KR100734191B1 - Cooling unit - Google Patents

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신야 야마모토
히데유키 이토
료스케 고시자카
오사무 우치야마
마모루 구와하라
다케시 가와타
사토루 구라모토
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

냉각 대상 부재와 열교환하기 위한 냉매를 포함하는 냉각 장치는 냉매 통로와 냉각 수단을 포함한다. 냉매 통로는 냉매가 냉매 통로를 순환하도록 한다. 냉각 수단은 냉매를 냉매 통로에 공급하기 위해 냉매 통로와 연통된다. 냉각 수단은 냉동 회로, 압축기, 응축기, 감압 수단, 증발기, 냉매 공급 경로, 냉매 복귀 경로, 냉매 제어 수단, 그리고 제 1 압력 제어 수단을 포함한다. 냉매 제어 수단은 응축기를 냉매 통로와 연결함으로써 냉매가 기-액 2상 유동을 유지하게 하는 유량으로 냉매 통로를 순환하는 온 모드와, 응축기가 냉매 통로와 연결되지 못하게 함으로써 냉매가 냉매 통로를 순환하지 못하는 오프 모드를 가진다.The cooling device including a refrigerant for heat exchange with the member to be cooled includes a refrigerant passage and cooling means. The refrigerant passage allows the refrigerant to circulate through the refrigerant passage. The cooling means is in communication with the refrigerant passage to supply the refrigerant to the refrigerant passage. The cooling means includes a refrigeration circuit, a compressor, a condenser, a decompression means, an evaporator, a refrigerant supply path, a refrigerant return path, a refrigerant control means, and a first pressure control means. The refrigerant control means has on mode for circulating the refrigerant passage at a flow rate such that the refrigerant maintains a gas-liquid two-phase flow by connecting the condenser to the refrigerant passage, and the refrigerant does not circulate the refrigerant passage by preventing the condenser from connecting with the refrigerant passage. Can not have off mode.

Description

냉각장치{COOLING UNIT}Cooling Unit {COOLING UNIT}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각장치를 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing a cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각장치의 온-오프 제어를 설명하는 그래프이다.2 is a graph illustrating on-off control of a cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각장치의 샤워 플레이트 (2) 에서 최고 온도와 최저 온도 간의 온도변동과 냉매 통로 (3) 를 순환하는 탄화플루오르 R134a 의 유량과의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the temperature fluctuation between the highest temperature and the lowest temperature and the flow rate of fluorocarbon R134a circulating in the refrigerant passage 3 in the shower plate 2 of the cooling apparatus according to the first embodiment of the present invention. .

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉각장치를 보여주는 구성도이다.4 is a block diagram showing a cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉각장치를 보여주는 구성도이다.5 is a configuration diagram showing a cooling apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 6 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 냉각장치를 보여주는 구성도이다.6 is a configuration diagram showing a cooling apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

도 7 은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 냉각장치에서 탄화플루오르의 유통과 듀티비와의 관계를 설명하는 그래프이다.7 is a graph illustrating a relationship between the distribution of fluorocarbon and the duty ratio in the cooling apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

2 : 샤워 플레이트 3 : 냉매 통로2: shower plate 3: refrigerant passage

8 : 온도 센서 (온도 검출 수단) 11 : 압축기8: temperature sensor (temperature detection means) 11: compressor

12 : 응축기 13 : 3방 밸브12 condenser 13 three-way valve

14 : 팽창 밸브 (감압 수단) 15 : 증발기14 expansion valve (decompression means) 15 evaporator

18 : 냉동 회로 18c, 18c1, 18c2 : 경로 (냉매 공급 경로)18: refrigeration circuit 18c, 18c1, 18c2: path (coolant supply path)

18e : 경로 (냉매 복귀 경로) 10, 30, 50, 70 : 냉각기18e: path (refrigerant return path) 10, 30, 50, 70: cooler

21 : 온-오프 밸브 (냉매 제어 수단)21: on-off valve (refrigerant control means)

22 : 제 1 어큐뮬레이터 23 : 정압밸브 (압력 제어 수단)22: first accumulator 23: constant pressure valve (pressure control means)

24 : 제 2 어큐뮬레이터 41 : 리시버 (기-액 분리 수단)24: second accumulator 41: receiver (gas-liquid separation means)

본 발명은 냉각기에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 반도체 제조 장치에서 사용되는 정밀한 온도 제어가 필요한 냉각기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to chillers, and more particularly to chillers requiring precise temperature control used in semiconductor manufacturing devices.

반도체 제조 장치에 사용되는 냉각 장치와 같은 종래의 냉각 장치에서, 냉동 회로를 통해 순환하는 탄화플루오르 (fluorocarbon) 와 같은 주된 냉매는 물과 같은 보조 냉매를 냉각하고, 냉각된 보조 냉매는 냉각하려는 목적 부재를 냉각한다. 이 경우에 냉각하려는 목적 부재는 직접적으로 냉동 회로에 의해 냉각되지 않으나 간접적으로 보조 냉매를 통한 냉동 회로에 의해 냉각되고 그럼으로써 냉각 장치의 냉각 효율을 떨어뜨린다.In a conventional cooling apparatus such as a cooling apparatus used in a semiconductor manufacturing apparatus, a main refrigerant such as fluorocarbon circulating through a refrigeration circuit cools an auxiliary refrigerant such as water, and the cooled auxiliary refrigerant is an objective member to be cooled. To cool. In this case, the desired member to be cooled is not directly cooled by the refrigeration circuit but indirectly is cooled by the refrigeration circuit through the auxiliary refrigerant, thereby lowering the cooling efficiency of the cooling device.

상기 문제를 해결하기 위해, 냉각하려는 목적 부재가 냉동 회로를 순환하는 탄화플루오르와 같은 유일한 냉매에 의해 직접 냉각되는 냉각 장치는 심사되지 않은 일본 특허 공개 공보 (KOKAI) 2003-174016 호에 공개되어 있다. 이 냉각 장치에서, 냉동 회로의 압축기에 의해 압축된 냉매는 냉동 회로의 응축기에 의해 응 축되고, 응축된 냉매는 냉매의 유량을 조절하는 조정 밸브를 통해 진공 처리 장치의 서셉터 (susceptor) 에 형성된 냉매 통로로 전달되어 서셉터에 놓여진 본체를 냉각하도록 처리된다. 즉, 냉매 통로 자체는 소위 냉동 회로의 증발기라 불리우는 역할을 한다. 물체를 냉각한 냉매는 다시 냉동 회로를 순환하도록 응축기로 되돌려진다.In order to solve the above problem, a cooling apparatus in which the target member to be cooled is directly cooled by a unique refrigerant such as fluorocarbon circulating in a refrigeration circuit is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (KOKAI) 2003-174016. In this cooling apparatus, the refrigerant compressed by the compressor of the refrigerating circuit is condensed by the condenser of the refrigeration circuit, and the condensed refrigerant is formed in the susceptor of the vacuum processing apparatus through an adjustment valve that regulates the flow rate of the refrigerant. It is delivered to the refrigerant passage and processed to cool the body placed in the susceptor. In other words, the refrigerant passage itself serves as a so-called evaporator of the refrigeration circuit. The refrigerant that cools the object is returned to the condenser to circulate the refrigeration circuit again.

그러나, 냉매의 끓는 점보다 높은 온도에 이르게 되는 냉각 대상 부재가 항상 냉매의 끓는 점 이상의 온도로 유지하게 되는 경우에 상기 참조한 냉각 장치가 적용될 때, 상기 냉각 장치의 조정 밸브가 냉매의 유량을 제어하는 종래의 냉각 방법에서는 냉매의 끓는 점 이상의 온도에 있는 냉각 대상 부재 때문에 냉각 대상 부재를 일정한 온도로 유지할 수 없게 된다. 즉, 냉각하려는 목적 부재의 일부분이 일정한 온도로 유지되더라도, 다른 부분은 일정한 온도로 유지될 수 없다. 그 결과, 냉각 대상 부재의 온도는 불규칙적이다. 구체적으로, 냉각 통로에서 흐르는 냉매의 유량이 극도로 작을 때, 냉매가 냉매 통로의 입구에 인접한 곳에 있는 냉각 대상 부재를 냉각할 수 있을지라도, 그 냉매는 냉매 통로의 중간에서 완전히 증발되어 드라이 아웃되어, 증발 잠열을 사용하는 열흡수가 수행되지 못한다. 이 경우에, 냉매 통로의 출구에 인접하는 냉각하려는 목적 부재의 일부분의 온도는 냉매 통로의 입구 인접부의 온도보다 증가된다. 즉, 냉각하려는 목적 부재의 온도는 불규칙적이다. 다른 한편으로, 냉매 통로에 흐르는 냉매의 유량이 지나치게 클 경우, 냉매 통로의 입구에 근접한 냉각하려는 목적 부재의 일부분은 과냉각되어, 온도 제어를 할 수 없게 되고 냉각하려는 목적 부재는 소정의 온도로 유지 될 수 없다.However, when the cooling device referred to above is applied when the cooling target member that reaches a temperature higher than the boiling point of the refrigerant is always maintained at a temperature higher than the boiling point of the refrigerant, the adjustment valve of the cooling device controls the flow rate of the refrigerant. In the conventional cooling method, the member to be cooled cannot be maintained at a constant temperature because of the member to be cooled at a temperature above the boiling point of the refrigerant. That is, even if a part of the target member to be cooled is kept at a constant temperature, the other part cannot be kept at a constant temperature. As a result, the temperature of the member to be cooled is irregular. Specifically, when the flow rate of the refrigerant flowing in the cooling passage is extremely small, even if the refrigerant can cool the member to be cooled adjacent to the inlet of the refrigerant passage, the refrigerant is completely evaporated and dried out in the middle of the refrigerant passage. However, heat absorption using latent heat of evaporation cannot be performed. In this case, the temperature of the portion of the target member to be cooled adjacent to the outlet of the refrigerant passage is increased above the temperature of the inlet adjacent portion of the refrigerant passage. That is, the temperature of the target member to be cooled is irregular. On the other hand, if the flow rate of the coolant flowing in the coolant passage is excessively large, a part of the target member to be cooled close to the inlet of the coolant passage is overcooled, so that the temperature control cannot be performed and the target member to be cooled can be maintained at a predetermined temperature. Can't.

본 발명은 냉각하려는 목적 부재를 원하는 온도로 실질적으로 일정하게 냉각할 수 있는 냉각 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to provide a cooling device capable of cooling the target member to be cooled substantially to a desired temperature.

본 발명은 냉각하려는 목적 부재를 원하는 온도로 실질적으로 일정하게 냉각할 수 있는 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device capable of cooling a desired member to be cooled substantially to a desired temperature.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 냉각하려는 목적 부재와 열을 교환하기 위한 냉매를 포함하는 냉각 장치는 냉매 통로와 냉각 수단을 포함한다. 냉매 통로는 냉매 통로를 냉매가 순환할 수 있게 한다. 냉각 수단은 냉매를 냉매 통로에 공급하기 위한 냉매 통로와 연통된다. 냉각 수단은 냉동 회로, 압축기, 응축기, 감압 수단, 증발기, 냉매 공급 경로, 냉매 복귀 경로, 냉매 제어 수단과 제 1 압력 제어 수단을 포함한다. 냉동 회로는 냉매가 회로를 통해 순환할 수 있도록 한다. 압축기는 냉동 회로에 배치된다. 응축기도 또한 냉동 회로에 배치된다. 감압 수단도 또한 냉동 회로에 배치된다. 증발기도 또한 냉동 회로에 배치된다. 냉매 공급 경로의 한쪽 단부는 응축기와 감압 수단 사이의 냉동 회로의 일부에 연결되고 다른 단부는 냉매 통로의 입구에 연결된다. 냉매 복귀 경로의 한쪽 단부는 냉매 통로의 출구에 연결되고 다른 단부는 감압 수단으로부터 하류에 위치하고 감압 수단과 압축기 사이에 냉동 회로의 일부에 연결된다. 냉매 제어 수단은 응축기를 냉매 통로와 연결하거나 응축기로 하여금 냉매 통로와 연통하지 못하도록 냉매 공급 경로에 배치된다. 제 1 압력 제어 수단은 냉매 통로에서 압력을 제어하기 위해 냉매 공급 경로에 역시 배치되어 있다. 냉매 제어 수단은 응축기를 냉매 통로와 연통하도록 하여 냉매가 기-액 2상 유동을 유지하는 것을 가능하게 하는 유량으로 냉매가 냉매 통로를 통해 순환할 수 있게 하는 온 모드 (on mode) 와, 응축기가 냉매 통로와 연통하는 것을 막아서 냉매가 냉매 통로를 순환하는 것을 막는 오프 모드 (off mode) 를 가지고 있다.According to one embodiment of the present invention, a cooling device including a refrigerant for exchanging heat with an object member to be cooled includes a refrigerant passage and cooling means. The refrigerant passage allows the refrigerant to circulate through the refrigerant passage. The cooling means communicates with the refrigerant passage for supplying the refrigerant to the refrigerant passage. The cooling means includes a refrigeration circuit, a compressor, a condenser, a decompression means, an evaporator, a refrigerant supply path, a refrigerant return path, a refrigerant control means and a first pressure control means. The refrigeration circuit allows the refrigerant to circulate through the circuit. The compressor is placed in the refrigeration circuit. The condenser is also arranged in the refrigeration circuit. Decompression means are also arranged in the refrigeration circuit. Evaporators are also placed in the refrigeration circuit. One end of the refrigerant supply path is connected to a part of the refrigeration circuit between the condenser and the decompression means and the other end is connected to the inlet of the refrigerant passage. One end of the refrigerant return path is connected to the outlet of the refrigerant passage and the other end is located downstream from the decompression means and connected to a part of the refrigeration circuit between the decompression means and the compressor. Refrigerant control means are arranged in the refrigerant supply path to connect the condenser to the refrigerant passage or to prevent the condenser from communicating with the refrigerant passage. The first pressure control means is also arranged in the refrigerant supply path to control the pressure in the refrigerant passage. The refrigerant control means has an on mode in which the condenser communicates with the refrigerant passage and allows the refrigerant to circulate through the refrigerant passage at a flow rate that enables the refrigerant to maintain a gas-liquid two-phase flow. It has an off mode that prevents the refrigerant from circulating through the refrigerant passage by preventing communication with the refrigerant passage.

본 발명이 전체적으로 이 부분에서 요약되지는 않는다. 본 발명의 다소 다른 측면과 장점이 후술하는 설명과 첨부하는 도면과 함께, 본 발명의 원리를 예시하는 방법으로 설명함으로써 명백히 드러날 것이다.The invention is not summarized in this section as a whole. Some other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the description of the principles of the invention, together with the following description and the accompanying drawings.

진보성이 있는 본 발명의 형상은 뒤따른 청구범위에서 밝히겠다. 본 발명의 목적과 장점이 첨부한 도면과 함께 바람직한 실시예에 대한 뒤따르는 상세한 설명을 참고함으로써 가장 이해가 잘 될 것이다.The inventive shape of the invention will be elucidated in the claims that follow. The objects and advantages of the invention will be best understood by reference to the following detailed description of the preferred embodiment in conjunction with the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉각장치를 이제부터 도 1 을 참고하여 설명한다. 제 1 실시예에서 냉각 수단의 역할을 하는 냉각기 (10) 와 냉매 통로 (3) 가 냉각장치를 구성하고 있다. The cooling apparatus according to the first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 1. In the first embodiment, the cooler 10 and the coolant passage 3 serving as cooling means constitute a cooling device.

진공 처리 장치 (1) 는 그 안에 진공실 (6) 을 포함한다. 진공실 (6) 안에 서셉터 (4) 가 제공되며, 이 서셉터 (4) 위에는 처리 대상물 (5) 이 위치한다. 진공실 (6) 상부에는 냉각 대상 부재인 샤워 플레이트 (2) 가 서셉터 (4) 와 마주보며 제공된다. 사워 플레이트 (2) 의 근처에서 진공 처리 장치 (1) 의 상부벽 (7) 내부에는 냉매 통로 (3) 가 제공된다. 또한 이 상부벽 (7) 내부에는, 온도 검출 수단으로서 역할을 하는 온도 센서 (8) 가 샤워 플레이트 (2) 근처에서 이 상부벽 (7) 의 온도를 검출하기 위하여 제공된다.The vacuum processing apparatus 1 includes a vacuum chamber 6 therein. A susceptor 4 is provided in the vacuum chamber 6, on which the object to be treated 5 is located. In the upper part of the vacuum chamber 6, a shower plate 2 that is a cooling target member is provided facing the susceptor 4. A coolant passage 3 is provided inside the upper wall 7 of the vacuum processing apparatus 1 near the sour plate 2. Also inside this upper wall 7, a temperature sensor 8 serving as a temperature detection means is provided for detecting the temperature of this upper wall 7 near the shower plate 2.

냉각기 (10) 는 다이아프램식 (diaphragm type) 압축기 (11), 응축기 (12), 감압 수단인 팽창 밸브 (14), 증발기 (15) 및 냉매인 탄화플루오르 R134a (이하 탄화플루오르라고 함) 가 순환하는 냉동 회로 (18) 를 포함한다. 상기 압축기 (11) , 상기 응축기 (12), 상기 팽창 밸브 (14) 및 증발기 (15) 는 냉동 회로 (18) 에 위치된다. 이 냉동 회로 (18) 는 냉각수가 순환하는 냉각수로 (16) 를 포함한다. 상기 증발기 (15) 및 응축기 (12) 안에서, 냉동 회로 (19) 안의 탄화플루오르와 냉각수로 (16) 안의 냉각수 간의 열교환이 일어난다. 냉각수로 (16) 에서 증발기 (15) 와 응축기 (12) 사이에 밸브 (17) 가 설치되어 있다. 냉동 회로 (18) 에서 응축기 (12) 와 팽창 밸브 (14) 사이에는 분기점 (18a) 이 있으며, 이 분기점 (18a) 에서 냉동 회로 (18) 는 두 경로로 갈라진다. 한 경로 (18b) 는 감압 수단인 팽창 밸브 (14) 와 연통하면서 냉동 회로 (18) 의 일부를 구성하며, 다른 경로 (18c) 는 냉매 통로 (3) 의 입구 (3a) 와 연통한다. 상기 경로 (18c) 에는 온-오프 밸브 (21) 가 제공된다. 온-오프 밸브 (21) 가 열리면, 이 온-오프 밸브 (21) 는 냉매가 상기 경로 (18c) 를 통하여 냉매 통로 (3) 로 공급되게 한다. 온 오프 밸브 (21) 가 닫히면, 온 오프 밸브 (21) 는 냉매가 경로 (18c) 를 통해 냉매 통로 (3) 로 공급되는 것을 막는다. 온-오프 밸브 (21) 는 냉매 제어 수단을 형성한다. 또한, 상기 온-오프 밸브 (21) 가 열린 상태에서, 이 온-오프 밸브 (21) 는 냉매 공급 경로에서 제 1 압력 조절 수단인 팽창 밸브로서 역할을 한다. 상기 온-오프 밸브 (21) 는 온도 센서 (8) 와 함께 제어기 (9) 에 전기적으로 연결되어 있다. 제어기 (9) 에는 온도 센서 (8) 의 검출값에 대한 상한값과 하한값이 설정되어 있다. 상한값은 제 1 규정 온도 역할을 하며, 하한값은 제 2 규정 온도 역할을 한다. 또한, 팽창 밸브 (14) 와 증발기 (15) 사이에는 합류점 (18d) 이 있으며, 이 합류점 (18d) 은 냉매 복귀 경로를 형성하는 경로 (18e) 를 통하여 냉매 통로 (3) 의 출구 (3b) 와 연통한다. 이 경로 (18e) 에는 제 1 어큐뮬레이터 (22) 와 정압밸브 (23) 가 제공된다. 이 어큐뮬레이터 (22) 는 그 안에 액체 탄화플루오르를 모은다. 상기 정압밸브 (23) 는 냉매 통로 (3) 내의 압력을 일정한 값으로 조정하기 위해 냉매 복귀 경로에 설치되는 제 2 압력 조절 수단이다. The cooler 10 is circulated with a diaphragm type compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 14 which is a pressure reducing means, an evaporator 15 and a fluorocarbon R134a (hereinafter referred to as fluorocarbon) which is a refrigerant. The refrigeration circuit 18 is included. The compressor 11, the condenser 12, the expansion valve 14 and the evaporator 15 are located in a refrigeration circuit 18. This refrigeration circuit 18 includes a cooling water passage 16 through which cooling water is circulated. In the evaporator 15 and the condenser 12, a heat exchange occurs between the fluorocarbon in the refrigerating circuit 19 and the cooling water in the cooling water passage 16. In the cooling water path 16, a valve 17 is provided between the evaporator 15 and the condenser 12. In the refrigeration circuit 18 there is a branching point 18a between the condenser 12 and the expansion valve 14, at which the refrigeration circuit 18 splits in two paths. One path 18b forms part of the refrigeration circuit 18 while in communication with the expansion valve 14, which is a pressure reducing means, and the other path 18c communicates with the inlet 3a of the refrigerant passage 3. The path 18c is provided with an on-off valve 21. When the on-off valve 21 is opened, this on-off valve 21 causes the refrigerant to be supplied to the refrigerant passage 3 through the path 18c. When the on-off valve 21 is closed, the on-off valve 21 prevents the refrigerant from being supplied to the refrigerant passage 3 through the path 18c. The on-off valve 21 forms a refrigerant control means. In addition, in the state where the on-off valve 21 is opened, this on-off valve 21 serves as an expansion valve which is the first pressure regulating means in the refrigerant supply path. The on-off valve 21 is electrically connected to the controller 9 together with the temperature sensor 8. The upper limit value and the lower limit value for the detected value of the temperature sensor 8 are set in the controller 9. The upper limit serves as a first prescribed temperature and the lower limit serves as a second prescribed temperature. In addition, there is a confluence point 18d between the expansion valve 14 and the evaporator 15, and the confluence point 18d is connected to the outlet 3b of the coolant passage 3 through a path 18e forming a coolant return path. Communicate. This path 18e is provided with a first accumulator 22 and a constant pressure valve 23. This accumulator 22 collects liquid fluorocarbon therein. The positive pressure valve 23 is second pressure regulating means provided in the refrigerant return path to adjust the pressure in the refrigerant passage 3 to a constant value.

제 1 실시예에 따른 냉각장치의 작동을 이하 도 1 을 참고하여 설명한다. 진공 처리 장치 (1) 가 진공 처리 장치 (1) 의 진공실 (6) 안에서 상기 처리 대상물 (5) 을 처리하기 시작될 때, 상기 압축기 (11) 가 시동되고 동시에 냉각수가 냉각수로 (16) 를 순환하여 냉각기 (10) 의 냉동 회로 (18) 가 작동되기 시작한다. 탄화플루오르가 증발기 (15) 에서 냉각수와 열교환할 때, 기-액 2상 유동 탄화플루오르는 증발되어, 압축기 (11) 에 도입된다. 탄화플루오르는 압축기 (11) 에 의해서 압축되고, 고온 고압의 가스 형태로 압축기로부터 배출된다. 압축기 (11) 로부터 배출된 기체 탄화플루오르가 증발기 (15) 에 의하여 냉각된 냉각수와 응축기 (12) 안에서 열교환을 할 때, 기체 탄화플루오르는 냉각 및 응축되어 액체 탄화플루오르로 된다. 응축기 (12) 에서 탄화플루오르가 응축된 후, 액체 탄화플루오르는 분기점 (18a) 에서 분리되어, 경로 (18b, 18c) 를 통하여 순환하게 된다. 후술하겠지만, 상기 온-오프 밸브 (21) 가 열리면, 경로 (18c) 를 순환한 탄화플루오르는 냉매 통로 (3) 에 공급된다. 이 때, 경로 (18c) 를 순환한 탄화플루오르는 팽창 밸브 역할을 하는 온-오프 밸브 (21) 에 의하여 감압되고, 기-액 2상 유동 형태로 냉매 통로 (3) 에 공급된다. 한편, 경로 (18b) 를 순환하는 탄화플루오르는 팽창 밸브 (14) 에 의해서 감압되어 기-액 2상의 탄화플루오르가 되고, 후술하는 바와 같이 경로 (18e) 를 통해 순환한 탄화플루오르와 합류점 (18d) 에서 만나게 된다. 이어서 기-액 2상 유동 탄화플루오르가 증발기 (15) 안으로 유입하면, 상술한 바와 같이, 기-액 2상 유동 탄화플루오르는 냉각수로 (16) 의 냉각수와 열교환하며, 이에 의하여 냉각수가 냉각된다. 그 후, 탄화플루오르는 압축기 (11) 로 돌아가서 냉동 회로 (18) 을 순환한다. The operation of the cooling apparatus according to the first embodiment is described below with reference to FIG. When the vacuum processing apparatus 1 starts to process the processing object 5 in the vacuum chamber 6 of the vacuum processing apparatus 1, the compressor 11 is started and at the same time the cooling water circulates 16 with the cooling water. The refrigeration circuit 18 of the cooler 10 starts to operate. When the fluorocarbon heat exchanges with the cooling water in the evaporator 15, the gas-liquid two-phase flowing fluorocarbon is evaporated and introduced into the compressor 11. Fluorocarbon is compressed by the compressor 11 and discharged from the compressor in the form of a gas of high temperature and high pressure. When the gaseous fluorocarbon discharged from the compressor 11 exchanges heat in the condenser 12 with the cooling water cooled by the evaporator 15, the gaseous fluorocarbon is cooled and condensed to become liquid fluorocarbon. After the fluorocarbon is condensed in the condenser 12, the liquid fluorocarbon is separated at the branch point 18a and circulated through the paths 18b and 18c. As will be described later, when the on-off valve 21 is opened, the fluorocarbon circulated in the path 18c is supplied to the refrigerant passage 3. At this time, the fluorocarbon circulated in the path 18c is depressurized by the on-off valve 21 serving as an expansion valve and supplied to the refrigerant passage 3 in the form of gas-liquid two-phase flow. On the other hand, the fluorine carbide circulating in the path 18b is decompressed by the expansion valve 14 to form a gas-liquid two-phase fluorocarbon, and the fluorine carbide circulated through the path 18e as described later with the confluence point 18d. Meet in. Subsequently, when the gas-liquid two-phase flowing fluorocarbon flows into the evaporator 15, as described above, the gas-liquid two-phase flowing fluorocarbon heat exchanges with the cooling water of the cooling water passage 16, whereby the cooling water is cooled. Thereafter, the fluorocarbon returns to the compressor 11 and circulates through the refrigeration circuit 18.

이제부터 분기점 (18a) 에서 경로 (18c) 로 갈라진 탄화플루오르를 설명한다.The fluorocarbon diverged from the branching point 18a to the path 18c will now be described.

기-액 2상 유동에서, 냉매의 온도는 냉매의 압력에 따라서 결정된다. 즉, 기-액 2상 유동 탄화플루오르의 온도는 냉매 통로 (3) 를 순환하는 탄화플루오르의 압력을 조정함으로써 제어된다. 따라서 정압밸브 (23) 와 온-오프 밸브 (21) 간의 압력은 기-액 2상 유동 탄화플루오르의 온도에 맞도록, 온-오프 밸브 (21) 와 정압밸브 (23) 에 의해서 조정된다.In the gas-liquid two-phase flow, the temperature of the refrigerant is determined in accordance with the pressure of the refrigerant. That is, the temperature of the gas-liquid two-phase flow fluorocarbon is controlled by adjusting the pressure of the fluorine carbide circulating in the refrigerant passage 3. Therefore, the pressure between the positive pressure valve 23 and the on-off valve 21 is adjusted by the on-off valve 21 and the constant pressure valve 23 to match the temperature of the gas-liquid two-phase flow fluorocarbon.

상기 처리 대상물 (5) 이 진공 처리 장치 (1) 의 진공실 (6) 에서 처리될 때 , 만일 온도 센서 (8) 에서의 검출값이 상한값 이상으로 상승하면, 제어기 (9) 는 온-오프 밸브 (21) 를 열어서 이 밸브 (21) 를 온 모드로 하여, 기-액 2상 유동 탄화플루오르가 냉매 통로 (3) 안으로 유입하게 한다. 이 때, 기-액 2상 유동 탄화플루오르는 입구 (3a) 로부터 출구 (3b) 까지 기-액 2상 유동을 유지할 수 있는 유량으로 냉매 통로 (3) 안에서 드라이 아웃 (dry out) 되지 않으면서 입구 (3a) 에서 출구 (3b) 까지 통과한다. 냉매 통로 (3) 내의 탄화플루오르가 기-액 2상 유동을 유지하기 때문에, 기-액 혼합물의 평균 온도는 입구 (3a) 에서부터 출구 (3b) 까지 일정한 값으로 유지된다. 기-액 2상 유동 형태로 출구 (3b) 를 통과해 순환한 탄화플루오르는 출구 (3b) 의 하류에 설치된 제 1 어큐뮬레이터 (22) 에 의하여 기체 및 액체로 분리되며, 이로 인해 액체 탄화플루오르가 제 1 어큐뮬레이터 (22) 로부터 하류로 유동하는 것이 방지된다. 액체 탄화플루오르가 제 1 어큐뮬레이터 (22) 에 쌓이기 때문에, 탄화플루오르가 출구 (3b) 근처에서 드라이 아웃 되려고 해도, 제 1 어큐뮬레이터 (22) 에 쌓인 액체 탄화플루오르가 출구 (3b) 근처에서 탄화플루오르의 드라이 아웃을 방지한다.When the processing object 5 is processed in the vacuum chamber 6 of the vacuum processing apparatus 1, if the detected value at the temperature sensor 8 rises above the upper limit value, the controller 9 switches the on-off valve ( 21) is opened to put this valve 21 in the on mode, so that the gas-liquid two-phase flow fluorocarbon flows into the refrigerant passage 3. At this time, the gas-liquid two-phase flow fluorocarbon is inlet without drying out in the refrigerant passage 3 at a flow rate capable of maintaining the gas-liquid two-phase flow from the inlet 3a to the outlet 3b. Pass from 3a to exit 3b. Since the fluorine carbide in the refrigerant passage 3 maintains the gas-liquid two-phase flow, the average temperature of the gas-liquid mixture is maintained at a constant value from the inlet 3a to the outlet 3b. Fluorine carbide circulated through the outlet 3b in the form of a gas-liquid two-phase flow is separated into gas and liquid by a first accumulator 22 installed downstream of the outlet 3b, whereby the liquid fluorocarbon is removed. It is prevented from flowing downstream from the one accumulator 22. Since liquid fluorine carbide accumulates in the first accumulator 22, even if the fluorine carbide tries to dry out near the outlet 3b, the liquid fluorine carbide accumulated in the first accumulator 22 is dried in the vicinity of the outlet 3b. Prevent out.

기-액 2상 유동 탄화플루오르가 냉매 통로 (3) 를 통해 순환하여 샤워 플레이트 (2) 를 냉각하면, 온도 센서 (8) 의 검출값이 저하된다. 온도 센서 (8) 의 검출값이 하한값이하로 떨어지면, 제어기 (9) 는 온-오프 밸브 (21) 를 닫아 온-오프 밸브 (21) 를 오프 모드에 두며, 이로 인해 탄화플루오르가 냉매 통로 (3) 안으로 공급되는 것이 방지된다. 따라서, 온-오프 밸브 (21) 는 온도 센서 (8) 의 검출값에 따라서 열리고 닫히며, 도 2 에서 보이듯이, 냉매가 냉매 통로 (3) 를 유량 Mopt 으로 순환하는 온 모드와 냉매가 냉매 통로 (3) 를 유통하지 않는 오프 모드가 반복되게 된다. 즉, 온-오프 제어가 수행되는 것이다.When the gas-liquid two-phase flow fluorocarbon circulates through the refrigerant passage 3 to cool the shower plate 2, the detection value of the temperature sensor 8 is lowered. When the detected value of the temperature sensor 8 falls below the lower limit value, the controller 9 closes the on-off valve 21 to put the on-off valve 21 in the off mode, which causes fluorine carbide to form the refrigerant passage 3. Feeding into) is prevented. Thus, the on-off valve 21 opens, closes As shown in accordance with the detected value of the temperature sensor 8, Fig. 2, the refrigerant flow rate M opt the coolant passage (3) The on-mode circulating to and the off-mode in which the refrigerant does not flow through the refrigerant passage 3 are repeated. That is, on-off control is performed.

냉매 통로 (3) 를 유통하는 탄화플루오르의 유량 Mopt 를 이제부터 설명한다. 냉매 통로 (3) 를 유통하는 탄화플루오르가 기-액 2상 유동을 유지할 수 있는 탄화플루오르의 유량 Mopt 를 검사하기 위해서, 일회의 온 모드시 온-오프 밸브 (21) 의 열림 시간을 변화시켜 일회의 온 모드에 대한 탄화플루오르의 유량을 변화시키고, 이렇게 해서 샤워 플레이트 (2) 의 최고 온도와 최저 온도의 온도차인 온도 변동을 측정한다. 측정된 결과는 도 3 에 대략적으로 나타나있다.Flow rate M opt of fluorocarbon flowing through the refrigerant passage (3) Will now be described. Fluorocarbon flowing through the coolant passage 3, a group-by varying the opening time of the off-valve (21) to check the flow rate M opt of the fluorocarbon that can maintain the liquid two-phase flow, one-time-on mode on The flow rate of fluorocarbon for one on-mode is changed, and thus the temperature fluctuation which is the temperature difference between the highest temperature and the lowest temperature of the shower plate 2 is measured. The measured results are shown approximately in FIG. 3.

탄화플루오르의 유량 M 이 유량 M1 보다 작으면, 희망하는 온도차보다 큰 온도차가 발생한다. 이것은 작은 유량 M 때문에 출구 (3b) 근처 냉매 통로 (3) 의 한 부분에서 냉매 통로 (3) 를 유통하는 모든 탄화플루오르가 드라이 아웃되기 때문이다. 다시 말해서, 이것은 모든 탄화플루오르가 냉매 통로 (3) 에서 증발되고, 탄화플루오르의 증발 잠열을 이용한 샤워 플레이트 (2) 로부터의 열흡수가 수행되지 않고, 이 결과 기체 상태의 탄화플루오르의 온도가 상승하기 때문이다.When the flow rate M of the fluorocarbon is smaller than the flow rate M 1 , a temperature difference larger than the desired temperature difference occurs. This is because all the fluorocarbons flowing through the refrigerant passage 3 dry out in one part of the refrigerant passage 3 near the outlet 3b because of the small flow rate M. In other words, this means that all of the fluorocarbons are evaporated in the refrigerant passage 3, and heat absorption from the shower plate 2 using the latent heat of evaporation of the fluorocarbons is not performed, and as a result, the temperature of the gaseous fluorine carbide increases. Because.

반면에, 유량 M 이 유량 M1 이상으로 증가하면, 탄화플루오르는 입구 (3a) 와 출구 (3b) 사이에서 드라이 아웃 없이 일정한 열흡수율을 유지하면서, 샤워 플레이트 (2) 를 냉각하여, 온도차가 Δt0 로 최소화된다.On the other hand, if the flow rate M increases above the flow rate M 1 , the fluorocarbon cools the shower plate 2 while maintaining a constant heat absorption rate without dry out between the inlet 3a and the outlet 3b, so that the temperature difference is Δt. Minimized to zero .

탄화플루오르의 유량 M 이 유량 M2 보다 크면, 유량 M 이 증가함에 따라 온도 차가 증가된다. 비록 이 경우에 탄화플루오르가 입구 (3a) 와 출구 (3b) 사이에서 드라이 아웃되지 않고 샤워 플레이트 (2) 를 냉각시키더라도, 너무 큰 유량 M 은 온 모드시 규정된 온도보다 샤워 플레이트 (2) 를 너무 많이 냉각시키게 된다. 결과적으로, 온도 차는 증가된다.If the flow rate M of the fluorocarbon is larger than the flow rate M 2 , the temperature difference increases as the flow rate M increases. Although the fluorocarbon in this case cools the shower plate 2 without drying out between the inlet 3a and the outlet 3b, a flow rate M that is too large will cause the shower plate 2 to exceed the temperature specified in the on mode. Too much cooling. As a result, the temperature difference is increased.

그래서 일회의 온 모드에 대한 탄화플루오르의 유량 Mopt 을 유량 M1 ~ 유량 M2 로 조정한다. 유량 Mopt 는 탄화플루오르가 기-액 2상 유동을 유지할 수 있는 탄화플루오르 유량에 대응한다. 추가적으로 유량 Mopt 는 샤워 플레이트 (2) 에서의 온도 변동을 최소화한다. 유량 M1 과 M2 는 냉매의 종류에 의해서만 결정되는 것이 아니라, 진공 처리 장치 (1) 의 샤워 플레이트 (2) 와 탄화플루오르간의 열교환량에 의해서도 결정된다. 그래서 각 대상 부재에 대해 동일한 실험을 수행하여 최적의 탄화플루오르 유량을 결정해야 한다.Thus, the flow rate M opt of fluorocarbon for one time on mode is adjusted from the flow rate M 1 to the flow rate M 2 . The flow rate M opt corresponds to the fluorocarbon flow rate at which the fluorocarbon can maintain a gas-liquid two-phase flow. In addition the flow rate M opt minimizes temperature fluctuations in the shower plate 2. Flow rate M 1 And M 2 Is not only determined by the type of refrigerant, but also by the amount of heat exchange between the shower plate 2 of the vacuum processing apparatus 1 and the fluorine carbide. Therefore, the same experiment should be performed on each member to determine the optimum fluorocarbon flow rate.

상술한 것처럼, 온-오프 밸브 (21) 는 응축기 (12) 가 냉매 통로 (3) 와 연통할 수 있는 온 모드와 응축기 (12) 가 냉매 통로 (3) 와 연통하는 것을 막는 오프 모드를 갖는다. 온-오프 밸브 (21) 가 온 모드일 때, 탄화플루오르는 유량 Mopt 로 이 냉매 통로 (3) 에 신속히 공급되어, 냉매 통로 (3) 에서 탄화플루오르가 드라이 아웃되기 어렵게 된다. 온-오프 밸브 (21) 가 온 모드일 때, 탄화플루오르는 기-액 2상 유동 형태로 냉매 통로 (3) 을 유통하며, 그로 인해 탄화플루오 르가 냉매 통로 (3) 안을 유통하고 있는 동안 샤워 플레이트 (2) 의 어떤 위치에서도 실질적으로 동일한 방식으로 그 샤워 플레이트 (2) 와 열교환한다. 또한 온-오프 밸브 (21) 는 온 모드에서 오프 모드로 전환이 되기 때문에, 기-액 2상 유동 탄화플루오르는 상기 입구 (3a) 를 통하여 계속적으로 유통되지 않아서 탄화플루오르가 오직 입구 (3a) 만을 과도하게 냉각하는 것을 막는다.As described above, the on-off valve 21 has an on mode in which the condenser 12 can communicate with the refrigerant passage 3 and an off mode in preventing the condenser 12 from communicating with the refrigerant passage 3. When the on-off valve 21 is in the on mode, the fluorine carbide is rapidly supplied to the refrigerant passage 3 at the flow rate M opt , so that the fluoride carbide is hard to dry out in the refrigerant passage 3. When the on-off valve 21 is in the on mode, the fluorine carbide flows through the refrigerant passage 3 in the form of gas-liquid two-phase flow, thereby showering the fluorocarbon while flowing through the refrigerant passage 3. Heat exchange with the shower plate 2 in substantially the same manner at any position of the plate 2. In addition, since the on-off valve 21 is switched from the on mode to the off mode, the gas-liquid two-phase flow fluorocarbon is not circulated continuously through the inlet 3a so that the fluorine carbide only passes the inlet 3a. Prevent excessive cooling

본 실시예에서 온 모드와 오프 모드간의 전환은 온도 센서 (8) 의 검출값에 기초하여 수행되며, 이로 인해 샤워 플레이트 (2) 의 엄밀한 온도 조절이 가능하다.In the present embodiment, switching between the on mode and the off mode is performed based on the detected value of the temperature sensor 8, thereby enabling precise temperature control of the shower plate 2.

본 실시예에서 냉각 장치는 제 1 압력 조절 수단인 온-오프 밸브 (21) 에 추가적으로 제 2 압력 조절 수단인 정압밸브 (23) 도 포함하기 때문에, 냉매 통로 (3) 에서의 압력 조절은 엄밀하게 수행된다.Since the cooling device in this embodiment also includes a positive pressure valve 23 which is a second pressure regulating means in addition to the on-off valve 21 which is the first pressure regulating means, the pressure regulation in the refrigerant passage 3 is strictly controlled. Is performed.

응축기 (12) 를 냉각시키는 냉각수로 (16) 안의 냉각수는 증발기 (15) 에서 냉각된다. 그래서 기-액 2상 유동 탄화플루오르는 추가 냉각 능력을 가져서 효율적으로 이용된다.The cooling water in the cooling water passage 16 cooling the condenser 12 is cooled in the evaporator 15. Thus, gas-liquid two-phase flow fluorocarbons have an additional cooling capacity and are effectively used.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉각 장치를 이제부터 도 4 를 참고하여 설명하겠다. 본 실시예에서 도 1 의 도면 부호와 동일한 도면 부호가 도 4 의 동일 또는 유사한 구성 요소에 사용되며, 이것에 대한 설명은 생략한다.A cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 4. In this embodiment, the same reference numerals as those of FIG. 1 are used for the same or similar components of FIG. 4, and the description thereof will be omitted.

제 2 실시예에 따른 냉각 장치는 온-오프 제어가 제 1 실시예의 분기점 (18a) 에 3방 밸브가 제공되어서 수행된다는 점에서 제 1 실시예의 냉각 장치와 차이가 있다. The cooling device according to the second embodiment differs from the cooling device of the first embodiment in that on-off control is performed by providing a three-way valve at the branch point 18a of the first embodiment.

제 2 실시예에서, 냉각 수단 역할을 하는 냉각기 (30) 와 냉매 통로 (3) 는 냉각 장치를 구성한다. 이 냉각기 (30) 에는 응축기 (12) 가 냉매 통로 (3) 와 팽창 밸브 (14) 중 어느 하나와 연통할 수 있게하는 3방 밸브 (13) 가 냉동 회로 (18) 의 분기점 (18a) 에 제공되어 있다. 이 3방 밸브 (13) 는 온도 센서 (8) 와 더불어 제어기 (9) 에 전기적으로 연결되어 있다. 이 3방 밸브 (13) 는 냉매 제어 수단과 냉매 공급 경로에 제공되는 제 1 압력 제어 수단을 구성한다. 즉, 3방 밸브 (13) 가 경로 (18c) 내의 냉매를 감압하도록 경로 (18c) 안에서 냉매의 순환을 조절한다. 제 2 실시예의 다른 구조는 실질적으로 제 1 실시예의 구조와 동일하다.In the second embodiment, the cooler 30 and the refrigerant passage 3 serving as cooling means constitute a cooling device. This cooler 30 is provided with a three-way valve 13 at the branch point 18a of the refrigeration circuit 18 which allows the condenser 12 to communicate with either the refrigerant passage 3 or the expansion valve 14. It is. This three-way valve 13 is electrically connected to the controller 9 together with the temperature sensor 8. This three-way valve 13 constitutes a refrigerant control means and a first pressure control means provided in the refrigerant supply path. That is, the three-way valve 13 regulates the circulation of the refrigerant in the path 18c so as to decompress the refrigerant in the path 18c. The other structure of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment.

제 2 실시예에서 샤워 플레이트 (2) 가 냉각될 필요가 없을 때, 제어기 (9) 는 응축기 (12) 가 팽창 밸브 (14) 와 연통할 수 있게 3방 밸브 (13) 의 방향을 설정한다. 상기 대상물 (5) 이 진공 처리 장치 (6) 의 진공실 (6) 에서 처리될 때, 만일 온도 센서 (8) 의 검출값이 상한값 이상으로 상승하면, 상기 제어기 (9) 는 응축기 (12) 가 냉매 통로 (3) 와 연통하도록 3방 밸브 (13) 의 방향을 전환시키며, 이로 인해 냉매 통로 (3) 에 탄화플루오르가 공급된다. 이 때, 탄화플루오르는 제 1 실시예의 경우처럼 입구 (3a) 에서 출구 (3b) 까지 기-액 2상 유동 형태를 유지할 수 있는 유량으로 냉매 통로 (3) 에 공급 된다. 만일 샤워 플레이트 (2) 가 냉각되어 온도 센서 (8) 의 검출값이 하한값 이하로 떨어지게 되면, 상기 제어기 (9) 는 응축기 (12) 가 팽창 밸브 (14) 와 다시 연통하도록 3방 밸브 (13) 의 방향을 전환시킨다. 다른 작용은 제 1 실시예의 작용과 실질적으로 동 일하다.When the shower plate 2 does not need to be cooled in the second embodiment, the controller 9 sets the direction of the three-way valve 13 so that the condenser 12 can communicate with the expansion valve 14. When the object 5 is processed in the vacuum chamber 6 of the vacuum processing apparatus 6, if the detected value of the temperature sensor 8 rises above the upper limit, the controller 9 causes the condenser 12 to cool the refrigerant. The three-way valve 13 is redirected to communicate with the passage 3, whereby fluorocarbon is supplied to the refrigerant passage 3. At this time, fluorine carbide is supplied to the refrigerant passage 3 at a flow rate capable of maintaining the gas-liquid two-phase flow form from the inlet 3a to the outlet 3b as in the case of the first embodiment. If the shower plate 2 is cooled and the detected value of the temperature sensor 8 falls below the lower limit, the controller 9 causes the condenser 12 to communicate with the expansion valve 14 again with the three-way valve 13. Reverse the direction of. The other action is substantially the same as that of the first embodiment.

위에서 설명하였듯이, 온-오프 제어는 온도 센서 (8) 의 검출값에 기초하여 3방 밸브 (13) 의 방향을 전환시킴으로써 수행된다. 그래서, 제 1 실시예와 실질적으로 동일한 효과가 얻어진다. As described above, on-off control is performed by changing the direction of the three-way valve 13 based on the detected value of the temperature sensor 8. Thus, effects substantially the same as those of the first embodiment are obtained.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉각 장치를 이제부터 도 5 를 참고하여 설명한다. 본 실시예에서 도 1 의 도면 부호와 동일한 도면 부호가 도 5 의 동일 또는 유사한 구성 요소에 사용되며, 이것에 대한 설명은 생략한다. 제 3 실시예에 따른 냉각 장치는 제 1 실시예의 경로 (18c) 에 기-액 분리기가 제공된다는 점에서 제 1 실시예의 냉각 장치와 차이가 있다.A cooling device according to a third embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 5. In the present embodiment, the same reference numerals as those of FIG. 1 are used for the same or similar components of FIG. 5, and a description thereof will be omitted. The cooling device according to the third embodiment differs from the cooling device of the first embodiment in that a gas-liquid separator is provided in the path 18c of the first embodiment.

본 실시예에서, 냉각 수단 역할을 하는 냉각기 (50) 와 냉매 통로 (3) 는 냉각 장치를 구성한다. 이 냉각기 (50) 는 온-오프 밸브 (21) 와 분기점 (18a) 사이에 제공되어 기-액 분리 수단의 역할을 하는 리시버 (receiver) (41) 를 포함한다. 이 리시버 (41) 는 기-액 2상 유동 탄화플루오르가 안에 모이는 탱크 (41a), 이 탱크 (41a) 안의 기상분과 연통되는 기상관 (41b), 이 탱크 (41a) 안의 액상분과 연통되는 액상관 (41c) 을 가지고 있다. 상기 기상관 (41b) 은 경로 (18c1) 의 한쪽 단부와 연결되어 있고, 이 경로의 다른 단부는 분기점 (18a) 이다. 한편 상기 액상관 (41c) 은 경로 (18c2) 의 한쪽 단부와 연결되어 있고, 이 경로의 다른 단부는 냉매 통로 (3) 의 입구 (3a) 에 연결되어 있다. 상기 경로 (18c1, 18c2) 는 냉매 공급 경로를 형성한다. 제 3 실시예의 다른 구조는 제 1 실시예의 구조와 동일하다.In this embodiment, the cooler 50 and the refrigerant passage 3 serving as cooling means constitute a cooling device. This cooler 50 includes a receiver 41 provided between the on-off valve 21 and the branch point 18a to serve as gas-liquid separation means. The receiver 41 includes a tank 41a in which gas-liquid two-phase flow fluorocarbons are collected, a gas phase tube 41b in communication with a gas phase powder in the tank 41a, and a liquid tube in communication with a liquid component in the tank 41a. Has 41c. The gas phase pipe 41b is connected to one end of the path 18c1, and the other end of the path is the branching point 18a. On the other hand, the liquid pipe 41c is connected to one end of the passage 18c2, and the other end of the passage is connected to the inlet 3a of the refrigerant passage 3. The paths 18c1 and 18c2 form a refrigerant supply path. The other structure of the third embodiment is the same as that of the first embodiment.

본 발명에서 온-오프 밸브 (21) 가 열리면, 냉동 회로 (18) 를 순환하는 탄화플루오르의 적어도 일부는 분기점 (18a) 에서부터 경로 (18c1) 안으로 유통된다. 경로 (18c1) 를 유통하는 탄화플루오르는 리시버 (41) 의 기상관 (41b) 으로부터 탱크 (41) 안의 기상분으로 방출된다.When the on-off valve 21 is opened in the present invention, at least a portion of the fluorocarbons circulating in the refrigeration circuit 18 flows from the branch point 18a into the path 18c1. Fluorine carbide circulating in the path 18c1 is discharged from the gas phase pipe 41b of the receiver 41 to the gas phase powder in the tank 41.

냉동 회로 (18) 에서, 응축기 (12) 내의 탄화플루오르가 불충분한 냉각 때문에 액체 탄화플루오르로 완전히 응축되지 않으면, 기화된 탄화플루오르 혹은 공기와 같은 기체 성분이 분기점 (18a) 에서 액체 탄화플루오르와 섞이게 된다. 기체 성분을 포함한 이런 액체 탄화플루오르가 탱크 (41a) 안으로 들어가면, 액체 탄화플루오르는 상기 기체 성분으로부터 분리된다. 액상관 (41c) 을 통하여 경로 (18c2) 에 공급되는 탄화플루오르는 기체 성분을 포함하지 않는 액체 탄화플루오르이다. 기체 성분을 포함하지 않는 이런 액체 탄화플루오르가 기-액 2상 유동으로 냉매 통로 (3) 로 유통할 때, 탄화플루오르는 내포된 기체 성분에 영향받지 않는다. 그래서 탄화플루오르가 완전히 일정한 온도에서 냉매 통로 (3) 를 유통하여, 냉각 효율의 저하를 방지한다. 따라서, 샤워 플레이트 (2) 의 온도는 좀더 엄밀하게 제어될 수 있다. 다른 작용은 실질적으로 제 1 실시예의 작용과 동일해서 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.In the refrigeration circuit 18, if the fluorocarbon in the condenser 12 is not completely condensed into liquid fluorocarbon due to insufficient cooling, gaseous components such as vaporized fluorocarbon or air are mixed with the liquid fluorocarbon at the branch point 18a. . When such liquid fluorocarbon containing gaseous components enters the tank 41a, the liquid fluorocarbons are separated from the gaseous components. The fluorocarbon supplied to the path 18c2 through the liquid pipe 41c is liquid fluorine carbide containing no gas component. When such liquid fluorine carbide containing no gas component flows into the refrigerant passage 3 in a gas-liquid two-phase flow, the fluorine carbide is not affected by the contained gas component. Therefore, the fluorine carbide flows through the refrigerant passage 3 at a completely constant temperature, thereby preventing a decrease in cooling efficiency. Therefore, the temperature of the shower plate 2 can be controlled more precisely. The other operation is substantially the same as that of the first embodiment, whereby the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 냉각 장치를 이제부터 도 6 를 참고하여 설명한다. 본 실시예에서 도 1 의 도면 부호와 동일한 도면 부호가 도 6 의 동일 또는 유사한 구성 요소에 사용되며, 이것에 대한 설명은 생략한다. 제 4 실시예에 따른 냉각 장치는 경로 (18e) 와 냉동 회로 (18) 사이에 있는 제 1 실시예의 합류점 (18d) 이 증발기 (15) 와 압축기 (11) 사이에 위치한다는 점이 제 1 실시예와 구별된다.A cooling apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 6. In the present embodiment, the same reference numerals as those of FIG. 1 are used for the same or similar components of FIG. 6, and a description thereof will be omitted. The cooling apparatus according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the confluence point 18d of the first embodiment between the path 18e and the refrigeration circuit 18 is located between the evaporator 15 and the compressor 11. Are distinguished.

제 4 실시예에서, 냉각 수단 역할을 하는 냉각기 (70) 와 냉매 통로 (3) 가 냉각 장치를 구성한다. 냉각기 (70) 에서, 경로 (18e) 와 냉동 회로 (18) 사이의 합류점 (18d) 은 증발기 (15) 와 압축기 (11) 사이에 위치한다. 이 냉각기 (70) 는 액체 탄화플루오르가 압축기 (11) 에 유입하는 것을 막기 위하여 합류점 (18d) 과 압축기 (11) 사이에 제공된 제 2 어큐뮬레이터 (24) 를 포함한다. 제 4 실시예의 다른 구성은 실질적으로 제 1 실시예의 구성과 동일하다.In the fourth embodiment, the cooler 70 and the refrigerant passage 3 serving as cooling means constitute a cooling device. In the cooler 70, the confluence point 18d between the path 18e and the refrigeration circuit 18 is located between the evaporator 15 and the compressor 11. This cooler 70 includes a second accumulator 24 provided between the confluence point 18d and the compressor 11 to prevent liquid fluoride carbide from entering the compressor 11. The other configuration of the fourth embodiment is substantially the same as that of the first embodiment.

제 1 실시예의 경우처럼 샤워 플레이트 (2) 를 냉각시킨 탄화플루오르는 온-오프 밸브 (21) 에 의해서 제어되어 입구 (3a) 와 출구 (3b) 사이에서 기-액 2상 유동으로 유지된다. 탄화플루오르가 제 1 어큐뮬레이터 (22) 를 통과한 후에, 이 탄화플루오르는 보통 증발하여 냉동 회로 (18) 를 순환하는 탄화플루오르와 합류점 (18d) 에서 섞여 압축기 (11) 로 흡입된다. 그러나, 경로 (18e) 를 유통하는 탄화플루오르의 유량이 너무 많을 때 혹은 냉각기 (70) 의 온도가 상대적으로 낮을 때는, 제 1 어큐뮬레이터 (22) 로부터 하류로 액체 탄화플루오르가 흐를 가능성이 있다. 만일 액체 탄화플루오르가 냉동 회로 (18) 를 순환하는 탄화플루오르와 합류점 (18d) 에서 섞인 후 압축기 (11) 로 흡입된다면, 압축기 (11) 가 고장날 우려가 있다. 이러한 이유에서, 액체 탄화플루오르는 제 2 어큐뮬레이터 (24) 에서 모여서, 제 2 어큐뮬레이터 (24) 하류에서 완전히 기화되며, 이로 인하여 압축기 (11) 가 보호된다. 다른 작동은 실질적으로 제 1 실시예의 작용과 동일해서 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.As in the case of the first embodiment, the fluorocarbon which cooled the shower plate 2 is controlled by the on-off valve 21 to be maintained in the gas-liquid two-phase flow between the inlet 3a and the outlet 3b. After the fluorocarbon passes through the first accumulator 22, the fluorocarbon is usually evaporated and mixed with the fluorine carbide circulating in the refrigeration circuit 18 at the confluence point 18d and sucked into the compressor 11. However, when the flow rate of the fluorine carbide flowing through the path 18e is too high or when the temperature of the cooler 70 is relatively low, there is a possibility that liquid fluorocarbon flows downstream from the first accumulator 22. If the liquid fluorine carbide is mixed with the fluorine carbide circulating in the freezing circuit 18 at the confluence point 18d and then sucked into the compressor 11, the compressor 11 may be broken. For this reason, the liquid fluoride carbide collects in the second accumulator 24 and is completely vaporized downstream of the second accumulator 24, thereby protecting the compressor 11. The other operation is substantially the same as that of the first embodiment, whereby the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained.

비록 냉동 회로 (18) 와 경로 (18e) 사이에 있는 제 1 실시예의 합류점 (18d) 이 제 4 실시예에서는 증발기 (15) 와 압축기 (11) 사이에 위치하지만, 제 2 및 제 3 실시예에 따른 냉각 장치의 각 합류점 (18d) 의 위치도 제 4 실시예에 적용될 수 있다. 이 경우, 제 2 어큐뮬레이터 (24) 는 압축기 (11) 와 증발기 (15) 사이에 위치한다. Although the confluence point 18d of the first embodiment, which is between the refrigeration circuit 18 and the path 18e, is located between the evaporator 15 and the compressor 11 in the fourth embodiment, the second and third embodiments The position of each confluence point 18d of the cooling device accordingly can also be applied to the fourth embodiment. In this case, the second accumulator 24 is located between the compressor 11 and the evaporator 15.

본 발명의 제 5 실시예에 따른 냉각 장치를 이하에 설명하겠다. 제 5 실시예에 따른 냉각 장치는 온 모드 및 오프 모드의 전체 시간에 대한 온 모드 시간의 비를 나타내는 듀티비 (duty ratio) 가 온도 센서 (8) 의 검출값에 기초하여 조정됨으로써 냉매 통로 (3) 에서의 탄화플루오르의 순환을 제어한다는 점에서 제 1 실시예와 구별된다. 본 명세서에서, 온 모드 시간은 온 모드 기간을 의미하며, 오프 모드 시간은 오프 모드 기간을 의미한다. 제 5 실시예의 구성은 실질적으로 제 1 실시예의 구성과 동일하다.A cooling device according to a fifth embodiment of the present invention will be described below. In the cooling device according to the fifth embodiment, the duty ratio representing the ratio of the on mode time to the total time of the on mode and the off mode is adjusted based on the detected value of the temperature sensor 8, thereby allowing the refrigerant passage 3 to be reduced. The first embodiment is distinguished in that it controls the circulation of fluorocarbon in In the present specification, the on mode time means an on mode period, and the off mode time means an off mode period. The configuration of the fifth embodiment is substantially the same as that of the first embodiment.

도 1 에서 보이듯이, 제 1 실시예의 경우처럼 상기 대상물 (5) 은 진공 처리 장치 (1) 의 진공실 (6) 에서 처리된다. 상기 대상물 (5) 을 처리하는 동안에, 제어기 (9) 는 온-오프 밸브 (21) 를 개폐함으로써, 도 7 에서 도시된 것처럼 온-오프 밸브 (21) 를 탄화플루오르가 유량 Mopt 로 순환하는 온 모드와 탄화플루오르가 순환되지 않는 오프 모드에 교대로 두어서, 탄화플루오르를 냉매 통로 (3) 로 순환하게 한다. 온 모드 및 온 모드 시간 후의 오프 모드의 전체 시간은 일정 한 시간 ΔT 로 설정된다. 예를 들어, 냉매 통로 (3) 의 탄화플루오르의 순환은 듀티비 (R0) 에 의해 제어되고, 온 모드 시간은 Δt1 이고 오프 모드 시간은 Δt2 라 할 때, 듀티비 (R0) 는 Δt1/(Δt1+Δt2) 로 표시된다 (ΔT=Δt1+Δt2). 냉매 통로 (3) 안의 탄화플루오르의 순환이 듀티비 (R0) 로 제어되는 동안, 만일 온도 센서 (8) 의 검출값이 제 1 규정값 역할을 하는 상한값 이상으로 상승한다면, 제어기 (9) 는 상한값과 온도 센서 (8) 의 검출값의 온도차에 근거하여 듀티비를 R0 에서 R1 (>R0)으로 상승시킨다. 상기 제어기 (9) 는 듀티비 (R1) 에 따라서 온-오프 밸브 (21) 를 개폐하여, 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하게 하거나 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하는 것을 막는다. 따라서, 샤워 플레이트 (2) 에 대한 냉각 능력이 상승하여, 샤워 플레이트 (2) 의 온도는 내려간다. 그 후, 냉매 통로 (3) 안의 탄화플루오르의 순환이 듀티비 (R1) 로 제어되는 동안, 만일 온도 센서 (8) 의 검출값이 제 2 규정값 역할을 하는 하한값 이하로 떨어진다면, 제어기 (9) 는 하한값과 온도 센서 (8) 의 검출값의 온도차에 근거하여 듀티비를 R1 에서 R2 (<R0) 로 낮추게 된다. 상기 제어기 (9) 는 듀티비 (R2) 에 따라서 온-오프 밸브 (21) 를 개폐하여, 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하게 하거나, 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하는 것을 막는다. 따라서, 샤워 플레이트 (2) 에 대한 냉각 능력이 떨어져서 샤워 플레이트 (2) 의 온도가 상승한다. 다른 작용은 실질적으로 제 1 실시예의 작용과 동일하다.As shown in FIG. 1, the object 5 is processed in the vacuum chamber 6 of the vacuum processing apparatus 1 as in the case of the first embodiment. During the processing of the object 5, the controller 9 opens and closes the on-off valve 21, thereby turning on the on-off valve 21 as shown in FIG. 7 on the fluorine carbide circulating at the flow rate M opt . The modes and the fluorocarbons are alternately placed in the off mode in which the fluorine is not circulated, thereby causing the fluorocarbons to circulate into the refrigerant passage 3. The total time of the on mode and the off mode after the on mode time is set to a constant time ΔT. For example, when the circulation of fluorine carbide in the refrigerant passage 3 is controlled by the duty ratio R 0 , the on mode time is Δt 1 and the off mode time is Δt 2 , the duty ratio R 0 is Δt 1 / (Δt 1 + Δt 2 ) (ΔT = Δt 1 + Δt 2 ). While the circulation of fluorocarbon in the refrigerant passage 3 is controlled by the duty ratio R 0 , if the detection value of the temperature sensor 8 rises above the upper limit value serving as the first prescribed value, the controller 9 The duty ratio is raised from R 0 to R 1 (> R 0 ) based on the temperature difference between the upper limit value and the detected value of the temperature sensor 8. The controller 9 opens and closes the on-off valve 21 in accordance with the duty ratio R 1 to allow the refrigerant passage 3 to communicate with the condenser 12 or the refrigerant passage 3 to the condenser 12. Prevent communication Therefore, the cooling capacity with respect to the shower plate 2 rises, and the temperature of the shower plate 2 falls. Then, while the circulation of the fluorocarbon in the refrigerant passage 3 is controlled by the duty ratio R 1 , if the detected value of the temperature sensor 8 falls below the lower limit serving as the second prescribed value, the controller ( 9) lowers the duty ratio from R 1 to R 2 (<R 0 ) based on the temperature difference between the lower limit value and the detected value of the temperature sensor 8. The controller 9 opens and closes the on-off valve 21 in accordance with the duty ratio R 2 to allow the refrigerant passage 3 to communicate with the condenser 12, or the refrigerant passage 3 to the condenser 12. Prevent communication with Therefore, the cooling capacity with respect to the shower plate 2 falls, and the temperature of the shower plate 2 rises. The other action is substantially the same as that of the first embodiment.

상기 제어기 (9) 가 듀티비를 변화시키기 위해서 온도 센서 (8) 의 검출값과 상한값 혹은 하한값의 온도차에 따라서 듀티비의 증감량을 나타내는 맵 (map) 을 가지고 있다는 것이 주목된다.It is noted that the controller 9 has a map indicating the amount of increase and decrease of the duty ratio in accordance with the temperature difference between the detected value of the temperature sensor 8 and the upper limit value or the lower limit value in order to change the duty ratio.

상술한 것처럼, 상기 제어기 (9) 는 듀티비에 따라 온-오프 밸브 (21) 를 개폐하기 위해 온도 센서 (8) 의 검출값에 의거하여 듀티비를 변화시키고, 그로 인해 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하게 되거나, 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하는 것이 방지된다. 따라서, 상기 제어기 (9) 는 냉매 통로 (3) 에서 탄화플루오르의 순환을 제어한다. 결과적으로 샤워 플레이트 (2) 에 대한 냉각 능력이 민감하게 제어된다. 추가적으로 냉각 능력이 민감하게 제어되기 때문에, 샤워 플레이트 (2) 의 온도 분산이 감소한다.As described above, the controller 9 changes the duty ratio on the basis of the detection value of the temperature sensor 8 to open and close the on-off valve 21 in accordance with the duty ratio, whereby the refrigerant passage 3 is The communication with the condenser 12 or the refrigerant passage 3 is prevented from communicating with the condenser 12. Thus, the controller 9 controls the circulation of fluorocarbon in the refrigerant passage 3. As a result, the cooling capacity for the shower plate 2 is sensitively controlled. In addition, since the cooling capacity is sensitively controlled, the temperature dispersion of the shower plate 2 is reduced.

온도 센서 (8) 의 검출값에 기초하여, 듀티비에 따라 온-오프 밸브를 제어하는 제 1 실시예의 듀티비를 변화시키기 위해서. 제 5 실시예는 제 1 실시예로부터 수정되었으며, 이로 인해 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하게 되거나, 냉매 통로 (3) 가 응축기 (12) 와 연통하는 것을 막음으로써 냉매 통로에서 탄화플루오르의 순환을 제어한다. 그러나, 제 5 실시예는 제 1 실시예의 상기 수정으로 한정되지 않는다. 듀티비에 따라서 3방 밸브 (13) 혹은 온-오프 밸브 (21) 를 제어하기 위해서, 제 5 실시예는 제 2 내지 제 4 실시예로부터 수정될 수도 있다.  To change the duty ratio of the first embodiment controlling the on-off valve in accordance with the duty ratio based on the detected value of the temperature sensor 8. The fifth embodiment has been modified from the first embodiment, thereby carbonizing the refrigerant passage 3 by preventing the refrigerant passage 3 from communicating with the condenser 12 or by preventing the refrigerant passage 3 from communicating with the condenser 12. To control the circulation of fluorine. However, the fifth embodiment is not limited to the above modification of the first embodiment. In order to control the three-way valve 13 or the on-off valve 21 according to the duty ratio, the fifth embodiment may be modified from the second to fourth embodiments.

비록 제 1 내지 제 5 실시예에서 탄화플루오르가 냉매로서 사용되었지만, 냉매는 탄화플루오르에 제한되지 않는다. 프로판 혹은 이소부탄 같은 탄화수소가 사용될 수도 있다. 탄화플루오르 및 탄화수소 외에도 다른 혼합 냉매 또한 사용될 수 있다. 예를 들어 혼합 냉매 407C 가 혼합 냉매로 사용될 수 있다.Although fluorocarbon was used as the refrigerant in the first to fifth embodiments, the refrigerant is not limited to fluorine carbide. Hydrocarbons such as propane or isobutane may also be used. In addition to fluorocarbons and hydrocarbons, other mixed refrigerants may also be used. For example, mixed refrigerant 407C may be used as the mixed refrigerant.

비록 제 1 내지 제 5 실시예에서 이러한 냉각 장치는 반도체 제조 장치에 사용될 수 있지만, 이런 냉각 장치는 상기 용도에 제한되는 것은 아니다. 각 냉각 장치는 모든 냉각 대상 부재를 냉각시키는 장치로서 사용될 수 있으며, 특히 엄밀한 온도 제어가 필요한 냉각 장치로 사용될 수 있다.Although such cooling devices can be used in semiconductor manufacturing devices in the first to fifth embodiments, such cooling devices are not limited to the above applications. Each cooling device can be used as a device for cooling all the members to be cooled, and in particular can be used as a cooling device that requires strict temperature control.

비록 제 1 내지 제 5 실시예에서 다이어프램 (diaphragm) 식 압축기 (11) 가 압축기로 사용되었지만, 압축기는 이런 종류에 제한되지 않는다. 예를 들어 압축기가 반도체 제조 장치에 사용되는 냉각 장치에 사용될 때, 냉매에 오일이 혼입되지 않는 오일 프리 다이아프램식 압축기 (diaphragm type oil free comperssor) 가 바람직한다. 압축기가 다른 냉각 대상 부재를 냉각하는 냉각 장치에 사용될 때, 압축기는 오일 프리 압축기에 한정되지 않고, 종래의 피스톤식 압축기 혹은 스크롤식 압축기가 사용될 수 있다.Although the diaphragm type compressor 11 is used as the compressor in the first to fifth embodiments, the compressor is not limited to this kind. For example, when the compressor is used in a cooling apparatus used in a semiconductor manufacturing apparatus, an oil-free diaphragm type oil free comperssor in which no oil is incorporated into the refrigerant is preferable. When the compressor is used in a cooling device for cooling another member to be cooled, the compressor is not limited to an oil free compressor, and a conventional piston compressor or scroll compressor can be used.

비록 제 1 내지 제 5 실시예에서 온 모드에서 오프 모드로의 전환과 오프 모드에서 온 모드로의 전환 모두가 온도 센서 (8) 의 검출값에 기초하여 수행되지만, 양 전환 모두가 상술한 방식으로 수행되는 것에 한정되는 것은 아니다. 온-오프 밸브 (21) 는 온 모드의 시간을 소정시간으로 설정하고, 이 소정시간이 경과한 후에 자동적으로 오프 모드로 전환하게 구성될 수 있다.Although both the switching from the on mode to the off mode and the switching from the off mode to the on mode in the first to fifth embodiments are performed based on the detected value of the temperature sensor 8, both switching are performed in the above-described manner. It is not limited to what is performed. The on-off valve 21 can be configured to set the time of the on mode to a predetermined time and automatically switch to the off mode after this predetermined time has elapsed.

이 경우, 상기 온-오프 밸브 (21) 가 온 모드로부터 정해진 시간이 지난 후에 확실히 오프 모드로 전환된다. 온-오프 밸브 (21) 가 온도 센서 (8) 의 검 출값에 기초하여 온 모드로부터 오프 모드로 전환되는 경우와 비교해서, 온도 센서 (8) 의 반응이 지연됨으로써 제어가 지연되고, 소위 오버슈트 (overshoot) 를 막을 수 있다.In this case, the on-off valve 21 is surely switched to the off mode after a predetermined time has elapsed from the on mode. In comparison with the case where the on-off valve 21 is switched from the on mode to the off mode based on the detected value of the temperature sensor 8, the control is delayed by delaying the reaction of the temperature sensor 8, so-called overshoot. (overshoot) can be prevented.

비록 제 2 실시예에서 팽창 밸브 (14) 가 냉동 회로 (18) 에 배치되지만, 3방 밸브 (13) 에 팽창 밸브 (14) 의 감압 기능이 주어질 수 있다. 이 경우, 증발기 (15) 를 순환하는 탄화플루오르는 3방 밸브 (13) 에 의해서 감압된다. 이러하여 냉각 장치에서 부품의 수가 감소되어 냉동 회로가 복잡해지는 것을 막을 수 있게 한다.Although the expansion valve 14 is arranged in the refrigerating circuit 18 in the second embodiment, the three-way valve 13 can be given the decompression function of the expansion valve 14. In this case, the fluorine carbide circulating through the evaporator 15 is depressurized by the three-way valve 13. This reduces the number of parts in the cooling device, thus avoiding the complexity of the refrigeration circuit.

비록 제 1 내지 제 5 실시예에서 정압밸브 (23) 가 경로 (18e) 에 위치해 있지만, 냉매 통로 (3) 에서의 압력은 정압밸브 없이 단지 온-오프 밸브 (21) 와 3방 밸브 (13) 에 의해서 제어될 수도 있다. Although the positive pressure valve 23 is located in the path 18e in the first to fifth embodiments, the pressure in the refrigerant passage 3 is merely the on-off valve 21 and the three-way valve 13 without the positive pressure valve. It may be controlled by.

비록 본 발명의 설명한 실시예 및 그것의 수정은 첨부한 도면을 참고로 하여 여기서 자세히 설명됐지만, 본 발명은 전술한 실시예 및 설명한 변형예에 한정되지 않으며, 청구 범위에 있는 본 발명의 범위 및 요지를 벗어나지 않고서도 당업자에 의해서 다양한 변화 및 수정이 가능하다. Although the described embodiments of the present invention and modifications thereof have been described in detail herein with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments and described modifications, and the scope and spirit of the present invention in the claims Various changes and modifications are possible by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

본 발명은 기-액 2상 유동을 유지하는 유량으로 냉매 통로를 유통하고, 냉매 통로를 온 모드와 오프 모드를 갖는 개폐 밸브로 제어하여, 냉각 대상 부재를 원하는 온도로 실질적으로 일정하게 냉각할 수 있는 냉각 장치를 제공한다.The present invention distributes the refrigerant passage at a flow rate that maintains the gas-liquid two-phase flow, and controls the refrigerant passage with an on / off valve having an on mode and an off mode, thereby cooling the member to be cooled to a desired temperature substantially constant. To provide a cooling device.

Claims (14)

냉각 대상 부재와의 열교환을 위한 냉매를 포함하는 냉각 장치에 있어서, 상기 냉각 장치는 A cooling device including a refrigerant for heat exchange with a member to be cooled, wherein the cooling device 냉매가 순환할 수 있는 냉매 통로,A refrigerant passage through which the refrigerant can circulate, 냉매 통로와 연통하여 냉매를 상기 냉매 통로에 공급하는 냉각 수단을 포함하며, Cooling means for communicating with a coolant passage to supply a coolant to the coolant passage, 상기 냉각 수단은The cooling means 냉매가 순환할 수 있는 냉동 회로;A refrigeration circuit through which the refrigerant can circulate; 냉동 회로에 위치한 압축기;A compressor located in the refrigeration circuit; 역시 냉동 회로에 위치한 응축기;A condenser, also located in the refrigeration circuit; 역시 냉동 회로에 위치한 감압 수단;Decompression means also located in the refrigeration circuit; 역시 냉동 회로에 위치한 증발기;An evaporator also located in the refrigeration circuit; 한쪽 단부는 응축기와 감압 수단 사이의 냉동 회로의 일부에 연결되고, 다른 단부는 냉매 통로의 입구에 연결된 냉매 공급 경로;One end is connected to a part of the refrigeration circuit between the condenser and the decompression means, and the other end is connected to the inlet of the refrigerant passage; 한쪽 단부는 냉매 통로의 출구에 연결되고 다른 단부는 감압 수단 하류에 위치하여 감압 수단과 압축기 사이의 냉동 회로의 일부에 연결되는 냉매 복귀 경로;A refrigerant return path, one end of which is connected to an outlet of the refrigerant passage and the other end of which is located downstream of the decompression means and connected to a part of the refrigeration circuit between the decompression means and the compressor; 냉매 공급 경로에 위치하며, 응축기가 냉매 통로와 연통하게 하거나 응축기가 냉매 통로와 연통하지 못하게 하는 냉매 제어 수단; 및A refrigerant control means located in the refrigerant supply path, the refrigerant control means for causing the condenser to communicate with the refrigerant passage or for preventing the condenser from communicating with the refrigerant passage; And 냉매 통로의 압력을 제어하기 위해 냉매 공급 경로에 역시 위치하는 제 1 압 력 제어 수단을 포함하며,A first pressure control means also located in the refrigerant supply path for controlling the pressure in the refrigerant passage, 상기 냉매 제어 수단은 응축기가 냉매 통로와 연통하도록 하여, 냉매가 기-액 2상 유동이 유지되는 것이 가능한 유량으로 냉매 통로를 순환할 수 있게 하는 온 모드 (on mode) 와, 응축기가 냉매 통로와 연통하는 것을 막아서 냉매가 냉매 통로를 순환하는 것을 막는 오프 모드 (off mode) 를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.The refrigerant control means has an on mode in which the condenser communicates with the refrigerant passage, allowing the refrigerant to circulate the refrigerant passage at a flow rate at which gas-liquid two-phase flow can be maintained, and the condenser is connected to the refrigerant passage. And an off mode that prevents the refrigerant from circulating in the refrigerant passage by preventing communication. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 냉각 대상 부재의 온도 혹은 그 부재 부근의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 더 포함하며, Further comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the member to be cooled or the temperature in the vicinity of the member, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 검출값이 제 1 규정 온도 이상으로 상승하면, 상기 냉매 제어 수단은 온 모드가 되며, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 검출값이 제 1 규정 온도보다 낮은 제 2 규정 온도 이하로 떨어지면, 상기 냉매 제어 수단은 오프 모드가 되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.If the detected value detected by the temperature detecting means rises above the first prescribed temperature, the refrigerant control means is in the on mode, and the second prescribed value where the detected value detected by the temperature detecting means is lower than the first prescribed temperature. And when the temperature falls below the temperature, the refrigerant control means is in an off mode. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 냉각 대상 부재의 온도 혹은 그 부재 부근의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 더 포함하며, Further comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the member to be cooled or the temperature in the vicinity of the member, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 검출값이 제 1 규정 온도 이상으로 상승하면, 상기 냉매 제어 수단은 정해진 시간동안 온 모드가 되는 것을 특징으로 하 는 냉각 장치.And the coolant control means enters the on mode for a predetermined time when the detected value detected by the temperature detecting means rises above the first prescribed temperature. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 냉각 대상 부재의 온도 혹은 그 부재 부근의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 더 포함하며, Further comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the member to be cooled or the temperature in the vicinity of the member, 상기 냉매 제어 수단은 온 모드 시간과 오프 모드 시간의 일정한 전체 시간에 대한 온 모드 시간의 비를 나타내는 듀티비 (duty ratio) 를 설정하며, 동시에 온도 검출 수단에 의해서 검출된 검출값에 근거하여 상기 듀티비를 변화시켜, 상기 응축기가 상기 냉매 통로와 연통하게 하거나, 상기 응축기가 상기 냉매 통로와 연통하는 것을 막는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.The refrigerant control means sets a duty ratio representing a ratio of on mode time to a constant total time of on mode time and off mode time, and at the same time based on the detected value detected by the temperature detecting means. And varying the ratio to prevent the condenser from communicating with the refrigerant passage or to prevent the condenser from communicating with the refrigerant passage. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 검출값이 제 1 규정 온도 이상으로 상승하면, 상기 냉매 제어 수단은 상기 검출값과 제 1 규정 온도의 차이에 근거하여 듀티비를 상승시키고, 상기 온도 검출 수단에 의해서 검출된 검출값이 제 1 규정 온도보다 낮은 제 2 규정 온도 이하로 떨어지면, 상기 냉매 제어 수단은 상기 검출값과 제 2 규정 온도의 차에 근거하여 듀티비를 낮추는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.When the detected value detected by the temperature detecting means rises above the first prescribed temperature, the refrigerant control means raises the duty ratio based on the difference between the detected value and the first prescribed temperature, and by the temperature detecting means And when the detected detected value falls below the second specified temperature lower than the first specified temperature, the refrigerant control means lowers the duty ratio based on the difference between the detected value and the second specified temperature. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉매 제어 수단은 냉매가 상기 냉매 공급 경로를 통하여 순환되게 하거나, 냉매가 상기 냉매 공급 경로를 통하여 순환되는 것을 막을 수 있는 온-오프 밸브인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And the coolant control means is an on-off valve capable of causing a coolant to circulate through the coolant supply path or preventing a coolant from circulating through the coolant supply path. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉매 제어 수단은 상기 응축기가 상기 냉매 통로와 상기 감압 수단 중 어느 하나와 연통할 수 있게 하는 3방 밸브인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And the refrigerant control means is a three-way valve that allows the condenser to communicate with any one of the refrigerant passage and the decompression means. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉매 공급 경로의 상기 냉매 제어 수단의 상류에 위치하여 냉매를 액체 냉매와 기체 냉매로 분리하기 위한 기-액 분리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And gas-liquid separation means located upstream of said coolant control means in said coolant supply path to separate a coolant into a liquid coolant and a gas coolant. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉매 복귀 경로에 위치하는 제 2 압력 제어 수단을 더 포함하며, A second pressure control means positioned in the refrigerant return path, 제 1 어큐뮬레이터가 상기 냉매 복귀 경로에서 상기 제 2 압력 제어 수단의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And a first accumulator is located upstream of said second pressure control means in said refrigerant return path. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 냉매 복귀 경로의 다른 단부는 상기 증발기와 상기 감압 수단 사이의 상기 냉동 회로의 일부에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And the other end of the refrigerant return path is connected to a part of the refrigeration circuit between the evaporator and the decompression means. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 냉매 복귀 경로의 다른 단부는 상기 증발기와 상기 압축기 사이의 상기 냉동 회로의 일부에 연결되어 있고,The other end of the refrigerant return path is connected to a portion of the refrigeration circuit between the evaporator and the compressor, 상기 제 2 압력 제어 수단과 상기 압축기 사이에서 상기 냉동 회로와 냉매 복귀 경로의 일부에 제 2 어큐뮬레이터가 위치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.And a second accumulator is located between the second pressure control means and the compressor in a part of the refrigeration circuit and the refrigerant return path. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 응축기에서 냉매와 열교환하기 위한 냉각수를 더 포함하며, Further comprising a cooling water for heat exchange with the refrigerant in the condenser, 상기 냉각수는 상기 증발기에서 냉매와 열교환을 하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.The cooling water is characterized in that the heat exchange with the refrigerant in the evaporator. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 압력 제어 수단은 또한 냉매 제어 수단으로서 역할하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And said first pressure control means also serves as refrigerant control means. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉매 복귀 경로에 위치하여 냉매 통로의 압력을 제어하기 위한 정압밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.And a positive pressure valve positioned in the refrigerant return path to control the pressure of the refrigerant passage.
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