KR101363954B1 - 액체 순환 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
다른 온도의 액체가 수용된 외부 탱크 및 내부 탱크와 부하를, 외부 탱크용 액체 순환로 및 내부 탱크용 액체 순환로와 밸브 장치를 통해서 서로 접속하고, 외부 탱크용 송출로와 내부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 1 바이패스 유로에 제 1 개폐 밸브를 접속하고, 내부 탱크용 송출로와 외부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 2 바이패스 유로에 제 2 개폐 밸브를 접속하고, 상기 외부 탱크 내의 액체의 액위와 상기 내부 탱크 내의 액체의 액위를 액위 센서로 검출하고, 양쪽 탱크로부터 부하에 액체를 순환적으로 공급하는 과정에서 양쪽 탱크 내의 액위가 치우쳤을 경우에 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브를 선택적으로 개방시켜서 액위를 조정한다.
Description
본 발명은 부하에 냉각용 액체를 순환적으로 공급해서 상기 부하를 냉각시키는 액체 순환 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액온이 다른 2종류의 액체를 사용해서 부하를 냉각시키는 액체 순환 공급 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체 제조 장치나 액정 제조 장치 등의 각종 제조 장치에 있어서는 발열하는 상기 장치(부하)를 냉각시켜서 온도를 일정하게 유지하기 위해서 액체 순환 공급 장치로부터 냉각용 액체를 순환적으로 공급하여 상기 부하를 냉각시키도록 하고 있다. 이 경우, 하기의 특허문헌 1-특허문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이 부하의 열량에 따른 고정밀도의 온도 제어를 행하기 위해서 액온이 다른 2종류의 액체를 준비하고, 복수의 3방향 밸브 등으로 이루어지는 혼합 수단에 의해 부하의 냉각에 적합한 액온의 액체를 선택적으로 공급하거나, 상기 2종류의 액체를 혼합함으로써 부하의 냉각에 적합한 액온의 액체로 한 상태에서 그 부하에 공급하거나 하는 것도 행해지고 있다.
상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 예에서는 고온의 액체를 수용한 열원 탱크(고온 탱크)와, 저온의 액체를 수용한 냉원 탱크(저온 탱크)와, 복수의 3방향 밸브 등으로 이루어지는 혼합 수단을 설치하고, 이 혼합 수단에 의해 상기 열원 탱크 또는 냉원 탱크 내의 액체를 부하에 적당량 공급하도록 하고 있다. 특허문헌 3에 개시된 종래예에 있어서도 대략 같은 조작을 행하고 있다.
그러나, 상기 종래예는 고온 탱크와 저온 탱크를 떨어진 위치에 각각 설치하고 있기 때문에, 2개의 탱크가 넓은 설치 스페이스를 전용해서 장치가 대형화될 뿐만 아니라 각각의 탱크에 결로 방지나 방열 방지를 위한 단열 가공을 각각 실시하지 않으면 안되고, 구조가 복잡화되어서 비용도 비싸진다.
또한, 상기 2개의 탱크로부터 액체를 부하에 공급할 때, 상기 혼합 수단의 스위칭 조작에 따라 상기 2개의 탱크 사이를 액체가 이동하고, 그 2개의 탱크 내의 액체의 액위가 크게 변동해서 치우친 상태가 되고, 각각의 탱크에 있어서의 액체의 온도 조정에 지장을 초래하기 쉽다. 이 때문에, 특허문헌 3에 있어서는 리저브 탱크를 설치해서 냉각측(저온) 탱크와 가열측(고온) 탱크에 있어서의 액체의 증감을 흡수시키도록 하고 있지만, 상기 리저브 탱크의 설치 스페이스가 더욱 늘어날 뿐만 아니라, 그 리저브 탱크로부터 온도 관리되고 있지 않은 액체가 상기 냉각측 탱크 및 가열측 탱크에 유입되면 양쪽 탱크에 있어서의 액체의 온도 조정도 더욱 어려워진다.
본 발명의 목적은 액온이 다른 2종류의 액체를 사용하여 부하를 냉각시키는 액체 순환 공급 장치에 있어서, 상기 액체가 수용된 2개의 탱크 사이에서의 액체의 이동에 따르는 액위 변화를 흡수하여 각 탱크에 있어서의 액체의 온도 조정을 용이하게 함과 아울러, 장치를 콤팩트하게 또한 저렴하게 설치할 수 있게 하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액체 순환 공급 장치는 소요 온도로 조정된 제 1 액체가 수용되는 외부 탱크, 상기 외부 탱크의 내부에 상기 제 1 액체보다 상방에 위치하도록 설치되고 상기 제 1 액체와 다른 온도로 조정된 제 2 액체가 수용되는 내부 탱크, 상기 제 1 액체 및 제 2 액체를 단독으로 또는 혼합해서 부하에 공급하는 밸브 장치, 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체를 상기 밸브 장치로 이송하는 외부 탱크용 송출로와, 상기 밸브 장치로부터의 액체를 상기 외부 탱크 내로 리턴시키는 외부 탱크용 귀환로를 갖는 외부 탱크용 액체 순환로, 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체를 상기 밸브 장치로 이송하는 내부 탱크용 송출로와, 상기 밸브 장치로부터의 액체를 상기 내부 탱크 내로 리턴시키는 내부 탱크용 귀환로를 갖는 내부 탱크용 액체 순환로, 상기 외부 탱크용 송출로와 내부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 1 바이패스 유로를 개폐하는 제 1 개폐 밸브, 상기 내부 탱크용 송출로와 외부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 2 바이패스 유로를 개폐하는 제 2 개폐 밸브, 상기 외부 탱크 및 상기 내부 탱크에 각각 설치된 액위 센서 수단으로서 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위 또는 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체의 액위가 일정 수준까지 저하 또는 상승한 경우에 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브를 선택적으로 개방시켜서 상기 액위를 조정하는 상기 액위 센서 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 하나의 구성 형태에 있어서, 상기 액위 센서 수단은 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위가 안정 운전을 위한 하방 한계(下方限界)인 하한 액위에 도달한 것을 검출하는 외부 탱크용 하한 액위 센서와, 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체의 액위가 안정 운전을 위한 하방 한계인 하한 액위에 도달한 것을 검출하는 내부 탱크용 하한 액위 센서를 갖고, 상기 외부 탱크용 하한 액위 센서는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방하고, 상기 내부 탱크용 하한 액위 센서는 상기 제 1 개폐 밸브를 개방한다.
또한, 본 발명의 다른 구성 형태에 있어서 상기 액위 센서 수단은 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위가 안정 운전을 위한 상방 한계(上方限界)인 상한 액위에 도달한 것을 검출하는 외부 탱크용 상한 액위 센서와, 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체의 액위가 안정 운전을 위한 상방 한계인 상한 액위에 도달한 것을 검출하는 내부 탱크용 상한 액위 센서를 갖고, 상기 외부 탱크용 상한 액위 센서는 상기 제 1 개폐 밸브를 개방하고, 상기 내부 탱크용 상한 액위 센서는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방한다.
또한, 본 발명에 있어서 상기 내부 탱크는 정상 운전시의 제 2 액체의 액위인 상용 액위에 대응하는 위치에 액위 조정 구멍을 갖고, 상기 제 2 액체의 상기 상용 액위로부터의 액위 상승분을 그 액위 조정 구멍으로부터 외부 탱크 내로 유입시켜서 상기 상용 액위를 유지하도록 구성하는 것도 가능하고, 제 2 액체의 액위가 상한 액위를 초과했을 경우에 상기 제 2 액체를 오버플로시키는 오버플로구를 갖도록 구성하는 것도 가능하다.
본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 외부 탱크가 장치의 운전 종료시에 상기 외부 탱크용 액체 순환로, 내부 탱크용 액체 순환로, 밸브 장치, 및 부하에 있는 액체를 회수해서 수용 가능한 용량을 갖고, 또한 상기 내부 탱크는 장치 운전 중에 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위가 상기 상한 액위까지 상승해도 상기 제 1 액체와 접촉하지 않는 위치에 배치되어 있는 것이다.
본 발명은 상기 외부 탱크용 송출로와 내부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 3 바이패스 유로를 개폐하는 제 3 개폐 밸브를 갖고, 그 제 3 개폐 밸브의 유로 단면적은 상기 제 1 개폐 밸브의 유로 단면적보다 크게 형성되어 있어도 좋다.
본 발명에 의하면, 제 1 액체가 수용된 외부 탱크의 내부에 제 2 액체가 수용된 내부 탱크를 설치함으로써 양쪽 탱크를 각각의 장소에 설치한 종래예에 비해서 장치를 콤팩트하게 또한 저렴하게 구성할 수 있다. 또한, 2개의 탱크 사이를 액체가 이동하는 것에 의한 액위의 변화를 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브에서 흡수하여 각 탱크 내에서의 급격하고 또한 대폭적인 액위 변화를 없애서 액체의 온도 조정을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 액체 순환 공급 장치의 제 1 실시형태의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 액체 순환 공급 장치의 제 2 실시형태의 요부 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 액체 순환 공급 장치의 제 2 실시형태의 요부 구성도이다.
도 1은 본 발명에 의한 액체 순환 공급 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 구성도이다. 이 액체 순환 공급 장치는 제 1 액체(F1)가 수용된 대용량의 외부 탱크(1)와, 그 외부 탱크(1)의 내부에 설치되어서 상기 제 1 액체(F1)와는 다른 온도의 제 2 액체(F2)가 수용된 소용량의 내부 탱크(2)와, 상기 제 1 액체(F1) 및 제 2 액체(F2)를 단독으로 또는 혼합해서 부하(4)에 공급하는 밸브 장치(3)와, 상기 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)를 상기 밸브 장치(3)에 순환적으로 공급하는 외부 탱크용 액체 순환로(5)와, 상기 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)를 상기 밸브 장치(3)에 순환적으로 공급하는 내부 탱크용 액체 순환로(6)와, 상기 제 1 액체(F1)를 소요 온도로 조정하는 제 1 온도 조정 장치(7)와, 상기 제 2 액체(F2)를 소요 온도로 조정하는 제 2 온도 조정 장치(8)와, 설정된 프로그램에 따라서 장치 전체를 제어하는 제어 장치(9)를 갖고 있다.
본 실시형태에서는, 예를 들면 제 1 액체(F1)의 온도가 50℃, 제 2 액체(F2)의 온도가 -15℃로 하는 바와 같이, 제 1 액체(F1)의 온도가 제 2 액체(F2)의 온도보다 높게 설정되어 있다.
또한, 상기 제 1 액체(F1)와 제 2 액체(F2)는 단지 온도가 다를 뿐이고 같은 액체이기 때문에 이하의 설명에 있어서 양자를 구별할 필요가 없을 때에는 단지 「액체」 또는 「액체(F)」라고 부르기로 한다.
상기 외부 탱크(1)는 저벽(1a)과 측벽(1b)과 상벽(1c)에 의하여 외면 전체를 둘러싸고 있고, 상기 상벽(1c)에는 급액구(1d)가 형성되어 장치의 사용에 앞서 상기 외부 탱크(1) 내 및 내부 탱크(2) 내로 상기 액체(F)를 수용할 때에 상기 급액구(1d)로부터 내부 탱크(2)를 향해서 상방으로부터 액체(F)를 공급할 수 있게 되어 있다. 공급된 액체(F)는 내부 탱크(2)의 후술하는 액위 조정 구멍(11) 및 오버플로 구(12)로부터 오버플로해서 외부 탱크(1) 내로도 유입되고, 그것에 의해서 양쪽 탱크(1, 2)에 각각 필요량의 액체(F)가 수용되는 것이다. 상기 외부 탱크(1)의 외면에는 필요한 단열 처리가 실시되어 있다.
도면 중 13은 상기 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 액위를 외부로부터 감시할 수 있는 액위계이다.
또한, 상기 내부 탱크(2)는 저벽(2a)와 측벽(2b)을 갖고 있고 그 상면은 개방하고, 상기 외부 탱크(1)의 상벽(1c)의 하면에 그 상벽(1c)과의 사이에 간격을 유지한 상태로 부착되고, 전체가 상기 제 1 액체(F1)의 액면보다 상방의 공간부 내에 위치하도록 설치되어 있다. 그리고, 상기 내부 탱크의 측벽(2b)의 상단과 상기 외부 탱크(1)의 상벽(1c) 하면 사이에 상기 오버플로구(12)가 형성되어 있다.
상기 오버플로구(12)는 상기 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 액위가 이상 상승해서 정상 운전시의 상승 한계인 상한 액위(F2H)를 초과했을 경우에, 그 상승분의 액체를 오버플로시켜서 내부 탱크(2)의 파손을 막기 위한 것이다. 따라서, 상기 오버플로구(12)는 상한 액위(F2H)보다 상방 위치에 형성되어 있고, 그 개구 면적은 상기 이상 상승분의 액체를 확실하게 오버플로시킬 수 있는 크기이다.
이에 대하여 상기 액위 조정 구멍(11)은 측벽(2b)의 상기 오버플로구(12)보다 저위치에 1개 또는 복수의 구멍으로서 형성되고, 그 개구 면적은 상기 오버플로구(12)보다 작게 되어 있다. 즉, 이 액위 조정 구멍(11)은 장치의 정상 운전시의 상기 제 2 액체(F2)의 액위인 상용 액위(F20)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 운전 중에 상기 제 2 액체(F2)의 액위가 변동해서 상기 상용 액위(F20)로부터 상승할 때, 그 상승분의 액체(F)를 오버플로시켜서 상기 외부 탱크(1) 내로 유입시킴으로써 상기 상용 액위(F20)를 유지하는 것이다. 이 때문에, 상기 액위 조정 구멍(11)의 개구 면적은 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 온도 조정에 영향을 미치지 않는 유량이고 상기 제 2 액체(F2)를 오버플로시킬 수 있는 크기로 형성되어 있다.
또한, 상기 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 액위가 상용 액위(F20)에 있을 때, 상기 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 액위도 상용 액위(F10)가 된다.
이렇게 저온의 제 2 액체(F2)를 수용한 내부 탱크(2)를 외부 탱크(1)의 내부에 설치함으로써 그 내부 탱크(2)의 저벽(2a)의 외면 및 측벽(2b)의 외면에 결로 방지 또는 단열을 위한 가공을 실시할 필요가 없고, 실시한다고 해도 매우 간단하게 끝나서 비용이 경감된다. 또한, 2개의 탱크(1, 2)를 각각의 장소에 설치할 경우에 비해서 설치 스페이스를 절약할 수 있으므로 장치를 콤팩트하게 형성할 수 있다.
상기 외부 탱크용 액체 순환로(5)는 상기 외부 탱크(1)에 접속되어서 상기 제 1 액체(F1)를 제 1 펌프(16)에 의해 상기 밸브 장치(3)로 이송하는 외부 탱크용 송출로(5a)와, 상기 밸브 장치(3)로부터의 액체(F)를 상기 외부 탱크(1) 내로 리턴시키는 외부 탱크용 귀환로(5b)를 갖고 있다. 그 귀환로(5b)의 도중에는 열교환기(17)가 접속되고, 그 열교환기(17)에 있어서 상기 귀환로(5b) 내의 액체와 냉각 회로(1S)로부터의 냉매(냉각수) 사이에서 열교환이 행해짐으로써 상기 귀환로(5b) 내의 액체(F)가 소요 온도로 조정되어 상기 외부 탱크(1) 내로 유입되게 되어 있다. 이때, 그 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 온도가 설정 온도보다 지나치게 낮아졌을 경우에는 상기 외부 탱크(1) 내 또는 유로의 적당한 위치에 설치한 히터(19)로 액온을 높일 수 있게 되어 있고, 상기 열교환기(17) 및 냉각 회로(18)와 히터(19)에 의하여 상기 제 1 온도 조정 장치(7)가 형성되어 있다.
상기 열교환기(17)는 외부 탱크(1) 내에 설치할 수도 있고, 이에 따라 그 열교환기(17)의 단열 처리가 간단해질 뿐만 아니라, 그 열교환기(17)로부터 만일 액누설이 발생했을 경우라도 누설된 액체를 외부 탱크(1)에서 수용할 수 있기 때문에 안전성이 높다.
또한, 상기 제 1 액체(F1)의 설정 온도에 따라서는 상기 열교환기(17) 및 히터(19) 중 어느 한쪽만을 설치하고 다른 쪽을 생략할 수도 있고, 그 경우 상기 제 1 온도 조정 장치(7)는 상기 열교환기(17)만 또는 히터(19)만으로 형성되게 된다.
상기 제 1 액체(F1)의 온도 조정은 상기 외부 탱크(1), 외부 탱크용 송출로(5a), 외부 탱크용 귀환로(5b), 및 부하(4)의 1개소 또는 복수 개소에 설치한 온도 센서로 액체 온도를 측정하고, 그 측정 결과에 의거하여 상기 제어 장치(9)로 제 1 온도 조정 장치(7)를 제어함으로써 행해진다.
도면 중 PT1은 상기 송출로(5a)에 접속된 온도 센서, PS1은 동(同) 압력 센서, PT2는 상기 귀환로(5b)에 접속된 온도 센서, PT3은 상기 외부 탱크(1)에 접속된 온도 센서이고, 각각 상기 제어 장치(9)에 접속되어 있다. 그러나, 그 접속 상태의 도시는 생략되어 있다. 이 외에도 상기 송출로(5a) 및 귀환로(5b)에는 필요한 위치에 유량계 등의 계량기가 접속되어 있지만, 그것들의 도시도 생략되어 있다.
상기 내부 탱크용 액체 순환로(6)는 상기 외부 탱크(1)의 상벽(1c)에 부착되어 내부 탱크(2) 내에 침지된 제 2 펌프(20)와, 그 펌프(20)에 접속되어서 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)를 상기 밸브 장치(3)로 이송하는 내부 탱크용 송출로(6a)와, 상기 밸브 장치(3)로부터의 액체를 상기 내부 탱크(2) 내로 리턴시키는 내부 탱크용 귀환로(6b)를 갖고 있다. 그 귀환로(6b)의 도중에는 열교환기(21)가 접속되고, 그 열교환기(21)에 있어서 상기 귀환로(6b) 내의 액체와 냉각 회로(22)로부터의 냉매 사이에서 열교환이 행해짐으로써 상기 귀환로(6b) 내의 액체가 소요 온도로 조정되어 상기 내부 탱크(2) 내로 유입되게 되어 있다. 상기 열교환기(21)와 냉각 회로(22)에 의하여 상기 제 2 온도 조정 장치(8)가 형성되어 있다.
상기 제 2 펌프(20)는 침지식에 한하지 않고, 제 1 펌프(16)와 마찬가지로 내부 탱크용 송출로(6a)의 도중에 설치할 수도 있다.
또한, 상기 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 온도가 설정 온도보다 지나치게 낮아졌을 경우에는 그 내부 탱크(2) 내 또는 유로의 적당한 위치에 설치한 히터로 액온을 높이도록 할 수도 있다.
또한, 상기 열교환기(21)는 외부 탱크(1)의 내부에 설치할 수도 있고, 이에 따라 그 열교환기(21)의 단열 처리가 간단해질 뿐만 아니라 그 열교환기(21)로부터 만일 액누설이 발생했을 경우라도 누설된 액체를 외부 탱크(1)에서 수용할 수 있기 때문에 안전성이 높다.
상기 제 2 액체(F2)의 온도 조정은 상기 내부 탱크(2), 내부 탱크용 송출로(6a), 내부 탱크용 귀환로(6b), 및 부하(4)의 1개소 또는 복수 개소에 설치한 온도 센서로 액체 온도를 측정하고, 그 측정 결과에 의거하여 상기 제어 장치(9)로 제 2 온도 조정 장치(8)를 제어함으로써 행해진다.
도면 중 PT4는 상기 송출로(6a)에 접속된 온도 센서, PS2는 동 압력 센서, PT5는 상기 귀환로(6b)에 접속된 온도 센서, PT6은 상기 내부 탱크(2)에 접속된 온도 센서이고, 각각 상기 제어 장치(9)에 접속되어 있다. 그러나, 그 접속 상태의 도시는 생략되어 있다. 이 외에도 상기 송출로(6a) 및 귀환로(6b)에는 필요한 위치에 유량계 등의 계량기가 접속되어 있지만, 그것들의 도시도 생략되어 있다.
상기 외부 탱크용 액체 순환로(5)의 외부 탱크용 송출로(5a)와 내부 탱크용 액체 순환로(6)의 내부 탱크용 귀환로(6b)는 제 1 바이패스 유로(23)에서 서로 접속되고, 그 제 1 바이패스 유로(23)에 2포트 밸브로 이루어지는 제 1 개폐 밸브(24)가 접속되어 상기 제어 장치(9)에 의해 개폐 제어되게 되어 있다. 이 제 1 개폐 밸브(24)는 내부 탱크(2)의 내부에 설치된 하한 액위 센서(25)가 제 2 액체(F2)의 액위 저하를 검출했을 때, 그 검출 신호에 의해 개방하여 외부 탱크용 송출로(5a) 내의 액체(F)의 일부를 내부 탱크용 귀환로(6b)를 향해서 보급하는 것이다.
또한, 상기 내부 탱크용 액체 순환로(6)의 내부 탱크용 송출로(6a)와 외부 탱크용 액체 순환로(5)의 외부 탱크용 귀환로(5b)는 제 2 바이패스 유로(26)에서 서로 접속되고, 그 제 2 바이패스 유로(26)에 2포트 밸브로 이루어지는 제 2 개폐 밸브(27)가 접속되어 상기 제어 장치(9)에 의해 개폐 제어되게 되어 있다. 이 제 2 개폐 밸브(27)는 외부 탱크(1)의 내부에 설치된 하한 액위 센서(28)가 제 1 액체(F1)의 액위 저하를 검출했을 때, 그 검출 신호에 의해 개방하여 내부 탱크용 송출로(6a) 내의 액체(F)의 일부를 외부 탱크용 귀환로(5b)를 향해서 보급하는 것이다.
또한, 상기 외부 탱크용 송출로(5a)와 내부 탱크용 귀환로(6b)는 제 3 바이패스 유로(29)에서 서로 접속되고, 그 제 3 바이패스 유로(29)에 2포트 밸브로 이루어지는 제 3 개폐 밸브(30)가 접속되어 상기 제어 장치(9)에 의해 개폐 제어되게 되어 있다. 이 제 3 개폐 밸브(30)는 장치의 메인터넌스시 등에 스위치 조작이나 외부로부터의 전기, 에어 등의 조작 신호에 의해 개폐되는 것이고, 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 온도를 상온 정도로 상승시키기 위해서 외부 탱크용 송출로(5a) 내의 액체(F)의 일부를 내부 탱크용 귀환로(6b)를 향해서 보급하는 것이다.
따라서, 상기 제 1 개폐 밸브(24) 및 제 2 개폐 밸브(27)의 유로 단면적은 상기 외부 탱크용 및 내부 탱크용 송출로(5a, 6a) 및 귀환로(5b, 6b)의 유로 단면적에 비해서 충분히 작게 형성되고, 상기 외부 탱크용 송출로(5a)로부터 내부 탱크용 귀환로(6b)를 향해서, 또는 상기 내부 탱크용 송출로(6a)로부터 외부 탱크용 귀환로(5b)를 향해서 소유량의 액체가 보급되게 되어 있고, 이에 따라 상기 외부 탱크(1) 내 및 내부 탱크(2) 내의 액체의 온도 조정에 큰 영향을 미치지 않도록 하고 있다.
이에 대하여 상기 제 3 개폐 밸브(30)는 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있도록, 유로 단면적은 상기 제 1 개폐 밸브(24) 및 제 2 개폐 밸브(27)에 비해서 크게 형성되어 대유량의 액체가 흐르게 되어 있다.
또한, 이 제 3 개폐 밸브(30)는 상기 제 1 바이패스 유로(23)에 상기 제 1 개폐 밸브(24)와 병렬로 접속할 수도 있다. 이 경우, 상기 제 1 바이패스 유로(23)가 상기 제 3 바이패스 유로(29)를 겸하게 된다.
상기 제 1 개폐 밸브-제 3 개폐 밸브(24, 27, 29)에는 전자 조작식이나 파일럿 조작식 또는 전동식 등, 임의의 방법으로 개폐 조작되는 개폐 밸브를 사용할 수 있다.
상기 외부 탱크(1)의 내부에는 제 1 액체(F1)의 액위가 저하되어서 운전시의 하방 한계인 하한 액위(F1L)에 도달한 것을 검출하여 검출 신호를 출력하는 상기 하한 액위 센서(28)와, 상기 제 1 액체(F1)의 액위가 상기 하한 액위(F1L)를 초과해서 이상 하강한 것을 검출하여 검출 신호를 출력하는 비상 액위 센서(32)가 설치되고, 각각 상기 제어 장치(9)에 접속되어 있다.
그리고, 상기 하한 액위 센서(28)로부터의 검출 신호에 의해 상기 제어 장치(9)에 의해 제 2 개폐 밸브(27)가 개방되고, 내부 탱크용 송출로(6a)의 액체가 외부 탱크용 귀환로(5b)에 보급됨으로써 외부 탱크(1) 내의 액위가 상승하게 되어 있다. 또한, 상기 비상 액위 센서(32)로부터 검출 신호가 출력되면 알람이 발생해서 상기 제 1 펌프(16)가 정지하거나 또는 제 1 펌프 및 제 2 펌프(16, 20)가 정지하게 되어 있다.
한편, 상기 내부 탱크(2)의 내부에는 제 2 액체(F2)의 액위가 저하되어서 하한 액위(F2L)에 도달한 것을 검출하여 검출 신호를 출력하는 상기 하한 액위 센서(25)와, 상기 제 2 액체(F2)의 액위가 상기 하한 액위(F2L)를 초과해서 이상 하강한 것을 검출하여 검출 신호를 출력하는 비상 액위 센서(33)가 설치되고, 각각 상기 제어 장치(9)에 접속되어 있다.
그리고, 상기 하한 액위 센서(25)로부터의 검출 신호에 의해 상기 제 1 개폐 밸브(24)가 개방되고, 외부 탱크용 송출로(5a)의 액체가 내부 탱크용 귀환로(6b)에 공급됨으로써 상기 내부 탱크(2) 내의 액위가 상승하게 되어 있다. 또한, 상기 비상 액위 센서(33)로부터 검출 신호가 출력되면 알람이 발생해서 상기 제 2 펌프(20)가 정지하거나 또는 제 1 펌프 및 제 2 펌프(16, 20)가 정지하게 되어 있다.
이어서, 상기 구성을 갖는 액체 순환 공급 장치의 동작에 대하여 설명한다.
장치의 운전 중에 제 1 펌프(16) 및 제 2 펌프(20)는 모두 구동되고, 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1) 및 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)는 상기 외부 탱크용 액체 순환로(5) 및 내부 탱크용 액체 순환로(6)를 순환하면서 밸브 장치(3)에 공급되고, 제어 장치(9)에 의한 상기 밸브 장치(3)의 스위칭 조작에 의해 부하(4)의 냉각에 적합한 온도의 액체가 외부 배관(4a)을 통해서 부하(4)에 선택적으로 공급되거나, 제 1 액체(F1)와 제 2 액체(F2)를 적당량씩 혼합함으로써 부하(4)의 냉각에 적합한 온도로 조정된 액체가 상기 외부 배관(4a)을 통해서 부하(4)에 공급된다. 상기 밸브 장치(3)는 부하(4)의 제어를 행하는 별도의 제어 장치(38)로 스위칭 조작해도 좋다.
그리고, 상기 밸브 장치(3)의 스위칭 조작에 따라 그 밸브 장치(3)를 통해서 상기 외부 탱크(1)와 내부 탱크(2) 사이를 액체가 이동하고, 양쪽 탱크(1, 2) 내에 있어서 액위가 변동하게 된다.
지금, 도 1에 있어서 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 액위가 실선으로 나타내는 상용 액위(F10)로부터 하강했다고 하면, 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 액위는 그만큼 상승하게 된다.
그리고, 상기 외부 탱크(1) 내의 액위가 하한 액위(F1L)까지 하강하지 않는 상황 하에서는 상기 내부 탱크(2) 내에 있어서 제 2 액체(F2)의 액위 상승분이 액위 조정 구멍(11)으로부터 외부 탱크(1) 내로 유입됨으로써 액위 변동이 흡수되고, 양쪽 탱크(1, 2) 내의 액위는 상용 액위(F10 및 F20)로 회복된다.
이때, 상기 외부 탱크(1)에 있어서는 저온의 제 2 액체(F2)의 유입에 의해 제 1 액체(F1)의 온도가 약간 저하 경향을 나타내지만, 그 유입량은 적기 때문에 제 1 온도 조정 장치(7)에 의한 온도 조정에 큰 영향은 없고, 즉시 설정 온도로 복귀할 수 있다.
한편, 상기 외부 탱크(1) 내의 액위가 하한 액위(F1L)까지 하강한 경우에는 그 외부 탱크(1) 내의 하한 액위 센서(28)가 작동하여 검출 신호를 출력함으로써 제 2 개폐 밸브(27)가 개방되고, 내부 탱크용 송출로(6a)의 액체의 일부가 제 2 바이패스 유로(26)를 통해서 외부 탱크용 귀환로(5b) 내로 유입되고, 외부 탱크(1) 내에 보급된다. 이때, 내부 탱크(2) 내의 액위가 상용 액위(F20)보다 상승하고 있을 경우에는 상기 액위 조정 구멍(11)으로부터의 오버플로도 행해진다.
상기 제 2 개폐 밸브(27)는 외부 탱크(1) 내의 액위가 회복되어서 상기 하한 액위 센서(28)가 오프가 되거나, 또는 상기 제 2 개폐 밸브(27)가 개방된 뒤 일정한 시간이 경과한 뒤에 폐쇄되어 제 2 바이패스 유로(26)로부터의 액체의 보급은 정지한다. 그러나, 상기 액위 조정 구멍(11)으로부터 외부 탱크(1) 내로의 제 2 액체(F2)의 유입은 계속해서 행해지기 때문에, 양쪽 탱크(1, 2) 내의 액체의 액위는 상용 액위(F10 및 F20)로 회복된다.
이 경우에도 외부 탱크(1) 내로 유입되는 저온의 제 2 액체(F2)의 유량은 적기 때문에, 상기 외부 탱크(1) 내에 있어서의 제 1 액체(F1)의 온도 조정에 큰 영향은 없다.
상기 제 1 액체(F1)의 액위가 상기 하한 액위(F1L)를 초과해서 이상 하강했을 경우에는, 비상 액위 센서(32)가 그것을 검출하여 검출 신호를 출력하고, 알람이 발생해서 상기 제 1 펌프(16)가 정지하거나 또는 제 1 펌프 및 제 2 펌프(16, 20)가 정지한다.
이때, 상기 내부 탱크(2)에 있어서 제 2 액체(F2)의 액위가 상한 액위(F2H)를 초과해서 오버플로구(12)의 위치까지 도달한 경우에는 그 오버플로구(12)로부터 오버플로하여 상기 내부 탱크(2)의 파손이 방지된다.
이어서, 상기 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 액위가 실선으로 나타내는 상용 액위(F10)의 위치로부터 상승했을 경우, 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 액위는 그만큼만 하강하고 있는 것이 된다.
그리고, 상기 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 액위가 하한 액위(F2L)까지 하강했을 경우, 상기 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 액위는 상한 액위(F1H)의 위치까지 상승하게 되지만, 상기 내부 탱크(2) 내에 설치된 하한 액위 센서(25)가 작동하여 검출 신호를 출력함으로써 제 1 개폐 밸브(24)가 개방되고, 외부 탱크용 송출로(5a)를 흐르는 액체의 일부가 제 1 바이패스 유로(23)를 통해서 내부 탱크용 귀환로(6b) 내로 유입되어 내부 탱크(2) 내에 보급된다.
상기 제 1 개폐 밸브(24)는 내부 탱크(2) 내의 액위가 회복되어서 상기 하한 액위 센서(25)가 오프가 되거나, 또는 상기 제 1 개폐 밸브(24)가 개방된 뒤 일정한 시간이 경과한 뒤에 폐쇄되어 제 1 바이패스 유로(23)로부터의 액체의 보급은 정지된다.
이때, 상기 내부 탱크(2)에 있어서는 고온의 제 1 액체(F1)의 유입에 의해 제 2 액체(F2)의 온도가 약간 상승 경향을 나타내지만, 그 유입량은 적기 때문에 제 2 온도 조정 장치(8)에 의한 온도 조정에 큰 영향은 없고, 즉시 설정 온도로 복귀할 수 있다.
또한, 상기 제 2 액체(F2)의 액위가 상기 하한 액위(F2L)를 초과해서 이상 하강한 경우에는 비상 액위 센서(33)가 그것을 검출하여 검출 신호를 출력하고, 알람이 발생해서 상기 제 2 펌프(20)가 정지하거나 또는 제 1 펌프 및 제 2 펌프(16, 20)가 정지한다.
이 경우, 상기 펌프(16, 20)가 정지해도 상기 밸브 장치(3)의 스위칭 상태에 따라서는 내부 탱크(2) 내로 액체가 리턴되어 올 가능성이 있고, 그것에 의해서 그 내부 탱크(2) 내의 액위가 상승했을 경우에는 상기 액위 조정 구멍(11)이나 오버플로구(12)로부터 오버플로함으로써 상기 내부 탱크(2)의 파손이 방지된다.
상기 제 1 개폐 밸브(24)가 폐쇄되어 제 1 바이패스 유로(23)로부터의 액체의 보급이 정지된 단계에서 양쪽 탱크(1, 2) 내의 액체의 액위는 상용 액위(F10, F20)에 도달하고 있지 않은 경우도 있지만, 그것은 정상 운전 가능한 범위 내이고 장치의 운전에는 영향은 없다. 그러나, 적어도 한쪽 탱크 내의 액체가 상용 액위에 있는지의 여부를 다른 액위 센서로 검출하고, 상용 액위까지 회복되었을 때 상기 제 1 개폐 밸브(24)를 폐쇄하도록 해도 좋다. 이것은 상기 제 2 개폐 밸브(27)에 대해서도 마찬가지이다.
장치의 운전이 종료되면 순환 중인 액체(F)는 모두 회수된다. 이때, 내부 탱크용 액체 순환로(6)를 통해서 밸브 장치(3) 및 부하(4)를 순환 중인 액체는 내부 탱크(2) 내로 환류되고, 상기 액위 조정 구멍(11) 및 오버플로구(12)로부터 오버플로해서 외부 탱크(1) 내로 유입된다. 한편, 외부 탱크용 액체 순환로(5)를 통해서 밸브 장치(3) 및 부하(4)를 순환 중인 액체는 직접 외부 탱크(1) 내로 환류된다.
따라서, 상기 외부 탱크(1)의 용량은 상기 외부 탱크용 액체 순환로(5), 내부 탱크용 액체 순환로(6), 밸브 장치(3), 및 부하(4)로부터의 액체(F)를 상기 외부 탱크(1) 내에 수용할 수 있는 크기로 형성되어 있다. 이 경우, 그 외부 탱크(1) 내의 액체와 상기 내부 탱크(2)가 액체 회수 후에 반드시 비접촉 상태를 유지하고 있을 필요는 없고, 그 내부 탱크(2)의 일부 또는 전부[오버플로구(12)의 위치까지]가 액 중에 침지된 상태로 되어도 상관없다. 즉, 외부 탱크(1)의 용량은 액체 회수 후에 그 액체가 외부로 넘쳐나오지 않는 크기이면 좋다.
그러나, 상기 내부 탱크(2)는 장치 운전 중에 상기 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 액위가 상기 상한 액위(F1H)의 위치까지 상승했을 경우라도, 그 제 1 액체(F1)와 접촉하지 않는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
장치의 메인터넌스를 행할 때에는, 외부 탱크(1) 내의 액체(F1)와 내부 탱크(2) 내의 액체(F2)의 온도를 평균화시킬 필요가 있다. 그래서, 스위치 조작이나 외부로부터의 전기, 에어 등의 조작 신호에 의해 대유량의 상기 제 3 개폐 밸브(30)를 개방하면 외부 탱크용 송출로(5a)의 액체가 내부 탱크용 귀환로(6b)에 보급되어서 상기 내부 탱크(2) 내로 유입되고, 그 내부 탱크(2) 내의 액체(F2)의 온도가 상승한다. 그것과 동시에 상기 그 탱크(2) 내의 액체(F2)가 상기 액위 조정 구멍(11) 및 오버플로구(12)로부터 오버플로해서 외부 탱크(1) 내로 유입되기 때문에, 그 외부 탱크(1) 내의 액체(F1)의 온도가 저하되고 양쪽 탱크(1, 2) 내의 액체의 온도는 평균화된다.
이때, 상기 제 3 개폐 밸브(30) 대신에, 또는 그 제 3 개폐 밸브(30)에 추가해서 상기 내부 탱크(2)와 외부 탱크(1)를 직접 연결하는 오버플로관을 설치하고, 이 오버플로관을 대유량의 개폐 밸브에 의해 개폐하도록 해도 좋다.
상기 제 1 실시형태에서는 외부 탱크(1) 내 및 내부 탱크(2) 내의 액체의 액위가 하강한 것을 하한 액위 센서(25 및 28)로 검출하고, 그것에 의해서 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브(24, 27)를 개방시키도록 하고 있지만, 상기 하한 액위 센서(25, 28) 대신에 도 2의 제 2 실시형태와 같이 외부 탱크(1)의 내부 및 내부 탱크(2)의 내부에 각각 상한 액위 센서(35, 36)를 설치하고, 그 센서(35, 36)에서 각 탱크(1, 2) 내의 액체의 액위가 상한 액위(F10, F20)까지 상승한 것을 검출하여 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브(24, 27)를 개방시키도록 해도 좋다.
이 경우, 외부 탱크(1) 내의 상한 액위 센서(35)의 작동에 의해 제 1 개폐 밸브(24)가 개방되고, 외부 탱크용 송출로(5a)를 흐르는 액체의 일부가 제 1 바이패스 유로(23)를 통해서 내부 탱크용 귀환로(6b) 내로 유입되고, 내부 탱크(2)에 보급된다. 또한, 내부 탱크(2) 내의 상한 액위 센서(36)의 작동에 의해 제 2 개폐 밸브(27)가 개방되고, 내부 탱크용 송출로(6a)의 액체의 일부가 제 2 바이패스 유로(26)를 통해서 외부 탱크용 귀환로(5b) 내로 유입되고, 외부 탱크(1)에 보급된다.
이 제 2 실시형태의 상기 이외의 구성 및 작용은 제 1 실시형태와 같으므로, 주요한 동일 구성 부분에 제 1 실시형태와 동일한 부호를 붙여서 그 설명은 생략한다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서는 내부 탱크(2)에 액위 조정 구멍(11)을 형성하고, 제 2 액체(F2)의 액위가 상용 액위(F20)보다 상승했을 경우 상기 액위 조정 구멍(11)으로부터 상기 제 2 액체(F2)의 일부를 외부 탱크(1) 내로 유입시킴으로써 양쪽 탱크 내의 액위를 상용 액위(F10, F20)를 유지하도록 하고 있지만, 양쪽 탱크(1, 2) 내의 액체의 액위는 상한 액위(F1H, F2H)와 하한 액위(F1L, F2L) 사이에 있으면 장치를 정상 운전할 수 있기 때문에, 이 액위 조정 구멍(11)은 반드시 필요한 것이 아니며 생략해도 상관없다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 온도가 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 온도보다 높게 설정되어 있지만, 그것과는 반대로 외부 탱크(1) 내의 제 1 액체(F1)의 온도가 내부 탱크(2) 내의 제 2 액체(F2)의 온도보다 낮게 설정되어 있어도 좋다.
또한, 도 1에 쇄선으로 나타내는 바와 같이 외부 탱크(1)가 제 1 액체(F1)로 만수되었을 경우에 알람을 작동시키는 별도의 액위 센서(37)를 필요에 따라 설치할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는 상기 액위 센서가 플로트식이며 통상은 오프의 상태로 있고, 액위의 변화를 검출했을 때 온이 되어서 검출 신호를 출력하도록 구성되어 있지만, 그것과는 반대로 통상은 온의 상태로 있고 액위의 변화를 검출했을 때 오프로 되어 그것이 검출 신호가 되도록 구성할 수도 있다.
또는, 상기 플로트식 액위 센서 대신에 광학적 방법에 의해서 액면, 즉 액위를 아날로그적 또는 디지털적으로 검출하는 광학식 액위 센서나, 탱크 내에 존재하는 액체의 중량을 측정함으로써 그 액체의 증감, 즉 액위의 상승 및 하강을 아날로그적 또는 디지털적으로 무단계 또는 다단계로 검출하는 액위 센서를 사용할 수도 있다. 이 경우, 각 센서로부터의 검출 신호는 제어 장치로 출력되고, 소정의 액위가 되었을 때 상기 제어 장치에 의해 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브가 개폐 제어된다.
Claims (7)
- 소요 온도로 조정된 제 1 액체가 수용되는 외부 탱크,
상기 외부 탱크의 내부에 상기 제 1 액체보다 상방에 위치하도록 설치되고 상기 제 1 액체와 다른 온도로 조정된 제 2 액체가 수용되는 내부 탱크,
상기 제 1 액체 및 제 2 액체를 단독으로 또는 혼합해서 부하에 공급하는 밸브 장치,
상기 외부 탱크 내의 제 1 액체를 상기 밸브 장치로 이송하는 외부 탱크용 송출로와, 상기 밸브 장치로부터의 액체를 상기 외부 탱크 내로 리턴시키는 외부 탱크용 귀환로를 갖는 외부 탱크용 액체 순환로,
상기 내부 탱크 내의 제 2 액체를 상기 밸브 장치로 이송하는 내부 탱크용 송출로와, 상기 밸브 장치로부터의 액체를 상기 내부 탱크 내로 리턴시키는 내부 탱크용 귀환로를 갖는 내부 탱크용 액체 순환로,
상기 외부 탱크용 송출로와 내부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 1 바이패스 유로를 개폐하는 제 1 개폐 밸브,
상기 내부 탱크용 송출로와 외부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 2 바이패스 유로를 개폐하는 제 2 개폐 밸브, 및
상기 외부 탱크 및 상기 내부 탱크에 각각 부설된 액위 센서 수단으로서, 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위 또는 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체의 액위가 일정 수준까지 저하 또는 상승한 경우에 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브를 선택적으로 개방시켜서 상기 액위를 조정하는 상기 액위 센서 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 액위 센서 수단은 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위가 안정 운전을 위한 하방 한계인 하한 액위에 도달한 것을 검출하는 외부 탱크용 하한 액위 센서와, 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체의 액위가 안정 운전을 위한 하방 한계인 하한 액위에 도달한 것을 검출하는 내부 탱크용 하한 액위 센서를 갖고, 상기 외부 탱크용 하한 액위 센서는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방하고, 상기 내부 탱크용 하한 액위 센서는 상기 제 1 개폐 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 액위 센서 수단은 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위가 안정 운전을 위한 상방 한계인 상한 액위에 도달한 것을 검출하는 외부 탱크용 상한 액위 센서와, 상기 내부 탱크 내의 제 2 액체의 액위가 안정 운전을 위한 상방 한계인 상한 액위에 도달한 것을 검출하는 내부 탱크용 상한 액위 센서를 갖고, 상기 외부 탱크용 상한 액위 센서는 상기 제 1 개폐 밸브를 개방하고, 상기 내부 탱크용 상한 액위 센서는 상기 제 2 개폐 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 탱크는 정상 운전시의 제 2 액체의 액위인 상용 액위에 대응하는 위치에 액위 조정 구멍을 갖고, 상기 제 2 액체의 상기 상용 액위로부터의 액위 상승분을 상기 액위 조정 구멍으로부터 외부 탱크 내로 유입시켜서 상기 상용 액위를 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 탱크는 제 2 액체의 액위가 상한 액위를 초과했을 경우에 상기 제 2 액체를 오버플로시키는 오버플로구를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 탱크는 장치의 운전 종료시에 상기 외부 탱크용 액체 순환로, 내부 탱크용 액체 순환로, 밸브 장치, 및 부하에 있는 액체를 회수해서 수용 가능한 용량을 갖고, 또한 상기 내부 탱크는 장치 운전 중에 상기 외부 탱크 내의 제 1 액체의 액위가 상기 상한 액위까지 상승해도 상기 제 1 액체와 접촉하지 않는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 탱크용 송출로와 내부 탱크용 귀환로를 연결하는 제 3 바이패스 유로를 개폐하는 제 3 개폐 밸브를 갖고, 상기 제 3 개폐 밸브의 유로 단면적은 상기 제 1 개폐 밸브의 유로 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 순환 공급 장치.
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