(57)【要約】【課題】純水冷却用熱交換器の電力消費量を低減することができる純水冷却装置の運転方法を提供する。【解決手段】純水は熱交換器２３の冷却水流路２３ａを流れる冷却水によって冷却される。冷却水流路２３ａには、冷水タンク１内の冷水がライン２、ポンプ３ａ〜３ｃ、ライン４、冷却設備５Ａ〜５Ｃ、ライン６によって供給される。伝熱管２３ａの流出水は返送ライン７によって冷水タンク１によって返送される。三方弁９によってバイパスライン８を流れるバイパス流量が制御される。この三方弁９は、温度センサ６２によって検知される熱交換器流出純水の温度が所定範囲（例えば２３〜２５℃）となるように制御される。熱交換器２３の負荷に基づいて冷却設備５Ａ〜５Ｃの稼働台数が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷水を冷熱源とする熱交換器によって純水を冷却する方法であって、
熱交換器から返送ラインを介して返送される冷水を冷水タンクに受け、この冷水タンク内の冷水をポンプによって冷却設備に送水し、冷却設備で冷却された冷水を給水ラインによって熱交換器に送水し、
該返送ラインと該給水ラインとを接続するバイパスラインが設けられており、
熱交換器で冷却された純水の温度を温度センサで検知し、この温度センサの検知温度に基づいて純水温度が所定範囲となるように該バイパスラインを流れる冷水のバイパス流量を制御する純水冷却装置の運転方法において、
前記冷却設備が複数個並列に設けられており、
該熱交換器の負荷に応じて稼動する冷却設備の数を制御することを特徴とする純水冷却装置の運転方法。
【請求項２】
請求項１において、熱交換器の負荷を、熱交換器通過前後の純水の温度差又は熱交換器流入純水温度と、純水流量との積により求めることを特徴とする純水冷却装置の運転方法。
【請求項３】
請求項１において、熱交換器の負荷を、熱交換器通過前後の冷水の温度差と、冷水流量との積により求めることを特徴とする純水冷却装置の運転方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポンプを並列に複数個設けておき、熱交換器負荷に応じて稼動するポンプの数を制御することを特徴とする純水冷却装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は純水冷却装置の運転方法に係り、特に超純水製造装置に適用するのに好適な純水冷却装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体洗浄用水として用いられている超純水は、図３に示すように前処理システム、一次純水製造装置１０、二次純水製造装置（サブシステムと称されることも多い。）２０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）を処理することにより製造される（特許文献１）。図３において各システムの役割は次の通りである。
【０００３】
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では、原水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。
【０００４】
前処理された水のタンク１１、熱交換器１５、逆浸透膜処理装置（ＲＯ装置）１２、イオン交換装置（混床式又は４床５塔式など）１３及び脱気装置１４を備える一次純水製造装置１０では、原水中のイオンや有機成分の除去を行う。なお、水は温度が高い程、粘性が低下し、ＲＯ膜の透過性が向上する。このため、図３の通り、逆浸透膜処理装置１２の前段に熱交換器１５が設置され、逆浸透膜処理装置１２への供給水の温度が所定温度以上となるように水を加熱する。熱交換器１５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１２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１３では、塩類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１４では無機系炭素（ＩＣ）、溶存酸素の除去を行う。
【０００５】
一次純水製造装置で製造された一次純水は、配管１９を介して二次純水製造装置２０へ送水される。この二次純水製造装置２０は、サブタンク（純水タンクと称されることもある。）２１、ポンプ２２、熱交換器２３、低圧紫外線酸化装置（ＵＶ装置）２４、イオン交換装置２５及び限外濾過膜（ＵＦ膜）分離装置２６を備えている。熱交換器２３は、ポンプ２２を通ることにより加熱された一次純水の温度を低下させるためのものである。この熱交換器２３により、一次純水はイオン交換装置２５のイオン交換樹脂を劣化させない程度の温度（例えば約２３〜２５℃）に降温される。熱交換器２３の冷却源としては冷水が用いられる。低圧紫外線酸化装置２４では、低圧紫外線ランプより出される１８５ｎｍの紫外線によりＴＯＣを有機酸、さらにはＣＯ２まで分解する。分解により生成した有機物及びＣＯ２は後段のイオン交換装置２５で除去される。限外濾過膜分離装置２６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。
【０００６】
熱交換器２３の構成の詳細を図２に示す。冷水タンク１内の冷水がライン２、並列設置された冷水ポンプ３ａ，３ｂ，３ｃ及びライン４を介して冷却設備５Ａ，５Ｂ，５Ｃに送られ、冷却された後、給水ライン６から熱交換器２３の冷却水流路２３ａに通水され、返送ライン７を介して冷水タンク１に返送される。
【０００７】
返送ライン７に三方弁９が設けられ、該三方弁９と給水ライン６とがバイパスライン８によって接続されている。熱交換器２３で冷却された純水の温度が温度センサ６２で検知され、この検知温度に基づいて三方弁９が制御される。
【０００８】
この三方弁９は、バイパスライン８を流れるバイパス流量を制御することにより熱交換器２３に流れる冷水流量を制御するものであり、これによって温度センサ６２の検知温度（純水温度）が管理範囲内、例えば２３℃±１℃に制御される。冷却設備５Ａ〜５Ｃは並列設置されている。各冷水ポンプ３ａ〜３ｃは常に稼動している。冷却設備５Ａ〜５Ｃの稼働台数は、温度センサ６１で検知されるライン４の冷水温度に基づいて制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１２３８９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の通り、図２に示す従来システムでは冷水ポンプ３ａ〜３ｃを常に稼動させておき、バイパスライン８を流れるバイパス流量制御によって熱交換器２３の出口側純水温度を制御している。また、ライン４の冷水温度に基づいて冷却設備５Ａ，５Ｂ，５Ｃの稼動数を制御している。このような制御方法では、冷却設備５Ａ〜５Ｃやポンプ３ａ〜３ｃの電力消費量が徒に多い。
【００１１】
本発明は、純水冷却用熱交換器の電力消費量を低減することができる純水冷却装置の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の純水冷却装置の運転方法は、冷水を冷熱源とする熱交換器によって純水を冷却する方法であって、熱交換器から返送ラインを介して返送される冷水を冷水タンクに受け、この冷水タンク内の冷水をポンプによって冷却設備に送水し、冷却設備で冷却された冷水を給水ラインによって熱交換器に送水し、該返送ラインと該給水ラインとを接続するバイパスラインが設けられており、熱交換器で冷却された純水の温度を温度センサで検知し、この温度センサの検知温度に基づいて純水温度が所定範囲となるように該バイパスラインを流れる冷水のバイパス流量を制御する純水冷却装置の運転方法において、前記冷却設備が複数個並列に設けられており、該熱交換器の負荷に応じて稼動する冷却設備の数を制御することを特徴とするものである。
【００１３】
この熱交換器の負荷は、熱交換器通過前後の純水の温度差又は熱交換器流入純水温度と、純水流量との積により求めてもよく、熱交換器通過前後の冷水の温度差と、冷水流量との積により求めてもよい。
【００１４】
本発明では、ポンプを並列に複数個設けておき、熱交換器負荷に応じて稼動するポンプの数を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の純水冷却装置の運転方法では、熱交換器に供給する冷水を冷却するための冷却設備を複数並列に設けておき、熱交換器負荷に応じて稼動する冷却設備の数を制御するので、冷却設備の電力消費量が低減され、電力コストが低減される。
【００１６】
冷水送水用ポンプを複数並列に設けておき、熱交換器負荷に応じて稼動するポンプの数を制御することにより、ポンプの電力消費量も低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る純水の冷却装置の運転方法の説明図である。
【図２】従来例に係る純水の冷却装置の運転方法の説明図である。
【図３】超純水製造装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１では、熱交換器２３への純水流入ラインに温度センサ６３が設けられ、また熱交換器２３からの純水流出ラインに流量センサ６４が設けられている。ライン４の温度センサ６１は設置されておらず、代りに制御器７０が設置され、温度センサ６２，６３及び流量センサ６４の検知信号が該制御器７０に入力され、この制御器７０によって冷却設備５Ａ〜５Ｃの稼働台数が制御される。
【００２０】
図１のその他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。図１においても、純水は熱交換器２３の冷却水流路２３ａを流れる冷却水によって冷却される。伝熱管２３ａには、冷水タンク１内の冷水がライン２、冷水ポンプ３ａ〜３ｃ、ライン４、冷却設備５Ａ〜５Ｃ、ライン６によって供給される。冷却水流路２３ａの流出水は返送ライン７によって冷水タンク１によって返送される。三方弁９によってバイパスライン８を流れるバイパス流量が制御される。この三方弁９は、温度センサ６２によって検知される熱交換器流出純水の温度が所定範囲（例えば２３℃±１℃）となるように制御される。
【００２１】
この実施の形態では、熱交換器２３の負荷に基づいて冷却設備５Ａ〜５Ｃの稼働台数が制御される。この実施の形態では、温度センサ６３によって検知される熱交換器２３流入純水温度Ｔ１と温度センサ６２によって検地される熱交換器２３流出純水温度Ｔ２との差ΔＴ＝（Ｔ２−Ｔ１）及び流量センサ６４によって検知される純水流量Ｆ１によって［負荷］＝ΔＴ・Ｆ１として熱交換器２３の負荷が求められる。
【００２２】
なお、Ｔ２は例えば２３℃±１℃と略一定であるので、Ｔ１・Ｆ１によって熱交換器２３の負荷を求めてもよい。
【００２３】
また、Ｔ２が例えば２３℃±１℃と略一定となるので、冷却水流路２３ａを流れる冷水流量と、冷却水流路２３ａを通過する前後の冷水温度差との積により熱交換器２３の負荷を求めてもよい。
【００２４】
本発明の一態様では、上記のいずれかの計算式によって求めた負荷のレベルが所定の第１の閾値以下のときには１台の冷却設備５Ａを稼動させ、第１の閾値とそれよりも高い第２の閾値との間のときには２台の冷却設備５Ａ，５Ｂを稼動させ、該第２の閾値以上であるときには３台の冷却設備５Ａ〜５Ｃを稼動させる。
【００２５】
本発明の別態様では、１台の冷却設備５Ａを稼動させているときに、上記いずれかの計算式で求めた熱交換器２３の負荷が、１台の冷却設備５Ａの容量のたとえば９０％超となったときには２台の冷却設備５Ａ，５Ｂを稼動させる。そして、２台の冷却設備５Ａ，５Ｂを稼動させているときに、熱交換器２３の負荷が２台の冷却設備５Ａ，５Ｂの容量の９０％超となったときには３台の冷却設備５Ａ〜５Ｃを稼動させる。
【００２６】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。冷却設備やポンプの台数は３台に限定されない。
【００２７】
本発明では、冷水流量に応じてポンプ３ａ〜３ｃの稼働台数を制御してもよい、即ち、冷水流量が少量のときにはポンプ稼動数を１とし、中間量のときにはポンプ稼動数を２とし、多量のときにはポンプ稼動数を３とする。ポンプを少数個（例えば１個）設置し、ポンプをインバータ制御してポンプ送水量を制御してもよい。ポンプを２台以上設置した場合でも、各ポンプをインバータ制御してもよい。
【００２８】
本発明では、三方弁以外の流量制御手段によってバイパス流量を制御してもよい。例えば、バイパスライン８に流量制御弁を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  冷水タンク
３ａ，３ｂ，３ｃ  ポンプ
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  冷却設備
８  バイパスライン
９  三方弁
１０  一次純水製造装置
１５  熱交換器
２０  二次純水製造装置
２１  サブタンク
２３  熱交換器
４０  ユースポイント
６１，６２，６３  温度センサ
【図１】
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【図２】
2013204956.tif 000004
【図３】
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