KR100348979B1 - 항온냉각액 순환장치 - Google Patents

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Abstract

부하(20)에 공급하기 위한 냉각액(25)이 수용된 탱크(24)내부에 하단부의 연통구(35)로 상기 탱크(24)와 연이어 통하는 밀폐구조의 조정실(34)을 설치하고, 이 조정실(34)을 급배기수단(36)에 접속하고, 상기 냉각액(25)을 펌프(27)로 부하(20)에 공급할 때에는 이 조정실(34)안에 기체를 공급해서 상기 조정실(34)안의 냉각액(25)을 탱크(24)안에 보충함으로써 상기 탱크(24)내에서의 냉각액(25)의 액위의 저하를 방지하고, 장치의 운전을 정지시켜 부하(20)로 유출한 냉각액(25)을 회수할 때에는 상기 조정실(34)안의 기체를 배출시켜 상기 조정실(34)안에 탱크(24)안의 냉각액을 (25)을 유입시킴으로써 상기 부하(20)로부터의 회수분을 이 조정실(34)에서 흡수한다.

Description

항온냉각액 순환장치{THERMOSTATIC REFRIGERANT LIQUID CIRCULATING DEVICE}
본 발명은 부하에 항온의 냉각액을 순환적으로 공급하기 위한 항온냉각액 순환장치에 관한 것이다.
도 3은 종래의 항온냉각액 순환장치의 일예를 나타내고 있다. 이 순환장치(1)는 부하(2)에 항온의 냉각액을 순환적으로 공급하기 위한 공급회로(3)와, 부하(2)의 냉각에 의해 승온한 상기 냉각액을 냉각하기 위한 냉각회로(4)를 구비하고 있다.
상기 공급회로(3)에 있어서, 부하(2)를 냉각함으로써 승온한 냉각액은 복귀관(6)을 통해 열교환기(7)로 환류하고, 이 열교환기(7)에서 상기 냉각회로(4)의 증발기(18)안을 흐르는 냉매와 열교환함으로써 설정온도이하로 냉각된 후, 가열용기(8)내로 유입해서 히터(9)에 의해 가열승온되어 설정온도에 가깝게 되고, 그후 이 가열용기(8)를 오버플로해서 탱크(10)안으로 유입한다. 그리고, 펌프(11)에 의해 외부배관(12)을 통해 다시 상기 부하(2)에 공급된다. 도면중 부호 13은 냉각액의 온도를 측정하는 온도센서, 14는 이 온도센서(13)로부터의 측정신호에 의해 상기 히터(9)를 제어하는 온도컨트롤러이다.
한편, 상기 냉각회로(4)는 냉매를 압축해서 고온고압의 냉매가스로 하는 압축기(15)와, 이 냉매가스를 냉각응축해서 고압의 액냉매로 하는 수냉식 응축기(16)와, 이 액냉매를 감압해서 저온화하는 감압밸브(17)와, 이 감압밸브(17)로 감압한 액냉매를 냉각액과의 열교환에 의해 증발시키는 상기 증발기(18)와, 어큐뮬레이터(19)를 차례로 직렬로 접속함으로써 구성되어 있다.
이러한 순환장치에 있어서는, 일반적으로 상기 펌프(11)의 운전이 개시되어 탱크(10)안의 냉각액이 외부배관(12)을 통해 부하(2)에 공급되기 시작하면, 이들 외부배관(12) 및 부하(2)에 유입한 분량만큼 탱크(10)안의 액량이 감소해서 액위가 저하한다. 이 때문에, 액위가 저하해도 펌프(11)의 운전에 지장을 주지않도록 상기 탱크(10)안에는 미리 충분한 양의 냉각액을 채워둘 필요가 있고, 필연적으로 냉각액의 사용량이 많아졌다.
그런데, 상기 냉각액에는 매우 비싼 완전불소화액이 사용되므로, 그 사용량이 많으면 이니셜 코스트가 비싸진다. 이 때문에, 가능한한 소량의 냉각액을 사용해서 부하를 냉각할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다.
그러나, 탱크에 수용하는 냉각액의 양을 단지 줄이는 것만으로는 장치의 운전이 개시되어 냉각액이 부하에 공급되지 시작했을 때, 탱크안의 액위가 저하해서 펌프의 흡입구의 위치까지 내려가게 될 우려가 있고, 상기 펌프의 운전에 지장을 주게 된다.
본 발명의 목적은, 소량의 냉각액을 사용해서 탱크안의 액위를 펌프의 운전에 지장을 주지 않도록 조정하면서 부하를 냉각할 수 있다. 합리적 설계구조로 이니셜 코스트가 싼 항온냉각액 순환장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 항온냉각액 순환장치의 제1실시예를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 항온냉각액 순환장치의 제2실시예를 나타낸 주요부분의 구성도이다.
도 3은 종래의 항온냉각액 순환장치의 구성도이다.
(부호의 설명)
20…부하 21…냉각액 공급회로
22…냉각회로 23…제어부
24…탱크 25…냉각액
27…펌프 28…열교환기
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 부하에 냉각액을 순환적으로 공급하기 위한 공급회로와, 부하의 냉각에 의해 승온한 냉각액을 냉각하기 위한 냉각회로를 가진 항온냉각액 순환장치가 제공된다.
상기 공급회로는 냉각액을 수용하기 위한 탱크와, 상기 탱크안의 냉각액을 외부배관을 통해 부하에 순환적으로 공급하기 위한 펌프와, 하단부에 상기 탱크의 내부바닥부와 연이어 통하는 연통구를 갖는 폐쇄된 구조의 냉각액 조정실과, 상기 조정실에 접속되어 상기 조정실안에 기체를 공급함으로써 상기 조정실안의 냉각액을 상기 연통구로부터 탱크안으로 유출시키는 기능과, 상기 조정실안의 기체를 배출함으로써 상기 연통구로부터 상기 조정실안에 탱크안의 냉각액의 일부를 유입시키는 기능을 구비한 급배기수단을 가지고 있다.
상기 구성을 갖는 순환장치에 있어서, 그 운전이 정지되어 냉각액의 전체량이 탱크안에 회수되고 있을 때에는 조정실안의 기체는 배출되어 이 조정실안에도 냉각액의 일부가 유입하게 된다.
이 상태에서 장치의 운전이 개시되면, 탱크안의 냉각액은 펌프에 의해 외부배관을 통해 부하에 순환적으로 공급된다. 이것에 의해 탱크안의 냉각액은 부하에 공급된 분량만큼 감소해서 액면이 저하하게 되지만, 이때 급배기수단으로 조정실안에 기체가 공급되어 상기 조정실안의 냉각액이 개구로부터 탱크안으로 배출되므로, 이 조정실로부터 유출하는 냉각액에 의해 탱크안의 냉각액의 감소분이 보충되어 액면의 저하가 방지된다.
상기 순환장치의 운전을 정지시키고, 외부배관 및 부하에 유입한 냉각액을 회수해서 탱크안에 수용할 경우에는, 급배기수단으로 상기 조정실안의 기체를 배출함으로써 탱크안의 냉각액의 일부를 이 조정실안으로 유입시켜 외부배관 및 부하로부터의 회수분을 이 조정실에서 흡수한다.
이렇게 해서, 상기 조정실을 사용해서 탱크안의 액량의 변화를 흡수시킴으로써, 냉각액이 소량이어도, 상기 탱크안의 액위를 펌프의 운전에 지장을 주지않도록 유지하면서 부하를 냉각할 수 있다. 또, 장치의 운전정지시에는 탱크자체의 용적이 냉각액을 전체량 수용할 수 없을 정도로 작은 것이어도 상기 조정실을 보조적으로사용해서 냉각액을 확실하게 수용할 수 있다.
본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 조정실의 용적이 부하를 포함하는 상기 외부배관속의 냉각액을 수용가능한 크기를 가지고 있는 것이다.
본 발명에 있어서 상기 조정실은 탱크내부에 설치해도 탱크외부에 설치해도 좋다.
본 발명의 하나의 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 급배기수단이 건조된 압축기체를 공급하기 위한 압축기체원과, 상기 압축기체원과 상기 조정실을 연결하는 관로중에 접속된 전환밸브를 포함하고 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 공급회로가 부하의 냉각에 의해 승온해서 탱크에 환류하는 냉각액을 상기 냉각회로중의 냉매와의 열교환에 의해 냉각하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 설정온도이하로 냉각된 냉각액을 가열해서 설정온도에 가까워지게 하기 위한 히터를 포함하고 있다.
도 1에 나타낸 제1실시예의 항온냉각액 순환장치는, 부하(20)에 냉각액을 순환적으로 공급하기 위한 냉각액 공급회로(21)와, 부하(20)의 냉각에 의해 승온한 상기 냉각액을 냉각하기 위한 냉각회로(22)와, 상기 공급회로(21)안의 히터(31)를 제어하기 위한 제어부(23)를 구비하고 있다.
상기 공급회로(21)는 냉각액(25)을 수용하기 위한 탱크(24)를 보유하고 있다. 이 탱크(24)내부에는 상기 탱크(24)안의 냉각액(25)을 외부배관(26)을 통해 부하(20)에 순환적으로 공급하기 위한 펌프(27)와, 부하(20)의 냉각에 의해 승온해서 환류해 오는 상기 냉각액을 증발기(29)안의 냉매와의 열교환에 의해 냉각하는 열교환기(28)와, 상기 열교환기(28)로부터의 냉각액(25)을 일단 수용한 다음 오버플로식으로 상기 탱크(24)안으로 유출시키는 가열용기(30)와, 이 가열용기(30)안에 수용되어 상기 열교환기(28)에서 설정온도이하로 냉각된 냉각액(25)을 가열승온시켜 설정온도에 가깝게 하는 상기 히터(31)가 설치되어 있다.
상기 탱크(24)의 내부에는 또, 냉각액 수용공간일부를 차지하도록 냉각액 조정실(34)이 형성되어 있다. 이 조정실(34)은, 하단부에 상기 탱크(24)의 내부바닥부와 연이어 통하는 연통구(35)가 개구하고 있는 것외에는 폐쇄된 구조로 이루어져 있고, 그 상단부가 급배기수단(36)에 접속되어 있다.
상기 급배기수단(36)은 질소가스나 공기 등의 건조된 압축기체를 공급하기 위한 압축기체원(38)과, 상기 압축기체원(38)과 상기 조정실(34)을 연결하는 관로(39)안에 접속된 전환밸브(40)로 구성되어 있다. 이 전환밸브(40)는 상기 조정실(34)을 압축기체원(38)에 접속하는 제1위치와, 외부로 개방하는 제2위치와, 압축기체원(38)으로부터도 외부로부터도 차단하는 제3위치의 3개위치로 전환되는 것이 나타내어져 있지만, 이러한 것에 한정되지 않는다. 요컨데, 상기 조정실(34)안에 기체를 공급하거나, 상기 실내의 기체를 배출할 수 있는 구성의 것이면 되는 것이다. 그리고, 이 전환밸브(40)로 상기 조정실(34)이 압축기체원(38)에 접속되면, 상기 조정실(34)의 내부에 기체가 공급되어 상기 실내의 냉각액이 상기 연통구(35)로부터 탱크(24)안으로 유출한다. 또, 상기 조정실(34)이 외부로 개방되면 상기 조정실(34)안의 기체가 배출되고, 상기 연통구(35)로부터 상기 조정실(34)내에 탱크(24)내의 냉각액(25)의 일부가 유입한다.
상기 조정실(34)의 용적은 외부배관(26)과 부하(20)에 가득차 있는 냉각액과 실질적으로 같은 양이거나 또는 그보다 약간 많은 양의 냉각액을 수용가능한 크기이고, 또, 상기 탱크(24)의 용적은 냉각액의 전체 양 중 상기 외부배관(26)안 및 부하(20)안의 냉각액을 제외한 나머지 양의 냉각액을 수용가능한 크기로 형성되어 있다.
또, 도면에 있어서는, 상기 조정실(34)을 탱크(24)의 일단가까이의 위치에 구획해서 형성하고 있지만, 상기 탱크(24)안에 설치되어 있는 상기 펌프(27)나 그 밖의 부재의 설치에 방해가 되지 않는 장소이면 어디에 설치해도 상관없다. 또, 상기 연통구(35)는 조정실(34)의 둘레를 에워싸는 측벽하단에 설치한 한 개 또는 복수개의 구멍이어도, 상기 측벽하단을 탱크바닥면에서 떨어지는 것에 의해 형성되는 슬릿이어도 좋다.
한편, 상기 냉각회로(22)는 냉매를 압축해서 고온고압의 냉매가스로 하는 압축기(42)와, 이 압축기(42)로부터의 냉매가스를 냉각응축해서 고압의 액냉매로 하는 수냉식의 응축기(43)와, 이 액냉매를 감압해서 저온화하는 감압밸브(44)와, 이 감압밸브(44)로 감압한 액냉해를 증발시키는 상기 증발기(29)와, 어큐뮬레이터(accumulator)(45)를 차례대로 직렬로 접속하는 것에 의해 구성되어 있다. 도면중 부호 46은 증발기(29)로부터 어큐뮬레이터(45)로 유입하는 냉매의 온도가 높을 때에 응축기(43)로부터의 냉매일부를 혼합해서 온도를 낮추기 위한 과열방지회로, 47은 이 과열방지회로(46)를 개폐하는 과열방지밸브, 48은 어큐뮬레이터(45)의 상류측 냉매의 온도를 검출해서 과열방지밸브(47)의 개폐신호를 출력하는 온도센서이다.
또한 상기 제어부(23)는 펌프(27)의 토출구근방에 측정부를 갖는 온도센서(49)와, 이 온도센서(49)로부터의 측정신호에 근거해서 상기 히터(31)를 제어하는 온도컨트롤러(50)를 구비하고 있다. 그리고 이 제어부(23)는 상기 탱크(24)로부터 부하(20)에 공급되는 냉각액(25)의 온도를 상기 온도센서(49)에서 측정하고, 온도컨트롤러(50)에서 그 측정온도와 설정온도를 비교해서 이들의 편차가 제로에 가까워지도록 상기 히터(31)로의 통전량을 제어하는 것이다.
상기 구성을 갖는 순환장치에 있어서, 그 운전이 정지되어 냉각액(25)의 전체량이 탱크(24)안으로 회수되어 있을 때에는, 급배기수단(36)에 의해 조정실(34)안의 기체는 배출되고, 이 조정실(34)안에도 냉각액의 일부가 유입하게 된다.
이 상태에서 장치의 운전이 개시되면, 탱크(24)안의 냉각액(25)은 펌프(27)에 의해 외부배관(26)을 통해 부하(20)에 순환적으로 공급된다. 이것에 의해 탱크(24)의 내부에서는 외부배관(26)이나 부하(20) 등을 향해 유출한 만큼만 액량이 감소해서 액면이 저하하게 되지만, 이때, 급배기수단(36)의 전환밸브(40)가 전환되어 조정실(34)이 기체원(38)에 접속되고, 상기 조정실(34)안에 압축기체가 공급되어 상기 조정실(34)안의 냉각액(25)이 연통구(35)로부터 탱크(24)안으로 배출된다. 이 때문에, 이 조정실(34)로부터 유출하는 냉각액(25)에 의해 탱크(24)안의 냉각액(25)의 감소분이 보충되어 액면의 저하가 방지된다. 그 결과, 상기 탱크(24)안의 냉각액(25)의 액위는 일정하게 유지되고, 펌프(27)의 운전에 지장을 주는 일이 없게 된다.
한편, 부하(20)를 냉각함으로써 승온한 냉각액은 상기 열교환기(28)에서 증발기(29)안의 냉매와의 열교환에 의해 설정온도이하로 냉각된 후, 히터(31)에서 가열승온되어 설정온도에 가까워지고, 가열용기(30)로부터 탱크(24)안으로 유입한 후, 다시 펌프(27)에 의해 부하(20)에 공급된다.
상기 순환장치의 운전을 정지시켜 외부배관(26) 및 부하(20) 등에 가득차 있는 냉각액을 회수해서 탱크(24)안에 냉각액의 전체량을 수용할 경우에는, 전환밸브(40)를 전환해서 상기 조정실(34)을 외부로 개방하고, 상기 조정실(34)안의 기체를 배출해서 탱크(24)안의 냉각액일부를 이 조정실(34)안으로 유입시킴으로써, 상기 외부배관(26) 및 부하(20) 등으로부터의 회수분량과 같은 양의 냉각액을 이 조정실(34)에 수용시킨다. 이것에 의해 탱크(24)안의 액면을 상승시키는 일없이, 이들 탱크(24) 및 조정실(34)안에 냉각액의 전체량을 수용할 수 있다. 또, 이와같이 부하(20) 및 외부배관(26)속의 냉각액을 그대로 탱크(24)안으로 회수할 수 있으므로, 외부배관으로부터 다른 용기로 회수할 필요가 없고, 그 결과 상기 냉각액으로서 물에 분해되지 않는 불소화액을 사용할 경우에, 이 불소화액이 외부로 누출해서 환경을 오염시키는 일도 없게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 순환장치의 제2실시예의 주요부분을 나타낸 것으로, 이 제2실시예가 상기 제1실시예와 상위한 점은, 제1실시예에서는 냉각액조정실(34)을 탱크(24)내부에 설치하고 있는 것에 반해, 이 제2실시예에서는 탱크(24)의 외부에 설치하고 있는 점이다. 즉, 상기 조정실(34)을 탱크(24)외부의 상기 탱크에 인접한 위치에 설치하고, 이들 조정실(34)의 하단부와 탱크(24)의 내부바닥을연통구(35)로 서로 연이어 통하게 하고 있다.
제2실시예의 상기이외의 구성은 실질적으로 제1실시예와 같으므로, 주요한 동일구성부분에 제1실시예와 동일한 부호를 붙여 그 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 냉각액의 사용량을 종래보다 대폭 줄여도 탱크내에 설치한 조정실을 이용해서 상기 탱크안에서의 냉각액의 액위를 조정함으로써, 그 액위를 항상 펌프의 운전에 지장을 주지않는 높이로 유지해서 장치를 확실하고 또한 안전하게 운전할 수 있다. 또, 상기 탱크자체의 용적이 냉각액을 전체량 수용할 수 없을 정도로 작은 것이어도, 장치의 운전정지시에 상기 조정실에 일부의 냉각액을 유입시킴으로써 부하에서 회수한 냉각액을 포함해서 그 전체량을 탱크안에 확실하게 수용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 부하에 냉각액을 순환적으로 공급하기 위한 공급회로와, 부하의 냉각에 의해 승온한 냉각액을 냉각하기 위한 냉각회로를 보유하고, 상기 공급회로가,
    상기 냉각액을 수용하기 위한 탱크와;
    상기 탱크안의 냉각액을 외부배관을 통해 부하에 순환적으로 공급하기 위한 펌프와;
    하단부에 상기 탱크의 내부바닥부와 연이어 통하는 연통구를 갖는 폐쇄된 구조의 냉각액 조정실과;
    상기 조정실에 접속되고, 상기 조정실안에 기체를 공급함으로써 상기 조정실안의 냉각액을 상기 연통구로부터 탱크안으로 유출시키는 기능과, 상기 조정실안의 기체를 배출함으로써 상기 연통구로부터 상기 조정실안으로 탱크안의 냉각액의 일부를 유입시키는 기능을 구비한 급배기수단을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 항온냉각액 순환장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정실의 용적이, 부하를 포함하는 상기 외부배관속의 냉각액을 수용가능한 크기인 것을 특징으로 하는 항온냉각액 순환장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조정실이 상기 탱크내부에 냉각액 수용공간의 일부를 차지하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 항온냉각액 순환장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조정실이 탱크외부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 항온냉각액 순환장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 급배기수단이, 건조된 압축공기를 공급하기 위한 압축기체원과, 상기 압축기체원과 상기 조정실을 연결하는 관로속에 접속된 전환밸브를 보유하는 것을 특징으로 하는 항온냉각액 순환장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공급회로가, 부하의 냉각에 의해 승온해서 탱크로 환류하는 냉각액을 상기 냉각회로속의 냉매와의 열교환에 의해 냉각하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 설정온도이하로 냉각된 냉각액을 가열해서 설정온도에 가깝게 하기 위한 히터를 보유하는 것을 특징으로 하는 항온냉각액 순환장치.
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