KR20170139771A - Temperature control apparatus for cooling fluid for process equipment - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a temperature control device of a cooling fluid for a process facility, which is capable of minimizing heating of a cooling fluid by a heating device by bypassing, to a tank, the cooling fluid transferred from a process facility to a cooling device. The temperature control device comprises: a tank which receives a cooling fluid and transmits the cooling fluid to a process facility by an operation of a pump; a heating device which heats the cooling fluid to a set temperature; a cooling device which cools the cooling fluid having passed through the process facility; a heating temperature control device which controls an operation of a heating means according to the temperature of the cooling fluid sent from the tank to the process facility; and a cooling temperature control device which makes the cooling fluid sent to a cooling means bypass to the tank according to the temperature of the cooling fluid sent to the process facility and the temperature of the cooling fluid sent from the process facility to the cooling means. According to the present invention, the cooling fluid is made to bypass to the tank according to the temperature of the cooling fluid sent from the process facility to the cooling device to minimize heating the cooling fluid by the heating device. Thus, the power consumption of the heating device is reduced, and the operation costs are reduced. In addition, the present invention prevents excessive heating of the cooling fluid by the heating device to prevent denaturation, thereby minimizing the generation of toxic gas due to the denaturation of the cooling fluid. Also, since the flow rate passed through the cooling device is controlled, linear control of a cooling PID can be implemented similarly to heating control.

Description

공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치{TEMPERATURE CONTROL APPARATUS FOR COOLING FLUID FOR PROCESS EQUIPMENT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a temperature control device for a cooling fluid for a process facility,

본 발명은 냉각유체의 온도 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정설비로부터 냉각장치로 보내지는 냉각유체를 탱크로 바이패스(Bypass)시켜 가열장치에 의한 냉각유체의 가열을 최소화시킬 수 있는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for controlling the temperature of a cooling fluid, and more particularly, to a process for minimizing heating of a cooling fluid by a heating device by bypassing a cooling fluid sent from a process facility to a cooling device to a tank And more particularly to a temperature control apparatus for a cooling fluid for a facility.

반도체 소자의 제조를 위한 식각, 증착(Deposition), EDS(Electrical die sorting) 등의 반도체 공정에서 과도한 열이 발생한다. 양질의 반도체 소자를 제조하기 위해서는 체임버(Chamber) 내의 웨이퍼(Wafer), 웨이퍼 척(Wafer chuck) 및 주변 온도를 일정하게 제어해야 한다. Excessive heat is generated in semiconductor processes such as etching, deposition, and electrical die sorting (EDS) for manufacturing semiconductor devices. In order to produce a high-quality semiconductor device, the wafer, wafer chuck, and ambient temperature in the chamber must be controlled to be constant.

공정설비용 칠러는 반도체 공정의 온도를 일정하게 제어하여 공정 효율을 개선시키는 장비이다. 이러한 칠러는 평판 디스플레이(Flat panel display, FPD), 발광다이오드(Light emitting diode, LED) 등의 제조 공정에도 많이 사용되고 있다. 공정설비용 칠러는 압축, 응축, 팽창, 증발의 과정을 거치는 냉동 사이클(Refrigerating cycle), 오토 케스케이드(Auto cascade) 방식을 이용한 냉동 사이클, 그리고 냉각수(Process cooling water)를 활용한 냉각 사이클(Cooling cycle)을 이용한다. 일반적으로 칠러는 온도 영역에 따라 냉매(Refrigerant)를 이용하는 냉동 사이클과 냉각수를 이용하는 냉각 사이클을 구비하는 하이브리드 방식(Hybrid form)으로 구성되고 있다. Chiller for process equipment is a device that improves process efficiency by controlling the temperature of semiconductor process constantly. Such a chiller is widely used for manufacturing a flat panel display (FPD) and a light emitting diode (LED). The chiller for process facilities is composed of a refrigeration cycle through compression, condensation, expansion and evaporation processes, a refrigeration cycle using an auto cascade method, and a cooling cycle using cooling water ). Generally, a chiller is composed of a hybrid type having a refrigeration cycle using a refrigerant and a cooling cycle using cooling water according to a temperature range.

공정설비용 칠러는 한국 등록특허 제10-0707976호 "냉각수의 유량제어수단과 냉각제의 가열수단을 구비한 반도체 공정용 칠러", 등록특허 제10-1579851호"유독성 가스의 발생 차단 기능을 갖는 공정설비용 칠러", 한국 공개특허 제10-2014-0008266호 "냉각유체의 유독성 가스 누설 차단장치를 구비한 반도체 공정설비용 칠러" 등 많은 특허문헌들에서 쉽게 찾아볼 수 있다. The chiller for the process facility is disclosed in Korean Patent No. 10-0707976 entitled "Chiller for Semiconductor Process with Cooling Water Flow Control Means and Coolant Heating Device ", Registered Patent No. 10-1579851" Process with Generation of Toxic Gases , And Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0008266 entitled "Chiller for Semiconductor Process Equipments Having a Toxic Gas Leakage Protection Device for Cooling Fluid ", among others.

한국 등록특허 제10-0707976호는 냉각수와 반도체 공정 장비로부터 유출되는 냉각제를 유입하여 열교환시키는 열교환기와, 열교환기에서 유출되는 냉각제의 온도를 제어하기 위하여 열교환기로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량조절수단과, 열교환기에서 유출된 냉각제를 수용하고 수용된 냉각제를 설정 온도가 되도록 가열시키는 냉각제가열수단과, 냉각제순환배관과, 냉각수배관과, 냉각제순환배관 내에서 냉각제를 순환시키는 펌프로 구성되어 있다. 쿨링 PID(Proportional integral derivative) 제어기를 구비하는 유량조절수단에 의해 냉각제의 냉각을 제어하고, 히팅 PID 제어기를 구비하는 냉각제가열수단에 의해 냉각제의 온도가 설정 온도가 되도록 가열하여 제어한다. 위 특허문헌들에 개시되어 있는 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.Korean Patent No. 10-0707976 discloses a heat exchanger for exchanging heat with coolant flowing out of cooling water and semiconductor processing equipment and a heat exchanger for controlling the flow rate of coolant flowing into the heat exchanger in order to control the temperature of the coolant flowing out of the heat exchanger. A coolant heating means for receiving the coolant discharged from the heat exchanger and heating the received coolant to a predetermined temperature, a coolant circulation pipe, a cooling water pipe, and a pump circulating the coolant in the coolant circulation pipe. The cooling of the coolant is controlled by the flow rate regulating means including the cooling PID (Proportional Integral Derivative) controller, and the coolant is heated and controlled by the coolant heating means including the heating PID controller so that the temperature of the coolant becomes the set temperature. The contents disclosed in the above patent documents are incorporated herein by reference.

이와 같은 공정설비용 칠러의 쿨링 PID 제어에 있어서 열교환기로 유입되는 냉각수 또는 냉매의 유량 조절 시 냉각수 또는 냉매의 품질에 따라 컨트롤 밸브(Control valve)의 부식 및 막힘이 발생되는 단점이 있다. 또한, 냉매의 유량을 제어하는 방법은 팽창밸브(Expansion valve)의 잠열 반응으로 인해 냉동 성능의 과도한 변화가 발생되어 온도의 선형적 제어가 곤란한 문제가 있다. In the cooling PID control of the chiller for the process facility, there is a drawback that the control valve is corroded or clogged depending on the quality of the cooling water or the refrigerant when the flow rate of the cooling water or the refrigerant flowing into the heat exchanger is adjusted. In addition, the method of controlling the flow rate of the refrigerant has a problem that it is difficult to linearly control the temperature because an excessive change of the refrigerating performance occurs due to the latent heat reaction of the expansion valve.

한편, 히팅 PID 제어는 히터(Heater)의 작동에 의해 냉각제, 즉 냉각유체를 설정 온도로 가열하는 것이나, 열교환을 거친 냉각유체를 가열하기 때문에 히터의 전력 소비량이 증가되어 운전비가 상승되는 문제가 있다. 냉각유체는 갈덴(상품명, Galdenㄾ SV, HV, ZT, HT, 제조사 솔베이 솔레시스 에스.피.에이.(Solvay Solexis S.p.A.)), 노벡(상품명, 3M Novec Engineered Fluid, 제조사 쓰리엠(3M) 컴퍼니) 등의 불소용액(Fluorine solution)을 통상적으로 사용하고 있다. 불소용액은 열 및 화학적 노출이 장기간 지속될 시 맹독성으로 변질되며, 이는 인체에 대단히 해롭다. 히터의 작동에 의해 불소용액이 과도하게 가열되는 경우, 불소와 수소가 반응하여 불산가스가 생성될 우려가 높다. On the other hand, in the heating PID control, since the coolant, that is, the cooling fluid is heated to the set temperature by the operation of the heater, or the cooling fluid that has undergone the heat exchange is heated, the power consumption of the heater is increased, . The cooling fluid was prepared by dissolving and dispersing the solution in a solvent such as acetonitrile, acetonitrile, acetonitrile, acetonitrile, acetonitrile, acetonitrile, acetonitrile, (Fluorine solution) is usually used. Fluoride solutions are highly toxic to the human body when they are exposed to heat and chemical exposure for long periods of time. When the fluorine solution is excessively heated by the operation of the heater, there is a high possibility that fluorine and hydrogen react with each other to generate hydrofluoric acid gas.

본 발명은 상기와 같은 요구를 충족할 수 있는 새로운 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide an apparatus for controlling the temperature of a cooling fluid for a new process facility which can satisfy the above-mentioned demand.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치가 제공된다. 본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치는, 냉각유체를 수용하여 펌프의 작동에 의해 공정설비로 보내는 탱크와; 냉각유체를 설정 온도로 가열하는 가열수단과; 공정설비를 지난 냉각유체를 냉각시키는 냉각수단과; 탱크로부터 공정설비로 보내지는 냉각유체의 온도에 따라 가열수단의 작동을 제어하는 가열 온도 제어수단과; 공정설비로 보내지는 냉각유체의 온도와 공정설비로부터 냉각수단으로 보내지는 냉각유체의 온도에 따라 냉각수단으로 보내지는 냉각유체를 탱크로 바이패스시키는 냉각 온도 제어수단을 포함한다. According to one aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling the temperature of a cooling fluid for a process facility. An apparatus for controlling the temperature of a cooling fluid for a process facility according to the present invention comprises a tank for receiving a cooling fluid and sending the cooling fluid to a process facility by operation of a pump; Heating means for heating the cooling fluid to a set temperature; A cooling water stage for cooling the cooling fluid past the process facility; Heating temperature control means for controlling the operation of the heating means in accordance with the temperature of the cooling fluid sent from the tank to the process facility; And cooling temperature control means for bypassing the cooling fluid sent to the cooling means to the tank according to the temperature of the cooling fluid sent to the process facility and the temperature of the cooling fluid sent from the process facility to the cooling means.

본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치에 있어서, 가열 온도 제어수단은 공정설비로 보내지는 냉각유체의 온도를 검출하는 제1 온도 센서와, 제1 온도 센서로부터의 온도를 처리하여 히터의 작동을 제어하는 가열 온도 제어기로 이루어진다. 냉각 온도 제어수단은 공정설비와 냉각수단 사이에 연결되어 있는 파이프라인으로부터 탱크로 냉각유체를 바이패스시킬 수 있도록 탱크와 파이프라인 사이에 연결되어 있는 바이패스라인과, 바이패스라인에 냉각유체의 흐름을 제어할 수 있도록 장착되어 있는 전자밸브와, 공정설비로 보내지는 냉각유체의 온도를 검출하는 제2 온도 센서와, 공정설비로부터 냉각수단으로 보내지는 냉각유체의 온도를 검출하는 제3 온도 센서와, 제2 온도 센서와 제3 온도 센서로부터의 온도를 처리하여 냉각유체가 바이패스되도록 전자밸브의 작동을 제어하는 냉각 온도 제어기로 이루어진다. In the apparatus for controlling the temperature of the cooling fluid for process equipment according to the present invention, the heating temperature control means includes a first temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid sent to the process facility, And a heating temperature controller for controlling the operation of the heater. The cooling temperature control means includes a bypass line connected between the tank and the pipeline for bypassing the cooling fluid from the pipeline connected between the process facility and the cooling means, A second temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid sent to the process facility, a third temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid sent from the process facility to the cooling means, And a cooling temperature controller for controlling the operation of the solenoid valve so that the cooling fluid is bypassed by processing the temperatures from the second temperature sensor and the third temperature sensor.

본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치는, 웨이퍼 척 등의 공정설비로부터 냉각장치로 보내지는 냉각유체의 온도에 따라 냉각유체를 탱크로 바이패스시켜 가열장치에 의한 냉각유체의 가열을 최소화시킴으로써, 가열장치의 전력 소비량을 줄여 운전비(Operating cost)를 감소시킬 수 있다. 또한, 가열장치에 의한 냉각유체의 과도한 가열을 방지하여 변질을 방지함으로써, 냉각유체의 변질로 인한 유독성 가스의 발생을 최소화시킬 수 있는 유용한 효과가 있다. 또한, 냉각장치로 통과되는 유량을 제어하므로, 냉각 PID의 선형적 제어를 가열 제어와 유사하게 구현할 수 있다. The apparatus for controlling the temperature of a cooling fluid for a process facility according to the present invention is characterized in that the cooling fluid is bypassed to the tank according to the temperature of the cooling fluid sent from the process equipment such as the wafer chuck to the cooling device, By minimizing the power consumption of the heating device, the operating cost can be reduced. In addition, there is a useful effect of preventing excessive heating of the cooling fluid by the heating device to prevent deterioration, thereby minimizing the generation of toxic gas due to deterioration of the cooling fluid. Further, since the flow rate passing through the cooling device is controlled, the linear control of the cooling PID can be implemented similarly to the heating control.

도 1은 본 발명에 따른 냉각유체의 온도 제어장치가 적용되는 일례로 공정 설비용 칠러를 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각유체의 온도 제어장치가 적용되는 다른 예의 공정 설비용 칠러를 나타낸 계통도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a chiller for a process facility, for example, to which a temperature control device for a cooling fluid according to the present invention is applied.
2 is a schematic diagram showing a chiller for a process facility according to another example to which a temperature control device for a cooling fluid according to the present invention is applied.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 분명해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of a temperature control apparatus for a cooling fluid for a process facility according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치는 일례로 공정설비용 칠러(10)에 설치된다. 공정설비용 칠러(10)는 공정설비(20)를 냉각시키기 위하여 냉각유체(1)로 브라인(Brine)을 이용하는 냉동 사이클과 냉매를 이용하는 냉각 사이클을 구비하는 하이브리드 방식으로 구성되어 있다. 브라인은 갈덴, 노벡 등의 불소용액이 사용될 수 있다. 공정설비(20)는 웨이퍼의 증착을 위한 증착장비(Deposition equipment), 식각을 위한 식각장비(Etcher) 등의 반도체 공정설비가 대표적이나, FPD, LED 등의 제조를 위한 공정설비가 될 수도 있다. Referring first to FIG. 1, an apparatus for controlling the temperature of a cooling fluid for a process facility according to the present invention is installed, for example, in a chiller 10 for a process facility. The chiller 10 for the process facility is configured in a hybrid manner including a refrigeration cycle using a brine as the cooling fluid 1 and a cooling cycle using the refrigerant to cool the process facility 20. [ Brine may be a fluorine solution such as Galden, Novec. The process facility 20 is typically a semiconductor process facility such as a deposition equipment for depositing wafers and an etcher for etching, but may be a process facility for manufacturing FPD, LED, and the like.

냉각유체(1)는 탱크(30)에 수용되어 있다. 냉각유체(1)는 펌프(31)의 작동에 의해 파이프라인(Pipeline: 32)을 통해 탱크(30)로부터 공정설비(20)의 체임버(Chamber: 21)에 공급된다. 가열수단으로 히터(40)가 탱크(21)에 수용되어 있는 냉각유체(1)를 가열할 수 있도록 탱크(30)에 설치되어 있다.The cooling fluid (1) is contained in the tank (30). The cooling fluid 1 is supplied to the chamber 21 of the process facility 20 from the tank 30 through a pipeline 32 by the operation of the pump 31. The heater 40 is provided in the tank 30 so as to be able to heat the cooling fluid 1 contained in the tank 21 by the heating means.

공정설비용 칠러(10)는 공정설비(20)를 지나 탱크(30)로 보내지는 냉각유체(1)를 냉각시키는 냉각장치(50)를 구비한다. 냉각장치(50)는 체임버(21)로부터 탱크(30)로 보내지는 냉각유체(1)를 팽창시키는 팽창밸브(51)와, 팽창밸브(51)를 지난 냉각유체(1)의 온도를 냉매와의 열교환에 의해 냉각하는 열교환기(52)를 구비한다. 열교환기(52)는 증발기(Evaporator; 53)로 구성되어 있다. 팽창밸브(51)와 증발기(53)는 체임버(21)와 탱크(30) 사이에 연결되어 있는 파이프라인(54)에 장착되어 있다. 냉매로 냉각수는 파이프라인(55)을 통해 외부에서 열교환기(52)에 공급된다. The process facility chiller 10 includes a cooling device 50 that cools the cooling fluid 1 that is sent to the tank 30 through the process facility 20. The cooling device 50 includes an expansion valve 51 for expanding the cooling fluid 1 to be sent from the chamber 21 to the tank 30 and an expansion valve 51 for controlling the temperature of the cooling fluid 1 passing through the expansion valve 51, And a heat exchanger (52) for cooling by heat exchange of the heat exchanger (52). The heat exchanger 52 is composed of an evaporator 53. The expansion valve 51 and the evaporator 53 are mounted on a pipeline 54 connected between the chamber 21 and the tank 30. The cooling water is supplied to the heat exchanger 52 from the outside through the pipeline 55 with the refrigerant.

본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치는 탱크(30)로부터 공정설비(20)로 보내지는 냉각유체(1)의 온도에 따라 히터(40)의 작동을 제어하는 가열 온도 제어장치(60)를 구비한다. 가열 온도 제어장치(60)는 제1 온도 센서(61)와 가열 온도 제어기(62)로 구성되어 있다. 제1 온도 센서(61)는 파이프라인(32)을 통해 공정설비(20)로 보내지는 냉각유체(1)의 온도를 검출한다. 가열 온도 제어기(62)는 히터(40)와 제1 온도 센서(61)에 연결되어 있다. 가열 온도 제어기(62)는 제1 온도 센서(61)로부터 입력되는 온도를 처리하여 히터(40)의 작동을 PID 제어한다. 히터(40)는 가열 온도 제어기(62)의 PID 제어에 의해 냉각유체(1)를 설정 온도로 가열한다. The apparatus for controlling the temperature of the cooling fluid for the process facility according to the present invention comprises a heating temperature control device (not shown) for controlling the operation of the heater 40 in accordance with the temperature of the cooling fluid 1 sent from the tank 30 to the process facility 20 60). The heating temperature control device 60 includes a first temperature sensor 61 and a heating temperature controller 62. The first temperature sensor 61 detects the temperature of the cooling fluid 1 that is sent to the process facility 20 via the pipeline 32. The heating temperature controller 62 is connected to the heater 40 and the first temperature sensor 61. The heating temperature controller 62 processes the temperature input from the first temperature sensor 61 and performs PID control of the operation of the heater 40. [ The heater 40 heats the cooling fluid 1 to the set temperature by the PID control of the heating temperature controller 62.

본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치는 냉각장치(50)로 보내지는 냉각유체(1)를 탱크(30)로 바이패스(Bypass)시키는 냉각 온도 제어장치(70)를 포함한다. 냉각 온도 제어장치(70)는 바이패스라인(Bypass line: 71), 전자밸브(Solenoid valve: 72), 제2 온도 센서(73), 제3 온도 센서(74)와 냉각 온도 제어기(75)로 구성되어 있다.The apparatus for controlling the temperature of the cooling fluid for process equipment according to the present invention includes a cooling temperature control device 70 which bypasses the cooling fluid 1 to the cooling device 50 to the tank 30. [ The cooling temperature control device 70 includes a bypass line 71, a solenoid valve 72, a second temperature sensor 73, a third temperature sensor 74 and a cooling temperature controller 75 Consists of.

바이패스라인(71)은 공정설비(20)와 냉각장치(50) 사이에 연결되어 있는 파이프라인(54)으로부터 탱크(30)로 냉각유체(1)를 바이패스 시킬 수 있도록 탱크(30)와 파이프라인(54) 사이에 연결되어 있다. 전자밸브(72)는 바이패스라인(71)에 냉각유체(1)의 흐름을 제어할 수 있도록 장착되어 있다. 제2 온도 센서(73)는 파이프라인(32)에 장착되어 탱크(30)로부터 체임버(21)로 보내지는 냉각유체(1)의 온도를 검출한다. 바이패스라인(71)은 탱크(30)와 팽창밸브(51) 사이의 파이프라인(54), 즉 팽창밸브(51)의 상류에 연결되어 있다. 따라서 전자밸브(72)의 개방 시 냉각유체(1)는 바이패스라인(71)을 통해 탱크(30)로 원활한 흐름으로 바이패스되게 된다.The bypass line 71 is connected to the tank 30 so that the cooling fluid 1 can be bypassed from the pipeline 54 connected between the process facility 20 and the cooling device 50 to the tank 30. [ And is connected between the pipeline 54. The solenoid valve 72 is mounted on the bypass line 71 so as to control the flow of the cooling fluid 1. A second temperature sensor 73 is mounted on the pipeline 32 to detect the temperature of the cooling fluid 1 that is sent from the tank 30 to the chamber 21. The bypass line 71 is connected to the pipeline 54 between the tank 30 and the expansion valve 51, that is, upstream of the expansion valve 51. Therefore, when the solenoid valve 72 is opened, the cooling fluid 1 is bypassed smoothly to the tank 30 through the bypass line 71.

제3 온도 센서(74)는 파이프라인(54)에 장착되어 체임버(21)로부터 전자밸브(72)로 보내지는 냉각유체(1)의 온도를 검출한다. 냉각 온도 제어기(75)는 가열 온도 제어기(62), 전자밸브(72), 제2 온도 센서(73)와 제3 온도 센서(74) 각각에 연결되어 있다. 냉각 온도 제어기(75)는 제2 및 제3 온도 센서(73, 74)로부터 입력되는 온도를 처리하여 전자밸브(72)의 작동을 PID 제어한다. 전자밸브(72)는 냉각 온도 제어기(75)의 PID 제어에 의해 여닫혀 바이패스라인(71)을 따라 체임버(21)로부터 배출되는 냉각유체(1)를 탱크(30)로 바이패스시킨다. 가열 온도 제어기(62)는 냉각유체(1)의 가열 온도를 냉각 온도 제어기(75)에 전송한다. The third temperature sensor 74 detects the temperature of the cooling fluid 1 which is mounted on the pipeline 54 and sent from the chamber 21 to the solenoid valve 72. The cooling temperature controller 75 is connected to the heating temperature controller 62, the solenoid valve 72, the second temperature sensor 73 and the third temperature sensor 74, respectively. The cooling temperature controller 75 processes the temperatures inputted from the second and third temperature sensors 73 and 74 to PID-control the operation of the solenoid valve 72. The solenoid valve 72 is closed by the PID control of the cooling temperature controller 75 and bypasses the cooling fluid 1 discharged from the chamber 21 along the bypass line 71 to the tank 30. The heating temperature controller 62 transmits the heating temperature of the cooling fluid 1 to the cooling temperature controller 75.

냉각 온도 제어장치(70)는 탱크(30) 안의 냉각유체(1)의 온도를 검출하는 제4 온도 센서(76)를 더 구비한다. 제4 온도 센서(76)는 탱크(30) 안의 냉각유체(1)의 온도를 검출하여 냉각 온도 제어기(75)에 입력한다. 냉각 온도 제어기(75)는 제4 온도 센서(76)으로부터 입력되는 온도가 제2 및 제3 온도 센서(73, 74)로부터 입력되는 온도보다 10℃ 이상 낮아지지 않도록 전자밸브(72)의 작동을 PID 제어한다. The cooling temperature control device 70 further includes a fourth temperature sensor 76 for detecting the temperature of the cooling fluid 1 in the tank 30. The fourth temperature sensor 76 detects the temperature of the cooling fluid 1 in the tank 30 and inputs it to the cooling temperature controller 75. The cooling temperature controller 75 controls the operation of the solenoid valve 72 so that the temperature input from the fourth temperature sensor 76 does not become lower by at least 10 ° C than the temperature input from the second and third temperature sensors 73 and 74 PID control.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치는, 펌프(31)의 작동에 의해 탱크(30)로부터 펌핑되는 냉각유체(1)는 파이프라인(32)을 통해 공정설비(20)의 체임버(21)에 보내져 체임버(21)의 온도를 제어한다. 제1 온도 센서(61)는 탱크(30)로부터 체임버(21)로 공급되는 냉각유체(1)의 온도를 검출하여 가열 온도 제어기(62)에 입력한다. 가열 온도 제어기(62)는 제1 온도 센서(61)로부터 입력되는 냉각유체(1)의 온도에 따라 PID 제어에 의해 히터(40)를 작동시킨다. 히터(40)는 냉각유체(1)를 설정 온도로 가열한다. The cooling fluid 1 pumped from the tank 30 by the operation of the pump 31 is passed through the pipeline 32 to the process equipment (21) of the chamber (20) to control the temperature of the chamber (21). The first temperature sensor 61 detects the temperature of the cooling fluid 1 supplied from the tank 30 to the chamber 21 and inputs the detected temperature to the heating temperature controller 62. The heating temperature controller 62 operates the heater 40 by PID control in accordance with the temperature of the cooling fluid 1 input from the first temperature sensor 61. The heater 40 heats the cooling fluid 1 to a set temperature.

계속해서, 냉각유체(1)는 체임버(21)의 온도를 설정 온도로 유지시킨 후, 냉각유체(1)는 체임버(21)로부터 파이프라인(54)을 통해 팽창밸브(51)로 보내져 팽창되 증발기(53)로 보내진다. 증발기(53)는 외부로부터 공급되는 냉각수와의 열교환에 의해 냉각유체(1)를 냉각시킨다. 냉각유체(1)는 증발기(53)로부터 파이프라인(54)을 통해 탱크(30)로 회수된다.Subsequently, the cooling fluid 1 maintains the temperature of the chamber 21 at the set temperature, and then the cooling fluid 1 is expanded from the chamber 21 through the pipeline 54 to the expansion valve 51 And is sent to the evaporator 53. The evaporator (53) cools the cooling fluid (1) by heat exchange with the cooling water supplied from the outside. The cooling fluid 1 is recovered from the evaporator 53 to the tank 30 via the pipeline 54.

제2 온도 센서(73)는 탱크(30)로부터 체임버(21)로 보내지는 냉각유체(1)의 온도를 검출하여 냉각 온도 제어기(75)에 입력하고, 제3 온도 센서(74)는 체임버(21)로부터 팽창밸브(72)로 보내지는 냉각유체(1)의 온도를 검출하여 냉각 온도 제어기(75)에 입력한다. The second temperature sensor 73 detects the temperature of the cooling fluid 1 sent from the tank 30 to the chamber 21 and inputs it to the cooling temperature controller 75. The third temperature sensor 74 detects the temperature of the cooling fluid 1 21 to the expansion valve 72 and inputs the detected temperature to the cooling temperature controller 75. [

계속해서, 냉각 온도 제어기(75)는 제2 및 제3 온도 센서(73, 74)로부터 입력되는 냉각유체(1)의 온도에 따라 PID 제어에 의해 전자밸브(72)를 여닫는다. 전자밸브(72)가 열리면, 냉각유체(1)의 일부는 바이패스라인(71)을 통해 바이패스되어 탱크(30)로 회수된다. Subsequently, the cooling temperature controller 75 opens and closes the solenoid valve 72 by PID control in accordance with the temperature of the cooling fluid 1 input from the second and third temperature sensors 73, 74. When the solenoid valve 72 is opened, a part of the cooling fluid 1 is bypassed through the bypass line 71 and is recovered to the tank 30.

한편, 팽창밸브(51)는 냉각유체(1)의 감압과 유량을 제어하여 증발기(53)로 보낸다. 이러한 팽창밸브(51)의 유량 제어 기능에 의해 전자밸브(72)의 개방 시 냉각유체(1)는 바이패스라인(71)을 통해 탱크(30)로 원활하게 바이패스된다. 전자밸브(72)가 완전히 닫히면, 냉각유체(1)는 파이프라인(54)을 통해 팽창밸브(51)와 증발기(53)로 보내진다. 증발기(53)는 외부로부터 공급되는 냉각수 또는 냉매와의 열교환에 의해 냉각유체(1)를 냉각시켜 냉각유체(1)의 온도를 낮춰주게 된다. On the other hand, the expansion valve 51 controls the decompression and flow rate of the cooling fluid 1 and sends it to the evaporator 53. The cooling fluid 1 is smoothly bypassed to the tank 30 through the bypass line 71 when the solenoid valve 72 is opened by the flow control function of the expansion valve 51. When the solenoid valve 72 is completely closed, the cooling fluid 1 is sent to the expansion valve 51 and the evaporator 53 through the pipeline 54. The evaporator 53 cools the cooling fluid 1 by heat exchange with cooling water or a refrigerant supplied from the outside, thereby lowering the temperature of the cooling fluid 1.

본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치에 있어서 냉각유체(1)가 바이패스되지 않을 경우, 히터(40)의 작동에 의한 냉각유체(1)의 가열량(

Figure pat00001
)은 수학식 1에 의해 구할 수 있다.In the apparatus for controlling the temperature of the cooling fluid for process equipment according to the present invention, when the cooling fluid 1 is not bypassed, the amount of heating of the cooling fluid 1 due to the operation of the heater 40
Figure pat00001
Can be obtained by the following equation (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기에서,

Figure pat00003
는 냉각유체의 전체 순환 유량,
Figure pat00004
는 냉각유체의 바이패스 유량,
Figure pat00005
은 탱크로부터 체임버로 보내지는 냉각유체의 온도,
Figure pat00006
는 냉각장치로부터 탱크로 보내지는 냉각유체의 온도이다. From here,
Figure pat00003
Is the total circulating flow rate of the cooling fluid,
Figure pat00004
The bypass flow rate of the cooling fluid,
Figure pat00005
Is the temperature of the cooling fluid sent from the tank to the chamber,
Figure pat00006
Is the temperature of the cooling fluid sent from the chiller to the tank.

냉각유체(1)가 바이패스라인(71)을 통해 바이패스되는 경우, 히터(40)의 작동에 의한 냉각유체(1)의 가열량(

Figure pat00007
)은 수학식 2에 의해 구할 수 있다.When the cooling fluid 1 is bypassed through the bypass line 71, the amount of heating of the cooling fluid 1 by the operation of the heater 40
Figure pat00007
) Can be obtained by the following equation (2).

Figure pat00008
Figure pat00008

여기에서,

Figure pat00009
는 체임버로부터 냉각장치로 보내지는 냉각유체의 온도이다.From here,
Figure pat00009
Is the temperature of the cooling fluid sent from the chamber to the cooling device.

위 수학식 1과 수학식 2에 의해 냉각유체(1)의 일부를 냉각장치(50)로 보내지 않고 탱크(30)로 바이패스시키는 경우, 히터(40)에 의한 냉각유체(1)의 가열량이 적은 것을 알 수 있다. When the part of the cooling fluid 1 is bypassed to the tank 30 without sending a part of the cooling fluid 1 to the tank 30 by the above equations (1) and (2), the heating amount of the cooling fluid 1 by the heater 40 You can see the less.

한편, 냉각 온도 제어기(75)는 탱크(30)로 회수되는 냉각유체(1)의 온도, 즉 제4 온도 센서(76)으로부터 입력되는 탱크(30) 안의 냉각유체(1)의 온도가 제2 및 제3 온도 센서(74)로부터 입력되는 냉각유체(1)의 온도보다 약 10℃ 이상 낮아지지 않도록 전자밸브(72)의 작동을 PID 제어한다. 또한, 냉각 온도 제어기(75)는 탱크(30)로 회수되는 냉각유체(1)의 온도가 가열 온도 제어기(62)에 의해 설정되는 설정 온도보다 약 10℃ 이하로 유지되도록 전자밸브(72)의 작동을 PID 제어할 수도 있다. 이와 같이 전자밸브(72)를 통해 탱크(30)로 바이패스되는 냉각유체(1)의 유량을 제어하여 히터(40)에 의한 냉각유체(1)의 가열량을 감소시킴으로써, 히터(40)의 전력 소비량을 줄여 운전비를 감소시킬 수 있다. 또한, 히터(40)에 의한 냉각유체(1)의 과도한 가열을 방지하여 변질을 효과적으로 방지할 수 있다. On the other hand, the cooling temperature controller 75 controls the temperature of the cooling fluid 1 recovered to the tank 30, that is, the temperature of the cooling fluid 1 in the tank 30 inputted from the fourth temperature sensor 76, And the temperature of the cooling fluid (1) input from the third temperature sensor (74) by about 10 DEG C or more. The cooling temperature controller 75 controls the temperature of the cooling fluid 1 returned to the tank 30 such that the temperature of the cooling fluid 1 returned to the tank 30 is maintained at about 10 DEG C or lower than the set temperature set by the heating temperature controller 62. [ The operation can also be PID controlled. The amount of the cooling fluid 1 heated by the heater 40 is reduced by controlling the flow rate of the cooling fluid 1 bypassed to the tank 30 through the solenoid valve 72, Reducing power consumption can reduce operating costs. Further, excessive heating of the cooling fluid (1) by the heater (40) can be prevented, and deterioration can be effectively prevented.

도 2에 본 발명에 따른 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치가 적용되는 공정설비용 칠러의 다른 실시예가 도시되어 있다. 다른 실시예의 공정설비용 칠러(10A)가 도 1에 도시되어 있는 공정설비용 칠러(10)와 다른 점은 열교환기(52)로 증발기(53)가 탱크(30) 안에 배치된 점이다. 탱크(30) 안에 배치되어 있는 증발기(53)는 파이프라인(54)을 통해 체임버(21)와 연결되어 있다.FIG. 2 shows another embodiment of a chiller for a process facility to which a temperature control device for a cooling fluid for a process facility according to the present invention is applied. The process equipment chiller 10A of the other embodiment is different from the process equipment chiller 10 shown in Fig. 1 in that the evaporator 53 is disposed in the tank 30 by the heat exchanger 52. [ The evaporator 53 disposed in the tank 30 is connected to the chamber 21 through the pipeline 54.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10, 10A: 공정설비용 칠러 20: 공정설비
21: 체임버 30: 탱크
40: 히터 50: 냉각장치
51: 팽창밸브 52: 열교환기
53: 증발기 60: 가열 온도 제어장치
61: 제1 제1 온도 센서 62: 가열 온도 제어기
70: 냉각 온도 제어장치 71: 바이패스라인
72: 전자밸브 73: 제2 온도 센서
74: 제3 온도 센서 75: 냉각 온도 제어기
76: 제4 온도 센서10, 10A: Chiller for process equipment 20: Process equipment
21: chamber 30: tank
40: heater 50: cooling device
51: expansion valve 52: heat exchanger
53: Evaporator 60: Heating temperature control device
61: first first temperature sensor 62: heating temperature controller
70: Cooling temperature control device 71: Bypass line
72: electromagnetic valve 73: second temperature sensor
74: third temperature sensor 75: cooling temperature controller
76: fourth temperature sensor

Claims (7)

냉각유체를 수용하여 펌프의 작동에 의해 공정설비로 보내는 탱크와;
상기 냉각유체를 설정 온도로 가열하는 가열수단과;
상기 공정설비를 지난 상기 냉각유체를 냉각시키는 냉각수단과;
상기 탱크로부터 상기 공정설비로 보내지는 상기 냉각유체의 온도에 따라 상기 가열수단의 작동을 제어하는 가열 온도 제어수단과;
상기 공정설비로 보내지는 상기 냉각유체의 온도와 상기 공정설비로부터 상기 냉각수단으로 보내지는 상기 냉각유체의 온도에 따라 상기 냉각수단으로 보내지는 상기 냉각유체를 상기 탱크로 바이패스시키는 냉각 온도 제어수단을 포함하는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치.A tank for receiving the cooling fluid and sending it to the process facility by operation of the pump;
Heating means for heating the cooling fluid to a set temperature;
A cooling water step for cooling the cooling fluid passing through the processing facility;
Heating temperature control means for controlling the operation of the heating means in accordance with the temperature of the cooling fluid sent from the tank to the process facility;
Cooling temperature control means for bypassing the cooling fluid sent to the cooling means to the tank according to the temperature of the cooling fluid sent to the process facility and the temperature of the cooling fluid sent from the process facility to the cooling means Comprising: means for controlling the temperature of the cooling fluid for the process plant. 제1항에 있어서,
상기 가열수단은 상기 냉각유체의 가열을 위해 상기 탱크에 설치되어 있는 히터로 이루어지고,
상기 가열 온도 제어수단은,
상기 공정설비로 보내지는 상기 냉각유체의 온도를 검출하는 제1 온도 센서와;
상기 제1 온도 센서로부터의 온도를 처리하여 상기 히터의 작동을 제어하는 가열 온도 제어기로 이루어지는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the heating means comprises a heater installed in the tank for heating the cooling fluid,
Wherein the heating temperature control means comprises:
A first temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid sent to the process facility;
And a heating temperature controller for controlling the operation of the heater by processing the temperature from the first temperature sensor. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 냉각 온도 제어수단은,
상기 공정설비와 상기 냉각수단 사이에 연결되어 있는 파이프라인으로부터 상기 탱크로 상기 냉각유체를 바이패스시킬 수 있도록 상기 탱크와 상기 파이프라인 사이에 연결되어 있는 바이패스라인과,
상기 바이패스라인에 상기 냉각유체의 흐름을 제어할 수 있도록 장착되어 있는 전자밸브와,
상기 공정설비로 보내지는 상기 냉각유체의 온도를 검출하는 제2 온도 센서와,
상기 공정설비로부터 상기 냉각수단으로 보내지는 상기 냉각유체의 온도를 검출하는 제3 온도 센서와,
상기 제2 온도 센서와 상기 제3 온도 센서로부터의 온도를 처리하여 상기 냉각유체가 바이패스되도록 상기 전자밸브의 작동을 제어하는 냉각 온도 제어기로 이루어지는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cooling temperature control means includes:
A bypass line connected between the tank and the pipeline to bypass the cooling fluid from the pipeline connected between the process facility and the cooling means to the tank,
An electromagnetic valve mounted to the bypass line so as to control the flow of the cooling fluid;
A second temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid sent to the process facility,
A third temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid sent from the process facility to the cooling means,
And a cooling temperature controller for controlling the operation of the solenoid valve so that the cooling fluid is bypassed by processing the temperatures from the second temperature sensor and the third temperature sensor. 제3항에 있어서,
상기 냉각 온도 제어기는 상기 탱크로 회수되는 상기 냉각유체의 온도가 상기 제2 및 제3 온도 센서로부터 입력되는 상기 냉각유체의 온도보다 10℃ 이상 낮아지지 않도록 상기 전자밸브를 통해 바이패스되는 상기 냉각유체의 유량을 제어하도록 구성되어 있는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치. The method of claim 3,
Wherein the cooling temperature controller controls the temperature of the cooling fluid recovered in the tank to be lower than the temperature of the cooling fluid input from the second and third temperature sensors by at least < RTI ID = 0.0 > The temperature of the cooling fluid for the process facility being controlled. 제3항에 있어서,
상기 냉각 온도 제어수단은 상기 탱크 안의 상기 냉각유체의 온도를 검출하여 상기 냉각 온도 제어기에 입력하는 제4 온도 센서를 더 구비하고, 상기 냉각 온도 제어기는 상기 제4 온도 센서로부터 입력되는 온도가 상기 제2 및 제3 온도 센서로부터 입력되는 온도보다 10℃ 이상 낮아지지 않도록 상기 전자밸브를 통해 바이패스되는 상기 냉각유체의 유량을 제어하도록 구성되어 있는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치.The method of claim 3,
Wherein the cooling temperature control means further comprises a fourth temperature sensor for detecting the temperature of the cooling fluid in the tank and inputting the detected temperature to the cooling temperature controller, 2 and the third temperature sensor so that the temperature of the cooling fluid bypassed through the solenoid valve is not lower than 10 ° C lower than the temperature input from the third temperature sensor. 제3항에 있어서,
상기 냉각 온도 제어기는 가열 온도 제어수단과 연결되어 있고, 상기 냉각 온도 제어기는 상기 탱크로 회수되는 상기 냉각유체의 온도가 상기 가열 온도 제어수단에 의해 설정되는 상기 냉각유체의 설정 온도보다 10℃ 이하로 유지되도록 상기 전자밸브를 통해 바이패스되는 상기 냉각유체의 유량을 제어하도록 구성되어 있는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치. The method of claim 3,
Wherein the cooling temperature controller is connected to the heating temperature control means and wherein the cooling temperature controller controls the temperature of the cooling fluid recovered in the tank to be lower than the set temperature of the cooling fluid set by the heating temperature control means by 10 & Wherein the control unit controls the flow rate of the cooling fluid bypassed through the solenoid valve so as to be maintained. 제3항에 있어서,
상기 냉각수단은,
상기 파이프라인에 장착되어 상기 탱크로 보내지는 냉각유체를 팽창시키는 팽창밸브와,
상기 팽창밸브를 지난 상기 냉각유체와 냉매의 열교환에 의해 상기 냉각유체를 냉각시켜 상기 탱크로 보내는 열교환기를 포함하고,
상기 바이패스라인은 상기 전자밸브의 개방 시 상기 냉각유체가 상기 바이패스라인을 통과하도록 상기 탱크와 상기 팽창밸브 사이에 연결되어 있는 공정설비용 냉각유체의 온도 제어장치. The method of claim 3,
Wherein the cooling means comprises:
An expansion valve mounted on the pipeline for expanding a cooling fluid sent to the tank,
And a heat exchanger for cooling the cooling fluid by heat exchange between the cooling fluid passing through the expansion valve and the refrigerant and sending the cooling fluid to the tank,
Wherein the bypass line is connected between the tank and the expansion valve such that the cooling fluid passes through the bypass line when the solenoid valve is opened.
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