申请/专利权人：栗田工业株式会社

申请日：2017-03-16

公开（公告）日：2020-06-26

公开（公告）号：CN109476509B

主分类号：C02F1/00(20060101)

分类号：C02F1/00(20060101);F24H1/00(20060101);F24H4/02(20060101)

优先权：["20160914 JP 2016-179641"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.06.26#授权;2019.09.10#实质审查的生效;2019.03.15#公开

摘要：提供一种超纯水制造装置，其能够使用于对要被送至使用点的超纯水进行加温制成温超纯水的热交换器的热源成本降低，并且能够使用于冷却一次纯水的成本降低。将来自副系统4的二次纯水通过热交换器6、热交换器10及热交换器12加热，再送往使用点。热交换器6的热源是从使用点回流的温超纯水。该回流超纯水在热交换器6及热交换器43中降温之后，被导入副槽2。在热交换器10中循环流通有通过加热泵20被加热过的第一媒介水。在加热泵20的蒸发器21中循环有第二媒介水。在第二媒介水的循环流路上设置有使来自使用点40的温排水流通的热交换器26，在比热交换器26更靠上游侧设有热交换器43。

主权项：1.一种超纯水制造装置，该超纯水制造装置将被加热过的超纯水供给至使用点，其具备：一次纯水制造装置；二次纯水制造装置，对来自该一次纯水制造装置的一次纯水进行处理来制造超纯水；第一热交换器，用于对来自该二次纯水制造装置的超纯水进行加热，并以来自使用点的回流水作为热源；回流水返送系统，具备对通过该第一热交换器后的该回流水进行冷却的第二热交换器，并将在该第二热交换器中被冷却过的回流水加入所述一次纯水；和加热机构，对在该第一热交换器中被加热过的超纯水进一步进行加热；其特征在于，所述加热机构具备：第三热交换器，在所述第一热交换器中被加热过的超纯水被通入该第三热交换器的被加热流体流路中；第一循环流路，使作为传热媒介的第一媒介水在该第三热交换器的热源流体流路中循环流通；和加热泵，对在该第一循环流路中流动的第一媒介水进行加热；其中：该加热泵，具备凝缩器、蒸发器、泵及膨张阀；该凝缩器设置在所述第一循环流路上以便加热该第一媒介水；该蒸发器设置在循环有第二媒介水的第二循环流路上；在该第二循环流路上，设置有用于利用温排水的热对第二媒介水进行加热的第四热交换器；在比该第四热交换器更靠上游侧的第二循环流路上设置有所述第二热交换器。

全文数据：超纯水制造装置技术领域本发明涉及超纯水制造装置，特别涉及通过热交换器对来自二次纯水制造装置的超纯水进行加热而作为温超纯水来供应至使用点的超纯水制造装置。背景技术作为半导体洗净用水来使用的超纯水，是如图2所示地通过由前处理系统50、一次纯水制造装置60、二次纯水制造装置多被称为副系统70所构成的超纯水制造装置对原水工业用水、民生用水、井水等进行处理而制造的专利文献1。图2中各系统的功能如以下所述。在由凝集、加压浮上沉淀、过滤膜过滤装置等该现有示例为凝集过滤装置所成的前处理系统50中，进行原水中的悬浮物质或胶体物质的去除。另外，在该过程中也能去除高分子类有机物、疏水性有机物等。在具备前处理过的水的槽61、热交换器65、反渗透膜处理装置RO装置62、离子交换装置混合床式或4床5塔式等63、槽63A、离子交换装置63B及脱气装置64的一次纯水制造装置60中，进行原水中的离子或有机成分的去除。此外，水的温度越高，则黏性越低，RO膜的透过性会提高。因此，如图2所示，在反渗透膜处理装置62的前段设置有热交换器65，将水加热而使向反渗透膜处理装置62的供给水的温度在既定温度以上。在热交换器65的1次侧，供给有作为热源流体的蒸气。在反渗透膜处理装置62中，去除盐类并去除离子性、胶体性的TOC。在离子交换装置63、63B中，去除盐类、无机碳IC并通过离子交换树脂对被吸附或离子交换的TOC成分进行去除。在脱气装置64中进行无机碳IC、溶解氧的去除。通过一次纯水制造装置60制造的一次纯水经由配管69而被送往二次纯水制造装置70。该二次纯水制造装置70具备：副槽也有被称为纯水槽71、泵72、热交换器73、低压紫外线氧化装置UV装置74、离子交换装置75及超滤膜UF膜分离装置76。热交换器73用于二次纯水的温度控制。一般来说，二次纯水常温超纯水的供给温度为23～25℃，为了控制在此温度范围，在热交换器73中使用有冷却器。作为冷却器的冷却源使用冷水。该热交换器73需要放置在离子交换装置75之前。因为，高温的纯水与离子交换树脂接触时会使TOC成分溶出，导致水质恶化。因此，有必要通过热交换器73将水温降温至23～25℃之后再送往离子交换装置75。当通入该冷却用热交换器73的冷水从电子零件制造工厂接受供给的情况，需要有专用的配管设备。且，为了降低超纯水制造成本，期望能减少该冷水的使用量。低压紫外线氧化装置74通过低压紫外线灯发出的185nm的紫外线将TOC分解成有机酸、甚至是CO2。通过分解而生成的有机物及CO2在后段的离子交换装置75中被去除。在超滤膜分离装置76中，微粒子被去除，来自离子交换树脂的流出粒子也被去除。离子交换装置75的处理水，被分成：从超滤膜分离装置76经由配管81被送往使用点90的超纯水常温超纯水、和通过热交换器85、86被加热之后经由超滤膜分离装置87及配管88被送往使用点90的超纯水温超纯水。后者的路线将来自二次纯水制造装置70的超纯水通过前段侧热交换器85与后段侧热交换器86加热至65～75℃左右，并供给至使用点90。使来自该使用点90的温回流水经由配管91流通至前段侧热交换器85的热源侧。通过前段侧热交换器85的热源侧的回流水降温至30～40℃左右，并经由配管92返回到副槽71。后段侧热交换器86以蒸气为热源。专利文献1：日本特开2013-202581。发明内容本发明的目的在于提供一种超纯水制造装置，其能够使用于对要被送往使用点的超纯水进行加温制成温超纯水的热交换器的热源成本降低，并且能够使用于冷却一次纯水的成本降低。本发明的一实施方式的超纯水制造装置，该超纯水制造装置将被加热过的超纯水供给至使用点，其具备：一次纯水制造装置；二次纯水制造装置，对来自该一次纯水制造装置的一次纯水进行处理来制造超纯水；第一热交换器，用于对来自该二次纯水制造装置的超纯水进行加热，并以来自使用点的回流水作为热源；回流水返送系统，具备对通过该第一热交换器后的该回流水进行冷却的第二热交换器，并将在该第二热交换器中被冷却过的回流水加入所述一次纯水；和加热机构，对在该第一热交换器中被加热过的超纯水进一步进行加热；其特征在于，所述加热机构具备：第三热交换器，在所述第一热交换器中被加热过的超纯水被通入该第三热交换器的被加热流体流路中；第一循环流路，使作为传热媒介的第一媒介水在该第三热交换器的热源流体流路中循环流通；和加热泵，对在该第一循环流路中流动的第一媒介水进行加热；其中：该加热泵，具备凝缩器、蒸发器、泵及膨张阀；该凝缩器设置在所述第一循环流路上以便加热该第一媒介水；该蒸发器设置在循环有第二媒介水的第二循环流路上；在该第二循环流路上，设置有用于利用温排水的热对第二媒介水进行加热的第四热交换器，且在比该第四热交换器更靠上游侧的第二循环流路上设置有所述第二热交换器。本发明的一实施方式中，该超纯水制造装置设置有第五热交换器，该第五热交换器用于对在所述第三热交换器中被加热过的所述超纯水进行加热，并以蒸气作为热源。本发明的一实施方式中，在所述第一循环流路上设有第六热交换器，该第六热交换器用于对从所述凝缩器往第三热交换器的第一媒介水进行加热，并以蒸气作为热源。[发明的效果]在本发明的超纯水制造装置中，在第一热交换器中，利用使用点回流水所持有的热对超纯水进行加热。且，利用以被加热泵的凝缩器所加热过的第一媒介水作为热源流体的第三热交换器，对该超纯水进一步进行加热。在加热泵的蒸发器中循环流通有第二媒介水。第二媒介水设有：以温排水作为热源的第四热交换器、和以通过第一热交换器后的回流水作为热源的第二热交换器。其结果，能够使将要送至使用点的超纯水加温至既定温度制成温超纯水的热源成本降低。且，由于采取了使通过第一热交换器后的回流水在第二热交换器进一步降温之后加入至一次纯水这样的方式，因此能够无需用于冷却一次纯水的冷水，或能够使冷水减少。需要说明的是，使用点回流水的水温，通常为70～80℃例如约75℃。本发明中，所谓的温排水是指在使用点在清洗中被使用过的排水。在即将抵达使用点之前所设置的UF膜分离装置的浓缩水也可包括在温排水中。温排水的温度，通常为60～75℃例如约65℃。附图说明图1是关于实施方式的超纯水制造装置的系统图。图2是关于现有示例的超纯水制造装置的系统图。具体实施方式本发明的超纯水制造装置，具备一次纯水制造装置及二次纯水制造装置以及加热超纯水的加热机构。通常情况下，在该一次纯水制造装置的前段设有前处理装置。在前处理装置中，对原水实施利用过滤、凝集沉淀、微过滤膜等进行的前处理，主要是去除悬浮物质。通常，通过该前处理，使水中的微粒子数量成为103个mL以下。一次纯水制造装置，具备：反渗透RO膜分离装置、脱气装置、再生式离子交换装置混合床式或4床5塔式等、电去离子装置、紫外线UV照射氧化装置等的氧化装置等，其去除前处理水中的大半的电解质、微粒子、生菌等。例如，一次纯水制造装置由热交换器、2台以上的RO膜分离装置、混合床式离子交换装置及脱气装置所构成。二次纯水制造装置由副槽、供水泵、冷却用热交换器、低压紫外线氧化装置或杀菌装置一类的紫外线照射装置、非再生型混合床式离子交换装置或电去离子装置、超过滤UF膜分离装置或微过滤MF膜分离装置等膜过滤装置所构成，但有时也还设有膜脱气装置、RO膜分离装置、电去离子装置等脱盐装置。在二次纯水制造装置中，使用低压紫外线氧化装置并在其后段设置混合床式离子交换装置，由此利用紫外线氧化分解水中的TOC，并利用离子交换去除氧化分解生成物。在本说明书中，以下，将二次纯水制造装置中的比副槽更靠后段侧的部分称之为副系统。此外，在二次纯水制造装置的后段设置三次纯水制造装置并对来自该三次纯水制造装置的超纯水进行加热这样的方式也可采用。该三次纯水制造装置具备与二次纯水制造装置相同的构造，制造更高纯度的超纯水。以下，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。图1是表示关于实施方式的超纯水制造装置的系统图。需要说明的是，以下的说明中虽列举了水温，但各水温仅为一个示例而已，并没有对本发明做出任何限定。约25℃的一次纯水经由配管1、副槽2、配管3被导入副系统4，从而制造超纯水。所制造的约25℃的超纯水按序流过配管5、热交换器6、配管7、热交换器10、配管11、蒸气式热交换器12、UF膜分离装置13及配管14，被所述热交换器6、10、12加热至约75℃，作为温超纯水通过配管14被送往使用点40。UF膜分离装置13设置在即将抵达使用点40之前。从配管5分支出配管5A，常温超纯水经由UF膜分离装置5B及配管5C被送往使用点。经由配管41向热交换器6的热源流体流路中导入来自使用点40的回流温超纯水回流水。通过该热交换器6后的回流温超纯水在热交换器43中与加热泵20的第二媒介水进行热交换而降温之后，经由配管44被送往副槽2。在热交换器10的热源流体流路中循环流通有被加热泵20的凝缩器23所加热过的第一媒介水作为传热媒介的水。加热泵20采用的构成是：将来自蒸发器21的氟利昂替代品等热媒介通过泵22压缩而导入凝缩器23，并将来自凝缩器23的热媒介经由膨张阀24导入蒸发器21。在凝缩器23中经由配管15导入来自热交换器10的约75℃的第一媒介水，在凝缩器23中被加热至约80℃的第一媒介水经由配管16被送至热交换器10。此外，来自凝缩器23的第一媒介水的一部分经由旁通配管17被送回配管15。通过热交换器10、配管15、凝缩器23及配管16构成第一循环流路。在旁通配管17上设有流量调节阀图示省略。为了使第二媒介水在蒸发器21的热源流体流路中循环流通，设有由配管25、热交换器43、热交换器26及配管27所形成的第二循环流路。此外，在配管25、27之间设有旁通配管28。在旁通配管28上设有流量调节阀图示省略。在热交换器26的热源流体流路中经由配管29导入有使用点40的约65℃的温排水。与第二媒介水热交换而降温至约30～40℃的温排水从配管30流出，作为回收水被回收。在热交换器43、26中被加热至约25℃的第二媒介水被导入蒸发器21的热源流体流路中，与加热泵20的热媒介进行热交换而降温至约20℃之后，经由配管25被送往热交换器43。一部分的第二媒介水经由旁通配管28从配管25流向配管27。在旁通配管28上设有流量调节阀图示省略。在第二循环流路中，在热交换器26的上游侧也就是蒸发器21的第二媒介水出口侧设置有所述热交换器43。通过所述热交换器6后的回流水回流超纯水的温度例如约32℃比在蒸发器21中降温并流向配管25的第二媒介水的温度例如约20℃还高。因此，来自热交换器6的回流水在热交换器43中降温至与常温超纯水几乎相同温度约23～25℃之后，流入副槽2。其结果，不再需要用于对从副槽2供给至副系统4的一次纯水进行冷却的热交换器所述图2的热交换器73。且，即使是在设置该热交换器的情况下，也能减少冷水的使用量。作为加热泵20的运转方法，例如，调整加热泵压缩机的输入功率及循环水流量，来使第一媒介水及第二媒介水的出口温度各自成为一定的温度。也可使加热泵成为多个系列，根据热负载进行台数控制。另外，也可进行如下运转，即如图所示地在高温侧及或低温侧的循环系统中设置对热交换器旁通的配管与流量控制阀，来控制加热泵入口温度。在图1中，虽仅将使用点40的温排水供给至热交换器26，但也可将设置在即将抵达使用点之前的UF膜分离装置13的浓缩水作为温排水来利用。上述实施方式中，蒸气式热交换器15被设为对在热交换器10中被加热过的超纯水进行加热，但也可被设置在第一循环流路上以便对从凝缩器23往热交换器10流动的第一媒介水进行加热。虽然，蒸气式热交换器15或第一循环流路的蒸气式热交换器，也可省略。但是，在工厂的温超纯水使用量急剧增加的情况下，估计加热泵20的热源会不足，温超纯水温度无法达到既定温度。为了预防上述情况，优选设置蒸气式热交换器，以便能根据需要进行蒸气加热。上述实施方式为本发明的一个示例而已，本发明也可为图示以外的方式。虽使用了特定的实施方式来详细说明了本发明，但本领域技术人员很清楚在不超脱本发明的主旨和范围内能进行各种变更。本申请基于2016年9月14日所申请的日本专利申请2016-179641，将其全部内容通过引用援用至此。

权利要求：1.一种超纯水制造装置，该超纯水制造装置将被加热过的超纯水供给至使用点，其具备：一次纯水制造装置；二次纯水制造装置，对来自该一次纯水制造装置的一次纯水进行处理来制造超纯水；第一热交换器，用于对来自该二次纯水制造装置的超纯水进行加热，并以来自使用点的回流水作为热源；回流水返送系统，具备对通过该第一热交换器后的该回流水进行冷却的第二热交换器，并将在该第二热交换器中被冷却过的回流水加入所述一次纯水；和加热机构，对在该第一热交换器中被加热过的超纯水进一步进行加热；其特征在于，所述加热机构具备：第三热交换器，在所述第一热交换器中被加热过的超纯水被通入该第三热交换器的被加热流体流路中；第一循环流路，使作为传热媒介的第一媒介水在该第三热交换器的热源流体流路中循环流通；和加热泵，对在该第一循环流路中流动的第一媒介水进行加热；其中：该加热泵，具备凝缩器、蒸发器、泵及膨张阀；该凝缩器设置在所述第一循环流路上以便加热该第一媒介水；该蒸发器设置在循环有第二媒介水的第二循环流路上；在该第二循环流路上，设置有用于利用温排水的热对第二媒介水进行加热的第四热交换器；在比该第四热交换器更靠上游侧的第二循环流路上设置有所述第二热交换器。2.如权利要求1所述的超纯水制造装置，其特征在于，该超纯水制造装置设置有第五热交换器，该第五热交换器用于对在所述第三热交换器中被加热过的所述超纯水进行加热，并以蒸气作为热源。3.如权利要求1或2所述的超纯水制造装置，其特征在于，在所述第一循环流路上设有第六热交换器，该第六热交换器用于对从所述凝缩器往第三热交换器的第一媒介水进行加热，并以蒸气作为热源。

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