KR102038415B1 - Method for controlling cryogenic water pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 생산분야를 포함한 여러 산업분야에서 고진공의 환경을 조성하기 위해 사용되는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a cryogenic water pump used to create a high vacuum environment in various industries, including semiconductor production.
크라이오펌프(Cryopump)는 반도체 생산분야를 포함한 여러 산업분야에서 고진공 내지 초고진공의 환경을 조성하기 위해 사용되는 진공 펌프이다. 크라이오제닉 워터펌프(이하, 워터펌프)(Cryogenic waterpump)는 크라이오펌프의 일종으로 진공영역에서 수분을 주로 제거하기 위해 특별히 제작된 것이다. 워터펌프는 진공 챔버에 장착되는 형태에 따라 크게 1) 직부형, 2) 인라인(in-line)형, 3) 노출형(누드형)으로 나눌 수 있다. Cryopumps are vacuum pumps used to create a high to ultra high vacuum environment in many industries, including semiconductor production. Cryogenic water pump (hereinafter referred to as Cryogenic waterpump) is a kind of cryopump that is specially manufactured to mainly remove moisture in the vacuum area. Water pumps can be broadly divided into 1) direct type, 2) in-line type, and 3) exposed type (nude type), depending on the type installed in the vacuum chamber.
워터펌프의 작동원리는 일반 냉동사이클과 유사한 사이클을 사용하고 있으며 냉매로 헬륨(He)을 사용하는 것이 특징이다. 워터펌프는 일반적인 에어컨의 냉동시스템과 같이 실내기 역할을 하는 펌프본체 유닛과 실외기 역할을 하는 압축기(compressor) 유닛을 기본적 구성요소로 한다. 그리고, 두 유닛이 플렉시블한 헬륨 호스로 연결되어 있고, 온도를 확인할 수 있는 모니터가 추가적으로 사용된다. The operation principle of the water pump uses a cycle similar to that of a normal refrigeration cycle, and helium (He) is used as a refrigerant. The water pump is basically composed of a pump body unit serving as an indoor unit and a compressor unit serving as an outdoor unit, like a refrigeration system of a general air conditioner. The two units are connected by a flexible helium hose and an additional monitor is available to check the temperature.
도 1은 종래의 노출형의 워터펌프의 구성을 도시하는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a conventional water pump of the exposure type.
워터펌프는 극저온 냉동기(10)를 포함하고, 극저온 냉동기(10)는 호스(30)를 통해 압축기(40)와 연결된다. The water pump includes a
일반적으로 극저온 냉동기(10)를 운전하여 정상상태가 되면, 냉동기의 헤드 부분인 1단측 아답타(11)는 무부하에서 온도가 대략 30 내지 40K로 유지된다. 그리고, 1단측 아답타(11)에는 수분을 포집하기 위한 냉각 금속판(20)이 설치된다. In general, when the
압축기(40)에서 압축된 냉매가스(예를 들어, 헬륨)는 호스(30)를 통해 극저온 냉동기(10)로 이동된 후, 극저온 냉동기(10) 내부에서 팽창되면서 온도가 저하된다. 극저온 냉동기 내부에는 스크린 망이 적층된 왕복기가 있고, 이 왕복기가 상하 왕복운동을 하면서 냉각된 냉매가스와 열교환을 통한 축냉과 가스 유동을 유발한다. After the refrigerant gas (for example, helium) compressed by the
이를 통해 냉동기의 1단측 아답타(11)의 온도는 점점 극저온으로 떨어지게 되고, 그 반대편 모터 쪽은 항상 상온을 유지하게 된다. 저압으로 떨어진 냉매는 냉동기에 장착된 모터와 호스(30)를 거쳐 다시 압축기로 회수된다. 이러한 냉각 원리를 G-M 냉동 사이클이라 한다.Through this, the temperature of the
그러나, 워터펌프를 실제 공정챔버와 연결하여 운용하는 부하 상태일 때는 1단측 아답타(11)의 온도를 대략 100~110K로 유지하도록 해야 한다. 왜냐하면, 워터펌프의 목적은 질소나 아르곤 또는 산소 같은 공정가스를 포집하는 것이 아니라, 일반적으로 진공영역에서 거의 대부분을 차지하고 있는 수분만을 포집하는 것이기 때문이다. However, when the water pump is connected to the actual process chamber and under a load condition, the temperature of the
공정챔버에서 수분의 포집 용량에 따라 여러 대의 워터펌프가 사용되기도 하는데, 통상 하나의 압축기(40)에 하나의 워터펌프를 사용한다. 그러나, 최근에는 비용절감을 위해 여러 대의 워터펌프(극저온 냉동기(10))를 연결하기도 한다. 이때, 제어부에 의해 극저온 냉동기(10)는 1단측 아답타(11)에 장착된 금속 냉각판(20)의 온도에 따라 작동과 정지를 반복한다. Several water pumps may be used in the process chamber depending on the collection capacity of water, and one water pump is used for one
즉, 워터펌프의 극저온 냉동기(10)는 계속 가동되는 것이 아니라 금속 냉각판(20)의 온도에 따라 작동과 정지를 반복하므로, 하나의 압축기(40)로 3대 이상의 극저온 냉동기(10)를 제어하면서 적절히 각 극저온 냉동기(10)의 작동과 정지를 조절하면, 각 극저온 냉동기(10)의 성능저하 없이 압축기 유닛 한 대로도 수분 포집 능력을 유지할 수 있는 시스템을 운용할 수 있을 것이다. 이를 통해 여러 대의 극저온 냉동기(10)를 사용하는 전체 시스템에서 압축기(10)의 수량을 줄여 비용을 절감할 수 있게 된다.That is, since the
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 크라이오제닉 워터펌프에서 하나의 압축기로 3대 이상의 극저온 냉동기를 효율적으로 제어하면서 원하는 수분 포집 능력을 유지할 수 있는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been invented in view of the above circumstances, and a method for controlling a cryogenic water pump capable of maintaining a desired water collection capability while efficiently controlling three or more cryogenic refrigerators with one compressor in a cryogenic water pump. The purpose is to provide.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 하나의 압축기로 3대 이상의 극저온 냉동기로 고압의 냉매가스를 공급하기 위한 워터펌프의 제어 방법은, 상기 워터펌프는 냉매가스를 팽창시켜 극저온을 형성하기 위한 복수의 극저온 냉동기와, 복수의 상기 극저온 냉동기와 각각 연결되어 상기 극저온 냉동기로 고압의 냉매가스를 공급하는 하나의 압축기와, 상기 극저온 냉동기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 극저온 냉동기가 상기 압축기로부터 냉매가스를 공급받을 수 있는 티켓을 보유하도록 하는 단계; 상기 제어부가 티켓을 보유한 상기 극저온 냉동기만 상기 압축기로부터 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계; 상기 극저온 냉동기가 제1 온도에 도달하면 보유한 티켓을 상기 제어부로 반환하는 단계; 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에 도달하면 상기 제어부로 티켓을 요청하는 단계; 상기 제어부는 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계; 를 포함한다. In the control method of a water pump for supplying a high-pressure refrigerant gas to three or more cryogenic freezers with one compressor according to the present invention for realizing the above object, the water pump expands the refrigerant gas to form a cryogenic temperature And a plurality of cryogenic freezers, one compressor connected to each of the plurality of cryogenic freezers, for supplying a high-pressure refrigerant gas to the cryogenic freezer, and a control unit for controlling the cryogenic freezer and the compressor. Holding a ticket for receiving refrigerant gas from the compressor; Allowing the control unit to receive the refrigerant gas from the compressor only the cryogenic refrigerator having the ticket; Returning the reserved ticket to the controller when the cryogenic freezer reaches the first temperature; Requesting a ticket from the controller when the cryogenic freezer reaches a second temperature higher than the first temperature; The control unit granting a ticket to the cryogenic freezer having a request to allow the cryogenic freezer to receive refrigerant gas; It includes.
또한, 어느 하나의 상기 극저온 냉동기로부터 티켓 요청이 들어온 경우, 상기 제어부로 반환된 티켓이 소정 수 이하이면, 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하지 않는 단계; 다른 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도에 도달하여 티켓을 상기 제어부로 반환함으로써, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 상기 소정 수를 초과하면, 상기 제어부는 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계; 를 포함한다. Further, when a ticket request is received from any one of the cryogenic freezers, if the ticket returned to the controller is less than or equal to a predetermined number, not granting a ticket to the cryogenic freezer containing the request; When the cryogenic freezer reaches the first temperature and returns the ticket to the controller, when the ticket held by the controller exceeds the predetermined number, the controller grants a ticket to the cryogenic freezer in which the request is received. Allowing the cryogenic freezer to receive a refrigerant gas; It includes.
또한, 어느 하나의 상기 극저온 냉동기로부터 티켓 요청이 들어온 경우, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 소정 수 이하이면, 해당하는 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하지 않는 단계; 상기 제어부가 다른 상기 극저온 냉동기의 모터 회전수를 제1 RPM으로 증가시키도록 제어하는 단계; 상기 다른 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도에 도달하여 티켓을 상기 제어부로 반환함으로써, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 상기 소정 수를 초과하면, 상기 제어부는 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계; 를 포함한다. In addition, when a ticket request is received from any one of the cryogenic freezer, if the ticket held by the controller is less than a predetermined number, not granting a ticket to the corresponding cryogenic freezer; Controlling the controller to increase the motor speed of the other cryogenic refrigerator to a first RPM; When the other cryogenic freezer reaches the first temperature and returns a ticket to the controller, when the ticket held by the controller exceeds the predetermined number, the controller grants a ticket to the cryogenic freezer in which the request is received. To allow the cryogenic freezer to receive the refrigerant gas; It includes.
또한, 어느 하나의 상기 극저온 냉동기로부터 티켓 요청이 들어온 경우, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 소정 수 이하이면, 해당하는 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하지 않는 단계; 상기 제어부가 다른 상기 극저온 냉동기의 모터 회전수를 제1 RPM으로 증가시키도록 제어하는 단계; 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기의 온도가 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도에 도달하면, 상기 다른 상기 극저온 냉동기의 모터 회전수를 상기 제1 RPM보다 큰 제2 RPM으로 증가시키도록 제어하는 단계; 상기 다른 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도에 도달하여 티켓을 상기 제어부로 반환함으로써, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 상기 소정 수를 초과하면, 상기 제어부는 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계; 를 포함한다. In addition, when a ticket request is received from any one of the cryogenic freezer, if the ticket held by the controller is less than a predetermined number, not granting a ticket to the corresponding cryogenic freezer; Controlling the controller to increase the motor speed of the other cryogenic refrigerator to a first RPM; If the temperature of the cryogenic freezer having the request reaches a third temperature higher than the second temperature, controlling to increase the motor speed of the other cryogenic freezer to a second RPM greater than the first RPM; When the other cryogenic freezer reaches the first temperature and returns a ticket to the controller, when the ticket held by the controller exceeds the predetermined number, the controller grants a ticket to the cryogenic freezer in which the request is received. To allow the cryogenic freezer to receive the refrigerant gas; It includes.
본 발명에 따르면, 워터펌프에서 하나의 압축기로 3대 이상의 극저온 냉동기를 효율적으로 제어하면서 원하는 수분 포집 능력을 유지할 수 있는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a control method of a cryogenic water pump capable of maintaining a desired water collecting ability while efficiently controlling three or more cryogenic refrigerators with one compressor in a water pump.
도 1은 종래의 크라이오제닉 워터펌프의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 크라이오제닉 워터펌프의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 극저온 냉동기의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4l은 본 발명의 크라이오제닉 워터펌프에서 하나의 압축기로 여러 냉동기를 가동하기 위한 제어 방법을 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 크라이오제닉 워터펌프에서 하나의 압축기로 여러 냉동기를 가동하기 위해 각각의 냉동기의 모터 회전수를 제어하는 방법을 도시하는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the conventional cryogenic water pump.
Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the cryogenic water pump of the present invention.
3 is a view showing the configuration of the cryogenic freezer of FIG.
4A-4L illustrate a control method for operating several refrigerators with one compressor in the cryogenic water pump of the present invention.
5A-5E illustrate a method of controlling the motor speed of each refrigerator to operate several refrigerators with one compressor in the cryogenic water pump of the present invention.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings.
도 2는 본 발명의 크라이오제닉 워터펌프의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2의 극저온 냉동기의 구성을 도시하는 도면이다. 도 4a 내지 도 4l은 본 발명의 크라이오제닉 워터펌프에서 하나의 압축기로 여러 냉동기를 가동하기 위한 제어 방법을 도시하는 도면이다. 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 크라이오제닉 워터펌프에서 하나의 압축기로 여러 냉동기를 가동하기 위해 각각의 냉동기의 모터 회전수를 제어하는 방법을 도시하는 도면이다. Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the cryogenic water pump of the present invention. 3 is a view showing the configuration of the cryogenic freezer of FIG. 4A-4L illustrate a control method for operating several refrigerators with one compressor in the cryogenic water pump of the present invention. 5A-5E illustrate a method of controlling the motor speed of each refrigerator to operate several refrigerators with one compressor in the cryogenic water pump of the present invention.
본 발명은 크라이오제닉 워터펌프(이하, 워터펌프)에서 하나의 압축기로 3대 이상의 극저온 냉동기를 효율적으로 제어하면서 원하는 수분 포집 능력을 유지할 수 있도록 하기 위한 제어 방법을 제공하는 것이다. 워터펌프는 진공 챔버에 장착되는 형태에 따라 크게 1) 직부형, 2) 인라인(in-line)형, 3) 노출형(누드형)으로 나눌 수 있다. 본 발명은 워터펌프의 종류에 관계없이 적용될 수 있고, 이하에서는 노출형을 참조하여 설명한다.The present invention provides a control method for maintaining a desired water collection capacity while efficiently controlling three or more cryogenic refrigerators with one compressor in a cryogenic water pump (hereinafter, referred to as a water pump). Water pumps can be broadly divided into 1) direct type, 2) in-line type, and 3) exposed type (nude type), depending on the type installed in the vacuum chamber. The present invention can be applied regardless of the type of water pump, and will be described below with reference to the exposure type.
도 2를 참조하면, 본 발명의 워터펌프는 복수의 극저온 냉동기(110), 압축기(140), 제어부(150)를 포함한다. 2, the water pump of the present invention includes a plurality of
극저온 냉동기(110)는 압축기(140)로부터 공급되는 고압의 냉매가스를 팽창시켜 극저온을 형성한다. 극저온 냉동기(110)를 운전하여 정상상태가 되면, 극저온 냉동기(110)의 끝 부분인 1단측 아답타(111)는 무부하에서 온도가 대략 30 내지 40K로 유지된다. 1단측 아답타(111)에는 수분을 포집하기 위한 금속 냉각판(120)이 연결된다. The
압축기(140)에서 압축된 냉매가스(예를 들어, 헬륨)는 호스(130)를 통해 극저온 냉동기(110)로 이동된 후, 극저온 냉동기(110) 내부에서 팽창되면서 온도가 저하된다. 극저온 냉동기(110) 내부에는 스크린 망이 적층된 왕복기가 있고, 이 왕복기가 상하 왕복 운동을 하면서 냉각된 냉매가스와 열교환을 통한 축냉과 가스 유동을 유발한다. 이를 통해 극저온 냉동기(110)의 1단측 아답타(111)의 온도는 점점 극저온으로 떨어지게 되고, 그 반대편 모터 쪽은 항상 상온을 유지하게 된다. 그리고 저압으로 떨어진 냉매는 극저온 냉동기(110)에 장착된 모터와 호스(130)를 거쳐 다시 압축기(140)로 회수된다. 이런 냉각 원리를 G-M 냉동 사이클이라 한다.The refrigerant gas (for example, helium) compressed by the
제어부(150)는 극저온 냉동기(110) 및 압축기(140)를 제어한다. The
도 2와 도 3을 참조하면, 극저온 냉동기(110)는 냉동기 본체(112), 모터(113), 왕복기(115), 유입 밸브(116), 유출 밸브(117)를 포함한다. 2 and 3, the
냉동기 본체(112)는 각종 부품들이 수용될 수 있는 수용공간을 갖는다. 냉동기 본체(112)에는 모터(113), 유입 밸브(116), 유출 밸브(117) 등이 수용된다.The
모터(113)는 냉동기 본체(112) 내에 수용되어 왕복기(115)가 직선운동을 할 수 있도록 동력을 전달한다. The
왕복기(115)는 모터(113)와 동력연결되어 모터(113)의 회전운동에 의해 직선운동을 한다. 왕복기(115) 내에는 중공공간이 형성되고, 이러한 중공공간에는 축냉재가 수용될 수 있다. 모터(113)의 회전운동은 요크 아암(114)과 같은 동력전달기구에 의해 직선운동으로 변환되어 왕복기(115)에 전달될 수 있다. 왕복기(115)가 직선운동을 하면서 냉매가스와의 열교환을 통해 금속 냉각판(120)의 온도가 100K 이하로 낮아지게 된다. The
압축기(140)는 냉매가스를 압축하여 고압의 냉매가스를 생성한다. 생성된 고압의 냉매가스는 유입 밸브(116)를 통하여 냉동기 본체(112) 내로 공급된다. 또한, 냉동기 본체(112)로부터 저압의 냉매가스는 유출 밸브(117)를 통해 배출되어 압축기(140)에 회수된다.The
유입 밸브(116)는 냉동기 본체(112) 내에 수용되어 압축기(140)와 연결되고, 모터(113)의 회전과 연동되어 개폐될 수 있다. 유입 밸브(116)는 압축기(140)로부터 공급되는 고압의 냉매가스를 냉동기 본체(112) 내로 유입하도록 개폐식으로 조절될 수 있다. 압축기(140)로부터 공급되는 고압의 냉매가스는 냉동기 본체(112) 내에 형성되는 유로를 통해 냉동기 본체(112) 내로 공급되고, 유입 밸브(116)는 이러한 유로의 중간에 설치된다.
유출 밸브(117)는 냉동기 본체(112) 내에 수용되고 압축기(140)와 연결되어 냉동기 본체(112) 내에서 팽창된 저압의 냉매가스를 배출하도록 개폐식으로 조절될 수 있다. 유출 밸브(117)도 모터(113)의 회전과 연동되어 개폐될 수 있다. 유출 밸브(117)를 통해 배출된 냉매가스는 압축기(140)로 회수된다. 냉동기 본체(112) 내에서 배출되는 냉매가스는 냉동기 본체(112) 내에 형성되는 유로를 통해 압축기(140)로 회수되고, 유출 밸브(117)는 이러한 유로의 중간에 설치된다. The
이하에서는, 도 2, 도 3, 도 4a 내지 도 4l을 참조하여 하나의 압축기(140)로 3대 이상의 극저온 냉동기(110)를 가동하기 위한 워터펌프의 제어 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of controlling a water pump for operating three or more
도 4a를 참조하면, 극저온 냉동기(110)는 압축기(140)로부터 고압의 냉매가스를 공급받을 수 있는 티켓(T)을 보유한다. 여기서, 티켓(T)은 압축기(140)로부터 고압의 냉매가스를 공급받을 수 있는 권한을 의미하고, 티켓(T)이 없으면 극저온 냉동기(110)는 압축기(140)로부터 냉매가스를 공급받을 수 없다. Referring to FIG. 4A, the
제어부(150)는 티켓(T)을 보유한 극저온 냉동기(110)로만 냉매가스를 공급하도록 예를 들어, 극저온 냉동기(110)의 모터(113)를 제어하여 압축기(140)로부터 냉매가스가 공급될 수 있게 한다. 모터(113)가 회전하면 왕복기(115)가 직선운동하고, 모터(113)의 회전과 연동되는 유입 밸브(116)를 통해 압축기(140)로부터 극저온 냉동기(110) 내로 냉매가스가 공급될 수 있다. 극저온 냉동기(110)로 냉매가스를 공급하는 방법은 모터(113)의 제어 외에 기술분야에 알려진 다른 방법도 가능하다. The
부하 연결 전인 도 4a에서, 3대의 극저온 냉동기(110)는 티켓(T)를 모두 보유하고 있어, 압축기(140)로부터 냉매가스를 공급받고 있다. 이때, 극저온 냉동기(110)의 온도는 293K이고, 모터의 회전수는 최고 가동 한계인 90RPM으로 가동되고 있다. 부하 연결 전에는 하나의 압축기(140)로 3대의 극저온 냉동기(110)로 냉매가스를 공급하는 것이 가능하다. In FIG. 4A, before the load connection, the three
도 4b를 참조하면, 왼쪽의 극저온 냉동기(110)에서 왕복기의 왕복에 의한 열전달로 극저온 냉동기(110)(또는 금속 냉각판(120))가 제1 온도, 예를 들어 100K에 도달하면 보유한 티켓(T)을 제어부(150)로 반환한다. Referring to FIG. 4B, a ticket held when the cryogenic freezer 110 (or the metal cold plate 120) reaches a first temperature, for example, 100K, by heat transfer by reciprocation of the reciprocator in the
극저온 냉동기(110)가 티켓(T)을 반환하면, 제어부(150)는 티켓(T)을 반환한 극저온 냉동기(110)로는 냉매가스가 공급되지 않는다. 이때, 제어부(150)는 사용가능 티켓 1장과, 보유 티켓 1장을 갖고 있다. 여기서, 사용가능 티켓은 실제로 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여하여 냉매가스를 공급할 수 있는 티켓을 말하고, 보유 티켓은 제어부(150)가 보유하고 있는 전체 티켓(T)의 수를 말한다. When the
도 4c를 참조하면, 가운데의 극저온 냉동기(110)가 제1 온도에 도달하여 보유한 티켓(T)을 제어부(150)로 반환하고, 티켓(T)을 반환한 극저온 냉동기(110)는 냉매가스를 공급받지 않는다. 이때, 제어부(150)는 사용가능 티켓 2장과, 보유 티켓 2장을 갖고 있다. Referring to FIG. 4C, the
도 4d를 참조하면, 오른쪽의 극저온 냉동기(110)가 제1 온도에 도달하여 보유한 티켓(T)을 제어부(150)로 반환하고, 티켓(T)을 반환한 극저온 냉동기(110)는 냉매가스를 공급받지 않는다. 이때, 제어부(150)는 사용가능 티켓 2장과, 보유 티켓 3장을 갖고 있다. 여기서, 보유 티켓보다 사용가능 티켓이 한 장 적은 이유는 보유 티켓을 모두 사용할 경우, 부하 상태에서 하나의 압축기(140)로 3대의 극저온 냉동기(110)를 효율적으로 제어하기 어렵기 때문이다. Referring to FIG. 4D, the
도 4e를 참조하면, 티켓(T)을 반환한 왼쪽의 극저온 냉동기(110)는 냉매가스를 공급받지 않으므로 시간이 지남에 따라 온도가 올라가게 된다. 극저온 냉동기(110)가 제1 온도보다 높은 제2 온도, 예를 들어 110K에 도달하면서 제어부(150)로 티켓(T)을 요청한다. 도 4e는 워터펌프를 부하에 연결한 상태를 나타낸다. Referring to FIG. 4E, since the
도 4f를 참조하면, 제어부(150)는 티켓(T)을 요청한 왼쪽의 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여하여, 극저온 냉동기(110)가 압축기(140)로부터 냉매가스를 공급받게 한다. 그에 따라, 제어부(150)는 사용가능 티켓(T)에서 한 장을 부여하여 사용가능 티켓 1장과, 보유 티켓 2장을 갖게 된다. Referring to FIG. 4F, the
도 4g를 참조하면, 티켓(T)을 반환한 가운데의 극저온 냉동기(110)는 냉매가스를 공급받지 않으므로, 시간이 지남에 따라 110K에 도달하면서 제어부(150)로 티켓(T)을 요청한다. Referring to FIG. 4G, since the
도 4h를 참조하면, 제어부(150)는 티켓(T)을 요청한 가운데의 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여하여, 극저온 냉동기(110)가 압축기(140)로부터 냉매가스를 공급받게 한다. 그에 따라, 제어부(150)는 사용가능 티켓이 없고, 보유 티켓 1장을 갖게 된다. 보유 티켓이 1장 있지만 사용가능 티켓이 없는 이유는, 1장 남은 보유 티켓을 사용하여 3대의 극저온 냉동기(110)로 모두 냉매가스를 공급할 경우, 3대의 극저온 냉동기(110)의 온도를 효율적으로 제어하기 어렵기 때문에, 여유분으로 1장을 사용하지 않고 보유하는 것이다. Referring to FIG. 4H, the
도 4i를 참조하면, 티켓(T)을 반환한 오른쪽의 극저온 냉동기(110)는 냉매가스를 공급받지 않으므로, 시간이 지남에 따라 제2 온도인 110K에 도달하면서 제어부(150)로 티켓(T)을 요청한다. Referring to FIG. 4I, since the
도 4j를 참조하면, 제어부(150)는 보유 티켓(또는 제어부(150)로 반환된 티켓)이 소정 수, 예를 들어, 1 이하이면, 요청이 들어온 극저온 냉동기(110)로 티켓을 부여하지 않고 대기하도록 한다. Referring to FIG. 4J, if the holding ticket (or the ticket returned to the controller 150) is a predetermined number, for example, 1 or less, the
이때, 제어부(150)는 티켓(T)을 보유한 다른 극저온 냉동기(110), 즉 왼쪽 및 가운데의 극저온 냉동기(110)의 모터의 회전수를 원래의 RPM에서 제1 RPM으로, 예를 들어, 72에서 76으로 높이도록 제어한다. 다른 극저온 냉동기(110)의 모터의 회전수를 높임으로써, 다른 극저온 냉동기(110)는 더 많은 냉매가스를 공급받으면서 빨리 제1 온도인 100K에 도달하여 티켓(T)을 반환할 수 있게 된다. At this time, the
도 4k를 참조하면, 먼저 100K에 도달한 좌측의 극저온 냉동기(110)는 티켓(T)을 제어부(150)로 반환하고, 그에 따라 제어부(150)는 사용가능 티켓 1장과, 보유 티켓 2장을 갖게 되고, 보유하고 있는 티켓(T)이 소정 수인 1을 초과하게 된다. Referring to FIG. 4K, the
도 4l을 참조하면, 제어부(150)는 요청이 들어온 오른쪽의 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여하여 극저온 냉동기(110)가 냉매가스를 공급받도록 한다. 이때, 제어부(150)는 오른쪽의 극저온 냉동기(110)의 모터의 RPM을 최고 한도인 90으로 제어하여 높아진 온도가 신속히 낮아질 수 있게 한다. Referring to FIG. 4L, the
본 실시예의 워터펌프의 제어 방법에 따르면, 제어부(150)가 보유하고 있는 티켓(T)이 소정 수를 초과할 경우에만 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여하여 냉매가스를 공급함으로써, 하나의 압축기로 3대 이상의 극저온 냉동기의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다. According to the control method of the water pump of the present embodiment, by supplying the refrigerant T by supplying the ticket T to the
이하에서는, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 사용가능 티켓(T)이 없을 때 극저온 냉동기(110)의 모터의 회전수 제어 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of controlling the rotation speed of the motor of the
도 5a를 참조하면, 제어부(150)는 사용가능 티켓 1장과, 보유 티켓 2장을 갖고 있고, 좌측의 극저온 냉동기(110)의 모터를 72 RPM으로 제어하고 있다. Referring to FIG. 5A, the
도 5b를 참조하면, 제어부(150)는 사용가능 티켓 1장을 가운데 극저온 냉동기(110)로 부여하여, 사용가능 티켓 0장과, 보유 티켓 1장을 갖고 있다. 이때, 오른쪽의 극저온 냉동기(110)에서 티켓(T) 요청이 들어오지만, 제어부(150)는 사용가능 티켓이 없어 오른쪽의 극저온 냉동기(110)는 대기하게 된다. Referring to FIG. 5B, the
이 경우, 제어부(150)는 대기하고 있는 오른쪽의 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 빨리 부여할 수 있도록, 다른 극저온 냉동기(110)의 모터 회전수를 원래 RPM에서 제1 RPM, 예를 들어 72에서 76으로 증가시키도록 제어한다. In this case, the
도 5c를 참조하면, 티켓(T) 요청이 들어온 오른쪽의 극저온 냉동기(110)의 온도가 제3 온도, 예를 들어 115K에 도달하면 다른 극저온 냉동기(110)의 모터 회전수를 제1 RPM보다 큰 제2 RPM, 예를 들어 90으로 증가시키도록 제어한다. 그에 따라, 다른 극저온 냉동기(110)의 온도가 더 빨리 낮아져서 티켓(T)을 반환하게 하여, 오른쪽의 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여할 수 있게 한다. Referring to FIG. 5C, when the temperature of the
도 5d를 참조하면, 왼쪽의 극저온 냉동기(110)가 제1 온도인 100K에 도달하여 티켓(T)을 제어부(150)로 반환하면, 제어부(150)는 사용가능 티켓 1장과, 보유 티켓 2장을 갖게 된다. Referring to FIG. 5D, when the
도 5e를 참조하면, 제어부(150)가 보유하고 있는 티켓(T)이 소정 수인, 1을 초과하면, 제어부(150)는 요청이 들어온 오른쪽의 극저온 냉동기(110)로 티켓(T)을 부여하여 압축기(140)가 냉매가스를 공급할 수 있게 한다. 이때, 제어부(150)는 오른쪽의 극저온 냉동기(110)의 모터의 회전수를 최고 한도인 90RPM으로 제어하여 온도가 빨리 낮아질 수 있게 한다. Referring to FIG. 5E, when the number of tickets T held by the
본 실시예의 워터펌프의 제어 방법에 따르면, 제어부(150)가 보유하고 있는 티켓(T)이 소정 수 이하일 때, 어느 하나의 극저온 냉동기(110)로부터 티켓(T) 요청이 있을 경우, 다른 극저온 냉동기(110)의 모터의 회전수를 높이도록 제어한다. 그에 따라, 다른 극저온 냉동기(110)의 온도를 빨리 낮아지게 함으로써, 요청이 들어온 극저온 냉동기(110)로 빨리 티켓(T)을 부여할 수 있게 된다. According to the control method of the water pump of the present embodiment, when there is a ticket T request from any one
이러한 제어 방법에 의해, 하나의 압축기로 3대 이상의 극저온 냉동기의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다. By such a control method, the temperature of three or more cryogenic refrigerators can be efficiently controlled by one compressor.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.
110 : 극저온 냉동기
111 : 1단측 아답타
112 : 냉동기 본체
113 : 모터
115 : 왕복기
116 : 유입 밸브
117 : 유출 밸브
120 : 금속 냉각판
130 : 호스
140 : 압축기
150 : 제어부
T : 티켓110: cryogenic freezer
111: 1-stage adapter
112: freezer body
113: motor
115: shuttle
116: inlet valve
117: outlet valve
120: metal cold plate
130: hose
140: compressor
150: control unit
T: Ticket
Claims (4)
상기 워터펌프는 냉매가스를 팽창시켜 극저온을 형성하기 위한 복수의 극저온 냉동기와, 복수의 상기 극저온 냉동기와 각각 연결되어 상기 극저온 냉동기로 고압의 냉매가스를 공급하는 하나의 압축기와, 상기 극저온 냉동기 및 상기 압축기를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 극저온 냉동기가 상기 압축기로부터 냉매가스를 공급받을 수 있는 티켓을 보유하도록 하는 단계;
상기 제어부가 티켓을 보유한 상기 극저온 냉동기만 상기 압축기로부터 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계;
상기 극저온 냉동기가 제1 온도에 도달하면 보유한 티켓을 상기 제어부로 반환하는 단계;
상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에 도달하면 상기 제어부로 티켓을 요청하는 단계;
상기 제어부는 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계;
를 포함하는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법. In a control method of a cryogenic water pump for supplying a high-pressure refrigerant gas to three or more cryogenic freezers with one compressor,
The water pump includes a plurality of cryogenic freezers for expanding the refrigerant gas to form cryogenic temperature, one compressor connected to each of the plurality of cryogenic freezers and supplying a high-pressure refrigerant gas to the cryogenic freezer, the cryogenic freezer and the A control unit for controlling the compressor,
Allowing the cryogenic freezer to hold a ticket for receiving refrigerant gas from the compressor;
Allowing the control unit to receive the refrigerant gas from the compressor only the cryogenic refrigerator having the ticket;
Returning the reserved ticket to the controller when the cryogenic freezer reaches the first temperature;
Requesting a ticket from the controller when the cryogenic freezer reaches a second temperature higher than the first temperature;
The control unit granting a ticket to the cryogenic freezer having a request to allow the cryogenic freezer to receive refrigerant gas;
Control method of the cryogenic water pump comprising a.
어느 하나의 상기 극저온 냉동기로부터 티켓 요청이 들어온 경우, 상기 제어부로 반환된 티켓이 소정 수 이하이면, 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하지 않는 단계;
다른 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도에 도달하여 티켓을 상기 제어부로 반환함으로써, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 상기 소정 수를 초과하면, 상기 제어부는 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계;
를 포함하는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법. The method of claim 1,
When a ticket request is received from any one of the cryogenic freezers, if a ticket returned to the controller is less than or equal to a predetermined number, not granting a ticket to the cryogenic freezer having the request;
When the cryogenic freezer reaches the first temperature and returns the ticket to the controller, when the ticket held by the controller exceeds the predetermined number, the controller grants a ticket to the cryogenic freezer in which the request is received. Allowing the cryogenic freezer to receive a refrigerant gas;
Control method of the cryogenic water pump comprising a.
어느 하나의 상기 극저온 냉동기로부터 티켓 요청이 들어온 경우, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 소정 수 이하이면, 해당하는 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하지 않는 단계;
상기 제어부가 다른 상기 극저온 냉동기의 모터 회전수를 제1 RPM으로 증가시키도록 제어하는 단계;
상기 다른 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도에 도달하여 티켓을 상기 제어부로 반환함으로써, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 상기 소정 수를 초과하면, 상기 제어부는 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계;
를 포함하는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법. The method of claim 1,
When a ticket request is received from any one of the cryogenic freezers, if a ticket held by the controller is less than or equal to a predetermined number, not granting a ticket to the corresponding cryogenic freezer;
Controlling the controller to increase the motor speed of the other cryogenic refrigerator to a first RPM;
When the other cryogenic freezer reaches the first temperature and returns a ticket to the controller, when the ticket held by the controller exceeds the predetermined number, the controller grants a ticket to the cryogenic freezer in which the request is received. To allow the cryogenic freezer to receive the refrigerant gas;
Control method of the cryogenic water pump comprising a.
어느 하나의 상기 극저온 냉동기로부터 티켓 요청이 들어온 경우, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 소정 수 이하이면, 해당하는 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하지 않는 단계;
상기 제어부가 다른 상기 극저온 냉동기의 모터 회전수를 제1 RPM으로 증가시키도록 제어하는 단계;
상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기의 온도가 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도에 도달하면, 상기 다른 상기 극저온 냉동기의 모터 회전수를 상기 제1 RPM보다 큰 제2 RPM으로 증가시키도록 제어하는 단계;
상기 다른 상기 극저온 냉동기가 상기 제1 온도에 도달하여 티켓을 상기 제어부로 반환함으로써, 상기 제어부가 보유하고 있는 티켓이 상기 소정 수를 초과하면, 상기 제어부는 상기 요청이 들어온 상기 극저온 냉동기로 티켓을 부여하여 상기 극저온 냉동기가 냉매가스를 공급받을 수 있도록 하는 단계;
를 포함하는 크라이오제닉 워터펌프의 제어 방법. The method of claim 1,
When a ticket request is received from any one of the cryogenic freezers, if a ticket held by the controller is less than or equal to a predetermined number, not granting a ticket to the corresponding cryogenic freezer;
Controlling the controller to increase the motor speed of the other cryogenic refrigerator to a first RPM;
If the temperature of the cryogenic freezer having the request reaches a third temperature higher than the second temperature, controlling to increase the motor speed of the other cryogenic freezer to a second RPM greater than the first RPM;
When the other cryogenic freezer reaches the first temperature and returns a ticket to the controller, when the ticket held by the controller exceeds the predetermined number, the controller grants a ticket to the cryogenic freezer in which the request is received. To allow the cryogenic freezer to receive the refrigerant gas;
Control method of the cryogenic water pump comprising a.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007303815A (en) * | 2002-04-18 | 2007-11-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Operating method for cryogenic refrigerator |
KR20120110362A (en) | 2011-03-29 | 2012-10-10 | 엔에이치엔비즈니스플랫폼 주식회사 | System for managing temperature of datacenter |
KR20130037185A (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-15 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Cryo-cooler and cryo-pump and displacer |
JP2014508274A (en) * | 2011-03-04 | 2014-04-03 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | Helium management control system |
KR20160054439A (en) * | 2013-03-04 | 2016-05-16 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Extremely low temperature refrigerative apparatus and method for controlling the same |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007303815A (en) * | 2002-04-18 | 2007-11-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Operating method for cryogenic refrigerator |
JP2014508274A (en) * | 2011-03-04 | 2014-04-03 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | Helium management control system |
KR20120110362A (en) | 2011-03-29 | 2012-10-10 | 엔에이치엔비즈니스플랫폼 주식회사 | System for managing temperature of datacenter |
KR20130037185A (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-15 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Cryo-cooler and cryo-pump and displacer |
KR20160054439A (en) * | 2013-03-04 | 2016-05-16 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Extremely low temperature refrigerative apparatus and method for controlling the same |
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