KR20120079277A - 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 각종 반도체 장비, 의료 장비 및 레이저 장비의 냉각 공정에 설치 공간의 제약 없이 사용될 수 있고, 열교환 효율 및 제품의 신뢰도를 높일 수 있으며, 환경 오염을 줄일 수 있는 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 관한 것이다.

Description

냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템{Cooling module and cooling system comprising the same}
본 발명은 열교환 효율과 내부식성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 각종 반도체 장비, 의료 장비 및 레이저 장비의 냉각 공정에 설치 공간의 제약 없이 사용될 수 있고, 열교환 효율 및 제품의 신뢰도를 높일 수 있으며, 환경 오염을 줄일 수 있는 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 공정은 웨이퍼 표면 연마 공정, 산화공정, 포토 레지스트(Photoregist) 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 박막 증착 공정 및 패키징 공정 등을 포함한다.
여기서, 포토 레지스트 도포 공정은 감광액을 웨이퍼 표면에 고르게 도포한 후, 이를 살짝 구워서 얼라이너(Aligner)라고 불리는 사진 촬영장치로 보내는 공정이며, 웨이퍼는 사진의 인화지 역할을 한다.
또한, 노광 공정은 포토 마스크를 웨이퍼 위에 얹은 다음, 조준을 맞추고 강한 자외선을 통과시키는 공정이며, 자외선은 마스크 위의 회로 패턴을 웨이퍼에 그려주는 역할을 한다.
또한, 현상 공정은 현상액을 웨이퍼에 뿌리는 공정이며, 이때, 웨이퍼는 노광 공정에서 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분으로 구분되며, 빛을 받은 부분의 현상액은 날아가고 빛을 받지 않은 부분의 현상액은 그대로 남는다.
전술한 각 공정은 웨이퍼를 가열시키는 과정을 포함하고 있으며, 열변형에 의한 불량률을 낮추기 위하여 각 공정에 사용되는 반도체 장비에는 웨이퍼의 온도를 조절하기 위한 냉각 장치가 마련된다.
그러나, 상기 냉각 장치가 반도체 장비 내부에 마련됨으로써, 반도체 장비가 점차 대형화되고 있으며, 냉각 장치의 수리 및 교체에 어려움이 있다.
또한, 종래 냉각 장치는 신뢰성이 낮고, 프레온 가스를 냉매로 사용함으로 환경 오염을 일으키는 문제를 갖는다.
본 발명은 열교환 효율과 내부식성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 각종 반도체 장비, 의료 장비 및 레이저 장비의 냉각 공정에 설치 공간의 제약 없이 사용될 수 있고, 제품의 신뢰도를 높일 수 있으며, 환경 오염을 줄일 수 있는 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 소형이며, 대량생산에 용이하고, 냉각이 필요한 외부 장치와의 연결이 용이한 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈은 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 1냉각 플레이트와 상기 제 1냉각 플레이트의 일면에 흡열부가 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈 및 일면에 상기 열전 모듈의 발열부가 접촉되고, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 2냉각 플레이트를 포함한다.
여기서, 상기 제 1냉각 플레이트를 통해 제 1냉매가 유동되고, 상기 제 2냉각 플레이트를 통해 제 2냉매가 유동되며, 상기 열전 모듈을 통해 제 1냉매에서 제 2냉매로 열전달이 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈은 제 1냉매가 유동되며, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 3냉각 플레이트 및 발열부가 상기 제 2냉각 플레이트의 타면에 접촉되고, 흡열부가 상기 제 3냉각 플레이트의 일면에 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 각 냉각 플레이트는 알루미늄으로 형성되고, 각 냉각 플레이트의 유로는 스테인레스 튜브로 형성될 수 있다.
또한, 각 유로는 미엔더(meander) 라인 또는 스파이럴(spiral) 라인 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템은 제 1 및 제 2냉매가 각각 유동되고, 유입구와 토출구 및 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 1 및 제 2냉각 플레이트 및 인접하는 2개의 냉각 플레이트 사이에 배치되며 제 1냉각 플레이트와 제 2냉각 플레이트의 열교환을 위한 열전 모듈을 포함하는 냉각 모듈과 상기 제 1냉각 플레이트로부터 토출되는 제 1냉매가 유입되며, 상기 제 1냉매의 유동에 의하여 적어도 일부 영역이 냉각되는 외부 장치와 상기 외부 장치로부터 토출된 제 1냉매의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치 및 상기 온도 조절 장치를 통과한 제 1냉매를 제 1냉각 플레이트로 공급하기 위한 펌프를 포함한다.
또한, 상기 냉각 모듈은, 제 1냉매가 유동되며, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 3냉각 플레이트 및 발열부가 상기 제 2냉각 플레이트의 타면에 접촉되고, 흡열부가 상기 제 3냉각 플레이트의 일면에 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 각 열전 모듈을 통하여 제 1 및 제 3 냉매플레이트를 유동하는 제 1냉매로부터 제 2냉매 플레이트를 유동하는 제 2냉매로 열전달이 이루어질 수 있다.
또한, 각 냉각 플레이트는 알루미늄으로 형성되고, 각 냉각 플레이트의 유로는 스테인레스 튜브로 형성될 수 있다.
또한, 각 유로는 미엔더(meander) 라인 또는 스파이럴(spiral) 라인 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 온도 조절 장치는, 제 1냉매가 수용되기 위한 탱크와 상기 탱크 내에 마련된 히터 및 상기 탱크에 수용된 제 1냉매의 양을 감지하기 위한 수위 감지 센서를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템은 상기 온도 조절 장치로 제 1냉매를 보충하기 위한 제 1냉매탱크 및 상기 제 2냉각 플레이트로 제 2냉매를 순환시키기 위한 제 2냉매 공급부를 추가로 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 따르면, 열교환 효율과 내부식성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 따르면, 각종 반도체 장비, 의료 장비 및 레이저 장비의 냉각 공정에 설치 공간의 제약 없이 사용될 수 있고, 제품의 신뢰도를 높일 수 있으며, 환경 오염을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 따르면, 소형이며, 대량생산에 용이하고, 냉각이 필요한 외부 장치와의 연결이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈을 구성하는 냉각 플레이트의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 냉각 플레이트의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈의 요부 구성부재를 나타내는 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 냉각 모듈의 일 작동 상태를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈의 일 작동 상태를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템의 블록 구성도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈을 구성하는 냉각 플레이트의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 냉각 플레이트의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈의 요부 구성부재를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 냉각 모듈의 일 작동 상태를 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈의 일 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈(1)은 유입구(11)와 토출구(12) 및 상기 유입구(11)와 토출구(12)를 연결하는 유로(10b)를 갖는 제 1냉각 플레이트(10, 10-1)와 상기 제 1냉각 플레이트(10, 10-1)의 일면에 흡열부(21)가 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈(20, 20-1) 및 일면에 상기 열전 모듈(20, 20-1)의 발열부(22)가 접촉되고, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 2냉각 플레이트(10-2)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1냉각 플레이트(10-1)를 통해 제 1냉매(R1)가 유동되고, 상기 제 2냉각 플레이트(10-2)를 통해 제 2냉매(R2)가 유동되며, 상기 열전 모듈(20, 20-1)을 통해 제 1냉매(R1)에서 제 2냉매(R2)로 열전달이 이루어진다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈(1)은 제 1냉매(R1)가 유동되며, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 3냉각 플레이트(10-3) 및 발열부(22)가 상기 제 2냉각 플레이트(10-2)의 타면에 접촉되고, 흡열부(21)가 상기 제 3냉각 플레이트(10-3)의 일면에 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈(20-2)을 추가로 포함할 수 있다.
이때, 각 열전 모듈(20-1, 20-2)을 통하여 제 1 및 제 3 냉매플레이트(10-2, 10-3)를 유동하는 제 1냉매(R1)로부터 제 2냉매 플레이트(10-2)를 유동하는 제 2냉매(R2)로 열전달이 이루어진다.
본 문서에서 각 냉각 플레이트의 구조는 모두 동일하며, 제 1 내지 제 3이란 서수는 복수의 냉각 플레이트를 서로 구분하기 위하여 사용될 뿐이다. 또한, 본 문서에서 각 열전 모듈(20, 20-1, 20-2)의 구조는 모두 동일하며, 장착되는 냉각 플레이트에 따라 복수의 열전 모듈을 서로 구분하기 위하여 다른 도면 부호가 사용될 뿐이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명과 관련된 냉각 플레이트(10)에는 일측에 유입구(11)가 마련되고, 타측에 토출구(12)가 마련되며, 상기 유입구(11)와 토출구(12)를 연결하는 유로(10b)가 마련된다. 또한, 상기 유입구(11) 및 토출구(12)의 내주면에는 배관 연결 작업이 용이하도록 나선부(도시되지 않음)가 각각 마련될 수도 있다.
상기 냉각 플레이트(10)는 냉각 용량 등을 고려하여 다양한 크기로 제작될 수 있고, 적층이 용이하도록 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 인접하는 다른 냉각 플레이트와의 체결을 위한 복수의 홀(S)을 가질 수 있다.
상기 유로(10b)는 열교환 면적을 효율적으로 늘리기 위하여 다양한 형상을 가질 수 있으며, 일 실시태양으로 미엔더(meander) 라인 또는 스파이럴(spiral) 라인 형상을 가질 수 있다.
또한, 냉각 플레이트(10)는 외형을 이루는 본체(10a)가 알루미늄으로 형성되고, 내부에 마련된 유로(10b)가 스테인레스 튜브(13)로 형성될 수 있다.
상기 유로(10b)는 장기간 냉매가 유동됨에 따라 부식되거나, 마모될 수 있으나, 본 발명과 관련된 냉각 플레이트(10)에서는 본체(10a)가 알루미늄으로 형성되므로 열교환 효율이 높아지고, 유로(10b)가 스테인레스(SUS) 튜브(13)로 형성되므로 내부식성 및 내마모성이 높아진다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 인접하는 2개의 냉각 플레이트(10-1과 10-2 및 10-2와 10-3)사이에는 각각 복수의 열전 모듈(20, 20-1, 20-2)이 배치되며, 상기 열전 모듈(20, 20-1, 20-2)은 인접하는 2개의 냉각 플레이트(10-1과 10-2 및 10-2와 10-3) 내부를 유동하는 냉매 (R1, R2)사이에 열교환을 수행한다.
한편, 미설명 부호 C는 열전 모듈(20)과 연결된 케이블을 나타낸다.
한편, 열전소자는 크게 전기저항의 온도 변화를 이용한 소자인 서미스터(Thermistor), 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크 효과(Seebeck Effect)를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에 효과(Peltier Effect)를 이용한 소자 등이 있다.
본 발명과 관련된 열전 모듈(20, 20-1, 20-2)은 펠티에 효과를 이용한 열전소자를 포함하며, 이러한 열전소자는 2종류의 금속 끝을 접속시키고 여기에 전류를 흘려보내면 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상을 이용한다.
이때, 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트(Bi), 텔루르(Te) 등 반도체를 사용하면, 효율성 높은 흡열, 발열 작용을 하는 펠티에 소자를 얻을 수 있다.
열전 모듈(20)은 전술한 2종류의 금속이 각각 흡열부(21)와 발열부(22)의 기능을 수행하며, 상기 열전소자에 전원이 공급되는 흡열부(21)로부터 발열부(22)로 열에너지의 유동이 일어나고, 상기 흡열부(21)는 일정 온도 이하로 냉각된다.
도 4를 참조하면, 제 1냉각 플레이트(10)에는 제 1냉매(R1)가 유동되며, 제 1냉각 플레이트(10)의 일면에 복수의 열전 모듈(20)이 그 흡열부(21)가 상기 제 1냉각 플레이트에 대응되도록 부착되는 경우에, 상기 제 1 냉매는 제 1냉각 플레이트(10)를 통해 유동하는 과정에서 상기 흡열부(21)에 의하여 냉각된다.
도 5를 참조하면, 본 발명과 관련된 냉각 모듈의 일 실시태양을 구체적으로 살펴보면, 제 1냉각 플레이트(10-1)와 제 2냉각 플레이트(10-2) 사이에 제 1열전 모듈(20-1)이 배치되고, 제 2냉각 플레이트(10-2)와 제 3냉각 플레이트(10-3) 사이에 제 2열전 모듈(20-2)이 배치될 수 있다.
또한, 제 1열전 모듈(20-1)은 흡열부(21)가 제 1냉각 플레이트(10-1)에 접촉되고, 발열부(22)가 제 2냉각 플레이트(10-2)에 접촉되며, 제 2열전 모듈(20-2)은 흡열부(21)가 제 3냉각 플레이트(10-3)에 접촉되고, 발열부(22)가 제 2냉각 플레이트(10-2)에 접촉될 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 3냉각 플레이트에는 제 1냉매(R1)가 유동되고, 제 2냉각 플레이트에는 제 2냉매(R2)가 유동될 수 있으며, 열교환 효율을 높이기 위하여 제 1냉매(R1)와 제 2냉매(R2)는 유동 방향이 반대방향일 수 있고, 제 1냉매(R1)와 제 2냉매(R2)는 예를 들어 온도가 서로 다른 물(냉각수)일 수 있다.
각 열전 모듈(20-1, 20-2)에 전원이 공급되면, 제 1냉매(R1)로부터 제 2냉매(R2)로 열전달이 이루어지며, 각 냉각 플레이트(10-1, 10-2 및 10-3)를 유동하는 과정에서 제 1냉매(R1)의 온도가 낮아지고, 제 2냉매(R2)의 온도가 높아진다. 즉, 제 1냉매(R1)의 냉각이 이루어지는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈은 열교환 효율과 내부식성 및 내마모성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈은 소형이며, 대량생산에 용이하고, 복수의 냉각 플레이트를 열전 소자를 매개로 적층시킴으로써 냉각 용량에 높일 수 있으므로 제작이 용이하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템(100)의 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템(100)은 냉각 모듈(1)과 냉각이 요구되는 외부 장치(110)와 상기 외부 장치(110)와 냉각 모듈(1) 사이에 마련되는 온도 조절 장치(120) 및 상기 온도 조절 장치(120)와 냉각 모듈(1) 사이에 마련되는 펌프(130)를 포함한다.]
또한, 냉각 시스템(100)은 동작 전반을 제어하기 위한 제어부(도시되지 않음)를 포함한다.
또한, 냉각 모듈(1), 외부 장치(110), 온도 조절 장치(120) 및 펌프(130)는 냉매 배관을 통해 연결될 수 있으며, 상기 냉매 배관에는 냉매의 상태를 감지하기 위한 각 종 센서(예를 들어, 온도 센서) 및/또는 냉매 유량을 조절하기 위한 밸브가 장착될 수 있다.
본 실시예와 관련된 냉각 시스템(100)을 구성하는 냉각 모듈(1)은 도 5를 통하여 설명한 냉각 모듈(1)과 동일하며, 구체적으로, 제 1냉각 플레이트(10-1)와 제 2냉각 플레이트(10-2) 사이에 제 1열전 모듈(20-1)이 배치되고, 제 2냉각 플레이트(10-2)와 제 3냉각 플레이트(10-3) 사이에 제 2열전 모듈(20-2)이 배치될 수 있다.
또한, 제 1열전 모듈(20-1)은 흡열부(21)가 제 1냉각 플레이트(10-1)에 접촉되고, 발열부(22)가 제 2냉각 플레이트(10-2)에 접촉되며, 제 2열전 모듈(20-2)은 흡열부(21)가 제 3냉각 플레이트(10-3)에 접촉되고, 발열부(22)가 제 2냉각 플레이트(10-2)에 접촉될 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 3냉각 플레이트에는 제 1냉매(R1)가 유동되고, 제 2냉각 플레이트에는 제 2냉매(R2)가 유동될 수 있으며, 열교환 효율을 높이기 위하여 제 1냉매(R1)와 제 2냉매(R2)는 유동 방향이 반대방향일 수 있고, 제 1냉매(R1)와 제 2냉매(R2)는 예를 들어 온도가 서로 다른 물(냉각수)일 수 있다.
또한, 제 1냉매(R1)는 외부 장치를 냉각하기 위한 것이고, 제 2냉매(R2)는 제 1냉매(R1)를 냉각하기 위한 것이다.
각 열전 모듈(20-1, 20-2)에 전원이 공급되면, 제 1냉매(R1)로부터 제 2냉매(R2)로 열전달이 이루어지며, 각 냉각 플레이트(10-1, 10-2 및 10-3)를 유동하는 과정에서 제 1냉매(R1)의 온도가 낮아지고, 제 2냉매(R2)의 온도가 높아진다. 즉, 제 1냉매(R1)의 냉각이 이루어지는 것이다.
또한, 냉각이 요구되는 상기 외부 장치(110)로는 상기 냉각 모듈(1)을 통하여 냉각된 제 1냉매(R1)가 공급된다. 따라서, 상기 외부 장치(110)는 상기 제 1냉매(R1)의 유동에 의하여 적어도 일부 영역이 냉각될 수 있다.
상기 외부 장치(110)는 온도 변화에 민감하여 온도 조절이 중요한 반도체 장비, 의료 장비 및 레이저 장비일 수 있으며, 반도체 장비일 경우, 웨이퍼가 가열되는 과정을 포함하는 포토 레지스트 도포 공정 및/또는 현상 공정일 수 있다.
이러한 경우에, 제 1냉매(R1)는 상기 웨이퍼를 냉각시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 온도 조절 장치(120)는 상기 외부 장치로부터 토출된 제 1냉매(R1)의 온도를 조절한다. 상기 외부 장치로부터 토출된 제 1냉매(R1)는 웨이퍼로부터 열을 흡수하므로 냉각 모듈(1)로부터 토출된 상태보다 높은 온도를 갖는다. 상기 온도 조절 장치(120)는 상기 외부 장치(110)로부터 토출된 제 1냉매(R1)의 온도를 조절하여 상기 냉각 모듈(1)로 전달하게 된다.
일 실시태양으로, 상기 냉각 모듈(1)을 통하여 제 1냉매(R1)가 약 3℃정도 낮아지는 경우에, 냉각 모듈(1)로 유입되는 제 1냉매의 온도가 23℃이고, 제 2냉매(R2)와 열교환을 마치고 냉각 모듈(1)로부터 토출되는 제 1냉매의 온도가 20℃가 된다.
제 1냉매(R1)는 20℃의 온도로 외부 장치(110)로 유입되며, 웨이퍼의 열을 흡수하고, 온도가 높아진 상태로 외부 장치(110)로부터 토출될 수도 있다.
그러나, 외부 장치(110)로부터 토출된 제 1냉매(R1)의 온도가 22℃인 경우에, 이러한 온도로 제 1 냉매(R1)가 냉각 모듈(1)로 공급되면, 제 1냉매(R1)의 온도는 제 2냉매와의 열교환을 통하여 19℃로 낮아진다.
즉, 상기 냉각 시스템(100)을 구성하는 냉각 사이클을 통하여 일정한 온도로 외부 장치(110)에 공급되어야 할 제 1냉매(R1)의 온도가 매번 달라지면, 신뢰성이 떨어질 수 있다. 따라서, 이러한 온도 차이를 보상하기 위하여 외부 장치(110)로부터 토출된 제 1냉매(R1)는 냉각 모듈(1)로 바로 공급되지 않고, 온도 조절 장치(120)로 공급되는 것이다.
한편, 제어부는 미세한 온도 차이를 계속적으로 정밀하게 보정하기 위한 PID 제어(proportional integral derivative control)를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템(100)은 외부 장치(110)와 온도 조절 장치(120) 사이에 마련된 온도 센서(150)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제어부는 온도 센서(150)에서 감지된 온도에 따라 상기 온도 조절 장치(120)를 제어할 수 있다.
상기 온도 조절 장치(120)는 제 1냉매가 수용되기 위한 탱크(121)와 상기 탱크(121) 내에 마련된 히터(122) 및 상기 탱크에 수용된 제 1냉매(R1)의 양을 감지하기 위한 수위 감지 센서(123)를 포함할 수 있다.
전술한 펌프(130)는 상기 온도 조절 장치(120)를 통과한 제 1냉매(R1)를 제 1냉각 플레이트로 공급한다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 시스템(100)은 상기 온도 조절 장치(120)로 제 1냉매(R1)를 보충하기 위한 제 1냉매탱크(140) 및 상기 제 2냉각 플레이트로 제 2냉매(R2)를 순환시키기 위한 제 2냉매 공급부(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 따르면, 열교환 효율과 내부식성 및 내마모성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 따르면, 각종 반도체 장비, 의료 장비 및 레이저 장비의 냉각 공정에 설치 공간의 제약 없이 사용될 수 있고, 제품의 신뢰도를 높일 수 있으며, 환경 오염을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 냉각 모듈 및 이를 포함하는 냉각 시스템에 따르면, 소형이며, 대량생산에 용이하고, 냉각이 필요한 외부 장치와의 연결이 용이하다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 냉각 모듈 10: 냉각 플레이트
10a: 본체 10b: 유로
11:유입구 12: 토출구
10-1 내지 10-3: 제 1 내지 제 3 냉각 플레이트
20: 열전 모듈 21: 흡열부
22: 발열부 100: 냉각 시스템
110: 외부 장치 120: 온도 조절 장치
130: 펌프 140: 제 1냉매 탱크
150:온도 센서 R1: 제 1냉매
R2: 제 2냉매

Claims (10)

  1. 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 1냉각 플레이트;
    상기 제 1냉각 플레이트의 일면에 흡열부가 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈; 및
    일면에 상기 열전 모듈의 발열부가 접촉되고, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 2냉각 플레이트를 포함하며,
    상기 제 1냉각 플레이트를 통해 제 1냉매가 유동되고, 상기 제 2냉각 플레이트를 통해 제 2냉매가 유동되며, 상기 열전 모듈을 통해 제 1냉매에서 제 2냉매로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1냉매가 유동되며, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 3냉각 플레이트 및
    발열부가 상기 제 2냉각 플레이트의 타면에 접촉되고, 흡열부가 상기 제 3냉각 플레이트의 일면에 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 냉각 플레이트는 알루미늄으로 형성되고, 각 냉각 플레이트의 유로는 스테인레스 튜브로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 유로는 미엔더(meander) 라인 또는 스파이럴(spiral) 라인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 모듈.
  5. 제 1 및 제 2냉매가 각각 유동되고, 유입구와 토출구 및 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 1 및 제 2냉각 플레이트 및 인접하는 2개의 냉각 플레이트 사이에 배치되며 제 1냉각 플레이트와 제 2냉각 플레이트의 열교환을 위한 열전 모듈을 포함하는 냉각 모듈;
    상기 제 1냉각 플레이트로부터 토출되는 제 1냉매가 유입되며, 상기 제 1냉매의 유동에 의하여 적어도 일부 영역이 냉각되는 외부 장치;
    상기 외부 장치로부터 토출된 제 1냉매의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치; 및
    상기 온도 조절 장치를 통과한 제 1냉매를 제 1냉각 플레이트로 공급하기 위한 펌프를 포함하는 냉각 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉각 모듈은,
    제 1냉매가 유동되며, 유입구와 토출구 및 상기 유입구와 토출구를 연결하는 유로를 갖는 제 3냉각 플레이트 및
    발열부가 상기 제 2냉각 플레이트의 타면에 접촉되고, 흡열부가 상기 제 3냉각 플레이트의 일면에 접촉되는 하나 이상의 열전 모듈을 포함하며,
    각 열전 모듈을 통하여 제 1 및 제 3 냉매플레이트를 유동하는 제 1냉매로부터 제 2냉매 플레이트를 유동하는 제 2냉매로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    각 냉각 플레이트는 알루미늄으로 형성되고, 각 냉각 플레이트의 유로는 스테인레스 튜브로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    각 유로는 미엔더(meander) 라인 또는 스파이럴(spiral) 라인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 온도 조절 장치는,
    제 1냉매가 수용되기 위한 탱크;
    상기 탱크 내에 마련된 히터; 및
    상기 탱크에 수용된 제 1냉매의 양을 감지하기 위한 수위 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도 조절 장치로 제 1냉매를 보충하기 위한 제 1냉매탱크; 및
    상기 제 2냉각 플레이트로 제 2냉매를 순환시키기 위한 제 2냉매 공급부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
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