冷却塔51を通過する管路と、該管路より冷却塔51を除くバイパス管路54と、冷却塔51を通過する管路との切り替え手段を形成するバルブ55a、55bとを敷設した冷却装置であって、冷却塔51の入り口温度が出口温度より低いときは、冷却塔51を通過する管路をバルブ55aを介して閉としバルブ55bを介してバイパス管路54を開としてチラー50のみで運転し、この切り替え時の冷却塔の入り口温度から外気乾球温度(開放型)または湿球温度(密閉型)を減じた値を記憶しておき、チラーのみを運転していて、冷却塔入り口温度から外気乾球温度または湿球温度を減じた値が切り替え時よりも大きくなったときは、冷却塔を通過する管路を開としてバイパス管路を閉とする制御をして冷却塔51とチラー50を運転して冷却するようにして、効率良く冷却塔を運転し省エネルギで冷却するようにしたものである。
【0004】
上記提案に見るように、工業プロセスである機器60より排出された冷却用排水の冷却装置は、伝熱パイプ52とファン53を有する冷却塔51と、チラー50とより構成し、機器60から排出された前記冷却用排水を冷却塔51からチラー50の順に送り機器60へ戻し所定の冷却を行なう構成とし、
外気温度が高く冷却塔入り口温度が出口温度より低い間は、冷却用排水の外気による加熱を避けるため、冷却塔51を短絡してチラー50のみの運転を行なうようにしている。
そして、外気温度が低くなったときは、冷却塔51による冷却とチラー50の運転による冷却をする構成にしてある。
則ち、外気温度が高い夏期は冷却塔による冷却を停止しチラーのみの運転としそれ以外の冬期を含む季節には前記チラーの運転による冷却と冷却塔による冷却を併合させている。
【0005】
しかし、上記構成の場合は前記冷却塔の短絡管路の開閉制御は前記したように、冷却塔入り口温度と出口温度の比較により冷却塔の切り入れを決め、そして、この切り替え時の冷却塔の入り口温度から外気乾球温度または湿球温を減じた値を記憶しておき、冷却塔入り口温度から外気乾球温度または湿球温を減じた値が切り替え時よりも大きくなったときは、冷却塔を通過する管路を開としてバイパス管路を閉とする煩雑な制御を必要とするとともに、使用する冷却用排水は18〜29℃の中低温域に限定される。
【0006】
また、従来の一般使用されている冷却装置には図6に示すものがある。該冷却装置は図に見るように、内部に冷却コイル61である伝熱コイルと散水装置62とファン63を有する密閉型冷却塔65と、散水装置66とファン67とよりなる開放型冷却塔68により湿球温度に準ずる冷却水を得て、該冷却水により冷却される凝縮器73と圧縮機69、蒸発器70等よりなる冷凍式チラー71とより構成し、工業プロセスである機器を形成する負荷72より排出される冷却用排水が前記密閉型冷却塔65を経由後チラー71の蒸発器70を経由して、前記負荷72に還流する構成にしてある。
上記従来方式では、冷却用排水の冷却には、その前段に前記したように密閉式冷却塔65を置き後段にチラー71を配置した方式であり、チラーには凝縮器用に専用の開放型冷却塔68を設けている。
【0007】
上記方式の場合、投入された冷却用排水は、理想状態では、前記密閉式冷却塔65においてその時の湿球温度近くまで冷却することができる。そのため、前記密閉式冷却塔65による冷却だけでは不十分のときは前記チラー71を作動させ、蒸発器70を介して更に冷やし目的とする温度に冷却して機器である負荷72に還流させている。
前記投入される冷却用排水の温度が湿球温度より低いときは、前記密閉型冷却塔65を通過させることにより加温されるので、投入される冷却用排水の温度の設計自由度は夏期の湿球温度より3〜5℃以上高い温度と考えられる。
【0008】
そして、前記冷却コイル61だけの冷却で投入された冷却用排水を充分冷却することができる冬期等の外気温度が低い場合は、前記チラー71を運転せず負荷72に還流させるが、この場合前記圧縮機69を停止させるには前段の冷却に使用する密閉式冷却塔65の容量を大きくする必要があり、設備コストの増大が問題となる。
【0009】
また、従来の一般使用されている冷却装置には図7に示すものがある。該冷却装置は図に見るように、冷却塔80と熱交換器81と冷凍機82と冷却用排水を排出する排出源である負荷83とより構成する。
そして、夏期は図の(A)に示すように冷凍機82の図示していない凝縮器の冷却水の放熱に冷却塔80を用い、冷凍機82により冷却用排水を冷却する。中間期・冬期には図の(B)に示すように冷凍機82を稼働させずに冷却塔80により熱交換器81を介して直接冷却用排水を冷却する構成としたものである。
【0010】
上記冷却温度は、外気状態により左右されるので、年間を通じて冷却負荷があり比較的高い温度で冷却可能な用途に使用されている。
近年、生産施設においてはプロセス生産装置の冷却用に15〜25℃程度の冷却水が多量に使用される傾向がありこのような場合には、省エネ効果を上げることできるが、冷却塔だけで冷却しきれない場合は冷凍機の全負荷運転が必要となる。
【0011】
また、牛乳精製時には、超高温殺菌(UHT)後の冷却や、食品用低温殺菌の冷却等が使用され、例えば、前記超高温殺菌後の冷却をする冷却装置の一例を示すパストライザを図8に示してある。
図に見るように本パストライザ110は、点線矢印方向に搬送する搬送コンベア150aを内装し、該搬送コンベア150aを介して高温短時間殺菌ないし超高温殺菌済の製品を充填した瓶、缶等の高温ワーク150を搭載して搬入させ、約75℃の高温より約30℃の低温まで徐々に冷却するトンネル式冷却装置で、冷却水の循環噴射によりワークの熱を収奪冷却する複数の冷却槽をそれぞれ備えた第1冷却領域111、中間冷却領域112、終段冷却領域113を上流より下流に向け備え、第1冷却領域111と終段冷却領域113との間には吸着冷凍機119を設け、中間冷却領域112にはクーリングタワ120を設ける構成とし、
最下流冷却槽には約20℃のリンス水122を供給し、逐次上流に向け循環噴射と溢流125により冷却槽温度を20℃より60℃まで昇温させ、50℃の温水を冷却用排水として外部排出する構成にしてある。
則ち、上記パストライザに於いては、20℃の冷水の供給を受け50℃の冷却用排水を排出している。
【0012】
なお、牛乳や粘性の低い乳製品の場合は71℃、16秒、または72℃、15秒以上、アイスクリーム・ミックスの場合は72〜82℃で15〜25秒の殺菌を行い、これを冷却し上記したように40℃〜60℃の冷却用排水を排出させている。これらに使用する冷却水には18〜20℃の地下水を汲み上げ使用して、前記したように35〜50℃に昇温され外部へ排出廃棄されており、地球環境保護の見地からも使用量規制の強化の傾向を形成されている。そのためにも、省水、省エネ、環境保護の見地より前記排出された冷却用排水の回収手段の迅速な形成が強く望まれている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、食品工業、飲料工業を含め様々な冷却用途に使用されている工業プロセス用冷却装置から排出される冷却用排水の再利用に関し、特に外気湿球温度より高い温度を持つ冷却用排水の回収を目的とし、そのため、冷却塔と、冷却塔より得られた冷却水により冷却される凝縮器を備えた冷凍式チラーとによる冷却を行なうようにして、外気温度の低い時は前記冷凍式チラーの運転を自動的に停止させる等の通年を通して省エネ効果の高い冷却装置と、該装置を利用した冷却用排水の回収方法を提供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために構成された本発明の冷却装置は、
伝熱コイルと、該コイルに水を循環散布する散水装置と、前記コイル表面に空気を接触させる送風ファンとからなる密閉式冷却塔と、
前記伝熱コイルを還流して形成される冷却水により冷却される凝縮器と該凝縮器に接続する圧縮機と膨張弁と蒸発器等からなる冷凍式チラーとを設け、
負荷から排出される冷却用排水の戻り流路が、前記密閉式冷却塔の伝熱コイルを通過し、ついで前記冷凍式チラーの蒸発器を経由還流する構成としたことを特徴とする。
【0015】
上記の発明は、前記冷却塔に密閉式冷却塔を使用し、該冷却塔に内装した伝熱コイルにより負荷より排出された冷却用排水の前段の冷却を行なわせ、後段の冷却は、前記伝熱コイルにより得られた冷却水により冷却される凝縮器を備え且つ出力制御手段を持つ冷凍式チラーを使用する構成にしてある。
【0016】
なお、前記の発明の冷却装置における、圧縮機は容量制御型の容積圧縮機よりなる構成が好ましい。
【0017】
上記事項は、本発明の冷却装置に使用する冷凍式チラーに容量制御型の容積圧縮機の使用に係わるもので、該圧縮機の使用により、スライド弁等による無段階または多段式容量制御が可能となり、外気温度が低下時の凝縮温度及び凝縮圧力の低下につれ、チラー出力を自動的に制御するようにしてある。
則ち、前記冷凍式チラーには、容量制御型の容積圧縮機を備える構造にしてあるため、外気の変動により起きる凝縮器の凝縮温度の変化に伴い圧縮機の出力制御を自動的に行なうことができ、夏冬の中間期の冷凍機出力容量の低下をも可能にし後段の冷却の冬期停止期間の増大も図ることができ、外気温度の低下にあわせて後段の冷却を前段の冷却に、リニア且つ強制制御なしに移行させることができる。
【0018】
そして、前記本発明の冷却装置の使用により、可能となった冷却用排水の回収方法は、
複数の温度の異なる冷却負荷を有するプロセス冷却用排水のリサイクル回収方法において、
プロセス負荷から排出される冷却用排水の戻り流路における冷却が、前後複数段の冷却により行なうようにし、
前段の冷却は冷却塔を介して形成された冷熱源による直接冷却を行い、
後段の冷却は、前記冷熱源により冷却される凝縮器を備えるとともに容量制御による出力制御手段を持つ冷凍式チラーを介しての間接冷却を行い、負荷の要求温度に対応させ、
外気温度の低い間は前記冷凍式チラーによる間接冷却を停止させ省エネ的冷却用排水の回収を可能としたことを要旨とする。
【0019】
上記発明は、前記本発明の冷却装置の使用により可能となったプロセス冷却用排水の回収方法について記載したもので、則ちその回収方法は、プロセスの冷却負荷より加熱排出された冷却用排水が再度冷却され回収されて前記負荷に戻る過程において、設けられた前後複数段の冷却工程により形成したものである。
その冷却工程は前段に冷却塔による冷却を先行させ、外気湿球温度近くまでは可能となる冷却を行い、後段の冷却工程において、前記冷却塔よりの冷熱源により冷却される凝縮器を備えた冷凍式チラーを介在させた間接冷却を行なうようにし、その後段の冷却工程は外気温度の変化に対応して前記冷凍式チラーに備えた出力制御手段により自動的に出力調整を可能にしたものである。
【0020】
そして、上記したように、前記冷却用排水の回収方法における冷凍式チラーの圧縮機は、好ましくは容量制御型の容積圧縮機の使用により出力制御手段を形成させ、前記外気温度の変動に対応し連続出力制御を行なうようにしてある。
【0021】
または、本発明は、前記冷却用排水の回収方法における冷却塔は、前記冷却用排水と前記凝縮器冷却水とを空気に間接接触させる密閉型冷却塔を使用して、該間接接触を介しての冷却により冷却用排水の前段の冷却を形成させるとともに、前記間接接触により得られた冷却水により冷却される凝縮器を備え且つ出力制御手段を持つ冷凍式チラーの蒸発潜熱による冷却により後段の冷却を形成させることが好ましい。
【0022】
または、前記冷却用排水の回収方法における冷却塔は、水と空気との直接接触により冷却水を得る開放型と前記冷却用排水を空気に間接接触させる密閉型とを兼用した密閉・開放兼用型冷却塔を使用して、前記密閉型の間接接触により前段の冷却を形成させ、前記開放型により得られた湿球温度に準じた冷却水により冷却される凝縮器を備え且つ出力制御手段を持つ冷凍式チラーの蒸発潜熱による後段の冷却を形成させることが好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を例示的に説明する。但しこの実施の形態に説明されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の冷却装置の第1の発明の概略の構成を示す図で、図2は本発明の冷却装置の第2の発明の概略の構成を示す図で、図3は、本発明の冷却装置の第3の発明の概略の構成を示す図で、図4は図1の冷却装置において別の負荷態様を持つ負荷に対応する冷却の状態を示す図である。
【0024】
図1には、本発明の比較例たる冷却装置の概略構成を示してある。図に見るように、本冷却装置は、開放型冷却塔10aと該冷却塔により生成された冷却水を冷熱源とする熱交換器15と、前記冷却水により冷却される凝縮器16と容量制御型の容積圧縮機17と蒸発器18等よりなる冷凍式チラー20と冷水タンク21と、循環路23とより構成し、前記熱交換器15により前記冷却排水循環路23の前段冷却部23aを構成し、前記チラー20の蒸発器18により後段冷却部23bを構成し、プロセス冷却器である負荷22から排出され循環路23を介して還流する。
上記前後段部位の冷却の状況を外気温度27℃で、42℃の冷却用排水を使用した場合の一実施例につき各部位の温度を示してある。則ち、前段冷却部23aで32℃に冷却し、後段冷却部23bで18℃に冷却還流させている。
なお、図に示す冷水タンク21は必要に応じて付設して負荷状況に対応させている。
【0025】
前記開放型冷却塔10aは、散水装置11とファン12と水タンク13とよりなり、散水装置11により散布された散布水は外気湿球温度より3〜5℃以上高い温度まで冷却され、それが熱交換器15と凝縮器16に供給され、前記熱交換器15は前段冷却部23aを形成し、凝縮器16はチラー20を作動させ蒸発器18を介して後段冷却部23bを形成している。
【0026】
上記したように本冷却装置の冷却は、開放型冷却塔10aを介して得られる外気湿球温度により左右され、冬期等においては前記湿球温度が下り、前段冷却部23aによる冷却で充分となり、後段冷却部23bのチラー20は運転停止状態に置かれる。
則ち外気温度が高いときは、前段冷却部と後段冷却部を同時に使用し、外気温度が低い時期においては外気温度の下降と、後段冷却負荷量に応じて前記容量制御型の容積圧縮機17のスライド弁等制御による容量制御を、自動的に出力制御を行なわせて外気温度の変動に対応させ、極端の場合は前段の冷却のみで行なわせ、効率的冷却運転を行なうようにしてある。
【0027】
図2には、本発明の冷却装置の発明の概略の構成を示してある。図に見るように、本発明の冷却装置は、密閉型冷却塔10bと該冷却塔に内装した伝熱コイル19と、凝縮器16と容量制御型の容積圧縮機17と蒸発器18等よりなる冷凍式チラー20と、冷水タンク21と、循環路23とより構成し、前記伝熱コイル19により前記冷却排水循環路23の前段冷却部23aを構成し、前記チラー20の蒸発器18により後段冷却部23bを構成し、プロセス冷却器である負荷22から排出され循環路23を介して還流させている。
上記前後段部位の冷却の状況を外気温度27℃で、42℃の冷却用排水を使用した場合の一実施例につき各部位の温度を示してある。則ち、前段冷却部23aで32℃に冷却し、後段冷却部23bで18℃に冷却還流させている。
なお、図に示す冷水タンク21は必要に応じて付設して負荷状況に対応させている。
【0028】
前記密閉型冷却塔10bは、散水装置11とファン12と水タンク13と伝熱コイル19よりなり、前記伝熱コイルを流れる流体は外気湿球温度に3〜5℃加算された温度まで冷却され、前記冷却用排水23aを冷却するとともに、前記凝縮器16の冷却水を形成している。
【0029】
上記したように本冷却装置の冷却は、密閉型冷却塔10bを介して得られる外気の湿球温度により左右され、外気温度が高いときは、前段冷却部と後段冷却部を同時に使用し、外気温度が低い時期においては外気温度の下降と、後段冷却負荷量により容量制御型の容積圧縮機17のスライド弁等制御を介しての容量制御をさせ、自動的に圧縮機の出力制御を行なわせて極端の場合は前段の冷却のみを行なわせ、効率的冷却運転を行なうようにしてある。
【0030】
図3には、本発明の比較例の冷却装置の概略構成を示してある。図に見るように、本冷却装置は、密閉・開放兼用型冷却塔10cと該冷却塔に内装された伝熱コイル19と、凝縮器16と容量制御型の容積圧縮機17と蒸発器18等よりなる冷凍式チラー20と、冷水タンク21と、循環路23とより構成し、前記伝熱コイル19により前記冷却排水循環路23の前段冷却部23aを構成し、前記チラー20の蒸発器18により後段冷却部23bを構成し、プロセス冷却器である負荷22から排出され循環路23を介して還流させる。
上記前後段部位の冷却の状況を外気温度27℃で、42℃の冷却用排水を使用した場合の一実施例につき、各部位の温度を示してある。則ち、前段冷却部23aで32℃に冷却し、後段冷却部23bで18℃に冷却還流させている。
なお、図に示す冷水タンク21は必要に応じて付設して負荷状況に対応させている。
【0031】
前記密閉・開放兼用型冷却塔10cは、散水装置11とファン12と水タンク13と伝熱コイル19よりなり、前記伝熱コイル19を流れる流体は外気湿球温度に3〜5℃加算された温度まで冷却され、前記冷却水13aは開放型冷却塔構造にて冷却された水を介して凝縮器16を冷却する。
【0032】
上記したように本冷却装置の冷却は、密閉・開放兼用型冷却塔10cを介して得られる外気の乾湿球温度により左右され、外気温度が高いときは、前段冷却部と後段冷却部を同時に使用し、外気温度が低い時期においては、後段冷却負荷量に対応して、出力制御手段を形成する前記容量制御型の容積圧縮機17のスライド弁等制御により自動的に出力制御を行なわせて外気温度の変動に対応させ、極端の場合は前段の冷却のみで行なわせ、効率的冷却運転を行なうようにしてある。
【0033】
図4には図1の冷却装置においてプロセス冷却器である負荷の別の態様に対応する冷却の状態を一実施例により示してある。
図に示すように、この場合の負荷は、茶等より香料を抽出するフレーバリング後に使用する冷却器22aと、食品用超高温殺菌(100〜120℃)後に使用する冷却器であるパストライザ22bと、高温殺菌(70〜100℃)後に使用する冷却器22cにより構成された場合を示してあり、循環路23には約50℃の冷却用排水が還流され、夏期においては前段冷却部23aで32℃程度に冷却され、後段冷却部23bで20℃程度に冷却させている。
なお、図に示す冷水タンク21は前記図1、2、3と同様に必要に応じて付設して負荷状況に対応させている。
【0034】
【発明の効果】
本発明は上記構成により下記効果を奏する。
本発明の冷却装置において、その冷却は、外気の乾球温度ないし湿球温度により左右され、外気温度が高いときは、前段冷却部と後段冷却部を同時に使用し、外気温度が低い時期においては後段冷却負荷量により作動する、前記容量制御型の容積圧縮機のスライド弁等制御により自動的に出力制御を行なわせて外気温度の変動に対応させ、極端の場合は前段の冷却のみで行なわせ、効率的冷却運転を行なうようにしてある。
そして、地下水等を冷却水として大量に使用するプロセス用冷却装置から排出される冷却用排水の回収・再利用を可能にし、前記冷却排水による河川、海の汚染防止を行うとともに、大なる省水(取水、排水の削減)、省エネ効果を上げ、環境保護に役立ち、且つ生産コストの削減に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の比較例の冷却装置の概略構成を示す図である。
【図2】 本発明の冷却装置の第2の発明の概略の構成を示す図である。
【図3】 本発明の比較例の冷却装置の概略構成を示す図である。
【図4】 図1の冷却装置において別の負荷態様に対応する冷却の状態を示す図である。
【図5】 従来のプロセス冷却用排水の冷却装置の概略構成を示す図である。
【図6】 従来のプロセス冷却用排水の冷却装置の概略構成を示す図である。
【図7】 外気の温度により使い分けるフリークーリングの概略構成を示す図である。
【図8】 超高温殺菌後の瓶、缶詰め飲料製品を冷却をするパストライザの概略の構成を示す図である。
【符号の説明】
10a 開放型冷却塔
10b 密閉型冷却塔
10c 開放・密閉兼用型冷却塔
11 散水装置
12 ファン
13 水タンク
13a 冷却水
15 水熱交換器
16 凝縮器
17 容量制御型の容積圧縮機
18 蒸発器
19 伝熱コイル
20 冷凍式チラー
21 冷水タンク
22 負荷
23 循環路
23a 前段冷却部
23b 後段冷却部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the reuse of cooling wastewater discharged from industrial process cooling devices used in various cooling applications including the food industry and beverage industry, and for cooling higher by 3 to 5 ° C. than the outside air wet bulb temperature. The present invention relates to a cooling device for drainage and a recovery method that enables recovery, cooling, and recirculation of cooling wastewater using the device.
[0002]
[Prior art]
Many proposals have been made for cooling apparatuses for cooling wastewater discharged from industrial processes.
Looking at those proposals, most of the proposals are limited to 18-29 ° C, 14-30 ° C, 15-20 ° C, and the uses for industrial process cooling water they are intended for are as follows: There is something.
a, Air conditioning in production lines such as precision equipment, and research facilities. Stable cooling water near room temperature, cooling water used for clean room air conditioning, precision processing machines and CVD are also adjusted to a medium to low temperature range of 14-30 ° C. Cooling water c, cooling water adjusted to a medium to low temperature range of 18 to 29 ° C. (disclosed in JP-A-2001-108394)
d, cooling water used for a cooling device for a heat transfer medium for machine tools
The outline of the proposal described in the item c will be described below with reference to the drawings.
This proposal is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-108394. The purpose of this proposal is to cool the cooling wastewater, which is the fluid to be cooled, discharged from the equipment to be cooled, and then return to the equipment to be cooled. In particular, it relates to a cooling device that prevents heating of cooling drainage generated in the cooling tower of the cooling device,
As shown in FIG. 5, the cooling device includes a cooling tower 51 having a heat transfer pipe 52 and a
[0004]
As seen in the above proposal, the cooling device for cooling wastewater discharged from the
While the outside air temperature is high and the cooling tower inlet temperature is lower than the outlet temperature, the cooling tower 51 is short-circuited and only the
And when outside temperature becomes low, it is set as the structure which cools by the cooling tower 51 and the cooling by the driving | operation of the
That is, the cooling by the cooling tower is stopped during the summer season when the outside air temperature is high, and only the chiller is operated, and the cooling by the cooling tower and the cooling by the cooling tower are combined in other seasons including the winter season.
[0005]
However, in the case of the above configuration, as described above, the switching control of the short circuit pipe of the cooling tower determines the cut-off of the cooling tower by comparing the cooling tower inlet temperature and the outlet temperature, and the cooling tower at the time of this switching Store the value obtained by subtracting the outside air dry bulb temperature or wet bulb temperature from the entrance temperature, and if the value obtained by subtracting the outside air dry bulb temperature or wet bulb temperature from the cooling tower entrance temperature is greater than the value at the time of switching, cooling is performed. While requiring complicated control to open the pipeline passing through the tower and close the bypass pipeline, the cooling drainage used is limited to the mid to low temperature range of 18-29 ° C.
[0006]
Further, there is a conventional cooling device that is generally used as shown in FIG. As shown in the figure, the cooling device includes a closed type cooling tower 65 having a heat transfer coil as a
In the above conventional method, the cooling drainage is cooled by placing the hermetic cooling tower 65 in the preceding stage and placing the
[0007]
In the case of the above method, the cooling wastewater that has been charged can be cooled to near the wet bulb temperature at that time in the sealed cooling tower 65 in an ideal state. Therefore, when the cooling by the hermetic cooling tower 65 is not sufficient, the
When the temperature of the cooling wastewater to be charged is lower than the wet bulb temperature, it is heated by passing through the hermetic cooling tower 65. The temperature is considered to be 3 to 5 ° C. higher than the wet bulb temperature.
[0008]
Then, when the outside air temperature is low, such as in winter, when the cooling wastewater introduced by cooling only the
[0009]
A conventional cooling device that is generally used is shown in FIG. As shown in the figure, the cooling device includes a cooling tower 80, a heat exchanger 81, a refrigerator 82, and a
In the summer, as shown in FIG. 5A, the cooling tower 80 is used to dissipate cooling water from a condenser (not shown) of the refrigerator 82, and the cooling water is cooled by the refrigerator 82. In the intermediate period / winter period, as shown in (B) of the figure, the cooling water is directly cooled by the cooling tower 80 via the heat exchanger 81 without operating the refrigerator 82.
[0010]
Since the cooling temperature depends on the outside air state, the cooling temperature is used for applications that have a cooling load throughout the year and can be cooled at a relatively high temperature.
In recent years, production facilities tend to use a large amount of cooling water of about 15 to 25 ° C. for cooling process production equipment. In such a case, the energy saving effect can be improved. If it cannot be exhausted, full load operation of the refrigerator is required.
[0011]
Further, during milk purification, cooling after ultra high temperature sterilization (UHT), cooling for food pasteurization, etc. are used. For example, FIG. It is shown.
As shown in the figure, the
Rinsing
In other words, in the above-mentioned path riser, cooling water at 50 ° C. is discharged by receiving cold water at 20 ° C.
[0012]
In the case of milk or low-viscosity dairy products, sterilization is performed at 71 ° C., 16 seconds, or 72 ° C. for 15 seconds or more. As described above, the cooling wastewater at 40 ° C. to 60 ° C. is discharged. The cooling water used for these is pumped from 18 to 20 ° C groundwater and heated to 35 to 50 ° C as described above and discharged to the outside. The amount of use is also restricted from the viewpoint of protecting the global environment. The trend of strengthening is being formed. For this purpose, the rapid formation of the means for collecting the discharged cooling water is strongly desired from the viewpoint of water saving, energy saving and environmental protection.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and relates to the reuse of cooling wastewater discharged from industrial process cooling devices used in various cooling applications including the food industry and the beverage industry. The purpose is to collect cooling wastewater having a temperature higher than the sphere temperature. Therefore, cooling is performed by a cooling tower and a refrigeration chiller equipped with a condenser cooled by cooling water obtained from the cooling tower. The present invention provides a cooling device having a high energy-saving effect throughout the year, such as automatically stopping the operation of the refrigeration chiller when the outside air temperature is low, and a cooling drainage recovery method using the device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The cooling device of the present invention configured in order to achieve the above object,
A hermetic cooling tower comprising a heat transfer coil, a watering device that circulates and distributes water to the coil, and a blower fan that brings air into contact with the coil surface;
A condenser cooled by cooling water formed by refluxing the heat transfer coil, a compressor connected to the condenser, an refrigeration chiller including an expansion valve, an evaporator, and the like;
The return flow path of the cooling wastewater discharged from the load passes through the heat transfer coil of the hermetic cooling tower and then recirculates through the evaporator of the refrigeration chiller.
[0015]
Invention above SL uses closed cooling tower to the cooling tower, the cooling tower to perform the pre-stage of the cooling of the interior and cooling drainage discharged from the load by heat transfer coils, the subsequent cooling, the A refrigeration chiller having a condenser cooled by cooling water obtained by the heat transfer coil and having output control means is used.
[0016]
In the cooling device of the present invention, the compressor is preferably composed of a capacity control type volumetric compressor.
[0017]
The above matters relate to the use of a capacity control type volumetric compressor for the refrigeration chiller used in the cooling device of the present invention. By using the compressor, stepless or multistage capacity control by a slide valve or the like is possible. Thus, the chiller output is automatically controlled as the condensation temperature and the condensation pressure decrease when the outside air temperature decreases.
In other words, since the refrigeration chiller has a capacity control type volumetric compressor, the compressor output is automatically controlled as the condenser condensing temperature changes due to fluctuations in the outside air. It is possible to reduce the output capacity of the refrigerator in the middle of summer and winter and increase the winter stop period of the latter stage cooling. It is possible to shift without linear and forced control.
[0018]
And, by using the cooling device of the present invention, a cooling drainage recovery method made possible is:
In a method for recycling and recovering waste water for process cooling having a plurality of cooling loads with different temperatures,
Cooling in the return flow path of the cooling drainage discharged from the process load is performed by multiple stages of cooling,
The first stage cooling is performed directly by a cooling heat source formed through a cooling tower,
The latter stage cooling includes indirect cooling through a refrigeration chiller having a condenser cooled by the cold heat source and having an output control means by capacity control, to correspond to the required temperature of the load,
The gist of the invention is that the indirect cooling by the refrigeration chiller is stopped while the outside air temperature is low, and the energy-saving cooling waste water can be collected.
[0019]
The above-described invention describes the process cooling wastewater recovery method enabled by the use of the cooling device of the present invention. That is, the recovery method is that the cooling wastewater heated and discharged from the cooling load of the process. In the process of being cooled again, recovered, and returned to the load, it is formed by a plurality of cooling steps provided before and after.
The cooling process precedes the cooling by the cooling tower in the previous stage, performs the cooling that is possible up to the temperature of the outside wet bulb temperature, and in the subsequent cooling process, a condenser that is cooled by the cooling heat source from the cooling tower is provided. Indirect cooling with a refrigeration chiller is performed, and the subsequent cooling process automatically adjusts the output by the output control means provided in the refrigeration chiller in response to changes in the outside air temperature. is there.
[0020]
As described above, the compressor of the refrigeration chiller in the cooling drainage recovery method preferably forms an output control means by using a capacity control type volumetric compressor to cope with fluctuations in the outside air temperature. Continuous output control is performed.
[0021]
Alternatively, according to the present invention, the cooling tower in the cooling drainage recovery method uses a hermetic cooling tower that indirectly contacts the cooling drainage and the condenser cooling water with air, and through the indirect contact. The cooling of the first stage of the cooling drainage is formed by cooling the second stage, and the second stage is cooled by cooling by the latent heat of evaporation of the refrigeration chiller having a condenser cooled by the cooling water obtained by the indirect contact and having the output control means. Is preferably formed.
[0022]
Alternatively, the cooling tower in the cooling drainage recovery method is a sealed / open type that combines an open type that obtains cooling water by direct contact between water and air and a closed type that indirectly contacts the cooling drainage with air. A cooling tower is used to form the previous stage cooling by indirect contact with the closed type, and a condenser cooled by cooling water according to the wet bulb temperature obtained by the open type is provided and has an output control means. It is preferable to form subsequent cooling by the latent heat of vaporization of the refrigeration chiller.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be exemplarily described below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the structural parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the first invention of the cooling device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the second invention of the cooling device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a third invention of the cooling device of FIG. 4, and FIG. 4 is a diagram showing a cooling state corresponding to a load having another load mode in the cooling device of FIG.
[0024]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a cooling device as a comparative example of the present invention. As seen in the figure, the cooling device includes a
The cooling conditions of the front and rear stage parts are shown as follows: the temperature of each part is shown for one example in the case of using a cooling drainage of 42 ° C. at an outside air temperature of 27 ° C. That is, it is cooled to 32 ° C. by the
In addition, the cold water tank 21 shown in the figure is attached as necessary to correspond to the load situation.
[0025]
The open-
[0026]
As described above, the cooling of the present cooling device depends on the outside wet bulb temperature obtained via the open
That is, when the outside air temperature is high, the front-stage cooling unit and the rear-stage cooling unit are used at the same time, and when the outside air temperature is low, the capacity control type
[0027]
FIG. 2 shows the configuration of the inventions of the outline of the cooling system of the present invention. As shown in the figure, the cooling device of the present invention comprises a
The cooling conditions of the front and rear stage parts are shown as follows: the temperature of each part is shown for one example in the case of using a cooling drainage of 42 ° C. at an outside air temperature of 27 ° C. That is, it is cooled to 32 ° C. by the
In addition, the cold water tank 21 shown in the figure is attached as necessary to correspond to the load situation.
[0028]
The
[0029]
As described above, the cooling of the cooling device depends on the wet bulb temperature of the outside air obtained through the sealed
[0030]
FIG. 3 shows a schematic configuration of a cooling device of a comparative example of the present invention. As seen in the figure, the cooling device includes a
The temperature of each part is shown for one example in which the cooling condition of the front and rear stage parts is an outside temperature of 27 ° C. and a cooling drainage of 42 ° C. is used. That is, it is cooled to 32 ° C. by the
In addition, the cold water tank 21 shown in the figure is attached as necessary to correspond to the load situation.
[0031]
The closed / open combined cooling tower 10c includes a watering
[0032]
As described above, the cooling of the present cooling device depends on the wet and dry bulb temperature of the outside air obtained through the closed / open type combined cooling tower 10c. When the outside air temperature is high, the front cooling unit and the rear cooling unit are used simultaneously. When the outside air temperature is low, the output control is automatically performed by controlling the slide valve of the displacement control
[0033]
FIG. 4 shows a cooling state corresponding to another aspect of a load which is a process cooler in the cooling apparatus of FIG. 1 according to an embodiment.
As shown in the figure, the loads in this case are a cooler 22a used after flavoring to extract a fragrance from tea and the like, and a
In addition, the cold water tank 21 shown in the figure is attached as necessary in the same manner as in FIGS.
[0034]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects by the above configuration.
In the cooling device of the present invention, the cooling depends on the dry bulb temperature or wet bulb temperature of the outside air. When the outside air temperature is high, the front cooling unit and the rear cooling unit are used at the same time, and the outside air temperature is low. The output control is automatically performed by controlling the slide valve of the displacement control type capacity compressor that operates according to the cooling load of the latter stage to cope with fluctuations in the outside air temperature. In extreme cases, only the first stage cooling is performed. An efficient cooling operation is performed.
It enables the recovery and reuse of cooling effluent discharged from process cooling equipment that uses a large amount of groundwater as cooling water, prevents pollution of rivers and seas by the cooling effluent, and saves a large amount of water. (Reduction of water intake and drainage) Increases energy saving effect, helps protect the environment, and contributes to reduction of production costs.
[Brief description of the drawings]
1 is a diagram showing an outline Ryaku構 configuration of cooling device of a comparative example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a second aspect of the cooling device of the present invention.
3 is a diagram showing an outline Ryaku構 configuration of cooling device of a comparative example of the present invention.
4 is a diagram showing a cooling state corresponding to another load mode in the cooling device of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional cooling device for drainage for process cooling.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional cooling device for drainage for process cooling.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of free cooling that is selectively used depending on the temperature of outside air.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a pasteurizer that cools a bottle and a canned beverage product after ultra-high temperature sterilization.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記伝熱コイルを還流して形成される冷却水により冷却される凝縮器と該凝縮器に接続する圧縮機と膨張弁と蒸発器等からなる冷凍式チラーとを設け、
負荷から排出される冷却用排水の戻り流路が、前記密閉式冷却塔の伝熱コイルを通過し、ついで前記冷凍式チラーの蒸発器を経由還流する構成としたことを特徴とする冷却装置。A hermetic cooling tower comprising a heat transfer coil, a watering device that circulates and distributes water to the coil, and a blower fan that brings air into contact with the coil surface;
A condenser cooled by cooling water formed by refluxing the heat transfer coil, a compressor connected to the condenser, an refrigeration chiller including an expansion valve, an evaporator, and the like;
A cooling apparatus characterized in that a return flow path of cooling drainage discharged from a load passes through a heat transfer coil of the hermetic cooling tower and then recirculates through the evaporator of the refrigeration chiller.
プロセス負荷から排出される冷却用排水の戻り流路における冷却が、前後複数段の冷却により行なうようにし、
前段の冷却は冷却塔を介して形成された冷熱源による直接冷却を行い、
後段の冷却は、前記冷熱源により冷却される凝縮器を備えた冷凍式チラーによる間接冷却により行い、負荷の要求温度に対応させるとともに、
外気温度の低い間は前記冷凍式チラーによる間接冷却を停止させ、
更に前記冷却塔は、前記冷却用排水と前記凝縮器冷却水とを空気に間接接触させる密閉型冷却塔を使用して、該間接接触を介しての冷却により冷却用排水の前段の冷却を形成させるとともに、前記間接接触により得られた冷却水により冷却される凝縮器を備えた冷凍式チラーの蒸発潜熱による冷却により後段の冷却を形成させるようにしたことを特徴とするプロセス冷却用排水の回収方法。In a method for recycling and recovering waste water for process cooling having a plurality of cooling loads with different temperatures,
Cooling in the return flow path of the cooling drainage discharged from the process load is performed by multiple stages of cooling,
The first stage cooling is performed directly by a cooling heat source formed through a cooling tower,
The latter stage cooling is performed by indirect cooling with a refrigeration chiller equipped with a condenser cooled by the cold heat source, to meet the required temperature of the load,
While the outside air temperature is low, stop the indirect cooling by the refrigeration chiller ,
Further, the cooling tower uses a hermetic cooling tower that indirectly contacts the cooling waste water and the condenser cooling water with air, and forms cooling before the cooling waste water by cooling through the indirect contact. together it is, the indirect contact with the resulting cooling water by drainage characteristics and to pulp process cooling that so as to form a subsequent cooling by cooling by latent heat of vaporization of the refrigeration chiller having a condenser which is cooled Recovery method.
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