KR102033991B1 - 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치 및 이를 이용한 전력 절감 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 헬륨 컴프레서의 소비전력 패턴을 달리함으로써 크라이오 펌프시스템의 전체 소비 전력을 절감시킬 수 있는 기술로서, 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)을 겸용하도록 제작된 실제 현장의 크라이오 펌프시스템에서 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)에 대응하는 전원이 교번하여 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 함으로써 크라이오 펌프시스템의 소비 전력을 절감시키는 기술이다. 본 발명에 따르면, 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 겸용하여 동작하도록 제작되어 기 설치된 크라이오 펌프시스템에 대해 절감 유닛만을 별도로 장착하여 그 기설치된 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 소비전력을 절감시킬 수 있기 때문에 기 설치된 크라이오 펌프시스템의 활용성을 높일 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 헬륨 컴프레서의 소비전력 패턴을 달리함으로써 크라이오 펌프시스템의 전체 소비 전력을 절감시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)을 겸용하도록 제작된 실제 현장의 크라이오 펌프시스템에서 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)에 대응하는 전원이 교번하여 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 함으로써 크라이오 펌프시스템의 소비 전력을 절감시키는 기술이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)을 겸용하도록 제작된 실제 현장의 크라이오 펌프시스템에서 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)에 대응하는 전원이 교번하여 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 함으로써 크라이오 펌프시스템의 소비 전력을 절감시키는 기술이다.
일반적으로 반도체 제조공정을 수행하는 공정챔버는 반도체 제조공정에서 사용된 공정가스를 외부로 배기시킨다.
하지만, 공정챔버 내의 공정가스가 배기된 후에도 잔류가스가 남기 때문에 이후 공정을 위해서 그 공정챔버의 내부를 다시 고진공 상태로 유지시켜야 할 필요가 있다.
이처럼, 공정챔버의 내부를 고진공 상태로 리셋시키기 위해서 소위 크라이오 펌프(cryo-pump)가 채용될 수 있다.
크라이오 펌프는 공정챔버의 내부 공기를 펌핑하고 그 펌핑된 공기가 자신의 내부를 경유하는 과정에서 자신의 내부에 구비된 냉각용 타겟패널에 접촉되어 냉각됨에 따라 결과적으로 공정챔버의 내부를 진공상태로 전환시킬 수 있다.
이를 위해, 크라이오 펌프는 자신의 내측에 구비되는 냉각용 타겟패널을 극저온(예: -263℃) 상태로 유지함에 따라 그 냉각용 타겟패널에 공정가스의 입자를 냉각시켜 포집하는 방식을 취한다.
[도 1]은 종래기술 1에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 1이고, [도 2]는 종래기술 2에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 2이다.
[도 1]과 [도 2]를 참조하면, 크라이오 펌프(20)에 구비되는 냉각용 타겟패널(미도시)이 극저온 상태를 유지하기 위해 크라이오 펌프(20)는 헬륨 컴프레서(10)와 냉각사이클을 구성할 수 있다.
예컨대, 헬륨 컴프레서(10)가 압축한 헬륨가스는 크라이오 펌프(20)로 이동하여 팽창되면서 크라이오 펌프(20) 내의 냉각용 타겟패널을 극저온 상태로 냉각시킬 수 있다.
이어서, 크라이오 펌프(20)에 팽창된 헬륨가스는 다시 헬륨 컴프레서(10)로 이동하여 압축된 후 크라이오 펌프(20)로 이동하여 팽창하는 냉각사이클을 이루게 된다.
한편, [도 1]과 [도 2]에서와 같이 헬륨 컴프레서(10)와 크라이오 펌프(20)가 냉각사이클을 이루도록 동작하기 위해서는 배전반(50)을 통해 외부로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
배전반(50)이 컴프레서 파워서플라이(40)에 전원을 공급하면 컴프레서 파워서프라이(40)는 헬륨 컴프레서(10)에 전원을 공급하면서 그 헬륨 컴프레서(10)의 동작을 제어하게 된다.
또한, 컴프레서 파워서플라이(40)는 배전반(50)을 통해 외부로부터 공급받는 전원을 펌프 제어모듈(30)에 제공함에 따라 펌프 제어모듈(30)이 크라이오 펌프(20)의 동작을 제어하도록 한다.
여기서, [도 1]과 [도 2] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력의 대부분은 헬륨 컴프레서(10)의 소비전력에 의해 좌우된다. 예컨대, 크라이오 펌프(20)가 헬륨가스의 팽창을 위해서 동작할 때 소비하는 전류는 단위시간당 대략 0.5A임에 비해 헬륨 컴프레서(10)가 헬륨가스의 압축을 위해서 동작할 때 소비하는 전류는 단위시간당 대략 20A를 나타낸다.
즉, 헬륨 컴프레서(10)가 크라이오 펌프(20)에 비해 단위시간당 대략 40배 정도의 전류를 필요로 한다는 것이다.
결과적으로, [도 1]과 [도 2] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력을 절감시킨다는 것은 헬륨 컴프레서(10)가 소비하는 전력을 절감시키는 것으로 보아도 무방하다.
다른 한편, [도 1]과 [도 2]에서 크라이오 펌프(20)의 냉각용 타겟패널이 극저온 상태로 냉각되는 소위 쿨다운(cool down) 과정을 거치면 그 냉각용 타겟패널의 표면에는 공정가스의 입자들이 들러붙기 때문에 어느정도의 시간이 지나면 그 냉각용 타겟패널의 외표면에는 공정가스의 입자들이 더 이상 들어붙을 부분이 없어져 결국 그 냉각용 타겟패널을 통한 공정가스의 냉각 효율은 떨어지게 된다.
이처럼, 크라이오 펌프(20)의 냉각용 타겟패널에 대한 냉각 효율이 떨어짐을 방지하기 위해서 크라이오 펌프(20)는 자신이 구비하는 냉각용 타겟패널이 본래 목적하는 극저온(예: -263℃) 상태를 소정 시간 유지한 후 소위 리젠(regen) 과정을 거쳐 냉각용 타겟패널의 온도를 상온으로 상승시킴에 따라 그 냉각용 타겟패널에 극저온으로 인해 붙어있던 이물질을 떼어내고 외부로 배출한다.
이와 같은 리젠 과정에서는 크라이오 펌프(20)가 자신의 냉각용 타겟패널을 극저온 상태로 유지할 필요가 없기 때문에 헬륨 컴프레서(10)도 헬륨가스의 압축 과정을 크라이오 펌프(20)의 쿨다운 과정에서와 같이 집중적으로 할 필요가 없어진다.
하지만, 실제 현장에서 컴프레서 파워서플라이(40)는 크라이오 펌프(20)의 동작 패턴과 무관하게 배전반(50)으로부터 공급받는 전원에 의해 정해진 패턴으로 헬륨 컴프레서(10)의 동작을 제어하기 때문에 [도 1]과 [도 2] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력을 절감시키는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.
다른 한편, 크라이오 펌스시스템은 실제 현장에서 [도 1]과 같은 소위 한국형(220V 60Hz)과 [도 2]와 같은 소위 유럽형(220V 50Hz)을 겸용할 수 있도록 제작된다.
이처럼, 크라이오 펌프시스템이 [도 2]에서와 같은 유럽형(220V 50Hz)과 [도 1]에서와 같은 한국형(220V 60Hz)으로 겸용하여 동작하도록 설계되기 때문에 컴프레서 파워서플라이(40)가 배전반(50)으로부터 제공받는 외부의 전원이 [도 2]에서와 같이 유럽형인 220V 50Hz인 경우 컴프레서 파워서플라이(40)가 펌프 제어모듈(30)과 헬륨 컴프레서(10)에 제공하는 전원도 220V 50Hz를 나타낸다.
그리고, 컴프레서 파워서플라이(40)가 배전반(50)으로부터 제공받는 외부의 전원이 [도 1]에서와 같이 한국형인 220V 60Hz인 경우 컴프레서 파워서플라이(40)가 펌프 제어모듈(30)과 헬륨 컴프레서(10)에 제공하는 전원도 220V 60Hz를 나타낸다.
여기서, 외부로부터 제공되는 전원이 [도 1]의 한국형(220V 60Hz)인 경우는 [도 2]의 유럽형(220V 50Hz)인 경우보다 헬륨 컴프레서(10)의 회전수를 증가시켜 헬륨의 압축량이 높지만 그만큼 소비전력이 크다는 특징이 있다.
그에 따라, 실제 현장에서 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)을 겸용하도록 제작된 크라이오 펌프시스템을 그대로 활용하되 외부로부터 제공되는 전원이 220V 60Hz인 경우에도 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 헬륨 컴프레서에 제공되는 전원을 높은 소비전력의 220V 60Hz와 낮은 소비전력의 220V 50Hz로 교번하여 선택적으로 동작시킴에 따라 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명에 대한 선행기술문헌은 다음과 같다.
1. 대한민국 특허출원 10-1996-0052238호 "클라이오 펌프용 헬륨 컴프레서"
2. 대한민국 특허출원 10-1998-0002536호 "반도체 웨이퍼 증착장비의 크라이오 펌프용 헬륨컴프레서"
3. 대한민국 특허출원 10-2014-0030157호 "크라이오펌프 및 진공배기방법"
4. 대한민국 특허출원 10-2016-0088772호 "컴프레서 장치 및 그 제어 방법"
5. 대한민국 특허출원 10-2017-0063568호 "크라이오 펌프를 위한 컴프레서 장치 및 그 제어 방법"
하지만, 공정챔버 내의 공정가스가 배기된 후에도 잔류가스가 남기 때문에 이후 공정을 위해서 그 공정챔버의 내부를 다시 고진공 상태로 유지시켜야 할 필요가 있다.
이처럼, 공정챔버의 내부를 고진공 상태로 리셋시키기 위해서 소위 크라이오 펌프(cryo-pump)가 채용될 수 있다.
크라이오 펌프는 공정챔버의 내부 공기를 펌핑하고 그 펌핑된 공기가 자신의 내부를 경유하는 과정에서 자신의 내부에 구비된 냉각용 타겟패널에 접촉되어 냉각됨에 따라 결과적으로 공정챔버의 내부를 진공상태로 전환시킬 수 있다.
이를 위해, 크라이오 펌프는 자신의 내측에 구비되는 냉각용 타겟패널을 극저온(예: -263℃) 상태로 유지함에 따라 그 냉각용 타겟패널에 공정가스의 입자를 냉각시켜 포집하는 방식을 취한다.
[도 1]은 종래기술 1에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 1이고, [도 2]는 종래기술 2에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 2이다.
[도 1]과 [도 2]를 참조하면, 크라이오 펌프(20)에 구비되는 냉각용 타겟패널(미도시)이 극저온 상태를 유지하기 위해 크라이오 펌프(20)는 헬륨 컴프레서(10)와 냉각사이클을 구성할 수 있다.
예컨대, 헬륨 컴프레서(10)가 압축한 헬륨가스는 크라이오 펌프(20)로 이동하여 팽창되면서 크라이오 펌프(20) 내의 냉각용 타겟패널을 극저온 상태로 냉각시킬 수 있다.
이어서, 크라이오 펌프(20)에 팽창된 헬륨가스는 다시 헬륨 컴프레서(10)로 이동하여 압축된 후 크라이오 펌프(20)로 이동하여 팽창하는 냉각사이클을 이루게 된다.
한편, [도 1]과 [도 2]에서와 같이 헬륨 컴프레서(10)와 크라이오 펌프(20)가 냉각사이클을 이루도록 동작하기 위해서는 배전반(50)을 통해 외부로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
배전반(50)이 컴프레서 파워서플라이(40)에 전원을 공급하면 컴프레서 파워서프라이(40)는 헬륨 컴프레서(10)에 전원을 공급하면서 그 헬륨 컴프레서(10)의 동작을 제어하게 된다.
또한, 컴프레서 파워서플라이(40)는 배전반(50)을 통해 외부로부터 공급받는 전원을 펌프 제어모듈(30)에 제공함에 따라 펌프 제어모듈(30)이 크라이오 펌프(20)의 동작을 제어하도록 한다.
여기서, [도 1]과 [도 2] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력의 대부분은 헬륨 컴프레서(10)의 소비전력에 의해 좌우된다. 예컨대, 크라이오 펌프(20)가 헬륨가스의 팽창을 위해서 동작할 때 소비하는 전류는 단위시간당 대략 0.5A임에 비해 헬륨 컴프레서(10)가 헬륨가스의 압축을 위해서 동작할 때 소비하는 전류는 단위시간당 대략 20A를 나타낸다.
즉, 헬륨 컴프레서(10)가 크라이오 펌프(20)에 비해 단위시간당 대략 40배 정도의 전류를 필요로 한다는 것이다.
결과적으로, [도 1]과 [도 2] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력을 절감시킨다는 것은 헬륨 컴프레서(10)가 소비하는 전력을 절감시키는 것으로 보아도 무방하다.
다른 한편, [도 1]과 [도 2]에서 크라이오 펌프(20)의 냉각용 타겟패널이 극저온 상태로 냉각되는 소위 쿨다운(cool down) 과정을 거치면 그 냉각용 타겟패널의 표면에는 공정가스의 입자들이 들러붙기 때문에 어느정도의 시간이 지나면 그 냉각용 타겟패널의 외표면에는 공정가스의 입자들이 더 이상 들어붙을 부분이 없어져 결국 그 냉각용 타겟패널을 통한 공정가스의 냉각 효율은 떨어지게 된다.
이처럼, 크라이오 펌프(20)의 냉각용 타겟패널에 대한 냉각 효율이 떨어짐을 방지하기 위해서 크라이오 펌프(20)는 자신이 구비하는 냉각용 타겟패널이 본래 목적하는 극저온(예: -263℃) 상태를 소정 시간 유지한 후 소위 리젠(regen) 과정을 거쳐 냉각용 타겟패널의 온도를 상온으로 상승시킴에 따라 그 냉각용 타겟패널에 극저온으로 인해 붙어있던 이물질을 떼어내고 외부로 배출한다.
이와 같은 리젠 과정에서는 크라이오 펌프(20)가 자신의 냉각용 타겟패널을 극저온 상태로 유지할 필요가 없기 때문에 헬륨 컴프레서(10)도 헬륨가스의 압축 과정을 크라이오 펌프(20)의 쿨다운 과정에서와 같이 집중적으로 할 필요가 없어진다.
하지만, 실제 현장에서 컴프레서 파워서플라이(40)는 크라이오 펌프(20)의 동작 패턴과 무관하게 배전반(50)으로부터 공급받는 전원에 의해 정해진 패턴으로 헬륨 컴프레서(10)의 동작을 제어하기 때문에 [도 1]과 [도 2] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력을 절감시키는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.
다른 한편, 크라이오 펌스시스템은 실제 현장에서 [도 1]과 같은 소위 한국형(220V 60Hz)과 [도 2]와 같은 소위 유럽형(220V 50Hz)을 겸용할 수 있도록 제작된다.
이처럼, 크라이오 펌프시스템이 [도 2]에서와 같은 유럽형(220V 50Hz)과 [도 1]에서와 같은 한국형(220V 60Hz)으로 겸용하여 동작하도록 설계되기 때문에 컴프레서 파워서플라이(40)가 배전반(50)으로부터 제공받는 외부의 전원이 [도 2]에서와 같이 유럽형인 220V 50Hz인 경우 컴프레서 파워서플라이(40)가 펌프 제어모듈(30)과 헬륨 컴프레서(10)에 제공하는 전원도 220V 50Hz를 나타낸다.
그리고, 컴프레서 파워서플라이(40)가 배전반(50)으로부터 제공받는 외부의 전원이 [도 1]에서와 같이 한국형인 220V 60Hz인 경우 컴프레서 파워서플라이(40)가 펌프 제어모듈(30)과 헬륨 컴프레서(10)에 제공하는 전원도 220V 60Hz를 나타낸다.
여기서, 외부로부터 제공되는 전원이 [도 1]의 한국형(220V 60Hz)인 경우는 [도 2]의 유럽형(220V 50Hz)인 경우보다 헬륨 컴프레서(10)의 회전수를 증가시켜 헬륨의 압축량이 높지만 그만큼 소비전력이 크다는 특징이 있다.
그에 따라, 실제 현장에서 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)을 겸용하도록 제작된 크라이오 펌프시스템을 그대로 활용하되 외부로부터 제공되는 전원이 220V 60Hz인 경우에도 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 헬륨 컴프레서에 제공되는 전원을 높은 소비전력의 220V 60Hz와 낮은 소비전력의 220V 50Hz로 교번하여 선택적으로 동작시킴에 따라 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명에 대한 선행기술문헌은 다음과 같다.
1. 대한민국 특허출원 10-1996-0052238호 "클라이오 펌프용 헬륨 컴프레서"
2. 대한민국 특허출원 10-1998-0002536호 "반도체 웨이퍼 증착장비의 크라이오 펌프용 헬륨컴프레서"
3. 대한민국 특허출원 10-2014-0030157호 "크라이오펌프 및 진공배기방법"
4. 대한민국 특허출원 10-2016-0088772호 "컴프레서 장치 및 그 제어 방법"
5. 대한민국 특허출원 10-2017-0063568호 "크라이오 펌프를 위한 컴프레서 장치 및 그 제어 방법"
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 겸용으로 동작하도록 제작된 크라이오 펌프시스템에서 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 컴프레서 파워서플라이에 대한 전원 공급 패턴을 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)에 대응하는 전원을 교번하여 선택적으로 제공할 수 있는 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치 및 이를 이용한 전력 절감 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 외부로부터 공급받아 동작하여 헬륨가스를 압축하는 헬륨 컴프레서(10)와, 압축된 헬륨가스를 팽창시킴에 따라 타겟패널을 냉각시키는 크라이오 펌프(20)와, 크라이오 펌프에 연결되어 외부로부터 공급되는 전원을 크라이오 펌프에 제공하며 크라이오 펌프가 정상 동작하는 쿨다운 모드와 크라이오 펌프의 동작이 대기 중인 능동대기 모드에 대응하여 외부로부터 공급되는 전원을 크라이오 펌프에 차등 공급함에 따라 크라이오 펌프의 동작을 제어하는 펌프 제어모듈(30)과, 헬륨 컴프레서에 연결되며 제 1 주파수 타입 동작패턴 또는 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 헬륨 컴프레서에 공급하는 컴프레서 파워서플라이(40)가 구비된 크라이오 펌프시스템에서 헬륨 컴프레서의 전력을 절감하는 장치로서, 외부의 배전반에 연결되어 배전반을 통해 외부로부터 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받는 전원수용부(121); 전원수용부를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈에 공급하는 제 1 전원공급부(122); 전원수용부를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 공급하는 제 2 전원공급부(123); 제 1 전원공급부에 장착되어 제 1 전원공급부로부터 펌프 제어모듈에 제공되는 전류량을 모니터링하는 크라이오 전류센서(124); 전원수용부를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부가 제 1 주파수 타입 동작패턴과 제 2 주파수 타입 동작패턴 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 제공하도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 동작모드 제어모듈(125);을 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명에 따르면, 동작모드 제어모듈(125)은, 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하고, 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하고, 미리 설정한 쿨다운 타임의 경과를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 방법은 (a) 전원수용부가 배전반을 통해 외부로부터 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴인 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받는 단계; (b) 제 1 전원공급부가 전원수용부를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈에 공급하는 단계; (c) 크라이오 전류센서가 제 1 전원공급부로부터 펌프 제어모듈에 제공되는 전류량을 모니터링하는 단계; (d) 동작모드 제어모듈은 전원수용부가 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부가 제 1 주파수 타입 동작패턴과 제 2 주파수 타입 동작패턴 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 제공하도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계; (e) 제 2 전원공급부는 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 공급하는 단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명에 따르면, 단계 (d)는, 동작모드 제어모듈은 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드를 식별하는 단계; 동작모드 제어모듈은 능동대기 모드를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계; 동작모드 제어모듈은 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별하는 단계; 동작모드 제어모듈은 쿨다운 모드를 식별함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계; 동작모드 제어모듈이 미리 설정한 쿨다운 타임의 경과를 식별하는 단계; 동작모드 제어모듈은 쿨다운 타임의 경과를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계;를 구비할 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 컴퓨터프로그램은 하드웨어와 결합되어 이상과 같은 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 것이다.
이때, 본 발명에 따르면, 동작모드 제어모듈(125)은, 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하고, 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하고, 미리 설정한 쿨다운 타임의 경과를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 방법은 (a) 전원수용부가 배전반을 통해 외부로부터 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴인 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받는 단계; (b) 제 1 전원공급부가 전원수용부를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈에 공급하는 단계; (c) 크라이오 전류센서가 제 1 전원공급부로부터 펌프 제어모듈에 제공되는 전류량을 모니터링하는 단계; (d) 동작모드 제어모듈은 전원수용부가 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부가 제 1 주파수 타입 동작패턴과 제 2 주파수 타입 동작패턴 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 제공하도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계; (e) 제 2 전원공급부는 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 공급하는 단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명에 따르면, 단계 (d)는, 동작모드 제어모듈은 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드를 식별하는 단계; 동작모드 제어모듈은 능동대기 모드를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계; 동작모드 제어모듈은 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별하는 단계; 동작모드 제어모듈은 쿨다운 모드를 식별함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계; 동작모드 제어모듈이 미리 설정한 쿨다운 타임의 경과를 식별하는 단계; 동작모드 제어모듈은 쿨다운 타임의 경과를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계;를 구비할 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 컴퓨터프로그램은 하드웨어와 결합되어 이상과 같은 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 것이다.
본 발명은 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 겸용하여 동작하도록 제작된 크라이오 펌프시스템에서 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 크라이오 펌프의 동작모드에 대응하여 헬륨 컴프레서의 동작을 위한 전원 공급 패턴을 한국형(220V 60Hz) 전원과 유럽형(220V 50Hz) 전원으로 교번시킴에 따라 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 소비전력을 절감시키는 장점을 나타낸다.
또한, 본 발명은 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 겸용하여 동작하도록 제작되어 기 설치된 크라이오 펌프시스템에 대해 전력 절감 유닛만을 별도로 장착하여 그 기설치된 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 소비전력을 절감시킬 수 있기 때문에 기 설치된 크라이오 펌프시스템의 활용성을 높일 수 있는 장점도 나타낸다.
또한, 본 발명은 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 겸용하여 동작하도록 제작되어 기 설치된 크라이오 펌프시스템에 대해 전력 절감 유닛만을 별도로 장착하여 그 기설치된 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 소비전력을 절감시킬 수 있기 때문에 기 설치된 크라이오 펌프시스템의 활용성을 높일 수 있는 장점도 나타낸다.
[도 1]은 종래기술 1에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 1,
[도 2]는 종래기술 2에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 2,
[도 3]은 본 발명에 따른 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치가 채용된 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도,
[도 4]는 본 발명의 구성인 전력 절감 유닛의 블록구성도,
[도 5]는 본 발명에 따른 전력 절감 장치에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 예시도,
[도 6]은 본 발명에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 과정을 나타낸 순서도,
[도 7]은 본 발명에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다.
[도 2]는 종래기술 2에 따른 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 예시도 2,
[도 3]은 본 발명에 따른 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치가 채용된 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도,
[도 4]는 본 발명의 구성인 전력 절감 유닛의 블록구성도,
[도 5]는 본 발명에 따른 전력 절감 장치에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 예시도,
[도 6]은 본 발명에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 과정을 나타낸 순서도,
[도 7]은 본 발명에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[도 3]은 본 발명에 따른 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치가 채용된 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도이고, [도 4]는 본 발명의 구성인 전력 절감 유닛의 블록구성도이다.
본 발명은 [도 1]과 [도 2]에서와 같은 기존의 크라이오 펌프시스템에서 컴프레서 파워서플라이(40)와 펌프 제어모듈(30) 사이에 전력 절감 유닛(120)을 장착하여 그 기존의 크라이오 펌프시스템을 그대로 활용한다.
그 결과, 배전반(50)을 통해 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 본 발명에 따른 [도 3] 상의 전력 절감 유닛(120)은 크라이오 펌프(20)의 동작모드에 대응하여 컴프레서 파워서플라이(40)로부터 헬륨 컴프레서(10)로 제공되는 전원 공급 패턴을 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 교번시킬 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 전력 절감 유닛(120)이 장착될 크라이오 펌프시스템은 [도 3]에서와 같이 헬륨 컴프레서(10), 크라이오 펌프(20), 펌프 제어모듈(30), 컴프레서 파워서플라이(40)를 구비할 수 있다.
상세하게, 헬륨 컴프레서(10)는 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 외부로부터 공급받아 동작하며 그 동작과정에서 헬륨가스를 압축하여 크라이오 펌프(20)에 제공한다.
여기서, 제 1 주파수 타입 동작패턴은 소위 한국형(220V 60Hz) 전원을 헬륨 컴프레서(10)에 공급하도록 하는 동작을 나타낼 수 있다.
그리고, 제 2 주파수 타입 동작패턴은 소위 유럽형(220V 50Hz) 전원을 헬륨 컴프레서(10)에 공급하도록 하는 동작을 나타낼 수 있다.
크라이오 펌프(20)는 압축된 헬륨가스를 팽창시킴에 따라 타겟패널을 냉각시킨 후 다시 그 팽창된 헬륨가스를 헬륨 컴프레서(10)로 이동시킴에 따라 헬륨 검프레서(10)와 함께 냉각사이클을 구성한다.
펌프 제어모듈(30)은 크라이오 펌프(20)에 연결되어 외부로부터 공급되는 전원을 크라이오 펌프(20)에 제공하며 크라이오 펌프(20)가 정상 동작하는 쿨다운 모드와 크라이오 펌프(20)의 동작이 대기 중인 능동대기 모드에 대응하여 외부로부터 공급되는 전원을 크라이오 펌프(20)에 차등 공급함에 따라 크라이오 펌프(20)의 동작을 제어한다.
그리고, 컴프레서 파워서플라이(40)는 헬륨 컴프레서(10)에 연결되며 제 1 주파수 타입 동작패턴 또는 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 헬륨 컴프레서(10)에 공급하도록 구성된다.
여기서, 쿨다운 모드(cool down mode)는 크라이오 펌프(20)가 자신의 내측에 구비된 타겟패널을 극저온(예: -263℃) 상태로 냉각시키기 위해 단위시간당 구동전류를 최대로 출력(예: 0.5A)시키는 동작모드를 나타낸다.
그리고, 능동대기 모드(active standby mode)는 크라이오 펌프(20)의 내의 타겟패널을 다시 상온으로 상승시키는 소위 'Regen' 과정을 거치는 동작모드를 나타내는 것으로, 이때 크라이오 펌프(20)는 단위시간당 구동전류를 대략 0.1A로 출력시키게 되는데, 이 과정에서 그 타겟패널에 쿨다운시 들러붙었던 이물질을 외부로 배출시키게 된다.
한편, 크라이오 펌프(20)에 대해 압축된 헬륨가스를 제공하는 헬륨 컴프레서(10)는 그 헬륨가스를 압축할 때 단위시간당 구동전류를 대략 20A를 출력하게 된다.
이처럼, 크라이오 펌프(20)가 헬륨가스의 팽창할 때 소비하는 단위시간당 구동전류(0.5A)에 비해 헬륨 컴프레서(10)가 그 헬륨가스를 압축할 때 단위시간당 구동전류(20A)의 출력값은 대략 40배에 달한다.
그 결과, 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력의 대부분은 헬륨 컴프레서(10)의 소비전력에 의해 좌우되기 때문에 [도 1]과 [도 3] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력을 절감시킨다는 것은 헬륨 컴프레서(10)가 소비하는 전력을 절감시키는 것으로 보아도 무방하다.
본 발명은 [도 1]과 [도 2]의 크라이오 펌프시스템에서 헬륨 컴프레서(10)의 전력을 절감하는 장치로서, [도 3]에서와 같이, 전력 절감 유닛(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 절감 유닛(120)은 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121), 제1 전원공급부(122), 제 2 전원공급부(123), 크라이오 전류센서(124), 동작모드 제어모듈(125)을 구비할 수 있다.
전원수용부(121)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 외부의 배전반(50)에 연결되어 배전반(50)을 통해 외부로부터 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.
제 1 전원공급부(122)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121)를 통해 배전반(50)으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈(30)에 공급하도록 구성될 수 있다.
제 2 전원공급부(123)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121)를 통해 배전반(50)으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급하도록 구성될 수 있다.
크라이오 전류센서(124)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 제 1 전원공급부(122)에 장착되어 제 1 전원공급부(122)로부터 펌프 제어모듈(30)에 제공되는 전류량을 모니터링하도록 구성될 수 있다.
동작모드 제어모듈(125)은 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121)를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부(123)가 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)과 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1) 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공하도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 동작모드 제어모듈(125)은 배전반(50)을 통해 외부로부터 제공되는 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 한국형(220V 60Hz) 전원으로부터 헬륨 컴프레서(10)에 공급하는 전원 패턴을 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 한국형(220V 60Hz) 전원과 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 유럽형(220V 50Hz) 전원에 대응하여 제어할 수 있다.
[도 5]는 본 발명에 따른 전력 절감 장치에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 예시도이다.
[도 5]를 참조하면, 본 발명에 따른 동작모드 제어모듈(125)은 헬륨 컴프레서(10)가 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)와 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)로 동작하도록 제 2 전원공급부(123)를 제어할 수 있다.
여기서, 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)은 소위 한국형(220V 60Hz) 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급하도록 하는 동작패턴을 나타낼 수 있고, 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)는 소위 유럽형(220V 50Hz) 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급하도록 하는 동작패턴을 나타낼 수 있다.
[도 5]를 참조하여 본 발명에 따른 동작모드 제어모듈(125)이 동작하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
크라이오 전류센서(124)가 예컨대 제 1 전원공급부(122)와 펌프 제어모듈(30)을 연결하는 도선의 전기장을 분석한 결과 제 1 전원공급부(122)로부터 펌프 제어모듈(30)에 제공되는 전류량을 감지할 수 있다.
크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량이 예컨대 단위시간당 0.1A인 경우 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)가 타겟패널의 온도를 상온으로 상승시키기 위한 소위 'Regen' 과정을 거치는 능동대기 모드(a) 상태에 있음을 알 수 있다.
이때, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드(a)를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
그리고, 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량이 예컨대 단위시간당 0.5A인 경우 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)가 타겟패널을 냉각시키기 위해 최대한으로 구동전류를 소비하는 쿨다운 모드 상태에서 동작하고 있음을 알 수 있다.
이때, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)인 한국형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
이어서, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량의 변화를 기초하여 크라이오 펌프(20)의 쿨다운 모드 진입(c1)과 쿨다운 모드 종료(c2)를 알 수 있다.
그 결과, 동작모드 제어모듈(125)은 미리 설정한 쿨다운 타임(예: 30분)의 경과를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
[도 6]은 본 발명에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 S110 : 전력 절감 유닛(120)에 구비되는 전원수용부(121)가 배전반(50)을 통해 외부로부터 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴(H)'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴인 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원을 공급받는다.
단계 S120 : 전력 절감 유닛(120)에 구비되는 제 1 전원공급부(122)가 전원수용부(121)를 통해 배전반(50)으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈(30)에 공급한다.
단계 S130 : 이때, 전력 절감 유닛(120)에 구비되는 크라이오 전류센서(124)가 제 1 전원공급부(122)와 펌프 제어모듈(30)를 연결하는 도선의 전기장을 분석함에 따라 제 1 전원공급부(122)로부터 펌프 제어모듈(30)에 제공되는 전류량을 모니터링하여 이를 감지한다.
단계 S140 : 동작모드 제어모듈(125전원수용부(121배전반(50로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부(123)가 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)과 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1) 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공하도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어한다.
단계 S150 : 제 2 전원공급부(123)는 동작모드 제어모듈(125)의 제어에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급한다.
[도 7]은 본 발명에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 S141 : 본 발명에 따르면, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량(예: 0.1A)에 기초하여 크라이오 펌프(20)가 소위 'Regen' 과정을 거치는 능동대기 모드(a) 상태에 있음을 식별할 수 있다.
단계 S142 : 동작모드 제어모듈(125)은 능동대기 모드(a)를 식별함에 따라 [도 5]에서와 같이 헬륨 컴프레서(10)가 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
단계 S143 : 그리고, 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량이 예컨대 단위시간당 0.5A인 경우 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)가 타겟패널을 냉각시키기 위해 최대한으로 구동전류를 소비하는 쿨다운 모드 상태에서 동작하고 있음을 알 수 있다.
단계 S144 : 이때, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별함에 따라 [도 5]에서와 같이 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)인 한국형(220V 60Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
단계 S145 : 이어서, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량의 변화를 기초하여 크라이오 펌프(20)의 쿨다운 모드 진입(c1)과 쿨다운 모드 종료(c2)를 알 수 있다.
이를 통해, 동작모드 제어모듈(125)은 미리 설정한 쿨다운 타임(예: 30분)의 경과를 식별할 수 있다.
단계 S146 : 그 결과, 동작모드 제어모듈(125)은 미리 설정한 쿨다운 타임(예: 30분)의 경과를 식별함에 따라 [도 5]에서와 같이 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
이처럼, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)의 동작모드에 반응하여 제 2 전원공급부(123)를 제어함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 한국형 전원과 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)에 대응하는 유럽형 전원이 순차적으로 교번하여 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공될 수 있다.
여기서, 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)은 유럽형(220V 50Hz) 전원으로 동작하는 패턴으로서 한국형(220V 60Hz) 전원으로 동작하는 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 비해 상대적으로 적은 소비전력을 나타낸다.
한편, 본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비휘발성 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드의 형태로 구현되는 것이 가능하다. 이러한 비휘발성 기록매체로는 다양한 형태의 스토리지 장치가 존재하는데 예컨대 하드디스크, SSD, CD-ROM, NAS, 자기테이프, 웹디스크, 클라우드 디스크 등이 있고 네트워크로 연결된 다수의 스토리지 장치에 코드가 분산 저장되고 실행되는 형태도 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 하드웨어와 결합되어 특정의 절차를 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수도 있다.
[도 3]은 본 발명에 따른 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치가 채용된 크라이오 펌프시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도이고, [도 4]는 본 발명의 구성인 전력 절감 유닛의 블록구성도이다.
본 발명은 [도 1]과 [도 2]에서와 같은 기존의 크라이오 펌프시스템에서 컴프레서 파워서플라이(40)와 펌프 제어모듈(30) 사이에 전력 절감 유닛(120)을 장착하여 그 기존의 크라이오 펌프시스템을 그대로 활용한다.
그 결과, 배전반(50)을 통해 외부로부터 한국형(220V 60Hz)의 전원이 공급되는 경우 본 발명에 따른 [도 3] 상의 전력 절감 유닛(120)은 크라이오 펌프(20)의 동작모드에 대응하여 컴프레서 파워서플라이(40)로부터 헬륨 컴프레서(10)로 제공되는 전원 공급 패턴을 한국형(220V 60Hz)과 유럽형(220V 50Hz)으로 교번시킬 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 전력 절감 유닛(120)이 장착될 크라이오 펌프시스템은 [도 3]에서와 같이 헬륨 컴프레서(10), 크라이오 펌프(20), 펌프 제어모듈(30), 컴프레서 파워서플라이(40)를 구비할 수 있다.
상세하게, 헬륨 컴프레서(10)는 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 외부로부터 공급받아 동작하며 그 동작과정에서 헬륨가스를 압축하여 크라이오 펌프(20)에 제공한다.
여기서, 제 1 주파수 타입 동작패턴은 소위 한국형(220V 60Hz) 전원을 헬륨 컴프레서(10)에 공급하도록 하는 동작을 나타낼 수 있다.
그리고, 제 2 주파수 타입 동작패턴은 소위 유럽형(220V 50Hz) 전원을 헬륨 컴프레서(10)에 공급하도록 하는 동작을 나타낼 수 있다.
크라이오 펌프(20)는 압축된 헬륨가스를 팽창시킴에 따라 타겟패널을 냉각시킨 후 다시 그 팽창된 헬륨가스를 헬륨 컴프레서(10)로 이동시킴에 따라 헬륨 검프레서(10)와 함께 냉각사이클을 구성한다.
펌프 제어모듈(30)은 크라이오 펌프(20)에 연결되어 외부로부터 공급되는 전원을 크라이오 펌프(20)에 제공하며 크라이오 펌프(20)가 정상 동작하는 쿨다운 모드와 크라이오 펌프(20)의 동작이 대기 중인 능동대기 모드에 대응하여 외부로부터 공급되는 전원을 크라이오 펌프(20)에 차등 공급함에 따라 크라이오 펌프(20)의 동작을 제어한다.
그리고, 컴프레서 파워서플라이(40)는 헬륨 컴프레서(10)에 연결되며 제 1 주파수 타입 동작패턴 또는 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 헬륨 컴프레서(10)에 공급하도록 구성된다.
여기서, 쿨다운 모드(cool down mode)는 크라이오 펌프(20)가 자신의 내측에 구비된 타겟패널을 극저온(예: -263℃) 상태로 냉각시키기 위해 단위시간당 구동전류를 최대로 출력(예: 0.5A)시키는 동작모드를 나타낸다.
그리고, 능동대기 모드(active standby mode)는 크라이오 펌프(20)의 내의 타겟패널을 다시 상온으로 상승시키는 소위 'Regen' 과정을 거치는 동작모드를 나타내는 것으로, 이때 크라이오 펌프(20)는 단위시간당 구동전류를 대략 0.1A로 출력시키게 되는데, 이 과정에서 그 타겟패널에 쿨다운시 들러붙었던 이물질을 외부로 배출시키게 된다.
한편, 크라이오 펌프(20)에 대해 압축된 헬륨가스를 제공하는 헬륨 컴프레서(10)는 그 헬륨가스를 압축할 때 단위시간당 구동전류를 대략 20A를 출력하게 된다.
이처럼, 크라이오 펌프(20)가 헬륨가스의 팽창할 때 소비하는 단위시간당 구동전류(0.5A)에 비해 헬륨 컴프레서(10)가 그 헬륨가스를 압축할 때 단위시간당 구동전류(20A)의 출력값은 대략 40배에 달한다.
그 결과, 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력의 대부분은 헬륨 컴프레서(10)의 소비전력에 의해 좌우되기 때문에 [도 1]과 [도 3] 상의 크라이오 펌프시스템이 소비하는 총전력을 절감시킨다는 것은 헬륨 컴프레서(10)가 소비하는 전력을 절감시키는 것으로 보아도 무방하다.
본 발명은 [도 1]과 [도 2]의 크라이오 펌프시스템에서 헬륨 컴프레서(10)의 전력을 절감하는 장치로서, [도 3]에서와 같이, 전력 절감 유닛(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 절감 유닛(120)은 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121), 제1 전원공급부(122), 제 2 전원공급부(123), 크라이오 전류센서(124), 동작모드 제어모듈(125)을 구비할 수 있다.
전원수용부(121)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 외부의 배전반(50)에 연결되어 배전반(50)을 통해 외부로부터 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.
제 1 전원공급부(122)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121)를 통해 배전반(50)으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈(30)에 공급하도록 구성될 수 있다.
제 2 전원공급부(123)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121)를 통해 배전반(50)으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급하도록 구성될 수 있다.
크라이오 전류센서(124)는 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 제 1 전원공급부(122)에 장착되어 제 1 전원공급부(122)로부터 펌프 제어모듈(30)에 제공되는 전류량을 모니터링하도록 구성될 수 있다.
동작모드 제어모듈(125)은 [도 3]와 [도 4]에서와 같이 전원수용부(121)를 통해 배전반으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부(123)가 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)과 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1) 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공하도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 동작모드 제어모듈(125)은 배전반(50)을 통해 외부로부터 제공되는 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 한국형(220V 60Hz) 전원으로부터 헬륨 컴프레서(10)에 공급하는 전원 패턴을 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 한국형(220V 60Hz) 전원과 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 유럽형(220V 50Hz) 전원에 대응하여 제어할 수 있다.
[도 5]는 본 발명에 따른 전력 절감 장치에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 예시도이다.
[도 5]를 참조하면, 본 발명에 따른 동작모드 제어모듈(125)은 헬륨 컴프레서(10)가 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)와 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)로 동작하도록 제 2 전원공급부(123)를 제어할 수 있다.
여기서, 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)은 소위 한국형(220V 60Hz) 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급하도록 하는 동작패턴을 나타낼 수 있고, 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)는 소위 유럽형(220V 50Hz) 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급하도록 하는 동작패턴을 나타낼 수 있다.
[도 5]를 참조하여 본 발명에 따른 동작모드 제어모듈(125)이 동작하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
크라이오 전류센서(124)가 예컨대 제 1 전원공급부(122)와 펌프 제어모듈(30)을 연결하는 도선의 전기장을 분석한 결과 제 1 전원공급부(122)로부터 펌프 제어모듈(30)에 제공되는 전류량을 감지할 수 있다.
크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량이 예컨대 단위시간당 0.1A인 경우 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)가 타겟패널의 온도를 상온으로 상승시키기 위한 소위 'Regen' 과정을 거치는 능동대기 모드(a) 상태에 있음을 알 수 있다.
이때, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드(a)를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
그리고, 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량이 예컨대 단위시간당 0.5A인 경우 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)가 타겟패널을 냉각시키기 위해 최대한으로 구동전류를 소비하는 쿨다운 모드 상태에서 동작하고 있음을 알 수 있다.
이때, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)인 한국형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
이어서, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량의 변화를 기초하여 크라이오 펌프(20)의 쿨다운 모드 진입(c1)과 쿨다운 모드 종료(c2)를 알 수 있다.
그 결과, 동작모드 제어모듈(125)은 미리 설정한 쿨다운 타임(예: 30분)의 경과를 식별함에 따라 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
[도 6]은 본 발명에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 S110 : 전력 절감 유닛(120)에 구비되는 전원수용부(121)가 배전반(50)을 통해 외부로부터 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴(H)'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴인 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원을 공급받는다.
단계 S120 : 전력 절감 유닛(120)에 구비되는 제 1 전원공급부(122)가 전원수용부(121)를 통해 배전반(50)으로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈(30)에 공급한다.
단계 S130 : 이때, 전력 절감 유닛(120)에 구비되는 크라이오 전류센서(124)가 제 1 전원공급부(122)와 펌프 제어모듈(30)를 연결하는 도선의 전기장을 분석함에 따라 제 1 전원공급부(122)로부터 펌프 제어모듈(30)에 제공되는 전류량을 모니터링하여 이를 감지한다.
단계 S140 : 동작모드 제어모듈(125전원수용부(121배전반(50로부터 제공받은 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원으로부터 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부(123)가 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)과 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1) 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공하도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어한다.
단계 S150 : 제 2 전원공급부(123)는 동작모드 제어모듈(125)의 제어에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 전원 및 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이(40)에 공급한다.
[도 7]은 본 발명에서 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 컴프레서 파워서플라이가 헬륨 컴프레서를 동작모드별로 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 S141 : 본 발명에 따르면, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량(예: 0.1A)에 기초하여 크라이오 펌프(20)가 소위 'Regen' 과정을 거치는 능동대기 모드(a) 상태에 있음을 식별할 수 있다.
단계 S142 : 동작모드 제어모듈(125)은 능동대기 모드(a)를 식별함에 따라 [도 5]에서와 같이 헬륨 컴프레서(10)가 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
단계 S143 : 그리고, 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량이 예컨대 단위시간당 0.5A인 경우 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)가 타겟패널을 냉각시키기 위해 최대한으로 구동전류를 소비하는 쿨다운 모드 상태에서 동작하고 있음을 알 수 있다.
단계 S144 : 이때, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별함에 따라 [도 5]에서와 같이 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)인 한국형(220V 60Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
단계 S145 : 이어서, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 전류센서(124)가 감지한 그 전류량의 변화를 기초하여 크라이오 펌프(20)의 쿨다운 모드 진입(c1)과 쿨다운 모드 종료(c2)를 알 수 있다.
이를 통해, 동작모드 제어모듈(125)은 미리 설정한 쿨다운 타임(예: 30분)의 경과를 식별할 수 있다.
단계 S146 : 그 결과, 동작모드 제어모듈(125)은 미리 설정한 쿨다운 타임(예: 30분)의 경과를 식별함에 따라 [도 5]에서와 같이 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)인 유럽형(220V 50Hz) 전원이 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공되도록 제 2 전원공급부(123)의 동작모드를 제어할 수 있다.
이처럼, 동작모드 제어모듈(125)은 크라이오 펌프(20)의 동작모드에 반응하여 제 2 전원공급부(123)를 제어함에 따라 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 대응하는 한국형 전원과 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)에 대응하는 유럽형 전원이 순차적으로 교번하여 컴프레서 파워서플라이(40)에 제공될 수 있다.
여기서, 제 2 주파수 타입 동작패턴(L1)은 유럽형(220V 50Hz) 전원으로 동작하는 패턴으로서 한국형(220V 60Hz) 전원으로 동작하는 제 1 주파수 타입 동작패턴(H)에 비해 상대적으로 적은 소비전력을 나타낸다.
한편, 본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비휘발성 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드의 형태로 구현되는 것이 가능하다. 이러한 비휘발성 기록매체로는 다양한 형태의 스토리지 장치가 존재하는데 예컨대 하드디스크, SSD, CD-ROM, NAS, 자기테이프, 웹디스크, 클라우드 디스크 등이 있고 네트워크로 연결된 다수의 스토리지 장치에 코드가 분산 저장되고 실행되는 형태도 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 하드웨어와 결합되어 특정의 절차를 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수도 있다.
10 : 헬륨 컴프레서
20 : 크라이오 펌프
30 : 펌프 제어모듈
40 : 컴프레서 파워서플라이
50 : 배전반
120 : 전력 절감 유닛
121 : 전원수용부
122 : 제 1 전원공급부
123 : 제 2 전원공급부
124 : 크라이오 전류센서
125 : 동작모드 제어모듈
a, e : 능동대기 모드
c1 : 쿨다운 모드 진입
c2 : 쿨다운 모드 종료
H : 제 1 주파수 타입 동작패턴
L1 : 제 2 주파수 타입 동작패턴
20 : 크라이오 펌프
30 : 펌프 제어모듈
40 : 컴프레서 파워서플라이
50 : 배전반
120 : 전력 절감 유닛
121 : 전원수용부
122 : 제 1 전원공급부
123 : 제 2 전원공급부
124 : 크라이오 전류센서
125 : 동작모드 제어모듈
a, e : 능동대기 모드
c1 : 쿨다운 모드 진입
c2 : 쿨다운 모드 종료
H : 제 1 주파수 타입 동작패턴
L1 : 제 2 주파수 타입 동작패턴
Claims (5)
- 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 외부로부터 공급받아 동작하여 헬륨가스를 압축하는 헬륨 컴프레서(10)와, 압축된 헬륨가스를 팽창시킴에 따라 타겟패널을 냉각시키는 크라이오 펌프(20)와, 상기 크라이오 펌프에 연결되어 외부로부터 공급되는 전원을 상기 크라이오 펌프에 제공하며 상기 크라이오 펌프가 정상 동작하는 쿨다운 모드와 상기 크라이오 펌프의 동작이 대기 중인 능동대기 모드에 대응하여 외부로부터 공급되는 전원을 상기 크라이오 펌프에 차등 공급함에 따라 상기 크라이오 펌프의 동작을 제어하는 펌프 제어모듈(30)과, 상기 헬륨 컴프레서에 연결되며 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴 또는 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 상기 헬륨 컴프레서에 공급하는 컴프레서 파워서플라이(40)가 구비된 크라이오 펌프시스템에서 헬륨 컴프레서의 전력을 절감하는 장치로서,
외부의 배전반에 연결되어 상기 배전반을 통해 외부로부터 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받는 전원수용부(121);
상기 전원수용부를 통해 상기 배전반으로부터 제공받은 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 상기 펌프 제어모듈에 공급하는 제 1 전원공급부(122);
상기 전원수용부를 통해 상기 배전반으로부터 제공받은 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 상기 컴프레서 파워서플라이에 공급하는 제 2 전원공급부(123);
상기 제 1 전원공급부에 장착되어 상기 제 1 전원공급부로부터 상기 펌프 제어모듈에 제공되는 전류량을 모니터링하는 크라이오 전류센서(124);
상기 전원수용부를 통해 상기 배전반으로부터 제공받은 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 상기 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 대응하여 상기 제 2 전원공급부가 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴과 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공하도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 동작모드 제어모듈(125);
을 포함하여 구성되고,
상기 동작모드 제어모듈(125)은,
상기 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 상기 능동대기 모드를 식별함에 따라 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하고,
상기 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 상기 쿨다운 모드를 식별함에 따라 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하고,
미리 설정한 쿨다운 타임의 경과를 식별함에 따라 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 것을 특징으로 하는 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치.
- 삭제
- (a) 전원수용부가 배전반을 통해 외부로부터 미리 설정된 주파수 타입 동작패턴으로서의 하이 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 1 주파수 타입 동작패턴'이라 함)과 로우 주파수 타입 동작패턴(이하, '제 2 주파수 타입 동작패턴'이라 함) 중에서 하나의 동작패턴인 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 공급받는 단계;
(b) 제 1 전원공급부가 상기 전원수용부를 통해 상기 배전반으로부터 제공받은 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원을 펌프 제어모듈에 공급하는 단계;
(c) 크라이오 전류센서가 상기 제 1 전원공급부로부터 상기 펌프 제어모듈에 제공되는 전류량을 모니터링하는 단계;
(d) 동작모드 제어모듈은 상기 전원수용부가 상기 배전반으로부터 제공받은 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원으로부터 상기 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 대응하여 제 2 전원공급부가 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴과 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴 중 하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 컴프레서 파워서플라이에 제공하도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계;
(e) 제 2 전원공급부는 상기 동작모드 제어모듈의 제어에 따라 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 및 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원 중 어느하나의 동작패턴에 대응하는 전원을 상기 컴프레서 파워서플라이에 공급하는 단계;
를 포함하여 구성되고,
상기 단계 (d)는,
상기 동작모드 제어모듈은 상기 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 능동대기 모드를 식별하는 단계;
상기 동작모드 제어모듈은 상기 능동대기 모드를 식별함에 따라 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계;
상기 동작모드 제어모듈은 상기 크라이오 전류센서가 모니터링한 전류량에 기초하여 쿨다운 모드를 식별하는 단계;
상기 동작모드 제어모듈은 상기 쿨다운 모드를 식별함에 따라 상기 제 1 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계;
상기 동작모드 제어모듈이 미리 설정한 쿨다운 타임의 경과를 식별하는 단계;
상기 동작모드 제어모듈은 상기 쿨다운 타임의 경과를 식별함에 따라 상기 제 2 주파수 타입 동작패턴에 대응하는 전원이 상기 컴프레서 파워서플라이에 제공되도록 상기 제 2 전원공급부의 동작모드를 제어하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 방법.
- 삭제
- 하드웨어와 결합되어 청구항 3에 따른 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치를 이용한 전력 절감 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190039689A KR102033991B1 (ko) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치 및 이를 이용한 전력 절감 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190039689A KR102033991B1 (ko) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치 및 이를 이용한 전력 절감 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102033991B1 true KR102033991B1 (ko) | 2019-11-08 |
Family
ID=68542374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190039689A KR102033991B1 (ko) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | 크라이오 펌프시스템용 헬륨 컴프레서의 전력 절감 장치 및 이를 이용한 전력 절감 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102033991B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022136534A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | Leybold Dresden Gmbh | Cryogenic refrigeration system and cryogenic pump |
| GB2602515A (en) * | 2020-12-24 | 2022-07-06 | Leybold Dresden Gmbh | Cryogenic refrigeration system and cryogenic pump |
Citations (4)
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| KR19990074313A (ko) * | 1998-03-10 | 1999-10-05 | 윤종용 | 인버터형 공기조화기의 운전 제어방법 |
| JP2000121192A (ja) * | 1998-10-21 | 2000-04-28 | Daikin Ind Ltd | 極低温冷凍装置 |
| JP2008014599A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 圧縮機用電源 |
| KR20160073917A (ko) * | 2014-12-17 | 2016-06-27 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 크라이오펌프, 크라이오펌프의 제어 방법, 및 냉동기 |
-
2019
- 2019-04-04 KR KR1020190039689A patent/KR102033991B1/ko active IP Right Grant
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