KR100881746B1

KR100881746B1 - 브라인 공급장치

Info

Publication number: KR100881746B1
Application number: KR1020020076390A
Authority: KR
Inventors: 다카무라토미오; 히라야마타다시; 이케무라요시유키; 다마루마사히코; 사고야스미; 이케다마사요시; 카네코가츠아키; 미야지준; 타테노노리아키
Original assignee: 케논 아네루바 가부시키가이샤
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2009-02-06
Also published as: US20030209609A1; KR20030045648A; US7011744B2; TW200300837A; CN1423103A; JP2003172570A; CN1261727C; TWI224185B

Abstract

본 발명은 장치의 런닝코스트를 저감하고 소형화하면서, 동시에 브라인의 온도를 안정적으로 제어할 수 있는 브라인 공급장치를 제공한다. 적어도 하나의 부하에 대하여, 순수등의 브라인을 상기 부하의 목표온도에 적합하도록 조정하여 순환적으로 공급하는 브라인 공급장치에 있어서, 상기 부하측에서 돌아온 브라인이 흐르는 브라인 냉각유로에 설치되고, 상기 브라인을 공업용수에 의하여 냉각하기 위한 열교환기와, 상기 브라인 냉각유로와 병렬로 형성되는 브라인 가열유로에 설치되고, 상기 브라인을 가열하기 위한 히터와, 상기 브라인 냉각유로와 브라인 가열유로의 접속부에 설치되고 열교환기에 의하여 냉각된 브라인과 히터에 의하여 가열된 브라인을 혼합하기 위한 혼합부와, 상기 혼합부의 출구측에 구비되고 혼합부에서 브라인의 온도를 검출하기 위한 혼합부 출구측 온도센서와, 혼합부 출구측 온도센서에서 출력에 기초하여 열교환기에서 냉각된 브라인과 히터에서 가열된 브라인의 혼합비를 조정하기 위한 혼합조정수단과, 상기 혼합부와 부하의 사이에 설치되는 탱크로서 혼합부에서 브라인 온도의 급격한 변동을 완화하기 위하여 브라인이 그 중간구간을 천천히 저속으로 통과하도록 구성되는 약 10리터 이상의 용적을 가지는 탱크를 구비하고 있다.

브라인공급장치, 순수, 공업용수

Description

브라인 공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING BRINE}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 브라인 공급장치의 배관블럭도.

도 2는 본 발명의 실시예에 사용되는 이온교환기의 구성을 설명하기 위한 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ..... 부하 2 ..... 귀환유로

3, 37 ..... 저항율계

4, 8, 14, 22, 27, 32, 36 ..... 온도센서 5 ..... 탱크

6 ..... 펌프 6b, 19, 28, 33 ..... 제어부(CPU)

7 ..... 유로 12 ..... 순수냉각유로

13 ..... 열교환기 15 ..... 냉각수 도입파이프

16 ...... 냉각수 배출파이프 17 ..... 유량센서

18 ..... 모터밸브 20 ..... 냉각수 차압스위치

25 ..... 순수가열유로 26 ..... 히터

30 ..... 삼방향밸브 31 ..... 송출유로

35 ..... 이온교환기 35a ..... 용기

35b, 35c ..... 원판상 망 35d ..... 이온교환수지

35e ..... 입구공 35f ..... 출구공

본 발명은, 적어도 하나의 부하에 대하여 순수(純水) 등의 브라인(brine)을 상기 부하의 목표온도에 적합하도록 조정하여 공급하기 위한 브라인 공급장치에 관한 것이다.

종래부터, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 및 열교환기(증발기)로 구성되는 냉동기를 사용하는 브라인 공급장치가 공지되어 있다. 이와 같은 냉동기를 구비하는 브라인 공급장치는, 부하에서 돌아온 브라인을 상기 냉동기에서 부하의 목표온도로 냉각하고, 다시 상기 부하로 공급되도록 하고 있다.

상기와 같은 종래의 냉동기를 구비하는 브라인 공급장치에서는, 냉동기를 사용하고 있기 때문에 장치의 소비전력 등의 런닝코스트가 높아지고, 또한 냉동기의 존재에 의하여 장치가 대형화되는 등의 문제점이 있었다. 그러나 한편 종래는, 냉동기를 사용하지 않고서는, 브라인의 온도를 안정적으로 제어하는 것이 불가능하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점에 착안한 것으로, 장치의 소비전력 등의 런닝코스트를 저감함과 동시에 장치를 소형화하면서, 이와 동시에 브라인의 온도를 안정적으로 제어하는 것이 가능한 브라인 공급장치를 제공하는 것을 목 적으로 한다.

본 발명은, 적어도 하나의 부하에 대하여 브라인을 상기 부하의 목표온도에 적합하도록 조정하여 순환적으로 공급하는 브라인 공급장치로서, 상기 부하측에서 돌아온 브라인이 흐르는 브라인 냉각유로를 설치하고, 상기 브라인을 공업용수에 의하여 냉각하기 위한 열교환기와, 상기 부하측에서 돌아온 브라인이 흐르는 브라인 가열유로로서 상기 브라인 냉각유로와 병렬로 형성되는 브라인 가열유로를 설치하고, 상기 브라인을 가열하기 위한 히터와, 상기 브라인 냉각유로와 브라인 가열유로의 접합부에 설치되고, 상기 열교환기에 의하여 냉각되는 브라인과 상기 히터에 의하여 가열되는 브라인을 혼합하기 위한 혼합부와, 상기 혼합부의 출구측에 설치되고, 상기 혼합부에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 혼합부출구측 온도센서와, 상기 혼합부 출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여 상기 열교환기에서 냉각되는 브라인과 상기 히터에서 가열되는 브라인의 혼합비를 조정하기 위한 혼합조정수단과, 상기 혼합부와 상기 부하와의 사이에 설치된 탱크로서, 상기 혼합부에서의 브라인 온도의 급격한 변동을 완화하기 위하여 상기 브라인이 그 중간을 천천히 저속으로 통과하도록 구성되는 10리터 이상 14리터 이하의 용적을 가지는 탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 브라인 공급장치에 있어서는, 상기 열교환기의 출구측에 구비되고, 상기 열교환기에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 열교환기 출구측 온도센서와, 상기 열교환기 출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여 상기 열교환기에 공급하는 공업용수의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 브라인 공급장치에 있어서는, 상기 브라인 가열유로의 출구측에 구비되고, 상기 브라인 가열유로에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 가열유로 출구측 온도센서와, 상기 가열유로 출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여 상기 히터에 공급하는 전력을 조정하는 전력조정수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 브라인 공급장치에 있어서는, 상기 혼합부는, 상기 열교환기에서 냉각된 브라인의 상기 부하측으로의 공급과, 상기 히터에서 가열된 브라인의 상기 부하측으로의 공급을 교호로 절체하기 위한 삼방향밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 브라인 공급장치에 있어서는, 상기 탱크의 출구측에 구비되고, 상기 탱크에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 탱크출구측 온도센서를 구비하고 있고, 상기 혼합조정수단은, 상기 혼합부 출구측 온도센서에서의 출력과 상기 탱크출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여, 상기 열교환기에서 냉각된 브라인과 히터에서 가열된 브라인의 혼합비를 조정하는 것이면 바람직하다.

또한 본 발명의 브라인 공급장치에 있어서, 상기 브라인은 순수이고, 상기 탱크는 상기 혼합부와 상기 부하와의 사이에 설치되는 이온교환기로서, 상기 순수의 도전도를 소정값 이하로 유지하도록 구성되어 있고, 더욱이 상기 혼합부에서의 상기 순수의 온도의 급격한 변동을 완화하기 위하여 상기 순수가 그 중간을 낮은 저속도로 통과하도록 구성되는 10리터 이상 14리터 이하의 용적을 가지는 이온교환기로 하는 것이 바람직하다.

다음에는 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 반도체 제조장치 등의 부하에 브라인으로서의 순수를 공급하기 위하여, 본 실시예에 의한 브라인 공급장치를 도시하는 배관블럭도이다. 도 1에 있어서 1은 반도체 제조장치 등의 부하, 2는 상기 부하(1)에 대한 기능을 종료한 순수(브라인)를 상기 부하(1) 측에서 브라인공급장치 측으로 돌리기 위한 귀환유로, 3은 상기 귀환유로(2)에 구비되고 상기 순수의 저항값(전도도)를 검출하기 위한 저항율계, 4는 귀환유로(2))에 구비되고, 순수의 온도를 예비적으로 검출하기 위한 온도센서, 5는 상기 귀환유로(2)에서의 순수를 일단 축적하기 위한 순수탱크, 6은 상기 순수탱크(5) 내부의 순수를 다음의 유로(7)로 송출하기 위한 펌프, 6a는 상기 펌프(6)을 구동하는 전력의 주파수를 변환하기 위한 인버터, 6b는 상기 인버터(6a)를 제어하기 위한 제어부(CPU), 7은 상기 펌프(6)에서 토출되는 순수를 후술하는 열교환기(13) 또는 히터(26) 측으로 흘리기 위한 유로, 8은 상기 유로(7)를 흐르는 순수의 온도를 예비적으로 검출하기 위한 온도센서, 9은 상기 유로(7)를 흐르는 순수의 유량을 검출하기 위한 유량센서, 10은 상기 유로(7)를 흐르는 순수의 압력을 검출하여 파이프 막힘 등의 이상을 검지한 때는 장치 전체를 정지시키기 위한 압력스위치, 11은 상기 유로(7) 내의 순수의 흐름에서 상기 펌프(6)의 토출압력을 예비적으로 검출하기 위한 펌프토출압력계이다.

또한 도 1에 있어서, 12는 상기 유로(7)에서 두개로 분기된 일방의 유로인 순수냉각유로, 13은 상기 순수냉각유로(12)의 도중에 설치된, 순수를 냉각하기 위한 열교환기, 14는 상기 순수냉각유로(12)의 도중에 설치되고 상기 열교환기(13)에 서 냉각된 순수의 온도를 검출하기 위한 온도센서이다.

상기 열교환기(13)에는, 상시 평균적인 온도가 예를 들면 약 20~28℃로 유지되고 있는 공업용수(공장순환수)가 공급되고 있다. 상기 열교환기(13)는, 상기 공업용수에 의하여, 상기 순수냉각유로(12)를 흐르는 순수를 냉각하도록 하고 있다.

또한 도 1에 있어서, 15는 외부에서 공급용수를 도입하여 상기 열교환기(13)으로 공급하기 위한 냉각수 도입파이프, 16은 상기 열교환기(13)에 있어서 열교환을 위하여 사용되는 공업용수를 외부로 배출하기 위한 냉각수 배출파이프, 17은 상기 냉각수배출파이프(16)의 도중에 설치된 유량센서, 18은 상기 냉각수 배출파이프(16)의 도중에 설치된 모터밸브, 19는 상기 열교환기(13)에서의 순수의 온도를 검출하는 온도센서(14)에서의 출력에 기초하여 상기 모터밸브(18)의 열림정도를 제어하여 상기 열교환기(13)으로 공급되는 공업용수의 유량을 조정하기(그리고 이것에 의하여 상기 열교환기(13)의 냉각성능을 가변시킨다) 위한 제어부(CPU), 20은 상기 냉각수도입파이프(15)와 상기 냉각수 배출파이프(16)과의 수압차를 검출하여 파이프 막힘 등의 이상을 검지한 때 장치 전체를 정지시키기 위한 냉각수 차압(差壓) 스위치, 21은 상기 냉각수 도입파이프(15)를 흐르는 순수의 압력을 예비적으로 검출하기 위한 냉각수 압력계, 22는 냉각수 도입파이프(15) 내부의 공업용수의 온도를 검출하기 위한 온도센서이다.

그리고 도 1에 있어서, 25는 상기 유로(7)에서 상기 순수냉각유로(12)와 병렬로 분기된 타측의 유로인 순수가열유로, 26은 상기 순수가열유로(25)의 도중에 설치된 히터, 27은 상기 히터(26)에서 가열된 순수의 온도를 검출하기 위한 온도센 서, 28은 상기 온도센서(27)에서의 출력에 기초하여 상기 히터(26)의 가열력을 제어하기 위한 제어부(CPU)이다.

또한 도 1에 있어서, 30은 상기 순수냉각유로(12)와 상기 순수가열유로(25)가 합류하여 다음의 송출유로(31)와 접속하는 위치에 구비된, 모터구동의 삼방향밸브이다. 상기 삼방향밸브(30)는, 상기 순수냉각유로(12)에서 순수가 상기 송출유로(31)로 흐르는 유량과 상기 순수가열유로(25)에서의 순수가 상기 송출유로(31)를 흐르는 유량을, 각각 밸브의 열림정도를 조정하는 것에 의하여 가변하기 위한 것이다.

또한 도 1에 있어서, 32는 상기 삼방향밸브(30)의 출구측에 구비되고, 상기 삼방향밸브(30)에서 혼합된 순수의 온도를 검출하기 위한 온도센서, 33은 상기 온도센서(32)에서의 출력(및 후술하는 이온교환기(35)에서의 순수의 온도를 검출하는 온도센서(36)에서의 출력)에 기초하여 상기 삼방향밸브(30)를 제어하기 위한 제어부(CPU)이다.

본 실시예에서는 상기 제어부(CPU)(33)가 상기 삼방향밸브(30)를 제어하는 것에 의하여, 상기 순수냉각유로(12)에서의 냉각된 순수와 상기 순수가열유로(25)에서의 가열된 순수와의 혼합비가 조정되어, 적정한 온도로 조정된 순수가 상기 송출유로(31)로 공급되도록 되어 있다.

또한 도 1에 있어서, 35는 상기 송출유로(31)의 도중에 설치되고, 상기 삼방향밸브(30)에서 혼합된 순수의 도전도를 소정값 이하로 유지하도록 구성되는 이온교환기이다. 상기 이온교환기(35)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 통상의 용기(35a) 내부 하방에 구비된 원판상의 망(35b)과 상기 용기(35a) 내의 상방에 설치된 원판상의 망(35c) 사이에 과립상의 이온교환수지(35d)가 충진되어 형성되는 것이다.

또한 도 2에 있어서, 35e는 상기 송출유로(31)에서의 순수를 상기 용기(35a) 내부로 유입시키기 위하여 상기 용기(35a)의 저면과 망(35b)의 사이에 형성되는 입구공이다. 또한 35f는 상기 입구공(35e)에서 유입되어 상기 이온교환수지(35d)를 통과한 순수를 상기 송출유로(31)로 되돌리기 위하여, 상기 용기(35a)의 상면과 상기 망(35c)의 사이에 형성되는 토출공이다.

이와 같이 본 실시예의 상기 용기(35a)의 내부에는, 상기 입구공(35e) 및 출구공(35f)를 형성하기 위하여 필요한 스페이스를 제거한 거의 대부분의 스페이스에, 상기 이온교환수지(35d)가 충진되어 있다.

본 실시예에서는, 상기 삼방향밸브(30)에서 송출유로(31)로 공급되는 순수는, 상기 용기(35a)의 저면 가까이 형성된 입구공(35e)을 통하여 용기(35a) 내에 유입되고, 그 후 상기 두개의 망(35b,35c)과의 사이에 충진된 상기 이온교환수지(35d) 가운데를 천천히 통과하여, 상기 용기(35a)의 상면 가까이 형성되는 출구공(35f)를 통과하여, 상기 송출유로(31)로 돌아간다. 상기 순수가 상기 이온교환수지(35d)를 천천히 통과하는 사이에, 순수의 온도는 점점 적당한 온도로 되어 간다.

따라서 본 실시예에서는, 우선 삼방향밸브(30)에서의 순수의 온도에 급격한 변동이 생긴 경우에도, 상기 순수의 급격한 온도변동은 상기 순수가 이온교환수지 (35d)의 중심을 천천히 통과하는 사이에 점점 완화되고, 상기 순수의 온도는 적당 한 것으로 되도록 하고 있다.

상기 이온교환기(35)의 용기(35a)는, 예를 들면 직경 220mm, 높이 365mm으로, 14리터의 용적을 가지도록 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 이온교환기(35)의 용적을 14리터(10리터 이상)으로 하고 있는 것은, 순수가 상기 이온교환기(35)의 내부를 천천히 이동할 수 있도록 하고, 이것에 의하여 상기 삼방향밸브(30)에서 혼합된 순수의 온도가 급격하게 변동한 때, 상기 순수가 상기 이온교환기(35)의 내부를 천천히 이동하는 사이에 상기 순수의 급격한 온도변동을 천천히 완화하여 상기 순수를 적절한 온도로 수검시켜서 상기 부하(1) 측으로 보내는 것을 가능하도록 하기 위한 것이다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 상기 이온교환기(35)에, 상기 삼방향밸브(30)에서의 순수의 급격한 온도변동을 완화하는 버퍼의 기능을 가지고 있다.

이러한 것은, 본 실시예에 있어서, 종래의 브라인 공급장치에 의한 냉동기를 사용하지 않는 것과 관계가 있다.

즉, 종래의 냉동기를 사용한 브라인 공급장치는, 브라인의 온도제어가 냉동기에 의하여 고정도로 안정적으로 수행되어서, 부하(1) 측으로 송부되는 브라인의 온도가 급격하게 변동하는 것은 통상 생각할 수 없었다. 그러나 본 실시예와 같이, 냉동기를 사용하지 않고, 공업용수를 사용한 열교환기(13)와 히터(26)에 의하여 순수(브라인)의 온도를 조정하도록 하는 경우에는 부하(1) 측으로 공급되는 순수의 온도가 급격하게 변동하는 것이 높은 확률로 생길 수 있다.

특히 본 실시예와 같이, 상기 순수냉각유로(12)에서의 냉각된 순수와 상기 순수가열장치(25)에서 가열된 순수를 상기 삼방향밸브(30)를 사용하여 기계적으로 혼합하는 경우에는, 예를 들면 상기 삼방향밸브(30)의 밸브 열림정도 조절용 모터의 작동 타이밍이 늦어지는 것에 의하여, 상기 삼방향밸브(30)에서 공급되는 순수의 온도가 급격하게 변동하는 것이 적지 않다고 예상된다.

이와 같이 순수의 온도에 급격한 변동이 생기는 경우에는, 대용량의 순수탱크 등의 버퍼(순수의 온도의 급격한 변동을 완화시키기 위하 것)를 개설하고 있는 것이 필요하지만, 순수탱크 등의 버퍼를 특별하게 설치하면 장치가 대형화되는 문제가 있다. 여기서 본 실시예에 있어서는 상기 삼방향밸브(30)와 상기 부하(1)과의 사이에 순수의 전도도를 소정값 이하로 유지하기 위한 이온교환기(35)를 설치하고, 이러한 이온교환기(35)를 14리터(10리터 이상)의 용적으로 하여, 그 이온교환기(35)에 순수의 도전도의 유지라는 기능뿐만 아니라 퍼버로서의 기능을 가지는 것에 의하여, 상기 장치의 대형화의 문제점을 회피할 수 있게 된다.

그리고 본 발명자가 실험을 수행한 바, 부하(1) 측에 순수를 1분당 5리터의 유량으로 공급하는 경우에 있어서 상기 이온교환기(35) 내의 순수의 이동속도는 0.0022m/s, 부하(1) 측에 순수를 1분당 10리터의 유량으로 공급하는 경우에 있어서 상기 이온교환기(35) 내의 순수의 이동속도는 0.0044m/s, 부하(1) 측에 순수를 1분당 20리터의 유량으로 공급하는 경우에 있어서의 상기 이온교환기(35) 내의 순수의 이동속도는 0.0088m/s, 부하(1) 측으로 순수를 1분당 25리터의 유량으로 공급하는 경우에 있어서의 이온교환기(35) 내의 순수의 이동속도는 0.011m/s였다.

본 실시예에 있어서는, 상기 순수에 급격한 온도변동이 생긴 경우에도, 순수 가 상기 이온교환기(35) 내를, 약 0.2m/s 이하의 저속도, 예를 들면 0.011m/s 정도의 늦은 이동속도로 이동하는 경우는, 그 이동시간 내에 상기 급격한 온도변화가 완화되는 것으로 되어, 상기 이온교환기(35)가, 상기 퍼버의 기능을 충분히 발휘하는 것이 가능하다.

또한 도 1에 있어서, 36은 상기 이온교환기(35)에서의 순수의 온도를 검출하기 위한 온도센서, 37은 상기 부하(1) 측에서 송부되는 순수의 저항률(도전도)를 검출하기 위한 저항율계, 38은 상기 부하(1) 측으로 송부되는 순수의 압력을 검출하기 위한 브라인출구압력계이다.

본 실시예에서는, 상기 온도센서(36)에서의 신호는, 상기 삼방향밸브(30)를 제어하기 위한 제어부(CPU)(33)으로 입력되어 있다. 상기 제어부(CPU)(33)는 상기 삼방향밸브(30)에서의 순수의 온도(상기 온도센서(32)에서의 출력)와 상기 이온교환부(35)에서의 순수의 온도(상기 온도센서(36)에서의 출력)에 기초하여, 상기 삼방향밸브(30)를 제어하여 상기 열교환기(13)에서 냉각되는 순수와 상기 히터(26)에서 가열되는 순수의 온합비를 조정하도록 하고 있다.

다음에는 본 발명의 실시예의 동작을 살펴보기로 한다.

본 실시예에서는, 부하(1)의 브라인의 목표온도(예를 들면 30℃)가, 공업용수(고장순환수)의 온도보다 2℃ 이상 높은 때, 브라인인 순수를, 공업용수를 이용하여(종래와 같이 냉각기는 사용하지 않고) 상기 목표온도에 적합하도록 냉각하고, 상기 부하(1)로 공급한다. 즉, 본 실시예에서는 상기 부하(1)의 브라인의 목표온도가 상기 공업용수의 온도보다 2℃ 이상 높지 않은 때, 공업용수를 사용하지 않도 록 하고 있다.

또한 본 실시예에서는, 상기 제어부(CPU)(19)가, 상기 열교환기(13)에서의 순수의 온도를 검출하는 온도센서(14)에서의 출력에 기초하여 상기 모터밸브(18)의 열림정도를 제어하고, 이것에 이하여 상기 열교환기(13)에 공급되는 공업용수의 통수량을 조정하고, 상기 열교환기(13)의 냉각능력을 적당하게 가변시키고 있다.

또한 본 실시예에서는, 부하(1)에서 돌아온 순수는, 상기 순수냉각유로(12)와 순수가열유로(25)의 두개의 유로로 나누어진다. 상기 순수냉각통로(12)에서는 순수의 온도가 상기 열교환기(35)에 의하여 상기 부하(1)의 브라인의 목표온도 보다 근소하게 낮은 온도가 되도록 제어된다. 또한 상기 순수가열유로(25)에서는, 상기 순수의 온도가 상기 히터(26)에 의하여 부하(1)의 브라인 목표온도 보다 근소하게 높은 온도가 되도록 제어된다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 삼방향밸브(30)에서, 상기 순수냉각유로(12)에서의 냉각된 순수와 순수가열유로(25)에서 가열된 순수를 적절한 혼합비로 혼합하는 것에 의하여, 상기 부하(1)의 브라인의 목표온도로 조절된 순수가 상기 부하(1) 측으로 공급되도록 하고 있다.

또한 본 발명의 실시예에 있어서는, 특히 상기 순수냉각유로(12)에서의 순수와 상기 순수가열유로(25)에서의 순수와의 혼합비를 조정하기 위해서, 삼방향밸브(30)의 밸브 열림정도 조정용 모터의 구동에 의하여 기계적으로 쌍방의 유량을 조정하고 있어서, 상기 삼방향밸브(30)에서 혼합된 후의 순수의 온도가 급격하게 변동하는 경우가 있을 수 있다. 여기서 본 실시예에서는, 상기 삼방향밸브(30)와 부하(1)와의 사이를 연결하는 송출유로(31)의 도중에, 약 14리터의 용적을 가지고 있고 그 내부를 상기 순수가 천천히 이동하도록 구성되는 것에 의하여 상기 순수의 온도의 급격한 변동을 완화시키기 위한 버퍼로서도 기능하는 이온교환기(35)를 설치하고 있다. 그리고 상기 이온교환기(35)에 의하여, 부하(1)에 공급되는 순수의 온도가 급격하게 변동하는 것을 회피하도록 하고 있다.

또한 본 실시예에 의한 브라인 공급장치에서는, 다음과 같은 인터록 기능을 구비하고 있다.

(1) 본 실시예의 기동시에, 공업용수의 온도를 측정하고, 설정 가능한 온도를, "공업용수의 온도 + 2℃" 이상의 온도만큼으로 하고 있다. 또한 본 실시예의 기동후에, 공업용수의 온도가 "설정이 완료된 온도 - 2℃" 이하로 상승한 때에는, 경보를 발령하거나 장치를 정지하도록 하고 있다.

(2) 본 실시예의 순수의 부하(1)로의 출구와 부하(1)에서의 입구(귀환)의 쌍방의 위치에서, 순수의 비저항을 측정한다. 그리고 상기 출구측의 비저항이 관리값을 하회하는 경우에는, 경보를 발령하거나 장치를 정지한다. 또한 상기 입구측의 저항값이 관리값을 하회하는 경우에는 경보를 발령하거나 장치를 정지한다.

(3) 상기 순수냉각유로(12)에 있어서, 공업용수의 상기 열교환기(13)의 입구측의 압력과 출구측의 압력을 항상 감시하고, "입구측 압력 - 출구측 압력"이 관리값을 하회하는 경우에는, 파이프 막힘 등의 이상이 예상되기 때문에, 경보를 발령하거나 장치를 정지한다.

그리고 이상 설명한 본 실시예에서는, 이온교환기(35)로서, 14리터의 용적을 가지는 것을 사용하고 있지만, 본 발명은 이러한 것에 한정될 수 없다. 적어도 약 10리터 이상의 용적을 가지는 이온교환기이면, 본 실시예에 대하여 설명한 "순수가 이온교환기의 내부를 천천히 저속도로 이동하는 사이에, 순수의 온도의 급격한 변동을 완화시킨다"라는 버퍼의 기능을 충분히 발휘할 수 있다. 또한 본 발명의 이온교환기는, 도 2에 도시한 바와 같이 구성의 것에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명에 대하여 브라인으로서 순수를 사용하지 않는 경우에는, 도 1의 이온교환기(35) 대신에, 예를 들면 10리터 이상이 용적을 가지는 탱크로서, 브라인이 천천히 저속도로 통과하도록 구성되는 탱크를 사용할 수 있을 것이다.

또한 이상 본 실시예에서는, 부하(1)에서 돌아온 순수를, 순수냉각유로(12)와 순수가열유로(25)로 나누고, 상기 순수냉각유로(12)에 설치된 열교환기(13)와 순수가열유로(25)에 설치된 히터(26)를 상호 병렬로 접속하도록 하고 있다. 그러나 상기 부하(1)에서 돌아온 순수를 우선 열교환기에서 냉각하고, 그 냉각된 순수를 히터에서 가열하는 것, 즉 열교환기와 히터를 직렬 접속하는 것도 가능하다(이러한 경우에는, 도 1의 삼방향밸브(30)는 불필요하지만 히터에 의하여 가열되는 순수의 급격한 온도변동을 완화시키기 위하여, 전술한 버퍼의 기능을 가지는 이온교환기(35)를 설치하는 것은 필요하다).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 브라인 공급장치에 있어서는, 브라인을 냉동기를 사용하여 냉각하는 것은 아니고, 공업용수를 이용한 열교환기를 사용하여 냉각하도록 하고 있어서, 종래와 같은 소비전력이 큰 냉동기를 사용하여 브라 인을 냉각하는 경우와 비교하여, 소비전력 등의 런닝코스트를 대폭 저감시키는 것이 가능함과 동시에, 장치를 대폭 소형화할 수 있다.

그리고 본 발명과 같이 브라인을, 냉동기를 사용하지 않고 공업용수를 이용하여 열교환기를 사용하여 냉각함과 같이 히터에서 가열하도록 한 경우는, 상기 브라인의 온도가 급격하게 변동할 우려가 있다. 그러나 본 발명에서는, 상기와 같이 브라인의 온도가 급격하게 변동하는 경우에도, 상기 브라인이 부하에 공급되기 전에, 브라인이 상기 탱크의 중심을 천천히 통과하도록 하고 있어서, 그 사이에서 브라인이 급격한 온도변동이 완화되도록 된다(상기 탱크의 버퍼기능). 따라서 본 발명에서는 상술한 바와 같이 브라인의 온도가 급격히 변동하고 마는 경우에도, 상기 브라인을, 적절한 온도에서 수검시키고 나서, 상기 부하측으로 공급하는 것이 가능하게 된다.

또한 브라인으로서의 순수를, 냉동기를 사용하지 않는 공업용수를 이용한 열교환기를 사용하여 냉각함과 같이 히터로 가열하도록 한 경우에는, 상기 순수의 온도가 급격히 변동하고 말 수가 있다. 그러나 본 발명에서는 상기와 같이 순수의 온도가 급격하게 변동하고 마는 경우에도, 순수가 부하에 공급되기 전에, 순수가 이온교환기의 중간을 천천히 통과하도록 하고 있어서, 그 사이에 순수의 급격한 온도변동이 완화되도록 된다(상기 이온교환기의 버퍼의 기능). 따라서 본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이 순수의 온도가 급격하게 변동하고 마는 경우에도, 순수를 적절한 온도로 수검시키고 부하측으로 공급하는 것이 가능하게 된다.

그리고 본 발명에 있어서, 상기 열교환기가 설치된 브라인 냉각유로와 히터 가 설치된 브라인 가열유로를 접속하는 부분에는 삼방향밸브를 설치하도록 한 경우에는, 상기 브라인 냉각유로에서의 브라인과 브라인 가열유로에서의 브라인의 쌍방의 유량조정을 안정적으로 수행할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 버퍼의 기능을 가지는 이온교환기에서의 순수의 온도를 검출하는 온도센서의 신호에 기초하여, 열교환기에 의하여 냉각된 순수와 히터에 의하여 가열된 순수의 혼합비를 조절하도록 한 때에는, 상기 이온교환기의 버퍼 기능을 포함하여 상기 냉각된 순수와 가온된 순수의 혼합비를 최적으로 조정할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 버퍼의 기능을 구비하는 이온교환기에서의 순수의 온도를 검출하는 온도센서에서의 신호에 기초하여, 상기 열교환기에 의하여 냉각된 순수를 가열하기 위한 상기 히터의 가열력을 조정하도록 한 때에는 상기 이온교환기의 버퍼의 기능을 가지는 열교환기에 의하여 냉각되는 순수의 최적 가온제어를 수행할 수 있게 된다.

Claims

적어도 하나의 부하에 대하여, 브라인을 상기 부하의 목표온도에 적합하도록 조정하여 순환적으로 공급하는 브라인 공급장치에 있어서;

상기 부하측에서 돌아온 브라인이 흐르는 브라인 냉각유로에 설치되고, 상기 브라인을 공업용수에 의하여 냉각하기 위한 열교환기와,

상기 부하측에서 돌아온 브라인이 흐르는 브라인 가열유로에서, 브라인 냉각유로와 병렬로 형성되는 브라인 가열유로에 설치되고, 상기 브라인을 가열하기 위한 히터와,

상기 브라인 냉각유로와 브라인 가열유로의 접속부에 설치되고, 상기 열교환기에 의하여 냉각된 브라인과 히터에 의하여 가열된 브라인을 혼합하기 위한 혼합부와,

상기 혼합부의 출구측에 설치되고, 상기 혼합부에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 혼합부 출구 온도센서와,

상기 혼합부 출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여 상기 열교환기에서 냉각되는 브라인과 히터에서 가열되는 브라인의 혼합비를 조정하기 위한 혼합조정수단과,

상기 혼합부와 부하와의 사이에 설치된 탱크로서, 상기 혼합부에서의 브라인온도의 급격한 변동을 완화하기 위하여 상기 브라인이 그 중심을 천천히 저속으로 통과하도록 구성되는 10리터 이상 14리터 이하의 용적을 가지는 탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 브라인 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 열교환기의 출구측에 설치되고, 상기 열교환기에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 열교환기 출구측 온도센서와,

상기 열교환기 출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여 열교환기로 공급하는 공업용수의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라인 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 브라인 가열유로의 출구측에 구비되고, 상기 브라인 가열유로에서의 브라인 온도를 검출하기 위한 가열유로 출구측 온도센서와,

상기 가열유로 출구측 온도센서에서의 출력에 기초하여 상기 히터로 공급하는 전력을 조절하는 전력조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 브라인 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 혼합부는, 상기 열교환기에서 냉각된 브라인의 부하측으로의 공급과, 상기 히터에서 가열된 브라인의 부하측으로의 공급을 상호 절환하기 위한 삼방향밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라인 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 탱크의 출구측에 구비되고, 상기 탱크에서의 브라인의 온도를 검출하기 위한 탱크 출구측 온도센서를 구비하고,

상기 혼합조정수단은 상기 혼합부 출구측 온도센서에서의 출력과 상기 탱크축구측 온도센서에서의 출력에 기초하여, 상기 열교환기에서 냉각된 브라인과 상기 히터에서 가열된 브라인의 혼합비를 조정하는 것을 특징으로 하는 브라인 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 브라인은 순수이고,

상기 탱크는, 상기 혼합부와 부하와의 사이에 설치되는 이온교환기로서, 상기 순수의 도전도를 소정값 이하로 유지하도록 구성되어 있고, 더욱이 상기 혼합부에서의 순수의 온도의 급격한 변동을 완화하기 위하여 순수가 그 중간을 천천히 저속으로 통과하도록 구성되는 10리터 이상 14리터 이하의 용적을 구비하는 이온교환기인 것을 특징으로 하는 브라인 공급장치.