KR100663314B1 - 열교환용수 및 그 공급장치 - Google Patents

Abstract

기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체와 열교환을 행하는 열교환용수에 있어서, 공급/순환배관 또는 열교환기 액체접촉부의 금속재료의 산화 열화를 방지하고, 조류나 미생물의 증식을 억제하며, 환경에 우수한 열교환용수를 제공한다. 이 열교환용수는 표준 산화환원 전위가 표준수소전극을 기준전극으로 하여 제로 또는 부의 환원성물이다.

열교환용수, 열교환 시스템

Description

열교환용수 및 그 공급장치{REDUCTIVE HEAT EXCHANGE WATER AND HEAT EXCHANGE SYSTEM USING SUCH WATER}

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 4는 용존수소농도와 표준 산화환원 전위의 관계를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 6은 본 발명의 제 5실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 7은 본 발명의 제 6실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 8은 본 발명의 제 7실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 9는 본 발명의 제 8실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 10은 본 발명의 제 9실시예에 따른 열교환 시스템을 보인 도면,

도 11은 종래의 열교환 시스템을 보인 도면.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

1:순환펌프 2:환원성물 냉각용 쿨러

3:환원성물 제조장치 4:배관

6:용존 수소 농도계 7:냉각기

9:탈기기 10a∼10i:열교환 시스템

31:수소가스 발생기 32:수소가스 용해조

61:전처리 장치 63:유량조절밸브

71:피열교환체 73:단열재

81:보급배관 82:배출배관

본 발명은 기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체에 대해서, 열교환을 행하기 위한 열교환용수 및 열교환 시스템에 관한 것이다.

기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체를 냉각하는 열교환기는 각종 공장, 연구소 등, 다방면의 분야에서 사용되고 있다. 종래의 이러한 열교환기에 있어서, 피열교환체와 열교환을 행하는 열매체는 취급상 안전하면서도 저가라는 이유로, 수도물 및 공업용수 등의 물이 많이 채용되고 있다. 이것은 물이 비열 및 열전달율이 상당히 큰 열매체에 적합한 이유 때문이다.

또, 종래의 열매체, 즉 열교환용수의 공급장치는 가령, 도 11에 도시한 바와 같은 구성을 갖고 있다. 즉, 열교환용수 순환펌프(51)에 의해 열교환용수를 물(521)로 냉각하는 쿨러(52)로 보내고, 여기에서 열교환용수를 냉각한다. 여기에서, 쿨러로 냉각되는 열교환용수를 수시 냉각수라고 한다. 다음에, 냉각된 열교환용수(냉각수)를 냉각기(57)로 보내면, 이 냉각기(57)에서 유통되는 피열교환체(571)를 냉각한다. 그리고, 이 냉각기(57)에 있어서, 냉각에 사용된 후의 열교환용수를 배관(54)으로 열교환용수 순환펌프(51)의 흡입측에 접속하여 순환계를 형성하고 있다. 이 순환계에 있어서, 열교환용수의 수질노화등이 발생한 경우에는 그 일부 또는 전부를 배출관(56)을 통해서 배출한다. 또, 보급배관(55)으로부터의 보급수를 전처리장치(59)에서 처리한 후, 순환계로 공급한다.

그러나, 종래의 물을 열매체로서 사용하는 열교환기는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

(1)열교환용수로 사용하는 물에는 용존산소 또는 살균을 위한 차아염소산 또는 아염소산 나트륨 등의 산화제가 용해되어 있으며, 이들의 산화력에 의해서 열교환용수 공급배관계나 열교환기 액체접촉부 등에 사용되는 금속재료가 산화된다. 그에 따라서, (ⅰ)액체접촉부에 산화피막, 심할 때에는 혹모양의 융기가 생성되어 열교환율을 현저하게 저하시킬 뿐만 아니라, 계(系)내의 저항을 상승시켜서 소정의 열교환용수량을 흐르게 할 수 없게 되기도 한다. (ii)액체접촉부의 금속이 산화 용해되어 두께가 얇아지고, 구성부재의 기계적 강도가 저하되어, 경우에 따라서는 구성재가 파열되어 열교환용수의 누수를 일으키는 원인이 된다. (iii)이른바 빨간 녹물의 발생, 부식 박리된 금속 조각에 의한 탁도 상승으로 인해서 배관계통 내의 필터의 눈막힘 등의 문제를 일으키는 원인이 된다.

(2)상기의 문제를 해결하기 위해 방청제 등의 약제를 첨가하는 설비를 사용하는 경우가 많으며, 약제를 항상 구입해서 저장하여야 하며, 경비, 보관 스페이스 등의 비용이 드는 한편, 방청제가 첨가된 열교환용수를 블로우 다운할 때에 환경 에 미치는 영향을 배려하여 폐기 처분하여야 한다.

(3)용존 산소에 의한 산화를 막기 위해서, 열교환용수를 탈기하고 용존 산소의 농도를 저감시키는 방법이 있으나, 산소를 저감시키는 것만으로는 사용 금속재료의 산화, 부식 등을 충분히 방지할 수 없다.

(4)경우에 따라서는, 배관계통 내에 조류나 미생물이 증식하고, 액체접촉부에는 생물막이 생겨서 열교환 효율의 저하나 관내 저항의 상승을 일으키는 경우가 있다. 이 경우에는 살균제 등의 약제를 첨가할 필요가 있고, 상기(2)와 마찬가지의 비용상승, 환경문제를 일으키는 원인이 된다.

(5)열교환기를 흐르는 열교환용수의 유량은 통상, 피열교환체가 최대의 열부하를 발생한 경우에 피열교환체의 온도를 소정의 온도 이하가 되도록 여유를 갖고서 정해지며, 개별적으로 유량을 제어하는 것은 행해지고 있지 않다. 더구나, 피열교환체의 동작 상황에 따라 발열 부하량은 크게 변화되고, 또한 기기가 정지중에는 발열하지 않음에도 불구하고, 최대 발열 부하량에 맞춘, 항상 일정 유량의 열교환용수를 흐르게 하고 있는 것이 현재의 상황이다. 즉, 기기의 가동 상황에 따라서는, 대부분의 열교환용수가 쓸모없이 흐르고 있는 것이 된다. 또, 종래의 열교환 시스템에서, 열교환용수의 공급온도는 통상 실온이고, 배출온도는 그보다도 5℃정도 높게 되어 있다. 열교환용수의 공급온도와 배출온도의 온도차는 작아야 하며, 결국, 대유량의 열교환용수를 필요로 하고 있는 것이 현재의 상황이다. 이러한 이유로 인해서, 피열교환체의 설치대수가 많은 공장에서는 막대한 유량의 열교환용수를 순환시키는 열교환 시스템이 필요하게 된다. 대유량의 열교환용수를 흐르게 하 기 위해서는, 열교환용수의 순환 라인을 굵게 하고, 배관의 컨덕턴스를 감소시킬 필요가 있으나, 한계가 있기 때문에, 압송펌프의 압송압력을 높게 하는 방법이 채용되고 있다. 그러나 압송 펌프의 소비전력은, 펌프의 배출속도와 설치대수에 의존해서 커지기 때문에, 그것에 의한 펌프의 대형화, 대구경 배관 등에 수반하는 코스트, 점유면적의 증대 및 대형 펌프에서 발생하는 진동 등의 문제가 있으며, 그 밖에도, 다량의 열교환용수를 블로우 다운하는데 따른 환경에 미치는 영향은 무시할 수 없는 상황으로 되어 있다. 이와 같이, 종래는 환경에 우수하고, 또한 장기간에 걸쳐서 고효율로 안정된 냉각 효과를 지속시킬 수 있는 열교환용수 및 그 공급장치를 얻을 수 있다고 말하기는 어렵다.

본 발명의 목적은, 열교환용수의 공급/순환 배관 또는 열교환기 액체접촉부의 금속재료의 산화 열화를 방지하고, 조류나 미생물의 증식을 억제하여, 환경에 우수한 열교환용수를 제공하는데 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 간단하면서도, 기존의 설비를 이용할 수 있는 코스트 상승을 억제한 열교환 시스템을 제공하는데 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 열교환용수의 유량 조정에 의한 적정온도 제어를 행함으로써, 열교환용수의 소유량화, 저압력화를 실현하고, 점유면적 및 펌프에 의한 진동을 저감하며, 또한 코스트 상승을 억제한 열교환 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명은, 기계 설비, 공기, 액체 등의 피열교환체를 냉각하는 열교환기에 있어서, 피열교환체와 열교환을 행하는 냉각수 등의 열교환용수에 표준 산화환원 전위나 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 제로 또는 부(-)의 환원성물을 사용한다.

이것에 따라, 열교환용수의 공급/순환 배관 또는 열교환기 액체접촉부의 금속재료의 산화 열화를 방지하고, 조류나 미생물의 증식을 억제하며, 환경 부하를 저감할 수 있다. 또, 이 환원성물은, 예를 들면, 수소가스를 물에 첨가하여 얻을 수 있으므로, 간단하고 쉬우면서도, 기존의 설비를 이용할 수 있는 코스트 상승을 억제한 열교환 시스템이 얻어지다. 또한, 수소가스로 한정되지 않고 다른 환원제도 사용 가능하다.

또, 피열교환체를 냉각하는 열교환기(냉각기)로 흐르는 열교환용수(냉각수)의 유량을 소정의 것으로 제어함으로써, 냉각수의 온도를 원하는 온도로 제어할 수도 있다. 그에 따라, 냉각기로 순환하는 냉각수를 적절한 것으로 하여, 열교환체와의 열교환을 효율적으로 행할 수 있다. 이 구성은 코스트 저감에 기여할 수 있다.

본 발명에 있어서, 기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체와 열교환용수 또는 냉각수와의 열교환을 행한 열교환기로서는, 각종 공장 및 연구소 설비에 있어서의 기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체의 냉각이 목적인 냉각기나 피열교환체의 가열을 목적으로 하는 가온기를 들 수 있으나, 특히, 반도체, 액정 표시장치 등의 전자부품 부재류 제조장치의 냉각기가 적합하다.

열교환용수로서는, 표준 산화환원 전위나 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 제로 또는 부의 환원성물이라면, 특별히 제한되지 않으며, 수소를 용해한 수소 용해수 및 아황산 나트륨 또는 아황산 수소 나트륨 등의 수소가스 이외의 환원제를 미량 용해한 물 등을 들 수 있으며, 이 중, 수소 용해수가 소량의 수소가스를 물에 용해시킴으로써, 표준 산화환원 전위의 제어를 용이하게 행하는 것이 가능하고, 수소가스 이외의 환원제와 비교하여 환경에 미치는 영향이 낮은 등의 점에서 바람직하다. 또, 환원제를 용해하는 물로서는, 수돗물, 하천수, 공업용수 및 이들 물로부터 입자성분 및 아염소산 또는 차아염소산 나트륨 등의 산화제를 제거한 여과수 및 이들 물로부터 이온 및 비이온성 물질을 제거하는 순수(純水) 제조장치에 의해 처리된 순수한 물을 들 수 있다. 특히 전자부품 부재류 제조장치의 열교환용수로 이용하는 경우에는, 시스템 내의 오염을 피하기 위해, 순수한 물인 것이 바람직하다. 또, 환원제를 용해하는 물은, 탈기수가 바람직하다. 탈기 방법으로는, 공지의 방법을 사용할 수 있다. 환원성물의 바람직한 표준 산화환원 전위는 표준 수소전극을 기준으로 0.3V 이하이다. 이것은 환원성물 중의 용존 산소의 농도에 관계없이 적당량의 수소가스를 물에 용해시키는 것으로 원하는 표준 산화환원 전위를 용이하게 제어할 수 있기 때문이다.

수소 용해수는, 봄베 충진 수소가스 또는 물의 전기분해에 의한 수소가스를 물에 용해시켜서 얻을 수 있다. 구체적으로는, 물에 25℃, 1 기압하에서의 용존 수소농도가 0.1mg/리터 이상, 특히 0.2∼1.5mg/리터가 되도록 수소가스를 용해시킨다. 또, 수소가스를 용해시키는 물은, 미리, 공지의 탈가스장치에 의해서 용존 산소농도를 3mg/리터 이하, 바람직하게는 0.1mg/리터 이하가 되도록 제거해 두는 것이 바람직하다. 또한, 물속의 용존 수소농도의 측정방법 및 용존 산소농도의 측정 방법으로 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들면, 순수한 물속의 용존 수소농도 및 용존 산소농도는 격막식 전극으로 측정하는 것이 바람직하다. 도 4에 용존 산소가스의 농도를 파라미터로 한 수소가스 농도와 표준 산화환원 전위의 관계를 나타내었지만, 용존 산소농도가 3mg/리터일 경우, 용존 수소농도가 약 0.2mg/리터보다 너무 적으므로, 물의 산화환원 전위를 확실하게 부의 값으로 할 수 없게 되는 경우가 있다.

물에 수소가스를 용해시키는 방법으로는, 특별히 제한되지 않으며, 가스 투과막을 개재하여 물속에 수소가스를 주입하여 용해시키는 방법, 배관 내에 직접 수소가스를 버블링하여 용해시키는 방법, 수소 주입 후에 스타팅 믹서(stating mixer)등의 분산장치에 의해 용해시키는 방법, 가스 용해조에 초순수(超純水)를 공급하는 펌프의 상류측에 수소가스를 공급하고, 펌프 내의 교반에 의해서 용해시키는 방법과 같이, 수소가스를 외부에서 도입하여 용해시키는 방법; 초순수를 전기분해 하여 음극측으로부터 수소가스를 용해한 환원성물을 얻는 방법 등을 들 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 1실시예에 있어서 열교환 시스템을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시예를 나타내는 도면이다. 열교환 시스템(1Oa)은, 순환펌프(1)와, 환원성물 냉각용 쿨러(2)와, 탈기기(9)와, 환원성물 제조장치(3)와, 피열교환체(71)를 냉각하는 냉각기(7)을 구비하며, 이들은 배관(4)에 접속되어 실질적으로 밀폐된 순환계를 형성하고 있다. 이「실질적으로 밀폐되었다」는 것은, 본 공급장치의 효율적인 운전을 방해하지 않을 정도의 누수를 허용하는 의미이다. 또, 순환계에 계외보다(부터) 전처리장치(61)로 처리한 보급수를 보급한 보급배관(81)이 순환펌프(1)의 입구측에 접속되고, 순환계로부터 순환수의 일부 또는 전부를 계외로 배출한 배출배관(82)이 보급배관(81)의 상류에 접속되어 있다. 또한, 배관(4)의 주위에는, 단열재(73)를 설치하였다. 이것에 따라, 배관(4)내의 순환수(냉각수)나 주위 온도의 영향으로 온도가 상승해 버리는 것을 방지할 수 있고, 보다 효율적인 운전을 행할 수 있다.

전처리장치(61)는 보급수를 순환계로 공급하기 전에 처리한다. 보급수의 종류에 따라 처리방법이 다르나, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 활성탄, 응집, 막처리, 이온 교환처리, 탈기처리 등의 단체장치 및 단체장치를 조합시켜서 처리하는 장치가 채용된다. 이 전처리장치(61)에 의하여 여과수 및 순수 등의 보급수를 얻을 수 있다. 또, 환원성물 냉각용 쿨러(2)는 냉각기(7)로부터 배출된 30∼40℃의 열교환용수를 10℃ 정도로 냉각할 수 있는 것이라면, 그 방법에 제한은 없고, 예를 들면 열교환기, 쿨링 타워, 칠러 등의 단체장치 및 단체장치를 조합시켜서 처리하는 장치가 채용된다. 이 환원성물 냉각용 쿨러(2)에 의하여 10℃ 정도의 열교환용수를 얻을 수 있다. 또한, 환원성물 냉각용 쿨러(2)의 냉매로는, 예를 들어 물 또는 공기가 있다. 또, 냉각기(7)에서 냉각된 피열교환체(71)는 가령, 반도체 제조장치의 발열부이다.

환원성물 제조장치(3)는 수소가스 용해조(32)와 수소가스 발생기(31)로 구성되며, 환원성물 제조장치(3)와 냉각기(7)를 접속하는 배관 도중에, 산화환원 전위계(5), 용존 수소 농도계(6)를 설치하고, 환원성물의 산화환원 전위 및 용존 수소 농도를 상시 감시하고, 수소가스 용해조(32)에서 물에 용해시키는 수소가스량을 제어하도록 구성되어 있다. 도시는 생략했지만, 통상은 컨트롤러를 설치하고, 이 컨트롤러에 산화환원 전위계(5),용존 수소 농도계(6)의 계측값을 공급하고, 컨트롤러로 공급되는 계측값에 근거하여, 수소가스 발생기(31)로부터 수소가스 용해조(32)로 공급하는 수소가스의 양을 제어하는 것으로, 수소가스 용해조(32)로부터 배출되는 환원성물 중의 산화환원 전위(및/또는 용존 수소농도)를 소정의 것으로 유지한다. 산화환원 전위계(5) 및 용존 수소 농도계(6)의 설치위치는, 상기 위치로 한정되지 않고, 열교환기의 뒤라도 가능하지만, 본 실시예와 같은 냉각기(7) 바로 앞이 바람직하다. 또, 산화환원 전위계(5), 용존 수소농도계(6)의 어느 1개만을 설치하고, 그 검출 결과에 근거하여, 수소가스의 용해량을 제어해도 좋다.

이 열교환 시스템(1Oa)을 기동하기 전에, 미리, 배관(4)에 접속되는 순환계 내부를 살균제로 계 내의 살균을 행하는 것이 바람직하다. 살균 방법으로서, 유효 염소를 용존하는 살균수를 계 내부로 순환시키는 방법 등 공지의 방법을 채용하면 좋다.

다음에, 계 외부로부터 전처리 장치(61)에서 처리한 물을 보급배관(81)을 통하여 물을 순환계 내로 공급하는 한편, 살균수를 배출배관(82)으로부터 계 외부로 배출하고 계 내부를 물로 치환한다. 다음에, 탈기기(9), 환원성물 제조장치(3), 표준 산화환원 전위계(5), 용존 수소 농도계(6)를 온 상태로 하고, 시스템 내부의 순환수를 용존 산소농도가 3mg/ 리터 이하, 용존 수소농도가 O.1mg/리터 이상으로 표준 산화환원 전위가 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 0.3V 이하가 되도록 환원성물로 하여, 이것을 유지하도록 제어한다.

또, 냉각기(7)에서 피열교환체(71)를 냉각하는 한편, 냉각기(7)에서 피열교환체(71)로부터 열을 전달받은 환원성물을 환원성물 냉각용 쿨러(2)에 통과시켜 냉각시킨다. 이 환원성물 냉각용 쿨러(2)는, 물 또는 공기와 같은 냉매(21)에 의하여, 환원성물을 냉각한다.

장기간의 순환 사용으로, 환원성물의 수질 열화 등이 생기면, 순환 사용되고 있는 환원성물의 일부 또는 전부를 배출배관(82)으로부터 시스템 외부로 배출하고, 그 만큼을 전처리 장치(61)에서 처리한 보급수를 계 외부로부터 보급배관(81)을 통해서 도입하여 보급한다.

본 실시예에 의하면, 열교환 장치를 순환하는 열교환용수로서 환원성물을 이용하였다. 이것에 따라, 순환계를 환원성 하에 두는 것이 가능하다. 그러면, 액체접촉부의 금속재료의 산화 부식을 확실하게 방지할 수 있다. 생물막을 발생시키는 호기성 미생물이나 조류는 환원성 하에서 생육이 곤란하기 때문에, 이들의 발생을 극히 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 간편한 장치의 설치로도 가능하므로, 어마어마한 설비투자로 인한 비용상승을 억제할 수 있다.

또, 환원성물은 수소가스를 용해한 수소 용해수이고, 이 수소 용해수는 표준 산화환원 전위가 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 0.3V 이하이고, 용존 산소농도가 3mg/리터 이하이며, 용존 수소농도가 0.1mg/리터 이상이다. 이와 같은 환원성물을 이용함으로써, 액체접촉부의 금속재료의 산화부식을 확실하게 방지하는 것 이 가능하고, 원하는 표준 산화환원 전위를 갖는 환원성물을 용이하게 얻을 수 있다. 더구나, 종래에는 구입비용이나 보관 스페이스를 필요로 하고 있으나, 환경에 대한 영향이 우려되는 약제를 사용하지 않고도, 간단한 방법으로 얻을 수 있는 환원성물로 환경 부하를 저감할 수 있고, 사용재료의 부식 및 생물막의 형성을 억제하는 것이 가능하게 된다.

또, 환원성물은, 탈기수에 환원제를 용해하는 것이며, 용존 산소농도가 3mg/리터 이하이다. 그러면, 환원제의 용해량을 적게 하여, 환원성물을 얻는 것이 가능하다.

또, 이 환원성물 냉각용 쿨러(2)에서 냉매(21)가 물인 경우, 상술한 환원성물을 이용하는 것도 적합한다. 그에 따라, 환원성물 냉각용 쿨러에서 유로에서의 금속재료의 산화부식이나 미생물이 냉매(21)에 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또, 이 냉매(21)를 환원성물과 동일한 순환계에서 순환시키는 것도 매우 적합하다.

다음에, 본 발명의 제 2실시예에 있어서의 열교환 시스템을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 2에서, 도 1과 동일 구성요소에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 생략하며, 다른 점에 관해서만 설명한다. 즉, 본 실시예에 있어서, 도 1과 다른 점은, 순환배관(4)의 환원성물 냉각용 쿨러(2)와 산화환원 전위계(5)사이의 배관(42)으로부터 분기되고, 순환배관(42)으로 복귀되도록 접속되며, 실질적으로 밀폐된 바이패스 배관(41)을 설치하고, 이 배관(41)중에서, 탈기기(9) 및 환원성물 제조장치(3)를 설치한 점이다. 또, 순환배관(42) 및 바이패스 배관(41)의 분기 직후의 위치에 밸브(V1, V2)를 설치하고, 어떤 경로로 열 교환용수를 순환하는가를 제어한다.

예를 들면, 밸브(V1)을 닫고, 밸브(V2)를 여는 것으로, 열교환용수를 바이패스 배관(41)을 통하여 순환시키도록 하며, 탈기기(9) 및 환원성물 제조장치(32)를 온하면, 환원성물을 냉각기(7)의 냉각수로서 순환 공급할 수 있다. 밸브(V1, V2)는, 정기적으로 개폐해도 좋고, 표준 산화환원 전위계(5) 또는 용존 산소 농도계(6)의 측정값에 의하여 제어해도 좋다. 또, 순환수의 일부를 상시 분류하여 바이패스 배관(41)을 통하여 순환시키도록 할 수도 있다. 본 실시예의 열교환 시스템(1Ob)에 의하면, 제 1실시예와 동일한 효과를 얻는 한편, 순환계와 위치적으로 떨어진 장소에 소규모의 환원성물 제조장치를 설치하는 것이 가능하며, 기존의 냉각수 공급설비를 이용하는 것이 가능하다. 또, 기존 설비의 개조도 용이하며, 간편한 공사로 마무리된다.

다음에, 본 발명의 제 3실시예에 있어서의 열교환 시스템을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 3에서, 도 1과 동일구성 요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 점에 관해서만 설명한다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 탈기기(9) 및 환원성물 제조장치(3)의 설치장소를, 순환배관(4)의 배관 도중이 아니라, 순환배관(4)에 접속되는 외부배관(43)의 도중에 설치하였다. 또, 보급수를 처리하는 전처리 장치(61)를 탈기기(9)의 전단에 설치하고, 전처리 장치(61)와 탈기기(9)를 보급배관(81)에 접속하였다. 따라서, 순환 사용되고 있는 순환수에 외부배관(43)을 통하여, 환원성물을 보급한다. 그리고, 표준 산화환원 전위계(5) 및 용존 수소 농도계(6)에 의하여, 순환하고 있는 열교환용수(순 환수)의 표준 산화환원 전위 및 용존 수소 농도를 상시 감시하고, 수소가스의 용해량을 제어함으로써, 순환수의 산화환원 전위를 원하는 정도로 안정되게 제어할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 4실시예에 있어서의 열교환 시스템을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 5에서, 도 1과 동일 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 점에 관하여 주로 설명한다.

본 실시예의 열교환 시스템(1Od)에 있어서는, 도 1의 열교환 시스템(10a)의 순환배관(4)으로부터 냉각기(7)를 제거하여 형성되는 순환계를 제 2계(A)로 하고, 별도로, 냉각기(7)와, 냉각기(7)에 환원성물을 공급하는 펌프(제 1환원성물공급장치)(64)와, 냉각기(7)와 펌프(64)를 순환계를 형성하도록 접속하는 순환배관(제 1환원성물순환배관)(67)을 갖는 제 1계(B)를 형성하고 있다. 그리고, 이 제 2계(A)의 용존 수소계(6)의 설치장소 하류측에 제 1계(B)에 환원성물을 공급하는 환원성물공급측 배관(70)및 제 1계(B)로부터의 환원성물을 받아들이는 환원성물배관(66)에 각각 접속되어 있다.

또, 환원성물공급측 배관(70)의 도중에는, 유량 조절밸브(63)를 설치하고, 제 1계(B)로 유입되는 환원성물의 유량을 유량 조절밸브(63)로 제어한다. 제 1계(B)로 공급되는 환원성물이 조정되고, 이것과 도면에는 생략한 냉각수 공급구(62)와 냉각수 배출구(68)에 있는 밸브조작에 의해서 냉각기(7)로 통과되는 환원성물(열교환용수)의 양이 조정된다. 환원성물은 환원성물 냉각용 쿨러(2)에서 냉각된 냉각수에 의해, 그 환원성물의 냉각기(7)로의 유량을 조절하는 것으로, 환 원성물의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다.

여기에서, 제 2계(A)는 순환배관(4)로부터 냉각기(7)를 제거한 점 이외에는 도 1과 마찬가지이며, 제 1계(B)에 환원성물을 공급하는 순환펌프(1)와, 냉각기(7)에서 배출된 환원성물을 냉각하는 환원성물 냉각용 쿨러(2)와, 환원성물 제조장치(3)와, 순환펌프(1), 환원성물 냉각용 쿨러(2) 및 환원성물 제조장치(3)를 순환계를 형성하도록 접속하는 순환배관(4)으로 형성되어 있다. 이 열교환 시스템(10d)에 있어서, 제 2계(A)를 순환하는 환원성물의 온도는, 제 1계(B)를 순환하는 환원성물의 온도보다도 낮다. 또, 부호 74는 역류방지를 위한 체크밸브이다.

도 5에서, 먼저, 제 2계(A)내의 환원성물 냉각용 쿨러(2)로 10℃ 정도로 냉각된 환원성물은 순환배관(4), 냉각수 공급구(62)로부터 환원성물공급측 배관(70) 및 펌프(64)를 통해서 제 1계(B)내의 냉각기(7)로 공급된다. 냉각기(7)는 예를 들면, 마이크로파 발진기나 드라이 펌프 등이 갖는 냉각이 필요한 부하 부품 등이다. 냉각기(7)내부를 흐르는 환원성물의 온도를 온도센서(65)로 상시 모니터 한다. 냉각기(7)에서 빠져 나온 환원성물의 일부는 순환배관(67) 및 환원성물 배출측배관(66)을 통과하고, 냉각수 배출구(68)로부터 제 2계(A)내의 순환배관(4)으로 들어간다. 온도센서(65)로 모니터한 온도가 허용 설정온도 이상이 되면, 그 온도 신호를 전기 신호로 변환하고, 제어회로, 구동회로 등을 개재하여, 유량 조절밸브(63)의 개도가 커지도록 한다. 밸브의 개도가 커짐으로써, 순환 라인(제 1계B)으로 흘러 들어가는 환원성물의 양이 늘어나고, 그 결과, 냉각기(7)내부를 흐르는 환원성물의 온도가 내려간다. 피냉각체(71)의 온도가 허용 설정온도 이하가 되면, 유량 조절밸브(63)의 개도를 작게 하여, 환원성물의 양을 제한한다. 이 결과, 피냉각체(71)를 냉각하기 위해 순환하는 환원성물의 양을 항상 최적의 값으로 하는 것이 가능하다. 또, 장치에 따라서는 항상 동작하고 있는 것으로 한정하지 않고, 아이들링 상태에서 부하나 걸려 있지 않은 상태도 있다. 그와 같은 경우에 있어도, 본 실시예에 의하면, 아이들링 상태일 때는 환원성물이 거의 흐르지 않기 때문에, 환원성물이 쓸모없게 되는 일은 없다. 또, 순환배관(4)의 냉각수 공급구(62)가 설치된 장소와 냉각수 배출구(68)가 설치된 장소 사이에 밸브(91)를 설치하여도 좋다. 이 밸브(91)을 설치함으로써, 제 2순환계(A)의 순환수의 양도 임의로 조정할 수 있다. 또, 복수의 피냉각체(71)를 냉각하는 경우에, 각각의 피냉각수체(71)에 대응하여 계(B)를 설치하고, 이들 복수의 계(B)를 계(A)에 접속하는 것도 좋다. 그에 따라, 필요한 계(B)만으로 환원성물을 순환시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 5실시예에 있어서의 열교환 시스템을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6에서, 도 5와 동일 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 점에 관하여 주로 설명한다.

즉, 본 실시예의 열교환 시스템(10e)에 있어서는, 도 5의 열교환 시스템(10d)의 제 1계(B)내부에 설치되어 있는 냉각기(7)를 여러 대(4대)사용하고, 이것을 직렬·병렬로 접속하였다. 또, 온도센서(65)의 설치 위치를 이들 복수의 냉각기(7) 바로 앞쪽의 배관으로서 이 배관 내부를 흐르는 환원성물의 온도를 모니터하도록 하고 있다. 이것도 도면에는 생략된 냉각수 공급구(62)와 냉각수 배출구(68)에 있는 밸브조작에 의해서, 복수의 냉각기(7)에 소정온도의 환원성물을 효율적으로 순환시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 열부하가 증대하므로, 유량 조절밸브(63)는 대유량까지 변화가 가능한 타입을 이용하는 것이 필요하다. 본 실시예의 열교환 시스템(1Oe)에 의하면, 최적의 냉각수로 열분배성이 좋은 냉각 시스템을 실현할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 6실시예에 있어서의 열교환 시스템을 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 7에서, 도 5와 동일 구성요소에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 생략하며, 다른 점에 관해서만 주로 설명한다. 즉, 본 실시예의 열교환 시스템(10f)에서, 도 5와 다른 점은, 도 5의 열교환 시스템(10d)의 제 1계(B)의 순환배관(67)의 도중에 냉각된 환원성물을 축적하는 밀폐계의 버퍼탱크(냉각수 탱크)(69)를 설치한 점 및 냉각수 배출측배관(66)에 체크밸브(50)를 설치한 점에 있다. 이 구성은, 열교환 시스템(10f)은 피냉각체(71)를 급속 냉각할 필요가 있는 경우에 적합하다. 즉, 장치를 사용하고 있지 않는 아이들링 상태일 때, 유량 조절밸브(63)는 거의 닫혀진 상태에서, 버퍼탱크(69)에 다량의 환원성물을 미리 축적해 둔다. 장치를 사용할 때, 펌프(64)를 작동시켜서, 버퍼탱크(69)내의 환원성물을 급속하게 순환시킨다. 냉각된 환원성물은 냉각기(7)를 통과하고, 일부는 체크밸브(50) 및 냉각수 배출측배관(66)을 통해서 환원성물 배출구(68)로부터 제 2계의 순환배관(4)으로 흐르고, 나머지는 순환배관(67)으로 흐른다. 그 때, 온도센서(65)로 냉각기(7)를 흐르는 환원성물의 온도를 모니터하고 있다. 장치가 가동함에 따라서 환원성물의 온도가 상승하고, 설정 허용온도를 초과한 경우에는, 그 온도 시그널을 귀환시켜서, 유량 조절밸브(63)를 열고 새로운 환원성물을 도입한다. 미리, 환원성물을 다량으로 모아 두었기 때문에, 반도체 제조공정에서의 급속 열처리로와 같이 급속냉각이 필요한 경우에도 적용할 수 있다. 장치의 운전이 종료된 후, 유량 조절밸브(63)를 완전 개방한 상태에서 펌프(64)를 작동시키고, 다음의 장치운전에 대비하여, 버퍼탱크(69)에 새로 냉각된 환원성물을 축적한다. 또, 냉각된 환원성물을 버퍼탱크(69)에 모아 두고 있는 상황일 때는, 고온측으로부터의 환원성물의 유입을 저지하기 위해 체크밸브(50)를 설치함으로써, 버퍼탱크(69)내의 수온을 유입시의 상태로 유지할 수 있도록 하고 있다.

상기 제 4, 제 5 및 제 6실시예에 있어서, 제 2계(A)는 상기의 예로 한정하지 않고, 예를 들면 도 2에 나타낸 열교환 시스템(10b)에서, 냉각기(7)가 제거된 순환계나 도 3에 나타낸 열교환 시스템(10c)에서, 냉각기(7)가 제거된 순환계라도 좋다. 또, 제 1계(B)를 복수 설치하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제 7실시예에 있어서의 열교환체 냉각장치를 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 8에서, 도 5와 동일 구성요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 점에 관하여 주로 설명한다.

본 실시예의 열교환체 냉각장치(10g)에서, 도 5와 다른 점은, 도 5의 열교환 시스템(10d)의 제 2계(A)를 제 1계(B)에 냉각수(열교환용수)를 공급할 수 있는 것(냉각수 공급시스템)이라면, 특별히 제한되지 않는 것으로 한 점이다. 즉, 본 실시 예에서, 냉각수 공급시스템은 실질적으로 밀폐계라도, 밀폐계가 아니라도 모두 좋다. 또, 여기에서의 냉각수로서는, 특별히 제한되지 않으며, 수돗물, 하천수, 공업용수 및 이들 물로부터 입자성분 및 차아염소산 또는 차아염소산 나트륨 등의 산화제를 제거한 여과수 및 이들 물로부터 이온 및 비이온성 물질을 제거하는 순수 제조장치에 의해 처리된 순수, 및 상기의 환원성물을 들 수 있다. 환원성물로서는 상기와 같은 것을 들 수 있다.

도 8에 있어서, 냉각기(7)를 흐르는 냉각수 온도를 온도센서(65)로 상시 모니터한다. 도면에는 생략한 냉각수 공급 시스템에 있어서 냉각수용 쿨러에서 10℃ 정도로 냉각된 냉각수는, 냉각수 공급배관(4a)을 통과하고, 냉각수 공급구(62), 유량조절밸브(63), 펌프(64)를 이용하여 냉각기(7)까지 도입된다. 냉각기(7)에서 빠져 나온 냉각수의 일부는 냉각수 순환배관(67)으로 들어가고, 나머지는 냉각수 배출구(68)에서 나와, 냉각수 배출배관(66a)으로 들어간다. 온도센서(65)로 모니터한 온도가 허용 설정온도 이상이 되면, 그 온도신호를 전기신호로 변환하고, 제어회로, 구동회로 등을 이용하여, 유량 조절밸브(63)의 개도를 증대시킨다. 밸브의 개도가 증대됨에 따라, 순환라인으로 흘러 들어가는 냉각수량이 증대되고, 그 결과, 냉각기(7)내를 흐르는 냉각수의 온도가 낮아진다. 피열교환체의 온도가 허용 설정온도 이하가 되면, 유량 조절밸브(63)의 개도를 작게 하여, 냉각수량을 제한한다. 이 결과, 열교환기(7)를 냉각하는데도 냉각량을 항상 최소값으로 할 수 있다. 또, 장치에 따라서는 항상 동작하고 있을 필요는 없고, 아이들링 상태에서 부하가 걸려 있지 않은 상태도 있다. 그러한 경우에 있어도, 본 실시예에 의하면, 아이들 링 상태일 때에는 냉각수를 대부분 흐르게 하지 않기 때문에, 여기에서 냉각수가 쓸모없이 소비되는 일은 없다. 또한, 도 8에서, 부호(73)는 단열재이다. 이와 같이, 단열재(73)를 설치함으로써, 주위 온도의 영향을 단열재(73)를 설치함으로써, 주위온도의 영향을 받지 않도록 할 수 있고, 고효율의 운전을 행할 수 있다. 또, 결로 등을 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 8의 실시예에 있어서의 열교환체 냉각장치를 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 9에서, 도 6과 동일구성 요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 점에 관하여 주로 설명한다. 즉, 본 실시예의 열 교환체 냉각장치(10h)에서, 도 6과 다른 점은, 도 6의 열교환 시스템(10e)의 제 2계(A)를 제 1계(B)에 냉각수를 공급할 수 있는 것(냉각수 공급 시스템)이라면, 특별히 제한되지 않는 것으로 한 점이다. 즉, 본 실시예에 있어서, 냉각수 공급 시스템은 실질적으로 밀폐계이거나, 밀폐계가 아니라도 좋으며, 또, 냉각수의 예시 등은 상기 제 7실시예와 마찬가지이다. 본 실시예의 열 교환체 냉각장치(1Oh)에 의하면, 최소의 냉각수로 균일한 열전도성이 좋은 냉각 시스템을 실현할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 9실시예에 있어서의 열교환체 냉각장치를 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 본 실시예를 나타내는 도면이다. 도 10에서, 도 7과 동일구성 요소에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 점에 관하여 주로 설명한다. 즉, 본 실시예의 열교환 시스템(10i)에 있어, 도 7과 다른 점은, 도 7의 열교환 시스템(10f)의 제 2계(A)를 제 1계(B)에 냉각수를 공급할 수 있는 것(냉각 수 공급 시스템)이라면, 특별히 제한되지 않는 것으로 한 점이다. 즉, 본 실시예에 있어서, 냉각수 공급 시스템은 실질적으로 밀폐계이거나, 밀폐계가 아니라도 좋으며, 또, 냉각수의 예시등은 상기 제 7실시예와 마찬가지이다. 본 실시예는 제 6실시예와 동일한 효과를 이룬다.

본 발명에 있어서, 환원성물공급 장치 및 냉각수 공급장치로서의 순환펌프는, 통상 사용되는 공지인 것이 좋지만, 순환 펌프의 모터부와 임펠러부의 시일부에서, 열교환용수 또는 냉각수 및 대기와 접촉하지 않는 구조인 것이 매우 적합하다. 이러한 시일부의 시일구조는, 불활성 가스를 시일부로 도입한 것이어도 좋다.

다음에, 구체적인 예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하며, 이것은 단지 예시이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

구체예 1

도 2에 나타낸 바와 같은 흐름의 열교환 시스템(순환계는 밀폐계)을 이용하여, 다음의 장치사양, 운전조건 및 표 1에 나타낸 순환수 수질의 것으로 시험을 행하였다. 30일간의 연속 운전 경과후의 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 순환수 수질은, 도 2에서의 C점에서 샘플링을 행하고 분석한 결과이다.

·냉각기의 피열교환체:반도체 제조장치의 발열부

·배관 재료:스테인레스 브라이트어닐관, 3/8 인치 지름

·배관의 전체길이:150m

·탈기기:가스 투과막을 이용한 진공탈기

·수소가스 용해법:가스 투과막을 이용한 막용해

·순환유량:10리터/분, 단, 순환수의 전량을 상시 탈기기(9)와 수소가스 용해조(32)를 통과시켜서 순환, 순환수의 보급과 배출은 없음

·냉각기에 의한 냉각 전의 환원성물의 온도:10℃

·냉각기에 의한 냉각 후의 환원성물의 온도:23℃

·원수의 금속농도:0.25μgFe/L

·원수의 생균수:2개/mL

·순환 시간:30일

·평가:30일 경과 후의 순환계 배관내 표면상태 및 환원성물의 수질분석

순환수 수질 또는 배관내 표면상태	원수	구체예					비교예
		1	2	3	4	5	1	2
탈기의 유무 용존산소농도(㎎O/L) 수소용해의 유무 용존수소농도(㎎H/L) 표준산화환원 전위 (㎷ vs. NHE)	없음 8.2 없음 0 +600	없음 8.0 있음 1.1 0	있음 5.0 있음 1.1 -100	있음 3.0 있음 0.3 0	있음 3.0 있음 1.1 -400	있음 0.05 있음 1.1 -400	없음 8.4 없음 0 +600	있음 0.05 없음 0 +480
금속농도(㎍Fe/L) 생균수(개/㎖) 배관내 표면상태	- - -	3.6 20 △	3.2 11 △	3.5 18 △	0.26 2 ○	0.26 2 ○	213 4256 ×	119 835 ×

주)표에서, 구체예 및 비교예에 있어서 상단난은 운전중의 순환수의 수질 및 탈기, 수소 용해의 유무를 나타내고, 구체예 및 비교예에 있어서 하단난은 운전 30일 후의 결과를 나타낸다. 또한, 기호의 의미는 다음과 같다.

○···배관 내면에 거친부분 없음

△···배관내면에 약간의 거친부분 있음

×···배관내면에 거친부분 있음

구체예 2

도 8에 나타낸 바와 같은 흐름의 열 교환체 냉각장치(109)를 이용하여, 소정의 기간에 사용(소비)하는 냉각수의 양을 계측함과 동시에, 냉각기(7)의 냉각수 공급측 평균온도(T1)와 배출측 평균온도(T2)를 측정하였다. 또, 비교를 위해, 열교환 시스템(1Og)에 있어서, 온도센서를 생략한 종래의 열교환 시스템을 이용하여 동일한 조건으로 운전을 행하며, 동일한 기간에 사용(소비)한 냉각수의 양을 계측함과 동시에, 냉각기(7)의 냉각수 공급측 평균온도(T3)와 배출측 평균온도(T4)를 측정하였다. 그 결과, 종래예의 열교환체 냉각장치의 환원성물 사용량 100에 대하여, 도 8에 나타낸 바와 같은 흐름의 열교환체 냉각장치(10g)의 환원성물 사용량은 상대값으로 36이고, 냉각수의 사용량은 60%이상 절감되었음을 알았다. 또, (T4-T3)는 약 8.0℃인 것에 대하여, (T2-Tl)는 약 0.2℃이고, 온도차는 대부분 없다는 것을 알았다. 이것으로부터, 도 8에 나타낸 바와 같은 흐름의 열교환체 냉각장치(1Og)는, 냉각기의 공급측 및 배출측으로 냉각수의 온도를 균일하게 하는 것이 가능하고, 보다 정밀한 온도제어가 필요한 경우에 매우 적합하다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 공급/순환배관 또는 열교환기 액체접촉부의 금속재료의 산화 열화를 방지하고, 조류나 미생물의 증식을 억제하며, 환경에 우수한 열교환용수를 제공한다.

Claims (18)

1. 열교환기에 공급되어, 기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체와 열교환을 행하는 열교환용수에 있어서,

   표준 산화환원 전위가, 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 제로 또는 부의 환원성물인 열교환용수.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 환원성물은, 물에 수소가스를 용해한 수소 용해수이며, 표준 산화환원 전위가 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 -0.3V이하이고, 용존 수소농도가 0.1㎎/리터 이상인 열교환용수.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 환원성물은, 용존산소농도가 3㎎/리터 이하인 열교환용수.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 환원성물은 탈기수에 환원제를 용해한 것이며, 표준 산화환원 전위가 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 -0.3V이하이고, 용존 산소농도가 3㎎/리터이하인 열교환용수.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 환원성물은 전자부품 부재류 제조장치에 있어서 피열교환체를 냉각하기 위한 열교환기의 냉각수에 사용되는 열교환용수.
6. 열교환용수를 열교환기에 공급하여 열효환을 행하는 열교환 시스템에 있어서,

   기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체와, 표준 산화환원 전위가 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 제로 또는 부의 환원성물의 사이에서, 열교환을 행하는 열교환기와,

   이 열교환기에 상기 환원성물을 공급하는 환원성물 공급장치와,

   상기 환원성물을 냉각하는 환원성물 냉각장치와,

   상기 열교환기, 상기 환원성물 공급장치 및 상기 환원성물 냉각장치로 순환계를 형성하도록 접속하는 환원성물 순환배관을 지니며,

   이 환원성물의 순환계가 실질적으로 밀봉계인 열교환 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 환원성물 순환배관의 도중, 또는 상기 환원성물 순환배관으로부터 분기하고, 타단을 상기 환원성물 순환배관에 접속하는 바이패스 배관을 지니며,

   이 바이패스 배관의 도중에 상기 환원성물을 제조하는 환원성물 제조장치를 배치하고, 상기 환원성물 제조장치와 상기 바이패스 배관을 포함한 환원성물의 순 환계가 실질적으로 밀폐계인 열교환 시스템.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 환원성물 순환배관에 접속하는 외부배관과,

   이 외부배관 도중에 설치된 상기 환원성물을 제조하는 환원성물 제조장치를 구비히고, 상기 환원성물 제조수단에 구비되는 외부배관에 포함된 환원성물의 순환계가 밀폐계인 열교환 시스템.
9. 열교환용수를 열교환기에 공급하여 열교환을 행하는 열교환 시스템에 있어서,

   기계설비, 공기, 액체 등의 피열교환체와, 표준 산화환원 전위가 표준 수소전극을 기준전극으로 하여 제로 또는 부의 환원성물인 냉각수 간에 열교환을 행하는 열교환기와,

   상기 냉각수를 열교환기에 공급하는 냉각수 공급장치와,

   이 냉각수 공급장치와 상기 열교환기를 순환계를 형성하도록 접속하는 냉각수 순환배관과,

   외부로부터 이 냉각수 순환배관에 냉각수를 도입하는 냉각수 공급구와,

   이 냉각수 순환배관으로부터 외부로 냉각수를 배출하는 냉각수 배출구와,

   상기 냉각수 공급구로부터 상기 냉각수 순환배관으로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브와,

   상기 냉각수 공급구로부터 상기 냉각수 순환배관으로 해당 냉각수 순환배관 내를 순환하고 있는 냉각수 보다도 온도가 낮은 냉각수를 공급하고, 상기 냉각수 배출구에서 유출된 냉각수가 냉각수단에 의해 냉각된 후에, 디시 상기 냉각수 공급구를 통해 유입되도록 구성된 냉각수 공급 시스템을 구비하며,

   상기 유량조절밸브를 통과하는 상기 냉각수의 유량을 제어함으로써, 상기 냉각수 순환배관 내부를 흐르는 상기 냉각수의 온도를 원하는 온도로 제어하는 제어장치를 구비하는 열교환 시스템.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 냉각수 순환배관에 냉각수를 소정량 저축하는 냉각수 탱크를 추가로 구비하는 열교환 시스템.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 냉각수의 환원계가 실질적으로 밀폐계인 열교환 시스템.
12. 제 9항에 있어서,

    환원성물을 제조하는 환원성물 제조장치를 상기 냉각수 공급시스템에 직렬, 병렬, 또는 계외부에 설치하고, 상기 환원성물 제조장치를 포함한 냉각수의 순환계가 실질적으로 밀폐계인 열교환 시스템.
13. 제 9항에 있어서,

    상기 냉각수 배출구로부터 상기 냉각수 순환배관으로 냉각수가 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 구비하는 열교환 시스템.
14. 제 6항에 있어서,

    상기 환원성물 순환배관 또는 사이 냉각수 순환배관 주위에 단열재를 구비하는 열교환 시스템.
15. 제 6항에 있어서,

    상기 순환계의 순환수의 일부 또는 전부를 이 순환계 외부로 배출하는 배출배관 및/또는 순환수 조정용 보급수를 보급하는 보급배관을 추가로 갖는 열교환 시스템.
16. 제 6항에 있어서,

    환원성물 제조장치에서 제조된 환원성물의 표준 산화환원 전위를 측정하는 표준 산화환원 전위 측정장치를 추가로 지니고, 그 측정결과에 근거하여 상기 환원성 제조장치를 제어하는 열교환 시스템.
17. 제 6항에 있어서,

    환원성물 제조장치에서 제조된 환원성물의 용존 수소농도를 측정하는 용존 수소측정장치를 추가로 구비하며, 그 측정결과에 근거하여 상기 환원성물 제조장치를 제어하는 열교환 시스템.
18. 제 6항에 있어서,

    상기 환원성물 냉각장치에서 순환수를 열교환하는 매체는, 표준 산화환원 전위가 제로 또는 부의 환원성물인 열교환 시스템.

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