KR20090054597A - Chiller apparatus for semiconductor process equipment - Google Patents

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KR20090054597A
KR20090054597A KR1020070121343A KR20070121343A KR20090054597A KR 20090054597 A KR20090054597 A KR 20090054597A KR 1020070121343 A KR1020070121343 A KR 1020070121343A KR 20070121343 A KR20070121343 A KR 20070121343A KR 20090054597 A KR20090054597 A KR 20090054597A
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KR1020070121343A
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이영우
유수건
박영태
조영미
류지헌
나영필
김한복
임무성
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삼성전자주식회사
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Abstract

A chiller apparatus for semiconductor process equipment is provided to increase a temperature of a brine by applying a plurality of hot gas bypass regulators without applying a heat for the brine. A brine path(290) circulates semiconductor process equipment(200), a brine inlet(210), the brine path of an evaporator, a brine pump(220), and a brine outlet. A coolant path(190) circulates a compressor(100), an electronic expansion valve(120), the brine path of the evaporator, a coolant path of the evaporator. A plurality of hot gas bypass regulators(140,150) are connected to the compressor in the front and the input terminal of the evaporator in the rear and are operated by the pressure difference between the front and the rear to supply the hot gas coolant from the compressor to the evaporator. The plurality of hot gas bypass regulators are connected in parallel and have a temperature range for different use.

Description

반도체 공정설비를 위한 칠러 장치{Chiller apparatus for semiconductor process equipment} Chiller apparatus for semiconductor process equipment

본 발명은 반도체 소자를 제작하는데 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device used to fabricate a semiconductor device, and more particularly to a chiller device for semiconductor processing equipment.

일반적으로, 반도체 소자 또는 반도체 칩 등은 실리콘 등으로 형성되는 웨이퍼를 반도체 공정설비를 이용하여 처리함으로써 제조된다. In general, a semiconductor element or a semiconductor chip is manufactured by processing a wafer formed of silicon or the like using semiconductor processing equipment.

다시 말하면, 웨이퍼는 포토 리소그래피, 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련의 반도체 공정을 거쳐 반도체 소자 또는 반도체 칩으로 제조된다.In other words, wafers are manufactured into semiconductor devices or semiconductor chips through a series of semiconductor processes such as photolithography, chemical or physical vapor deposition, and plasma etching.

이와 같이 제조되는 반도체 소자 또는 반도체 칩의 품질은 웨이퍼의 품질 또는 웨이퍼가 처리되는 방식 등과 같은 변수에 의해 달라질 수 있다. 일 예로, 반도체 소자 또는 반도체 칩의 제조에 있어서 중요한 변수들 중의 하나는 웨이퍼 표면의 온도이다. 즉, 웨이퍼의 표면온도가 다르게 형성될 경우 웨이퍼 표면의 식각률 등이 다르게 나타나기 때문에 웨이퍼 표면의 온도를 균일하게 제어할수록 보다 고품질의 반도체 소자 또는 반도체 칩이 제조될 수 있다.The quality of the semiconductor device or semiconductor chip thus manufactured may vary depending on variables such as the quality of the wafer or the manner in which the wafer is processed. For example, one of the important variables in the fabrication of semiconductor devices or semiconductor chips is the temperature of the wafer surface. That is, when the surface temperature of the wafer is formed differently, the etching rate of the wafer surface is different, so that the higher the temperature of the wafer surface is uniformly controlled, the higher the quality of the semiconductor device or the semiconductor chip can be manufactured.

통상적으로, 웨이퍼의 표면온도 조절은 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 척의 온도를 조절함에 의해 수행되는데, 종래에는 칠러(chiller)나 열교환기 등에 의해 만들어진 일정한 온도의 유체{이하, '브라인(brine)'이라 함}를 웨이퍼 척으로 유입시킴으로써 웨이퍼 척의 온도를 조절하고 있다. Typically, surface temperature control of the wafer is performed by adjusting the temperature of the wafer chuck on which the wafer is mounted. In the related art, a fluid having a constant temperature made by a chiller, a heat exchanger, or the like (hereinafter, referred to as 'brine') is used. } Is introduced into the wafer chuck to adjust the temperature of the wafer chuck.

도 1은 종래의 일 예에 따른 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 계통도이다. 1 is a system diagram of a chiller apparatus for a semiconductor processing apparatus according to a conventional example.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 칠러 장치는 냉매 경로와 브라인 경로를 일정부분 중첩시킴으로써 브라인을 열교환(예를 들면, 냉각)시키고 있으며, 또 이를 통하여 반도체 공정설비(20)의 온도를 조절하고 있다.As shown in FIG. 1, the conventional chiller apparatus heat exchanges (eg, cools) the brine by partially overlapping the refrigerant path and the brine path, and thereby controls the temperature of the semiconductor processing equipment 20. have.

이하에서는 먼저 냉동사이클로 형성되는 냉매(예를 들면, 프레온 가스)의 순환경로를 설명하기로 한다. Hereinafter, the circulation path of the refrigerant (for example, Freon gas) formed by the refrigerating cycle will be described.

압축기(10)에서 압축된 냉매는 응축기(11)에서 응축과정을 수행한 다음 온도식 팽창밸브(12)에서 팽창을 수행하고, 이후에는 증발기(13)의 냉매 경로를 통해서 열교환된다. The refrigerant compressed by the compressor (10) performs a condensation process in the condenser (11) and then expands in the thermal expansion valve (12), and then heat exchanges through the refrigerant path of the evaporator (13).

이후, 열교환된 냉매는 액분리기(15)와 흡입압력 조절기(16)를 거쳐 다시 압축기(10)로 유입되며, 이와 같은 과정을 반복하게 된다. Thereafter, the heat exchanged refrigerant flows back into the compressor 10 through the liquid separator 15 and the suction pressure regulator 16, and repeats the above process.

다음, 브라인의 순환경로를 설명하면 아래와 같다.Next, the brine circulation path is described below.

반도체 공정설비(20)를 순환되어 나온 브라인은 브라인 인렛(inlet,21)을 통하여 증발기(13)의 브라인 경로로 유입되어 냉매와 열교환을 수행한다. The brine circulated through the semiconductor processing equipment 20 flows into the brine path of the evaporator 13 through the brine inlet 21 and performs heat exchange with the refrigerant.

이후, 냉매와 열교환을 수행한 브라인은 가열용 히터(22)에서 가열된 다음, 브라인 펌프(23)와 브라인 아웃렛(outlet,24)을 통하여 다시 반도체 공정설비(20)로 유입되며, 이와 같은 과정을 반복하게 된다. Thereafter, the brine having undergone heat exchange with the refrigerant is heated in the heating heater 22 and then flows back into the semiconductor process facility 20 through the brine pump 23 and the brine outlet 24. Will be repeated.

하지만, 이상과 같은 종래 칠러 장치에 의하면 여러가지 문제점이 있다. However, according to the conventional chiller apparatus as described above, there are various problems.

첫째, 냉동시스템에서 A부와 B부의 온도차이 즉, 과열도를 감지하여 기계적으로 작동하는 온도식 팽창밸브(12)를 사용함으로써 브라인에 부과되거나 제거되는 부하에 대한 응답성이 느려 온도편차가 발생하는 문제점이 있다. First, in the refrigeration system, the temperature difference occurs because the responsiveness to the load imposed or removed on the brine is slowed down by using the temperature expansion valve 12 which mechanically operates by detecting the temperature difference, that is, the superheat degree. There is a problem.

둘째, 브라인의 온도상승과 제어를 위해서 브라인 히터(22)를 사용하기 때문에 과도한 운전 전류 및 운전 비용이 소요되는 문제점이 있다. Second, because the brine heater 22 is used for the temperature rise and control of the brine, there is a problem that excessive operating current and operating cost are required.

셋째, 브라인의 온도 및 부하조건에 따라 다름으로 인해서 증발기 출구단에서 압축기(10)로 유입되는 냉매의 상태를 안정화 즉, 기체상태의 유지와 압력유지를 위하여 액분리기(15)와 흡입압력 조절기(16) 등 서브 유닛을 사용함으로써 소요 부품의 수량이 증가되는 문제점이 있다. Third, the liquid separator (15) and the suction pressure regulator for stabilizing the state of the refrigerant flowing into the compressor (10) from the evaporator outlet end due to the temperature and load conditions of the brine, that is, to maintain the gas state and maintain pressure 16) There is a problem in that the number of parts required is increased by using the sub-unit.

마지막으로, 이상과 같은 서브 유닛의 증가로 인한 연결 포인트(용접부 포함)의 개소 증가로 냉매 누설 리스크가 잠재되어 있을 뿐만 아니라 누설 발생시 불필요하게 설비가 가동 중지되는 문제점이 있다. Finally, there is a problem that the leakage of the refrigerant is caused by the increase of the connection point (including the weld) due to the increase of the sub-unit as described above, and the equipment is unnecessarily shut down when the leakage occurs.

따라서, 본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 브라인용 히터를 제거하여 운전 전류 및 비용을 절감할 수 있는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치를 제공하는데에 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a chiller device for semiconductor processing equipment that can reduce the operating current and cost by removing the brine heater. Is in.

그리고, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 브라인의 온도를 일정하게 조절할 수 있는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치를 제공하는데에 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a chiller device for a semiconductor processing equipment that can adjust the temperature of the brine constantly.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는 브라인의 온도 제어를 특정온도 대역이 아닌 넓은 대역에서까지 제어할 수 있는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치를 제공하는데에 있다. In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a chiller device for a semiconductor processing equipment that can control the temperature control of the brine up to a wide band instead of a specific temperature band.

이상과 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 반도체 공정설비, 브라인 인렛, 증발기내 브라인 경로, 브라인 펌프, 브라인 아웃렛 및, 상기 반도체 공정설비를 순환하는 브라인 경로; 압축기, 전자식 팽창밸브, 상기 증발기내 브라인 경로와 열교환하는 증발기내 냉매 경로 및, 상기 압축기를 순환하는 냉매 경로; 및, 상기 압축기와 전단이 연결되고 후단이 상기 증발기의 입력단과 연결되어 상기 전단과 후단의 압력 차이에 의해 작동되어 상기 압축기로부터의 핫가스 냉매를 상기 증발기에 공급하되, 상호 병렬로 연결되고 서로 다른 사용온도 영역대를 갖는 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들을 포함하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치를 제공한다. The present invention for solving the above problems is a semiconductor process equipment, brine inlet, the brine path in the evaporator, the brine pump, the brine outlet, and the brine path for circulating the semiconductor processing equipment; A refrigerant path in the evaporator for exchanging heat with the compressor, the electronic expansion valve, the brine path in the evaporator, and a refrigerant path for circulating the compressor; And a front end connected to the compressor and a rear end connected to an input end of the evaporator to be operated by a pressure difference between the front end and the rear end to supply hot gas refrigerant from the compressor to the evaporator, but connected in parallel to each other. Provided is a chiller device for a semiconductor processing facility including a plurality of hot gas bypass regulators having a temperature range of use.

다른 실시예에 있어서, 상기 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들은 그 설정 압력이 저압으로 설정되는 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터와 그 설정 압력이 고압으로 설정되는 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 핫가스 바이패스 레귤레이터는 그 설정 압력을 수동으로 조절할 수 있다. In another embodiment, the plurality of hot gas bypass regulators may include a low temperature hot gas bypass regulator whose set pressure is set to low pressure and a high temperature hot gas bypass regulator whose set pressure is set to high pressure. have. In this case, each hot gas bypass regulator can manually adjust its set pressure.

또다른 실시예에 있어서, 상기 칠러 장치는 상기 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터의 전단에 설치되고 상기 브라인의 설정온도에 따라 개방되거나 폐쇄되도록 제어 프로그램에 의해 제어되는 제1 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 솔레노이드 밸브는 상기 브라인의 설정온도가 40℃ 이상일 경우 개방되도록 제어될 수 있고, 상기 브라인의 설정온도가 40℃ 미만일 경우에는 폐쇄되도록 제어될 수 있다.In another embodiment, the chiller device may further include a first solenoid valve installed in front of the hot gas bypass regulator and controlled by a control program to open or close in accordance with a set temperature of the brine. have. In this case, the first solenoid valve may be controlled to open when the brine set temperature is 40 ° C. or more, and may be controlled to close when the brine set temperature is less than 40 ° C.

또다른 실시예에 있어서, 상기 칠러 장치는 상기 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들과 병렬로 연결되어 상기 압축기와 상기 증발기 입구단 사이에 설치되고, 상기 제어 프로그램에 의해 상기 브라인의 설정온도를 기준으로 상기 브라인의 현재 온도에 따라 개방되거나 폐쇄되는 제2 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 솔레노이드 밸브는 평상시 폐쇄되어 있고, 상기 브라인의 현재 온도가 상기 브라인의 설정온도보다 10℃ 이상 낮은 경우 개방되며, 시간의 경과에 따라 상기 브라인의 현재 온도가 상기 브라인의 설정온도와 같아지는 경우 폐쇄될 수 있다. In another embodiment, the chiller device is connected in parallel with the plurality of hot gas bypass regulators are installed between the compressor and the evaporator inlet end, based on the set temperature of the brine by the control program The apparatus may further include a second solenoid valve which is opened or closed according to the current temperature of the brine. In this case, the second solenoid valve is normally closed, and is opened when the current temperature of the brine is 10 ° C. or more lower than the set temperature of the brine, and the current temperature of the brine is set to the brine set temperature as time passes. Can be closed if

또다른 실시예에 있어서, 상기 전자식 팽창밸브는 상기 브라인 경로 상에 위 치된 상기 브라인의 특정지점 온도를 피드백 받아 상기 브라인의 설정온도와 비교하여 그 개도를 PID 제어에 의해 조절할 수 있다. 이 경우, 상기 전자식 팽창밸브는 펄스를 입력받아 스텝퍼 구동방식으로 0 내지 N 단계로 개도가 변화되는 밸브일 수 있다. In another exemplary embodiment, the electronic expansion valve may receive feedback of a specific point temperature of the brine located on the brine path and adjust the opening degree by PID control in comparison with the set temperature of the brine. In this case, the electronic expansion valve may be a valve in which the opening degree is changed in steps of 0 to N by receiving a pulse.

본 발명의 칠러 장치에 따르면, 브라인용 히터를 적용하지 않고도 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이트를 적용함으로써 브라인의 온도를 고온으로 상승시킬 수 있고, 또 고발열체인 히터를 제거함으로써 제품 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 운전 전류 및 비용을 종래보다 획기적으로 절감할 수 있다. According to the chiller apparatus of the present invention, the temperature of the brine can be raised to a high temperature by applying a plurality of hot gas bypass regulators without applying the brine heater, and the product stability can be secured by removing the heater that is a high heating element. In addition, the operating current and cost can be significantly reduced than before.

또한, 본 발명의 칠러 장치에 따르면, 온도식 팽창밸브를 전자식 팽창밸브로 대체함으로써 종래 온도식 팽창밸브를 사용하여 야기되었던 부하응답성이 느리거나 저하되는 것을 개선하여 브라인에 부가되는 부하에 대해 신속하게 대응함으로써 브라인 온도의 안정화를 꾀할 수 있다. In addition, according to the chiller device of the present invention, by replacing the thermal expansion valve with an electronic expansion valve, the load response caused by using the conventional thermal expansion valve is improved to improve or slow down the load to the brine load to improve By doing so, the brine temperature can be stabilized.

또, 본 발명의 칠러 장치는 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들을 이용하여 브라인의 온도를 조절하기 때문에, 브라인의 온도를 일정하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 그 브라인의 온도 제어를 특정온도 대역이 아닌 넓은 대역에서까지 광대역으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들면, 본 발명의 칠러 장치는 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터와 저온용 핫가스 레귤레이터를 함께 사용하여 브라인의 온도를 조절하기 때문에, 핫가스량을 이원화할 수 있어서 넓은 온도대역(예를 들면, -20℃ ~ +80℃)에서도 브라인의 온도를 원활하게 제어할 수 있게 된다. In addition, since the chiller device of the present invention adjusts the temperature of the brine by using a plurality of hot gas bypass regulators, it is possible not only to adjust the temperature of the brine constantly but also to control the temperature of the brine in a wide band rather than a specific temperature band. Broadband control is possible from to. For example, the chiller apparatus of the present invention uses a high temperature hot gas bypass regulator and a low temperature hot gas regulator together to adjust the temperature of the brine, so that the amount of hot gas can be dualized so that a wide temperature range (for example, -20 ℃ ~ + 80 ℃) it is possible to smoothly control the temperature of the brine.

이하, 첨부한 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 2 will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 계통도이다. 2 is a schematic diagram of a chiller device for a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치는 크게 냉각 유체의 경로인 브라인 경로(290)와 이에 열교환되는 냉매 경로(190)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a chiller apparatus for a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a brine path 290, which is a path of a cooling fluid, and a refrigerant path 190 that is heat-exchanged thereto.

먼저, 브라인 경로(290)에 대해 설명하면, 반도체 공정설비(200)를 순환되어 나온 브라인은 브라인 인렛(210)을 통하여 증발기(130)의 브라인 경로로 유입되어 냉매 경로와의 열교환을 수행한다. First, the brine path 290 will be described. The brine circulated through the semiconductor processing equipment 200 flows into the brine path of the evaporator 130 through the brine inlet 210 and performs heat exchange with the refrigerant path.

이후, 냉매 경로와 열교환을 수행한 브라인은 브라인 펌프(220)를 거쳐 브라인 아웃렛(230)을 통하여 다시 반도체 공정설비(200)로 유입되며, 이와 같은 과정을 반복하여 브라인 경로(290)를 형성한다. Thereafter, the brine having undergone heat exchange with the refrigerant path flows back into the semiconductor processing facility 200 through the brine outlet 230 through the brine pump 220, and repeats the above process to form the brine path 290. .

따라서, 반도체 공정설비(200)의 내부 챔버(미도시) 또는 웨이퍼 척(미도시) 등은 이상과 같이 순환되는 브라인에 의해 일정한 온도로 유지된다. 여기서, 브라인은 낮은 동결점을 가진 용액 또는 액체로, CaCl2나 NaCl 등의 수용액이 사용될 수 있다. 그리고, 브라인 인렛(210)의 위치 C 또는 브라인 아웃렛(230)의 위치 D 또는 E 중 어느 하나는 온도기준점으로 사용될 수 있다. Therefore, the internal chamber (not shown) or wafer chuck (not shown) of the semiconductor processing equipment 200 is maintained at a constant temperature by the brine circulated as described above. Here, brine is a solution or liquid having a low freezing point, and an aqueous solution such as CaCl 2 or NaCl may be used. In addition, either the position C of the brine inlet 210 or the position D or E of the brine outlet 230 may be used as a temperature reference point.

다음, 냉매 경로(190)에 대해 설명하면, 압축기(100)에서 압축된 프레온 가스 등의 냉매는 응축기(110)에서 응축과정을 수행한 후 전자식 팽창밸브(120, EEV)에서 팽창을 수행한다. Next, referring to the refrigerant path 190, the refrigerant, such as the freon gas compressed by the compressor 100, performs the condensation process in the condenser 110 and then expands in the electronic expansion valve 120 (EEV).

이후, 전자식 팽창밸브(120)에서 팽창을 수행한 냉매는 증발기(130)의 냉매 경로를 통해서 브라운 경로(290)와 열교환되며, 이후 다시 압축기(100)로 유입된다. 따라서, 냉매 경로(190)는 이와 같은 과정을 반복하여 형성된다. Thereafter, the refrigerant that is expanded in the electronic expansion valve 120 is heat-exchanged with the brown path 290 through the refrigerant path of the evaporator 130, and then flows back into the compressor 100. Therefore, the refrigerant path 190 is formed by repeating this process.

이때, 전자식 팽창밸브(120)는 브라인 경로(290) 상의 특정 위치 곧, C나 D 또는 E의 온도를 피드백 받아 PID 제어를 통해 그 개도(Open Degree)를 조절할 수 있다.In this case, the electronic expansion valve 120 may receive a feedback of the temperature of a specific position on the brine path 290, that is, C or D or E, and adjust its open degree through PID control.

따라서, 본 발명에 의하면, 냉매 경로(190)에 전자식 팽창밸브(120)의 원활한 개도 조절기능이 사용되어지기 때문에, 종래 온도식 팽창밸브를 사용함에 따라 야기되었던 부하응답성이 느리거나 저하되는 것을 개선하여 브라인에 부가되는 부하에 대해 신속하게 대응함으로써 브라인 온도의 안정화를 꾀할 수 있게 된다. Therefore, according to the present invention, since the smooth opening degree adjustment function of the electronic expansion valve 120 is used in the refrigerant path 190, the load response caused by using the conventional thermal expansion valve is slowed or decreased. By improving and rapidly responding to the load added to the brine, it is possible to stabilize the brine temperature.

한편, 압축기(100)에서 압축된 냉매는 상술한 바와 같이 응축기(110)로 유입되는 메인 경로 이외에 다른 서브 경로들을 통하여 증발기(130)로 유입될 수 있 다.Meanwhile, the refrigerant compressed by the compressor 100 may be introduced into the evaporator 130 through other sub paths in addition to the main path introduced into the condenser 110 as described above.

다시 말하면, 본 발명에 따른 냉매 경로(190)에는 압축기(100)에서 압축된 냉매가 곧바로 증발기(130)로 바이패스될 수 있도록 복수의 서브 경로들인 바이패스 경로들(181,182,183)이 구비되며, 냉매는 이 바이패스 경로들(181,182,183)을 따라 압축기(100)에서 증발기(130)로 곧바로 유입될 수 있다. In other words, the refrigerant path 190 according to the present invention includes a plurality of sub paths bypass paths 181, 182, and 183 so that the refrigerant compressed by the compressor 100 can be bypassed directly to the evaporator 130. May flow directly from the compressor 100 to the evaporator 130 along these bypass paths 181, 182, 183.

구체적으로, 복수의 바이패스 경로(181,182,183)는 그 전단과 후단의 압력 차이에 의해 작동되는 밸브인 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(Hot gas Bypass Regulator, 'HBR'이라고도 함,150)와 제1 솔레노이드 밸브(160)가 설치되는 제1 바이패스 경로(181)와, 상기 제1 바이패스 경로(181)에 병렬로 연결되고 그 전단과 후단의 압력 차이에 의해 작동되는 밸브인 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)가 설치되는 제2 바이패스 경로(182) 및, 상기 제2 바이패스 경로(182)에 병렬로 연결되고 제2 솔레노이드 밸브(170)가 설치되는 제3 바이패스 경로(183)를 포함한다. Specifically, the plurality of bypass paths 181, 182, and 183 may be a hot gas bypass regulator (also referred to as HBR 150) and a first solenoid, which are valves operated by pressure differences between front and rear ends thereof. The low temperature hot gas bypass, which is a valve connected to the first bypass path 181 in which the valve 160 is installed and the first bypass path 181 in parallel and operated by a pressure difference between the front end and the rear end thereof. A second bypass path 182 in which the regulator 140 is installed, and a third bypass path 183 connected in parallel to the second bypass path 182 and in which the second solenoid valve 170 is installed. Include.

이때, 상기 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)는 그 설정 압력이 고압으로 수동 설정되며, 상기 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)는 그 설정 압력이 저압으로 수동 설정된다. 그리고, 이들 레귤레이터들(140.150)은 서로 다른 사용온도 영역대를 갖도록 구성된다. 따라서, 하나의 핫가스 바이패스 레귤레이터를 이용하면, 브라인의 온도를 특정온도대역에서만 제어할 수 있지만, 본 발명 칠러 장치에는 다수 예를 들면, 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)와 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)가 구비되어 브라인의 온도제어에 이용되어지기 때문에, 브라인의 온도를 특정온도대역이 아닌 넓은 대역에서까지 제어할 수 있게 된다.At this time, the high temperature hot gas bypass regulator 150 is manually set to a high pressure, and the low temperature hot gas bypass regulator 140 is manually set to a low pressure. In addition, these regulators 140.150 are configured to have different use temperature ranges. Therefore, if one hot gas bypass regulator is used, the temperature of the brine can be controlled only in a specific temperature band, but in the chiller device of the present invention, for example, the high temperature hot gas bypass regulator 150 and the low temperature hot Since the gas bypass regulator 140 is used to control the temperature of the brine, it is possible to control the temperature of the brine even in a wide band instead of a specific temperature band.

그리고, 상기 제1 솔레노이드 밸브(160)는 상기 브라인의 설정 온도에 따라 개방되거나 폐쇄되도록 미리 설정된 제어 프로그램에 의해 제어되며, 상기 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)의 전단에 설치된다. 이때, 상기 제1 솔레노이드 밸브(160)는 상기 브라인의 설정 온도가 40℃ 이상일 경우 개방되도록 제어될 수 있고, 상기 브라인의 설정 온도가 40℃ 미만일 경우에는 폐쇄되도록 제어될 수 있다.In addition, the first solenoid valve 160 is controlled by a control program preset to open or close according to the set temperature of the brine, and is installed at the front end of the high temperature hot gas bypass regulator 150. In this case, the first solenoid valve 160 may be controlled to open when the brine set temperature is 40 ° C. or more, and may be controlled to close when the brine set temperature is less than 40 ° C.

또, 상기 제2 솔레노이드 밸브(170)는 상기 브라인의 설정 온도를 기준으로 상기 브라인의 현재 온도에 따라 개방되거나 폐쇄되도록 상기 제어 프로그램에 의해 제어되고, 상기 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)과 병렬로 연결되며, 상기 압축기(100)와 상기 증발기 입구단 사이에 설치된다. 이때, 상기 제2 솔레노이드 밸브(170)는 평상시 폐쇄되어 있고, 상기 브라인의 현재 온도가 상기 브라인의 설정 온도보다 10℃ 이상 낮은 경우 개방되며, 시간의 경과에 따라 상기 브라인의 현재 온도가 상기 브라인의 설정온도와 같아지는 경우 폐쇄될 수 있다. In addition, the second solenoid valve 170 is controlled by the control program to open or close in accordance with the current temperature of the brine based on the set temperature of the brine, the plurality of hot gas bypass regulators (140,150) It is connected in parallel with, and is installed between the compressor 100 and the evaporator inlet end. In this case, the second solenoid valve 170 is normally closed, and is opened when the current temperature of the brine is 10 ° C. or more lower than the set temperature of the brine, and the current temperature of the brine is changed over time. It can be closed if it is equal to the set temperature.

또한, 상기 전자식 팽창밸브(120)는 상기 브라인 경로(290) 상에 위치된 상기 브라인의 특정지점 온도를 피드백 받아 상기 브라인의 설정 온도와 비교하여 그 개도를 PID 제어에 의해 조절할 수 있다. 일실시예로, 상기 전자식 팽창밸브(120)는 디지털화된 전기적 시그날 즉, 펄스를 입력받아 스텝퍼 구동방식으로 0 내지 N 단계로 개도가 변화되는 밸브일 수 있다. In addition, the electronic expansion valve 120 may receive feedback of a specific point temperature of the brine located on the brine path 290 and compare the setting temperature of the brine with PID control. In an embodiment, the electronic expansion valve 120 may be a valve in which the opening degree is changed in 0 to N steps by a stepper driving method by receiving a digitized electrical signal, that is, a pulse.

한편, 냉매 경로(190)와 브라인 경로(290)가 열교환되는 곳은 증발기(130)이다. 즉, 증발기(130)에는 2개의 서로 다른 경로가 중첩되도록 되어 있다. 다시 말하면, 증발기(130)의 일측 경로는 냉매 경로(190)이고 다른 일측 경로는 브라인 경로(290)이다. 따라서, 이 2개의 유체 경로가 상호 열교환됨으로써 브라인의 특정지점(곧, C와 D와 E)의 온도가 일정하게 유지되어진다. 물론 여기서의 2개의 유체 경로는 경로간의 열교환이지 두개의 유체 자체가 혼합되는 것은 아니다. On the other hand, the place where the refrigerant path 190 and the brine path 290 heat exchange is the evaporator 130. That is, two different paths overlap the evaporator 130. In other words, one path of the evaporator 130 is the refrigerant path 190 and the other path is the brine path 290. Therefore, the two fluid paths are heat-exchanged with each other, so that the temperature of the specific point of the brine (that is, C, D, and E) is kept constant. Of course, the two fluid paths here are heat exchanges between the paths, not the two fluids themselves mixing.

이하, 본 발명의 칠러 장치에 적용된 전자식 팽창밸브(EEV,120)의 동작을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the electronic expansion valve (EEV, 120) applied to the chiller device of the present invention.

전자식 팽창밸브(120)는 브라인의 특정지점(C 또는 D 또는 E)의 온도를 피드백 받아서 PID 제어를 통해 그 개도를 조절하게 된다.The electronic expansion valve 120 receives the temperature of a specific point (C or D or E) of the brine to adjust the opening degree through PID control.

예를 들어, 브라인의 특정지점(C 또는 D 또는 E)의 설정 온도를 20℃로 설정한 다음, 현재의 브라인 온도가 설정 온도인 20℃보다 높을 경우 즉, 브라인에 RF 부하가 가해질 경우, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해 그 개도를 증가시키게 되어 증발기(130)로 유입되는 저온의 액체 냉매량을 증가시킴으로써 그와 열교환되는 브라인의 온도를 낮추게 된다.    For example, if the set temperature of a specific point (C or D or E) of the brine is set to 20 ° C, and the current brine temperature is higher than the set temperature of 20 ° C, that is, if an RF load is applied to the brine, Expansion valve 120 is increased by the PID control to increase the amount of low-temperature liquid refrigerant flowing into the evaporator 130 to lower the temperature of the brine heat exchanged with it.

반대로, 현재의 브라인 온도가 설정 온도인 20℃보다 낮을 경우 다시 말하면, 브라인에 RF 부하가 줄거나 제거된 경우, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해 그 개도를 줄이게 되어 증발기(130)로 유입되는 저온의 액체 냉매량을 감소시킴으로써 그와 열교환되는 브라인의 온도를 상승시키게 된다.    On the contrary, when the current brine temperature is lower than the set temperature of 20 ° C. In other words, when the RF load is reduced or removed from the brine, the electronic expansion valve 120 reduces the opening degree by PID control to the evaporator 130. By reducing the amount of the low temperature liquid refrigerant flowing in, it increases the temperature of the brine heat exchanged with it.

이하, 본 발명의 칠러 장치에 적용된 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)의 동작을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the hot gas bypass regulators 140 and 150 applied to the chiller device of the present invention will be described.

전술한 바와 같이, 본 발명의 칠러 장치에 적용된 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)은 그 전단과 후단의 압력 차이에 의해서 작동되는 밸브이므로, 그 전단과 후단 사이에 미리 설정된 압력차가 발생될 때에만 동작된다. As described above, since the hot gas bypass regulators 140 and 150 applied to the chiller apparatus of the present invention are valves operated by the pressure difference between the front end and the rear end, only when a preset pressure difference is generated between the front end and the rear end. It works.

예를 들어, 핫가스 바이패스 레귤레이터의 설정압력이 3bar이고, 증발기 입구의 압력이 2.5bar인 경우에는 0.5bar의 차압이 발생하며, 이에 해당하는 냉매량이 압축기(100)에서 핫가스 바이패스 레귤레이터를 통해서 증발기 입구 측으로 유입된다. For example, when the set pressure of the hot gas bypass regulator is 3 bar and the pressure at the evaporator inlet is 2.5 bar, a differential pressure of 0.5 bar is generated, and the amount of refrigerant corresponding to the hot gas bypass regulator is changed from the compressor 100. Through the evaporator inlet side.

또한, 핫가스 바이패스 레귤레이터의 설정압력이 3bar이고, 증발기 입구의 압력이 0.5bar인 경우에는 2.5bar의 차압이 발생하며, 이에 해당하는 냉매량이 압축기에서 핫가스 바이패스 레귤레이터를 통해서 증발기 입구 측으로 유입된다.In addition, when the set pressure of the hot gas bypass regulator is 3bar and the evaporator inlet pressure is 0.5bar, a differential pressure of 2.5bar is generated, and the amount of refrigerant flows from the compressor to the evaporator inlet side through the hot gas bypass regulator. do.

보다 구체적인 예를 들면, 브라인의 특정지점(C 또는 D 또는 E)의 설정 온도를 20℃로 설정한 다음 현재의 브라인 온도가 설정 온도인 20℃보다 높을 경우 즉, 브라인에 RF 부하가 가해질 경우에는, 브라인과 열교환되는 증발기내 냉매의 증발압력은 상승하게 된다. 따라서, 핫가스 바이패스 레귤레이터의 설정 압력과 증발 압력 간의 차압은 줄어든다. 이에, 압축기(100)에서 압축되어 핫가스 바이패스 레귤레이터로 유입되어 증발기의 전단으로 들어가는 고온의 핫가스량은 줄어들게 되어 브라인의 온도는 낮아지게 된다.More specifically, for example, when the set temperature of a specific point (C or D or E) of the brine is set to 20 ° C, and the current brine temperature is higher than the set temperature of 20 ° C, that is, when RF load is applied to the brine The evaporation pressure of the refrigerant in the evaporator, which exchanges heat with brine, is increased. Thus, the pressure difference between the set pressure and the evaporation pressure of the hot gas bypass regulator is reduced. Accordingly, the amount of hot gas that is compressed by the compressor 100 and flows into the hot gas bypass regulator and enters the front end of the evaporator is reduced, thereby lowering the temperature of the brine.

반대로 현재의 브라인 온도가 설정 온도인 20℃보다 낮을 경우에는 브라인과 열교환되는 증발기내 냉매의 증발 압력은 하강하게 된다. 따라서, 핫가스 바이패스 레귤레이터의 설정 압력과 증발 압력 간의 차압은 늘어난다. 이에, 압축기에서 압축되어 핫가스 바이패스 레귤레이터로 유입되어 증발기 전단으로 들어가는 고온의 핫가스량은 늘어나게 되어 브라인의 온도는 높아지게 된다.On the contrary, when the current brine temperature is lower than the set temperature of 20 ° C, the evaporation pressure of the refrigerant in the evaporator that exchanges heat with the brine drops. Thus, the pressure difference between the set pressure and the evaporation pressure of the hot gas bypass regulator increases. Accordingly, the amount of hot gas that is compressed in the compressor and flows into the hot gas bypass regulator and enters the front end of the evaporator is increased, thereby increasing the temperature of the brine.

이하에서는 본 발명의 전자식 팽창밸브(120)와 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150) 및 솔레노이드 밸브들(160,170)을 이용하여 브라인의 설정 온도를 조절하는 방법의 일실시예에 대해 설명하기로 한다. 이때의 방법은 일실시예로, 아래의 표 1과 같이 솔레노이드 밸브들(160,170)과 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)이 미리 설정되었다고 가정한 예이다. 따라서, 이와 같은 설정 값들을 변경시킬 경우, 본 발명의 칠러 장치는 보다 다양한 형태로 구동될 수 있다. Hereinafter, an embodiment of a method of controlling a set temperature of brine using the electronic expansion valve 120, the hot gas bypass regulators 140 and 150, and the solenoid valves 160 and 170 of the present invention will be described. In this case, as an example, it is assumed that the solenoid valves 160 and 170 and the hot gas bypass regulators 140 and 150 are preset as shown in Table 1 below. Therefore, when changing such setting values, the chiller apparatus of the present invention can be driven in more various forms.

제1 솔레노이드 밸브(160) 개방 조건  Opening condition of the first solenoid valve 160 설정 온도가 40℃이상인 경우 개방  Open when the set temperature is above 40 ℃ 제2 솔레노이드 밸브(170) 개방 조건  Second solenoid valve 170 opening condition 설정 온도 대비 현재 온도가 10℃이상 낮을 경우 개방 Open when current temperature is lower than 10 ℃ 제1 솔레노이드 밸브(160) 폐쇄 조건  Closed condition of the first solenoid valve 160 설정 온도가 40℃미만인 경우 폐쇄  Closed when set temperature is below 40 ℃ 제2 솔레노이드 밸브(170) 폐쇄 조건  Second solenoid valve 170 closing condition 설정 온도와 현재 온도가 같아지는 경우 폐쇄 Closed when the set temperature is equal to the current temperature 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140) 압력 설정 Low Temperature Hot Gas Bypass Regulator (140) Pressure Setting 저압 설정  Low pressure setting 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150) 압력 설정 Hot Gas Bypass Regulator (150) Pressure Setting 고압 설정  High pressure setting

먼저, 설정 온도가 40℃미만이고 또 그 설정 온도 대비 현재 온도가 10℃이상 낮아서 설정 온도를 상승시킬 경우에 대해 설명하면, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해서 그 개도를 0으로 줄이게 된다. First, when the set temperature is less than 40 ℃ and the present temperature is lower than the set temperature by more than 10 ℃ to explain the case of raising the set temperature, the electronic expansion valve 120 reduces the opening degree to 0 by PID control. .

따라서, 냉동 사이클은 압축기(100) → 제2 솔레노이드 밸브(170) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제1 경로와, 압축기(100) → 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제2 경로로 구성되어지며, 냉매는 이 두 경로로 동시에 순환되면서 브라인의 온도를 올리게 된다. Therefore, the refrigerating cycle is the compressor 100 → the second solenoid valve 170 → the refrigerant path in the evaporator 130 → the first path circulated back to the compressor 100, and the compressor 100 → low temperature hot gas bypass Pass regulator 140 → the refrigerant path in the evaporator 130 → is composed of a second path that is circulated back to the compressor 100, the refrigerant is circulated simultaneously in these two paths to raise the temperature of the brine.

이때, 브라인은 이상과 같은 경로들에 의해 공급되어지는 핫가스들과 열교환을 하게 되고, 이 열교환을 통하여 온도가 상승하게 된다. 한편, 브라인의 온도가 설정 온도에 도달하면 상기 제2 솔레노이드 밸브(170)는 폐쇄된다. 따라서, 핫가스는 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)를 통해서만 증발기(130)로 공급되어진다. At this time, the brine is heat-exchanged with the hot gases supplied by the above paths, the temperature is increased through this heat exchange. On the other hand, when the temperature of the brine reaches the set temperature, the second solenoid valve 170 is closed. Therefore, the hot gas is supplied to the evaporator 130 only through the low temperature hot gas bypass regulator 140.

보다 구체적인 예를 들면, 설정 온도를 10℃ → 35℃로 상승시킬 경우, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해서 그 개도를 0으로 줄이게 되며, 냉동 사이클은 전술한 바와 같이, 압축기(100) → 제2 솔레노이드 밸브(170) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제1 경로와, 압축기(100) → 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제2 경로로 구성되어진다. 따라서 냉매는 이 두 경로로 동시에 순환되면서 브라인의 온도를 35℃로 상승시키게 된다. 다음, 브라인의 온도가 35℃에 도달하면 상기 제2 솔레노이드 밸브(170)는 폐쇄되며, 핫가스는 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)를 통해서만 증발기(130)로 공급되어진다. More specifically, for example, when the set temperature is increased from 10 ° C. to 35 ° C., the electronic expansion valve 120 reduces its opening degree to 0 by PID control, and the refrigerating cycle, as described above, the compressor 100. → the second solenoid valve 170 → the refrigerant path in the evaporator 130 → the first path circulated back to the compressor 100, and the compressor 100 → the low temperature hot gas bypass regulator 140 → the evaporator 130 It is composed of a second path that is circulated back to the refrigerant path → the compressor (100). Therefore, the refrigerant is circulated simultaneously in these two paths to increase the temperature of the brine to 35 ℃. Next, when the temperature of brine reaches 35 ° C., the second solenoid valve 170 is closed and hot gas is supplied to the evaporator 130 only through the low temperature hot gas bypass regulator 140.

다음, 설정 온도가 40℃이상이고 또 그 설정 온도 대비 현재 온도가 10℃이상 낮아서 설정 온도를 급격히 상승시킬 경우에 대해 설명하면, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해서 그 개도를 0으로 줄이게 된다. Next, the case where the set temperature is more than 40 ℃ and the current temperature is lower than the set temperature by more than 10 ℃ to explain the case of rapidly increasing the set temperature, the electronic expansion valve 120 to reduce the opening degree to 0 by PID control. do.

따라서, 냉동 사이클은 압축기(100) → 제2 솔레노이드 밸브(170) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제1 경로와, 압축기(100) → 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제2 경로 및, 압축기(100) → 제1 솔레노이드 밸브(160)와 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제3 경로로 구성되어진다.Therefore, the refrigerating cycle is the compressor 100 → the second solenoid valve 170 → the refrigerant path in the evaporator 130 → the first path circulated back to the compressor 100, and the compressor 100 → low temperature hot gas bypass Pass regulator 140 → a refrigerant path in evaporator 130 → a second path circulated back to compressor 100, and compressor 100 → a first solenoid valve 160 and a high temperature hot gas bypass regulator 150 A refrigerant path in the evaporator 130 and a third path circulated back to the compressor 100.

그러나, 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)의 설정 압력이 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)의 설정 압력보다 더 높으므로, 자연히 상기 제2 경로로는 냉매가 흐르지 않게 된다. 따라서, 냉동 사이클은 결국 상기 제1 경로와 상기 제3 경로로만 구성되어지게 되고, 냉매는 이들 경로들을 통해 순환되어져 브라인과 열교환을 하게 되고, 브라인의 온도는 이 열교환을 통해 상승된다. However, since the set pressure of the high temperature hot gas bypass regulator 150 is higher than the set pressure of the low temperature hot gas bypass regulator 140, the refrigerant does not naturally flow in the second path. Thus, the refrigerating cycle eventually consists of only the first path and the third path, the refrigerant is circulated through these paths to exchange heat with brine, and the temperature of the brine is raised through this heat exchange.

한편, 이와 같은 경우에도 브라인의 온도가 설정 온도에 도달하면 상기 제2 솔레노이드 밸브(170)는 폐쇄된다. 따라서, 핫가스는 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)를 통해서만 증발기(130)로 공급되어진다. On the other hand, even in this case, when the brine temperature reaches the set temperature, the second solenoid valve 170 is closed. Therefore, the hot gas is supplied to the evaporator 130 only through the hot gas bypass regulator 150 for high temperature.

보다 구체적인 예를 들면, 설정 온도를 10℃ → 80℃로 상승시킬 경우, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해서 그 개도를 0으로 줄이게 되며, 냉동 사이클은 전술한 바와 같이, 압축기(100) → 제2 솔레노이드 밸브(170) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제1 경로와, 압축기(100) → 제1 솔레노이드 밸브(160)와 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 제3 경로로 구성된다. 따라서, 냉매는 이들 경로로 동시에 순환되면서 브라인의 온도를 80℃로 상승시키게 된다. More specifically, for example, when the set temperature is increased from 10 ° C. to 80 ° C., the electronic expansion valve 120 reduces its opening degree to 0 by PID control, and the refrigerating cycle is the compressor 100 as described above. → the second solenoid valve 170 → the refrigerant path in the evaporator 130 → the first path circulated back to the compressor 100, the compressor 100 → the first solenoid valve 160 and the high temperature hot gas bypass It consists of a third path that is circulated back to the refrigerant path → the compressor (150) → the evaporator (130) → compressor (100). Thus, the refrigerant is circulated simultaneously in these paths to increase the temperature of the brine to 80 ° C.

다음, 브라인의 온도가 80℃에 도달하면 상기 제2 솔레노이드 밸브(170)는 폐쇄되며, 핫가스는 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)를 통해서만 증발기(130)로 공급되어진다. Next, when the temperature of the brine reaches 80 ° C., the second solenoid valve 170 is closed, and hot gas is supplied to the evaporator 130 only through the hot gas bypass regulator 150 for high temperature.

마지막으로, 설정 온도를 하강시킬 경우 예를 들면, 설정 온도를 80℃→20℃로 하강시킬 경우에 대해 설명하면, 전자식 팽창밸브(120)는 PID 제어에 의해서 그 개도를 늘리게 된다. Lastly, when the set temperature is lowered, for example, the case where the set temperature is lowered from 80 ° C. to 20 ° C. will be described. The electronic expansion valve 120 increases its opening degree by PID control.

따라서, 냉동 사이클은 압축기(100) → 응축기(110) → 전자식 팽창밸브(120) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 메인 경로와 함께, 압축기(100) → 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150) → 증발기(130)내 냉매 경로 → 압축기(100)로 다시 순환되어지는 서브 경로들로 구성된다. Therefore, the refrigeration cycle is a compressor 100 → hot condenser 110 → the electronic expansion valve 120 → the refrigerant path in the evaporator 130 → the main path that is circulated back to the compressor 100, the compressor 100 → hot Gas bypass regulators (140,150) → refrigerant path in the evaporator 130 → consists of sub-paths that are circulated back to the compressor (100).

그러나, 온도를 하강시키는 과정에서는 전자식 팽창밸브(120)가 순간적으로 많이 열려서 증발기(130)로 유입될 때의 냉매의 압력(증발기에서의 압력)은 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)의 설정 압력 이상이 된다. 따라서, 압축기(100)와 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)을 경유하여 증발기(130)로 유입되어지는 냉매의 경로 곧, 핫가스 냉매의 경로는 차단되어진다. 이에, 냉매는 압축기(100)와 응축기(110) 및 전자식 팽창밸브(120)로 이어지는 메인 경로로만 순환되어지며, 브라인은 이와 같이 순환되는 냉매와 열교환을 하게 된다. 따라서, 브라인의 온도는 하강된다. However, in the process of lowering the temperature, the pressure of the refrigerant (pressure in the evaporator) when the electronic expansion valve 120 is opened at a moment and flows into the evaporator 130 is set to the set pressure of the hot gas bypass regulators 140 and 150. It becomes abnormal. Therefore, the path of the refrigerant flowing into the evaporator 130 via the compressor 100 and the hot gas bypass regulators 140 and 150, that is, the path of the hot gas refrigerant is blocked. Thus, the refrigerant is circulated only through the main path leading to the compressor 100, the condenser 110, and the electronic expansion valve 120, and brine exchanges heat with the refrigerant circulated in this manner. Thus, the temperature of brine is lowered.

한편, 브라인의 온도가 하강되어질 때 증발기(130) 내의 압력도 서서히 낮아지게 된다. 따라서, 증발기(130)의 압력이 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)의 설정 압력 이하로 낮아지게 되면, 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)의 설정 압력과 증발기(130) 간의 차압이 발생하게 되어 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)은 다시 작동되기 시작한다. 이에, 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)을 통한 핫가스의 냉매는 서서히 증발기(130)로 유입되어지게 되며, 브라인의 온도는 원하는 설정 온도 예를 들면, 20℃로 고정되게 된다. On the other hand, when the temperature of the brine is lowered, the pressure in the evaporator 130 is also gradually lowered. Therefore, when the pressure of the evaporator 130 is lowered below the set pressure of the hot gas bypass regulators 140 and 150, a differential pressure between the set pressure of the hot gas bypass regulators 140 and 150 and the evaporator 130 is generated. Hot gas bypass regulators 140 and 150 begin to operate again. Accordingly, the refrigerant of the hot gas through the hot gas bypass regulators 140 and 150 is gradually introduced into the evaporator 130, and the temperature of brine is fixed at a desired set temperature, for example, 20 ° C.

한편, 본 발명에 따른 칠러 장치에서 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)와 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)를 별도로 사용하는 이유는 핫가스량을 이원화하여 넓은 온도대역(예를 들면, 약 -20℃ ~ +80℃)에서도 브라인의 온도를 원활하게 제어할 수 있도록 하기 위함이다.On the other hand, in the chiller apparatus according to the present invention, the reason for separately using the high temperature hot gas bypass regulator 150 and the low temperature hot gas bypass regulator 140 is to dualize the amount of hot gas so that a wide temperature range (for example, about -20 ℃ ~ + 80 ℃) to smoothly control the temperature of the brine.

즉, 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)만을 사용하면 저온 영역대(예를 들면, 약 -10℃)에서는 핫가스량이 너무 많아지므로 브라인의 온도는 -10℃를 유지하지 못하고 올라가게 되며, 반대로 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)만을 사용하면 고온 영역대(예를 들면, 약 +70℃)에서는 핫가스량이 너무 적어 브라인의 온도는 +70℃까지 올라가지 못하고 정체되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(150)와 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터(140)를 별도로 사용온도 영역대별로 구분하여 다르게 사용함으로 이러한 문제를 해결하고 있다. That is, when only the high temperature hot gas bypass regulator 150 is used, the amount of hot gas increases in the low temperature range (for example, about −10 ° C.) so that the temperature of the brine does not remain at −10 ° C., On the contrary, when only the low temperature hot gas bypass regulator 140 is used, the amount of hot gas is too small in the high temperature range (for example, about + 70 ° C.), and thus the temperature of the brine does not rise to + 70 ° C. and thus becomes stagnant. Therefore, the present invention solves this problem by using the high temperature hot gas bypass regulator 150 and the low temperature hot gas bypass regulator 140 separately for different use temperature ranges.

결론적으로, 본 발명의 칠러 장치에 따르면, 전자식 팽창밸브(120)의 쿨링(cooling) 역할과 핫가스 바이패스 레귤레이터들(140,150)의 히팅(heating) 역할을 원활하게 제어하고 동작시킴으로서, 칠러 장치가 기본적으로 얻고자 하는 브라인의 온도를 일정하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 브라인의 온도 제어를 특정온도대역이 아닌 넓은 대역에서까지 수행할 수 있게 된다.In conclusion, according to the chiller device of the present invention, the chiller device by smoothly controlling and operating the cooling role of the electronic expansion valve 120 and the heating role of the hot gas bypass regulators (140,150), Basically, not only can control the temperature of the brine desired to be constant, but also the temperature control of the brine can be performed in a wide band instead of a specific temperature band.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As mentioned above, although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, it is only an example, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the scope of the present invention should be defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 종래의 일 예에 따른 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 계통도이다. 1 is a system diagram of a chiller apparatus for a semiconductor processing apparatus according to a conventional example.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 계통도이다. 2 is a schematic diagram of a chiller device for a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

Claims (8)

반도체 공정설비, 브라인 인렛, 증발기내 브라인 경로, 브라인 펌프, 브라인 아웃렛 및, 상기 반도체 공정설비를 순환하는 브라인 경로; A semiconductor process facility, a brine inlet, a brine path in an evaporator, a brine pump, a brine outlet, and a brine path circulating through the semiconductor process facility; 압축기, 전자식 팽창밸브, 상기 증발기내 브라인 경로와 열교환하는 증발기내 냉매 경로 및, 상기 압축기를 순환하는 냉매 경로; 및,A refrigerant path in the evaporator for exchanging heat with the compressor, the electronic expansion valve, the brine path in the evaporator, and a refrigerant path for circulating the compressor; And, 상기 압축기와 전단이 연결되고 후단이 상기 증발기의 입력단과 연결되어 상기 전단과 후단의 압력 차이에 의해 작동되어 상기 압축기로부터의 핫가스 냉매를 상기 증발기에 공급하되, 상호 병렬로 연결되고 서로 다른 사용온도 영역대를 갖는 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들을 포함하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. The compressor and the front end are connected and the rear end is connected to the input end of the evaporator is operated by the pressure difference between the front end and the rear end to supply the hot gas refrigerant from the compressor to the evaporator, connected in parallel to each other and different operating temperature Chiller apparatus for semiconductor processing equipment comprising a plurality of hot gas bypass regulators having a zone band. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들은 그 설정 압력이 저압으로 설정되는 저온용 핫가스 바이패스 레귤레이터와 그 설정 압력이 고압으로 설정되는 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터를 포함하고, 각각의 핫가스 바이패스 레귤레이터는 그 설정 압력을 수동으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. The plurality of hot gas bypass regulators include a low temperature hot gas bypass regulator whose set pressure is set to low pressure and a high temperature hot gas bypass regulator whose set pressure is set to high pressure, each of the hot gas bypass regulators. The regulator is a chiller device for semiconductor processing equipment, characterized in that the set pressure can be manually adjusted. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고온용 핫가스 바이패스 레귤레이터의 전단에 설치되고 상기 브라인의 설정온도에 따라 개방되거나 폐쇄되도록 제어 프로그램에 의해 제어되는 제1 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. And a first solenoid valve installed at a front end of the high temperature hot gas bypass regulator and controlled by a control program so as to be opened or closed according to the set temperature of the brine. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제1 솔레노이드 밸브는 상기 브라인의 설정온도가 40℃ 이상일 경우 개방되도록 제어되고, 상기 브라인의 설정온도가 40℃ 미만일 경우에는 폐쇄되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. And the first solenoid valve is controlled to open when the brine set temperature is 40 ° C. or higher and closed to close when the brine set temperature is less than 40 ° C. 10. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 다수의 핫가스 바이패스 레귤레이터들과 병렬로 연결되어 상기 압축기와 상기 증발기 입구단 사이에 설치되고, 상기 제어 프로그램에 의해 상기 브라인의 설정온도를 기준으로 상기 브라인의 현재 온도에 따라 개방되거나 폐쇄되는 제2 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. It is connected in parallel with the plurality of hot gas bypass regulators are installed between the compressor and the evaporator inlet end, and is opened or closed in accordance with the current temperature of the brine based on the set temperature of the brine by the control program A chiller apparatus for a semiconductor process facility, further comprising a second solenoid valve. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 솔레노이드 밸브는 평상시 폐쇄되어 있고, 상기 브라인의 현재 온도가 상기 브라인의 설정온도보다 10℃ 이상 낮은 경우 개방되며, 시간의 경과에 따라 상기 브라인의 현재 온도가 상기 브라인의 설정온도와 같아지는 경우 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. The second solenoid valve is normally closed, and is opened when the current temperature of the brine is lower than the set temperature of the brine by 10 ° C. or more, and as time passes, the current temperature of the brine becomes equal to the set temperature of the brine. Chiller device for semiconductor processing equipment, characterized in that closed. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자식 팽창밸브는 상기 브라인 경로 상에 위치된 상기 브라인의 특정지점 온도를 피드백 받아 상기 브라인의 설정온도와 비교하여 그 개도를 PID 제어에 의해 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. The electronic expansion valve is a chiller device for a semiconductor process facility, characterized in that the feedback by receiving a specific point temperature of the brine located on the brine path compared to the set temperature of the brine by adjusting the opening degree by PID control. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전자식 팽창밸브는 펄스를 입력받아 스텝퍼 구동방식으로 0 내지 N 단계로 개도가 변화되는 밸브인 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. The electronic expansion valve is a chiller device for a semiconductor processing equipment, characterized in that the valve is a valve opening degree is changed in 0 to N steps by the stepper driving method.
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