KR20190082472A - 고정압력유지 액체 공급장치 - Google Patents

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Abstract

가변적인 액체의 공급압력으로 공급되는 액체를 수용하는 베셀(vessel)에 메인 질소(N2)가스 공급수단과 미세압력조정용 질소(N2)가스 가압수단을 설치하고 베셀 내부의 압력을 실시간 모니터링하여 작동을 제어함으로써, 최종 공급단의 일정 고정압력을 유지시켜 매우 안정적인 약품 공급이 가능한 경제성있는 고정압력유지 액체공급장치 및 이를 이용한 액체 공급방법이 개시된다. 고정압력유지 액체 공급장치(100)의 베셀(vessel)(10)에는 지속적으로 일정압력을 유지시키는 액체가 수용되고, 메인 액체공급수단(20)에 의해서 상기 베셀(10)로 적정량의 일정압력유지용 액체가 공급되고, 1차 가압수단(30)에 의해서 상기 베셀(10)로 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스가 공급되고, 2차 가압수단(40)에 의해서 액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하고, 수위센서(60)에 의해 상기 베셀(10)내 액체의 수위가 감지되고, 출력단 압력유지수단(70)에 의해 상기 베셀(10)로부터 배출되는 액체의 배출압력이 일정하게 유지된다.

Description

고정압력유지 액체 공급장치{Apparatus and method for supplying liquid under constant pressure}
본 발명은 고정압력유지 액체공급장치 및 이를 이용한 액체 공급방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변적인 액체의 공급압력으로 공급되는 액체를 수용하는 베셀(vessel)에 메인 질소(N2)가스 공급수단과 미세압력조정용 질소(N2)가스 가압수단을 설치하고 상기 베셀 내부의 압력을 실시간 모니터링하여 작동을 제어함으로써, 최종 공급단의 일정 고정압력을 유지시켜 매우 안정적인 약품 공급이 가능하고 장비의 가동율을 상승시켜 생산량 증대와 품질향상이 가능한 경제적인 고정압력유지 액체공급장치에 관한 것이다.
반도체, LCD 등의 각종 산업현장 제조라인에서 액체를 공급하는 장치는 재료 공급 압력이 불안전하고 너무 높을 때 공급 압력을 안정시키고 감압 효과로 인한 정밀한 디스펜싱 작업을 구현하기 위해서 펌핑장치 이외에 압력 레귤레이터, 차압식 유량계 및 각종 센서들을 조합하여 사용하고 있다.
액체 압력레귤레이터는 펌프에서 고압으로 토출된 액체를 감압하여 적정압으로 프로 펌프에 공급해 토출하는데, 액체의 공급압력(Inlet Pressure)이 다양하게 변화하는 상황에서 일정한 출구압력(Outlet Pressure)을 유지하는 장치로서, 수 없이 많은 장비를 안전하게 작동하기 위해 반드시 필요한 장비다. 압력 레귤레이터는 사용자가 원하는 작업에 가장 적합한 제품을 선택하는 것이 바람직한데, 이때 중요한 고려사항으로는 종류, 재질, 입구 및 출구 압력, 유량 조건, 온도, 압력, 크기, 기타 제한 사항 등이 있다.
차압식 유량계는 구조가 간단하고 액체, 기체, 증기 어느 것에도 적용이 가능하며, 오래전부터 공업용 유량계로 광범위하게 사용되어 왔다. 차압식 유량계의 기본구성은 조임기구와 차압 검출기로 구성되는데, 유체가 흐르는 관로 중간에 조임기구를 설치하여 유체의 통과면적으로 좁게 하면 조임기구에 발생하는 저항에 의하여 그 전후에 압력차가 발생하고, 이 압력차, 즉 차압과 유량과의 사이에는 베르누이의 원리에 의하여 표현할 수 있는 일정한 관계식이 있다. 이 원리를 이용한 것이 차압식 유량계이다. 차압을 발생시키는 센서로는 대표적인 것이 벤츄리 튜브, 오리피스, 유동노즐 V-Cone 등이 있고, 상기 차압검출기는 전송방식, 측정원리에 따라 공기식, 전자식, 광학식으로 크게 나눌 수 있으며, 현재는 전자식이 주종을 이루고 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 종래의 액체 공급장치는 주로 액체를 메인 공급배관에서 직접 공급하는 방식으로, 메인 액체 공급의 승압, 감압의 압력 변화나 메인배관에 수개의 장비를 동시에 연결하여 사용시 메인 공급 압력의 변화로 인하여 액체 공급량의 불규칙한 변화가 많이 발생하여 액체 공급과 후속 공정의 품질에 있어서 문제점이 빈번하게 발생하였다.
또한, 종래의 액체 공급장치를 구성하는 유량계의 종류를 선택할 때 제대로 기능하는 센서를 선택하는 대신에 더 저렴한 가격의 장비를 사용하여 그 장비의 레벨에 맞추는 방식이 빈번하게 시도되고 있는데, 이로 인하여 잘못된 측정에 의한 유지 보수 또는 교체 비용으로 더 많이 비용을 쓰게 되는 문제점이 발생하고 있다. 특히, 전자유량계는 액체가 이동할 때 전자유도법칙으로 발생되는 기전력으로 유량과 유속을 측정하는 상대적으로 신뢰성이 높은 유량계이지만, 가격이 몇천만원대에 달하는 등 고가여서 경제성이 떨어진다.
따라서, 종래의 액체 공급장치의 문제점을 해결하여 출구압력을 일정한 고정압력으로 유지하여 안정적인 약품공급이 가능하고 경제성이 있는 관련장비의 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2007-0054472 호(공개일자: 2007년 05월 29일) 대한민국 등록특허공보 제10-0857551 호(등록일자: 2008년 09월 02일) 대한민국 공개특허공보 제 10-2014-0090639 호(공개일자: 2014년 07월 17일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 메인 공급용 파이프에 직접 연결하여 약품을 공급받는 기존의 구조와는 달리, 가변적인 액체의 공급압력으로 공급되는 액체를 수용하는 베셀(vessel)에 메인 질소(N2)가스 공급수단과 미세압력조정용 질소(N2)가스 가압수단을 설치하고 상기 베셀 내부의 압력을 실시간 모니터링하여 작동을 제어함으로써, 메인 공급 압력의 대외적인 영향으로 변화하는 압력에도 불구하고 최종 공급단의 일정 고정압력을 유지시키도록 작동되어 매우 안정적인 약품 공급이 가능하고 장비의 가동율을 상승시켜 생산량 증대와 품질이 향상되는 고정압력유지 액체 공급장치를 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기 베셀 내부와 약품 배관 내의 압력 감지센서에 의해 압력이 실시간 지속적으로 측정되고 압력 이상 발생시 신속한 배기가 이루어져 안정적인 약품의 공급이 가능한 고정압력유지 액체 공급장치를 제공하려는 것이다.
전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 본 발명은, 고정압력유지 액체 공급장치로서,
지속적으로 일정압력을 유지시키는 액체를 수용하는 베셀(vessel);
상기 베셀에 유체 연결되고, 적정량의 일정압력유지용 액체를 상기 베셀로 공급하기 위한 메인 액체공급수단;
상기 베셀에 유체 연결되고, 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 상기 베셀에 공급하기 위한 1차 가압수단;
상기 베셀에 유체 연결되고, 상기 액체의 공급압력과 상기 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하여 상기 베셀 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 2차 가압수단;
상기 베셀에 설치되어 상기 베셀내 액체의 수위를 감지하는 수위센서;
상기 베셀로부터 배출되는 액체의 배출압력을 일정하게 유지하기 위한 출력단 압력유지수단; 및
상기 고정압력유지 액체 공급장치의 전체적인 작동을 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치를 제공한다.
상기 고정압력유지 액체 공급장치는, 상기 베셀내에서 이상과압이 감지되는 경우 상기 베셀로부터 질소(N2)가스를 외부로 강제 배기시키기 위한 과압방지 배기수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명은, 전술한 바와 같은 고정압력유지 액체 공급장치를 이용한 고정압력유지 액체 공급방법으로서,
상기 고정압력유지 액체 공급장치가 작동을 개시하여 상기 베셀내의 액체 수위가 일정 수위에 도달할 때까지 상기 제어부는 상기 출력단 압력유지수단의 제5 펌프 및 출력단 오토밸브의 작동을 오프(off)시켜서 다음 작업단 쪽으로의 액체 공급을 중단시키고, 이러한 상태에서 상기 메인 액체공급수단의 액체입력단 오토밸브를 계속 개방된 상태로 유지하여 상기 베셀내로 미리 설정한 소정의 압력으로 액체 공급을 계속적으로 수행하는 단계(S1);
상기 베셀에 설치된 상기 수위센서가 상기 베셀내의 액체 수위를 감지하여 수위감지신호를 상기 제어부로 보내면, 상기 제어부는 상기 베셀내의 액체 수위가 최저수위(LL)에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계;
상기 단계(S2)의 수행 결과, 상기 베셀내의 액체 수위가 최저수위(LL) 이상으로 상승하게 되는 경우, 상기 출력단 오토밸브의 작동을 온(on) 시켜서 상기 베셀로부터 다음 작업단으로 액체를 공급하는 단계(S3);
상기 단계(S3) 후에, 상기 베셀내의 액체 수위가 최고수위(H)에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S4);
상기 단계(S4)의 수행 결과, 상기 베셀내의 액체 수위가 최고수위(H) 이상에 도달하게 되는 경우, 상기 메인 액체입력단 오토밸브가 오프(off)되어 상기 베셀로의 액체공급이 중단되고, 이러한 상태에서, 상기 1차 가압수단이 작동하여 일정한 고정압력의 질소(N2)가스를 상기 베셀로 공급하는 단계(S5);
상기 단계(S5) 후에, 상기 메인 액체공급수단의 메인 액체입력단 압력센서로부터 전달되는 액체의 공급압력과 상기 1차 가압수단의 질소가스 압력센서로부터 전달되는 메인 질소(N2)가스의 공급압력을 기초로 하여 이들 압력의 합이 상기 베셀내에 기설정한 목표압력보다 큰지 여부를 판단하는 단계(S6);
상기 단계(S6)의 수행 결과, 액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 공급압력의 합이 상기 목표압력에 미달하는 경우, 상기 2차 가압수단의 제3 펌프를 작동시키고 질소가스 공급용 오토밸브를 개방시켜서 상기 베셀내로 미세압력 조절용 질소(N2)가스를 추가 공급하는 단계(S7-1);
상기 단계(S6)의 수행 결과, 액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 공급압력의 합이 상기 목표압력을 초과하는 경우, 상기 질소가스 공급용 오토밸브를 오프(off)시키고 배기펌프인 제4 펌프를 작동시키고 질소가스 배기용 오토밸브를 개방시켜서 상기 베셀로부터 질소(N2)가스를 배기시키는 단계(S7-2);
상기 베셀내에서 미리 설정한 압력에 해당하는 지나친 과압이 감지되는지 여부를 판단하는 단계(S8);
상기 단계(S8)의 수행 결과, 상기 베셀내에서 지나친 과압이 감지되는 경우, 과압방지 배기수단을 개방시켜서 질소(N2)가스를 외부에 강제 배기시키는 단계(S9-1);
상기 단계(S8)의 수행 결과, 상기 베셀내의 지나친 과압이 감지되지 않는 경우, 상기 과압방지 배기수단을 계속 폐쇄된 상태로 유지시키는 단계(S9-2);
상기 단계(S9-2) 후에, 상기 베셀내의 액체 수위가 저수위(L)에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계(S10); 그리고
상기 단계(S10)의 수행 결과, 상기 베셀내의 액체 수위가 저수위(L)에 도달하는 경우, 상기 질소가스 배기용 오토밸브를 오프(off)시키고 상기 액체입력단 오토밸브를 개방하여 액체의 공급을 재개하는 단계(S11);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체,LCD 및 산업 제조용 고정압력유지 액체 공급장치는 메인 공급용 파이프에 직접 연결하여 약품을 공급 받는 구조와는 달리, 메인 공급 압력의 대외적인 영향에 의해 변화하는 압력을 1차 가압수단 및 미세 조정용 질소가스 가압 수단의 공동작용에 의해 최종 공급단의 일정 고정압력을 유지하도록 작동됨으로써, 매우 안정적인 약품 공급이 가능하여 장비의 가동율을 상승시켜 생산량 증대와 품질이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 베셀 내부와 약품 배관내의 압력 감지센서에 의해 압력이 계속적으로 측정되고 압력 이상 발생시 신속한 배기가 이루어져 안정적인 약품의 공급이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고정압력유지 액체 공급장치의 전체적인 구성을 도식적으로 나타낸 도면;
도 2는 도 1에 도시된 고정압력유지 액체 공급장치의 개략적인 블록 다이어그램; 및
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 2에 도시된 고정압력유지 액체 공급장치를 이용하여 수행되는 고정압력유지 액체 공급방법의 순서도.
본 출원의 도면과 그 상세한 설명은 단지 본 발명의 실시 예들에 관한 것이다. 여기에서 발표한 기구 및 방식들의 장점 및 다른 특징들은 본 발명의 대표적인 실시 예를 나타낸 첨부도면들을 참조한 상세한 설명을 통해서 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 보다 명백해질 것이다. 다르게 강조하지 않는 한, 도면을 통해서 유사하거나 대응하는 요소들은 유사하거나 대응하는 참조부호들로서 나타내어질 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시 예를 상세하게 설명하기 전, 본 발명은 하기의 명세서에 발표하거나 도면에 나타낸 구성 및 부품들의 배열로 본 출원에서 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들이 가능하고 다양한 방식으로 실행 및 수행될 수 있다. 또한, 여기에 채용된 어법과 용어는 설명을 목적으로 한 것으로서 제한하는 것으로 간주되지 않음을 알 수 있을 것이다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고정압력유지 액체 공급장치 및 이를 이용한 고정압력유지 액체 공급방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고정압력유지 액체 공급장치의 구성이 나타나 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고정압력유지 액체 공급장치(100)는, 지속적으로 일정압력을 유지시키는 액체를 수용하는 베셀(vessel)(10); 상기 베셀(10)에 유체 연결되고, 적정량의 일정압력유지용 액체를 상기 베셀(10)로 공급하기 위한 메인 액체공급수단(20); 상기 베셀(10)에 유체 연결되고, 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 베셀(10)에 공급하기 위한 1차 가압수단(30); 상기 베셀(10)에 유체 연결되고, 상기 액체의 공급압력과 상기 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하여 상기 베셀(10) 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 2차 가압수단(40); 상기 베셀(10)내에서 이상과압이 감지되는 경우 상기 베셀(10)로부터 질소(N2)가스를 외부로 강제배기시키는 과압방지 배기수단(50); 상기 베셀(10)에 설치되어 베셀(10)내 액체의 수위를 감지하는 수위센서(60); 상기 베셀(10)로부터 배출되는 액체의 배출압력을 일정하게 유지하기 위한 출력단 압력유지수단(70); 및 상기 고정압력유지 액체 공급장치(100)의 전체적인 작동을 제어하는 제어장치(80);를 포함한다.
상기 메인 액체공급수단(20)은 일정압력 유지용 액체를 베셀(10)내로 펌핑하기 위한 제1 펌프(22)를 포함하고, 상기 제1 펌프(22)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제1 도관(21)에 설치되는 메인 액체입력단 오토밸브(24), 및 메인 액체입력단 압력센서(26)를 포함한다.
상기 1차 가압수단(30)은 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 베셀(10)내로 펌핑하기 위한 제2 펌프(32)를 포함하고, 상기 제2 펌프(32)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제2 도관(21)에 설치되는 메인 질소가스 압력센서(36)를 포함한다.
상기 2차 가압수단(40)은 미세 압력조정용 질소(N2)가스를 베셀(10)내로 펌핑하기 위한 제3 펌프(42)를 포함하고, 상기 제3 펌프(42)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제3 도관(41)에 설치되는 질소가스 공급용 오토밸브(44)를 포함한다. 또한, 상기 2차 가압수단(40)은 베셀(10)내로 공급된 질소(N2)가스의 일부를 배기하기 위한 배기펌프인 제4 펌프(48), 상기 제4 펌프(48)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제4 도관(45)에 설치되는 질소가스 배기용 오토밸브(46)를 포함한다.
상기 과압방지 배기수단(50)은 베셀(10)과 유체 연결되어 외부로 연장되는 별도의 도관(도시되지 않음)에 설치되는 릴리프 밸브로 이루어지며, 앞서 설명한 바와 같이 베셀(10)내의 과압이 감지되는 경우 질소(N2)가스를 외부에 배기시키는 기능을 수행한다.
상기 출력단 압력유지수단(70)은, 베셀(10)로부터 배출되는 액체를 다음 작업단의 수요처, 예를 들어 믹싱 챔버(도시되지 않음)로 공급하기 위해 펌핑작업을 수행하는 제5 펌프(72)를 포함하고, 상기 제5 펌프(72)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제5 도관(71)에 설치되는 적산 유량계(73), 출력단 오토밸브(74), 레귤레이터(75), 및 출력단 압력센서(76)를 포함한다.
하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 고정압력유지 액체 공급장치(100)를 이용한 고정압력유지 액체 공급방법에 대해 설명한다.
일반적으로, 반도체, LCD 등의 각종 산업현장 제조라인에서 액체를 공급하는 장치는 액체의 공급압력(Inlet Pressure)이 변하더라도 일정한 출구압력(Outlet Pressure)을 유지하면서 액체를 공급해야 한다. 즉, 액체를 공급하는 장치내로 도입되는 도입 액체의 공급압력이 변하면, 배출되는 액체의 양도 변하기 때문에 액체의 출구압력을 일정하게 유지시키는 것이 중요하다.
도 3a 및 3b는 도 1 및 2에 도시된 고정압력유지 액체 공급장치를 이용하여 수행되는 고정압력유지 액체 공급방법의 순서도이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 앞서 언급한 바와 같이 액체 공급장치(100)의 베셀(10)은 가변적인 액체의 공급압력으로 도입되는 액체를 수용하여 지속적으로 일정압력을 유지시키는 역할을 하게 되는데, 이를 위해서 베셀(10)내의 압력은 원하는 소정의 압력으로 설정된다. 예를 들어, 베셀(10) 내부의 목표압력을 1kgf/㎠으로 설정할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 본 발명에 따른 고정압력유지 액체 공급장치(100)가 최초로 작동을 개시하는 상태로부터 설명한다.
상기 메인 액체공급수단(20)은 미리 설정한 소정의 압력으로 베셀(10)내로 액체를 공급하게 되는데, 예를 들어 베셀(10) 내부의 목표압력보다 낮은 0.7kgf/㎠의 압력으로 액체를 공급한다. 즉, 제어부(80)로부터 인가되는 신호에 따라 메인 액체공급수단(20)의 제1 펌프(22)를 작동시키고 제1 도관(21)에서 제1 펌프(22)의 하류에 설치된 메인 액체입력단 오토밸브(24)를 개방하여 액체를 공급하게 되는데, 이때 제1 도관(21)에서 제1 펌프(22)의 하류에 설치된 메인 액체입력단 압력센서(26)는 제1 펌프(22)로부터 베셀(10)쪽으로 공급되는 액체의 압력을 감지하게 된다.
고정압력유지 액체 공급장치(100)가 작동을 개시하여 베셀(10)내의 액체 수위가 일정 수위에 도달할 때까지는 제어부(80)는 출력단 압력유지수단(70)의 제5 펌프(72) 및 출력단 오토밸브(74)의 작동을 오프(off)시켜서 믹싱 챔버(도시되지 않음)쪽으로의 액체 공급을 중단시킨 상태하에서, 메인 액체공급수단(20)의 액체입력단 오토밸브(24)를 계속 개방된 상태로 유지하여 베셀(10)내로 계속적인 액체 공급이 이루어지게 한다(단계 S1).
베셀(10)에 설치된 수위센서(60)가 베셀(10)내의 액체 수위를 감지하여 수위감지신호를 제어부(80)로 보내면, 제어부(80)는 베셀(10)내의 액체 수위가 최저수위(LL)에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S2).
만약, 베셀(10)내의 액체 수위가 최저수위(LL)에 미달하는 경우, 상기 단계 S1에서와 같이 제어부(80)는 출력단 압력유지수단(70)의 제5 펌프(72) 및 출력단 오토밸브(74)의 작동을 오프(off)시켜서 다음 작업단, 예를 들어 믹싱 챔버(도시되지 않음)쪽으로의 액체 공급을 중단시킨 상태하에서, 메인 액체공급수단(20)의 액체입력단 오토밸브(24)를 계속 개방된 상태로 유지하여 베셀(10)내로 계속적인 액체 공급이 이루어지게 한다.
만약, 베셀(10)내의 액체 수위가 최저수위(LL) 이상으로 상승하게 되면, 출력단 압력유지수단(70)의 출력단 오토밸브(74)를 작동시켜서 개방된 상태를 유지하게 되고, 이에 의해 베셀(10)로부터 다음 작업단인 믹싱 챔버(도시되지 않음)로 액체를 공급하게 된다(단계 S3).
즉, 제어부(80)는 출력단 압력유지수단(70)의 제5 펌프(72)를 작동시키고 출력단 오토밸브(74)를 개방시켜서 베셀(10)로부터 액체를 제5 도관(71)을 거쳐서 예를 들어 다음 작업단의 믹싱 챔버(도시되지 않음)쪽으로 공급하게 된다. 이때, 제5 도관(71)에 설치된 적산유량계(73)는 베셀(10)로부터 외부로 공급되는 액체의 적정 공급량을 계산하고, 레귤레이터(75)는 베셀(10)로부터 외부로 공급되는 액체의 출구압력을 적정압력, 예를 들어 0.7kgf/㎠로 조절하여 유지시킨다. 레귤레이터(75)의 하류에 배치된 출력단 압력센서(76)는 배출 액체의 압력을 감지하여 제어부(80)로 송출한다. 출력단 압력유지수단(70)의 이와 같은 동작은 베셀(10)내의 액체 수위가 최저수위(LL) 밑으로 떨어지지 않는 한, 항시적으로 이루어지며, 일정 고정압력이 유지되는 액체를 다음 작업단의 공급액체 수요처로 공급하게 되는 것이다.
메인 액체입력단 오토밸브(24)는 계속적으로 개방된 상태를 유지하므로, 제1 펌프(22)에 의해서 고정압력유지용 액체가 베셀(10)내로 계속 공급되고, 이에 의해 베셀(10)내의 액체수위는 저수위(L) 이상으로 상승하게 된다.
다음에는, 베셀(10)에 설치된 수위센서(60)가 베셀(10)내의 액체 수위를 감지하여 수위감지신호를 제어부(80)로 보내면, 제어부(80)는 베셀(10)내의 액체 수위가 최고수위(H)에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S4).
만약, 베셀(10)내의 액체 수위가 최고수위(H)에 도달하지 않았다면, 앞서 언급한 바와 같이 메인 액체입력단 오토밸브(24)를 개방된 상태로 계속 유지하여 액체를 계속적으로 베셀(10)로 공급한다.
만약 액체 수위가 고수위(H) 이상에 도달하게 되면, 제어부(80)로부터 인가되는 신호에 따라 메인 액체입력단 오토밸브(24)가 오프(off)되어 폐쇄된 상태를 유지하게 되고 이에 의해 베셀(10)로의 액체공급을 중단시킨다. 이러한 상태에서, 제어부(80)로부터 인가되는 신호에 따라 1차 가압수단(30)이 작동하여 일정한 고정압력의 질소(N2)가스를 베셀(10)로 공급하게 된다(단계 S5). 즉, 제어부(80)로부터 인가되는 신호에 따라 제2 펌프(32)를 작동시켜서 질소(N2)가스를 베셀(10)로 공급하게 되는데, 이때 제2 도관(31)에서 제2 펌프(32)의 하류에 설치된 질소가스 압력센서(36)는 제2 펌프(32)로부터 베셀(10)쪽으로 공급되는 질소(N2)가스의 압력을 감지하게 된다.
한편, 제어부(80)는 메인 액체입력단 압력센서(26)로부터 전달되는 액체의 공급압력과 질소가스 압력센서(36)로부터 전달되는 메인 질소(N2)가스의 공급압력을 계산하여 2차 가압수단(40)를 작동시켜서 베셀(10)로 미세압력 조절용 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 또는 베셀(10)내의 질소(N2)가스 압력을 배기시킨다.
즉, 제어부(80)는 메인 액체입력단 압력센서(26)로부터 전달되는 액체의 공급압력과 질소가스 압력센서(36)로부터 전달되는 메인 질소(N2)가스의 공급압력을 기초로 하여 이들 압력의 합이 베셀(10)내에 기설정한 목표압력보다 큰지 여부를 판단한다(단계 S6).
만약, 액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 공급압력의 합이 베셀(10) 내부의 목표압력, 예를 들어 1kgf/㎠에 미달하는 경우에는 제3 펌프(42)를 작동시키고 질소가스 공급용 오토밸브(44)를 개방시켜서 베셀(10)내로 미세압력 조절용 질소(N2)가스를 추가 공급한다(단계 S7-1).
만약, 공급액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 공급압력의 합이 베셀(10) 내부의 목표압력, 예를 들어 1kgf/㎠를 초과하는 경우에는, 질소가스 공급용 오토밸브(44)는 오프(off)시켜서 폐쇄된 상태를 유지하고, 배기펌프인 제4 펌프(48)를 작동시키고 질소가스 배기용 오토밸브(46)를 개방시켜서 베셀(10)로부터 질소(N2)가스를 배기시킨다(단계 S7-2).
베셀(10)내의 질소(N2)가스 압력을 외부로 배기시키기 위한 질소가스 배기용 오토밸브(46)의 작동과는 별도로, 제어부(80)는 베셀(10)내에 2차 가압수단(40)에 의해 조절할 수 있는 범위를 넘어설 정도의 지나친 과압, 즉 미리 설정한 압력수준에 해당하는 과압이 감지되는지 여부를 판단한다(단계 S8),
만약, 베셀(10)내에서 지나친 과압이 감지되는 경우, 제어부(80)는 릴리프 밸브(50)를 개방시켜서 질소(N2)가스를 외부에 강제 배기시키는 기능을 수행하게 된다(단계 S9-1).
만약, 베셀(10)내에서 지나친 과압이 감지되지 않는 경우에는, 제어부(80)는 릴리프 밸브(50)를 계속 폐쇄된 상태로 유지시킨다(단계 S9-2).
다음으로, 제어부(80)는 질소가스 배기용 오토밸브(46)의 배기 작동에 의해 베셀(10)내의 액체 수위가 저수위(L)에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S10).
만약, 베셀(10)에 설치된 수위센서(60)가 베셀(10)내의 액체 수위를 감지하여 액체 수위가 저수위(L)에 도달하지 않은 경우에는, 앞서 설명한 바와 같이 질소가스 배기용 오토밸브(46)를 개방시켜서 베셀(10)로부터 질소(N2)가스를 배기시키는 동작을 계속 수행하게 된다.
만약, 베셀(10)에 설치된 수위센서(60)가 베셀(10)내의 액체 수위를 감지하여 액체 수위가 저수위(L)에 도달하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 질소가스 배기용 오토밸브(46)를 오프(off)시켜서 폐쇄된 상태를 유지한다. 이와 함께, 제어부(80)로부터 인가되는 신호에 따라 액체입력단 오토밸브(24)가 개방되어 액체의 공급을 재개하게 된다(S11).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고정압력유지 액체 공급장치(100)를 이용한 고정압력유지 액체 공급방법은 각각의 단계들을 폐루프의 형태로 반복적으로 수행하여, 메인 공급 압력의 대외적인 영향에 의해 변화하는 액체의 공급압력을 1차 가압수단 및 미세 조정용 질소가스 가압 수단의 협동작용에 의해 최종 공급단에서 일정하게 유지시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 베셀(vessel) 20 : 메인 액체공급수단
21,31,31,41,71 : 도관 22,32,42,48,72 : 펌프
24 : 메인 액체입력단 오토밸브 26 : 메인 액체입력단 압력센서
30,40 : 가압수단 36 : 질소가스 압력센서
44 : 질소가스 공급용 오토밸브 46 : 질소가스 배기용 오토밸브
50 : 릴리프 밸브 60 : 수위센서
70 : 출력단 압력유지수단 73 : 적산유량계
74 : 출력단 오토밸브 75 : 레귤레이터
76 : 출력단 압력센서 80 : 제어부

Claims (6)

  1. 고정압력유지 액체 공급장치(100)로서,
    지속적으로 일정압력을 유지시키는 액체를 수용하는 베셀(vessel)(10);
    상기 베셀(10)에 유체 연결되고, 적정량의 일정압력유지용 액체를 상기 베셀(10)로 공급하기 위한 메인 액체공급수단(20);
    상기 베셀(10)에 유체 연결되고, 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 상기 베셀(10)에 공급하기 위한 1차 가압수단(30);
    상기 베셀(10)에 유체 연결되고, 상기 액체의 공급압력과 상기 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하여 상기 베셀(10) 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 2차 가압수단(40);
    상기 베셀(10)에 설치되어 상기 베셀(10)내 액체의 수위를 감지하는 수위센서(60);
    상기 베셀(10)로부터 배출되는 액체의 배출압력을 일정하게 유지하기 위한 출력단 압력유지수단(70); 및
    상기 고정압력유지 액체 공급장치(100)의 전체적인 작동을 제어하는 제어장치(80);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베셀(10)내에서 이상과압이 감지되는 경우 상기 베셀(10)로부터 질소(N2)가스를 외부로 강제 배기시키기 위한 과압방지 배기수단(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 액체공급수단(20)은 일정압력 유지용 액체를 상기 베셀(10)내로 펌핑하기 위한 제1 펌프(22), 상기 제1 펌프(22)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제1 도관(21)에 설치되는 메인 액체입력단 오토밸브(24), 및 메인 액체입력단 압력센서(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 가압수단(30)은 일정 고정압력을 유지하는 질소(N2)가스를 상기 베셀(10)내로 펌핑하기 위한 제2 펌프(32), 상기 제2 펌프(32)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제2 도관(21)에 설치되는 메인 질소가스 압력센서(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 가압수단(40)은 미세 압력조정용 질소(N2)가스를 상기 베셀(10)내로 펌핑하기 위한 제3 펌프(42), 상기 제3 펌프(42)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제3 도관(41)에 설치되는 질소가스 공급용 오토밸브(44), 상기 베셀(10)내로 공급된 질소(N2)가스의 일부를 배기하기 위한 제4 펌프(48), 및 상기 제4 펌프(48)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제4 도관(45)에 설치되는 질소가스 배기용 오토밸브(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력단 압력유지수단(70)은, 상기 베셀(10)로부터 배출되는 액체를 수요처로 공급하기 위해 펌핑작업을 수행하는 제5 펌프(72), 상기 제5 펌프(72)와 상기 베셀(10) 사이에서 연장되는 제5 도관(71)에 설치되는 적산 유량계(73), 출력단 오토밸브(74), 레귤레이터(75), 및 출력단 압력센서(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정압력유지 액체 공급장치.
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