KR20040071829A - 순환수 자동 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환장치에 사용되는 순환수의 직, 간접적 증발에 따른 부족한 순환수를 자동으로 보충 공급하고, 오염된 순환수를 자동으로 정화시켜 공급하는 순환수 자동 공급 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 순환수 자동 공급 시스템은 순환수 보충탱크의 일측에 구비되고 상기 보충탱크에 저장된 순환수의 수위가 변화함에 따라서 순환수의 수위 레벨을 감지하여 신호를 출력하는 수위 감지수단과, 상기 보충탱크로부터 유입된 순환수의 농도를 측정하는 농도 측정부와, 상기 보충탱크와 상기 농도 측정부의 연결 배관, 상기 농도 측정부와 연결된 외부 순환수 공급 배관 및 상기 농도 측정부와 연결된 순환수 배출 배관 상에 각각 설치되어 배관 내의 순환수 흐름을 유도 또는 차단하는 유로 개폐수단과, 순환수 부족 상태의 기준을 설정한 기준 수위 레벨, 순환수 보충 공급에 따른 목표 수위 레벨 및 순환수 오염 상태의 기준을 설정한 기준 농도에 관한 정보가 저장된 메모리와, 상기 메모리에 저장된 기준 수위 레벨값 또는 목표 수위 레벨값과 상기 수위 감지수단으로부터 입력된 측정 수위레벨값을 비교 및 판별하고, 상기 메모리에 저장된 기준 농도값과 상기 농도 측정부로부터 입력된 측정 농도값을 비교 및 판별하는 비교/판별부와, 상기 비교/판별부의 판별결과에 따라서 측정 수위레벨이 기준 수위레벨 보다 낮으면 목표 수위 레벨까지 상기 보충탱크 내로 외부 순환수가 공급되도록 하고, 상기 비교/판별부의 판별결과에 따라서 측정 농도가 기준 농도 보다 높으면 상기 보충탱크 내의 순환수가 교환되도록 상기 유로 개폐수단을 제어하는 제어부를포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

순환수 자동 공급 시스템{Circulator water auto supply system}

본 발명은 순환수를 공급하는 시스템에 관한 것으로, 특히 열교환장치에 사용되는 순환수의 직, 간접적 증발에 따른 부족한 순환수를 자동으로 보충 공급하고, 오염된 순환수를 자동으로 정화시켜 공급하는 순환수 자동 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 열교환장치는 순환수, 예를 들어 초순수(DI Water)를 장치내로 순환시켜 냉각, 항온 제어 등의 동작을 수행하는 장치로, 순환과정을 계속 수행함에 따라 순환수는 직, 간접적 증발로 인해 자연 감소하게 되어 순환수가 부족하게 된다. 이에 따라 작업자는 부족한 순환수를 점검하고 부족시에 수동적으로 보충하게 되는데, 이로 인해 작업자의 LOSS TIME이 증가하며 시스템 에러 발생에 따른 설비의 DOWN TIME이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 누수에 의한 화학물질 유입으로 인해 순환수의 오염이 발생함에 따라 항온제어 균일에 따른 공정 불량이 발생하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열교환장치에 사용되는 순환수의 직, 간접적 증발에 따른 부족한 순환수를 자동으로 보충 공급해 줌으로써 불필요한 설비 점검에 따른 작업자의 LOSS TIME을 줄일 수 있고, 시스템 에러 발생률을 감소시켜 설비의 DOWN TIME을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 누수에 의한 화학물질 유입으로 인해 오염된 순환수를 자동으로 정화시켜 공급해 줌으로써 항상 균일한 온도제어를 할 수 있도록 하고, 온도 차이에 의한 에러 발생을 줄이며, 공정불량률을 감소시킬 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순환수 자동 공급 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 도 1의 순환수 자동 공급 시스템의 일부를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 순환수 자동 공급 방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 4는 본 발명에 의한 순환수 자동 정화 방법을 나타낸 플로우차트이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 순환수 보충탱크 10 : 수위감지 수단

11 : 기준 수위레벨 센서 13 : 목표 수위레벨 센서

20 : 농도 측정부 25 : 농도 데이터 산출부

31 : 연결포트 S/V 33 : 순환수 공급 S/V

35 : 순환수 드레인 S/V 40 : 메모리

50 : 비교/판별부 60 : 제어부

81 : 누수 배스부 83 : 누수 감지부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 순환수 자동 공급 시스템은 순환수 보충탱크의 일측에 구비되고 상기 보충탱크에 저장된 순환수의 수위가 변화함에 따라서 순환수의 수위 레벨을 감지하여 신호를 출력하는 수위 감지수단과, 상기 보충탱크로부터 유입된 순환수의 농도를 측정하는 농도 측정부와, 상기 보충탱크와 상기 농도 측정부의 연결 배관, 상기 농도 측정부와 연결된 외부 순환수 공급 배관 및 상기 농도 측정부와 연결된 순환수 배출 배관 상에 각각 설치되어 배관 내의 순환수 흐름을 유도 또는 차단하는 유로 개폐수단과, 순환수 부족 상태의 기준을 설정한 기준 수위 레벨, 순환수 보충 공급에 따른 목표 수위 레벨 및 순환수 오염 상태의 기준을 설정한 기준 농도에 관한 정보가 저장된 메모리와, 상기 메모리에 저장된 기준 수위 레벨값 또는 목표 수위 레벨값과 상기 수위 감지수단으로부터 입력된 측정 수위레벨값을 비교 및 판별하고, 상기 메모리에 저장된 기준 농도값과 상기 농도 측정부로부터 입력된 측정 농도값을 비교 및 판별하는 비교/판별부와, 상기 비교/판별부의 판별결과에 따라서 측정 수위레벨이 기준 수위레벨 보다 낮으면 목표 수위 레벨까지 상기 보충탱크 내로 외부 순환수가 공급되도록 하고, 상기 비교/판별부의 판별결과에 따라서 측정 농도가 기준 농도 보다 높으면 상기 보충탱크 내의 순환수가 교환되도록 상기 유로 개폐수단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순환수 자동 공급 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 순환수 자동 공급 시스템의 일부를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 순환수 자동 공급 시스템은 수위 감지수단(10), 농도 측정부(20), 유로 개폐수단(30), 메모리(40), 비교/판별부(50) 및 제어부(60)를 포함하여 구성되고, 설비측 열교환장치(미도시)에 순환 공급되는 순환수 예를 들어, DI Water, Chemical 또는 Gas가 저장된 순환수 보충탱크(1)에 부족한 순환수를 자동 공급하며, 순환수가 오염될 경우 오염된 순환수를 자동으로 정화하여 공급한다.

상기 수위 감지수단(10)은 순환수 보충탱크(1)의 일측에 구비되고, 보충탱크(1)에 저장된 순환수의 수위가 변화함에 따라서 순환수의 수위 레벨을 감지하여 후술하는 비교/판별부(50)로 신호를 출력하는 수위 레벨 센서로, 순환수 부족 상태의 기준을 설정하는 기준 수위 레벨을 검출하는 기준 수위 검출 센서(11)와, 부족한 순환수 보충 공급에 따른 순환수의 오버 플로우를 방지하기 위한 목표 수위 레벨을 검출하는 목표 수위 검출 센서(13)로 구성된다.

상기 농도 측정부(20)는 순환수의 오염 정도를 측정하기 위해 보충탱크(1)로부터 일부 유입된 순환수의 농도를 측정한다. 농도 측정부(20)에는 후술하는 다수의 연결포트 솔레노이드 밸브(이하 S/V라 칭함)(31a, 31b, 31c)측과 배관 연결되는연결포트(P1,P2,P3 ~ Pn)들이 다수 형성된다. 그리고, 측정된 순환수의 농도를 바탕으로 농도 데이터 산출부(25)에서 농도 데이터를 산출하고 산출된 농도 데이터 정보를 후술하는 비교/판별부(50)로 전송한다.

상기 유로 개폐수단(30)은 보충탱크(1)와 농도 측정부(20)의 연결 배관 상에 설치된 연결포트 S/V(31)와, 농도 측정부(20)와 연결된 외부 순환수 공급 배관 상에 설치된 순환수 공급 S/V(33)와, 농도 측정부(20)와 연결된 순환수 배출 배관 상에 설치된 순환수 드레인 S/V(35)로 구성되어, 상기 각 S/V들(31, 33, 35)의 온 또는 오프 동작에 의해 공급 배관 내부로 유입된 외부 순환수의 흐름을 유도 또는 차단한다. 특히, 보충탱크가 다수 설치된 경우에는 보충탱크들과 농도 측정부(20)의 연결 배관이 각각 독립되게 형성되며, 각각의 연결 배관 상에 연결포트 S/V(31a, 31b, 31c)가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 외부 순환수 유입에 따른 배관내의 압력을 일정하게 조절하도록 순환수 공급 S/V(33) 이전의 외부 순환수 공급 배관 상에 압력 조절수단(70)을 설치하는 것이 바람직하며, 상기 압력 조절수단(70)은 배관내 압력차를 확인할 수 있는 게이지와, 상기 게이지에 의해 확인된 압력에 따라 배관내 압력을 조절할 수 있는 레귤레이터로 구성된다.

상기 메모리(40)는 순환수 부족 상태의 기준을 설정한 기준 수위 레벨, 순환수 보충 공급에 따른 목표 수위 레벨, 순환수 오염 상태의 기준을 설정한 기준 농도 및 농도측정 주기에 관한 정보가 저장된다.

상기 비교/판별부(50)는 메모리(40)에 저장된 기준 수위 레벨값 또는 목표수위 레벨값과 수위 감지수단(10)으로부터 입력된 측정 수위레벨값을 비교 및 판별하고, 메모리(40)에 저장된 기준 농도값과 농도 측정부로부터 입력된 측정 농도값을 비교 및 판별한다.

상기 제어부(60)는 비교/판별부(50)의 판별결과에 따라서 측정 수위레벨이 기준 수위레벨 보다 낮으면 목표 수위 레벨까지 상기 보충탱크 내로 외부 순환수가 공급되도록 하고, 메모리(40)의 농도측정 주기에 따라서 보충탱크(1)내 순환수의 일부가 농도 측정부(20) 내로 공급되도록 하며, 비교/판별부(50)의 판별결과에 따라서 측정 농도가 기준 농도 보다 높으면 보충탱크(1) 내로 외부 순환수가 일부 공급되고 보충탱크(1) 내의 순환수 일부가 외부로 배출되는 순환과정을 수회 반복하도록 각 S/V(31, 33, 35)의 온/오프 동작을 제어한다.

또한, 시스템의 각 연결부위, 특히 농도 측정부(20) 및 각 S/V(31, 33, 35)의 배관 연결부위로부터 누수되는 순환수를 감지하고, 누수 발생시 순환수의 공급 및 시스템의 동작 전원을 차단하는 인터락부를 더 포함하는데, 상기 인터락부는 누수 배스부(81), 누수 감지부(83) 및 차단부(미도시)로 구성된다.

상기 누수 배스부(81)는 시스템(3)으로부터 누수되는 순환수가 고이도록 물받이 형상으로 시스템(3)의 하단에 구비되고, 상기 누수 감지부(83)는 누수 배스부(81)의 일측에 구비되어 누수 배스부(81)에 고이는 누수량을 감지하여 누수발생 신호를 출력하고, 상기 차단부는 누수 감지부(83)로부터 입력된 신호에 따라 순환수의 공급 및 시스템의 동작 전원을 차단한다. 특히 상기 차단부는 순환수의 누수로 인해 발생될 수 있는 에러들을 사전에 방지하기 위해서 순차적 또는 동시적으로 여러 차단 과정을 수행함이 바람직하다. 이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 차단부는 보충탱크(1)와 농도 측정부(20)의 연결 배관 상의 S/V(31)를 오프하여 배관 내의 순환수 흐름을 차단하는 제 1차단부와, 상기 제 1차단부의 S/V(31)의 동작전원을 차단하는 제 2차단부와, 농도 측정부(20)와 연결된 외부 순환수 공급 배관 상의 S/V(33)의 동작전원을 차단하는 제 3차단부와, 상기 제 3차단부의 S/V(33)를 오프하여 배관 내의 순환수 흐름을 차단하는 제 4차단부로 이루어진다..

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 순환수 자동 공급 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 순환수 자동 공급 방법을 나타낸 플로우차트로, 수위레벨 센서(10)로부터 측정된 측정 수위 레벨값과 기준 수위 레벨값을 비교하여 순환수 부족 상태의 여부를 체크한다(S101). 즉, 측정 수위레벨이 기준 수위레벨 보다 낮으면 순환수 부족으로 판단하여 순환수 공급 루트를 수행하게 되는데, 순환수 공급 S/V(33) 및 연결포트 S/V(31)를 온하고, 순환수 드레인 S/V(35)를 오프하여(S103) 순환수 보충탱크(1)에 외부 순환수를 공급 개시한다(S105). 그리고, 순환수 공급 중지 여부를 체크하게 되는데(S107), 이는 공급되는 순환수가 목표 레벨 수위에 이르면 목표 수위 레벨 센서(13)가 이를 감지하고 제어부(60)가 순환수 공급 S/V(33), 순환수 드레인 S/V(35) 및 연결포트 S/V(31)를 오프시켜(S109) 순환수 공급을 중지시킨다(S111).

한편, 순환수 보충탱크(1)로 공급되는 외부 순환수의 오버 플로우 여부를 체크하게 되는데(S113), 오버 플로우 발생시 순환수 공급 S/V(33)를 오프하고, 상기S/V(33)의 동작 전원을 차단하여(S115) 시스템 대기상태에서(S117) 비상사태 상황을 사용자에게 알리게 된다(S119).

이와 같이, 순환수 부족 상태 여부를 감지하여 부족한 순환수를 자동으로 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명에 의한 순환수 자동 정화 방법을 나타낸 플로우차트로, 설정된 순환수 농도 측정주기에 따라서 순환수의 농도를 체크하게 되는데(S201), 농도 측정주기에 해당하는 경우 순환수의 농도 체크 루트를 수행한다. 이를 위해서 순환수 공급 S/V(33)를 오프하고, 순환수 드레인 S/V(35) 및 연결포트 S/V(31)를 온하면(S203) 농도 측정부(20)로 보충탱크(1)의 순환수 일부가 유입되기 시작한다(S205). 약 5초 정도의 회수시간이 경과한 후 순환수 드레인 S/V(35) 및 연결포트 S/V(31)를 오프하면(S207) 농도 측정부(20)로 순환수 유입이 중지된다(S209). 농도 측정부(20)로 유입된 순환수의 농도를 측정하고(S211), 측정된 농도값이 기준 농도값 보다 큰가 판단한다(S213). 즉, 측정 농도값이 기준 농도값 보다 크면 순환수가 오염된 상태로 판단하고 순환수 정화 루트를 수행하게 되는데, 연결포트 S/V(31) 및 순환수 공급 S/V(33)를 온하여(S215) 보충탱크(1)로 외부 순환수를 공급 개시한다(S217). 그리고 오버 플로우 여부를 체크하게 되는데(S219), 오버 플로우 발생시 연결포트 S/V(31) 및 순환수 드레인 S/V(35)를 온하여(S221) 오염된 순환수의 일부를 외부로 배출한다. 순환수 드레인 중지 여부를 체크하여(S223) 일정 분량의 오염된 순환수가 배출되면 연결포트 S/V(31) 및 순환수 드레인 S/V(35)를 오프한다(S225). 상기와 같이 외부 순환수 공급과 오염된순환수 배출 과정을 수회, 바람직하게는 10회 정도 반복 수행함으로써 오염된 순환수를 정화하여 공급할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 순환수 자동 공급 시스템을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 순환수 자동 공급 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 순환수 부족 상태를 감지하고 부족한 순환수를 자동으로 보충 공급할 수 있기 때문에, 불필요한 설비 점검에 따른 작업자의 LOSS TIME을 줄일 수 있고, 시스템 에러 발생률을 감소시켜 설비의 DOWN TIME을 줄일수 있는 장점이 있다.

둘째, 누수에 의한 화학물질 유입으로 인해 오염된 순환수를 자동으로 정화시켜 공급해 줌으로써 항상 균일한 온도제어를 할 수 있기 때문에 온도 차이에 의한 시스템 에러 발생을 줄이고, 공정불량률을 감소시킬 수 있는 장점도 있다.

셋째, 순환수 자동 공급에 따라 일정량의 순환수가 항상 장치내에 순환하기 때문에 순환펌프에 걸리는 부하가 적어 수명이 연장되는 장점도 있다.

Claims (9)

1. 순환수 보충탱크의 일측에 구비되고, 상기 보충탱크에 저장된 순환수의 수위가 변화함에 따라서 순환수의 수위 레벨을 감지하여 신호를 출력하는 수위 감지수단;

   상기 보충탱크로부터 유입된 순환수의 농도를 측정하는 농도 측정부;

   상기 보충탱크와 상기 농도 측정부의 연결 배관, 상기 농도 측정부와 연결된 외부 순환수 공급 배관 및 상기 농도 측정부와 연결된 순환수 배출 배관 상에 각각 설치되어 배관 내의 순환수 흐름을 유도 또는 차단하는 유로 개폐수단;

   순환수 부족 상태의 기준을 설정한 기준 수위 레벨, 순환수 보충 공급에 따른 목표 수위 레벨 및 순환수 오염 상태의 기준을 설정한 기준 농도에 관한 정보가 저장된 메모리;

   상기 메모리에 저장된 기준 수위 레벨값 또는 목표 수위 레벨값과 상기 수위 감지수단으로부터 입력된 측정 수위레벨값을 비교 및 판별하고, 상기 메모리에 저장된 기준 농도값과 상기 농도 측정부로부터 입력된 측정 농도값을 비교 및 판별하는 비교/판별부; 및

   상기 비교/판별부의 판별결과에 따라서 측정 수위레벨이 기준 수위레벨 보다 낮으면 목표 수위 레벨까지 상기 보충탱크 내로 외부 순환수가 공급되도록 하고, 상기 비교/판별부의 판별결과에 따라서 측정 농도가 기준 농도 보다 높으면 상기 보충탱크 내의 순환수가 교환되도록 상기 유로 개폐수단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 순환수 보충탱크는 다수 설치되고, 상기 보충탱크들과 상기 농도 측정부의 연결 배관이 각각 독립되게 형성되며, 각각의 연결 배관 상에 유로 개폐수단이 설치된 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 유로 개폐수단은 솔레노이드 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 메모리에 저장된 농도측정 주기에 따라서 상기 제어부가 상기 보충탱크내 순환수의 일부를 상기 농도 측정부 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 순환수 교환은 상기 보충탱크 내로 외부 순환수가 일부 공급되고, 상기 보충탱크 내의 순환수 일부가 외부로 배출되는 순환과정을 수회 반복하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
6. 제 1항에 있어서,

   시스템으로부터 누수되는 순환수를 감지하고, 누수 발생시 순환수의 공급 및 시스템의 동작 전원을 차단하는 인터락부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 인터락부는,

   누수되는 순환수가 고이도록 시스템의 하단에 구비된 누수 배스부;

   상기 누수 배스부의 일측에 구비되고 상기 누수 배스부에 고이는 누수량을 감지하여 누수발생 신호를 출력하는 누수 감지부; 및

   상기 누수 감지부로부터 입력된 신호에 따라 순환수의 공급 및 시스템의 동작 전원을 차단하는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 차단부는,

   상기 보충탱크와 상기 농도 측정부의 연결 배관 상의 솔레노이드 밸브를 오프하여 배관 내의 순환수 흐름을 차단하는 제 1차단부;

   상기 제 1차단부의 솔레노이드 밸브의 동작전원을 차단하는 제 2차단부;

   상기 농도 측정부와 연결된 외부 순환수 공급 배관 상의 솔레노이드 밸브의 동작전원을 차단하는 제 3차단부; 및

   상기 제 3차단부의 솔레노이드 밸브를 오프하여 배관 내의 순환수 흐름을 차단하는 제 4차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.
9. 제 1항에 있어서,

   외부 순환수 공급에 따른 상기 배관내의 압력을 일정하게 조절하도록 상기 외부 순환수 공급 배관 상에 설치된 압력 조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환수 자동 공급 시스템.