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JP2017142026A - Method and system for manufacturing heated water - Google Patents

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JP2017142026A JP2016023663A JP2016023663A JP2017142026A JP 2017142026 A JP2017142026 A JP 2017142026A JP 2016023663 A JP2016023663 A JP 2016023663A JP 2016023663 A JP2016023663 A JP 2016023663A JP 2017142026 A JP2017142026 A JP 2017142026A
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system for manufacturing heated water effectively utilizing waste heat using a heat pump.SOLUTION: A system for manufacturing heated water 10 has a heat pump 13 absorbing heat from waste heated water, utilizes the heat absorbed by the heat pump 13 as a heating source for heating treatment water, and includes a heat transfer device 14 having a mixing container 141 storing a heat medium, separation means 142 for separating the flowing-out heat medium into two or more so as to each fall in a prescribed flow amount of the heat medium, first circulation means 143 for returning the first heat medium to the mixing container 141 after wasting the heat absorbed by the heat pump 13 to the separated first heat medium, and second circulation means 144 for returning the second heat medium to the mixing container 141 after heating the treatment water by the separated second heat medium.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、加熱水の製造方法及び製造システムに係り、特に、工場内で生成する排熱水からの排熱を利用して加熱源とし、熱エネルギーを効率的に活用する加熱水の製造方法及び製造システムに関する。   The present invention relates to a heating water manufacturing method and manufacturing system, and in particular, a heating water manufacturing method that efficiently uses heat energy by using exhaust heat from exhaust heat water generated in a factory as a heating source. And a manufacturing system.

純水製造システム等の水処理システムは、水処理のための様々な要素、例えば、イオン交換手段、逆浸透膜(RO膜)、ろ過手段、などが所定の順番に配置され、被処理水を順次処理することで所望の水質の処理水を得ている。このとき、各処理水やユースポイントで供給する処理水は、その処理効率の改善や使用用途によって、加温、加熱するなど、要求に応じて様々な温度の処理水とされている。   A water treatment system such as a pure water production system has various elements for water treatment, for example, ion exchange means, reverse osmosis membrane (RO membrane), filtration means, etc. arranged in a predetermined order to treat the water to be treated. Treated water of desired water quality is obtained by sequential treatment. At this time, the treated water supplied at each treated water or use point is treated water at various temperatures according to demands such as heating and heating depending on the improvement of the treatment efficiency and usage.

その際、加熱の必要がある場合には、プレヒーターやヒーター等を用いて所望の温度まで加熱するのが一般的である。一方、水処理システムにおいて、又は、他の設備等を有する工場等において、生成した熱が単に外部に放出され排熱することが行われることも多い。このように、一方で排熱処理が行われ、他方で加熱(吸熱)処理が行われている場合、これらをそれぞれ独立に行うとエネルギーが無駄に消費されてしまうことになる。   At that time, when heating is necessary, it is generally heated to a desired temperature using a preheater, a heater, or the like. On the other hand, in a water treatment system or in a factory or the like having other equipment, the generated heat is often simply released to the outside and exhausted. As described above, when the exhaust heat treatment is performed on the one hand and the heating (endothermic) process is performed on the other hand, if these are performed independently, energy is wasted.

したがって、従来、このような排熱を利用して処理水等を加熱し、エネルギーを有効活用する装置等が種々検討され、開発されてきた。特に、このような排熱を利用する際には、そのエネルギー効率に優れた点からヒートポンプが好ましく用いられている。   Therefore, various devices and the like that use such exhaust heat to heat treated water and effectively use energy have been studied and developed. In particular, when utilizing such exhaust heat, a heat pump is preferably used because of its excellent energy efficiency.

このような技術としては、例えば、超純水製造プラントにおける逆浸透膜装置において、透過水量の向上、採水量の安定化及び超純水たる生産水の使用点での一定温度の確保等のため、加熱源として逆浸透膜装置の濃縮水やユースポイントでの使用済生産水等の有する低温排熱をヒートポンプにより回収して有効利用し、被処理原水を25〜30℃程度に加温する逆浸透膜装置システムが知られている(特許文献1参照)。   As such a technique, for example, in a reverse osmosis membrane apparatus in an ultrapure water production plant, for the purpose of improving the permeate amount, stabilizing the amount of water collected, and ensuring a constant temperature at the point of use of production water as ultrapure water, etc. The heat source recovers low-temperature exhaust heat from the reverse osmosis membrane device concentrated water or used production water at the point of use as a heating source, and effectively uses it to heat the raw water to be treated to about 25-30 ° C. An osmotic membrane device system is known (see Patent Document 1).

また、互いに隣接する複数の装置同士を接続する複数の配管区間を有する水処理システムにおいて、1つの配管区間から吸熱し、この吸熱した熱を、少なくとも1つの他の配管区間に排熱するヒートポンプを有し、エネルギー効率が高く、安定した温度制御を可能とする水処理システムも知られている(特許文献2参照)。   Further, in a water treatment system having a plurality of piping sections that connect a plurality of devices adjacent to each other, a heat pump that absorbs heat from one piping section and discharges the absorbed heat to at least one other piping section. A water treatment system that has high energy efficiency and enables stable temperature control is also known (see Patent Document 2).

特開昭63−4808号公報JP-A-63-4808 国際公開第2012/057098号International Publication No. 2012/057098

上記のようにヒートポンプを用いて排熱を有効利用しようとする純水製造装置は知られているが、熱伝達にはいずれも熱交換器を用いているため、該熱交換器による熱交換において熱伝達率が一定以上向上しない問題があった。また、熱交換器による熱交換では、熱媒体の流量を互いに同等のものとするなどの必要もあり、その利用において使用条件が制限される場合があった。   As described above, a pure water production apparatus that uses exhaust heat effectively using a heat pump is known, but since both use heat exchangers for heat transfer, in heat exchange by the heat exchangers There was a problem that the heat transfer rate did not improve beyond a certain level. Moreover, in heat exchange by a heat exchanger, it is necessary to make the flow rate of the heat medium equal to each other, and the use conditions may be limited in its use.

そこで、本発明は、ヒートポンプを用いて排熱を有効利用する加熱水製造システムにおいて、熱媒体による熱伝達効率を向上させ、熱媒体の流量等の使用条件の制約が少ない加熱水の製造システム及び製造方法の提供を目的とする。   Accordingly, the present invention provides a heating water manufacturing system that effectively uses waste heat using a heat pump, improves the heat transfer efficiency by the heat medium, and has a few restrictions on use conditions such as the flow rate of the heat medium, The purpose is to provide a manufacturing method.

本発明者らは、鋭意検討した結果、ヒートポンプから処理水の加熱までの間に、熱媒体の循環経路を2以上有する熱伝達装置を用いる場合、その熱媒体による熱伝達効率を混合により向上させることができることを見出し、本発明を完成したものである。   As a result of intensive studies, the present inventors improve the heat transfer efficiency of the heat medium by mixing when using a heat transfer device having two or more heat medium circulation paths between the heat pump and the treatment water. The present invention has been completed.

すなわち、本発明の加熱水製造システムは、排熱水から吸熱を行うヒートポンプを有し、前記ヒートポンプで吸熱した熱を、処理水を加熱する加熱源として利用する加熱水製造システムであって、熱媒体を収容する混合容器と、該混合容器から流出した前記熱媒体を、それぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上に分離する分離手段と、前記分離手段により分離した第1の熱媒体に前記ヒートポンプで吸熱した熱を排熱させた後、前記第1の熱媒体を前記混合容器に返送する第1の循環手段と、前記分離手段により分離した第2の熱媒体により前記処理水を加熱した後、前記第2の熱媒体を前記混合容器に返送する第2の循環手段と、を有する熱伝達装置、を有することを特徴とする。   That is, the heated water production system of the present invention is a heated water production system that has a heat pump that absorbs heat from waste heat water, and uses the heat absorbed by the heat pump as a heating source for heating treated water, A mixing container for storing the medium, a separating means for separating the heat medium flowing out of the mixing container into two or more so as to become a heat medium having a predetermined flow rate, and a first heat medium separated by the separating means After the heat absorbed by the heat pump is exhausted, the treated water is heated by a first circulation means for returning the first heat medium to the mixing container and a second heat medium separated by the separation means. And a second circulation means for returning the second heat medium to the mixing container, and a heat transfer device.

本発明の加熱水製造方法は、排熱水からヒートポンプを用いて吸熱を行い、この吸熱した熱を加熱源として利用し、処理水を加熱して加熱水を得る加熱水製造方法であって、混合容器から流出した熱媒体を、それぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上に分離する分離工程と、前記分離工程により分離した第1の熱媒体に前記ヒートポンプで吸熱した熱を排熱させた後、前記第1の熱媒体を前記混合容器に返送する第1の循環工程と、前記分離工程により分離された第2の熱媒体により前記処理水を加熱した後、前記第2の熱媒体を前記混合容器に返送する第2の循環工程と、前記第1の循環工程の排熱により加熱された前記第1の熱媒体と、前記第2の循環工程の加熱により冷却された前記第2の熱媒体と、を前記混合容器で均一に混合する混合工程と、を有することを特徴とする。   The heated water production method of the present invention is a heated water production method in which heat is absorbed from waste heat water using a heat pump, the heat absorbed is used as a heating source, and heated water is obtained by heating treated water, A separation step of separating the heat medium flowing out from the mixing container into two or more so as to become a heat medium having a predetermined flow rate respectively, and the heat absorbed by the heat pump is exhausted to the first heat medium separated by the separation step. After that, the first heat medium is returned to the mixing container, and the treated water is heated by the second heat medium separated by the separation process, and then the second heat medium. The second circulation step of returning the mixture to the mixing container, the first heat medium heated by the exhaust heat of the first circulation step, and the second cooled by the heating of the second circulation step. And the heating medium are uniformly mixed in the mixing container. A mixing step that is characterized by having a.

本発明の加熱水製造システム及び加熱水製造方法によれば、工場等で排熱される熱を処理水の加熱用のエネルギーとして有効活用でき、また、熱媒体の混合により熱伝達を効率良く行うことができるため、従来よりもエネルギー損失を少なくし、製造システム全体での省エネルギー化を達成できる。   According to the heating water manufacturing system and the heating water manufacturing method of the present invention, the heat exhausted in the factory or the like can be effectively utilized as energy for heating the treated water, and heat transfer can be efficiently performed by mixing the heat medium. Therefore, it is possible to reduce energy loss compared to the prior art and achieve energy saving in the entire manufacturing system.

また、本発明の加熱水製造システム及び加熱水製造方法によれば、加熱源となる排熱水の流量と加熱水の流量とが大きく異なる場合でも、その間の熱伝達を流量の違いに影響されずに行うことができ、簡易な構成で、排熱される熱を有効に利用できる。   Further, according to the heating water manufacturing system and the heating water manufacturing method of the present invention, even when the flow rate of the exhaust heat water serving as the heating source and the flow rate of the heating water are greatly different, the heat transfer between them is affected by the difference in the flow rate. The heat exhausted can be effectively used with a simple configuration.

本発明の第1の実施形態における加熱水製造システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the heating water manufacturing system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の加熱水製造システムを適用した、加熱純水製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the heating pure water manufacturing apparatus to which the heating water manufacturing system of this invention is applied. 第1の実施形態における流量を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow volume in 1st Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態において、同一又は相当する構成については同一の符号を付して説明している。なお、これら実施形態は、あくまで例示であって、これらの記載に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding components are described with the same reference numerals. In addition, these embodiment is an illustration to the last, Comprising: It is not limited to these description.

(第1の実施形態)
<加熱水製造システム>
本発明の一実施形態である加熱水製造システムは、図1に示したように、排熱水流路11を流通する排熱水の排熱を加熱源として利用し、処理水流路12を流通する処理水を加熱して加熱水を得る加熱水製造システム10である。
(First embodiment)
<Heating water production system>
As shown in FIG. 1, the heated water production system according to an embodiment of the present invention uses the exhaust heat of the exhaust heat water flowing through the exhaust hot water flow channel 11 as a heating source and distributes the treated water flow channel 12. A heated water production system 10 that heats treated water to obtain heated water.

このとき、加熱水製造システム10は、排熱水から排出される熱を吸熱するヒートポンプ13を用い、さらに、ヒートポンプ13から排出される熱を熱伝達装置14により処理水に伝達し、加熱水とする。ここで、熱伝達装置14は、熱媒体を収容する混合容器141と、該混合容器141から流出した熱媒体を、それぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上に分離する分離手段142と、分離手段142により分離した第1の熱媒体にヒートポンプ13で吸熱した熱を排熱させた後、第1の熱媒体を混合容器141に返送する第1の循環手段143と、分離手段142により分離した第2の熱媒体により処理水を加熱した後、第2の熱媒体を混合容器141に返送する第2の循環手段144と、を有する熱伝達装置14を有する。   At this time, the heating water production system 10 uses the heat pump 13 that absorbs heat discharged from the exhaust heat water, and further transfers the heat discharged from the heat pump 13 to the treated water by the heat transfer device 14. To do. Here, the heat transfer device 14 includes a mixing container 141 that stores the heat medium, and a separation unit 142 that separates the heat medium flowing out of the mixing container 141 into two or more so that the heat medium has a predetermined flow rate. After the heat absorbed by the heat pump 13 is exhausted to the first heat medium separated by the separation means 142, the first heat medium is returned to the mixing container 141 and separated by the separation means 142. After the treated water is heated by the second heat medium, the heat transfer device 14 includes the second circulation means 144 that returns the second heat medium to the mixing container 141.

排熱水流路11は、本実施形態において処理水を加熱する加熱源となる排熱水が流通する流路である。この排熱水としては、例えば、工場内設備等で生じる加熱された水であり、ここで利用される排熱水の熱は排熱されるものが好ましい。排熱される熱を、加熱水を製造する際の加熱源とすることで、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。なお、このとき利用する排熱水は、製造しようとする加熱水を得るために必要な熱エネルギーを得ることができるものであればよい。   The exhaust hot water flow path 11 is a flow path through which the exhaust hot water serving as a heating source for heating the treated water in this embodiment flows. The waste heat water is, for example, heated water generated in a factory facility or the like, and the heat of waste heat water used here is preferably exhausted. By using the exhausted heat as a heating source when manufacturing heated water, it is possible to effectively use thermal energy. In addition, the waste heat water utilized at this time should just be what can obtain the heat energy required in order to obtain the heating water which it is going to manufacture.

処理水流路12は、加熱対象の処理水が流通する流路であり、被加熱用の処理水が熱交換器144aにより加熱され、加熱水となって流通する。このような処理水流路12としては、例えば、加熱水供給装置におけるユースポイント近傍における処理水流路が好ましく挙げられる。この場合、処理水を所望の温度にまで加熱した加熱水を、効率的にユースポイントに供給でき、熱エネルギーを無駄に消費することがない。   The treated water channel 12 is a channel through which treated water to be heated flows, and the treated water for heating is heated by the heat exchanger 144a and flows as heated water. As such a treated water flow path 12, for example, a treated water flow path in the vicinity of a use point in the heating water supply apparatus is preferably exemplified. In this case, the heated water obtained by heating the treated water to a desired temperature can be efficiently supplied to the use point, and the heat energy is not wasted.

ここで処理水流路12に流通する処理水は、液体であれば特に限定されずに適用できる。このとき、処理水は、ユースポイントに供給する前に、事前に処理されて所望の水質や特性を有する処理水としておくことが好ましい。ここで、処理水は、純水であることが好ましく、超純水であることがより好ましい。   The treated water flowing through the treated water flow path 12 is not particularly limited as long as it is a liquid. At this time, it is preferable that the treated water is treated in advance and has desired water quality and characteristics before being supplied to the use point. Here, the treated water is preferably pure water, and more preferably ultrapure water.

この処理水が、例えば、純水である場合には、純水製造装置の一部を処理水流路12とすればよい。この純水製造装置としては、例えば、図2に示したように、原水を吸着除去やろ過処理などを組み合わせた前処理をした後、逆浸透膜処理、限外ろ過処理、イオン交換処理などを組み合わせてイオン成分や全有機炭素(TOC)成分を除去する1次純水装置21、を有する装置が例示できる。そして、1次純水装置21により処理し、得られた純水を純水タンク22に貯留し、純水タンク22から本発明の加熱水製造システム10(処理水流路12)を通過させることで加熱した後、限外ろ過膜(UF)23で処理して使用場所(POU)24に供給する純水製造装置20により効率的に加熱純水が得られる。なお、この純水製造装置20においては、使用場所(POU)24で使用されなかった純水は、純水タンク22に返送して再利用可能となっている。   For example, when the treated water is pure water, a part of the pure water production apparatus may be used as the treated water flow path 12. As this pure water production apparatus, for example, as shown in FIG. 2, after the raw water is subjected to a pretreatment that combines adsorption removal and filtration, reverse osmosis membrane treatment, ultrafiltration treatment, ion exchange treatment, etc. The apparatus which has the primary pure water apparatus 21 which removes an ionic component and a total organic carbon (TOC) component in combination can be illustrated. And by processing with the primary pure water apparatus 21, the obtained pure water is stored in the pure water tank 22, and the heated water manufacturing system 10 (process water flow path 12) of this invention is allowed to pass through from the pure water tank 22. After being heated, heated pure water is efficiently obtained by the pure water producing apparatus 20 which is treated with the ultrafiltration membrane (UF) 23 and supplied to the place of use (POU) 24. In the pure water production apparatus 20, pure water that has not been used at the place of use (POU) 24 can be returned to the pure water tank 22 and reused.

1次純水装置21としては、公知のように、逆浸透膜処理、限外ろ過処理、イオン交換処理を行う各装置を適用できる。このとき、イオン交換装置としては、被処理水や製造される純水の水質に応じて、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、キレート樹脂などの各種イオン交換樹脂が容器に充填されたイオン交換装置が用いられる。   As the primary pure water device 21, as is well known, each device that performs reverse osmosis membrane treatment, ultrafiltration treatment, and ion exchange treatment can be applied. At this time, as an ion exchange device, an ion exchange device in which various ion exchange resins such as a cation exchange resin, an anion exchange resin, and a chelate resin are filled in a container according to the quality of water to be treated and pure water to be produced. Used.

なお、図2には、加熱については本実施形態の加熱水製造システムのみ記載しているが、従来の加熱純水の製造に用いられているプレヒーターやヒーター等を設けてもよい。すなわち、加熱水製造システムを補助的な加熱装置として用い、複数個の加熱手段により所望の温度の加熱純水を得るようにしてもよい。   In FIG. 2, only the heating water production system of the present embodiment is described for heating, but a preheater, a heater, or the like used for the production of conventional heated pure water may be provided. That is, the heated water production system may be used as an auxiliary heating device, and heated pure water having a desired temperature may be obtained by a plurality of heating means.

ここでは、純水を例示したが、超純水製造装置においても同様にして超純水を予め調製しておき、これを加熱することで、加熱された超純水を供給する装置を構成することもできる。さらに、電解水、オゾン水、水素水等の機能水を加熱したものとして供給することもできる。   Here, pure water is exemplified, but in the ultrapure water production apparatus, ultrapure water is similarly prepared in advance, and this is heated to constitute a device for supplying heated ultrapure water. You can also. Furthermore, functional water such as electrolyzed water, ozone water, and hydrogen water can be supplied as heated.

ヒートポンプ13は、冷媒を使用することにより吸熱及び排熱による熱移動を効率的に行うことができる公知のヒートポンプであれば特に限定されずに使用できる。このヒートポンプ13は、冷媒(熱移動媒体)を循環させながら熱移動を効率的に行うことができる装置である。ヒートポンプ13内において、排熱水から熱エネルギーを除去することにより、排熱水を冷却し、余計な熱を冷媒により奪うことで冷媒蒸気を得る蒸発器131と、冷媒蒸気を圧縮して高温高圧の冷媒蒸気とする圧縮機132と、高温高圧の冷媒蒸気から熱を熱伝達装置14の熱媒体に移動させ、冷却により低温高圧の液体状の冷媒を得る凝縮器133と、低温高圧の冷媒を膨張させて低温低圧の冷媒とする膨張弁134と、を有する。   The heat pump 13 can be used without particular limitation as long as it is a known heat pump that can efficiently perform heat transfer by heat absorption and exhaust heat by using a refrigerant. The heat pump 13 is a device that can efficiently perform heat transfer while circulating a refrigerant (heat transfer medium). In the heat pump 13, the heat energy is removed from the exhaust heat water to cool the exhaust heat water and take away the extra heat by the refrigerant, and an evaporator 131 that obtains the refrigerant vapor and compresses the refrigerant vapor at high temperature and high pressure. A compressor 132 for generating the refrigerant vapor, a condenser 133 for transferring heat from the high-temperature and high-pressure refrigerant vapor to the heat medium of the heat transfer device 14 to obtain a low-temperature and high-pressure liquid refrigerant by cooling, and a low-temperature and high-pressure refrigerant And an expansion valve 134 that is expanded into a low-temperature and low-pressure refrigerant.

ここで用いられる冷媒は、上記のようにヒートポンプ13内で気体状態と液体状態とに繰り返し状態変化をさせながら、吸熱と排熱を連続的に行うことができるものであればよく、例えば、代替フロン(HCF)、自然冷媒等が挙げられる。なお、実際の冷媒選定は、設計温度が満たされる効率の優位性によりなされる。   The refrigerant used here may be any refrigerant as long as it can continuously absorb heat and exhaust heat while repeatedly changing the state between the gas state and the liquid state in the heat pump 13 as described above. Fluorocarbon (HCF), natural refrigerant, etc. are mentioned. The actual refrigerant selection is made based on the superiority of the efficiency that satisfies the design temperature.

熱伝達装置14は、混合容器141、分離手段142、第1の循環手段143、第2の循環手段144、を有し、ヒートポンプ13から排熱された熱を処理水の加熱に利用可能な装置である。   The heat transfer device 14 includes a mixing container 141, a separation unit 142, a first circulation unit 143, and a second circulation unit 144, and is an apparatus that can use the heat exhausted from the heat pump 13 for heating the treated water. It is.

混合容器141は、液体状態の熱媒体を収容する容器であり、後述するようにここでは第1の循環手段143を循環してきた第1の熱媒体と第2の循環手段144を循環してきた第2の熱媒体とを混合する。この混合により、混合容器141内に収容される熱媒体は均一化される。均一化するにあたっては、混合容器141内に撹拌翼等を設けることが好ましい。   The mixing container 141 is a container for storing a heat medium in a liquid state. As described later, here, the first heat medium that has circulated through the first circulation means 143 and the second circulation means 144 that has circulated through the first circulation means 144 are used. 2 heat medium. By this mixing, the heat medium accommodated in the mixing container 141 is made uniform. For homogenization, it is preferable to provide a stirring blade or the like in the mixing container 141.

また、混合容器141において、第1の熱媒体と第2の熱媒体を供給して混合する区画と、均一化された熱媒体を収容し混合容器から流出させる区画と、を仕切り等を設けて分けるようにしてもよい。このとき、例えば、第1の熱媒体及び第2の熱媒体を供給される場所を、区画を分ける仕切りから離れた位置とし、混合する区画から流出させる区画へ仕切りを溢流させたり仕切りに設けた流路を通過させて移送する構成とする等により、熱媒体を十分に均一化されたものとできる。このように区画を分けるように仕切りを設けた場合、混合容器141から流出する熱媒体が十分に均一化され、熱媒体の温度が安定したものとなる。   Further, in the mixing container 141, a partition or the like is provided between a section for supplying and mixing the first heat medium and the second heat medium and a section for storing the uniform heat medium and flowing out from the mixing container. You may make it divide. At this time, for example, the place to which the first heat medium and the second heat medium are supplied is positioned away from the partition dividing the partition, and the partition is overflowed to the partition that flows out from the mixing partition or provided in the partition. The heat medium can be made sufficiently uniform by, for example, a configuration in which the heat medium is transferred through the flow path. When the partitions are provided so as to divide the compartments as described above, the heat medium flowing out from the mixing container 141 is sufficiently uniformed, and the temperature of the heat medium is stabilized.

混合容器141の材質は、熱媒体を安定して収容し、循環使用することができれば特に限定されるものではないが、温度耐性とさび等の腐食防止の点から、ステンレス(例えば、SUS304等)が好ましい。また、混合容器141の容量は、第1の熱媒体と第2の熱媒体との混合と貯留を目的とするもので、通過する熱媒体を混合容器141内に10〜20分滞留させる容量が好ましい。   The material of the mixing container 141 is not particularly limited as long as it can stably store the heat medium and can be circulated. Stainless steel (for example, SUS304) is used from the viewpoint of temperature resistance and corrosion prevention such as rust. Is preferred. The capacity of the mixing container 141 is for the purpose of mixing and storing the first heat medium and the second heat medium, and the capacity for allowing the passing heat medium to stay in the mixing container 141 for 10 to 20 minutes. preferable.

分離手段142は、混合容器141から供給される熱媒体を、それぞれ所定の流量の熱媒体となるように2以上の流れに分けるものである。この第1の実施形態では、熱媒体を2つに分ける場合を例に説明する。ここで分離された熱媒体は、それぞれ後述する第1の循環手段143、第2の循環手段144を流通して熱移動を行う。   The separation unit 142 divides the heat medium supplied from the mixing container 141 into two or more flows so that the heat medium has a predetermined flow rate. In the first embodiment, a case where the heat medium is divided into two will be described as an example. The heat medium separated here circulates through a first circulation means 143 and a second circulation means 144, which will be described later, and performs heat transfer.

このとき、熱媒体の分離は、熱媒体をそれぞれ所定の流量となるように分けるものであれば特に限定されずに用いることができる。この分離手段142としては、例えば、第1の循環手段及び第2の循環手段のそれぞれに設けたポンプが挙げられる。このとき、各ポンプは、それぞれの循環手段において所定流量となるように作動条件を決定し動作させればよい。例えば、第1の循環手段143と第2の循環手段144とで、それぞれ流れる熱媒体の流量を第1の循環手段143における流量を多くするように分離する場合、第1の循環手段143と第2の循環手段144に設けた2つのポンプ142とを、流量の多い第1の循環手段143側のポンプへの吸引力を第2の循環手段142側のポンプの吸引力よりも相対的に大きくして、流量を所望の流量に分離できるように調整すればよい。また、分岐部分にバルブを設けて、バルブの開度を調整することで所望の流量となるようにしてもよい。
なお、このポンプはその後段設備の通水時における圧力損失等を加味した圧力設定と熱媒体温度に耐性及び移送性能が確保されるものが選定される。
At this time, separation of the heat medium can be used without particular limitation as long as the heat medium is divided so as to have a predetermined flow rate. Examples of the separation unit 142 include a pump provided in each of the first circulation unit and the second circulation unit. At this time, each pump may be operated by determining an operating condition so that a predetermined flow rate is obtained in each circulation means. For example, when the first circulation unit 143 and the second circulation unit 144 separate the flow rates of the flowing heat medium so as to increase the flow rate in the first circulation unit 143, the first circulation unit 143 and the second circulation unit 144 are separated. The two pumps 142 provided in the second circulation means 144 are relatively larger in suction force to the pump on the first circulation means 143 side having a larger flow rate than the suction force of the pump on the second circulation means 142 side. Then, the flow rate may be adjusted so as to be separated into a desired flow rate. Alternatively, a valve may be provided at the branching portion, and a desired flow rate may be obtained by adjusting the opening of the valve.
This pump is selected to have a pressure setting that takes into account the pressure loss and the like during the passage of water in the subsequent equipment, and the heat medium temperature resistance and transfer performance.

第1の循環手段143は、分離手段142により分離された第1の熱媒体を、ヒートポンプ13の凝縮器133を通過するように設けられる。この凝縮器133を通過することにより、第1の熱媒体は、ヒートポンプ13から排熱される熱を受け取り加熱され、その後、混合容器141に返送、循環される。   The first circulation unit 143 is provided so that the first heat medium separated by the separation unit 142 passes through the condenser 133 of the heat pump 13. By passing through the condenser 133, the first heat medium receives the heat exhausted from the heat pump 13 and is heated, and then is returned to the mixing container 141 and circulated.

一方、第2の循環手段144は、分離手段142により分離された第2の熱媒体を、処理水流路12中の処理水と熱交換できるように設けられた熱交換器144aを通過するように設けられる。この熱交換器144aを通過することにより、第2の熱媒体は、処理水を加熱して熱を奪われ、その後、混合容器141に返送、循環される。第1の循環手段143及び第2の循環手段144は、上記のように熱媒体を熱交換させながら循環させるもので、公知の配管で構成される。これら配管の内径は、上記分離手段142で分けられる熱媒体の流量に応じて、それぞれ適宜選択すればよい。   On the other hand, the second circulation means 144 passes through the heat exchanger 144a provided so that the second heat medium separated by the separation means 142 can exchange heat with the treated water in the treated water flow path 12. Provided. By passing through the heat exchanger 144a, the second heat medium heats the treated water and loses heat, and then returns to the mixing container 141 and is circulated. The first circulation means 143 and the second circulation means 144 circulate the heat medium while exchanging heat as described above, and are configured by known piping. The inner diameters of these pipes may be appropriately selected according to the flow rate of the heat medium divided by the separation means 142.

このように、第1の循環手段143と第2の循環手段144で返送、循環された第1の熱媒体及び第2の熱媒体は、混合容器141内で混合され、均一化される。均一化された熱媒体は、再度、混合容器141から流出され、上記した所定量への分離、第1の循環手段及び第2の循環手段を用いて循環した後、混合される。この操作を繰り返し行うことで、加熱水製造システム10は、所望の温度に加熱された加熱水を連続的に製造できる。   As described above, the first heat medium and the second heat medium returned and circulated by the first circulation means 143 and the second circulation means 144 are mixed and homogenized in the mixing container 141. The uniformized heat medium flows out of the mixing container 141 again, circulates using the above-described separation into the predetermined amount, the first circulation means and the second circulation means, and then mixed. By repeating this operation, the heated water production system 10 can continuously produce heated water heated to a desired temperature.

なお、ここで用いる熱媒体は、熱伝達装置14内においては、常に液体状態で存在して熱伝達を可能とするものであればよく、例えば、水が挙げられ、一般的な冷却水として使用される水(上水、工業用水等)が好ましい。さらに、この熱媒体には、防腐剤、抗菌剤等が添加されていてもよい。   In addition, the heat medium used here should just exist in a liquid state, and can heat-transfer in the heat transfer apparatus 14, for example, water is mentioned and it is used as general cooling water The water to be used (clean water, industrial water, etc.) is preferred. Further, an antiseptic, an antibacterial agent and the like may be added to the heat medium.

<加熱水製造方法>
本発明の加熱水製造方法は、排熱水からヒートポンプを用いて吸熱を行い、この吸熱した熱を加熱源として利用し、加熱水供給装置により処理水を加熱して加熱水を得る加熱水製造方法である。この加熱水製造方法は、混合容器から流出した熱媒体を、それぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上に分離する分離工程と、分離工程により分離した第1の熱媒体にヒートポンプで吸熱した熱を排熱させた後、第1の熱媒体を混合容器に返送する第1の循環工程と、分離工程により分離された第2の熱媒体により処理水を加熱した後、第2の熱媒体を混合容器に返送する第2の循環工程と、第1の循環工程の排熱により加熱された第1の熱媒体と、第2の循環工程の加熱により冷却された第2の熱媒体と、を混合容器で均一に混合する混合工程と、を有する。
<Heating water production method>
The method for producing heated water according to the present invention uses the heat pump to absorb heat from the waste heat water, uses the absorbed heat as a heating source, and heats the treated water by a heated water supply device to obtain heated water. Is the method. In this heating water production method, the heat medium flowing out from the mixing container is separated into two or more so that each heat medium has a predetermined flow rate, and the first heat medium separated in the separation process absorbs heat with the heat pump. After the heat is exhausted, the first heat medium is returned to the mixing container, the treated water is heated by the second heat medium separated by the separation process, and then the second heat medium A second circulation step of returning the mixture to the mixing container, a first heat medium heated by the exhaust heat of the first circulation step, a second heat medium cooled by the heating of the second circulation step, Mixing step of uniformly mixing the components in a mixing container.

以下、図1に示した加熱水製造システム10を用いた場合を例に、加熱水製造方法について説明する。なお、排熱水、熱媒体及び処理水の温度や流量については図3を参照しながら説明する。   Hereinafter, the heating water manufacturing method will be described by taking the heating water manufacturing system 10 shown in FIG. 1 as an example. The temperature and flow rate of the exhaust heat water, heat medium, and treated water will be described with reference to FIG.

本発明の一実施形態である加熱水製造方法は、排熱水流路11を流通する排熱水が排熱する熱を加熱源として利用し、処理水流路12を流通する処理水を加熱して加熱水を得る加熱水製造方法である。具体的には、排熱水流路11を流通する排熱水からヒートポンプ13を用いて吸熱を行う。そして、この吸熱した熱に対して特定の熱伝達処理を利用し、処理水流路12を流通する処理水を加熱して加熱水を得る。   The method for producing heated water according to an embodiment of the present invention uses the heat exhausted from the exhaust hot water flowing through the exhaust hot water flow path 11 as a heating source, and heats the treated water flowing through the treated water flow path 12. It is a heating water manufacturing method which obtains heating water. Specifically, heat is absorbed from the waste heat water flowing through the waste heat water flow path 11 using the heat pump 13. And a specific heat transfer process is utilized with respect to this heat absorbed, the treated water which distribute | circulates the treated water flow path 12 is heated, and heated water is obtained.

まずは、上記したようにヒートポンプ13を用いて排熱水流路11を流通する排熱水から蒸発器131で吸熱し、この吸熱した熱を凝縮器133で排熱する。この給排熱は一般的なヒートポンプによる給排熱である。そして、ヒートポンプ13から排熱された熱は、熱伝達装置14により、熱交換器144aで処理水の加熱に用いることで、加熱水が得られる。   First, as described above, the heat pump 13 is used to absorb heat from the exhaust heat water flowing through the exhaust heat water flow path 11 by the evaporator 131, and the absorbed heat is exhausted by the condenser 133. This supply / exhaust heat is supply / exhaust heat by a general heat pump. Then, the heat exhausted from the heat pump 13 is used by the heat transfer device 14 to heat the treated water in the heat exchanger 144a, whereby heated water is obtained.

熱伝達装置14の動作、作用は次の通りである。混合容器141に収容されている熱媒体は、混合容器141から流出すると、分離手段142によりそれぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上の流れに分離される(分離工程)。   The operation and action of the heat transfer device 14 are as follows. When the heat medium accommodated in the mixing container 141 flows out of the mixing container 141, it is separated into two or more flows by the separating means 142 so that the heat medium has a predetermined flow rate (separation process).

ここで分離された熱媒体のうち、第1の循環手段143を流通する熱媒体を第1の熱媒体とし、第2の循環手段144を流通する熱媒体を第2の熱媒体とする。第1の熱媒体は、第1の循環手段143によりヒートポンプ13の凝縮器133において、上記ヒートポンプ13から熱を受け取り、混合容器141に返送される(第1の循環工程)。   Of the heat medium separated here, the heat medium flowing through the first circulation means 143 is referred to as a first heat medium, and the heat medium flowing through the second circulation means 144 is referred to as a second heat medium. The first heat medium receives heat from the heat pump 13 in the condenser 133 of the heat pump 13 by the first circulation means 143, and is returned to the mixing container 141 (first circulation step).

また、第2の熱媒体は、第2の循環手段144と処理水流路12とで熱交換が可能に設けられた熱交換器144aにおいて、第2の熱媒体から処理水に熱を受渡し、処理水が加熱される。このとき、第2の熱媒体自体は冷却され、その後、混合容器141に返送される(第2の循環工程)。   The second heat medium transfers heat from the second heat medium to the treated water in the heat exchanger 144a provided so that heat exchange is possible between the second circulation means 144 and the treated water flow path 12, and the treated water is treated. Water is heated. At this time, the second heat medium itself is cooled and then returned to the mixing container 141 (second circulation step).

混合容器141に返送された第1の熱媒体と第2の熱媒体は、混合容器141内で混合され、均一化される(混合工程)。   The first heat medium and the second heat medium returned to the mixing container 141 are mixed and homogenized in the mixing container 141 (mixing step).

均一化された熱媒体は、再度、分離工程、第1の循環工程、第2の循環工程、混合工程、に繰り返し付され、加熱水を連続的に製造、供給できる。   The homogenized heat medium is again subjected to the separation step, the first circulation step, the second circulation step, and the mixing step, so that heated water can be continuously produced and supplied.

次に、加熱水製造システム10における、排熱水、処理水、熱媒体の温度や流量について、図3を参照しながら説明する。
ここで、加熱水製造システム10において、排熱水流路11を流通する排熱水の温度をTw1としたとき、このTw1は処理水の加熱に必要な熱エネルギーを供給できるものであればよく、特に限定されるものではない。また、この排熱水の温度Tw1は、工場内等での発生量が多く、取り扱い易い排熱水が好ましく、そのような観点から、30〜45℃程度の排熱水が好ましく、30〜40℃の排熱水がより好ましい。ヒートポンプ13により吸熱された後の排熱水の温度は特に限定されず、例えば、Tw1よりも5〜10℃程度低い温度となるものが例示できる。
Next, the temperature and flow rate of waste heat water, treated water, and heat medium in the heated water production system 10 will be described with reference to FIG.
Here, in the heating water production system 10, when the temperature of the waste heat water flowing through the waste heat water passage 11 and the T w1, as long as this T w1 is capable of supplying thermal energy required for heating process water Well, not particularly limited. In addition, the waste heat water temperature Tw1 is preferably a waste heat water that is generated in a factory and is easy to handle. From such a viewpoint, waste heat water of about 30 to 45 ° C. is preferred, and 30 to 40 degreeC waste heat water is more preferable. Temperature waste heat water after being heat absorption by the heat pump 13 is not particularly limited, for example, those comprising about 5 to 10 ° C. lower temperature than T w1 can be exemplified.

一方、処理水の温度をTh1、該処理水が加熱された加熱水の温度をTh2としたとき、加熱水の温度Th2は所望の温度まで昇温したものである。ここで所望の温度とは、本加熱水の製造システムにおいて求める加熱水の温度を言い、必ずしも最終的に使用される加熱水の温度と同じとは限らない。 On the other hand, when the temperature of the treated water is Th1 , and the temperature of the heated water in which the treated water is heated is Th2 , the heated water temperature Th2 is raised to a desired temperature. Here, the desired temperature refers to the temperature of the heating water required in the heating water production system, and is not necessarily the same as the temperature of the heating water finally used.

すなわち、温度Th2が最終的に使用される加熱水の温度であってもよいし、使用される加熱水の温度よりも低いものであっても高いものであってもよい。使用される加熱水の温度である場合には、そのまま使用できる。使用される加熱水よりも低い温度である場合には、その後さらにヒーターを設けて、所望の温度まで加熱するようにすればよい。また、使用される加熱水よりも高い温度である場合、ユースポイントまでの距離や到達時間が長く温度低下が見込まれる場合、その温度低下を見込んで使用することができる。なお、温度が高すぎる場合には、冷却等により余計なエネルギー消費が必要となるため好ましくない。このTh2は、40〜60℃の加熱を主に狙っているが、ヒートポンプの排熱により得られる第1の熱媒体の温度Tt1に応じて、得られる加熱水の温度Th2を70℃程度のものとすることもできる。 That is, the temperature Th2 may be the temperature of the heating water that is finally used, or may be lower or higher than the temperature of the heating water that is used. When it is the temperature of the heating water used, it can be used as it is. If the temperature is lower than the heating water used, a heater may be further provided thereafter so as to heat to a desired temperature. Moreover, when the temperature is higher than the heated water used, when the temperature and the arrival time to the use point are long and the temperature is expected to decrease, the temperature can be expected to decrease. In addition, when temperature is too high, since extra energy consumption is needed by cooling etc., it is unpreferable. Although this Th2 mainly aims at heating at 40-60 degreeC, according to temperature Tt1 of the 1st heat medium obtained by the exhaust heat of a heat pump, temperature Thh2 of the heating water obtained is 70 degreeC It can also be of a degree.

また、処理水の温度Th1は、加熱水を目的の温度とするために、熱伝達装置14から処理水が受け取る熱エネルギーを勘案して決定すればよい。処理水の温度Th1は、通常20〜60℃程度が用いられるが、これに限定されるものではない。 Further, the temperature T h1 of the treated water may be determined in consideration of the thermal energy received by the treated water from the heat transfer device 14 in order to set the heated water to the target temperature. Although about 20-60 degreeC is normally used for temperature Th1 of treated water, it is not limited to this.

また、熱伝達装置14内の熱媒体は、ヒートポンプ13の凝縮器133から排熱される熱量、処理水を加熱する熱交換器144aで吸熱される熱量に応じて、その熱伝達効率を良好なものとできる温度条件とすればよい。   The heat transfer device 14 has a good heat transfer efficiency according to the amount of heat exhausted from the condenser 133 of the heat pump 13 and the amount of heat absorbed by the heat exchanger 144a for heating the treated water. And temperature conditions that can be used.

この熱伝達装置14では、混合容器141に収容されている熱媒体の温度をT、第1の熱媒体が凝縮器133を通過することで加熱されて得られる熱媒体の温度をTt1、第2の熱媒体が熱交換器12aを通過することで冷却されて得られる熱媒体の温度をTt2、としたとき、Tt1>T>Tt2の関係となる。 In this heat transfer device 14, the temperature of the heat medium stored in the mixing container 141 is T t , the temperature of the heat medium obtained by heating the first heat medium through the condenser 133 is T t1 , when the second heat medium is the temperature of the heat medium obtained is cooled by passing through the heat exchanger 12a T t2, and, the relation of T t1> T t> T t2 .

また、熱伝達装置14における熱媒体の流量として、第1の熱媒体の単位時間当たりの流量をVt1、第2の熱媒体の単位時間当たりの流量をVt2としたとき、上記温度と流量との関係は次の式のように表すことができる。
=(Tt1×Vt1+Tt2×Vt2)/(Vt1+Vt2
Further, as the flow rate of the heat medium in the heat transfer device 14, when the flow rate per unit time of the first heat medium is V t1 and the flow rate per unit time of the second heat medium is V t2 , the above temperature and flow rate Can be expressed as the following equation.
T t = (T t1 × V t1 + T t2 × V t2 ) / (V t1 + V t2 )

なお、ここでVt1は排熱水の単位時間当たりの流量Vと同等(ヒートポンプ内を循環する冷媒の単位時間当たりの流量も同等)のものとすることが好ましく、Vt2は処理水の単位時間当たりの流量Vと同等のものとすることが好ましい。これは、熱交換器において熱伝達を効率的に行う観点から求められるものである。 Here, V t1 is preferably equal to the flow rate V w per unit time of the exhaust heat water (the flow rate per unit time of the refrigerant circulating in the heat pump is also equivalent), and V t2 is the treated water. It is preferable to be equivalent to the flow rate V h per unit time. This is required from the viewpoint of efficiently performing heat transfer in the heat exchanger.

通常、熱交換器を複数用いることで熱伝達を行う場合には、加熱源となる排熱水の流量と加熱対象となる処理水の流量とを合わせたり、流量を調節する機構を設けたりする等の必要がある。しかし、本発明においては、熱伝達装置14を設けて、熱媒体を混合することで熱の伝達を行うこととしているため、このような制約や構成が必要なく、加熱源となる排熱水の流量と処理対象の処理水の流量が大きく異なる場合であっても問題なく適用することができる。   Usually, when heat transfer is performed by using multiple heat exchangers, the flow rate of waste heat water as a heating source and the flow rate of treated water as a heating target are combined, or a mechanism for adjusting the flow rate is provided. Etc. are necessary. However, in the present invention, the heat transfer device 14 is provided and heat transfer is performed by mixing the heat medium. Therefore, such restrictions and configurations are not necessary, and the exhaust heat water serving as a heating source is not necessary. Even if the flow rate and the flow rate of treated water to be treated are greatly different, the present invention can be applied without any problem.

t1とVt2は、一般的にはVt1≧Vt2であるが、任意の割合で適用可能である。例えば、これらの流量比(Vt1/Vt2)は1〜10程度が好ましく、1〜5がより好ましい。また、特に工場内等では、排熱のための排熱水の流量が多く、処理水の流量が少ないため、本発明の加熱水製造システムは、このような流量比であっても容易に適用できる。 V t1 and V t2 are generally V t1 ≧ V t2 , but can be applied at an arbitrary ratio. For example, these flow rate ratios (V t1 / V t2 ) are preferably about 1 to 10, and more preferably 1 to 5. In addition, particularly in factories and the like, the flow rate of waste heat water for waste heat is large and the flow rate of treated water is small. Therefore, the heating water production system of the present invention can be easily applied even with such a flow rate ratio. it can.

また、加熱水側の瞬間的な変動(ユーザーの短時間内の急激な使用条件の変動により影響されるTh2及びTt2の温度変動)を混合容器141内の滞留容量により吸収でき、これにより、結果的に従来設備に比べて加熱水の温度制御精度を安定したものとできる。
さらに、熱伝達装置14を用いることで、熱媒体の循環流量、温度の変更や、使用する排熱水、加熱する処理水等の対象等の変更等、使用条件が大きく変更される場合でも、基本的に循環手段を変更するだけで対応可能である。
In addition, instantaneous fluctuations on the heated water side (temperature fluctuations of Th2 and Tt2 that are affected by sudden fluctuations in usage conditions within a short period of time by the user) can be absorbed by the residence volume in the mixing vessel 141, and as a result In particular, the temperature control accuracy of the heated water can be stabilized as compared with the conventional equipment.
Furthermore, by using the heat transfer device 14, even when the usage conditions are greatly changed, such as the circulation flow rate of the heat medium, change of temperature, change of the target such as waste heat water to be used, treated water to be heated, etc. Basically, it can be handled only by changing the circulation means.

上記した加熱水製造システム及び加熱水製造方法は、排熱を有効活用でき、低コストで効率的に加熱水を製造できる。   The heating water manufacturing system and the heating water manufacturing method described above can effectively utilize exhaust heat and can efficiently manufacture heating water at low cost.

この加熱水製造方法について、好ましい温度や流量について、より具体的な条件を例示して以下説明する。   About this heating water manufacturing method, more specific conditions are illustrated and demonstrated about preferable temperature and flow volume below.

例えば、温度が37℃(Tw1)の排熱水を利用し、得られる加熱水の温度を45〜55℃(Th2)、加熱水製造のために利用する処理水の温度が20〜55℃(Th1)、流量が110〜130m/h(V)とし、また、ヒートポンプとしてCOP4〜10の電力供給により最大で2000〜3500kWの出力が可能なもの(例えば、プラント型又はパッケージ型熱回収高温ヒートポンプ等)を用いてヒートポンプの運転をする場合について、以下、各条件を例示する。なお、上記Th1とTh2の上限値が同じであるのは、処理水の温度が十分に高く得られている時間においては、本加熱水製造システムによる加熱を行わない無負荷運転の場合を考慮したものである。 For example, waste heat water having a temperature of 37 ° C. (T w1 ) is used, the temperature of the obtained heated water is 45 to 55 ° C. (T h2 ), and the temperature of the treated water used for producing the heated water is 20 to 55. C. (T h1 ), flow rate is 110 to 130 m 3 / h (V h ), and heat pump capable of outputting 2000 to 3500 kW at maximum by supplying power from COP 4 to 10 (for example, plant type or package type) Each condition is illustrated below about the case where a heat pump is operated using a heat recovery high temperature heat pump or the like. In addition, the upper limit value of the above Th1 and Th2 is the same as the case of no-load operation in which heating by the heating water production system is not performed during the time when the temperature of the treated water is sufficiently high. It is taken into consideration.

このとき、熱伝達装置14としては、ヒートポンプ13側に460〜580m/h、処理水流路12側に120〜130m/hの流量で循環できるように十分な量の熱媒体を用意する。混合容器としては容量50mの容器を用い、第1の熱媒体及び第2の熱媒体が効率よく十分に混合できるよう内部に撹拌手段を設ける。熱媒体として上水を用い、混合容器中で均一な混合液とした後、熱媒体を流出させ、分離手段により熱媒体を上記流量に分離して循環させる。このとき、第1の循環手段側に設けるポンプ(例えば、耐熱性低NPSHポンプ)により0.2MPaの圧力で送出し、一方、第2の循環手段側に設けるポンプ(例えば、耐熱性低NPSHポンプ)により0.5MPaの圧力で送出することで、第1の熱媒体及び第2の熱媒体をそれぞれの循環流路で循環させる。
なお、上記説明で、第2の循環手段側のポンプよりも第1の循環手段側のポンプにおいて、熱媒体の送出流量が多いが送出圧力が小さいのは、熱伝達装置14の分離手段の配置位置に対して、ヒートポンプが同フロアーで近傍(数メートル程度)に配置されており、加熱水の加熱部分(熱交換器144a)が遠方高所(高さ数十メートル、距離数十〜百メートル)に配置されている場合を想定したものである。この送出圧力は、分離された熱媒体がそれぞれ円滑に循環できるよう、装置構成を考慮し適宜設定すればよい。
At this time, the heat transfer device 14, 460~580m 3 / h, providing a sufficient amount of heat medium to be circulated at a flow rate of 120~130m 3 / h to the process water flow path 12 side to the heat pump 13 side. As a mixing container, a container having a capacity of 50 m 3 is used, and a stirring means is provided inside so that the first heat medium and the second heat medium can be efficiently and sufficiently mixed. After using clean water as a heat medium and making it a uniform mixed solution in a mixing container, the heat medium is flowed out, and the heat medium is separated and circulated by the separation means at the above flow rate. At this time, a pump (for example, a heat resistant low NPSH pump) provided on the first circulation means side is sent out at a pressure of 0.2 MPa, while a pump (for example, a heat resistant low NPSH pump) provided on the second circulation means side. ), The first heat medium and the second heat medium are circulated in the respective circulation channels.
In the above description, in the pump on the first circulation means side, the flow rate of the heat medium is larger but the delivery pressure is lower than the pump on the second circulation means side. The heat pump is arranged in the vicinity (about several meters) on the same floor with respect to the position, and the heating part (heat exchanger 144a) of the heated water is located at a distant high place (height tens of meters, distance tens to hundreds of meters) ) Is assumed. The delivery pressure may be appropriately set in consideration of the device configuration so that the separated heat medium can be circulated smoothly.

このとき、熱媒体の温度としては、Tが55〜60℃、Tt1が55〜65℃、Tt2が35〜60℃、となるようにすることで、排熱を効率的に利用して、所望の温度(45〜55℃)の加熱水を得ることができる。なお、上記TとTt1の下限値、上記TとTt2の上限値、がそれぞれ同じ温度であるのは、処理水の熱伝達装置温度が十分に高く得られている時間においては、本加熱水製造システムによる加熱を行わない無負荷運転の場合を考慮したものである。 At this time, as the temperature of the heat medium, T t is 55 to 60 ° C., T t1 is 55 to 65 ° C., and T t2 is 35 to 60 ° C., so that exhaust heat can be efficiently used. Thus, heated water having a desired temperature (45 to 55 ° C.) can be obtained. Note that the lower limit value of T t and T t1 and the upper limit value of T t and T t2 are the same temperature, respectively, during the time when the heat transfer device temperature of the treated water is sufficiently high. The case of no-load operation in which heating is not performed by the heated water production system is considered.

なお、熱伝達装置14の代わりに、従来公知の熱交換器を用いたときは、循環経路ごとにタンクを設けて流量の調整を行うようにすれば同様の構成で加熱水の製造が可能であるが、ヒートポンプと熱交換器との循環経路における熱媒体の温度条件が同じ(例えば、60℃→65℃)であっても、熱交換器によるエネルギー損失により、処理水の加熱用の循環経路における熱媒体の温度が55℃程度にしかならず、得られる加熱水も50℃程度と、同様の条件としたときの本発明よりも低温度の加熱水が得られるものと想定される。   In addition, when a conventionally known heat exchanger is used instead of the heat transfer device 14, heating water can be produced with the same configuration by providing a tank for each circulation path and adjusting the flow rate. However, even if the temperature condition of the heat medium in the circulation path between the heat pump and the heat exchanger is the same (for example, 60 ° C. → 65 ° C.), the circulation path for heating the treated water due to the energy loss due to the heat exchanger It is assumed that the temperature of the heating medium in this is only about 55 ° C., and the heating water to be obtained is about 50 ° C., and heating water having a temperature lower than that of the present invention when the same conditions are used.

したがって、本実施形態の加熱水製造システムは、排熱を効率的に利用して所望の加熱水を得ることができ、優れた省エネルギー化を達成できる。   Therefore, the heating water manufacturing system of this embodiment can obtain desired heating water by efficiently using exhaust heat, and can achieve excellent energy saving.

なお、上記実施形態では、熱伝達装置14の分離手段141において、熱媒体をそれぞれ所定の流量となるように2つに分離した場合を例に説明したが、これを3以上の熱媒体に分離してもよい。熱媒体を3以上に分離する場合、1つは第1の循環手段143に、1つは第2の循環手段144に、上記した同一の条件で循環流通させる。そして、残りの1つの熱媒体は、図示していない第3の循環手段により、第1の循環手段143又は第2の循環手段144と同様に混合容器141に返送し、循環させればよい。   In the above embodiment, the separation unit 141 of the heat transfer device 14 has been described as an example in which the heat medium is separated into two so as to have a predetermined flow rate, but this is separated into three or more heat media. May be. When separating the heat medium into three or more, one is circulated through the first circulation means 143 and one is circulated through the second circulation means 144 under the same conditions as described above. Then, the remaining one heat medium may be returned and circulated to the mixing container 141 in the same manner as the first circulation means 143 or the second circulation means 144 by a third circulation means (not shown).

このとき、第3の循環手段は、第1の循環手段143のように、他の工場設備における排熱水からの排熱を受け取るようにして、2箇所以上で熱エネルギーを受け取り熱伝達してもよい。また、第3の循環手段は、第2の循環手段144のように、処理水を加熱して加熱水を製造するようにして、2箇所以上で加熱水を供給するようにしてもよい。さらに、2箇所以上で熱エネルギーを受け取り、2箇所以上で加熱水を供給するようにしてもよい。   At this time, like the first circulation means 143, the third circulation means receives heat energy from two or more places so as to receive waste heat from the waste heat water in other factory equipment and transfers heat. Also good. Further, like the second circulation means 144, the third circulation means may supply the heated water at two or more locations by heating the treated water to produce heated water. Furthermore, you may make it receive heat energy in two or more places, and supply heating water in two or more places.

10…加熱水製造システム、11…排熱水流路、12…処理水流路、13…ヒートポンプ、131…蒸発器、132…圧縮機、133…凝縮器、134…膨張弁、14…熱伝達装置、141…混合容器、142…分離手段、143…第1の循環手段、144…第2の循環手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heated water manufacturing system, 11 ... Waste heat water flow path, 12 ... Treated water flow path, 13 ... Heat pump, 131 ... Evaporator, 132 ... Compressor, 133 ... Condenser, 134 ... Expansion valve, 14 ... Heat transfer device, 141 ... mixing container, 142 ... separation means, 143 ... first circulation means, 144 ... second circulation means

Claims (10)

排熱水から吸熱を行うヒートポンプを有し、前記ヒートポンプで吸熱した熱を、処理水を加熱する加熱源として利用する加熱水製造システムであって、
熱媒体を収容する混合容器と、該混合容器から流出した前記熱媒体を、それぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上に分離する分離手段と、前記分離手段により分離した第1の熱媒体に前記ヒートポンプで吸熱した熱を排熱させた後、前記第1の熱媒体を前記混合容器に返送する第1の循環手段と、前記分離手段により分離した第2の熱媒体により前記処理水を加熱した後、前記第2の熱媒体を前記混合容器に返送する第2の循環手段と、を有する熱伝達装置を有することを特徴とする加熱水製造システム。
A heating water production system having a heat pump that absorbs heat from waste heat water, and using the heat absorbed by the heat pump as a heating source for heating the treated water,
A mixing container that contains a heat medium, a separating means that separates the heat medium flowing out of the mixing container into two or more so as to become a heat medium having a predetermined flow rate, and a first heat medium separated by the separating means After the heat absorbed by the heat pump is exhausted, the treated water is discharged by a first circulation means for returning the first heat medium to the mixing container and a second heat medium separated by the separation means. A heated water production system comprising: a heat transfer device having a second circulation means for returning the second heat medium to the mixing container after heating.
前記熱媒体が水であることを特徴とする請求項1に記載の加熱水製造システム。   The heated water production system according to claim 1, wherein the heat medium is water. 前記分離手段が、前記第1の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt1)と前記第2の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt2)を互いに異なる流量とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱水製造システム。 The separation means sets the flow rate per unit time of the first heat medium (V t1 ) and the flow rate of the second heat medium per unit time (V t2 ) different from each other. Item 3. A heated water production system according to item 1 or 2. 前記分離手段が、前記第1の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt1)と前記第2の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt2)との流量比(Vt1/Vt2)を、1〜10とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の加熱水製造システム。 The separation means sets a flow rate ratio (V t1 / V t2 ) between the flow rate per unit time of the first heat medium (V t1 ) and the flow rate per unit time of the second heat medium (V t2 ). It is set as 1-10, The heating water manufacturing system of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 排熱水からヒートポンプを用いて吸熱を行い、この吸熱した熱を加熱源として利用し、処理水を加熱して加熱水を得る加熱水製造方法であって、
混合容器から流出した熱媒体を、それぞれ所定流量の熱媒体となるように2以上に分離する分離工程と、
前記分離工程により分離した第1の熱媒体に前記ヒートポンプで吸熱した熱を排熱させた後、前記第1の熱媒体を前記混合容器に返送する第1の循環工程と、
前記分離工程により分離された第2の熱媒体により前記処理水を加熱した後、前記第2の熱媒体を前記混合容器に返送する第2の循環工程と、
前記第1の循環工程の排熱により加熱された前記第1の熱媒体と、前記第2の循環工程の加熱により冷却された前記第2の熱媒体と、を前記混合容器で均一に混合する混合工程と、
を有することを特徴とする加熱水製造方法。
It is a heated water production method for obtaining heat water by performing heat absorption from waste heat water using a heat pump, using the absorbed heat as a heating source, and heating treated water.
A separation step of separating the heat medium flowing out from the mixing container into two or more so as to become a heat medium having a predetermined flow rate, respectively;
A first circulation step of exhausting heat absorbed by the heat pump to the first heat medium separated by the separation step, and then returning the first heat medium to the mixing container;
A second circulation step of heating the treated water with the second heat medium separated by the separation step and then returning the second heat medium to the mixing container;
The first heat medium heated by the exhaust heat of the first circulation step and the second heat medium cooled by the heating of the second circulation step are uniformly mixed in the mixing container. A mixing step;
A method for producing heated water, comprising:
前記熱媒体が水であることを特徴とする請求項5に記載の加熱水製造方法。   The method for producing heated water according to claim 5, wherein the heat medium is water. 前記第1の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt1)と前記第2の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt2)が互いに異なることを特徴とする請求項5又は6に記載の加熱水製造方法。 The heating according to claim 5 or 6, wherein a flow rate (V t1 ) per unit time of the first heat medium and a flow rate (V t2 ) per unit time of the second heat medium are different from each other. Water production method. 前記第1の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt1)と前記第2の熱媒体の単位時間当たりの流量(Vt2)との流量比(Vt1/Vt2)が、1〜10であることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の加熱水製造方法。 The flow rate ratio (V t1 / V t2 ) between the flow rate per unit time (V t1 ) of the first heat medium and the flow rate (V t2 ) per unit time of the second heat medium is 1 to 10 It exists, The heating water manufacturing method of any one of Claims 5-7 characterized by the above-mentioned. 前記処理水が純水又は超純水である請求項5〜8のいずれか1項に記載の加熱水製造方法。   The heated water manufacturing method according to any one of claims 5 to 8, wherein the treated water is pure water or ultrapure water. 前記加熱水が45〜55℃である請求項5〜9のいずれか1項に記載の加熱水製造方法。   The method for producing heated water according to any one of claims 5 to 9, wherein the heated water is 45 to 55 ° C.
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