KR102452990B1 - 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치 및 열부하의 냉각 방법 - Google Patents

안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치 및 열부하의 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 열부하의 가동중에 냉각액의 공급이 정지했을 경우이어도 상기 열부하의 냉각을 계속할 수 있는 냉각액 공급 장치를 제공한다.
(해결 수단) 냉각액 공급 장치(1)와 열부하(100)를 연결하는 냉각액 순환로(54)와, 상기 냉각액 공급 장치(1)와 방열액 공급 장치(110)를 연결하는 방열액 순환로(55)를 바이패스관(42, 43)을 통해 접속하고, 상기 냉각액 공급 장치(1)로부터 냉각액이 상기 열부하(100)에 공급되어 있을 때에는 과열 방지 밸브(45, 47)에서 상기 바이패스관(42, 43)을 폐쇄함으로써 상기 냉각액 순환로(54)와 방열액 순환로(55)를 차단하고, 상기 냉각액 공급 장치(1)로부터 냉각액이 상기 열부하(100)에 공급되지 않게 되었을 때, 상기 과열 방지 밸브(45, 47)로 상기 바이패스관(42, 43)을 개방해서 상기 냉각액 순환로(54)와 방열액 순환로(55)를 서로 접속함으로써 상기 방열액에 공급한다.

Description

안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치 및 열부하의 냉각 방법{COOLING FLUID SUPPLY APPARATUS WITH SAFETY MECHANISM AND METHOD FOR COOLING HEAT LOAD}
본 발명은 반도체 제조 장치와 같은 발열하는 장치(열부하)에 냉각액을 공급하기 위한 냉각액 공급 장치에 관한 것이며, 더 상세하게는 어떠한 이상에 의해 상기 냉각액 공급 장치의 운전이 정지해서 냉각액이 열부하에 공급되지 않게 된 경우이어도 상기 열부하의 냉각을 계속함으로써 상기 열부하의 과열을 방지할 수 있는 안전 기구를 구비한 냉각액 공급 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 열부하의 냉각 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체 제조 장치나 액정 제조 장치 등의 각종 제조 장치는 가동시에 히터 등에 의해 가열되기 때문에 냉각액 공급 장치로부터 냉각액을 공급해서 냉각함으로써 그 온도를 일정하게 유지하도록 하고 있다. 이와 같은 냉각액 공급 장치는 상기 제조 장치(열부하)의 가동 중에 어떠한 이상에 의해 상기 냉각액 공급 장치의 운전이 정지해서 냉각액이 상기 열부하에 공급되지 않게 된 경우이어도 상기 열부하의 냉각을 계속함으로써 그 과열을 방지하는 것이 가능하도록 안전 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
특허문헌 1에는 수냉식의 IC 시험 장치가 개시되어 있고, 이 1C 시험 장치는 테스트 헤드측의 수냉 시스템에 이상이 발생했을 경우에 냉각수의 공급 장치에 관계없이 테스트 헤드측의 수냉 시스템을 안전하게 정지하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
그러나, 상기 IC 시험 장치는 테스트 헤드측의 수냉 시스템에 이상이 발생했을 경우에 대해서는 이 테스트 헤드측의 수냉 시스템을 정지함으로써 안전성을 유지할 수는 있지만, 냉각수의 공급 장치측에 이상이 발생해서 냉각수가 공급되지 않게 되었을 경우에 테스트 헤드가 냉각되지 않게 되기 때문에 상기 테스트 헤드가 이상 과열되기 쉽다는 문제가 있다.
일본 특허공개 2009-25150호 공보
본 발명의 기술적 과제는 열부하의 가동 중에 어떠한 이상에 의해 냉각액 공급 장치의 운전이 정지해서 열부하에 냉각액이 공급되지 않게 된 경우이어도 상기 열부하의 냉각을 계속함으로써 그 과열을 방지할 수 있는 안전성이 우수한 냉각액 공급 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 의한 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치는 냉각액과 방열액을 열교환시켜서 상기 냉각액의 온도를 조절하는 온도 조절부와, 상기 온도 조절부를 열부하 및 방열액 공급 장치에 유저 배관을 통해 접속하기 위한 유저 배관 접속부를 갖고 있다.
상기 유저 배관 접속부는 상기 냉각액이 상기 온도 조절부로부터 상기 열부하를 향해서 유출되는 냉각액 유출관과, 상기 냉각액이 상기 열부하로부터 상기 온도 조절부를 향해서 유입되는 냉각액 유입관과, 상기 방열액이 상기 방열액 공급 장치로부터 상기 온도 조절부를 향해서 유입되는 방열액 유입관과, 상기 방열액이 상기 온도 조절부로부터 상기 방열액 공급 장치를 향해서 유출되는 방열액 유출관을 가짐과 아울러 상기 냉각액 유출관과 상기 방열액 유입관을 연결하는 제 1 바이패스관과, 상기 냉각액 유입관과 상기 방열액 유출관을 연결하는 제 2 바이패스관을 갖고, 상기 제 1 바이패스관에는 상기 제 1 바이패스관을 개폐하는 제 1 과열 방지 밸브와, 상기 냉각액 유출관으로부터 상기 방열액 유입관을 향하는 액의 흐름을 저지하는 제 1 체크 밸브가 접속되고, 상기 제 2 바이패스관에는 상기 제 2 바이패스관을 개폐하는 제 2 과열 방지 밸브와, 상기 방열액 유출관으로부터 상기 냉각액 유입관을 향하는 액의 흐름을 저지하는 제 2 체크 밸브가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 상기 제 1 과열 방지 밸브 및 제 2 과열 방지 밸브는 상기 온도 조절부의 운전시에 상기 제 1 바이패스관 및 제 2 바이패스관을 폐쇄하고, 상기 온도 조절부의 운전 정지시에 상기 제 1 바이패스관 및 제 2 바이패스관을 개방하도록 조작된다.
본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 냉각액 유출관의 상기 제 1 바이패스관이 접속된 위치보다 상기 온도 조절부측에 근접한 위치에 상기 온도 조절부를 향하는 액의 역류를 저지하는 제 3 체크 밸브가 접속되어 있는 것이다.
또한, 상기 제 1 바이패스관에는 상기 방열액 유입관과 제 1 과열 방지 밸브 사이에 상기 방열액을 여과하기 위한 필터가 접속되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 구체적 구성 형태에 의하면 상기 온도 조절부가 상기 냉각액과 방열액을 열교환시키는 열교환기와, 온도 조절된 냉각액을 상기 냉각액 유출관을 통해서 상기 열부하에 송출하는 냉각액 펌프와, 상기 냉각액의 유로를 개폐하는 냉각 유로 개폐 밸브를 갖고, 상기 냉각 유로 개폐 밸브는 상기 온도 조절부의 운전시에 상기 냉각액의 유로를 개방하고, 상기 온도 조절부의 운전 정지시에 상기 냉각액의 유로를 폐쇄한다.
상기 온도 조절부는 하우징을 갖고 있고, 상기 하우징의 내부에 상기 열교환기와 냉각액 펌프와 냉각 유로 개폐 밸브가 설치되고, 상기 유저 배관 접속부는 상기 하우징의 외부에 배치되어 있다.
또한, 본 발명에 의하면 냉각액 공급 장치와 열부하를 연결하는 냉각액 순환로를 순환하는 냉각액과, 상기 냉각액 공급 장치와 방열액 공급 장치를 연결하는 방열액 순환로를 순환하는 방열액을 상기 냉각액 공급 장치에 설치한 열교환기로 열교환시킴으로써 상기 냉각액의 온도 조절을 행하고, 온도 조절된 냉각액을 상기 냉각액 공급 장치에 설치한 냉각액 펌프로 상기 열부하에 공급해서 상기 열부하를 냉각하는 냉각 방법이 제공된다.
이 냉각 방법에 있어서는 상기 냉각액 순환로와 방열액 순환로를 과열 방지밸브에 의해 개폐되는 바이패스관을 통해 접속하고, 상기 냉각액 공급 장치의 운전에 의해 냉각액이 상기 열부하에 공급되어 있을 때에는 상기 과열 방지 밸브로 상기 바이패스관을 폐쇄함으로써 상기 냉각액 순환로와 방열액 순환로를 서로 차단하고, 상기 냉각액 공급 장치의 운전 정지에 의해 상기 냉각액이 상기 열부하에 공급되지 않게 되었을 때 상기 과열 방지 밸브로 상기 바이패스관을 개방해서 상기 냉각액 순환로와 방열액 순환로를 서로 접속함으로써 상기 방열액 공급 장치로부터의 방열액을 상기 열부하에 공급한다.
상기 냉각 방법에 있어서 바람직하게는 상기 냉각액 공급 장치의 기동시에는 상기 과열 방지 밸브의 폐쇄 동작 개시 후에 지연 시간을 두고 상기 냉각액 펌프를 운전하고, 상기 냉각액 공급 장치의 운전이 통전 상태에서 정지되었을 때에는 상기 냉각액 펌프의 정지 후에 지연 시간을 두고 상기 과열 방지 밸브를 개방하는 것이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 상기 냉각액 공급 장치의 운전이 어떠한 이상에 의해 정지하고, 냉각액이 상기 열부하에 공급되지 않게 되었을 경우이어도 상기 방열액을 열부하에 공급함으로써 상기 열부하를 냉각할 수 있기 때문에 상기 열부하의 과열을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치의 실시형태를 기호화해서 나타내는 회로도이다.
도 2는 상기 냉각액 공급 장치를 사용해서 열부하를 냉각하는 제 1 냉각 방법에 대한 제어 플로우 차트이다.
도 3은 상기 냉각액 공급 장치를 사용해서 열부하를 냉각하는 제 2 냉각 방법에 대한 제어 플로우 차트이다.
도 4는 제 2 냉각 방법에 관한 타임 차트이다.
도 1은 본 발명에 의한 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치의 일실시형태를 기호화해서 나타내는 것이다. 이 냉각액 공급 장치(1)는 냉각액(C)과 방열액(R)을 열교환시켜서 상기 냉각액의 온도를 조절하는 온도 조절부(2)와, 상기 온도 조절부(2)와 열부하(100) 및 방열액 공급 장치(110)를 각각 유저 배관(101a, 101b, 113a, 113b)을 통해 접속하기 위한 유저 배관 접속부(3)를 갖고 있다.
상기 열부하(100)는 반도체 제조 장치나 액정 제조 장치와 같이 가동시에 히터 등에 의해 가열됨으로써 발열하는 부하이며, 상기 냉각액 공급 장치(1)로부터 공급되는 냉각액(C)에 의해 냉각됨으로써 일정 온도로 유지된다.
또한, 상기 방열액(R)은 상기 열부하(100)의 냉각에 의해 승온된 상기 냉각액으로부터 열을 받아서 방열하는 것이며, 열을 받은 상기 방열액은 상기 냉각액 공급 장치(1)와는 다른 장소에 설치된 상기 방열액 공급 장치(110)의 방열부(111)에서 방열함으로써 냉각된 후 방열액 펌프(112)에 의해 상기 온도 조절부(2)에 공급되도록 되어 있다.
상기 냉각액 및 방열액에는 공업용수(퍼실리티 워터)나 순수 또는 시수 등이 사용된다. 이 경우 통상은 상기 냉각액으로서 방열액보다 불순물이 적은 깨끗한 물이 사용되지만, 양자는 같은 것이어도 좋고, 어느 한쪽이 부동액이어도 상관없다. 요컨대, 서로 혼합해도 화학 변화를 일으키지 않는 액끼리이면 좋다. 도시한 실시형태에서는 상기 방열액에 공업용수가 사용되고, 상기 냉각액에는 상기 방열액보다 깨끗한 물이 사용되고 있다.
상기 온도 조절부(2)는 하우징(10)의 내부에 상기 냉각액과 방열액을 열교환 시키는 열교환기(11)와, 상기 방열액의 열교환에 의해 온도 조절된 냉각액을 수용하는 냉각액 탱크(12)와, 상기 냉각액 탱크(12) 내의 냉각액을 상기 열부하(100)를 향해서 송출하는 냉각액 펌프(13)와, 미리 입력된 프로그램에 따라서 상기 냉각액 공급 장치(1) 전체를 제어하는 제어 장치(14)를 갖고, 상기 하우징(10)의 표면에는 조작 스위치나 표시등 등이 설치된 조작·표시 패널(15)이 배치되어 있다.
또한, 상기 하우징(10)의 내부에 있어서는 상기 냉각액 펌프(13)의 토출구에 냉각액 토출관(18)이 접속되고, 상기 열교환기(11)의 냉각액 출구와 상기 냉각액 탱크(12) 사이에 냉각액 회수관(19)이 접속되고, 상기 열교환기(11)의 냉각액 입구에 냉각액 리턴관(20)이 접속되고, 상기 열교환기(11)의 방열액 입구에 방열액 입구관(21)이 접속되고, 상기 열교환기(11)의 방열액 출구에 방열액 출구관(22)이 접속되어 있다.
상기 냉각액 회수관(19)에는 냉각액의 리턴측 유로를 개폐하는 냉각 유로 개폐 밸브(23)와, 상기 열교환기(11)에 의해 온도 조정된 후의 냉각액의 온도를 검출하는 제 1 온도 센서(24)가 접속되고, 상기 방열액 출구관(22)에는 상기 제 1 온도 센서(24)로 검출되는 냉각액의 온도에 따라서 상기 제어 장치(14)에 의해 개폐 제어되는 방열 유로 개폐 밸브(25)가 접속되어 있다.
상기 냉각 유로 개폐 밸브(23) 및 방열 유로 개폐 밸브(25)는 모두 상폐형의 2포트 전자 밸브에 의해 형성되어 있으며, 상기 제어 장치(14)에 전기적으로 접속되고, 냉각액 공급 장치(1)가 운전되고 있지 않을 때에는 도시한 바와 같이 비통전에 의해 밸브 폐쇄 상태에 있어서 상기 냉각액 회수관(19) 및 방열액 출구관(22)을 각각 폐쇄하고, 상기 냉각액 공급 장치(1)가 운전되어 있을 때에는 통전에 의해 밸브 개방 상태로 스위칭되고, 상기 냉각액 회수관(19) 및 방열액 출구관(22)을 각각 개방한다.
또한, 도시한 예에서는 상기 냉각 유로 개폐 밸브(23) 및 방열 유로 개폐 밸브(25)가 체크 기능을 가진 단동 솔레노이드·스프링 리턴형의 파일럿식 2포트 전자 밸브로 형성되어 있지만, 체크 기능을 갖지 않는 2포트 밸브로 형성할 수도 있다.
상기 냉각액 토출관(18)과 상기 냉각액 리턴관(20)에는 분기관(26)의 일단과 타단이 접속되고, 상기 분기관(26)에 상기 냉각액 리턴관(20)으로부터 냉각액 토출관(18)을 향하는 냉각액의 역류를 저지하는 분기관용 체크 밸브(27)가 접속되어 있다. 이 분기관(26)은 상기 냉각액 토출관(18)으로부터 열부하(100)를 향해서 송출되는 냉각액의 일부를 상기 냉각액 리턴관(20)에 분류시킴으로써 상기 냉각액 공급 장치(1)의 안전성을 유지하기 위한 것이다.
또한, 상기 냉각액 토출관(18)에는 상기 열부하(100)를 향해서 송출되는 냉각액의 온도를 검출하는 제 2 온도 센서(29)와, 상기 냉각액의 압력을 검출하는 압력 센서(30)가 접속되고, 상기 냉각액 리턴관(20)에는 열부하(100)로부터 환류해 온 냉각액의 유량을 검출하는 냉각액 유량 센서(31)가 접속되고, 상기 방열액 입구관(21)에는 방열액의 유량을 검출하는 방열액 유량 센서(32)가 접속되어 있다.
상기 제 2 온도 센서(29), 압력 센서(30), 냉각액 유량 센서(31) 및 방열액 유량 센서(32)는 각각 상기 제어 장치(14)에 전기적으로 접속되고, 각각의 검출 신호에 의거하여 냉각액 공급 장치(1)의 제어나 운전 상황의 표시 또는 경보의 발생 등이 행해진다.
또한, 상기 냉각액 탱크(12)의 내부에는 상기 냉각액(C)의 액위치를 검출하는 제 1-제 3의 액위치 센서(33a, 33b, 33c)와, 상기 냉각액(C)을 가열하기 위한 히터(34)와, 상기 냉각액(C)의 온도가 지나치게 상승했을 때 작동해서 장치를 정지시키는 온도 퓨즈(35)가 설치되어 각각 상기 제어 장치(14)에 전기적으로 접속되어 있다.
상기 제 1 액위치 센서(33a)는 액위치가 상한에 도달한 것을 검출하고, 제 2 액위치 센서(33b)는 액위치가 하한에 가까운 것을 검출하고, 제 3 액위치 센서(33c)는 액위치가 하한에 도달한 것을 검출하여 각각 경보 신호를 발하는 것이다.
상기 히터(34)는 상기 냉각액 공급 장치(1)의 기동시 등에 상기 냉각액의 온도가 지나치게 낮을 경우에 상기 냉각액을 열부하(100)의 냉각에 적합한 온도가 되도록 가열하기 위한 것이다.
상기 유저 배관 접속부(3)는 상기 온도 조절부(2)의 하우징(10)의 외부에 배치되어 있고, 상기 냉각액 토출관(18)에 접속된 냉각액 유출관(38)과, 상기 냉각액 리턴관(20)에 접속된 냉각액 유입관(39)과, 상기 방열액 입구관(21)에 접속된 방열액 유입관(40)과, 상기 방열액 출구관(22)에 접속된 방열액 유출관(41)을 갖고 있다.
상기 냉각액 유출관(38)과 방열액 유입관(40)은 그들의 중간점끼리가 제 1 바이패스관(42)에 의해 접속되고, 상기 냉각액 유입관(39)과 방열액 유출관(41)은 그들의 중간점끼리가 제 2 바이패스관(43)에 의해 접속되어 있다. 그리고, 상기 제 1 바이패스관(42)에는 상기 방열액 유입관(40)측으로부터 냉각액 유출관(38)측을 향해서 순차적으로 상기 방열액을 여과하기 위한 필터(44)와, 상기 제 1 바이패스관(42)을 개폐하는 제 1 과열 방지 밸브(45)와, 상기 냉각액 유출관(38)으로부터 방열액 유입관(40)을 향하는 액의 흐름을 저지하는 제 1 체크 밸브(46)가 직렬로 접속되고, 상기 제 2 바이패스관(43)에는 상기 냉각액 유입관(39)측으로부터 방열액 유출관(41)측을 향해서 순차적으로 상기 제 2 바이패스관(43)을 개폐하는 제 2 과열 방지 밸브(47)와, 상기 방열액 유출관(41)으로부터 냉각액 유입관(39)을 향하는 액의 흐름을 저지하는 제 2 체크 밸브(48)가 접속되어 있다.
상기 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 과열 방지 밸브(47)는 모두 상개형의 2포트 전자 밸브에 의해서 형성된 것이며, 상기 제어 장치(14)에 전기적으로 접속되고, 상기 제어 장치(14)에 의해 상기 냉각액 공급 장치(1)가 운전되고 있지 않을 때에는 도시한 바와 같이 비통전에 의해 개방 상태에 있어서 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)을 개방(연통)하고, 상기 냉각액 공급 장치(1)가 정상적으로 운전되고 있을 때에는 통전에 의해 폐쇄 상태로 스위칭되어 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)을 폐쇄(차단)하도록 제어된다.
또한, 도시한 예에서는 상기 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 과열 방지 밸브(47)가 체크 기능을 가진 단동 솔레노이드·스프링 리턴형의 파일럿식 2포트 전자 밸브로 형성되어 있지만, 체크 기능을 갖지 않는 2포트 밸브로 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 과열 방지 밸브(47)는 워터 해머를 억제하기 위해서 도 4에 나타내는 바와 같이 폐쇄 동작 및 개방 동작이 각각 시간(t 및 t')(초)을 들여서 천천히 행해지도록 구성되어 있다.
상기 냉각액 유출관(38)에는 상기 제 1 바이패스관(42)이 접속된 위치로부터 상기 온도 조절부(2)측에 근접한 위치에 상기 온도 조절부(2)를 향하는 액의 역류를 저지하는 제 3 체크 밸브(49)가 접속되어 있다.
도면 중의 부호 50은 냉각액 탱크(12)에 접속된 드레인 밸브, 부호 51은 상기 하우징(10) 내의 액 누설을 검출하는 액 누설 센서이다.
상기 구성을 갖는 냉각액 공급 장치(1)로 상기 열부하(100)를 냉각할 때에는 상기 냉각액 유출관(38)에 상기 열부하(100)의 입구에 접속된 열부하 입구측 유저 배관(101a)을 접속함과 아울러 상기 냉각액 유입관(39)에 상기 열부하(100)의 출구에 접속된 열부하 출구측 유저 배관(101b)을 접속하고, 또한 상기 방열액 유입관(40)에 상기 방열액 공급 장치(110)의 방열액 펌프(112)의 토출구에 접속된 방열액 송출측 유저 배관(113a)을 접속함과 아울러 상기 방열액 공급 장치(110)의 방열부(111)의 리턴구에 접속된 방열액 리턴측 유저 배관(113b)을 접속한다.
이것에 의해 상기 냉각액 탱크(12), 냉각액 펌프(13), 냉각액 토출관(18), 냉각액 유출관(38), 열부하 입구측 유저 배관(101a), 열부하(100), 열부하 출구측 유저 배관(101b), 냉각액 유입관(39), 냉각액 리턴관(20), 열교환기(11) 및 냉각액 회수관(19)에 의해 상기 냉각액(C)이 순환하는 냉각액 순환로(54)가 형성되고, 또한 상기 방열액 공급 장치(110), 방열액 송출측 유저 배관(113a), 방열액 유입관(40), 방열액 입구관(21), 열교환기(11), 방열액 출구관(22), 방열액 유출관(41) 및 방열액 리턴측 유저 배관(113b)에 의해 상기 방열액(R)이 순환하는 방열액 순환로(55)가 형성된다.
이어서, 상기 냉각액 공급 장치(1)를 사용해서 상기 열부하(100)를 냉각하는 방법에 대해서 설명한다. 도 2는 제 1 냉각 방법에 있어서의 제어 플로우 차트이다.
이 제 1 냉각 방법에 있어서 스텝 ST1은 상기 냉각액 공급 장치(1)의 전원 브레이커(도시 생략)가 온이 되어서 상기 냉각액 공급 장치(1)에 통전되어 있을 때의 상태이다. 이때, 상기 제 1 바이패스관(42)의 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 바이패스관(43)의 제 2 과열 방지 밸브(47)는 개방되고, 상기 냉각 유로 개폐 밸브(23) 및 방열 유로 개폐 밸브(25)는 폐쇄되어 있기 때문에 유저측에서 준비된 상기 방열액 공급 장치(110)가 운전되고 있으면 방열액이 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)으로부터 냉각액 순환로(54)로 유입해서 열부하(100)에 공급된다.
이어서, 스텝 ST2에서 상기 냉각액 공급 장치(1), 즉 온도 조절부(2)가 기동하고 있는지의 여부가 판정된다. 아직 기동하고 있지 않을 때에는 정지라고 판단되어서 스텝 ST1로 리턴되고, 상기 스텝 ST1과 스텝 ST2의 제어가 계속된다. 한편, 상기 온도 조절부(2)의 기동 버튼이 눌려서 상기 온도 조절부(2)가 기동하고 있을 때에는 스텝 ST3으로부터 스텝 ST4로 진행한다.
상기 스텝 ST3에서는 상기 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 과열 방지 밸브(47)가 각각 폐쇄 상태로 스위칭됨으로써 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)이 폐쇄되어 상기 열부하(100)에 대한 상기 방열액의 공급이 정지된다.
계속해서, 상기 스텝 ST4에서 상기 냉각액 펌프(13)의 운전이 개시됨과 아울러 냉각액 회수관(19)에 접속된 냉각 유로 개폐 밸브(23)가 개방된다. 그것과 동시에 냉각액 송출관에 접속된 방열 유로 개폐 밸브(25)도 개방된다. 이것에 의해 상기 냉각액 순환로(54) 내를 냉각액이 순환해서 상기 열부하(100)가 냉각됨과 동시에 상기 방열액 순환로(55) 내를 방열액이 순환하고, 열교환기(11) 내에서 상기 방열액과 상기 냉각액의 열교환이 이루어짐으로써 상기 냉각액의 온도 조절이 행해진다.
이때, 상기 열교환기(11)를 나와서 냉각액 탱크(12)를 향하는 냉각액의 온도는 상기 제 1 온도 센서(24)에 의해 검출되고, 그 온도가 설정 온도보다 낮은 경우에는 상기 방열 유로 개폐 밸브(25)가 폐쇄됨으로써 방열액의 순환이 정지되어 상기 냉각액과의 열교환이 중단되어서 상기 냉각액의 온도 조절이 중단된다. 그리고, 상기 냉각액의 온도가 설정 온도보다 높아지면 상기 방열 유로 개폐 밸브(25)가 개방되어서 방열액의 공급이 재개됨으로써 상기 냉각액과의 열교환이 재개되어서 상기 냉각액의 온도 조절이 재개된다.
계속해서, 스텝 ST5에서 상기 온도 조절부(2)가 정상적으로 운전되고 있는지의 여부의 판정이 행해진다. 그리고, 정상적으로 운전되고 있다고 판정되었을 때에는 스텝 ST4로 리턴해서 상기 스텝 ST4와 스텝 ST5의 제어가 계속해서 행해지고, 운전되고 있지 않다(정지되어 있다)고 판정되었을 때에는 스텝 ST6으로부터 스텝 ST7로 진행된다.
상기 온도 조절부(2)가 정상적으로 운전되고 있지 않은 상태라는 것은, 예를 들면 상기 온도 조절부(2)가 정지 버튼을 누름으로써 통상 정지했을 경우나 긴급 정지 버튼의 조작에 의해 긴급 정지했을 경우, 상기 액위치 센서(33a, 33b, 33c)나 온도 센서(24, 29), 압력 센서(30), 유량 센서(31, 32) 등으로부터의 이상 신호를 수신해서 알람 정지한 경우 또는 전원 브레이커의 오프나 정전 등에 의해 비상 정지했을 경우 등이다.
상기 스텝 ST6에 있어서는 상기 냉각액 펌프(13)가 정지됨과 아울러 냉각 유로 개폐 밸브(23)가 폐쇄됨으로써 열부하(100)에 대한 냉각액의 공급이 정지된다. 동시에 방열 유로 개폐 밸브(25)가 폐쇄됨으로써 상기 방열액의 순환도 정지된다.
또한, 상기 스텝 ST7에 있어서 상기 제 1 바이패스관(42)의 제 1 과열 방지 밸브(45)와 제 2 바이패스관(43)의 제 2 과열 방지 밸브(47)가 각각 개방된다.
또한, 상기 온도 조절부(2)가 전원 브레이커의 오프나 정전 등에 의해 비상 정지했을 경우, 상기 냉각액 공급 장치(1)는 비통전의 상태가 되고, 상기 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 과열 방지 밸브(47)와, 상기 냉각 유로 개폐 밸브(23) 및 방열 유로 개폐 밸브(25)는 각각 비통전 상태가 되기 때문에 상기 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 과열 방지 밸브(47)는 개방되고, 상기 냉각 유로 개폐 밸브(23) 및 방열 유로 개폐 밸브(25)는 폐쇄된다. 그들의 스위칭 동작은 거의 동시에 행해지기 때문에 상기 스텝 ST6과 스텝 ST7은 거의 동시에 행해지게 된다.
이상의 제어에 의해 상기 방열액 공급 장치(110)의 방열액 펌프(112)로부터 방열액 송출측 유저 배관(113a)을 통해서 방열액 유입관(40)에 보내진 방열액은 상기 제 1 바이패스관(42)을 통해서 냉각액 유출관(38)에 유입하고, 열부하 입구측 유저 배관(101a)을 통해서 열부하(100)에 공급되어 상기 열부하(100)를 냉각한다. 그리고, 상기 열부하(100)를 냉각한 방열액은 열부하 출구측 유저 배관(101b)으로부터 냉각액 유입관(39) 및 상기 제 2 바이패스관(43)을 통해서 방열액 유출관(41)에 유입하고, 상기 방열액 리턴측 유저 배관(113b)을 거쳐서 상기 방열액 공급 장치(110)에 귀환한다는 바와 같이 상기 열부하(100)와 방열액 공급 장치(110) 사이를 순환하여 상기 열부하(100)를 냉각한다.
이때, 상기 방열액 유입관(40)으로부터 상기 제 1 바이패스관(42)에 유입하는 방열액은 상기 필터(44)를 지남으로써 여과되어 불순물이 제거되기 때문에 깨끗한 냉각액과 혼합해도 상기 냉각액을 오염시킬 일이 없다. 상기 필터(44)는 방열액의 종류에 의해 적정한 것을 선택적으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 필터(44)는 냉각액과 같은 방열액을 사용할 때에는 반드시 설치할 필요가 없다.
이와 같이 상기 냉각액 공급 장치(1)는 상기 온도 조절부(2)의 운전이 어떠한 이상에 의해 정지되어 냉각액이 상기 열부하(100)에 공급되지 않게 되었을 경우이어도 상기 방열액으로 직접 열부하(100)를 냉각할 수 있기 때문에 상기 열부하(100)의 과열을 방지할 수 있다.
도 3은 상기 냉각액 공급 장치(1)로 열부하(100)를 냉각하는 제 2 냉각 방법을 나타내는 제어 플로우 차트이며, 도 4는 이 제어 흐름도에 관한 타임 차트이다. 이 제 2 냉각 방법이 상기 제 1 냉각 방법과 다른 점은 상기 온도 조절부(2)가 기동해서 상기 제 1 및 제 2 바이패스관(42, 43)의 과열 방지 밸브(45, 47)가 폐쇄 동작을 개시한 후에 일정 지연 시간(t1)을 두고 냉각액 펌프(13)의 운전을 개시하고 있는 점과, 상기 온도 조절부(2)의 운전이 정지해서 상기 냉각액 펌프(13)가 정지한 후 상기 과열 방지 밸브(45, 47)가 개방 동작을 개시하기까지의 동안에 상기 온도 조절부(2)의 운전 정지의 원인에 따라서 지연 시간(t2)을 두거나 두지 않거나 하고 있는 점이다.
즉, 도 3 및 도 4에 있어서 스텝 ST3에서 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)의 과열 방지 밸브(45, 47)가 폐쇄 동작을 개시한 후 스텝 ST4에서 상기 냉각액 펌프(13)의 운전이 개시됨과 아울러 냉각 유로 개폐 밸브(23)가 개방되기까지의 사이에 스텝 STD1에 있어서 일정 지연 시간(t1)(초)을 둠으로써 상기 냉각액 펌프(13)와 냉각 유로 개폐 밸브(23)에 동작 지연이 발생하도록 제어된다.
상기 지연 시간(t1)을 두는 이유는 다음과 같다. 즉, 상기 과열 방지 밸브(45, 47)는 상술한 바와 같이 워터 해머 억제의 목적으로 폐쇄 동작이 시간(t)을 들여서 천천히 행해지도록 구성되어 있기 때문에 이 과열 방지 밸브(45, 47)가 완전히 폐쇄된 후 상기 냉각액 펌프(13)의 운전이 개시되도록 상기 지연 시간(t1)이 설정되어 있는 것이다. 따라서, t1>t이다.
계속해서, 스텝 ST5에 있어서 상기 온도 조절부(2)가 정상적으로 운전되고 있는지의 여부의 판정이 행해지고, 정지라고 판정되었을 때에는 그 정지의 원인에 따라서 그 이후는 다른 제어가 행해진다.
즉, 상기 온도 조절부(2)의 정지의 원인이 정지 버튼이 눌려서 상기 온도 조절부(2)가 통상 정지한 것이나, 긴급 정지 버튼의 조작에 의해 긴급 정지한 것, 액위치 센서(33a, 33b, 33c)나 온도 센서, 압력 센서(30), 유량 센서 등으로부터의 이상 신호를 수신해서 알람 정지한 것 등에 있을 경우, 즉 통전 상태에서 정지했을 경우에는 상기 스텝 ST5으로부터 스텝 ST6A로 진행된다. 그리고, 이 스텝 ST6A에서 상기 냉각액 펌프(13)가 정지됨과 아울러 냉각 유로 개폐 밸브(23)가 폐쇄된 후 스텝 STD2에서 일정 지연 시간(t2)(초)이 두어지고, 이 지연 시간(t2)이 경과한 후에 스텝 ST7A로 진행되고, 상기 제 1 바이패스관(42)의 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 바이패스관(43)의 제 2 과열 방지 밸브(47)가 개방 동작을 개시하도록 제어된다.
상기 스텝 STD2에서 일정 지연 시간(t2)을 두는 이유는 상기 냉각액 펌프(13)가 정지한 후 상기 냉각액 순환로(54) 내의 냉각액의 압력과, 상기 방열액 순환로(55) 내의 방열액의 압력의 압력차가 없어지는 것을 기다려서 상기 냉각액 순환로(54) 내에 방열액을 공급하기 위해서이다.
한편, 상기 온도 조절부(2)의 정지의 원인이 전원 브레이커의 차단이나 정전 등에 의한 비상 정지일 경우, 즉 비통전 상태가 됨으로써 정지했을 경우에는 상기 스텝 ST5로부터 스텝 ST6B 및 스텝 ST7B로 진행된다. 그리고, 상기 스텝 ST6B에서 상기 냉각액 펌프(13)가 정지됨과 아울러 냉각 유로 개폐 밸브(23)가 폐쇄되고, 상기 스텝 ST7B에서 상기 제 1 바이패스관(42)의 제 1 과열 방지 밸브(45) 및 제 2 바이패스관(43)의 제 2 과열 방지 밸브(47)가 개방 상태로 스위칭된다. 또한, 이 스텝 ST6B 및 스텝 ST7B의 제어는 거의 동시에 행해진다.
또한, 상기 제 2 냉각 방법에 있어서의 스텝 ST1 및 스텝 ST2의 제어 내용은 상기 제 1 냉각 방법에 있어서의 스텝 ST1 및 스텝 ST2의 제어 내용과 실질적으로 같다.
또한, 도 1에 있어서는 상기 냉각 유로 개폐 밸브(23)가 상기 냉각액 회수관(19)에 접속되고, 상기 방열 유로 개폐 밸브(25)가 상기 방열액 출구관(22)에 접속되어 있지만, 상기 냉각 유로 개폐 밸브(23)를 접속하는 장소는 상기 유저 배관 접속부(3)의 냉각액 유출관(38) 및 냉각액 유입관(39) 이외의 장소에서 냉각액의 유로를 개폐할 수 있는 곳이면 어느 곳이어도 좋고, 또한 상기 방열 유로 개폐 밸브(25)를 접속하는 장소도 상기 유저 배관 접속부(3)의 방열액 유입관(40) 및 방열액 유출관(41) 이외의 장소에서 방열액의 유로를 개폐할 수 있는 곳이면 어느 곳이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는 상기 온도 조절부(2)에 냉각액 탱크(12)가 설치되어 있지만, 이 냉각액 탱크(12)는 상기 냉각액(C)의 액량의 변화를 흡수하기 위한 버퍼임과 동시에 상기 냉각액 펌프(13)로부터의 액 누설을 받기 위한 것이기 때문에 반드시 필요한 것은 아니고, 그것을 생략하는 것도 가능하다. 이 냉각액 탱크(12)를 생략했을 경우에는 상기 냉각액 펌프(13)에는 탱크가 없을 경우에 적합한 구조의 것이 사용되고, 이 냉각액 펌프(13)와 상기 냉각액 회수관(19)이 직접 접속된다. 또한, 상기 히터(34)나 액위치 센서 또는 온도 퓨즈 등도 생략된다.
또한, 상기 실시형태에서는 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)에 접속된 과열 방지 밸브(45, 47)가 전자 밸브로 구성되어 있지만, 이 과열 방지 밸브는 수동 조작에 의해 기계적으로 개폐하는 방식의 2포트 밸브로 구성하고, 상기 온도 조절부(2)가 어떠한 이상이 원인으로 정지했을 경우에 상기 제 1 바이패스관(42) 및 제 2 바이패스관(43)을 수동으로 개폐 조작하도록 구성할 수도 있다.
1 : 냉각액 공급 장치 2 : 온도 조절부
3 : 유저 배관 접속부 10 : 하우징
11 : 열교환기 13 : 냉각액 펌프
23 : 냉각 유로 개폐 밸브 25 : 방열 유로 개폐 밸브
38 : 냉각액 유출관 39 : 냉각액 유입관
40 : 방열액 유입관 41 : 방열액 유출관
42 : 제 1 바이패스관 43 : 제 2 바이패스관
44 : 필터 45 : 제 1 과열 방지 밸브
46 : 제 1 체크 밸브 47 : 제 2 과열 방지 밸브
48 : 제 2 체크 밸브 49 : 제 3 체크 밸브
54 : 냉각액 순환로 55 : 방열액 순환로
100 : 열부하 101a : 열부하 입구측 유저 배관
101b : 열부하 출구측 유저 배관 110 : 방열액 공급 장치
113a : 방열액 송출측 유저 배관 113b : 방열액 리턴측 유저 배관
C : 냉각액 R : 방열액
t1, t2 : 지연 시간

Claims (8)

  1. 냉각액과 방열액을 열교환시켜서 그 냉각액의 온도를 조절하는 온도 조절부와, 그 온도 조절부를 열부하 및 방열액 공급 장치에 유저 배관을 통해 접속하기 위한 유저 배관 접속부를 갖고,
    상기 유저 배관 접속부는 상기 냉각액이 상기 온도 조절부로부터 상기 열부하를 향해서 유출되는 냉각액 유출관과, 상기 냉각액이 상기 열부하로부터 상기 온도 조절부를 향해서 유입되는 냉각액 유입관과, 상기 방열액이 상기 방열액 공급 장치로부터 상기 온도 조절부를 향해서 유입되는 방열액 유입관과, 상기 방열액이 상기 온도 조절부로부터 상기 방열액 공급 장치를 향해서 유출되는 방열액 유출관을 가짐과 아울러 상기 냉각액 유출관과 상기 방열액 유입관을 연결하는 제 1 바이패스관과, 상기 냉각액 유입관과 상기 방열액 유출관을 연결하는 제 2 바이패스관을 갖고,
    상기 제 1 바이패스관에는 그 제 1 바이패스관을 개폐하는 제 1 과열 방지 밸브와, 상기 냉각액 유출관으로부터 상기 방열액 유입관을 향하는 액의 흐름을 저지하는 제 1 체크 밸브가 접속됨과 아울러, 상기 방열액 유입관과 제 1 과열 방지 밸브 사이에, 상기 방열액을 여과하기 위한 필터가 접속되고,
    상기 제 2 바이패스관에는 그 제 2 바이패스관을 개폐하는 제 2 과열 방지 밸브와, 상기 방열액 유출관으로부터 상기 냉각액 유입관을 향하는 액의 흐름을 저지하는 제 2 체크 밸브가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 과열 방지 밸브 및 제 2 과열 방지 밸브는 상기 온도 조절부의 운전시에 상기 제 1 바이패스관 및 제 2 바이패스관을 폐쇄하고, 상기 온도 조절부의 운전 정지시에 상기 제 1 바이패스관 및 제 2 바이패스관을 개방하도록 조작되는 것을 특징으로 하는 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각액 유출관에는 상기 제 1 바이패스관이 접속된 위치로부터 상기 온도 조절부측에 근접한 위치에 그 온도 조절부를 향하는 액의 역류를 저지하는 제 3 체크 밸브가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 조절부는 상기 냉각액과 방열액을 열교환시키는 열교환기와, 온도조절된 냉각액을 상기 냉각액 유출관을 통해서 상기 열부하에 송출하는 냉각액 펌프와, 상기 냉각액의 유로를 개폐하는 냉각 유로 개폐 밸브를 갖고, 그 냉각 유로개폐 밸브는 상기 온도 조절부의 운전시에 상기 냉각액의 유로를 개방하고, 상기 온도 조절부의 운전 정지시에 상기 냉각액의 유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도 조절부는 하우징을 갖고, 그 하우징의 내부에 상기 열교환기와 냉각액 펌프와 냉각 유로 개폐 밸브가 설치되고, 상기 유저 배관 접속부는 그 하우징의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 기구가 부착된 냉각액 공급 장치.
  7. 냉각액 공급 장치와 열부하를 연결하는 냉각액 순환로 내를 냉각액 펌프의 동작에 의해 순환하는 냉각액과, 상기 냉각액 공급 장치와 방열액 공급 장치를 연결하는 방열액 순환로 내를 방열액 펌프의 동작에 의해 순환하는 방열액을 상기 냉각액 공급 장치에 설치한 열교환기로 열교환시킴으로써 상기 냉각액의 온도 조절을 행하고, 온도 조절된 냉각액을 상기 냉각액 펌프로 상기 열부하에 공급해서 그 열부하를 냉각하는 냉각 방법에 있어서,
    상기 냉각액 순환로에 있어서 상기 냉각액 펌프의 토출구로부터 상기 열부하에 이르는 관로와, 상기 방열액 순환로에 있어서 상기 방열액 펌프의 토출구로부터 상기 열교환기에 이르는 관로를, 제 1 과열 방지 밸브로 개폐되는 제 1 바이패스관을 통해 접속함과 아울러, 상기 냉각액 순환로에 있어서 상기 열부하로부터 상기 열교환기에 이르는 관로와, 상기 방열액 순환로에 있어서 상기 열교환기로부터 상기 방열액 공급 장치에 이르는 관로를, 제 2 과열 방지 밸브로 개폐되는 제 2 바이패스 관을 통해 접속하고,
    상기 냉각액 공급 장치의 냉각액 펌프의 운전에 의해 냉각액이 상기 열부하에 공급되어 있을 때에는 상기 제 1 및 제 2 과열 방지 밸브로 상기 제 1 및 제 2 바이패스관을 폐쇄함으로써 상기 냉각액 순환로와 방열액 순환로를 서로 차단하고,
    상기 냉각액 공급 장치의 냉각액 펌프의 운전 정지에 의해 상기 냉각액이 상기 열부하에 공급되지 않게 되었을 때 상기 제 1 및 제 2 과열 방지 밸브로 상기 제 1 및 제 2 바이패스관을 개방해서 상기 냉각액 순환로와 방열액 순환로를 서로 접속함으로써 상기 방열액 공급 장치로부터의 방열액을, 상기 방열액 펌프에서, 상기 제 1 바이패스관에 접속한 필터를 통해, 상기 열부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 열부하의 냉각 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각액 공급 장치의 기동시에는 상기 제 1 및 제 2 과열 방지 밸브의 폐쇄 동작 개시 후에 지연 시간을 두고 상기 냉각액 펌프를 운전하고, 상기 냉각액 공급 장치의 운전이 통전 상태에서 정지되었을 때에는 상기 냉각액 펌프의 정지 후에 지연 시간을 두고 상기 제 1 및 제 2 과열 방지 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 열부하의 냉각 방법.
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