KR102330079B1 - Refrigerating device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 냉각장치는, 고온 냉각제가 수용되는 제 1 탱크에 연결되는 제 1 펌프; 저온 냉각제가 수용되는 제 2 탱크에 연결되는 제 2 펌프; 상기 제 1 펌프 및 상기 제 1 탱크가 설치되며, 상기 고온 냉각제를 생성하도록 부하와 열 교환을 수행하는 제 1 펌프라인; 상기 제 2 펌프 및 상기 제 2 탱크가 설치되며, 상기 저온 냉각제를 생성하도록 열교환기와 열 교환을 수행하는 제 2 펌프라인; 상기 제 1 펌프라인에서 분기되어 상기 제 2 탱크로 연장되는 고온브릿지관; 및 상기 제 2 펌프라인에서 분기되어 상기 제 1 탱크로 연장되는 저온브릿지관을 포함할 수 있다.A cooling device according to an embodiment of the present invention includes: a first pump connected to a first tank in which a high-temperature coolant is accommodated; a second pump connected to a second tank in which the cryogenic coolant is received; a first pump line in which the first pump and the first tank are installed, the first pump line performing heat exchange with a load to generate the high-temperature coolant; a second pump line in which the second pump and the second tank are installed and heat exchange with a heat exchanger to generate the low-temperature coolant; a high-temperature bridge pipe branching from the first pump line and extending to the second tank; and a low-temperature bridge pipe branching from the second pump line and extending to the first tank.
Description
본 발명은 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device.
반도체 공정에 따라 사용온도가 다르기 때문에, 최근 상기 사용온도를 따를 수 있도록 극저온과 상온을 동시에 제어할 수 있는 냉각장치 기술이 요구되고 있다. 일례로, 상기 극저온은 -50도씨(°C) 이하로 설정될 수 있다. Since the use temperature is different depending on the semiconductor process, a cooling device technology capable of simultaneously controlling the cryogenic temperature and the room temperature to follow the use temperature is recently required. As an example, the cryogenic temperature may be set to -50 degrees Celsius (°C) or less.
한편, 종래 냉각장치는 하나의 냉각제 탱크로부터 순환되는 냉각제가 부하를 냉각하도록 구성될 수 있다. On the other hand, the conventional cooling device may be configured such that the coolant circulated from one coolant tank cools the load.
여기서, 상기 부하는 냉각장치로부터 제공되는 냉각제에 의하여 반도체 공정이나 기타 산업 공정에서 필요한 온도로 유지 또는 제어되는 장치로 이해할 수 있다. 일례로, 상기 부하는 원자층 증착 장치(Atomic Laver Deposition)을 포함할 수 있다. Here, the load may be understood as a device that is maintained or controlled at a temperature required in a semiconductor process or other industrial process by a coolant provided from the cooling device. For example, the load may include an atomic layer deposition apparatus (Atomic Laver Deposition).
그러나 상기 종래 냉각장치는 상기 극저온과 상온을 구현할 때 아래와 같은 문제점이 있다.However, the conventional cooling device has the following problems when implementing the cryogenic temperature and the room temperature.
첫째, 극저온과 상온 사이의 온도 차가 크기 때문에, 극저온으로부터 상온을 형성하기 위해서 에너지 소모가 많이 필요한 문제가 있다. First, since the temperature difference between the cryogenic temperature and the room temperature is large, there is a problem that a lot of energy consumption is required to form the room temperature from the cryogenic temperature.
둘째, 상기 온도 차에 기인하여, 목표한 온도까지 도달하는 시간이 상대적으로 긴 문제가 있다. Second, due to the temperature difference, there is a problem that the time to reach the target temperature is relatively long.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허공보 10-0785313 B1 (이하, “선행문헌”)는 고온 냉각제 탱크와 저온 냉각제 탱크를 개별적으로 구비하고, 순환하는 냉각제의 유량을 제어함으로써 부하를 냉각하는 기술을 공개한다.In this regard, Korean Patent Publication No. 10-0785313 B1 (hereinafter, “prior literature”) discloses a technique for cooling a load by separately providing a high-temperature coolant tank and a low-temperature coolant tank and controlling the flow rate of a circulating coolant. .
상기 선행문헌은 상대적으로 고온의 냉각제가 수용된 고온 냉각제 탱크에 상대적으로 저온의 냉각제가 혼합되도록 제어함으로써 상기 부하의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. In the prior art, the temperature of the load can be kept constant by controlling the relatively low-temperature coolant to be mixed in the high-temperature coolant tank in which the relatively high-temperature coolant is accommodated.
그리고 상기 선행문헌은 상기 고온 냉각제 탱크로 도입되는 저온 냉각제로 인하여 상기 고온 냉각제 탱크에서 혼합된 냉각제가 상기 고온 냉각제 탱크의 용량을 넘어서면, 상기 혼합된 냉각제를 상기 저온 냉각제 탱크로 유동하게 한다.And the prior document causes the mixed coolant to flow into the low-temperature coolant tank when the coolant mixed in the high-temperature coolant tank exceeds the capacity of the high-temperature coolant tank due to the low-temperature coolant introduced into the high-temperature coolant tank.
그러나 이 경우, 상기 저온 냉각제 탱크로 유동하는 냉각제의 유동과 상기 고온 냉각제 탱크를 순환하는 냉각제의 유동이 동시에 일어나기 때문에, 상기 부하의 냉각을 위해 상기 혼합된 냉각제는 완전히 사용되지 못하는 문제가 있다. However, in this case, since the flow of the coolant flowing into the low-temperature coolant tank and the flow of the coolant circulating in the high-temperature coolant tank occur at the same time, there is a problem that the mixed coolant cannot be completely used for cooling the load.
이에 의하면, 에너지 손실이 발생될 수 있으며, 상대적으로 냉동능력이 저감되는 문제가 있다.Accordingly, energy loss may occur, and there is a problem in that the refrigeration capacity is relatively reduced.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a cooling device capable of solving the above problems.
본 발명의 다른 목적은 냉각제의 혼합 수준을 조절함으로써 극저온에서 상온까지 상대적으로 넓은 온도 범위 안에서 부하에 제공되는 냉각제의 온도를 제어할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cooling device capable of controlling the temperature of the coolant provided to the load within a relatively wide temperature range from cryogenic to room temperature by controlling the mixing level of the coolant.
본 발명의 또 다른 목적은, 냉각제의 목표 온도로 빠르게 도달시킬 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a cooling device capable of rapidly reaching a target temperature of a coolant.
본 발명의 또 다른 목적은, 극저온과 상온을 모두 구현할 수 있는 동시에 상대적으로 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cooling device capable of realizing both cryogenic temperature and room temperature while relatively reducing energy loss.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치는, 고온 냉각제가 수용되는 제 1 탱크; 저온 냉각제가 수용되는 제 2 탱크; 상기 제 1 탱크에 연결되며, 상기 고온 냉각제를 순환시키기 위한 제 1 펌프; 상기 제 2 탱크에 연결되며, 상기 저온 냉각제를 순환시키기 위한 제 2 펌프; 상기 제 1 펌프에서 토출되는 냉각제가 부하를 통과하도록 연장되는 제 1 배출라인; 상기 제 2 펌프에서 토출되는 냉각제가 냉각수와 열 교환하는 열교환기를 통과하도록 연장되는 제 2 배출라인; 상기 제 1 배출라인과 결합되며, 상기 부하를 통과한 냉각제의 유동 방향을 제어하는 제 1 밸브; 상기 제 2 배출라인과 결합되며, 상기 열교환기를 통과한 냉각제의 유동 방향을 제어하는 제 2 밸브; 상기 제 1 밸브와 상기 제 1 탱크를 연결하는 제 1 탱크유입관; 상기 제 2 밸브와 상기 제 2 탱크를 연결하는 제 2 탱크유입관; 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 탱크를 연결하는 제 1 브릿지관; 및 상기 제 2 밸브와 상기 제 1 탱크를 연결하는 제 2 브릿지관을 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a cooling device according to an embodiment of the present invention includes a first tank in which a high-temperature coolant is accommodated; a second tank in which the low-temperature coolant is received; a first pump connected to the first tank for circulating the hot coolant; a second pump connected to the second tank for circulating the cryogen; a first discharge line extending so that the coolant discharged from the first pump passes through a load; a second discharge line extending so that the coolant discharged from the second pump passes through a heat exchanger for heat exchange with cooling water; a first valve coupled to the first discharge line and configured to control a flow direction of the coolant passing through the load; a second valve coupled to the second discharge line and configured to control a flow direction of the coolant passing through the heat exchanger; a first tank inlet pipe connecting the first valve and the first tank; a second tank inlet pipe connecting the second valve and the second tank; a first bridge pipe connecting the first valve and the second tank; and a second bridge pipe connecting the second valve and the first tank.
또한, 상기 제 1 브릿지관은, 상기 제 1 밸브의 일 출구에서 상기 제 2 탱크의 입구로 연장되며, 상기 제 1 탱크유입관은, 상기 제 1 밸브의 타 출구에서 상기 제 1 탱크의 입구로 연장될 수 있다.In addition, the first bridge pipe extends from one outlet of the first valve to the inlet of the second tank, and the first tank inlet pipe extends from the other outlet of the first valve to the inlet of the first tank. can be extended
또한, 상기 제 2 브릿지관은, 상기 제 2 밸브의 일 출구에서 상기 제 1 탱크의 입구로 연장되며, 상기 제 2 탱크유입관은, 상기 제 2 밸브의 타 출구에서 상기 제 2 탱크의 입구로 연장될 수 있다.In addition, the second bridge pipe extends from one outlet of the second valve to the inlet of the first tank, and the second tank inlet pipe extends from the other outlet of the second valve to the inlet of the second tank. can be extended
또한, 상기 제 1 밸브는, 출구단의 개도에 따라 상기 제 1 탱크유입관과 상기 제 1 브릿지관으로 분기되는 냉각제의 유량을 제어할 수 있다.In addition, the first valve may control the flow rate of the coolant branched into the first tank inlet pipe and the first bridge pipe according to the opening degree of the outlet end.
또한, 상기 제 2 밸브는, 출구단의 개도에 따라 상기 제 2 탱크유입관과 상기 제 2 브릿지관으로 분기되는 냉각제의 유량을 제어할 수 있다.In addition, the second valve may control the flow rate of the coolant branched into the second tank inlet pipe and the second bridge pipe according to the opening degree of the outlet end.
또한, 상기 부하는, 상기 제 1 펌프에서 토출되는 냉각제에 의하여 공정에서 필요한 온도를 유지 또는 제어하는 장치일 수 있다.In addition, the load may be a device for maintaining or controlling a temperature required in the process by the coolant discharged from the first pump.
또한, 상기 열교환기를 통과하는 냉각수는, 상기 저온 냉각제 보다 낮은 온도를 가지는 유체를 포함할 수 있다.Also, the coolant passing through the heat exchanger may include a fluid having a lower temperature than that of the low-temperature coolant.
또한, 상기 제 1 펌프의 토출단에서 상기 부하로 연장되는 부하유입관; 및 상기 부하에서 상기 제 1 밸브의 입구단으로 연장되는 부하배출관을 포함할 수 있다.In addition, the load inlet pipe extending from the discharge end of the first pump to the load; and a load discharge pipe extending from the load to the inlet end of the first valve.
또한, 상기 제 2 배출라인은, 상기 제 2 펌프의 토출단에서 상기 열교환기로 연장되는 열교환기유입관; 및 상기 열교환기에서 상기 제 2 밸브의 입구단으로 연장되는 열교환기배출관을 포함할 수 있다.In addition, the second discharge line may include a heat exchanger inlet pipe extending from the discharge end of the second pump to the heat exchanger; and a heat exchanger discharge pipe extending from the heat exchanger to the inlet end of the second valve.
또한, 상기 부하배출관은 상기 부하의 냉각을 위한 열 교환에 의해 가열된 냉각제가 유입되며, 상기 열교환기배출관은 상기 냉각수와 열 교환에 의해 냉각된 냉각제가 유입될 수 있다,In addition, a coolant heated by heat exchange for cooling the load may be introduced into the load discharge pipe, and a coolant cooled by heat exchange with the cooling water may be introduced into the heat exchanger discharge pipe.
또한, 상기 제 1 밸브 및 상기 제 2 밸브는 삼방밸브를 포함할 수 있다.In addition, the first valve and the second valve may include a three-way valve.
또한, 상기 제 1 탱크는, 수용된 냉각제를 가열하는 가열장치를 포함할 수 있다.In addition, the first tank may include a heating device for heating the contained coolant.
또한, 상기 제 1 탱크의 출구로부터 상기 제 1 펌프의 유입단으로 연장되는 제 1 탱크연결관; 및 상기 제 2 탱크의 출구로부터 상기 제 2 펌프의 유입단으로 연장되는 제 2 탱크연결관을 더 포함할 수 있다.In addition, a first tank connection pipe extending from the outlet of the first tank to the inlet end of the first pump; and a second tank connection pipe extending from the outlet of the second tank to the inlet end of the second pump.
또한, 상기 제 1 밸브는, 상기 제 1 배출라인이 결합하는 입구단, 상기 제 1 탱크유입관이 결합되는 제 1 출구단 및 상기 제 1 브릿지관이 결합되는 제 2 출구단을 포함할 수 있다.In addition, the first valve may include an inlet end to which the first discharge line is coupled, a first outlet end to which the first tank inlet pipe is coupled, and a second outlet end to which the first bridge pipe is coupled. .
또한, 상기 제 2 밸브는, 상기 제 2 배출라인이 결합되는 입구단, 상기 제 2 탱크유입관이 결합되는 제 1 출구단 및 상기 제 2 브릿지관이 결합되는 제 2 출구단을 포함할 수 있다.In addition, the second valve may include an inlet end to which the second discharge line is coupled, a first outlet end to which the second tank inlet pipe is coupled, and a second outlet end to which the second bridge pipe is coupled. .
또한, 상기 제 1 브릿지관과 상기 제 2 탱크유입관은, 상기 제 2 탱크의 입구에서 합지될 수 있다.In addition, the first bridge pipe and the second tank inlet pipe may be laminated at the inlet of the second tank.
또한, 상기 제 2 브릿지관과 상기 제 1 탱크유입관은, 상기 제 1 탱크의 입구에서 합지될 수 있다.In addition, the second bridge pipe and the first tank inlet pipe may be laminated at the inlet of the first tank.
또한, 상기 제 1 밸브의 일 출구 및 상기 제 2 밸브의 일 출구의 개도가 증가할수록 상기 부하로 제공되는 냉각제의 온도는 올라갈 수 있다.Also, as the opening degrees of one outlet of the first valve and one outlet of the second valve increase, the temperature of the coolant provided to the load may increase.
또한, 상기 제 1 밸브의 타 출구 및 상기 제 2 밸브의 타 출구의 개도가 증가할수록 상기 부하로 제공되는 냉각제의 온도는 낮아질 수 있다.Also, as the opening degrees of the other outlet of the first valve and the other outlet of the second valve increase, the temperature of the coolant provided to the load may be lowered.
또한, 상기 냉각장치는 상기 제 1 밸브의 출구 개도와 상기 제 2 밸브의 출구 개도가 서로 상응하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the cooling device may further include a control unit for controlling the outlet opening degree of the first valve and the outlet opening degree of the second valve to correspond to each other.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 탱크유입관이 연결되는 상기 제 1 밸브의 일 출구 개도를 감소시키면, 상기 제 2 탱크유입관이 연결되는 상기 제 2 밸브의 일 출구 개도도 감소시킬 수 있다.In addition, when the control unit decreases the opening degree of one outlet of the first valve to which the first tank inlet pipe is connected, the control unit may also decrease one outlet opening degree of the second valve to which the second tank inlet pipe is connected.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 브릿지관이 연결되는 상기 제 1 밸브의 타 출구 개도를 증가시키면, 상기 제 2 브릿지관이 연결되는 상기 제 2 밸브의 타 출구 개도도 증가시킬 수 있다.In addition, when the control unit increases the opening degree of the other outlet of the first valve to which the first bridge pipe is connected, the other outlet opening degree of the second valve to which the second bridge pipe is connected may also increase.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 밸브의 일 출구의 개도와 상기 제 1 밸브의 타 출구의 개도를 반비례 관계로 제어하며, 상기 제 2 밸브의 일 출구의 개도와 상기 제 2 밸브의 타 출구의 개도를 반비례 관계로 제어할 수 있다.In addition, the control unit controls the opening degree of one outlet of the first valve and the opening degree of the other outlet of the first valve in an inverse proportion to the opening degree of one outlet of the second valve and the other outlet of the second valve. The opening degree can be controlled in an inverse proportion.
또 다른 관점에서, 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치는, 고온 냉각제가 수용되는 제 1 탱크에 연결되는 제 1 펌프; 저온 냉각제가 수용되는 제 2 탱크에 연결되는 제 2 펌프; 상기 제 1 펌프 및 상기 제 1 탱크가 설치되며, 상기 고온 냉각제를 생성하도록 부하와 열 교환을 수행하는 제 1 펌프라인; 상기 제 2 펌프 및 상기 제 2 탱크가 설치되며, 상기 저온 냉각제를 생성하도록 열교환기와 열 교환을 수행하는 제 2 펌프라인; 상기 제 1 펌프라인에서 분기되어 상기 제 2 탱크로 연장되는 고온브릿지관; 및 상기 제 2 펌프라인에서 분기되어 상기 제 1 탱크로 연장되는 저온브릿지관을 포함할 수 있다.In another aspect, a cooling device according to an embodiment of the present invention includes: a first pump connected to a first tank in which a high-temperature coolant is accommodated; a second pump connected to a second tank in which the cryogenic coolant is received; a first pump line in which the first pump and the first tank are installed, the first pump line performing heat exchange with a load to generate the high-temperature coolant; a second pump line in which the second pump and the second tank are installed and heat exchange with a heat exchanger to generate the low-temperature coolant; a high-temperature bridge pipe branching from the first pump line and extending to the second tank; and a low-temperature bridge pipe branching from the second pump line and extending to the first tank.
또한, 상기 냉각장치는, 상기 부하로 제공되는 냉각제의 공급온도가 상대적으로 낮을 때, 상기 저온브릿지관 및 상기 고온브릿지관으로 유동하는 냉각제의 비율을 늘리고, 상기 부하로 제공되는 냉각제의 공급온도가 상대적으로 높을 때, 상기 저온브릿지관 및 상기 고온브릿지관으로 유동하는 냉각제의 비율을 낮추는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling device increases the ratio of the coolant flowing to the low-temperature bridge pipe and the high-temperature bridge pipe when the supply temperature of the coolant provided to the load is relatively low, and the supply temperature of the coolant provided to the load increases When it is relatively high, it is characterized in that the ratio of the coolant flowing to the low-temperature bridge pipe and the high-temperature bridge pipe is lowered.
또한, 상기 냉각장치는, 상기 고온브릿지관이 분기되는 지점에 설치되는 제 1 밸브; 및 상기 저온브릿지관이 분기되는 지점에 설치되는 제 2 밸브를 포함할 수 있다. In addition, the cooling device may include: a first valve installed at a branching point of the high-temperature bridge pipe; and a second valve installed at the branching point of the low-temperature bridge pipe.
본 발명을 따르면, 냉각제의 혼합 수준을 정확하고, 용이하게 제어할 수 있으므로 상대적으로 에너지 소모를 감소시킬 수 있고, 부하에 제공되는 냉각제의 목표 온도로 빠르게 도달할 수 있다. According to the present invention, since the mixing level of the coolant can be precisely and easily controlled, the energy consumption can be relatively reduced, and the target temperature of the coolant supplied to the load can be quickly reached.
본 발명을 따르면, 각 공정에 따라 설정되는 목표 온도에 도달하도록 혼합된 냉각제가 부하에 손실 없이 모두 제공될 수 있으므로, 상대적으로 에너지 손실을 저감시킬 수 있으며, 냉동능력을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since all of the coolant mixed to reach the target temperature set according to each process can be provided without loss to the load, energy loss can be relatively reduced and the refrigeration capacity can be improved.
본 발명을 따르면, 부하를 순환하는 냉각제와 열교환기를 순환하는 냉각제의 유량 비를 용이하게 제어할 수 있다. According to the present invention, the flow rate ratio of the coolant circulating through the load and the coolant circulating through the heat exchanger can be easily controlled.
본 발명을 따르면, 에너지 효율을 향상시키고, 전력 소비를 감소시킬 수 있다.According to the present invention, energy efficiency can be improved and power consumption can be reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 구성을 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 저온 운전을 위한 냉각제의 유동을 예시적으로 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 고온 운전을 위한 냉각제의 유동을 예시적으로 보여주는 도면 1 is a view showing the configuration of a cooling device according to an embodiment of the present invention;
2 is a view exemplarily showing a flow of a coolant for a low-temperature operation of a cooling device according to an embodiment of the present invention;
3 is a view exemplarily showing a flow of a coolant for high-temperature operation of a cooling device according to an embodiment of the present invention;
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the essence, order, or order of the component is not limited by the term. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a cooling device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치는, 냉각제가 수용되는 제 1 탱크(10) 및 제 2 탱크(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a cooling device according to an embodiment of the present invention may include a
상기 제 1 탱크(10)는 “공정탱크” 또는 “고온탱크”라고 이름할 수 있다. 그리고 상기 제 2 탱크(20)는 “콜드탱크” 또는 “저온탱크”라고 이름할 수 있다. The
상기 제 1 탱크(10)는, 수용된 냉각제의 온도를 일정 수준으로 유지시킬 수 있도록 상기 냉각제를 가열하는 가열장치(15)를 포함할 수 있다.The
상기 가열장치(15)에 의하여, 상기 제 1 탱크(10)를 출입하는 냉각제는 상대적으로 고온을 형성하고, 유지할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 탱크(10)는 상대적으로 고온의 냉각제가 수용되는 것이 바람직할 것이다. 그리고 상기 제 2 탱크(20)는 상대적으로 저온의 냉각제가 수용될 수 있다.By the
즉, 상기 제 1 탱크(10)에는 고온 냉각제가 수용될 수 있고, 상기 제 2 탱크(20)는 저온 냉각제가 수용될 수 있다. That is, the high-temperature coolant may be accommodated in the
일례로, 상기 부하(50)와 열 교환이 필요하지 않은 무부하 운전을 가정하면, 상기 제 1 탱크(10)에는 상기 제 1 펌프(30)에 의해 고온 냉각제가 출입할 수 있고, 상기 제 2 탱크(20)에는 후술할 열교환기(60)에서 저온의 냉각수와 열 교환된 저온 냉각제가 출입할 수 있다. For example, assuming no-load operation in which heat exchange with the
상기 제 1 탱크(10)는 냉각제를 도입하는 탱크입구(12,13) 및 수용된 냉각제를 토출시키는 탱크출구(11)를 형성할 수 있다. The
상기 제 2 탱크(20)도 냉각제가 도입되는 탱크입구(22,23) 및 수용된 냉각제를 토출시키는 탱크출구(21)를 형성할 수 있다. The
상기 제 1 탱크(10)의 탱크입구(12,13)는 후술할 고온탱크유입관(71)이 결합되는 제 1 탱크입구(12) 및 후술할 저온브릿지관(85)이 결합되는 제 2 탱크입구(13)를 포함할 수 있다.The
물론, 상기 제 1 탱크(10)의 탱크입구(12,13)는 하나로 형성될 수도 있을 것이다. 일례로, 상기 고온탱크유입관(71) 및 상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 1 탱크(10)의 입구에서 합지되도록 형성할 수 있다. Of course, the
상기 제 2 탱크(20)의 탱크입구(22,23)는 후술할 고온브릿지관(75)이 결합되는 제 1 탱크입구(23) 및 후술할 저온탱크유입관(81)이 결합되는 제 2 탱크입구(23)를 포함할 수 있다. The
물론, 상기 제 2 탱크(20)의 탱크입구(22,23)는 하나로 형성될 수도 있을 것이다. 일례로, 상기 저온탱크유입관(81)과 상기 고온브릿지관(75)은 상기 제 2 탱크(20)의 입구에서 합지되도록 형성할 수 있다.Of course, the
또한, 상기 냉각장치는 냉각제를 순환시키기 위한 제 1 펌프(30)와 제 2 펌프(40), 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 1 펌프(30)를 연결하는 고온탱크연결관(19) 및 상기 제 2 탱크(30)와 상기 제 2 펌프(40)를 연결하는 저온탱크연결관(29)을 더 포함할 수 있다.In addition, the cooling device includes a
상기 제 1 펌프(30)는 상기 제 1 탱크(10)에서 토출되는 냉각제를 순환시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 1 펌프(30)는 “고온펌프”라고 이름할 수도 있다.The
그리고 상기 제 2 펌프(40)는 상기 제 2 탱크(20)에서 토출되는 냉각제를 순환시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 2 펌프(40)는 “저온펌프”라고 이름할 수도 있다.And the
상기 고온탱크연결관(19)은 상기 제 1 탱크(10)의 탱크출구(11)로부터 상기 제 1 펌프(30)의 유입단으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 고온탱크연결관(19)은 상기 제 1 탱크(10)에서 상기 제 1 펌프(30)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 고온탱크연결관(19)은 “제 1 탱크연결관”이라 이름할 수도 있다.The high-temperature
상기 저온탱크연결관(29)은 상기 제 2 탱크(20)의 탱크출구(21)로부터 상기 제 2 펌프(40)의 유입단으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 저온탱크연결관(29)은 상기 제 2 탱크(20)에서 상기 제 2 펌프(40)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 저온탱크연결관(29)은 “제 2 탱크연결관”이라 이름할 수도 있다.The low-temperature
또한, 상기 냉각장치는 상기 제 1 펌프(30)에서 토출되는 냉각제에 의하여 공정에서 필요한 온도를 유지 또는 제어할 수 있는 부하(50), 상기 제 1 펌프(30)와 상기 부하(50)를 연결하는 부하유입관(31), 상기 부하(50)를 통과한 냉각제의 유동 방향을 제어하는 제 1 밸브(70) 및 상기 부하(50)와 상기 제 1 밸브(70)를 연결하는 부하배출관(33)을 더 포함할 수 있다.In addition, the cooling device connects a
상기 부하유입관(31)은 상기 제 1 펌프(30)는 토출단에서 상기 부하(50)로 연장될 수 있다. 즉, 상기 부하유입관(31)은 상기 제 1 펌프(30)에서 상기 부하(50)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다. The
상기 부하유입관(31)을 유동하는 냉각제는, 상기 부하(50)로 제공되어 상기 부하(50)의 공정에 따라 필요한 온도를 유지 또는 제어시키는 기능을 수행할 수 있다. The coolant flowing through the
일례로, 상기 부하유입관(31)에서 상기 부하(50)로 제공되는 냉각제는 상기 부하(50)를 순환하는 유체와 열 교환함으로써, 상기 유체를 설정된 온도로 유지시킬 수 있다. For example, the coolant provided from the
즉, 상기 제 1 펌프(30)로부터 토출된 냉각제는, 상기 부하(50)로 공급 및/또는 상기 부하(50)를 순환하는 유체와 열 교환함으로써, 상기 부하(50)의 공정에 의해 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 이에 의하여, 상기 냉각장치는 상기 부하(50)의 공정에 필요한 온도를 유지 또는 제어하는 기능을 수행할 수 있다.That is, the coolant discharged from the
상기 부하(50)는 상기 냉각장치로부터 제공되는 냉각제에 의하여 반도체 공정이나 기타 산업 공정에서 필요한 온도로 유지 또는 제어되는 장치일 수 있다. The
상기 부하배출관(33)은 상기 부하(50)에 의해 열 교환된, 즉 상기 부하(50)의 냉각을 위한 열 교환의 결과로 가열된 냉각제(“고온 냉각제”)가 유입되는 배관으로 이해할 수 있다. The
그리고 상기 부하배출관(33)은 상기 부하(50)에서 상기 제 1 밸브(70)의 입구단으로 연장될 수 있다.And the
한편, 상기 부하유입관(31) 및 상기 부하배출관(33)은, 통칭하여 “제 1 배출라인”이라 이름할 수 있다. 즉, 상기 제 1 배출라인은 상기 제 1 펌프(30)에서 토출된 냉각제가 상기 부하(50)를 통과하여 유동하도록 가이드할 수 있다.Meanwhile, the
상기 제 1 밸브(70)는 삼방밸브(3way-valve)를 포함할 수 있다. The
일례로, 상기 제 1 밸브(70)는 상기 부하배출관(33)이 결합되는 입구단, 후술할 고온탱크유입관(71)이 결합되는 제 1 출구단 및 후술할 고온브릿지관(75)이 결합되는 제 2 출구단을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 출구단은 상기 제 1 밸브(70)의 일 출구, 상기 제 2 출구단은 상기 제 1 밸브(70)의 타 출구로 이해할 수 있다.For example, the
즉, 상기 입구단으로 유입된 고온 냉각제는 상기 제 1 출구단과 상기 제 2 출구단으로 분기되어 토출될 수 있다. That is, the high-temperature coolant introduced into the inlet end may be branched out to the first outlet end and the second outlet end.
또한, 상기 제 1 밸브(70)는 개도 제어를 통하여 토출되는 냉각제 유량을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브(60)는 제 1 출구단과 제 2 출구단의 개도를 각각 조절함으로써 각각의 출구단으로 토출되는 냉각제의 유량을 제어할 수 있다. In addition, the
또한, 상기 냉각장치는 상기 제 2 펌프(40)에서 토출되는 냉각제와 냉각수배관(65)을 따라 유동하는 냉각수를 열 교환시키는 열교환기(60), 제 2 펌프(40)와 상기 열교환기(60)를 연결하는 열교환기유입관(41), 상기 열교환기(60)를 통과한 냉각제의 유동 방향을 제어하는 제 2 밸브(80) 및 상기 열교환기(60)와 상기 제 2 밸브(80)를 연결하는 열교환기배출관(43)을 더 포함할 수 있다. In addition, the cooling device includes a heat exchanger (60) for heat exchange between the coolant discharged from the second pump (40) and the coolant flowing along the coolant pipe (65), the second pump (40), and the heat exchanger (60). ), a
상기 열교환기유입관(41)은 상기 제 2 펌프(40)의 토출단에서 상기 열교환기(60)로 연장될 수 있다. 즉, 상기 열교환기유입관(41)은 상기 제 2 펌프(40)에서 상기 열교환기(50)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다. The heat
상기 열교환기유입관(41)을 유동하는 냉각제는 상기 열교환기(60)를 통과하면서 상기 냉각수배관(65)을 유동하는 저온의 냉각수와 열 교환할 수 있다. The coolant flowing through the heat
상기 냉각수는 상기 제 2 펌프(40)로부터 토출되는 냉각제를 냉각시킬 수 있는 온도를 가질 수 있다. 일례로, 상기 냉각수는 제 2 탱크(20)에 수용되는 저온 냉각제 보다 낮은 온도를 가질 수 있다. The coolant may have a temperature capable of cooling the coolant discharged from the
그리고 상기 냉각수는 상기 제 2 펌프(40)로부터 토출되는 냉각제를 극저온으로 형성할 수 있도록 냉각시키는 냉매 또는 유체를 포함할 수 있다. In addition, the coolant may include a coolant or fluid for cooling the coolant discharged from the
즉, 상기 열교환기(60)는 극저온의 냉각제를 생성하기 위한 구성으로 이해할 수 있다. That is, the
상기 냉각수배관(65)은 상기 열교환기유입관(41)으로 유입되는 냉각제와 열 교환할 수 있도록 상기 열교환기(60)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 냉각수배관(65)을 유동하는 저온의 냉각수는 상기 열교환기(60)를 통과하면서 제 2 펌프(40)에서 토출된 냉각제와 열 교환할 수 있다. 일례로, 상기 냉각수배관(65)은 상기 열교환기(60)에서 냉각수가 유동하는 유로의 입구와 출구에 연결될 수 있다.The cooling
상기 열교환기배출관(43)은 상기 열교환기(60)에서 열 교환된, 즉 상기 냉각수와 열 교환에 의해 냉각된 냉각제(“저온 냉각제”)가 유입되는 배관으로 이해할 수 있다. 그리고 상기 열교환기배출관(43)은 상기 열교환기(60)에서 상기 제 2 밸브(80)의 입구단으로 연장될 수 있다. The heat
한편, 상기 열교환기유입관(41) 및 상기 열교환기배출관(43)은, 통칭하여 “제 2 배출라인”이라 이름할 수 있다. 즉, 상기 제 2 배출라인은 상기 제 2 펌프(40)에서 토출된 냉각제가 상기 열교환기(60)를 통과하여 유동하도록 가이드할 수 있다.Meanwhile, the heat
상기 제 2 밸브(80)는 삼방밸브(3way-valve)를 포함할 수 있다.The
일례로, 상기 제 2 밸브(80)는 상기 열교환기배출관(43)이 결합되는 입구단, 후술할 저온탱크유입관(81)이 결합되는 제 1 출구단 및 후술할 저온브릿지관(85)이 결합되는 제 2 출구단을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 출구단은 상기 제 2 밸브(80)의 일 출구, 상기 제 2 출구단은 상기 제 2 밸브(80)의 타 출구로 이해할 수 있다.For example, the
즉, 상기 입구단으로 유입된 저온 냉각제는 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단과 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단으로 분기되어 토출될 수 있다.That is, the low-temperature coolant introduced into the inlet end may be branched and discharged into a first outlet end of the
또한, 상기 제 2 밸브(80)는 개도 제어를 통하여 토출되는 냉각제 유량을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브(80)는 제 1 출구단과 제 2 출구단의 개도를 각각 조절함으로써 각각의 출구단으로 토출되는 냉각제의 유량을 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 냉각장치는 상기 제 1 밸브(70)와 상기 제 1 탱크(10)를 연결하는 고온탱크유입관(71), 상기 제 1 밸브(70)와 상기 제 2 탱크(20)를 연결하는 고온브릿지관(75), 상기 제 2 밸브(80)와 상기 제 1 탱크(10)를 연결하는 저온브릿지관(85) 및 상기 제 2 밸브(80)와 상기 제 2 탱크(20)를 연결하는 저온탱크유입관(81)을 더 포함할 수 있다. In addition, the cooling device includes a high-temperature
상기 고온탱크유입관(71)은 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단으로부터 상기 제 1 탱크(10)의 제 1 탱크입구(12)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 고온탱크유입관(71)은 상기 제 1 밸브(70)로 도입된 고온 냉각제를 상기 제 1 탱크(10)로 회수되도록 가이드할 수 있다.The high-temperature
상기 고온탱크유입관(71)은 “제 1 탱크유입관”으로 이름할 수 있다.The high-temperature
상기 고온브릿지관(75)은 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단으로부터 상기 제 2 탱크(20)의 제 2 탱크입구(23)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 고온브릿지관(75)은 상기 제 1 밸브(70)로 도입된 고온 냉각제를 상기 제 2 탱크(20)로 유입되도록 가이드할 수 있다. The high-
상기 저온탱크유입관(81)은 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단으로부터 상기 제 2 탱크(20)의 제 1 탱크입구(22)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 저온탱크유입관(81)은 상기 제 2 밸브(80)로 도입된 저온 냉각제를 상기 제 2 탱크(20)로 회수되도록 가이드할 수 있다.The low temperature
상기 저온탱크유입관(81)은 “제 2 탱크유입관”으로 이름할 수 있다.The low-temperature
상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단으로부터 상기 제 1 탱크(10)의 제 2 탱크입구(13)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 2 밸브(80)로 도입된 저온 냉각제를 상기 제 1 탱크(10)로 유입되도록 가이드할 수 있다.The low-
한편, 상기 고온브릿지관(75)은 “제 1 브릿지관”으로 이름할 수 있으며, 상기 저온브릿지관(85)은 “제 2 브릿지관”으로 이름할 수 있다. 그리고 상기 고온브릿지관(75) 및 상기 저온브릿지관(85)을 통칭하여 “브릿지라인”으로 이름할 수 있다.On the other hand, the high-
상기 브릿지라인(75,85)은 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)에 온도가 상이한 냉각제를 혼합시킬 수 있도록 가이드할 수 있다.The bridge lines 75 and 85 may guide the coolants having different temperatures to be mixed in the
즉, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)에는, 상기 제 1 밸브(70)와 상기 제 2 밸브(80)를 통과하여 도입되는 냉각제가 혼합될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)는, 고온 냉각제와 저온 냉각제가 혼합되는 혼합 냉각제를 생성할 수 있다.That is, the coolant introduced through the
여기서, 상기 제 1 탱크(10)에서 생성되는 혼합 냉각제를 “제 1 냉각제”라고 이름하며, 상기 제 2 탱크(20)에서 생성되는 혼합 냉각제를 “제 2 냉각제”라고 이름한다. Here, the mixed coolant generated in the
상기 제 1 밸브(70)의 개도 및 상기 제 2 밸브(80)의 개도를 제어하는 수준에 따라, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)에서 혼합되는 냉각제의 혼합 수준도 달라질 수 있다. 여기서, 혼합 수준은 혼합 냉각제의 온도를 포함할 수 있다. 이와 관련한 상세한 설명은 후술하도록 한다.According to the level of controlling the opening degree of the
한편, 상기 브릿지관(75,85)과, 제 1 밸브(70) 및 제 2 밸브(80)에 의하면, 제 1 탱크(10)에서 혼합된 제 1 냉각제는 상기 부하의 냉각을 위해 모두 사용될 수 있으며, 제 2 탱크(20)에서 혼합된 제 2 냉각제는 상기 열교환기(60)에서 모두 열 교환될 수 있으므로, 종래 냉각장치 보다 에너지 손실을 저감시킬 수 있고, 냉동 효율을 상승시킬 수 있다.On the other hand, according to the
설명의 편의를 위해, 제 1 배출라인(31,32), 고온탱크유입관(71) 및 고온탱크연결관(19)은, “제 1 펌프라인”이라 이름할 수 있다. 상기 제 1 펌프(30)는, 상기 제 1 펌프라인(31,33,71,19)에 설치할 수 있다. 그리고 상기 고온브릿지관(75)은 상기 제 1 펌프라인에서 분기되어 상기 제 2 탱크(20)로 연장될 수 있다. 또한, 상기 고온브릿지관(75)이 분기되는 지점에 제 1 밸브(70)가 설치될 수 있다.For convenience of description, the
또한, 제 2 배출라인(41,43), 저온탱크유입관(81) 및 저온탱크연결관(29)은 “제 2 펌프라인”이라 이름할 수 있다. 상기 제 2 펌프(40)는 상기 제 2 펌프라인(41,43,81,29)에 설치할 수 있다. 그리고 상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 2 펌프라인에서 분기되어 상기 제 1 탱크(10)로 연장될 수 있다. 또한, 상기 저온브릿지관(85)이 분기되는 지점에 제 2 밸브(80)가 설치될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 부하(50)의 공정에 필요한 온도를 유지 또는 제어하기 위하여, 상기 냉각장치에서 공급되는 냉각제의 온도(이하, “공급온도”)는 극저온에서부터 상온까지 이를 수 있다. Meanwhile, in order to maintain or control the temperature required for the process of the
일례로, 상기 냉각장치는 상기 부하(50)의 공정이 상대적으로 높은 온도로 유지되어야 하는 경우, 이를 만족하기 위한 고온의 공급온도(일례로, 상온)를 가지는 냉각제를 부하(50)에 제공할 수 있다. For example, when the process of the
또한, 이후 부하(50)의 다른 공정이 상대적으로 낮은 온도로 유지되어야 하는 경우, 상기 냉각장치는 이를 만족하기 위한 저온의 공급온도(일례로, 극저온)를 가지는 냉각제를 부하(50)에 제공할 수 있다.In addition, when other processes of the
즉, 상기 냉각장치는 상기 부하(50)의 공정에 맞춰 설정된 공급온도를 가지는 냉각제를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 냉각장치는 극저온에서 상온까지의 상대적으로 넓은 온도 범위 내에서 상기 부하(50)의 공정에 따라 필요한 온도로 냉각제를 제공할 수 있다. That is, the cooling device may provide a coolant having a supply temperature set according to the process of the
일례로, 상기 극저온의 공급온도는 -100 도씨(°C)로 설정될 수 있으며, 상기 상온의 공급온도는 50 도씨(°C)로 설정될 수 있다.For example, the supply temperature of the cryogenic temperature may be set to -100 degrees Celsius (°C), and the supply temperature of the room temperature may be set to 50 degrees Celsius (°C).
이하에서는, 상술한 냉각장치가 부하(50)에 따라 설정된 공급온도로 냉각제를 제공하기 위한 제어방법에 상세히 설명한다.Hereinafter, a control method for the above-described cooling device to provide a coolant at a supply temperature set according to the
이를 위하여, 상기 냉각장치는 각 구성을 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제어부는 제 1 펌프(30), 제 2 펌프(40), 제 1 밸브(70) 및 제 2 밸브(80)의 동작을 제어할 수 있다. To this end, the cooling device may further include a control unit (not shown) capable of controlling each configuration. For example, the controller may control the operations of the
상기 냉각장치는 공급온도가 상대적으로 낮을 때 저온 냉각제를 생성하는 제 2 펌프라인에서 브릿지라인을 통하여 제 1 탱크(10)로 유동하는 비율을 늘리고, 상기 제 1 탱크(10)로 유동한 만큼의 고온 냉각제를 제 1 펌프라인에서 상기 브릿지라인을 통하여 제 2 탱크(20)로 유동시킬 수 있다.The cooling device increases the flow rate from the second pump line generating the low-temperature coolant to the
또한, 상기 냉각장치는 공급온도가 상대적으로 높을 때 제 1 탱크(10)로 유입되는 저온 냉각제의 비율을 줄여 공급온도에 도달시킬 수 있다.In addition, when the supply temperature is relatively high, the cooling device can reduce the ratio of the low-temperature coolant flowing into the
한편, 상기 냉각장치는 무부하 운전을 가정할 수 있다. Meanwhile, the cooling device may assume a no-load operation.
상기 무부하 운전에서, 상기 부하유입관(31)을 유동하는 냉각제의 온도는 상기 부하배출관(33)을 유동하는 냉각제의 온도가 동일할 수 있다. In the no-load operation, the temperature of the coolant flowing through the
일례로, 상기 부하유입관(31)을 유동하는 냉각제의 온도(“공급온도”)가 10도씨(°C)이면, 상기 부하배출관(33)을 유동하는 냉각제의 온도는 10도씨(°C)일 수 있다. For example, if the temperature (“supply temperature”) of the coolant flowing through the
즉, 상기 무부하 운전에서는 부하(50)를 냉각시키기 위한 열 교환이 일어나지 않는 운전으로 이해할 수 있다. That is, the no-load operation may be understood as an operation in which heat exchange for cooling the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 저온 운전을 위한 냉각제의 유동을 예시적으로 보여주는 도면이다.2 is a view exemplarily showing a flow of a coolant for a low-temperature operation of a cooling device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 냉각장치는 부하(50)의 공정이 진행되면서 열이 발생되면 상기 부하(50)를 냉각시키기 위해 부하 운전을 수행할 수 있다. 즉, 상기 부하 운전은 상기 냉각장치의 냉각제가 열 교환에 의해 부하(50)를 냉각시키는 운전으로 이해할 수 있다. Referring to FIG. 2 , when heat is generated while the process of the
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 부하(50)에 제공되는 냉각제의 공급온도는 -10도씨(°C)로 설정된 경우를 가정한다.Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the supply temperature of the coolant provided to the
상기 냉각장치는 이전(무부하 운전)의 공급온도 보다 저온의 공급온도를 가지는 냉각제를 상기 부하(50)에 제공할 수 있다, The cooling device may provide the
이를 위하여, 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70) 및 상기 제 2 밸브(80)의 개도를 서로 상응하도록 제어할 수 있다. To this end, the controller may control the opening degrees of the
상세히, 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단의 개도를 감소시키고, 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단의 개도를 증가시킬 수 있다. In detail, the controller may decrease the opening degree of the first outlet end of the
즉, 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단의 개도와 제 2 출구단의 개도를 반비례 관계로 제어할 수 있다. That is, the controller may control the opening degree of the first outlet end of the
일례로, 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단 개도가 30% 감소하면, 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단 개도가 30% 증가할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 밸브(70)로 유입되는 냉각제 유량이 100LPM(L/min)이라고 하면, 상기 제 1 출구단으로 70, 상기 제 2 출구단으로 30을 보낼 수 있다.For example, when the opening degree of the first outlet of the
즉, 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70)로 도입된 고온 냉각제(굵은 1점 쇄선)가 상기 고온브릿지관(75)으로 유동하도록 유량을 제어할 수 있다.That is, the controller may control the flow rate so that the high-temperature coolant (thick dashed-dotted line) introduced into the
보다 상세히, 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단의 개도가 증가할수록 상기 고온브릿지관(75)으로 유동하는 고온 냉각제의 유량이 증가(굵은 1점 쇄선)될 것이다. In more detail, as the opening degree of the second outlet end of the
상기 고온 냉각제 중 일부는 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단 개도를 따라 제 2 탱크(20)로 유입될 수 있다. 그리고 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단의 개도가 점차 증가할수록 상기 제 2 탱크(20)로 유입되는 고온 냉각제의 양이 증가(굵은 1점 쇄선)할 것이다. 반면에, 상기 제 2 탱크(20)로 유입되는 고온 냉각제의 양이 증가할수록 상기 제 1 탱크(10)로 유입되는 고온 냉각제의 양은 감소(가는 1점 쇄선)할 것이다.A portion of the high-temperature coolant may be introduced into the
한편, 상기 제어부는, 상기 제 1 밸브(70)의 제어에 상응하도록, 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단의 개도를 감소시키고, 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단의 개도를 증가시킬 수 있다. Meanwhile, the control unit decreases the opening degree of the first outlet end of the
즉, 상기 제어부는 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단의 개도와 제 2 출구단의 개도를 반비례 관계로 제어할 수 있다. That is, the controller may control the opening degree of the first outlet end of the
일례로, 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단 개도가 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단 개도에 상응하도록 30% 감소하면, 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단 개도는 30% 증가할 수 있다. 물론 이 경우, 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단 개도는 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단 개도와 상응하도록 제어하는 것으로 이해할 수 있다. For example, when the opening degree of the first outlet end of the
따라서, 상기 제 2 밸브(80)로 유입되는 냉각제 유량이 100LPM이라고 하면, 상기 제 1 출구단으로 70, 상기 제 2 출구단으로 30을 보낼 수 있다. 그리고 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단으로 토출되는 30LPM의 저온 냉각제는 제 1 탱크(10)에서 70LPM의 고온 냉각제와 혼합될 수 있다. Accordingly, if the coolant flow rate flowing into the
이에 의하면, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)는, 계속 일정한 유량(100 LPM)으로 유지할 수 있다. 그리고 혼합 냉각제인 제 1 냉각제의 유량 전부가 부하(50)로 제공될 수 있으므로, 에너지 손실이 종래 보다 저감될 수 있다.Accordingly, the
즉, 상기 제어부는 상기 제 2 밸브(80)로 도입된 저온 냉각제(굵은 실선)가 상기 저온브릿지관(85)으로 유동하도록 유량을 제어할 수 있다. That is, the controller may control the flow rate of the low-temperature coolant (thick solid line) introduced into the
보다 상세히, 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단의 개도가 증가할수록 상기 저온브릿지관(85)으로 유동하는 저온 냉각제의 유량이 증가(굵은 실선)될 것이다.In more detail, as the opening degree of the second outlet end of the
이에 의하면, 상기 저온 냉각제 중 일부가 제 1 탱크(10)로 유입될 수 있다. 그리고 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단의 개도가 점차 증가할수록 상기 제 1 탱크(10)로 유입되는 저온 냉각제의 양이 증가(굵은 실선)할 것이다. 반면에, 상기 제 1 탱크(10)로 유입되는 저온 냉각제의 양이 증가할수록 상기 제 2 탱크(20)로 유입되는 저온 냉각제의 양은 감소(가는 실선)할 것이다.Accordingly, a portion of the low-temperature coolant may be introduced into the
결국, 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단 개도가 증가할수록 상기 제 1 탱크(10)에서 혼합되는 저온 냉각제의 비율은 증가되고, 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단 개도가 증가할수록 상기 제 2 탱크(20)에서 혼합되는 고온 냉각제의 비율은 증가될 수 있다. As a result, as the opening degree of the second outlet end of the
따라서, 상기 제 1 탱크(10)로부터 상기 제 1 펌프(30)로 유입되는 제 1 냉각제는 상기 저온 냉각제의 혼합 비율에 따라 보다 낮은 온도를 형성할 수 있으며, 상기 제 2 탱크(20)로부터 상기 제 2 펌프(40)로 유입되는 제 2 냉각제는 상기 고온 냉각제의 혼합 비율에 따라 보다 높은 온도를 형성할 수 있다. Accordingly, the first coolant flowing into the
그리고 상기 제 2 펌프(40)에서 토출된 제 2 냉각제는 상기 열교환기(60)에서 저온의 냉각수에 의해 냉각(저온 냉각제)되고, 상기 제 2 밸브(80)로 유입될 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 저온 냉각제는 다시 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단 및 제 2 출구단으로 분기되어 유동을 반복할 수 있다.In addition, the second coolant discharged from the
마찬가지로, 상기 제 1 펌프(30)에서 토출된 제 1 냉각제는 상기 부하(50)를 냉각시키는 열 교환 과정에서 가열(고온 냉각제)되어 상기 제 1 밸브(70)로 유입될 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 고온 냉각제는 다시 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단 및 제 2 출구단으로 분기되어 유동을 반복할 수 있다. Similarly, the first coolant discharged from the
정리하면, 상기 제 1 밸브(70) 및 상기 제 2 밸브(80)의 출구단 개도에 따라, 제 1 탱크(10) 및 제 2 탱크(20)에서 혼합되는 냉각제 비율, 즉, 혼합 수준을 제어할 수 있다. In summary, the ratio of the coolant mixed in the
이에 의하면, 상기 제 1 냉각제의 온도는 부하(50)의 공정에 따라 조절될 수 있으며, 이에 종속되어 상기 제 2 냉각제의 온도도 조절될 수 있다. 따라서, 상기 냉각장치는 보다 빠르게 목표한 공급온도로 도달시킬 수 있다.According to this, the temperature of the first coolant may be adjusted according to the process of the
한편, 상기 제어부는 상기 부하(50)로 제공되는 공급온도를 극저온으로 형성하기 위해, 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단을 폐쇄시키고 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단을 완전히 개방시킬 수 있다. On the other hand, the control unit closes the first outlet end of the
그리고 상기 제 1 밸브(70)의 제어에 상응하도록, 상시 제어부는 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단을 폐쇄시키고 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단을 완전히 개방시킬 수 있다. And to correspond to the control of the
일례로, 상기 극저온은 -100 도씨(°C)로 설정될 수 있다.As an example, the cryogenic temperature may be set to -100 degrees Celsius (°C).
이에 의하면, 상기 열교환기(60)에서 냉각수와 열 교환되어 극저온을 형성하는 냉각제가 그대로 제 1 탱크(10)로 도입되어 상기 부하(50)로 제공될 수 있다.Accordingly, the coolant that is heat-exchanged with the coolant in the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 고온 운전을 위한 냉각제의 유동을 예시적으로 보여주는 도면이다.3 is a view exemplarily showing a flow of a coolant for high-temperature operation of a cooling device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 제어부는 상대적으로 높은 공급온도를 형성하는 냉각제를 부하(50)로 제공하기 위해, 상기 제 1 밸브(70) 및 상기 제 2 밸브(80)를 서로 상응하도록 제어할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the controller may control the
상세히, 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단의 개도를 증가시키고, 상기 제 2 출구단의 개도를 감소시킬 수 있다. In detail, the controller may increase the opening degree of the first outlet end of the
즉, 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단의 개도를 증가시켜 상기 고온탱크유입관(71)으로 유동하는 고온 냉각제의 유량을 증가(굵은 1점 쇄선)시킬 수 있다. That is, the controller may increase the opening degree of the first outlet end of the
그리고 상기 제어부는, 상기 제 1 밸브(70)의 제 1 출구단과 반비례 관계를 가지도록 제어되는 상기 제 1 밸브(70)의 제 2 출구단의 개도를 감소시켜 고온브릿지관(75)으로 유동하는 고온 냉각제의 유량을 감소(가는 1점 쇄선)시킬 수 있다. And the controller reduces the opening degree of the second outlet end of the
그리고 상기 제어부는 상기 제 1 밸브(70)의 제어에 상응하도록, 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단의 개도를 증가시키고, 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단의 개도를 감소시킬 수 있다. And the control unit increases the opening degree of the first outlet end of the
즉, 상기 제어부는 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단의 개도를 증가시켜 상기 저온탱크유입관(81)으로 유동하는 저온 냉각제의 유량을 증가(굵은 실선)시킬 수 있다. 그리고 상기 제어부는, 상기 제 2 밸브(80)의 제 1 출구단과 반비례 관계를 가지도록 제어되는 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단의 개도를 감소시켜 저온브릿지관(85)으로 유동하는 저온 냉각제의 유량을 감소(가는 실선)시킬 수 있다.That is, the control unit may increase the flow rate of the low-temperature coolant flowing into the low-temperature tank inlet pipe 81 (thick solid line) by increasing the opening degree of the first outlet end of the
이에 의하면, 상기 제 1 탱크(10)에서 혼합되는 저온 냉각제의 비율은 감소하게 되어 이전 보다 상승한 온도를 가지는 제 1 냉각제가 제 1 펌프(30)로 유입될 수 있다. 일례로, 상기 상승한 제 1 냉각제의 온도, 즉 공급온도는 30도씨(°C)로 설정될 수 있다. 그리고 최고 공급온도는 35도씨(°C)로 설정될 수 있다.Accordingly, the ratio of the low-temperature coolant mixed in the
동시에, 상기 제 2 탱크(20)에서 혼합되는 고온 냉각제의 비율은 감소하게 되어 이전 보다 낮아진 온도를 가지는 제 2 냉각제가 제 2 펌프(40)로 유입될 수 있다.At the same time, the ratio of the high-temperature coolant mixed in the
따라서, 상기 제 1 펌프(30)로부터 토출된 제 1 냉각제는 이전 보다 높은 공급온도로 부하(50)에 제공되고, 상기 부하(50)를 냉각시킬 수 있다. Accordingly, the first coolant discharged from the
그리고 상기 부하(50)의 냉각에 의해 가열된 고온 냉각제는 상기 제 1 밸브(70)를 다시 통과하면서 분기되고, 이 중 상기 제 1 탱크(10)로 유입된 고온 냉각제는 상기 저온브릿지관(85)을 통해 유입된 저온 냉각제에 의해 냉각되어 제 1 펌프(30)로 공급될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 펌프(30)로 공급되는 제 1 냉각제의 온도는, 일례로, 30도씨(°C)를 유지할 수 있다.And the high-temperature coolant heated by the cooling of the
10: 제 1 탱크 20: 제 2 탱크
30: 제 1 펌프 40: 제 2 펌프
50: 부하 60: 열교환기
70: 제 1 밸브 80: 제 2 밸브10: first tank 20: second tank
30: first pump 40: second pump
50: load 60: heat exchanger
70: first valve 80: second valve
Claims (21)
저온 냉각제를 순환시키기 위한 제 2 펌프;
상기 제 1 펌프에서 토출되는 냉각제가 부하를 통과하도록 연장되는 제 1 배출라인;
상기 제 2 펌프에서 토출되는 냉각제가 냉각수와 열 교환하는 열교환기를 통과하도록 연장되는 제 2 배출라인;
상기 제 1 배출라인과 결합되며, 상기 부하를 통과한 냉각제가 유입되는 제 1 밸브;
상기 제 2 배출라인과 결합되며, 상기 열교환기를 통과한 냉각제가 유입되는 제 2 밸브;
상기 고온 냉각제가 수용되며, 제 1 탱크유입관에 의해 상기 제 1 밸브와 직접 연결되고, 제 2 브릿지관에 의해 상기 제 2 밸브와 직접 연결되는 제 1 탱크; 및
상기 저온 냉각제가 수용되며, 제 2 탱크유입관에 의해 상기 제 2 밸브와 직접 연결되고, 제 1 브릿지관에 의해 상기 제 1 밸브와 직접 연결되는 제 2 탱크를 포함하며,
상기 제 1 밸브는, 상기 제 1 밸브로 유입된 냉각제가 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크로 분배되도록, 상기 제 1 탱크유입관과 상기 제 1 브릿지관으로 배출되는 냉각제의 유량을 제어하며,
상기 제 2 밸브는, 상기 제 2 밸브로 유입된 냉각제가 상기 제 1 탱크와 상기 제 2 탱크로 분배되도록, 상기 제 2 탱크유입관과 상기 제 2 브릿지관으로 배출되는 냉각제의 유량을 제어하며,
상기 제 1 밸브의 냉각제 배출을 위한 출구 개도와 상기 제 2 밸브의 냉각제 배출을 위한 출구 개도는, 서로 상응하도록 제어되는 냉각장치.
a first pump for circulating the hot coolant;
a second pump for circulating the cryogen;
a first discharge line extending so that the coolant discharged from the first pump passes through a load;
a second discharge line extending so that the coolant discharged from the second pump passes through a heat exchanger for heat exchange with cooling water;
a first valve coupled to the first discharge line and through which the coolant that has passed through the load is introduced;
a second valve coupled to the second discharge line and through which the coolant that has passed through the heat exchanger flows;
a first tank in which the high-temperature coolant is accommodated, directly connected to the first valve by a first tank inlet pipe, and directly connected to the second valve by a second bridge pipe; and
and a second tank in which the low-temperature coolant is accommodated, directly connected to the second valve by a second tank inlet pipe, and directly connected to the first valve by a first bridge pipe,
the first valve controls the flow rate of the coolant discharged to the first tank inlet pipe and the first bridge pipe so that the coolant introduced into the first valve is distributed to the first tank and the second tank;
the second valve controls the flow rate of the coolant discharged to the second tank inlet pipe and the second bridge pipe so that the coolant introduced into the second valve is distributed to the first tank and the second tank;
An outlet opening degree for discharging coolant of the first valve and an outlet opening degree for discharging coolant of the second valve are controlled to correspond to each other.
상기 부하는, 상기 제 1 펌프에서 토출되는 냉각제에 의하여 공정에서 필요한 온도를 유지 또는 제어하는 장치인 냉각장치.
The method of claim 1,
The load is a cooling device that maintains or controls a temperature required in the process by the coolant discharged from the first pump.
상기 제 1 배출라인은,
상기 제 1 펌프의 토출단에서 상기 부하로 연장되는 부하유입관; 및
상기 부하에서 상기 제 1 밸브의 입구단으로 연장되는 부하배출관을 포함하는 냉각장치.
The method of claim 1,
The first discharge line,
a load inlet pipe extending from the discharge end of the first pump to the load; and
and a load discharge pipe extending from the load to the inlet end of the first valve.
상기 제 2 배출라인은,
상기 제 2 펌프의 토출단에서 상기 열교환기로 연장되는 열교환기유입관; 및
상기 열교환기에서 상기 제 2 밸브의 입구단으로 연장되는 열교환기배출관을 포함하는 냉각장치.
8. The method of claim 7,
The second discharge line,
a heat exchanger inlet pipe extending from the discharge end of the second pump to the heat exchanger; and
and a heat exchanger discharge pipe extending from the heat exchanger to the inlet end of the second valve.
상기 부하배출관은 상기 부하의 냉각을 위한 열 교환에 의해 가열된 냉각제가 유입되며,
상기 열교환기배출관은 상기 냉각수와 열 교환에 의해 냉각된 냉각제가 유입되는 냉각장치.
9. The method of claim 8,
In the load discharge pipe, a coolant heated by heat exchange for cooling the load is introduced,
The heat exchanger discharge pipe is a cooling device into which a coolant cooled by heat exchange with the coolant flows in.
상기 제 1 밸브 및 상기 제 2 밸브는 삼방밸브를 포함하는 냉각장치.
The method of claim 1,
The first valve and the second valve include a three-way valve.
상기 제 1 탱크의 출구로부터 상기 제 1 펌프의 유입단으로 연장되는 제 1 탱크연결관; 및
상기 제 2 탱크의 출구로부터 상기 제 2 펌프의 유입단으로 연장되는 제 2 탱크연결관을 더 포함하는 냉각장치.
The method of claim 1,
a first tank connection pipe extending from the outlet of the first tank to the inlet end of the first pump; and
The cooling device further comprising a second tank connection pipe extending from the outlet of the second tank to the inlet end of the second pump.
상기 제 1 밸브는,
상기 제 1 배출라인이 결합하는 입구단;
상기 제 1 탱크유입관이 결합되는 제 1 출구단; 및
상기 제 1 브릿지관이 결합되는 제 2 출구단을 포함하는 냉각장치.
The method of claim 1,
The first valve is
an inlet end to which the first discharge line is coupled;
a first outlet end to which the first tank inlet pipe is coupled; and
and a second outlet end to which the first bridge pipe is coupled.
상기 제 2 밸브는,
상기 제 2 배출라인이 결합되는 입구단;
상기 제 2 탱크유입관이 결합되는 제 1 출구단; 및
상기 제 2 브릿지관이 결합되는 제 2 출구단을 포함하는 냉각장치.
13. The method of claim 1 or 12,
The second valve is
an inlet end to which the second discharge line is coupled;
a first outlet end to which the second tank inlet pipe is coupled; and
and a second outlet end to which the second bridge pipe is coupled.
상기 제 1 밸브의 일 출구 및 상기 제 2 밸브의 일 출구의 개도가 증가할수록 상기 부하로 제공되는 냉각제의 온도는 올라가며,
상기 제 1 밸브의 타 출구 및 상기 제 2 밸브의 타 출구의 개도가 증가할수록 상기 부하로 제공되는 냉각제의 온도는 낮아지는 냉각장치.
The method of claim 1,
As the opening degrees of one outlet of the first valve and one outlet of the second valve increase, the temperature of the coolant provided to the load increases,
A cooling device in which the temperature of the coolant provided to the load decreases as the opening degrees of the other outlet of the first valve and the other outlet of the second valve increase.
상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제 1 탱크유입관이 연결되는 상기 제 1 밸브의 일 출구 개도를 감소시키면, 상기 제 2 탱크유입관이 연결되는 상기 제 2 밸브의 일 출구 개도도 감소시키며,
상기 제 1 브릿지관이 연결되는 상기 제 1 밸브의 타 출구 개도를 증가시키면, 상기 제 2 브릿지관이 연결되는 상기 제 2 밸브의 타 출구 개도도 증가시키는 냉각장치.
The method of claim 1,
Further comprising a control unit for controlling the operation of the first valve and the second valve,
The control unit is
When the opening degree of one outlet of the first valve to which the first tank inlet pipe is connected is reduced, the opening degree of one outlet of the second valve to which the second tank inlet pipe is connected is also reduced,
When the other outlet opening degree of the first valve to which the first bridge pipe is connected is increased, the other outlet opening degree of the second valve to which the second bridge pipe is connected is also increased.
상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제 1 밸브의 일 출구의 개도와 상기 제 1 밸브의 타 출구의 개도를 반비례 관계로 제어하며,
상기 제 2 밸브의 일 출구의 개도와 상기 제 2 밸브의 타 출구의 개도를 반비례 관계로 제어하는 냉각장치.
The method of claim 1,
Further comprising a control unit for controlling the operation of the first valve and the second valve,
The control unit is
controlling the opening degree of one outlet of the first valve and the opening degree of the other outlet of the first valve in an inverse proportion;
A cooling device for controlling an opening degree of one outlet of the second valve and an opening degree of the other outlet of the second valve in an inverse proportion.
상기 부하로 제공되는 냉각제의 공급온도가 상대적으로 낮을 때, 상기 제 1 브릿지관 및 상기 제 2 브릿지관으로 유동하는 냉각제의 비율을 늘리고,
상기 부하로 제공되는 냉각제의 공급온도가 상대적으로 높을 때, 상기 제 1 브릿지관 및 상기 제 2 브릿지관으로 유동하는 냉각제의 비율을 낮추는 냉각장치.
The method of claim 1,
When the supply temperature of the coolant provided to the load is relatively low, increasing the ratio of the coolant flowing to the first bridge pipe and the second bridge pipe,
A cooling device for lowering the ratio of the coolant flowing to the first bridge pipe and the second bridge pipe when the supply temperature of the coolant provided to the load is relatively high.
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KR1020200036872A KR102330079B1 (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Refrigerating device |
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KR1020200036872A KR102330079B1 (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Refrigerating device |
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