KR20200047513A - 유체 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

제1 유체 순환 장치에서는, 열교환기와, 열교환기에서 액화된 제1 유체를 저류하는 탱크와, 탱크에 저류된 제1 유체를 퍼내는 제1 유체용 펌프와, 제1 유체용 펌프로부터 퍼내어진 제1 유체를 가열하는 가열기와, 가열기로부터 제1 유체가 공급되는 제1 유체 공급부가 제1 배관에 의해 접속된다. 제2 유체 순환 장치는, 제2 유체를 냉각하기 위한 냉각기를 가지고, 냉각기에서 냉각된 제2 유체를 제2 배관에 의해 통류시켜 냉각기로 되돌린다. 제2 유체 순환 장치의 제2 배관은, 열교환기에 접속됨과 아울러, 탱크 및 제1 유체용 펌프에 접속되고, 제2 유체가, 열교환기, 탱크 및 제1 유체용 펌프에서의 제1 유체를 냉각한다. 제1 유체가 이산화탄소이며, 제1 유체 순환 장치는, 펌프에 의해서 제1 유체로서의 이산화탄소를 승압함과 아울러, 가열기에 의해서 이산화탄소를 가열함으로써, 초임계 이산화탄소 유체를 생성하도록 되어 있다.

Description

유체 공급 장치
본 발명은, 예를 들면 초임계(超臨界) 유체 등의 유체를 공급할 때에 이용하여 바람직한 유체 공급 장치에 관한 것이다.
소망의 온도로 정밀하게 온도 제어되는 것이 요구되는 유체로서, 웨이퍼를 유지하는 스테이지를 냉각하기 위한 브라인(brine)이나, 세정 등의 각종 분야에서의 이용이 기대되고 있는 초임계 유체 등을 들 수 있다. 초임계 유체의 일 예로서의 초임계 이산화탄소 유체는, 액화 상태의 이산화탄소를 펌프에 의해 승압한 후에, 히터에 의해 가열함으로써 생성될 수 있다. 이러한 초임계 이산화탄소 유체를 생성하는 장치로서는, 순환형의 생성 장치가 종래부터 알려져 있다. 당해 장치는, 일반적으로, 펌프 및 히터에 더하여, 세정 등을 행한 후의 초임계 이산화탄소 유체를 냉각하여 액화하는 냉각부와, 액화된 이산화탄소를 저류(貯留)하는 탱크를 가진다. 이것에 의해, 액화된 이산화탄소를 펌프 및 히터에 의해서 재차, 승압 및 가열하고, 반복적으로 초임계 이산화탄소 유체를 생성하는 것을 가능하게 되어 있다(예를 들면, JP2014－101241 A).
상술과 같은 초임계 이산화탄소 유체의 용해력(溶解力)은 밀도의 변화에 따라 증감하고, 그 밀도는 온도에 따라 변화되는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 초임계 이산화탄소 유체의 온도는, 소망의 용해력을 얻기 위해서 고정밀도로 제어되는 것이 요구된다. 이 때, 가열 또는 승압되기 전의 액화된 이산화탄소의 온도를 소망의 온도로 유지하는 것이 중요해진다.
본 발명은, 상기 실정을 고려하여 이루어진 것이며, 유체의 온도를 안정적으로 소망의 온도로 유지할 수 있는 유체 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 유체 공급 장치는, 제1 유체를 냉각하여 액화하기 위한 열교환기과, 상기 열교환기에서 액화된 상기 제1 유체를 저류(貯留)하는 탱크와, 상기 탱크에 저류된 상기 제1 유체를 퍼내는 펌프와, 상기 펌프로부터 퍼내어진 상기 제1 유체를 가열하는 가열기와, 상기 가열기로부터 상기 제1 유체가 공급되는 제1 유체 공급부가 제1 배관에 의해 접속되고, 상기 제1 유체 공급부에 상기 제1 유체가 공급된 후, 상기 제1 유체를 상기 열교환기를 향해서 유출시키거나, 또는, 상기 제1 유체 공급부에 상기 가열기로부터 상기 제1 유체가 공급되는 상태와, 상기 제1 유체 공급부에 상기 가열기로부터의 상기 제1 유체가 공급되지 않고 상기 가열기가 상기 제1 유체를 상기 열교환기를 향해서 유출시키는 상태를 전환 가능하게 되어 있는 제1 유체 순환 장치와, 제2 유체를 냉각하기 위한 냉각기를 가지고, 상기 냉각기에서 냉각된 상기 제2 유체를 제2 배관에 의해 통류(通流)시켜 상기 냉각기로 되돌리는 제2 유체 순환 장치를 구비하며, 상기 제2 유체 순환 장치의 상기 제2 배관은, 상기 열교환기에 접속됨과 아울러, 상기 탱크 및 상기 펌프 중 적어도 어느 하나에 접속되고, 상기 제2 유체 순환 장치는, 상기 열교환기에서 상기 제2 유체와 상기 제1 유체를 열교환시켜 상기 제1 유체를 냉각함과 아울러, 상기 탱크 및 상기 펌프 중 적어도 어느 하나에서 상기 제2 유체와 상기 제1 유체를 열교환시켜 상기 제1 유체를 냉각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 유체 공급 장치에 의하면, 열교환기에서 제2 유체에 의해서 냉각된 제1 유체가 탱크 또는 펌프에 이르기까지 승온했다고 해도, 당해 승온은, 탱크 및/또는 펌프에서의 제2 유체에 의한 냉각에 의해 억제된다. 이것에 의해, 유체(제1 유체)의 온도를, 특히 펌프와 가열기와의 사이에서 안정적으로 소망의 온도로 유지할 수 있다.
상기 제2 배관은, 상기 탱크 또는 상기 펌프, 상기 열교환기의 순서로 상기 제2 유체를 통류시켜도 괜찮다.
이 구성에 의하면, 가열기에 가까운 위치에서 제2 유체의 냉동 능력을 극력(極力) 크게 확보할 수 있기 때문에, 제1 유체의 온도를, 가열기에 공급하는 것이 원하여지는 소망의 온도로 제어하기 쉬워진다.
또, 상기 제2 배관은, 상기 펌프, 상기 탱크, 상기 열교환기의 순서로 상기 제2 유체를 통류시켜도 괜찮다.
이 구성에 의하면, 가열기에 가까운 위치에서 제2 유체의 냉동 능력을 극력 크게 확보할 수 있기 때문에, 제1 유체의 온도를 가열기에 공급하는 것이 원하여지는 소망의 온도로 제어하기 쉬워지고, 또한 냉각 대상 부분을 증가시킴으로써 온도 제어의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 제2 배관은, 상기 펌프에서의 상기 제2 유체에 의한 상기 제1 유체의 냉각이 가능하게 되도록 상기 펌프에 접속되는 펌프 접속부와, 상기 펌프 접속부를 우회하고, 상기 펌프에 상기 제2 유체를 통류시키지 않고 하류측으로 보내는 펌프 바이패스부를 가지는 것이라도 좋다.
이 구성에 의하면, 펌프 접속부 및/또는 펌프 바이패스부에 개폐 밸브 또는 유량 조절 밸브를 마련함으로써, 펌프의 냉각의 유무 또는 펌프에 대한 냉동 능력을 조절할 수 있다.
또, 상기 펌프는, 케이스 본체와, 상기 케이스 본체에 밀착한 상태로 장착되는 펌프 커버를 가지고, 상기 펌프 커버에 쿨링 쟈켓(jacket)이 형성되어 있으며, 상기 제2 배관은, 상기 펌프 커버의 쿨링 쟈켓에 접속되어 있어도 괜찮다.
이 구성에 의하면, 펌프의 구동원의 발열에 의해 제1 유체의 온도가 상승하는 것을 용이하게 억제할 수 있다.
또, 상기 탱크는, 탱크 본체와, 상기 탱크 본체에 밀착한 상태로 장착되는 탱크 커버를 가지고, 상기 탱크 커버에 쿨링 쟈켓이 형성되어 있으며, 상기 제2 배관은, 상기 탱크 커버의 쿨링 쟈켓에 접속되어 있어도 괜찮다.
이 구성에 의하면, 탱크 내부의 제1 유체를 용이하게 냉각할 수 있다.
또, 상기 제1 유체는 이산화탄소이며, 상기 제1 액체 순환 장치는, 상기 펌프에 의해서 상기 제1 유체를 승압함과 아울러, 상기 가열기에 의해서 상기 제1 유체를 가열함으로써, 초임계 이산화탄소 유체를 생성하도록 구성되어 있어도 괜찮다.
이 구성에 의하면, 초임계 이산화탄소 유체를 안정적으로 생성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유체의 온도를 안정적으로 소망의 온도로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유체 공급 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 유체 공급 장치에서의 제1 유체 순환 장치의 펌프의 개략 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 유체 공급 장치에서의 제1 유체 순환 장치의 탱크의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 유체 공급 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 유체 공급 장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 유체 공급 장치의 개략도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면이다.
이하에, 첨부의 도면을 참조하여, 본 발명의 각 실시 형태를 상세하게 설명한다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유체 공급 장치(1)의 개략도이다. 본 실시 형태에 관한 유체 공급 장치(1)는, 일 예로서 초임계(超臨界) 이산화탄소 유체를 생성 및 공급하는 장치로서 구성되어 있다. 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 이 유체 공급 장치(1)는, 이산화탄소를 순환시키는 제1 유체 순환 장치(10)와, 제1 유체 순환 장치(10)가 순환시키는 이산화탄소를 냉각하기 위한 냉매를 순환시키는 제2 유체 순환 장치(20)를 구비한다.
제1 유체 순환 장치(10)가 순환시키는 이산화탄소는, 본 발명에서 말하는 제1 유체에 대응하고, 제2 유체 순환 장치(20)가 순환시키는 냉매는, 본 발명에서 말하는 제2 유체에 대응한다. 또, 제1 유체 순환 장치(10)가 순환시키는 유체는 이산화탄소에 한정되는 것이 아니고, 브라인(brine) 등이라도 괜찮다. 또 제2 유체 순환 장치(20)가 순환시키는 냉매는 에틸렌 글리콜 수용액이지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 당해 냉매는, 그 외의 알코올계의 부동액이라도 좋고, 불소계의 냉매 등이라도 괜찮다.
제1 유체 순환 장치(10)는, 이산화탄소를 냉각하여 액화하기 위한 응축기로서 기능하는 열교환기(11)와, 열교환기(11)에서 냉각되어 액화된 이산화탄소를 저류(貯留)하는 탱크(12)와, 탱크(12)에 저류된 액화 이산화탄소를 퍼내고 또한 액화 이산화탄소를 승압시키는 제1 유체용 펌프(13)와, 제1 유체용 펌프(13)로부터 퍼내고 또한 승압된 액화 이산화탄소를 가열하여 초임계 이산화탄소 유체로 하는 가열기(14)와, 가열기(14)로부터 초임계 이산화탄소 유체가 공급되는 제1 유체 공급부(15)가 복수의 관체(管體)로 이루어지는 제1 배관(16)에 의해 접속되어 구성되어 있다.
제1 유체 공급부(15) 및 열교환기(11)는, 제1 배관(16)의 일부를 매개로 하여 서로 접속되고, 제1 유체 공급부(15)는, 공급된 초임계 이산화탄소 유체를 소정의 목적을 위해서 사용한 후에, 이것을 열교환기(11)를 향해서 유출시키도록 되어 있다. 상기의 소정의 목적은, 예를 들면 세정이나 건조 등이라도 좋다. 즉, 제1 유체 공급부(15)는, 예를 들면 초임계 이산화탄소 유체에 의한 세정을 행하기 위한 세정조라도 좋고, 초임계 이산화탄소 유체에 의한 건조를 행하기 위한 용기 혹은 챔버 등 이라도 좋다.
또, 제2 유체 순환 장치(20)는, 냉매를 냉각하기 위한 냉각기(21)를 가지고, 냉각기(21)에서 냉각된 냉매를, 예를 들면 복수의 관체로 이루어지는 제2 배관(22)에 의해 통류시켜 냉각기(21)로 되돌리도록 구성되어 있다. 도시의 냉각기(21)는 열교환기이며, 그 내부에 통류시킨 냉매를, 외부의 장치로부터 별도 공급되는 다른 냉매에 의해서 냉각하도록 되어 있다. 이러한 다른 냉매는, 예를 들면 냉동기를 순환하는 냉매라도 좋다.
또, 도 1에서, 부호 31은, 제2 유체 순환 장치(20)가 순환시키는 냉매를 냉각시키기 위한 다른 냉매를 통류시키는 냉매 배관을 나타내고, 냉매 배관(31)은, 냉각기(21)에 접속되어 있다. 또 냉매 배관(31)에는, 냉각기(21)에 유입시키는 상기 다른 냉매의 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브(32)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 유량 조절 밸브(32)의 개도(開度)를 조절함으로써, 제2 유체 순환 장치(20)가 순환시키는 냉매의 온도를 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
제2 배관(22)에는, 냉매를 통류시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2 유체용 펌프(23)와, 냉매를 가열하기 위한 냉매 가열기(24)가 마련되어 있다. 그리고 본 실시 형태에서는, 제2 유체용 펌프(23)로부터 토출된 냉매가, 냉각기(21), 냉매 가열기(24)의 순서로 도면 중의 화살표로 나타내는 방향으로 통류한다.
여기서, 본 실시 형태에서의 제2 유체 순환 장치(20)의 제2 배관(22)은, 냉매 가열기(24)의 하류측이고 또한 제2 유체용 펌프(23)의 상류측의 부분(냉각기(21)의 하류측이고 또한 상류측의 부분)에서, 제1 유체 순환 장치(10)의 열교환기(11)에 접속됨과 아울러, 탱크(12) 및 제1 유체용 펌프(13)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 본 실시 형태에서는, 제2 유체 순환 장치(20)가, 열교환기(11)에서 냉매와 이산화탄소(본 예에서는, 주로 초임계 이산화탄소 유체)를 열교환시켜 초임계 이산화탄소 유체를 냉각하여 액화함과 아울러, 탱크(12) 및 제1 유체용 펌프(13)에서도 냉매와 이산화탄소(본 예에서는, 주로 액화 이산화탄소)를 열교환시켜 초임계 이산화탄소 유체를 냉각하도록 되어 있다.
도 2는, 제1 유체용 펌프(13)와 제2 배관(22)과의 접속 형태를 설명하기 위한 제1 유체용 펌프(13)의 개략 단면도이다. 제1 유체용 펌프(13)는, 도시 생략하는 모터에 의해서 회전되는 임펠러(131)와, 구동부로서의 임펠러(131)를 수용하고, 또한 구동부의 구동에 따라 이산화탄소 유체를 유입시킴과 아울러 토출하는 케이스 본체(132)와, 케이스 본체(132)에 밀착한 상태로 착탈 가능하게 장착되는 펌프 커버(133)를 가지고, 펌프 커버(133)에 복수의 쿨링 쟈켓(134)이 형성되어 있다. 여기서, 제2 배관(22)은, 펌프 커버(133)의 쿨링 쟈켓(134)에 접속된다. 이것에 의해, 제2 배관(22)으로부터 쿨링 쟈켓(134)에 공급된 냉매가, 쿨링 쟈켓(134) 및 케이스 본체(132)를 통해서, 케이스 본체(132)의 내부의 액화 이산화탄소를 냉각하게 된다.
또 본 실시 형태에서는, 케이스 본체(132)가 원통 모양이며, 펌프 커버(133)가, 케이스 본체(132)의 둘레 방향으로 분할된 복수의 커버 요소(133A)로 이루어진다. 각 커버 요소(133A)는 쿨링 쟈켓(134)을 가지고, 케이스 본체(132)의 외면을 따르는 원호 형상으로 형성되어 있다. 케이스 본체(132)는, 액화 이산화탄소의 토출측 유로나 모터의 장착부 등을 가지기 때문에 형상이 복잡하게 되지만, 본 실시 형태에서는, 분할된 커버 요소(133A)를 이용함으로써, 토출측 유로나 모터의 장착부 등과의 간섭을 회피한 상태에서 펌프 커버(133)를 컴팩트하게 또한 효율적으로 케이스 본체(132)에 장착하는 것이 가능해진다. 또, 펌프 커버(133)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열전도율이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
또 본 실시 형태에서는, 제1 유체용 펌프(13)로서, 임펠러(131)를 가지는 타입의 것을 예시했지만, 제1 유체용 펌프(13)는, 다이어프램 펌프, 베인 펌프(vane pump), 또는 기어 펌프 등을 가지고 이루어지는 것이라도 괜찮다. 제1 유체용 펌프(13)가 다이어프램 펌프를 가지고 이루어지는 것인 경우, 케이스 본체(132)에 구동부로서의 다이어프램이 장착되게 된다. 이 때, 펌프 커버(133)가, 다이어프램을 피하도록, 케이스 본체(132)의 외면에 장착되어도 괜찮다.
또, 도 3은, 탱크(12)와 제2 배관(22)과의 접속 형태를 설명하기 위한 탱크(12)의 개략 단면도이다. 탱크(12)는, 액화 이산화탄소를 저류하는 탱크 본체(122)와, 탱크 본체(122)에 밀착한 상태로 착탈 가능하게 장착되는 탱크 커버(123)와, 탱크 본체(122) 및 탱크 커버(123)를 일체로 덮는 단열 케이스(125)를 가지고, 탱크 커버(123)에 쿨링 쟈켓(124)이 형성되어 있다. 여기서, 제2 배관(22)은, 탱크 커버(123)의 복수의 쿨링 쟈켓(124)에 접속되고, 이것에 의해, 제2 배관(22)으로부터 쿨링 쟈켓(124)에 공급된 냉매가, 쿨링 쟈켓(124) 및 탱크 본체(122)를 통해서, 탱크 본체(122)의 내부의 액화 이산화탄소를 냉각하게 된다.
본 실시 형태에서는, 탱크 본체(122) 및 탱크 커버(123)가 단열 케이스(125)에 의해 덮임으로써, 쿨링 쟈켓(124)에 공급된 냉매의 온도 상승이 억제된다. 이러한 단열 케이스(125)는, 예를 들면 우레탄 등의 단열재를 가지고 이루어지는 것이라도 괜찮다. 또, 탱크 커버(123)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열전도율이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
또 도 1로 되돌아와, 본 실시 형태에 관한 유체 공급 장치(1)는, 제1 배관(16)에서의 제1 유체용 펌프(13)의 하류측이고 또한 가열기(14)의 상류측의 부분의 액화 이산화탄소의 온도를 검출하는 온도 센서(41)의 검출 결과에 근거하여, 냉매 배관(31) 상의 유량 조절 밸브(32)의 개도 및 냉매 가열기(24)의 가열량을 조절하는 컨트롤러(42)를 구비하고 있다. 이 경우, 컨트롤러(42)는, 가열기(14)에 액화 이산화탄소가 공급되기 직전의 위치의 액화 이산화탄소의 온도에 따라서, 냉매의 냉동 능력이 조절하게 된다. 이것에 의해, 본 실시 형태에서는, 간이적인 형태로, 가열기(14)에 공급하는 액화 이산화탄소의 온도를 소망의 온도로 제어하는 것이 가능해진다.
이상으로 설명한 본 실시 형태에 관한 유체 공급 장치(1)에서는, 열교환기(11)에서 냉매에 의해서 냉각된 이산화탄소가 탱크(12) 또는 제1 유체용 펌프(13)에 이르기까지 승온했다고 해도, 당해 승온은, 탱크(12) 및 제1 유체용 펌프(13)에서의 냉매에 의한 냉각에 의해 억제된다. 이것에 의해, 유체(이산화탄소)의 온도를, 특히 제1 유체용 펌프(13)와 가열기(14)와의 사이에서 안정적으로 소망의 온도로 유지할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 제2 배관(22)이, 제1 유체용 펌프(13), 탱크(12), 열교환기(11)의 순서로 냉매를 통류시킨다. 이것에 의해, 가열기(14)에 가까운 위치에서 냉매의 냉동 능력을 극력 크게 확보할 수 있기 때문에, 이산화탄소의 온도를 가열기(14)에 공급하는 것이 원하여지는 소망의 온도로 제어하기 쉬워진다.
또, 제1 유체용 펌프(13)는, 케이스 본체(132)와, 케이스 본체(132)에 밀착한 상태로 장착되는 펌프 커버(133)를 가지고, 펌프 커버(133)에 쿨링 쟈켓(134)이 형성되고, 제2 배관(22)은, 펌프 커버(133)의 쿨링 쟈켓(134)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 제1 유체용 펌프(13)의 구동원(본 예에서는, 임펠러(131)의 모터)의 발열에 의해 이산화탄소의 온도가 상승하는 것을 용이하게 억제할 수 있고, 보다 구체적으로는 액화 이산화탄소의 기화를 용이하게 억제할 수 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 케이스 본체(132)에 장착된 펌프 커버(133)에 제2 배관(22)이 접속되지만, 제2 배관(22)은, 모터의 케이스에 착탈 가능하게 장착된 별체의 커버에 접속되고, 냉매에 의해서 모터의 케이스를 냉각하도록 구성되어도 괜찮다.
또, 탱크(12)는, 탱크 본체(122)와, 탱크 본체(122)에 밀착한 상태로 장착되는 탱크 커버(123)를 가지고, 탱크 커버(123)에 쿨링 쟈켓(124)이 형성되며, 제2 배관(22)은, 탱크 커버(123)의 쿨링 쟈켓(124)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 탱크(12) 내부의 이산화탄소를 용이하게 냉각할 수 있다.
＜제2 실시 형태＞
다음으로 제2 실시 형태에 대해서 도 4를 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 구성 부분 중 제1 실시 형태의 구성 부분과 동일한 것에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 배관(22)이 냉각기(21)의 하류측으로서 냉매 가열기(24)의 하류측에서 복수, 구체적으로 3개로 분기하고, 분기부(22B1~22B3)를, 제1 유체용 펌프(13), 탱크(12), 및 열교환기(11)로 나누어 접속시키고 있다. 그리고 각 분기부(22B1~22B3)는, 제1 유체용 펌프(13), 탱크(12) 및 열교환기(11)를 통류한 냉매를 제2 유체용 펌프(23)의 상류측으로 되돌리도록 되어 있다. 환언하면, 제2 배관(22)은, 냉각기(21), 제2 유체용 펌프(23) 및 냉매 가열기(24)가 마련되는 메인 유로부(22A)와, 메인 유로부(22A)의 하류 단부로부터 분기하여 상류 단부에서 합류하는 3개의 분기부(22B1~22B3)를 가지고 있다. 그 외의 구성 부분은, 제1 실시 형태와 동일하다.
또, 분기부(22B1~22B3)의 각각에는, 유량 조절 밸브(26)가 마련되어 있다. 이것에 의해, 제1 유체용 펌프(13), 탱크(12) 및 열교환기(11)의 각각을 냉각하기 위한 냉매의 유량을 조절 가능하게 되고, 각각에서의 냉각의 정도를 조절하는 것이 가능하게 되어 있다. 이들 유량 조절 밸브(26)는, 컨트롤러(42)에 의해서 제어된다.
본 실시 형태에 의하면, 제1 유체용 펌프(13), 탱크(12) 및 열교환기(11)의 각각을 각별히 소망의 온도로 온도 제어하기 쉽게 되기 때문에, 온도 유지의 안정성을 높일 수 있다.
＜제3 실시 형태＞
다음으로 제3 실시 형태에 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 구성 부분 중 제1 또는 제2 실시 형태의 구성 부분과 동일한 것에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서의 제2 배관(22)은, 제1 유체용 펌프(13)에서의 냉매에 의한 이산화탄소의 냉각이 가능하게 되도록 제1 유체용 펌프(13)에 접속되는 펌프 접속부(22X)와, 펌프 접속부(22X)를 우회하고, 제1 유체용 펌프(13)에 냉매를 통류시키지 않고 하류측으로 보내는 펌프 바이패스부(22Y)를 가진다. 펌프 접속부(22X) 및 펌프 바이패스부(22Y)의 각각에는, 통류시키는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 유량 조절 밸브(26)가 마련되어 있다. 그 외의 구성은, 제1 실시 형태와 동일하다. 또, 유량 조절 밸브(26) 대신에, 개폐만을 전환하는 개폐 밸브가 마련되어도 괜찮다.
본 실시 형태에 의하면, 펌프 접속부(22X) 및/또는 펌프 바이패스부(22Y)에 개폐 밸브 또는 유량 조절 밸브를 마련함으로써, 제1 유체용 펌프(13)의 냉각의 유무 또는 제1 유체용 펌프(13)에 대한 냉동 능력을 조절할 수 있다.
＜제4 실시 형태＞
다음으로 제4 실시 형태에 대해서 도 6을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 구성 부분 중 제1 내지 제3 실시 형태의 구성 부분과 동일한 것에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서의 제1 유체 순환 장치(10)는, 제1 유체 공급부(15)에 가열기(14)로부터 초임계 이산화탄소 유체가 공급되는 상태와, 제1 유체 공급부(15)에 가열기(14)로부터의 초임계 이산화탄소가 공급되지 않고 가열기(14)가 초임계 이산화탄소 유체를 열교환기(11)를 향해서 유출시키는 상태를 전환 가능하게 되어 있다. 보다 상세하게는, 상술한 각 실시 형태와는 달리, 제1 배관(16)에서의 가열기(14)와 제1 유체 공급부(15)와의 사이에, 유량 조절 밸브(26)가 마련된다. 그리고 제1 배관(16)에서의 제1 유체 공급부(15)의 하류측 단부는, 열교환기(11)에 접속되어 있지 않다. 한편으로, 제1 배관(16)에서의 유량 조절 밸브(26)와 가열기(14)와의 사이로부터는 분기 배관(16A)이 연장되고, 분기 배관(16A)에도 유량 조절 밸브(26)가 마련됨과 아울러, 분기 배관(16A)의 하류측 단부가 열교환기(11)에 접속되어 있다. 이 구성에서는, 두 개의 유량 조절 밸브(26)를 적절히 개폐시킴으로써, 상술의 전환이 가능해진다. 본 실시 형태에 의해서도, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
이상으로 본 발명의 각 실시 형태를 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시 형태의 형태에 한정되는 것은 아니다. 상술한 각 실시 형태는, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다.
상술의 각 실시 형태에서는, 예를 들면 냉매를 통류시키는 제2 배관(22)이, 제1 유체용 펌프(13), 탱크(12) 및 열교환기(11)에 접속되지만, 제2 배관(22)은, 제1 유체용 펌프(13) 및 탱크(12) 중 어느 일방과, 열교환기(11)에 접속되는 것만으로도 좋다. 또 제2 배관(22)에서의 제2 유체용 펌프(23)나 냉매 가열기(24)의 위치도, 상술의 각 실시 형태의 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제2 유체용 펌프(23)는, 냉각기(21)의 하류측에 마련되어도 괜찮다.
또 상술했지만, 제1 실시 형태에서 설명한 제1 유체용 펌프(13)는, 다이어프램 펌프를 가지고 이루어지는 것이라도 좋고, 그러한 변형예에 관한 제1 유체용 펌프(13)의 단면도가 도 7에 나타내어져 있다. 이 경우, 케이스 본체(132)에 다이어프램(136)이 장착되고, 다이어프램(136)이 플런저(137)에 의해 밀리고 당겨짐으로써, 케이스 본체(132)를 이산화탄소 유체가 흐른다. 본 변형예에서는, 다이어프램(136)을 피하도록 케이스 본체(132)에 펌프 커버(133)가 착탈 가능하게 장착되어 있다. 도면 중의 화살표에 나타내어지는 바와 같이, 제2 배관(22)의 상류부로부터 쿨링 쟈켓(134)을 흘러 제2 배관(22)의 하류부로 유출되는 냉매는, 이산화탄소가 흐르는 방향과 반대 방향으로 흐르도록 되어 있다.

Claims (7)

  1. 제1 유체를 냉각하여 액화하기 위한 열교환기과, 상기 열교환기에서 액화된 상기 제1 유체를 저류(貯留)하는 탱크와, 상기 탱크에 저류된 상기 제1 유체를 퍼내는 펌프와, 상기 펌프로부터 퍼내어진 상기 제1 유체를 가열하는 가열기와, 상기 가열기로부터 상기 제1 유체가 공급되는 제1 유체 공급부가 제1 배관에 의해 접속되고, 상기 제1 유체 공급부에 상기 제1 유체가 공급된 후, 상기 제1 유체를 상기 열교환기를 향해서 유출시키거나, 또는, 상기 제1 유체 공급부에 상기 가열기로부터 상기 제1 유체가 공급되는 상태와, 상기 제1 유체 공급부에 상기 가열기로부터의 상기 제1 유체가 공급되지 않고 상기 가열기가 상기 제1 유체를 상기 열교환기를 향해서 유출시키는 상태를 전환 가능하게 되어 있는 제1 유체 순환 장치와,
    제2 유체를 냉각하기 위한 냉각기를 가지고, 상기 냉각기에서 냉각된 상기 제2 유체를 제2 배관에 의해 통류(通流)시켜 상기 냉각기로 되돌리는 제2 유체 순환 장치를 구비하며,
    상기 제2 유체 순환 장치의 상기 제2 배관은, 상기 열교환기에 접속됨과 아울러, 상기 탱크 및 상기 펌프에 접속되고, 상기 제2 유체 순환 장치는, 상기 열교환기에서 상기 제2 유체와 상기 제1 유체를 열교환시켜 상기 제1 유체를 냉각함과 아울러, 상기 탱크 및 상기 펌프에서 상기 제2 유체와 상기 제1 유체를 열교환시켜 상기 제1 유체를 냉각하고,
    상기 제1 유체는 이산화탄소이고,
    상기 제1 유체 순환 장치는, 상기 펌프에 의해서 상기 제1 유체를 승압함과 아울러, 상기 가열기에 의해서 상기 제1 유체를 가열함으로써, 초임계(超臨界) 이산화탄소 유체를 생성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 배관은, 상기 펌프, 상기 탱크, 상기 열교환기의 순서로 상기 제2 유체를 통류시키는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 배관은, 상기 펌프에서의 상기 제2 유체에 의한 상기 제1 유체의 냉각이 가능하게 되도록 상기 펌프에 접속되는 펌프 접속부와, 상기 펌프 접속부를 우회하고, 상기 펌프에 상기 제2 유체를 통류시키지 않고 하류측으로 보내는 펌프 바이패스부를 가지는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 펌프는, 케이스 본체와, 상기 케이스 본체에 밀착한 상태로 장착되는 펌프 커버를 가지고, 상기 펌프 커버에 쿨링 쟈켓(jacket)이 형성되어 있으며,
    상기 제2 배관은, 상기 펌프 커버의 쿨링 쟈켓에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 탱크는, 탱크 본체와, 상기 탱크 본체에 밀착한 상태로 장착되는 탱크 커버를 가지고, 상기 탱크 커버에 쿨링 쟈켓이 형성되어 있으며,
    상기 제2 배관은, 상기 탱크 커버의 쿨링 쟈켓에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제2 유체는, 에틸렌 글리콜 수용액, 알코올계의 부동액 또는 불소계의 냉매인 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 유체 순환 장치에는, 상기 냉각기에서 냉각된 상기 제2 유체를 가열하는 제2 유체용 가열기가 더 마련되고, 상기 제2 배관은, 상기 제2 유체용 가열기의 하류측에서 상기 열교환기, 상기 탱크 및 상기 펌프에 접속되어 있으며,
    상기 제1 배관에서의 상기 펌프의 하류측이고 또한 상기 가열기의 상류측의 부분의 상기 제1 유체의 온도를 검출하는 온도 센서와, 상기 온도 센서의 검출 결과에 근거하여, 상기 제2 유체용 가열기의 가열량을 조절하는 컨트롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
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