KR102370179B1 - A Single cooling system for semiconductor equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 설비용 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 설비 냉각시 요구되는 쿨런트(coolant)의 요구온도 조건에 유연하게 대응하여 상대적인 고온, 중온, 저온의 쿨런트 공급을 싱글 냉각 시스템으로 수행할 수 있도록 하는 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system for semiconductor equipment, and more particularly, a single cooling system that flexibly responds to the required temperature condition of a coolant required for cooling semiconductor equipment and supplies coolant at relatively high temperature, medium temperature, and low temperature. It relates to a single cooling system for semiconductor equipment that can be performed with
반도체 제조 공정이 수행되는 척이나 챔버 등과 같은 반도체 설비를 일정 온도로 유지하거나 냉각(냉동)하기 위해 반도체 설비에 공급되는 쿨런트의 온도를 조절는 냉각 시스템이 필요한데, 이와 같은 냉각 시스템은 냉매와 쿨런트를 증발기에서 열교환시켜서 쿨런트를 요구 온도로 냉각시키게 된다. In order to maintain or cool (freeze) semiconductor equipment such as a chuck or chamber in which a semiconductor manufacturing process is performed, a cooling system is required that controls the temperature of the coolant supplied to the semiconductor equipment. heat exchange in the evaporator to cool the coolant to the required temperature.
한편 반도체 설비에서 요구되는 온도의 범위가 폭넓은 경우 또한 극저온의 온도가 요구되는 경우, 단일의 냉각 사이클로 냉매를 다단 압축 또는 다단 팽창 방식으로 하는 냉각 시스템을 적용하게 되면, 압력이나 부하조건이 크게 변하여 전기 사용량이 과다하고 공정냉각수의 사용량이 많아져 결국 이는 제조비용의 상승을 초래하게 된다. On the other hand, when the temperature range required for semiconductor equipment is wide and cryogenic temperatures are required, if a cooling system that uses a multi-stage compression or multi-stage expansion method of refrigerant in a single cooling cycle is applied, the pressure or load conditions will change significantly. The amount of electricity used is excessive and the amount of process coolant is increased, which in turn leads to an increase in manufacturing cost.
이러한 점을 감안하여 최근에는 이원 냉동 사이클을 적용하는 냉각 시스템이 많이 활용되는데, 일 예로 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 하기 선행기술문헌 1에는 반도체 설비에서 요구되는 쿨런트 온도요구 조건에 유연하게 대응하여 상대적인 고온, 저온의 쿨런트 공급 변동을 신속하면서도 효율적으로 수행할 수 있는 2원 냉각 시스템이 개시된다. 상기 선행기술은 상대적인 고온, 저온의 쿨런트 공급 변동을 신속하면서도 효율적으로 수행할 수 있으나, 2원 냉각 사이클 방식을 적용하므로 이 역시 냉각 시스템 전체의 부피 증가를 초래하게 된다.In consideration of this, a cooling system that applies a dual refrigeration cycle is recently used a lot. For example, in the following prior art document 1 filed and registered by the present applicant, it flexibly responds to the coolant temperature requirements required in semiconductor facilities. Thus, a two-way cooling system capable of quickly and efficiently performing a change in the supply of a coolant at a relatively high temperature and a low temperature is disclosed. The prior art can quickly and efficiently perform a change in the supply of a coolant at a relatively high temperature and a low temperature, but since a two-way cooling cycle method is applied, this also causes an increase in the overall volume of the cooling system.
이와 같은 점을 감안하여 하기 선행기술문헌 2에는 비점이 다른 2종 이상의 냉매를 혼합한 혼합한 냉매를 사용함으로써, 압축기 1대로 가동하는 냉동시스템이 개발되어 사용되고 있다. 상기 선행기술에서는 상기 응축기를 거친 냉매와 증발기를 거친 냉매를 열교환기에서 열교환시켜 혼합 냉매 중 응축기에서 응축되지 않은 저온 냉매 가스를 추가로 응축시킬 수 있어, 냉매의 과냉각도를 늘려 증발 효율을 높일 수 있게 된다. In view of this point, in the following prior art document 2, a refrigeration system operated by one compressor is developed and used by using a mixed refrigerant obtained by mixing two or more refrigerants having different boiling points. In the prior art, the refrigerant that has passed through the condenser and the refrigerant that has passed through the evaporator are heat-exchanged in the heat exchanger to further condense the low-temperature refrigerant gas that has not been condensed in the condenser among the mixed refrigerants, thereby increasing the degree of supercooling of the refrigerant to increase the evaporation efficiency. there will be
그런데 상기 선행기술에 개시된 냉동 시스템을 반도체 공정 설비에 적용시 아래와 같은 문제점이 있다. 반도체 공정 설비를 원하는 온도 조건으로 조절하기 위해 공정 설비 내를 순환하는 쿨런트의 온도를 조절해야 하고, 이 쿨런트는 상기 증발기에서 냉매와 열교환하여 냉각된다. 여기서 증발기에서 혼합 냉매와 열교환하는 쿨런트의 부하에 따라, 냉동 시스템의 압력이 크게 변하며, 온도 제어가 힘들고, 매우 높은 압력으로 인한 내구성에 문제를 일으킨다. 즉, 하나의 팽창밸브를 사용하므로 온도 대역 대응이 적은 구간(예를 들어 -50 ~ -20℃, 또는 5~20℃)에서는 제어가 잘 될 수 있으나, 다른 온도 대역 구간에서는 제어가 어려워 냉매가 많이 소요되거나 적게 소요되므로 과냉 및 과열로 인해 압축기 소손이 발생하는 문제가 있다. However, when the refrigeration system disclosed in the prior art is applied to a semiconductor process facility, there are the following problems. In order to control the semiconductor process equipment to a desired temperature condition, the temperature of the coolant circulating in the process equipment must be adjusted, and the coolant is cooled by heat exchange with the refrigerant in the evaporator. Here, depending on the load of the coolant that exchanges heat with the mixed refrigerant in the evaporator, the pressure of the refrigeration system changes greatly, temperature control is difficult, and durability due to the very high pressure causes problems. In other words, since one expansion valve is used, the control can be done well in a section with less response to a temperature band (for example, -50 to -20℃ or 5 to 20℃), but it is difficult to control in other temperature bands, so the refrigerant Since it takes a lot or a small amount, there is a problem in that the compressor is damaged due to overcooling and overheating.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 혼합 냉매를 사용하는 단일 냉각 사이클로 상대적인 고온, 중온, 저온의 쿨런트 공급 변동을 신속하면서도 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above points, and it is a single cooling system for semiconductor equipment that enables rapid and efficient changes in coolant supply of relatively high, medium, and low temperatures in a single cooling cycle using a mixed refrigerant. Its purpose is to provide
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템은, 반도체 설비에 공급되는 쿨런트를 냉각 요구 온도에 따라 상대적인 저온, 중온, 고온 범위로 가변적으로 선택하여 냉각시킬 수 있는 냉각 시스템으로서, 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브 및 상기 팽창된 냉매의 기화열을 이용하여 상기 쿨런트를 냉각시키는 증발기를 포함하는 냉각장치; 냉매 순환 경로상 상기 응축기 후단에 설치되어, 상기 응축기를 거친 냉매를 상기 증발기를 거친 냉매와 열교환하여 추가로 응축시키는 서브 쿨러; 및, 상기 쿨런트의 냉각 요구 온도에 따라 상기 팽창밸브의 개폐량을 조절하는 제어부;를 포함한다. 여기서 상기 서브 쿨러와 상기 증발기 사이에는 복수의 냉매 순환 경로가 형성되고, 상기 복수의 냉매 이동 경로상에는 각각 팽창밸브가 설치되어, 상기 제어부는 쿨런트의 저온, 중온, 고온 범위에 따라 상기 서브 쿨러를 거친 냉매가 서로 다른 냉매 순환 경로로 이동하도록 제어한다.A single cooling system for semiconductor equipment according to the present invention for achieving the above object is a cooling system that can variably select and cool the coolant supplied to the semiconductor equipment in a relative low, medium, and high temperature range according to the cooling required temperature. , a compressor for compressing a mixed refrigerant in which a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant are mixed, a condenser for condensing the compressed refrigerant, an expansion valve for expanding the condensed refrigerant, and the heat of vaporization of the expanded refrigerant a cooling device including an evaporator for cooling the runt; a sub-cooler installed at the rear end of the condenser on the refrigerant circulation path to heat-exchange the refrigerant passing through the condenser with the refrigerant passing through the evaporator and further condensing; and a control unit that adjusts the opening/closing amount of the expansion valve according to the cooling required temperature of the coolant. Here, a plurality of refrigerant circulation paths are formed between the sub-cooler and the evaporator, and an expansion valve is installed on each of the plurality of refrigerant movement paths, and the controller controls the sub-cooler according to the low, medium, and high temperature range of the coolant. Controls the coarse refrigerant to move through different refrigerant circulation paths.
상기 팽창밸브는, 상기 서브 쿨러와 증발기 사이의 제1 경로상에 설치되는 저온 팽창밸브 및 상기 서브 쿨러와 증발기 사이의 제2 경로상에 설치되는 고온 팽창밸브를 포함하고, 상기 제1 경로상 및 제2 경로상의 상기 저온 및 고온 팽창밸브 전단에는 저온 및 고온 솔레노이드 밸브가 각각 설치된다. 상기 제어부는 쿨런트의 냉각 요구 온도에 따라 상기 저온 솔레노이드 밸브 또는 고온 솔레노이드 밸브를 선택적으로 개방하거나 또는 모두 개방하여, 상기 서브 쿨러를 거친 냉매가 상기 저온 팽창밸브 또는 고온 팽창밸브로 선택적으로 유입되거나 또는 동시에 유입되도록 할 수 있다. The expansion valve includes a low-temperature expansion valve installed on a first path between the sub-cooler and the evaporator and a high-temperature expansion valve installed on a second path between the sub-cooler and the evaporator, and on the first path and A low-temperature and high-temperature solenoid valve is installed in front of the low-temperature and high-temperature expansion valve on the second path, respectively. The control unit selectively opens or all of the low-temperature solenoid valves or high-temperature solenoid valves according to the cooling demand temperature of the coolant, so that the refrigerant that has passed through the sub-cooler is selectively introduced into the low-temperature expansion valve or high-temperature expansion valve, or can be brought in at the same time.
상기 고온 팽창밸브는 저온 팽창밸브보다 냉매 통과 유로의 단면적(오리피스 구경)이 클 수 있다.The high-temperature expansion valve may have a larger cross-sectional area (orifice diameter) of the refrigerant passage than the low-temperature expansion valve.
상기 증발기와 상기 서브 쿨러의 냉매 순환 경로에는 상기 서브 쿨러를 거친 냉매가 유입될 수 있도록 제3 경로가 연결되며, 상기 제3 경로상에는 고온 압력제어용 팽창밸브와 전단에 구비되는 고온 압력제어용 솔레노이드 밸브가 설치될 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 쿨런트의 냉각 요구 온도가 고온 범위인 경우, 상기 고온 압력제어용 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 서브 쿨러를 거친 냉매의 일부가 상기 고온 압력제어용 팽창밸브로 유입되도록 할 수 있다.A third path is connected to the refrigerant circulation path of the evaporator and the sub-cooler so that the refrigerant that has passed through the sub-cooler can be introduced. can be installed. In addition, when the cooling required temperature of the coolant is in a high temperature range, the controller may control the high temperature pressure control solenoid valve to allow a portion of the refrigerant that has passed through the sub-cooler to flow into the high temperature pressure control expansion valve.
본 발명에 의하면 쿨런트를 냉각시키기 위한 냉매로 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 사용하고, 응축기에 응축된 냉매를 증발기를 거친 냉매와 열교환하여 추가(2차)로 응축시키는 서브 쿨러를 구비함으로써, 냉매의 과냉각도를 늘려 증발 효율을 높일 수 있으며, 압축기의 고압 압력을 낮출 수 있어, 결국 같은 마력의 압축기로 더 많은 냉동 능력을 발휘하므로, 전기사용량 및 생산비용이 절감되는 이점이 있다. According to the present invention, a mixed refrigerant of a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant is used as a refrigerant for cooling the coolant, and the refrigerant condensed in the condenser exchanges heat with the refrigerant that has passed through the evaporator to additionally (secondary) condensate. By having a cooler, it is possible to increase the degree of supercooling of the refrigerant to increase the evaporation efficiency, and to lower the high pressure pressure of the compressor. There is this.
또한 넓은 범위의 온도를 제어하기 위해 고온 온도 제어시 냉매가 고온 팽창밸브를 거치도록 하고 저온 온도 제어시 저온 팽창밸브를 거치도록 하며 중온 온도 제어시 두 개의 팽창밸브를 모두 거치도록 하여, 각각의 온도 대역 및 온도 상승에 따른 압력 감소를 해소할 수 있고, 넓은 구간의 온도 범위를 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. In addition, in order to control a wide temperature range, the refrigerant goes through the high temperature expansion valve when controlling the high temperature temperature, the low temperature expansion valve when controlling the low temperature temperature, and both expansion valves when controlling the medium temperature temperature. It is possible to solve the pressure reduction caused by the rise in the band and temperature, and there is an effect of stably controlling the temperature range of a wide section.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에서 고온의 쿨런트 공급을 하는 경우 냉매와 쿨런트의 순환 동작을 설명하는 도면,
도 3은 도 1에서 저온의 쿨런트 공급을 하는 경우 냉매와 쿨런트의 순환 동작을 설명하는 도면,
도 4는 도 1에서 중온의 쿨론트 공급을 하는 경우 냉매와 쿨런트의 순환 돋작을 설명하는 도면이다.1 is a block diagram of a single cooling system for semiconductor equipment according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining a circulation operation of a refrigerant and a coolant when a high-temperature coolant is supplied in FIG. 1;
3 is a view for explaining a circulation operation of a refrigerant and a coolant when a low-temperature coolant is supplied in FIG. 1;
FIG. 4 is a view for explaining the circulation of a refrigerant and a coolant when a medium temperature coolant is supplied in FIG. 1 .
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a single cooling system for semiconductor equipment according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템은, 하나의 냉동 사이클을 적용하여 반도체 설비로 공급되는 쿨런트의 냉각 온도를 보다 폭 넓은 온도범위에서 제어할 수 있을 뿐만 아니라 상대적인 저온, 중온, 고온 범위로 가변적으로 신속하게 변경하여 조절할 수 있도록 한다. The single cooling system for semiconductor equipment according to the embodiment of the present invention can control the cooling temperature of the coolant supplied to the semiconductor equipment in a wider temperature range by applying one refrigeration cycle, as well as relatively low, medium, Variable and quick change to high temperature range to allow adjustment.
본 발명의 실시예에서 고온 냉각 범위는 대략 15 ~ 100℃ 로 적용 가능하고, 중온 냉각 범위는 -20 ~ 15℃ 로 적용 가능하고, 저온 냉각 범위는 -50 ~ -20℃ 로 적용 가능하는 것으로 예시되나, 본 발명의 범위는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 반도체 공정시 요구되는 필요 냉각 온도에 따라 변경가능하다. 또한 예를 들어 각 온도 범위에서의 세부 온도 조절은 반도체 설비로 쿨런트를 공급하는 경로에 마련된 히터(120)의 발열량 조절, 팽창밸브의 개도 조절, 핫 가스 공급 양의 조절 등을 통해 세부적으로 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the high-temperature cooling range is applicable to approximately 15 ~ 100 ℃, the medium-temperature cooling range is applicable to -20 ~ 15 ℃, low-temperature cooling range is exemplified as applicable to -50 ~ -20 ℃ However, the scope of the present invention is not necessarily limited thereto, and may be changed according to the required cooling temperature required in the semiconductor process. Also, for example, detailed temperature control in each temperature range can be controlled in detail by adjusting the amount of heat generated by the
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템은 압축기(10)와 응축기(40)와 팽창밸브 및 증발기(90)를 포함하는 냉각장치와, 서브 쿨러(60) 및 제어부를 포함한다. Referring to FIG. 1 , a single cooling system for semiconductor equipment according to an embodiment of the present invention includes a cooling device including a
냉각장치는 냉매가 순환하는 폐구조를 이루며 일반적으로 알려진 냉동 사이클 시스템의 구조를 채용할 수 있다. 즉, 압축기(10)는 냉매를 압축하고, 응축기(40)는 압축된 냉매를 응축시키고, 팽창밸브는 응축된 냉매를 팽창시키며, 증발기(90)는 팽창된 냉매의 기화열을 이용하여 쿨런트를 냉각시키게 된다. 증발기(90)에서 냉매와 열교환되어 냉각된 쿨런트는 반도체 설비로 공급된다. The cooling device has a closed structure in which the refrigerant circulates, and a structure of a generally known refrigeration cycle system may be adopted. That is, the
한편, 본 발명의 냉각 시스템에 사용되는 냉매는 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 적용되며, 일 예로 R13, R14, R170, R23, R290, R32 , R404A, R407C, R410A, R507, R503, R508B, R600A 등이 적절히 혼합되어 사용될 수 있다.On the other hand, the refrigerant used in the cooling system of the present invention is a mixed refrigerant in which a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant are mixed, for example, R13, R14, R170, R23, R290, R32 , R404A, R407C, R410A, R507, R503, R508B, R600A, etc. may be appropriately mixed and used.
오일 쿨러(20)와 오일 분리기(30)는 압축기(10)와 응축기(40) 사이에 설치되는데, 오일 쿨러(20)는 압축기(10)를 거친 냉매를 공정냉각수(P.C.W)와 열교환하여 고온의 냉매에 함유된 오일을 응축시키고, 오일 분리기(30)는 오일 쿨러(20)에서 응축된 오일을 냉매로부터 분리시킨다. 부연하자면, 예를 들어 압축기에서 압축된 고온의 냉매(대략 80~90℃)는 오일 쿨러(20)에서 공정냉각수(P.C.W)와 열교환이 이루어져 대략 50℃ 정도로 하강하도록 세팅되며, 이때 냉매에 함유된 오일은 응축되어 오일 분리기(30)에서의 오일 분리 효율을 촉진시키게 된다. 또한 압축기(10)로부터 토출된 냉매 속에 포함된 오일을 먼저 일정 이상 응축시키는 과정에서 전체적으로 냉매의 온도를 낮춤으로써 응축기(40)에서 응축을 위한 필요 열량을 한층 감소시켜, 응축기로의 공정냉각수(P.C.W) 공급량을 줄일 수 있어 결국 에너지 절감의 이점이 있다.The
한편 본 발명의 실시예에서는 오일 쿨러(20) 및 응축기(40)에서 냉매를 냉각시키기 위해 공정냉각수(P.C.W)를 이용하는 수랭식 방식을 사용하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 다양한 작업 현장에 따라 공랭식 방식이 적용될 수도 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, a water cooling method using process cooling water (PCW) was used to cool the refrigerant in the
본 발명의 실시예에 의하면 필요에 따라 수액기(50)가 추가로 설치될 수 있는데, 수액기(50)는 응축기(40)에서 액화된 냉매를 일시 저장하는 용기로써, 증발기 내의 부하 변동에 따라 냉매량의 변화를 흡수하여 시스템 운전을 원할하게 하거나 또는 냉동 시스템을 휴지하거나 저압측 수리시 냉매를 회수하여 저장하는 역할을 한다.According to the embodiment of the present invention, the
서브 쿨러(60)는 응축기(40) 후단 또는 수액기(50) 후단에 설치되어, 응축기(40)를 거친 냉매를 추가(2차)로 응축시키는 역할을 한다. 즉 서브 쿨러(60)는 응축기(40)를 거친 냉매를 증발기(90)를 거친 냉매와 열교환하여 추가로 응축시키는데, 증발기(90)를 거친 냉매가 증발하고 남은 냉각열을 이용하여 응축기(40)를 거친 응축된 냉매를 더 낮은 온도로 2차 응축시키게 된다. 이에 따라 냉매의 과냉각도를 늘릴 수 있어, 증발기로 유입되는 냉매의 증발 효율을 높일 수 있고, 결국 압축기의 고압 압력을 낮출 수 있는 이점이 있다. 즉 같은 마력의 압축기로 더 큰 냉동 능력을 발휘하므로, 전기사용량 및 생산비용이 절감되는 이점이 있다. 또한 압축기가 하나인 싱글 냉동 사이클을 적용하므로 시스템 전체의 사이즈가 축소되는 이점이 있다.The
본 발명에 의하면, 서브 쿨러(60)와 증발기(90) 사이에는 복수의 냉매 순환 경로가 형성되고, 복수의 냉매 이동 경로상에는 각각 팽창밸브가 설치된다. 따라서, 제어부는 쿨런트의 저온, 중온, 고온 범위에 따라 서브 쿨러(60)를 거친 냉매가 서로 다른 냉매 순환 경로로 이동하여 서로 다른 팽창밸브를 거치도록 하게 된다. According to the present invention, a plurality of refrigerant circulation paths are formed between the sub-cooler 60 and the
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 냉매 이동 경로는 2개의 경로를 구비하는 것으로 설명된다. 도시된 바와 같이 팽창밸브는 서브 쿨러(60)와 증발기(90) 사이의 제1 경로상에 설치되는 저온 팽창밸브(70)와, 서브 쿨러(60)와 증발기(90) 사이의 제2 경로상에 설치되는 고온 팽창밸브(80)를 포함한다. 즉, 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 두 개의 경로를 통해 이동할 수 있게 된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the refrigerant movement path is described as having two paths. As shown, the expansion valve includes a low-
그리고 저온 솔레노이드 밸브(72)와 고온 솔레노이드 밸브(82)는 상기 제1 경로상 및 제2 경로상의 상기 저온 및 고온 팽창밸브(70, 80) 전단에 각각 설치되어 유량의 흐름을 개폐하게 된다. In addition, the low-
전술한 바와 같이 본 발명의 냉각 시스템에 사용되는 냉매는 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 사용되며, 반도체 설비의 냉각 요구 온도에 따라 반도체 설비에 공급되는 쿨런트를 상대적인 저온, 중온, 고온 범위로 가변적으로 선택하여 제어할 수 있는데, 이때 각 온도 범위에 따라 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 저온 팽창밸브(70) 또는 고온 팽창밸브(80)로 선택적으로 유입되거나, 또는 동시에 유입되게 할 수 있다.As described above, as the refrigerant used in the cooling system of the present invention, a mixed refrigerant of a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant is used. , can be variably selected and controlled in a high temperature range. At this time, the refrigerant that has passed through the sub-cooler 60 according to each temperature range is selectively introduced into the low-
이를 구체적으로 설명하면, 상온에서 응축되는 상온 가스 냉매와 상온보다 더 낮은 온도에서 응축되는 저온 가스 냉매는 응축 온도가 서로 다르게 되는데, 응축기(40)를 거치면서 상온 가스 냉매만 응축이 되어 액체상태가 되고 저온 가스 냉매는 응축이 되지 않는다. Specifically, the room temperature gas refrigerant condensed at room temperature and the low temperature gas refrigerant condensed at a lower temperature than room temperature have different condensing temperatures. and the low-temperature gas refrigerant does not condense.
먼저 고온 온도 조건(대략 15 ~ 100℃)인 경우, 저온 솔레노이드 밸브(72)는 닫히고 고온 솔레노이드 밸브(82)는 개방되어, 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 고온 팽창밸브(80)로 유입되게 된다(도2 참조). 여기서 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매는 증발기(90)를 거친 냉매와 열교환되어 추가로 응축되는데, 증발기(90)를 거친 냉매의 증발온도가 높으므로 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매에서 저온 가스 냉매는 응축이 안되어 기능을 하지 않고, 따라서 상온 가스 냉매만을 이용하여 온도를 제어하게 된다.First, in the case of a high temperature condition (approximately 15 ~ 100 ℃), the low
다음으로 저온 온도 조건(-50 ~ -20℃)인 경우, 고온 솔레노이드 밸브(82)는 닫히고 저온 솔레노이드 밸브(72)는 개방되어, 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 저온 팽창밸브(70)로 유입되게 된다(도3 참조). 여기서 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매는 증발기(90)를 거친 냉매와 열교환되어 추가로 응축되는데, 증발기(90)를 거친 냉매의 증발온도는 매우 낮으므로 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매에서 저온 가스 냉매도 액체 상태로 되며, 따라서 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매를 적절히 사용하여 온도를 제어하게 된다.Next, in the case of a low temperature temperature condition (-50 ~ -20 ℃), the high
그리고 중온 온도 조건(-20 ~ 15℃)인 경우, 고온 솔레노이드 밸브(82)와 저온 솔레노이드 밸브(72)는 모두 개방되고, 따라서 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 고온 팽창밸브(80)와 저온 팽창밸브(70)로 분기되어 유입되게 된다(도4 참조). 여기서 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매는 증발기(90)를 거친 냉매와 열교환되어 추가로 응축되는데, 증발기(90)를 거친 냉매의 증발온도는 상대적으로 상기 고온 온도 조건과 저온 온도 조건의 사이에 있으므로, 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매에서 저온 가스 냉매는 일부만 액체 상태인 반액 상태가 되며, 따라서 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매를 적절히 사용하여 온도를 제어하게 된다.And in the case of a medium temperature condition (-20 ~ 15 ℃), the high
한편, 본 발명에 의하면. 증발기(90)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매 순환 경로에는 서브 쿨러(60)를 거친 냉매가 유입될 수 있도록 제3 경로가 연결되며, 상기 제3 경로상에는 고온 압력제어용 팽창밸브(150)와 전단에 구비되는 고온 압력제어용 솔레노이드 밸브(152)가 설치된다. 제어부는 쿨런트의 냉각 요구 온도가 고온 범위인 경우, 전술한 바와 같이 서브 쿨러(60)를 거친 냉매를 고온 팽창밸브(80)로 유입되게 하는데, 이 때 고온 압력제어용 솔레노이드 밸브(152)를 제어하여 상기 서브 쿨러(60)를 거친 냉매의 일부가 고온 압력제어용 팽창밸브(150)로 유입되도록 한다. On the other hand, according to the present invention. A third path is connected to the refrigerant circulation path flowing into the sub-cooler 60 through the
고온 공정에서 증발기(90)를 통과하면서 열을 받아 냉매 가스의 압력이 상승하게 되는데, 위와 같이 서브 쿨러(60)를 거쳐 응축된 일부 냉매를 혼합시켜 증발기(90)를 거친 냉매의 온도를 식혀주면서 다시 서브 쿨러(60)로 유입시키게 되어, 서브 쿨러(60)에서 열교환시 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매를 효과적으로 응축시킬 수 있다. In the high-temperature process, it receives heat while passing through the
한편, 저온 팽창밸브(70)와 고온 팽창밸브(80)는 제어부에 의해 구동하는 공지의 전자식 팽창밸브(EEV:Electric Expasion Valve) 또는 Capillary Tube가 적용될 수 있는데, 두 팽창밸브는 통과하는 냉매의 증발 온도와 증발 압력이 다르므로 냉매 통과 유로의 단면적(오리피스 구경)에 차이를 두는 것이 바람직하다.On the other hand, the low-
여기서 고온 온도범위일 때 고온 팽창밸브(80)를 통과하는 냉매의 증발 온도와 증발 압력은, 저온 온도범위일 때 저온 팽창밸브(70)를 통과하는 냉매의 증발 온도와 증발 압력보다 크므로, 고온 팽창밸브(80)의 오리피스 구경이 저온 팽창밸브(70)보다 상대적으로 큰 것이 바람직하다. Here, the evaporation temperature and evaporation pressure of the refrigerant passing through the high
한편, 본 발명에 의하면 제1 경로와 제2 경로 이외에 상기 중온 온도 범위의 냉매가 순환하는 제3 경로를 추가로 설치하고 이 제3 경로에 솔레노이드 밸브와 팽창밸브를 구비할 수도 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 제1 경로와 제2 경로에 냉매를 적절히 분기하여 공급하여도 소기의 목적을 달성할 수 있다. 또한, 온도 범위를 3가지 범위로 구분하였으나, 더 세분된 범위로 구분될 수 있고 그에 따라 또 다른 냉매 순환 경로를 설치하고 그 경로에 팽창밸브와 솔레노이드 밸브를 추가로 설치할 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, in addition to the first path and the second path, a third path through which the refrigerant in the medium temperature range circulates may be additionally provided, and a solenoid valve and an expansion valve may be provided in the third path. However, even if the refrigerant is appropriately branched and supplied to the first and second paths as described above, the intended purpose may be achieved. In addition, although the temperature range was divided into three ranges, it may be divided into more subdivided ranges, and accordingly, another refrigerant circulation path may be installed, and an expansion valve and a solenoid valve may be additionally installed in the path.
증발기(90)에서 냉매와 열교환되어 냉각된 쿨런트는 반도체 설비로 공급되어 원하는 공정 온도로 냉각시키게 된다(도2 내지 도4 참조). The coolant cooled by heat exchange with the refrigerant in the
한편, 증발기(90)와 반도체 설비 사이의 쿨런트 경로상에는 쿨런트 공급장치(100)가 설치될 수 있다. 쿨런트 공급장치(100)는 증발기(90)에서 열교환된 쿨런트가 저장되는 저장탱크(110)와, 저장탱크(110)에 저장된 쿨런트를 일정 온도로 조절하는 히터(120)와, 저장탱크(110)에 저장된 쿨런트를 반도체 설비와 증발기(90)로 순환 공급하도록 하는 순환펌프(130)를 포함한다. 그리고, 반도체 설비의 쿨런트 유입단 및 유출단에는 각각 온도센서(T1, T2)가 설치될 수 있다. Meanwhile, the
또한, 오일 분리기(30)를 거친 냉매가 증발기(90)로 유입되도록 추가적으로 냉매경로가 설치될 수 있는데, 이 경로상에는 핫가스 솔레노이드 밸브(142)와 핫가스 밸브(140)가 설치될 수 있다. 따라서, 압축기(10)를 거치고 응축기(40)를 통과하기 전의 고온고압의 냉매는 증발기로 공급되어 쿨런트의 온도를 조절하게 된다.In addition, a refrigerant path may be additionally installed so that the refrigerant that has passed through the
제어부(미도시)는 본 발명의 냉각 시스템의 각 구성들의 동작을 제어하는데, 특히 반도체 설비의 냉각 요구 온도에 따라, 상기 온도센서(T1, T2)로부터 감지된 온도 값을 바탕으로 저온 솔레노이드 밸브(72) 또는 고온 솔레노이드 밸브(82)를 선택적으로 개방하거나 또는 모두 개방하여, 상기 서브 쿨러(60)를 거친 냉매가 상기 저온 팽창밸브(70) 또는 고온 팽창밸브(80)로 선택적으로 유입되거나 또는 동시에 유입되도록 제어한다. 또한 제어부는 저온 팽창밸브(70)와 고온 팽창밸브(80)의 개도량을 조절하여 냉매의 유량을 제어함으로써 온도를 미세하게 조절할 수 있다. 또한 제어부는 핫가스 솔레노이드 밸브(142)의 개폐를 제어하고 핫가스 밸브(140)의 개도량을 조절하여 쿨런트의 온도를 미세하게 조절할 수 있다. A control unit (not shown) controls the operation of each component of the cooling system of the present invention. In particular, according to the cooling demand temperature of the semiconductor facility, based on the temperature value sensed from the temperature sensors T1 and T2, the low temperature solenoid valve ( 72) or the high-
이하 본 발명의 실시예에 따라 쿨런트 순환에 따른 반도체 설비의 상대적인 고온, 중온, 저온 온도 제어 과정과, 이를 위한 싱글 냉각 시스템의 냉매 순환 과정을 설명하기로 한다. 여기서의 상대적인 온도는 증발기(90)에서 열교환되어 반도체 설비로 유입되는 쿨런트의 온도를 기준으로 온도제어를 할 수 있다. Hereinafter, a relatively high temperature, medium temperature, and low temperature temperature control process of a semiconductor facility according to coolant circulation according to an embodiment of the present invention, and a refrigerant circulation process of a single cooling system for this will be described. Here, the relative temperature can be controlled based on the temperature of the coolant that is heat-exchanged in the
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에서 사용되는 냉매는 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매가 적용된다.On the other hand, as described above, the refrigerant used in the present invention is a mixed refrigerant in which a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant are mixed.
먼저 도 2를 참조하여, 개략적으로 15 ~ 100℃ 의 고온 냉각 범위로 제어할 때의 냉매 및 쿨런트의 순환 과정을 살펴보기로 한다.First, with reference to FIG. 2 , the circulation process of the refrigerant and the coolant when the high temperature cooling range of 15 to 100° C. is schematically controlled will be described.
압축기(10)에서 압축된 냉매는 오일 쿨러(20)와 오일 분리기(30)를 거치는데, 압축기(10)에서 압축된 오일을 함유한 고온의 냉매는 오일 쿨러(20)에서 공정냉각수(P.C.W)와 열교환화여 온도가 낮아지며, 이 때 오일도 응축이 되어 오일 분리기(30)에서 오일이 걸러지게 된다. The refrigerant compressed in the
오일 분리기(30)를 거쳐 응축기(40)류 유입된 냉매는 공정냉각수(P.C.W)와 열교환되어 응축되고, 응축된 냉매는 수액기(50)를 거친 후 서브 쿨러(60)로 유입된다. 여기서 전술한 바와 같이 냉매는 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 것인데, 응축기(40)를 거치면서 상온 가스 냉매만 응축이 되고 저온 가스 냉매는 응축이 되지 않는다. 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매는 증발기(90)를 거친 냉매와 열교환되어 추가로 응축된다. The refrigerant flowing into the
이 때 제어부의 제어에 의해 저온 솔레노이드 밸브(72)는 닫히고 고온 솔레노이드 밸브(82)는 개방되어, 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 고온 팽창밸브(80)로 유입되게 된다. 고온 팽창밸브(80)를 거친 냉매는 증발기(90)로 유입되어 반도체 설비로 유입되는 쿨런트와 열교환을 하며, 증발기(90)를 거친 냉매는 다시 서브 쿨러(60)로 유입되어 전술한 바와 같이 응축기(40)를 거친 냉매와 열교환하게 되어 냉매를 추가로 응축시키는 역할을 하게 된다.At this time, under the control of the controller, the low-
서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 압축기(10)로 유입되며 이와 같이 순환하는 냉매는 폐회로를 구성하게 된다.The refrigerant passing through the sub-cooler 60 flows into the
한편, 반도체 설비에서 온도 조절을 위해 사용된 쿨런트는 회수되어 증발기(90)를 거치면서 냉매와 열교환되어 냉각되고, 냉각수 공급장치(100)에 의해 반도에 설비로 공급되는 과정을 반복하게 된다.On the other hand, the coolant used for temperature control in the semiconductor facility is recovered and heat-exchanged with the refrigerant while passing through the
다음으로 도 3을 참조하여, 개략적으로 -50 ~ -20℃ 의 저온 냉각 범위로 제어할 때의 냉매 및 쿨런트의 순환 과정을 살펴보기로 한다.Next, with reference to FIG. 3 , the circulation process of the refrigerant and the coolant when controlled in the low-temperature cooling range of approximately -50 to -20°C will be described.
압축기(10)에서 압축된 냉매가 오일 쿨러(20), 오일 분리기(30), 응축기(40), 수액기(50), 서브 쿨러(60)를 거치는 과정은 앞선 고온 온도 범위의 과정과 동일한다. The process in which the refrigerant compressed in the
전술한 바와 같이 응축기(40)를 거치면서 상온 가스 냉매만 응축이 되고 저온 가스 냉매는 응축이 되지 않는데, 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매는 증발기(90)를 거친 저온의 냉매와 열교환되어 추가로 응축되며, 따라서 저온 가스 냉매도 응축이 된다. As described above, only the room temperature gas refrigerant is condensed while passing through the
이 때 제어부의 제어에 의해 고온 솔레노이드 밸브(82)는 닫히고 저온 솔레노이드 밸브(72)는 개방되어, 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 저온 팽창밸브(70)로 유입되게 된다. 저온 팽창밸브(70)를 거친 냉매는 증발기(90)로 유입되어 반도체 설비로 유입되는 쿨런트와 열교환을 하며, 증발기(90)에서 열교환된 냉매는 다시 서브 쿨러(60)로 유입되어 전술한 바와 같이 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매와 열교환하게 되어 냉매를 추가로 응축시키는 역할을 하게 된다. At this time, under the control of the controller, the high-
쿨런트의 순환 과정은 앞선 고온 온도 범위 조건과 동일하다.The coolant circulation process is the same as the above-mentioned high temperature temperature range conditions.
마지막으로 도 4를 참조하여, 개략적으로 -20 ~ 15℃ 의 온도를 갖는 중온 냉각 범위로 제어할 때의 냉매 및 쿨런트의 순환 과정을 살펴보기로 한다.Finally, with reference to FIG. 4 , the circulation process of the refrigerant and the coolant when controlled in a medium temperature cooling range having a temperature of -20 to 15° C. will be described.
압축기(10)에서 압축된 냉매가 오일 쿨러(20), 오일 분리기(30), 응축기(40), 수액기(50), 서브 쿨러(60)를 거치는 과정은 앞선 고온 및 저온 온도 범위의 과정과 동일한다. The process in which the refrigerant compressed in the
전술한 바와 같이 응축기(40)를 거치면서 상온 가스 냉매만 응축이 되고 저온 가스 냉매는 응축이 되지 않는데, 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매는 증발기(90)를 거친 중온의 냉매와 열교환되어 추가로 응축되며, 저온 가스 냉매는 일부가 응축이 된다. 즉, 저온 가스 냉매는 반액 상태가 된다. As described above, while passing through the
이 때 고온 솔레노이드 밸브(82)와 저온 솔레노이드 밸브(72)는 모두 개방되고, 따라서 서브 쿨러(60)를 거친 냉매는 고온 팽창밸브(80)와 저온 팽창밸브(70)로 분기되어 유입되게 된다. 제어부는 고온 팽창밸브(80)와 저온 팽창밸브(70)의 개도량을 조절하여 온도를 조절하게 된다. At this time, both the high-
고온 팽창밸브(80)와 저온 팽창밸브(70)를 거친 냉매는 증발기(90)로 유입되어 반도체 설비로 유입되는 쿨런트와 열교환을 하며, 증발기(90)에서 열교환된 냉매는 다시 서브 쿨러(60)로 유입되어 전술한 바와 같이 응축기(40)를 거쳐 서브 쿨러(60)로 유입되는 냉매와 열교환하게 되어 냉매를 추가로 응축시키는 역할을 하게 된다. The refrigerant that has passed through the high-
쿨런트의 순환 과정은 앞선 고온 및 저온 온도 범위 조건과 동일하다The coolant circulation process is the same as the above high and low temperature range conditions.
이와 같이 본 발명에 의하면 쿨런트를 냉각시키기 위한 냉매로 상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 사용하고, 응축기에 응축된 냉매를 증발기를 거친 냉매와 열교환하여 추가(2차)로 응축시키는 서브 쿨러를 구비함으로써, 냉매의 과냉각도를 늘려 증발 효율을 높일 수 있으며, 압축기의 고압 압력을 낮추는 이점을 가진다. 결국 같은 마력의 압축기로 더 많은 냉동 능력을 발휘하므로, 전기사용량 및 생산비용이 절감되는 이점이 있다. As described above, according to the present invention, a mixed refrigerant in which a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant are mixed is used as a refrigerant for cooling the coolant, and the refrigerant condensed in the condenser exchanges heat with the refrigerant that has passed through the evaporator and is additionally (secondary) condensed By providing a sub-cooler, it is possible to increase the degree of supercooling of the refrigerant to increase the evaporation efficiency, and has the advantage of lowering the high pressure pressure of the compressor. As a result, more refrigeration capacity is exhibited with the same horsepower compressor, so electricity consumption and production cost are reduced.
또한 넓은 범위의 제어하기 위해 고온 온도 제어시 냉매가 고온 팽창밸브를 거치도록 하고 저온 온도 제어시 저온 팽창밸브를 거치도록 하며 중온 온도 제어시 두 개의 팽창밸브를 모두 거치도록 하여, 냉매의 관리와 온도 조절이 더욱 편리한 이점이 있다.In addition, in order to control a wide range, the refrigerant goes through the high temperature expansion valve when controlling the high temperature temperature, the low temperature expansion valve when controlling the low temperature temperature, and both expansion valves when controlling the medium temperature temperature. There is an advantage that the adjustment is more convenient.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. That is, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make numerous changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications are possible. Equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.
10. 압축기 20. 오일 쿨러
30. 오일 분리기 40. 응축기
60. 서브 쿨러 70. 저온 팽창밸브
72. 저온 솔레노이드 밸브 80. 고온 팽창밸브
82. 고온 솔레노이드 밸브 90. 증발기
100. 쿨런트 공급장치 140. 핫가스 밸브
150. 고온 압력제어용 팽창밸브10.
30.
60.
72. Low
82. High
100.
150. Expansion valve for high temperature pressure control
Claims (4)
상온 가스 냉매와 저온 가스 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브 및 상기 팽창된 냉매의 기화열을 이용하여 상기 쿨런트를 냉각시키는 증발기를 포함하는 냉각장치;
냉매 순환 경로상 상기 응축기 후단에 설치되어, 상기 응축기를 거친 냉매를 상기 증발기를 거친 냉매와 열교환하여 추가로 응축시키는 서브 쿨러; 및,
상기 쿨런트의 냉각 요구 온도에 따라 상기 팽창밸브의 개폐량을 조절하는 제어부;를 포함하며,
상기 서브 쿨러와 상기 증발기 사이에는 복수의 냉매 순환 경로가 형성되고, 상기 복수의 냉매 순환 경로상에는 각각 팽창밸브가 설치되어, 상기 제어부는 쿨런트의 저온, 중온, 고온 범위에 따라 상기 서브 쿨러를 거친 냉매가 서로 다른 냉매 순환 경로로 이동하도록 제어하되,
상기 팽창밸브는, 상기 서브 쿨러와 증발기 사이의 제1 경로상에 설치되는 저온 팽창밸브 및 상기 서브 쿨러와 증발기 사이의 제2 경로상에 설치되는 고온 팽창밸브를 포함하고,
상기 제1 경로상 및 제2 경로상의 상기 저온 및 고온 팽창밸브 전단에는 저온 및 고온 솔레노이드 밸브가 각각 설치되며,
상기 제어부는 쿨런트의 냉각 요구 온도에 따라 상기 저온 솔레노이드 밸브 또는 고온 솔레노이드 밸브를 선택적으로 개방하거나 또는 모두 개방하여, 상기 서브 쿨러를 거친 냉매가 상기 저온 팽창밸브 또는 고온 팽창밸브로 선택적으로 유입되거나 또는 동시에 유입되도록 하고,
상기 증발기와 상기 서브 쿨러의 냉매 순환 경로에는 상기 서브 쿨러를 거친 냉매가 유입될 수 있도록 제3 경로가 연결되고, 상기 제3 경로상에는 고온 압력제어용 팽창밸브와 전단에 구비되는 고온 압력제어용 솔레노이드 밸브가 설치되며,
상기 제어부는 상기 쿨런트의 냉각 요구 온도가 고온 범위인 경우, 상기 고온 압력제어용 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 서브 쿨러를 거친 냉매의 일부가 상기 고온 압력제어용 팽창밸브로 유입되도록 하여, 상기 서브 쿨러를 거친 냉매의 일부는 제3 경로를 거치면서 증발기를 통과한 냉매와 합쳐진 후 다시 서브 쿨러를 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템.
As a cooling system that can variably select and cool the coolant supplied to semiconductor equipment into a relatively low, medium, and high temperature range according to the cooling required temperature,
A compressor for compressing a mixed refrigerant in which a room temperature gas refrigerant and a low temperature gas refrigerant are mixed, a condenser for condensing the compressed refrigerant, an expansion valve for expanding the condensed refrigerant, and the heat of vaporization of the expanded refrigerant a cooling device comprising an evaporator to cool the;
a sub-cooler installed at the rear end of the condenser on the refrigerant circulation path to heat-exchange the refrigerant passing through the condenser with the refrigerant passing through the evaporator to further condense; and,
a control unit that adjusts the opening/closing amount of the expansion valve according to the cooling required temperature of the coolant;
A plurality of refrigerant circulation paths are formed between the sub-cooler and the evaporator, and an expansion valve is installed on each of the plurality of refrigerant circulation paths, and the control unit passes through the sub-cooler according to the low, medium, and high temperature range of the coolant. Control the refrigerant to move through different refrigerant circulation paths,
The expansion valve includes a low-temperature expansion valve installed on a first path between the sub-cooler and the evaporator and a high-temperature expansion valve installed on a second path between the sub-cooler and the evaporator,
Low-temperature and high-temperature solenoid valves are installed in front of the low-temperature and high-temperature expansion valves on the first path and on the second path, respectively,
The control unit selectively opens or all of the low-temperature solenoid valves or high-temperature solenoid valves according to the cooling demand temperature of the coolant, so that the refrigerant that has passed through the sub-cooler is selectively introduced into the low-temperature expansion valve or high-temperature expansion valve, or to flow in at the same time,
A third path is connected to the refrigerant circulation path of the evaporator and the sub-cooler so that the refrigerant that has passed through the sub-cooler can be introduced, and an expansion valve for high-temperature pressure control and a solenoid valve for high-temperature pressure control provided in the front stage on the third path. installed,
When the cooling demand temperature of the coolant is in a high temperature range, the control unit controls the high temperature pressure control solenoid valve so that a portion of the refrigerant that has passed through the sub-cooler flows into the high-temperature pressure control expansion valve, which passes through the sub-cooler. A portion of the refrigerant is combined with the refrigerant that has passed through the evaporator while passing through the third path, and then passes through the sub-cooler again.
상기 고온 팽창밸브는 저온 팽창밸브보다 냉매 통과 유로의 단면적(오리피스 구경)이 큰 것을 특징으로 하는 반도체 설비용 싱글 냉각 시스템.
The method of claim 1,
The single cooling system for semiconductor equipment, characterized in that the high-temperature expansion valve has a larger cross-sectional area (orifice diameter) of the refrigerant passage than the low-temperature expansion valve.
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