KR20190046717A - Ultrapure water production equipment - Google Patents

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KR20190046717A
KR20190046717A KR1020187034318A KR20187034318A KR20190046717A KR 20190046717 A KR20190046717 A KR 20190046717A KR 1020187034318 A KR1020187034318 A KR 1020187034318A KR 20187034318 A KR20187034318 A KR 20187034318A KR 20190046717 A KR20190046717 A KR 20190046717A
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Abstract

유즈 포인트에 송수되는 초순수를 가온하여 온초순수로 하기 위한 열교환기의 열원 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 1 차 순수를 냉각시키기 위한 비용을 저감시킬 수 있는 초순수 제조 장치를 제공한다. 서브 시스템 (4) 으로부터의 2 차 순수를 열교환기 (6), 열교환기 (10) 및 열교환기 (12) 로 가열하여 유즈 포인트로 보낸다. 열교환기 (6) 의 열원은 유즈 포인트로부터의 리턴 온초순수이다. 이 리턴 초순수는, 열교환기 (6) 및 열교환기 (43) 로 강온된 후, 서브 탱크 (2) 에 도입된다. 열교환기 (10) 에는, 히트 펌프 (20) 로 가열된 제 1 매체수가 순환 통수된다. 히트 펌프 (20) 의 증발기 (21) 에는 제 2 매체수가 순환된다. 제 2 매체수의 순환 유로에는, 유즈 포인트 (40) 로부터의 온배수가 통수되는 열교환기 (26) 가 설치되고, 열교환기 (26) 보다 상류측에 열교환기 (43) 가 형성되어 있다.There is provided an ultrapure water producing apparatus capable of reducing a heat source cost of a heat exchanger for converting ultrapure water sent to a use point into pure ultrapure water and reducing the cost for cooling the primary pure water. The secondary pure water from the subsystem 4 is heated by the heat exchanger 6, the heat exchanger 10 and the heat exchanger 12 and sent to the use point. The heat source of the heat exchanger 6 is the return-on-ultrapure water from the use point. The return ultrapure water is cooled to the heat exchanger 6 and the heat exchanger 43, and then introduced into the sub tank 2. In the heat exchanger (10), the first medium heated by the heat pump (20) circulates and flows. The evaporator (21) of the heat pump (20) circulates the second medium. A heat exchanger 26 through which the hot water from the use point 40 passes is provided in the circulation channel of the second medium number and a heat exchanger 43 is formed on the upstream side of the heat exchanger 26.

Figure P1020187034318
Figure P1020187034318

Description

초순수 제조 장치Ultrapure water production equipment

본 발명은 초순수 제조 장치에 관한 것으로, 특히 2 차 순수 제조 장치로부터의 초순수를 열교환기로 가열하여 온 (溫) 초순수로 하여 유즈 포인트에 공급하는 초순수 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrapure water producing apparatus, and more particularly, to an ultrapure water producing apparatus for supplying ultrapure water from a secondary pure water producing apparatus to a use point by heating the ultrapure water with a heat exchanger as hot ultrapure water.

반도체 세정용 수 (水) 로서 사용되고 있는 초순수는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 전처리 시스템 (50), 1 차 순수 제조 장치 (60), 2 차 순수 제조 장치 (서브 시스템이라 칭해지는 경우도 많다) (70) 로 구성되는 초순수 제조 장치로 원수 (공업용 수, 시수, 우물물 등) 를 처리함으로써 제조된다 (특허문헌 1). 도 2 에 있어서 각 시스템의 역할은 다음과 같다.The ultrapure water used as the semiconductor cleaning water is supplied to the pretreatment system 50, the primary pure water producing apparatus 60 and the secondary pure water producing apparatus (often referred to as a subsystem) (Industrial water, seawater, well water, etc.) with an ultrapure water producing apparatus composed of a high-purity water (see Patent Document 1). 2, the roles of the respective systems are as follows.

응집, 가압 부상 (침전), 여과 (막 여과) 장치 등 (이 종래예에서는 응집 여과 장치) 로 이루어지는 전처리 시스템 (50) 에서는, 원수 중의 현탁 물질이나 콜로이드 물질의 제거를 실시한다. 또, 이 과정에서는 고분자계 유기물, 소수성 유기물 등의 제거도 가능하다.In the pretreatment system 50 comprising coagulation, floatation (sedimentation), filtration (membrane filtration) and the like (in this conventional example, flocculation filtration device), suspended substances and colloidal substances in raw water are removed. In this process, it is also possible to remove high molecular organic materials, hydrophobic organic materials, and the like.

전처리된 물의 탱크 (61), 열교환기 (65), 역침투막 처리 장치 (RO 장치) (62), 이온 교환 장치 (혼상식 또는 4 상 5 탑식 등) (63), 탱크 (63A), 이온 교환 장치 (63B), 및 탈기 장치 (64) 를 구비하는 1 차 순수 제조 장치 (60) 에서는, 원수 중의 이온이나 유기 성분의 제거를 실시한다. 또한, 물은 온도가 높을수록 점성이 저하되고, RO 막의 투과성이 향상된다. 이 때문에, 도 2 와 같이, 역침투막 처리 장치 (62) 의 전단에 열교환기 (65) 가 설치되고, 역침투막 처리 장치 (62) 로의 공급수의 온도가 소정 온도 이상이 되도록 물을 가열한다. 열교환기 (65) 의 1 차측에는, 열원 유체로서 증기가 공급된다. 역침투막 처리 장치 (62) 에서는, 염류를 제거함과 함께, 이온성, 콜로이드성의 TOC 를 제거한다. 이온 교환 장치 (63, 63B) 에서는, 염류, 무기계 탄소 (IC) 를 제거함과 함께 이온 교환 수지에 의해 흡착 또는 이온 교환되는 TOC 성분의 제거를 실시한다. 탈기 장치 (64) 에서는 무기계 탄소 (IC), 용존 산소의 제거를 실시한다.A tank 61A, a heat exchanger 65, a reverse osmosis membrane treatment device (RO device) 62, an ion exchange device (mixed-phase or four-phase five-tower type) 63, a tank 63A, In the primary pure water producing apparatus 60 including the exchanging device 63B and the degassing device 64, ions and organic components in the raw water are removed. Further, the higher the temperature of water, the lower the viscosity and the better the permeability of the RO membrane. 2, a heat exchanger 65 is provided at the front end of the reverse osmosis membrane treating device 62, and water is heated so that the temperature of the water supplied to the reverse osmosis membrane treating device 62 becomes a predetermined temperature or higher do. Steam is supplied as a heat source fluid to the primary side of the heat exchanger (65). In the reverse osmosis membrane treating device 62, salts are removed and ionic and colloidal TOC are removed. In the ion exchange devices 63 and 63B, salts and inorganic carbon (IC) are removed, and TOC components that are adsorbed or ion-exchanged by the ion exchange resin are removed. In the degassing apparatus 64, inorganic carbon (IC) and dissolved oxygen are removed.

1 차 순수 제조 장치 (60) 로 제조된 1 차 순수는, 배관 (69) 을 통하여 2 차 순수 제조 장치 (70) 에 송수된다. 이 2 차 순수 제조 장치 (70) 는, 서브 탱크 (순수 탱크라 칭해지는 경우도 있다) (71), 펌프 (72), 열교환기 (73), 저압 자외선 산화 장치 (UV 장치) (74), 이온 교환 장치 (75) 및 한외 여과막 (UF 막) 분리 장치 (76) 를 구비하고 있다. 열교환기 (73) 는, 2 차 순수의 온도 제어를 위한 것이다. 일반적으로 2 차 순수 (상온 초순수) 의 공급 온도는 23 ∼ 25 ℃ 이며, 그 온도 범위로 제어하기 위해, 열교환기 (73) 는 냉각기가 사용된다. 냉각기의 냉각원으로서 냉수가 사용된다. 이 열교환기 (73) 는 이온 교환 장치 (75) 보다 앞에 둘 필요가 있다. 고온의 순수가 이온 교환 수지와 접촉하면 TOC 성분이 용출되어, 수질이 악화되기 때문이다. 따라서 열교환기 (73) 로 수온을 23 ∼ 25 ℃ 까지 강온시키고 나서 이온 교환 장치 (75) 로 보내지도록 할 필요가 있다. 이 냉각용 열교환기 (73) 에 통수되는 냉수를 전자 부품 제조 공장으로부터 공급을 받는 경우, 그것을 위한 배관 설비가 필요해진다. 또, 초순수 제조 비용의 저감을 위해, 이 냉수의 사용량의 감소가 요망되고 있다.The primary pure water produced by the primary pure water producing device 60 is sent to the secondary pure water producing device 70 through the pipe 69. A pump 72, a heat exchanger 73, a low-pressure ultraviolet oxidation apparatus (UV apparatus) 74, and a low-pressure ultraviolet oxidation apparatus (UV apparatus) 74. The secondary pure water producing apparatus 70 includes a sub tank (also referred to as a pure tank) 71, An ion exchange device 75 and an ultrafiltration membrane (UF membrane) separating device 76. The heat exchanger 73 is for temperature control of the secondary pure water. Generally, the supply temperature of the secondary pure water (room-temperature ultrapure water) is 23 to 25 ° C, and a cooler is used for the heat exchanger 73 to control the temperature to the range. Cold water is used as the cooling source of the cooler. This heat exchanger (73) needs to be placed before the ion exchange device (75). When the high-temperature pure water comes into contact with the ion exchange resin, the TOC component elutes and the water quality deteriorates. Therefore, it is necessary to lower the water temperature to 23 to 25 ° C by the heat exchanger 73 and then to send it to the ion exchange device 75. When the cold water passing through the cooling heat exchanger (73) is supplied from an electronic parts manufacturing factory, piping equipment is required for the cold water. Further, in order to reduce the production cost of ultrapure water, it is desired to reduce the amount of the cold water used.

저압 자외선 산화 장치 (74) 에서는, 저압 자외선 램프로부터 나오는 185 ㎚의 자외선에 의해 TOC 를 유기산, 나아가서는 CO2 까지 분해한다. 분해에 의해 생성된 유기물 및 CO2 는 후단의 이온 교환 장치 (75) 로 제거된다. 한외 여과막 분리 장치 (76) 에서는, 미립자가 제거되고, 이온 교환 수지로부터의 유출 입자도 제거된다.In the low-pressure ultraviolet oxidation apparatus 74, TOC is decomposed to organic acid, and further CO 2 by ultraviolet rays of 185 nm emitted from a low-pressure ultraviolet lamp. The organic matter and CO 2 produced by the decomposition are removed by the ion exchange apparatus 75 at the subsequent stage. In the ultrafiltration membrane separation device 76, the particulates are removed, and the outflow particles from the ion exchange resin are also removed.

이온 교환 장치 (75) 의 처리수는, 한외 여과막 분리 장치 (76) 로부터 배관 (81) 을 통하여 유즈 포인트 (90) 에 보내지는 초순수 (상온 초순수) 와, 열교환기 (85, 86) 로 가열된 후, 한외 여과막 분리 장치 (87) 및 배관 (88) 을 통하여 유즈 포인트 (90) 에 보내지는 초순수 (온초순수) 로 나뉘어진다.The treated water of the ion exchange apparatus 75 is supplied to the ultrapure water (ultra pure water) sent to the use point 90 from the ultrafiltration membrane separator 76 through the pipe 81 and the ultrapure water Ultrapure water (hot pure water) sent to the use point 90 through the ultrafiltration membrane separation device 87 and the pipe 88.

후자의 라인에서는, 2 차 순수 제조 장치 (70) 로부터의 초순수를 전단측 열교환기 (85) 와 후단측 열교환기 (86) 로 65 ∼ 75 ℃ 정도로 가열하여, 유즈 포인트 (90) 에 공급한다. 이 유즈 포인트 (90) 로부터의 온리턴수를 배관 (91) 을 통하여 전단측 열교환기 (85) 의 열원측에 유통시킨다. 전단측 열교환기 (85) 의 열원측을 통과한 리턴수는 30 ∼ 40 ℃ 정도로 강온되어 있고, 배관 (92) 을 통하여 서브 탱크 (71) 로 되돌려진다. 후단측 열교환기 (86) 는 증기를 열원으로 하는 것이다.In the latter line, ultrapure water from the second pure water producing apparatus 70 is heated to about 65 to 75 캜 by the front-stage heat exchanger 85 and the rear-stage heat exchanger 86, and is supplied to the use point 90. And the on-return number from the use point 90 is passed through the pipe 91 to the heat source side of the front-stage side heat exchanger 85. The number of returns that have passed through the heat source side of the front-stage heat exchanger 85 is reduced to about 30 to 40 ° C and returned to the sub tank 71 through the pipe 92. The rear-end heat exchanger 86 uses steam as a heat source.

일본 공개특허공보 2013-202581호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2013-202581

본 발명은, 유즈 포인트에 송수되는 초순수를 가온하여 온초순수로 하기 위한 열교환기의 열원 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 1 차 순수를 냉각시키기 위한 비용을 저감시킬 수 있는 초순수 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides an ultrapure water producing apparatus capable of reducing the heat source cost of a heat exchanger for warming ultrapure water sent to a use point to make pure ultrapure water and reducing the cost for cooling the primary pure water .

본 발명의 일 양태의 초순수 제조 장치는, 1 차 순수 제조 장치와, 그 1 차 순수 제조 장치로부터의 1 차 순수를 처리하여 초순수를 제조하는 2 차 순수 제조 장치와, 그 2 차 순수 제조 장치로부터의 초순수를 가열하기 위한, 유즈 포인트로부터의 리턴수를 열원으로 하는 제 1 열교환기와, 그 제 1 열교환기를 통과한 그 리턴수를 냉각시키는 제 2 열교환기를 구비하고, 그 제 2 열교환기로 냉각된 리턴수를 상기 1 차 순수에 첨가하는 리턴수 반송계와, 그 제 1 열교환기로 가열된 초순수를 추가로 가열하는 가열 수단을 갖고, 가열된 초순수를 유즈 포인트에 공급하는 초순수 제조 장치에 있어서, 상기 가열 수단은, 상기 제 1 열교환기로 가열된 초순수가 피가열 유체 유로에 통수되는 제 3 열교환기와, 그 제 3 열교환기의 열원 유체 유로에 전열 매체로서의 제 1 매체수를 순환 유통시키는 제 1 순환 유로와, 그 제 1 순환 유로를 흐르는 제 1 매체수를 가열하는 히트 펌프를 구비하고 있고, 그 히트 펌프는, 응축기, 증발기, 펌프 및 팽창 밸브를 구비하고, 그 응축기는, 그 제 1 매체수를 가열하도록 상기 제 1 순환 유로에 설치되어 있고, 그 증발기는, 제 2 매체수가 순환되는 제 2 순환 유로에 설치되어 있고, 그 제 2 순환 유로에는, 온배수의 열에 의해 제 2 매체수를 가열하기 위한 제 4 열교환기가 설치되어 있고, 그 제 4 열교환기보다 상류측의 제 2 순환 유로에 상기 제 2 열교환기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.An apparatus for producing ultrapure water according to an embodiment of the present invention comprises: a primary pure water producing device; a secondary pure water producing device for treating ultrapure water by treating primary pure water from the primary pure water producing device; And a second heat exchanger for cooling the return water that has passed through the first heat exchanger, wherein the second heat exchanger is cooled by the second heat exchanger, And a heating means for further heating the ultrapure water heated by the first heat exchanger and supplying the heated ultrapure water to the use point of the ultrapure water, Wherein the means comprises a third heat exchanger in which the ultra pure water heated by the first heat exchanger is passed through the fluid flow path to be heated and a heat transfer medium flow path in the heat source fluid flow path of the third heat exchanger And a heat pump for heating the first medium flowed through the first circulation flow passage. The heat pump includes a condenser, an evaporator, a pump, and an expansion valve , The condenser is provided in the first circulation channel so as to heat the first medium, and the evaporator is provided in a second circulation channel in which the second medium is circulated, and the second circulation channel And the second heat exchanger is provided in the second circulation channel on the upstream side of the fourth heat exchanger.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 제 3 열교환기로 가열된 상기 초순수를 가열하기 위한, 증기를 열원으로 한 제 5 열교환기가 설치되어 있다.In an aspect of the present invention, a fifth heat exchanger for heating the ultrapure water heated by the third heat exchanger and using steam as a heat source is provided.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 제 1 순환 유로에, 상기 응축기로부터 제 3 열교환기를 향하는 제 1 매체수를 가열하기 위한, 증기를 열원으로 한 제 6 열교환기가 형성되어 있다.In an aspect of the present invention, a sixth heat exchanger is provided in the first circulation channel, for heating the first medium water from the condenser to the third heat exchanger, using steam as a heat source.

본 발명의 초순수 제조 장치에서는, 제 1 열교환기에 있어서, 유즈 포인트 리턴수가 보유하는 열에 의해 초순수를 가열한다. 또, 히트 펌프의 응축기에 의해 가열된 제 1 매체수를 열원 유체로 하는 제 3 열교환기에 의해, 이 초순수를 추가로 가열한다. 히트 펌프의 증발기에는, 제 2 매체수가 순환 통수된다. 제 2 매체수는, 온배수를 열원으로 한 제 4 열교환기와, 제 1 열교환기를 통과한 리턴수를 열원으로 한 제 2 열교환기가 형성되어 있다. 이 결과, 유즈 포인트에 송수되는 초순수를 소정 온도로까지 가온하여 온초순수로 하는 열원 비용을 저감시킬 수 있다. 또, 제 1 열교환기를 통과한 리턴수를 제 2 열교환기로 더욱 강온시킨 후, 1 차 순수에 첨가하도록 하고 있기 때문에, 1 차 순수를 냉각시키기 위한 냉수를 필요로 하지 않거나, 감소시키거나 할 수 있다.In the ultrapure water producing apparatus of the present invention, in the first heat exchanger, the ultrapure water is heated by heat retained by the use point return number. Further, the ultrapure water is further heated by a third heat exchanger that uses the first medium water heated by the condenser of the heat pump as a heat source fluid. In the evaporator of the heat pump, the second medium is circulated and passed. The second medium water is formed with a fourth heat exchanger having hot water as a heat source and a second heat exchanger using return water passing through the first heat exchanger as a heat source. As a result, it is possible to reduce the cost of the heat source by making the ultrapure water sent to the use point warm up to a predetermined temperature to make the ultrapure water. In addition, since the return water passing through the first heat exchanger is further cooled down to the second heat exchanger and then added to the first pure water, cold water for cooling the first pure water can be dispensed with or reduced .

또한, 유즈 포인트 리턴수의 수온은, 통상적으로 70 ∼ 80 ℃ 예를 들어 약 75 ℃ 이다.In addition, the water temperature of the use point return water is usually 70 to 80 캜, for example, about 75 캜.

본 발명에 있어서, 온배수란, 유즈 포인트에서 세정에 사용된 배수이다. 유즈 포인트 바로 앞에 설치된 UF 막 분리 장치의 농축수도 온배수에 포함시켜도 된다. 온배수의 온도는, 통상적으로 60 ∼ 75 ℃ 예를 들어 약 65 ℃ 이다.In the present invention, the hot water is water used for cleaning at the use point. It may be included in the concentrated water of the UF membrane separator installed just in front of the use point. The temperature of the warm water is typically 60 to 75 ° C, for example about 65 ° C.

도 1 은 실시형태에 관련된 초순수 제조 장치의 계통도이다.
도 2 는 종래예에 관련된 초순수 제조 장치의 계통도이다.1 is a systematic diagram of an ultrapure water producing apparatus according to an embodiment.
2 is a system diagram of an ultrapure water producing apparatus according to a conventional example.

본 발명의 초순수 제조 장치는, 1 차 순수 제조 장치 및 2 차 순수 제조 장치 그리고 초순수를 가열하는 가열 수단을 구비한다.The apparatus for producing ultrapure water of the present invention comprises a primary pure water producing apparatus, a secondary pure water producing apparatus, and a heating means for heating ultrapure water.

이 1 차 순수 제조 장치의 전단에는, 통상적인 경우, 전처리 장치가 형성된다. 전처리 장치에서는, 원수의 여과, 응집 침전, 정밀 여과막 등에 의한 전처리가 실시되고, 주로 현탁 물질이 제거된다. 이 전처리에 의해 통상적으로, 수중의 미립자수는 103 개/㎖ 이하가 된다.At the front end of the primary pure water producing apparatus, a pretreatment apparatus is usually formed. In the pretreatment apparatus, pretreatment is performed by filtration of raw water, coagulation sedimentation, a microfiltration membrane, and the like, and suspended substances are mainly removed. By this pretreatment, the number of fine particles in water is usually 10 3 / ml or less.

1 차 순수 제조 장치는, 역침투 (RO) 막 분리 장치, 탈기 장치, 재생형 이온 교환 장치 (혼상식 또는 4 상 5 탑식 등), 전기 탈이온 장치, 자외선 (UV) 조사 산화 장치 등의 산화 장치 등을 구비하고, 전처리수 중의 대부분의 전해질, 미립자, 생균 등의 제거를 실시하는 것이다. 1 차 순수 제조 장치는, 예를 들어, 열교환기, 2 기 이상의 RO 막 분리 장치, 혼상식 이온 교환 장치, 및 탈기 장치로 구성된다.The primary pure water producing apparatus is used for the oxidation of a reverse osmosis (RO) membrane separator, a deaerator, a regenerative ion exchanger (mixed-phase or four-phase five-column), an electric deionizer, and an ultraviolet Apparatus, and the like to remove most of electrolytes, fine particles, live bacteria, and the like in the pretreated water. The primary pure water producing apparatus includes, for example, a heat exchanger, two or more RO membrane separators, a mixed-bed ion exchange apparatus, and a degassing apparatus.

2 차 순수 제조 장치는, 서브 탱크, 급수 펌프, 냉각용 열교환기, 저압 자외선 산화 장치 또는 살균 장치와 같은 자외선 조사 장치, 비재생형 혼상식 이온 교환 장치 혹은 전기 탈이온 장치, 한외 여과 (UF) 막 분리 장치 또는 정밀 여과 (MF) 막 분리 장치 등의 막 여과 장치로 구성되지만, 추가로 막 탈기 장치, RO 막 분리 장치, 전기 탈이온 장치 등의 탈염 장치가 형성되어 있는 경우도 있다. 2 차 순수 제조 장치에서는, 저압 자외선 산화 장치를 적용하고, 그 후단에 혼상식 이온 교환 장치를 형성하고, 이로써 수중의 TOC 를 자외선에 의해 산화 분해하고, 산화 분해 생성물을 이온 교환에 의해 제거한다. 본 명세서에서는, 이하, 2 차 순수 제조 장치 중, 서브 탱크보다 후단측을 서브 시스템이라 칭한다.The secondary pure water producing device may be an ultraviolet irradiating device such as a sub tank, a feed pump, a cooling heat exchanger, a low pressure ultraviolet ray oxidizing device or a sterilizing device, a non-regenerative mixed ion exchange device or an electric deionizing device, Membrane filtration device such as a membrane separation device or a microfiltration (MF) membrane separation device. However, there is also a case where a desalination device such as a membrane degasser, a RO membrane separation device, and an electric deionization device is formed. In the secondary pure water producing apparatus, a low-pressure ultraviolet oxidation apparatus is applied, and a mixed-phase ion exchange apparatus is formed at the downstream end thereof. Thus, TOC in water is oxidatively decomposed by ultraviolet rays, and the oxidative decomposition product is removed by ion exchange. Hereinafter, of the secondary pure water producing apparatuses, the rear end side of the sub tank will be referred to as a subsystem.

또한, 2 차 순수 제조 장치의 후단에 3 차 순수 제조 장치를 형성하고, 이 3 차 순수 제조 장치로부터의 초순수를 가열하도록 해도 된다. 이 3 차 순수 제조 장치는, 2 차 순수 제조 장치와 동일한 구성을 구비하는 것이고, 또한 고순도의 초순수를 제조하는 것이다.Further, a tertiary pure water producing device may be formed at the rear end of the secondary pure water producing device, and the ultrapure water from the tertiary pure water producing device may be heated. This third pure water producing device has the same structure as that of the second pure water producing device and also produces ultrapure water of high purity.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1 은 실시형태에 관련된 초순수 제조 장치를 나타내는 계통도이다. 또한, 이하의 설명에서는 수온을 예시하고 있지만, 각 수온은 일례로, 본 발명을 전혀 한정하지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a systematic diagram showing an ultrapure water producing apparatus according to an embodiment. In the following description, water temperatures are exemplified, but the respective water temperatures are merely examples, and the present invention is not limited at all.

약 25 ℃ 의 1 차 순수는, 배관 (1), 서브 탱크 (2), 배관 (3) 을 통하여 서브 시스템 (4) 에 도입되고, 초순수가 제조된다. 제조된 약 25 ℃ 의 초순수는, 배관 (5), 열교환기 (6), 배관 (7), 열교환기 (10), 배관 (11), 증기식 열교환기 (12), UF 막 분리 장치 (13) 및 배관 (14) 순으로 흘러, 이들 열교환기 (6, 10, 12) 에 의해 약 75 ℃ 로 가열되어, 온초순수로서 배관 (14) 에 의해 유즈 포인트 (40) 에 송수된다. UF 막 분리 장치 (13) 는 유즈 포인트 (40) 의 바로 앞에 설치되어 있다.The primary pure water at about 25 캜 is introduced into the subsystem 4 through the pipe 1, the sub tank 2 and the pipe 3, and ultrapure water is produced. The produced ultrapure water at about 25 DEG C is supplied to the pipe 5, the heat exchanger 6, the pipe 7, the heat exchanger 10, the pipe 11, the steam heat exchanger 12, And the pipe 14 in this order and heated to about 75 캜 by the heat exchangers 6, 10 and 12 to be sent to the use point 40 by the pipe 14 as the pure ultrapure water. The UF membrane separation device 13 is installed just before the use point 40.

배관 (5) 으로부터는 배관 (5A) 이 분기되어 있고, UF 막 분리 장치 (5B) 및 배관 (5C) 을 통하여 상온 초순수가 유즈 포인트에 송수된다.The pipe 5A is branched from the pipe 5 and the ultra pure water at room temperature is sent and received at the use point through the UF film separator 5B and the pipe 5C.

열교환기 (6) 의 열원 유체 유로에는, 배관 (41) 을 통하여 유즈 포인트 (40) 로부터의 리턴 온초순수 (리턴수) 가 도입된다. 이 열교환기 (6) 를 통과한 리턴 온초순수는, 열교환기 (43) 로 히트 펌프 (20) 의 제 2 매체수와 열교환하여 강온된 후, 배관 (44) 에 의해, 서브 탱크 (2) 에 보내진다.Return-on ultrapure water (return water number) from the use point 40 is introduced into the heat source fluid channel of the heat exchanger 6 through the pipe 41. The return-on-ultra-pure water that has passed through the heat exchanger 6 is heat-exchanged with the second medium water of the heat pump 20 by the heat exchanger 43 and is then cooled down. .

열교환기 (10) 의 열원 유체 유로에는, 히트 펌프 (20) 의 응축기 (23) 에 의해 가열된 제 1 매체수 (전열 매체로서의 물) 가 순환 유통된다.The first medium water (water as the heat transfer medium) heated by the condenser 23 of the heat pump 20 circulates through the heat source fluid channel of the heat exchanger 10.

히트 펌프 (20) 는, 증발기 (21) 로부터의 대체 플론 등의 열매체를 펌프 (22) 로 압축하여 응축기 (23) 에 도입하고, 응축기 (23) 로부터의 열매체를 팽창 밸브 (24) 를 통하여 증발기 (21) 에 도입하도록 구성되어 있다.The heat pump 20 compresses the heat medium such as the alternative flon from the evaporator 21 by the pump 22 and introduces the heat medium into the condenser 23. The heat medium from the condenser 23 is supplied to the evaporator 23 through the expansion valve 24, (21).

응축기 (23) 에 열교환기 (10) 로부터의 약 75 ℃ 의 제 1 매체수가 배관 (15) 을 통하여 도입되고, 응축기 (23) 로 약 80 ℃ 로 가열된 제 1 매체수가 배관 (16) 을 통하여 열교환기 (10) 에 송수된다. 또한, 응축기 (23) 로부터의 제 1 매체수의 일부는, 바이패스 배관 (17) 을 통하여 배관 (15) 에 반송된다. 열교환기 (10), 배관 (15), 응축기 (23) 및 배관 (16) 에 의해 제 1 순환 유로가 구성되어 있다. 바이패스 배관 (17) 에는, 유량 조절 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있다.The first medium water of about 75 캜 from the heat exchanger 10 is introduced into the condenser 23 through the pipe 15 and the first medium heated to about 80 캜 by the condenser 23 is supplied through the pipe 16 And is sent to and exchanged with the heat exchanger (10). Further, a part of the first medium from the condenser 23 is conveyed to the pipe 15 through the bypass pipe 17. The first circulating flow passage is constituted by the heat exchanger 10, the pipe 15, the condenser 23 and the pipe 16. In the bypass piping 17, a flow rate control valve (not shown) is formed.

증발기 (21) 의 열원 유체 유로에 제 2 매체수를 순환 통수시키기 위해, 배관 (25), 열교환기 (43), 열교환기 (26) 및 배관 (27) 으로 이루어지는 제 2 순환 유로가 형성되어 있다. 또한, 배관 (25, 27) 사이에 바이패스 배관 (28) 이 형성되어 있다. 바이패스 배관 (28) 에는, 유량 조절 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있다.A second circulation flow path including a pipe 25, a heat exchanger 43, a heat exchanger 26, and a pipe 27 is formed in order to circulate and circulate the second medium water through the heat source fluid channel of the evaporator 21 . Further, a bypass pipe 28 is formed between the pipes 25, 27. In the bypass piping 28, a flow rate control valve (not shown) is formed.

열교환기 (26) 의 열원 유체 유로에는, 배관 (29) 을 통하여 유즈 포인트 (40) 의 약 65 ℃ 의 온배수가 도입된다. 제 2 매체수와 열교환하여 약 30 ∼ 40 ℃ 로 강온된 온배수는, 배관 (30) 으로부터 유출되고, 회수수로서 회수된다.The heat source fluid channel of the heat exchanger 26 introduces the hot water of about 65 ° C of the use point 40 through the pipe 29. The hot water discharged from the piping 30 by heat exchange with the second medium water and lowered to about 30 to 40 DEG C is recovered as recovered water.

열교환기 (43, 26) 로 가열된 약 25 ℃ 의 제 2 매체수가 증발기 (21) 의 열원 유체 유로에 도입되고, 히트 펌프 (20) 의 열매체와 열교환하여 약 20 ℃ 로 강온된 후, 배관 (25) 을 통하여 열교환기 (43) 에 송수된다. 일부의 제 2 매체수는, 바이패스 배관 (28) 을 통하여 배관 (25) 으로부터 배관 (27) 에 흐른다. 바이패스 배관 (28) 에는 유량 조절 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있다.The second medium of about 25 캜 heated by the heat exchangers 43 and 26 is introduced into the heat source fluid flow path of the evaporator 21 and exchanges heat with the heat medium of the heat pump 20 to lower the temperature to about 20 캜. 25 to the heat exchanger 43. A part of the second medium number flows from the pipe 25 to the pipe 27 through the bypass pipe 28. A flow control valve (not shown) is formed in the bypass piping 28.

제 2 순환 유로에는, 열교환기 (26) 보다 상류측 즉 증발기 (21) 의 제 2 매체수 출구측에 상기 열교환기 (43) 가 설치되어 있다. 상기 열교환기 (6) 를 통과한 리턴수 (리턴 초순수) 의 온도 (예를 들어 약 32 ℃) 는, 증발기 (21) 로 강온시켜 배관 (25) 으로 유출된 제 2 매체수의 온도 (예를 들어 약 20 ℃) 보다 높다. 그 때문에, 열교환기 (6) 로부터의 리턴수는 열교환기 (43) 로 상온 초순수와 거의 동일한 온도 (약 23 ∼ 25 ℃) 까지 강온된 후, 서브 탱크 (2) 에 유입된다.The heat exchanger 43 is provided in the second circulation channel on the upstream side of the heat exchanger 26, that is, on the side of the second medium outlet of the evaporator 21. The temperature of the return water (return ultrapure water) (for example, about 32 캜) passing through the heat exchanger 6 is lowered by the temperature of the second medium water flowing out to the pipe 25 About 20 ° C). Therefore, the number of returns from the heat exchanger 6 is lowered to a temperature (about 23 to 25 ° C.) which is almost the same as the room-temperature ultrapure water in the heat exchanger 43, and then flows into the sub tank 2.

이 결과, 서브 탱크 (2) 로부터 서브 시스템 (4) 에 공급되는 1 차 순수를 냉각시키기 위한 열교환기 (상기 도 2 의 열교환기 (73)) 가 불필요해진다. 또, 이 열교환기를 설치하는 경우라도, 냉수의 사용량이 감소한다.As a result, a heat exchanger (the heat exchanger 73 shown in FIG. 2) for cooling the primary pure water supplied from the sub tank 2 to the subsystem 4 becomes unnecessary. Further, even when this heat exchanger is installed, the amount of cold water used decreases.

히트 펌프 (20) 의 운전 방법으로는, 예를 들어, 제 1 매체수 및 제 2 매체수의 출구 온도가 각각 일정 온도가 되도록, 히트 펌프 압축기의 입력 전력 및 순환수 유량을 조정한다. 히트 펌프를 복수 계열로 하고, 열부하에 따라 대 수 제어를 실시해도 된다. 또, 도시하는 바와 같이, 고온측 및 (또는) 저온측의 순환계에 열교환기를 바이패스하는 배관과 유량 제어 밸브를 형성하고, 히트 펌프 입구 온도를 제어하는 운전을 실시해도 된다.As the operation method of the heat pump 20, for example, the input power and the circulating water flow rate of the heat pump compressor are adjusted so that the outlet temperatures of the first medium number and the second medium number are respectively a constant temperature. The number of heat pumps may be plural, and the large number control may be performed according to the heat load. As shown in the drawings, a piping and a flow control valve for bypassing the heat exchanger may be formed in the circulation system on the high-temperature side and / or the low-temperature side, and the operation of controlling the heat pump inlet temperature may be performed.

도 1 에서는, 유즈 포인트 (40) 의 온배수만을 열교환기 (26) 에 공급하고 있지만, 유즈 포인트 바로 앞에 설치된 UF 막 분리 장치 (13) 의 농축수도 온배수로서 이용하도록 해도 된다.In Fig. 1, only the hot water of the use point 40 is supplied to the heat exchanger 26, but it may be used as concentrated water of the UF membrane separator 13 installed immediately before the use point.

상기 실시형태에서는, 증기식 열교환기 (15) 는 열교환기 (10) 에서 가열된 초순수를 가열하도록 형성되어 있지만, 응축기 (23) 로부터 열교환기 (10) 를 향하여 흐르는 제 1 매체수를 가열하도록 제 1 순환 유로에 설치되어도 된다. 증기식 열교환기 (15) 나 제 1 순환 유로의 증기식 열교환기는 생략되어도 된다. 단, 공장에서의 온초순수 사용량이 갑자기 증가한 경우, 히트 펌프 (20) 의 열원이 부족하여, 온초순수 온도가 소정 온도에 도달하지 않는 것이 상정된다. 이와 같은 경우에 대비하여, 증기식 열교환기를 설치하고, 필요에 따라 증기 가열할 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다.The steam heat exchanger 15 is formed so as to heat the ultrapure water heated in the heat exchanger 10 but may be heated by the steam heat exchanger 15 to heat the first medium water flowing from the condenser 23 toward the heat exchanger 10 1 circulation flow path. The steam heat exchanger 15 and the vapor heat exchanger of the first circulation flow passage may be omitted. However, when the amount of the pure ultrapure water used in the factory suddenly increases, it is assumed that the heat source of the heat pump 20 is insufficient and the temperature of the pure ultrapure water does not reach the predetermined temperature. In this case, it is preferable to install a steam type heat exchanger and to be able to heat the steam as required.

상기 실시형태는 본 발명의 일례로, 본 발명은 도시 이외의 형태가 되어도 된다.The above embodiment is an example of the present invention, and the present invention may take a form other than a city.

본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다. While the invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

본 출원은, 2016년 9월 14일자로 출원된 일본 특허출원 2016-179641호에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.This application is based on Japanese Patent Application No. 2016-179641 filed on September 14, 2016, the entirety of which is incorporated by reference.

Claims (3)

1 차 순수 제조 장치와,
그 1 차 순수 제조 장치로부터의 1 차 순수를 처리하여 초순수를 제조하는 2 차 순수 제조 장치와,
그 2 차 순수 제조 장치로부터의 초순수를 가열하기 위한, 유즈 포인트로부터의 리턴수를 열원으로 하는 제 1 열교환기와,
그 제 1 열교환기를 통과한 그 리턴수를 냉각시키는 제 2 열교환기를 구비하고, 그 제 2 열교환기로 냉각된 리턴수를 상기 1 차 순수에 첨가하는 리턴수 반송계와,
그 제 1 열교환기로 가열된 초순수를 추가로 가열하는 가열 수단을 갖고, 가열된 초순수를 유즈 포인트에 공급하는 초순수 제조 장치에 있어서,
상기 가열 수단은,
상기 제 1 열교환기로 가열된 초순수가 피가열 유체 유로에 통수되는 제 3 열교환기와,
그 제 3 열교환기의 열원 유체 유로에 전열 매체로서의 제 1 매체수를 순환 유통시키는 제 1 순환 유로와,
그 제 1 순환 유로를 흐르는 제 1 매체수를 가열하는 히트 펌프를 구비하고 있고,
그 히트 펌프는, 응축기, 증발기, 펌프 및 팽창 밸브를 구비하고,
그 응축기는, 그 제 1 매체수를 가열하도록 상기 제 1 순환 유로에 설치되어 있고,
그 증발기는, 제 2 매체수가 순환되는 제 2 순환 유로에 설치되어 있고,
그 제 2 순환 유로에는, 온배수의 열에 의해 제 2 매체수를 가열하기 위한 제 4 열교환기가 설치되어 있고,
그 제 4 열교환기보다 상류측의 제 2 순환 유로에 상기 제 2 열교환기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초순수 제조 장치.A first pure water producing device,
A second pure water producing device for producing ultrapure water by treating the first pure water from the first pure water producing device,
A first heat exchanger for heating the ultrapure water from the second pure water producing device, the first heat exchanger having a return number from the use point as a heat source,
And a second heat exchanger for cooling the return water that has passed through the first heat exchanger and adding a return number cooled by the second heat exchanger to the primary pure water,
And a heating means for further heating the ultrapure water heated by the first heat exchanger and supplying the heated ultrapure water to the use point,
The heating means,
A third heat exchanger in which the ultra pure water heated by the first heat exchanger passes through the fluid channel to be heated,
A first circulation flow passage for circulating the first medium water as a heat transfer medium in the heat source fluid passage of the third heat exchanger,
And a heat pump for heating the first medium flowing through the first circulation flow passage,
The heat pump includes a condenser, an evaporator, a pump, and an expansion valve,
The condenser is provided in the first circulation channel so as to heat the first medium,
The evaporator is provided in a second circulating flow passage through which the second medium is circulated,
The second circulation channel is provided with a fourth heat exchanger for heating the second medium water by the heat of the hot water,
And the second heat exchanger is installed in the second circulation channel on the upstream side of the fourth heat exchanger. 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 열교환기로 가열된 상기 초순수를 가열하기 위한, 증기를 열원으로 한 제 5 열교환기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 초순수 제조 장치.The method according to claim 1,
And a fifth heat exchanger for heating the ultrapure water heated by the third heat exchanger and using steam as a heat source. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 순환 유로에, 상기 응축기로부터 제 3 열교환기를 향하는 제 1 매체수를 가열하기 위한, 증기를 열원으로 한 제 6 열교환기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초순수 제조 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first circulation passage is provided with a sixth heat exchanger for heating the first medium water flowing from the condenser to the third heat exchanger, the sixth heat exchanger having steam as a heat source.
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