KR20200007365A - 액체 혼합 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정압력유지 액체공급부를 통해 베셀 내부와 약품 배관 내의 압력 감지센서에 의해 압력이 실시간 지속적으로 측정되고 압력 이상 발생시 신속한 배기가 이루어져 안정적인 원액이 공급되고, 원액을 혼합 후 기준 농도를 확인하여 기준 농도에 미치지 못할 경우에는 혼합된 액체를 혼합탱크부로 재전달하여 제트노즐부재를 통해 혼합된 액체를 분사시키고 1차 혼합된 액체의 혼합시간을 단축시켜 혼합 액체의 대량 생산과 안정적인 품질 확보가 가능하다는 장점이 있다.

Description

액체 혼합 공급장치{Mixed liquid supply equipment}
본 발명은 액체 혼합 공급장치에 관한 것으로서, 화학성분을 가지는 다수의 원액을 혼합하여 혼합된 액체를 지정된 공정에 공급하는 액체 혼합 공급장치(1)에 있어서, 다수의 원액이 각각 저장되는 원액저장탱크부(200);와, 각각의 상기 원액저장탱크부(200)로부터 전달된 각각의 원액을 일정압력으로 유지한 상태에서 선택적으로 혼합장치부(300)에 공급하는 고정압력유지 액체공급부(100);와, 상기 고정압력유지 액체공급부(100)로부터 공급된 다수의 원액을 혼합하는 혼합장치부(300);와, 상기 혼합장치부(300)로부터 전달된 혼합된 액체를 저장하는 혼합탱크부(400);와, 상기 혼합탱크부(400)로부터 전달된 액체의 농도량을 확인하는 농도확인부(500);와, 상기 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하는 혼합된 액체를 토출하는 토출라인부(600);와, 상기 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하지 못한 혼합된 액체를 상기 혼합탱크부(400)로 재전달하는 순환라인부(700);로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 공정, LCD 공정, 제약제조 공정 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.
이러한 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.
한편, 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.
한편, 일 실시중인 액체공급장비로는 하기 특허문헌 1의 “액상 제품을 제조하거나 공급하는 방법(대한민국 공개특허공보 제10-2014-0090639호)”가 게시되어 있다.
상기 특허문헌 1의 “액상 제품을 제조하거나 공급하는 방법”은 이산화탄소 또는 아산화질소를 포함하는 기체를 액체에 용해시키기 위하여 다수의 기체 투과성 중공 섬유를 이용하되 상기 섬유의 내부와 연통하는 기체 포트와 상기 섬유를 둘러싼 상기 접촉기 내부 공간과 연통하는 액체용 입력 포트 및 출력 포트를 구비하는 멤브레인 접촉기를 이용하여 액상 제품을 제조하거나 공급하는 방법에 있어서, 상기 기체를 제어된 압력으로 상기 기체 포트에 공급하는 단계;와, 액체 공급부와 연통하는 제1 밸브 입구 포트와 액체용 입구 포트와 연통하는 제1밸브 출구 포트를 포함하는 제1밸브를 통하여 상기 기체보다 높은 압력으로 액체를 상기 액체 공급부에서 상기 액체용 입력 포트로 공급하는 단계;와, 공급탭을 통하여 상기 액체용 출력 포트에서 주위로 상기 기체가 용해되어 있는 액체를 공급하는 단계, 상기 액체를 공급하는 단계는 공급이 개시되는 공급 개시 단계 및 공급이 중단되는 공급 중단 단계를 포함하고, 상기 제1밸브는 상기 공급 개시 단계에서는 상기 공급탭과 함께 개방되고 상기 공급 중단 단계에서는 차단되며, 상기 제1밸브가 차단된 이후부터 상기 제1밸브가 차단된 상태로 유지되는 동안, 상기 공간과 연통하여 액체의 압력 상승을 해제하는 단계;를 포함하는 것이 특징으로서, 액체가 유동하기 위한 요건이 없는 경우에 섬유가 침수되는 것을 방지할 수 있다 액체가 공급되는 짧은 시간 동안, 인가된 기체 압력보다 높은 액체 압력이 적용된다 이는 멤브레인에 장기적인 영향을 미치지 않으며, 상기 접촉기와 상기 공급탭 사이의 튜브에서 탄산 액체가 과포화되는 것을 방지하는 장점이 있었다.
그러나, 상기 특허문헌 1의 “액상 제품을 제조하거나 공급하는 방법”은 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 공급 생산량과 후속 공정의 품질이 저하가 된다는 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0090639호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액체 혼합 공급장치의 구성 중 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 제어하는 고정압력유지 액체공급부를 구성함으로써, 메인 공급 압력의 대외적인 영향으로 변화하는 압력에도 불구하고 최종 공급단의 일정 고정압력을 유지시키도록 작동되어 매우 안정적인 혼합 액체의 공급이 가능하고 장비의 가동율을 상승시켜 생산량 증대와 품질이 향상되는 액체 혼합 공급장치를 제공하는 것이다.
또한, 고정압력유지 액체공급부로부터 공급되는 다수의 원액을 제트노즐부재를 통해 혼합 후 기준 농도를 확인하여 기준 농도에 미치지 못할 경우에는 혼합된 액체를 혼합탱크부로 재전달하여 연속적인 순환을 이루고 제트노즐부재를 통해 혼합된 액체를 분사시키고 1차 혼합된 액체의 혼합시간을 단축시키는 것이 가능한 액체 혼합 공급장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 액체 혼합 공급장치는, 화학성분을 가지는 다수의 원액을 혼합하여 혼합된 액체를 지정된 공정에 공급하는 액체 혼합 공급장치(1)에 있어서, 다수의 원액이 각각 저장되는 원액저장탱크부(200);와, 각각의 상기 원액저장탱크부(200)로부터 전달된 각각의 원액을 일정압력으로 유지한 상태에서 선택적으로 혼합장치부(300)에 공급하는 고정압력유지 액체공급부(100);와, 상기 고정압력유지 액체공급부(100)로부터 공급된 다수의 원액을 혼합하는 혼합장치부(300);와, 상기 혼합장치부(300)로부터 전달된 혼합된 액체를 저장하는 혼합탱크부(400);와, 상기 혼합탱크부(400)로부터 전달된 액체의 농도량을 확인하는 농도확인부(500);와, 상기 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하는 혼합된 액체를 토출하는 토출라인부(600);와, 상기 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하지 못한 혼합된 액체를 상기 혼합탱크부(400)로 재전달하는 순환라인부(700);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정압력유지 액체공급부(100)는, 일정압력을 유지시키는 액체를 수용하는 베셀(vessel)(110)가 형성되고, 상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 적정량의 일정압력유지용 액체를 상기 베셀(110)로 공급하기 위한 메인 액체공급수단(120)이 형성되며, 상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)에 공급하기 위한 1차 가압수단(130)이 형성되고, 상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 상기 액체의 공급압력과 상기 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하여 상기 베셀(110) 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 2차 가압수단(140)이 형성되며, 상기 베셀(110)에 설치되어 상기 베셀(110)내 액체의 수위를 감지하는 수위센서(160)가 형성되고, 상기 베셀(110)로부터 배출되는 액체의 배출압력을 일정하게 유지하기 위한 출력단 압력유지수단(170)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베셀(110)내에서 이상과압이 감지되는 경우 상기 베셀(110)로부터 질소(N2)가스를 외부로 강제 배기시키기 위한 과압방지 배기수단(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 액체공급수단(120)은 일정압력 유지용 액체를 상기 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제1 펌프(122), 상기 제1 펌프(122)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제1 도관(121)에 설치되는 메인 액체입력단 오토밸브(124), 및 메인 액체입력단 압력센서(126)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 가압수단(130)은 일정 고정압력을 유지하는 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제2 펌프(132), 상기 제2 펌프(132)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제2 도관(131)에 설치되는 질소가스 인출용 오토밸브(134), 및 메인 질소가스 압력센서(136)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 가압수단(140)은 미세 압력조정용 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제3 펌프(142), 상기 제3 펌프(142)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제3 도관(141)에 설치되는 질소가스 공급용 오토밸브(144), 상기 베셀(10)내로 공급된 질소(N2)가스의 일부를 배기하기 위한 제4 펌프(148), 및 상기 제4 펌프(148)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제4 도관(145)에 설치되는 질소가스 배기용 오토밸브(146)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 출력단 압력유지수단(170)은, 상기 베셀(110)로부터 배출되는 액체를 수요처로 공급하기 위해 펌핑작업을 수행하는 제5 펌프(172), 상기 제5 펌프(172)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제5 도관(171)에 설치되는 적산 유량계(173), 출력단 오토밸브(174), 레귤레이터(175), 및 출력단 압력센서(176)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합탱크부(400)의 내측에는 상기 순환라인부(700)를 통해 상기 혼합탱크부(400)로 재전달되는 1차 혼합된 액체를 분사시키고 혼합시간이 단축되도록 제트노즐부재(410)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 액체 혼합 공급장치의 구성 중 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 제어하는 고정압력유지 액체공급부를 구성함으로써, 메인 공급 압력의 대외적인 영향으로 변화하는 압력에도 불구하고 최종 공급단의 일정 고정압력을 유지시키도록 작동되어 매우 안정적인 다수 액체의 혼합과 공급이 가능하고 장비의 가동율을 상승시켜 생산량 증대와 품질이 향상된다는 장점이 있다.
또한, 고정압력유지 액체공급부로부터 공급되는 원액을 혼합 후 기준 농도를 확인하여 기준 농도에 미치지 못할 경우에는 혼합된 액체를 혼합탱크부로 재전달하여 제트노즐부재를 통해 혼합된 액체를 분사시키고 1차 혼합된 액체의 혼합시간을 단축시키는 것이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치의 전체 공정 모습을 보인 공정도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치의 구성 중 고정압력유지 액체공급부의 구성을 보인 모식도
도 3은 도 2에 나타낸 고정압력유지 액체공급부의 개략적인 블럭 다이어그램
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치의 구성 중 고정압력유지 액체공급부를 이용하여 수행되는 공급방법을 나타낸 순서도
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치(1)를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치(1)는 크게 원액저장탱크부(200), 고정압력유지 공급부(100), 혼합장치부(300), 혼합탱크부(400), 농도확인부(500), 토출라인부(600) 및 순환라인부(700)로 구성된다.
설명에 앞서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치(1)는 그 작동이 원활히 이루어질 수 있도록 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 혼합 공급장치(1)의 전체를 제어하는 제어부, 고정압력유지 액체공급부(100)를 제어하는 제어장치, 외부의 전원인가장치 등의 연동되는 구성요소들이 구비되어 진 것으로서, 상기 구동요소들을 구성하고 작동되는 원리는 본 발명이 속하는 분야에서 널리 알려진 수준의 기술수준에 해당하므로, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명에 있어서, 원액저장탱크부(200)와 고정압력유지 액체공급부(100)는 원액의 종류에 따라 다수개 형성되는 것이 가능하다.
먼저, 원액저장탱크부(200)에 대하여 설명한다. 상기 원액저장탱크부(200)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 황산 약액, 과산화수소 약액, HF 약액 등의 다수의 원액이 각각 저장되는 구성요소로서, 상기 원액저장탱크부(200)에 저장된 원액은 후술할 각각의 고정압력유지 액체공급부(100)로 제공된다.
다음으로, 고정압력유지 액체공급부(100)에 대하여 설명한다. 상기 고정압력유지 액체공급부(100)는 도 1, 도 2 또는 도 3에 나타낸 것과 같이, 상기 원액저장탱크부(200)로부터 전달된 각각의 원액을 일정압력으로 유지한 상태에서 선택적으로 혼합장치부(300)에 공급하는 구성요소로서, 일정압력을 유지시키는 액체를 수용하는 베셀(vessel)(110), 상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 적정량의 일정압력유지용 액체를 상기 베셀(110)로 공급하기 위한 메인 액체공급수단(120), 상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)에 공급하기 위한 1차 가압수단(130), 상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 상기 액체의 공급압력과 상기 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하여 상기 베셀(110) 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 2차 가압수단(140), 상기 베셀(110)에 설치되어 상기 베셀(110)내 액체의 수위를 감지하는 수위센서(160) 및 상기 베셀(110)로부터 배출되는 액체의 배출압력을 일정하게 유지하기 위한 출력단 압력유지수단(170)으로 이루어진다.
상기 메인 액체공급수단(120)은 일정압력 유지용 액체를 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제1 펌프(122)를 포함하고, 상기 제1 펌프(122)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제1 도관(121)에 설치되는 메인 액체입력단 오토밸브(124), 및 메인 액체입력단 압력센서(126)를 포함한다.
상기 1차 가압수단(130)은 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제2 펌프(132)를 포함하고, 상기 제2 펌프(132)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제2 도관(131)에 설치되는 메인 질소가스 압력센서(136)를 포함한다.
상기 2차 가압수단(140)은 미세 압력조정용 질소(N2)가스를 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제3 펌프(142)를 포함하고, 상기 제3 펌프(142)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제3 도관(141)에 설치되는 질소가스 공급용 오토밸브(144)를 포함한다.
또한, 상기 2차 가압수단(140)은 베셀(110)내로 공급된 질소(N2)가스의 일부를 배기하기 위한 배기펌프인 제4 펌프(148), 상기 제4 펌프(148)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제4 도관(45)에 설치되는 질소가스 배기용 오토밸브(146)를 포함한다.
과압방지 배기수단(150)은 베셀(110)과 유체 연결되어 외부로 연장되는 별도의 도관(도시되지 않음)에 설치되는 릴리프 밸브로 이루어지며, 앞서 설명한 바와 같이 베셀(110)내의 과압이 감지되는 경우 질소(N2)가스를 외부에 배기시키는 기능을 수행한다.
상기 출력단 압력유지수단(170)은, 베셀(110)로부터 배출되는 액체를 다음 작업단의 수요처, 예를 들어 믹싱 챔버(도시되지 않음)로 공급하기 위해 펌핑작업을 수행하는 제5 펌프(172)를 포함하고, 상기 제5 펌프(172)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제5 도관(171)에 설치되는 적산 유량계(173), 출력단 오토밸브(174), 레귤레이터(175), 및 출력단 압력센서(176)를 포함한다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 상기 고정압력유지 액체공급부(100)를 이용한 고정압력유지 액체 공급방법에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 베셀(110)은 가변적인 액체의 공급압력으로 도입되는 액체를 수용하여 지속적으로 일정압력을 유지시키는 역할을 하게 되는데, 이를 위해서 베셀(110)내의 압력은 원하는 소정의 압력으로 설정된다. 예를 들어, 베셀(110) 내부의 목표압력을 1kgf/㎠으로 설정할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 본 발명에 따른 고정압력유지 액체공급부(100)가 최초로 작동을 개시하는 상태로부터 설명한다.
상기 메인 액체공급수단(120)은 미리 설정한 소정의 압력으로 베셀(110)내로 액체를 공급하게 되는데, 예를 들어 베셀(110) 내부의 목표압력보다 낮은 0.7kgf/㎠의 압력으로 액체를 공급한다. 즉, 제어장치로부터 인가되는 신호에 따라 메인 액체공급수단(120)의 제1 펌프(122)를 작동시키고 제1 도관(121)에서 제1 펌프(122)의 하류에 설치된 메인 액체입력단 오토밸브(124)를 개방하여 액체를 공급하게 되는데, 이때 제1 도관(21)에서 제1 펌프(122)의 하류에 설치된 메인 액체입력단 압력센서(126)는 제1 펌프(22)로부터 베셀(110)쪽으로 공급되는 액체의 압력을 감지하게 된다.
상기 고정압력유지 액체공급부(100)가 작동을 개시하여 베셀(110)내의 액체 수위가 일정 수위에 도달할 때까지는 제어장치는 출력단 압력유지수단(170)의 제5 펌프(172) 및 출력단 오토밸브(174)의 작동을 오프(off)시켜서 믹싱 챔버(도시되지 않음)쪽으로의 액체 공급을 중단시킨 상태하에서, 메인 액체공급수단(120)의 액체입력단 오토밸브(124)를 계속 개방된 상태로 유지하여 베셀(110)내로 계속적인 액체 공급이 이루어지게 한다(단계 S1).
베셀(110)에 설치된 수위센서(160)가 베셀(110)내의 액체 수위를 감지하여 수위감지신호를 제어부(80)로 보내면, 제어장치는 베셀(110)내의 액체 수위가 최저수위(LL)에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S2).
만약, 베셀(110)내의 액체 수위가 최저수위(LL)에 미달하는 경우, 상기 단계 S1에서와 같이 제어장치는 출력단 압력유지수단(170)의 제5 펌프(172) 및 출력단 오토밸브(174)의 작동을 오프(off)시켜서 다음 작업단, 예를 들어 믹싱 챔버(도시되지 않음)쪽으로의 액체 공급을 중단시킨 상태하에서, 메인 액체공급수단(120)의 액체입력단 오토밸브(124)를 계속 개방된 상태로 유지하여 베셀(110)내로 계속적인 액체 공급이 이루어지게 한다.
만약, 베셀(110)내의 액체 수위가 최저수위(LL) 이상으로 상승하게 되면, 출력단 압력유지수단(170)의 출력단 오토밸브(174)를 작동시켜서 개방된 상태를 유지하게 되고, 이에 의해 베셀(110)로부터 다음 작업단인 믹싱 챔버(도시되지 않음)로 액체를 공급하게 된다(단계 S3).
즉, 제어장치는 출력단 압력유지수단(170)의 제5 펌프(172)를 작동시키고 출력단 오토밸브(174)를 개방시켜서 베셀(110)로부터 액체를 제5 도관(171)을 거쳐서 예를 들어 다음 작업단의 믹싱 챔버(도시되지 않음)쪽으로 공급하게 된다. 이때, 제5 도관(171)에 설치된 적산유량계(173)는 베셀(110)로부터 외부로 공급되는 액체의 적정 공급량을 계산하고, 레귤레이터(175)는 베셀(110)로부터 외부로 공급되는 액체의 출구압력을 적정압력, 예를 들어 0.7kgf/㎠로 조절하여 유지시킨다. 레귤레이터(175)의 하류에 배치된 출력단 압력센서(176)는 배출 액체의 압력을 감지하여 제어장치로 송출한다. 출력단 압력유지수단(170)의 이와 같은 동작은 베셀(110)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(124)는 계속적으로 개방된 상태를 유지하므로, 제1 펌프(122)에 의해서 고정압력유지용 액체가 베셀(110)내로 계속 공급되고, 이에 의해 베셀(110)내의 액체수위는 저수위(L) 이상으로 상승하게 된다.
다음에는, 베셀(110)에 설치된 수위센서(160)가 베셀(110)내의 액체 수위를 감지하여 수위감지신호를 제어장치로 보내면, 제어장치는 베셀(110)내의 액체 수위가 최고수위(H)에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S4).
만약, 베셀(110)내의 액체 수위가 최고수위(H)에 도달하지 않았다면, 앞서 언급한 바와 같이 메인 액체입력단 오토밸브(124)를 개방된 상태로 계속 유지하여 액체를 계속적으로 베셀(110)로 공급한다.
만약, 액체 수위가 고수위(H) 이상에 도달하게 되면, 제어장치로부터 인가되는 신호에 따라 메인 액체입력단 오토밸브(124)가 오프(off)되어 폐쇄된 상태를 유지하게 되고 이에 의해 베셀(110)로의 액체공급을 중단시킨다. 이러한 상태에서, 제어장치로부터 인가되는 신호에 따라 1차 가압수단(130)이 작동하여 일정한 고정압력의 질소(N2)가스를 베셀(110)로 공급하게 된다(단계 S5). 즉, 제어장치로부터 인가되는 신호에 따라 제2 펌프(132)를 작동시켜서 제2 펌프(132)의 하류에 설치된 질소가스 인출용 오토밸브(134)를 개방하여 질소(N2)가스를 베셀(110)로 공급하게 되는데, 이때 제2 도관(131)에서 질소가스 인출용 오토밸브(134)의 하류에 설치된 질소가스 압력센서(136)는 제2 펌프(132)로부터 베셀(110)쪽으로 공급되는 질소(N2)가스의 압력을 감지하게 된다.
한편, 제어장치는 메인 액체입력단 압력센서(126)로부터 전달되는 액체의 공급압력과 질소가스 압력센서(136)로부터 전달되는 메인 질소(N2)가스의 공급압력을 계산하여 2차 가압수단(140)를 작동시켜서 베셀(110)로 미세압력 조절용 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 또는 베셀(110)내의 질소(N2)가스 압력을 배기시킨다.
즉, 제어장치는 메인 액체입력단 압력센서(126)로부터 전달되는 액체의 공급압력과 질소가스 압력센서(136)로부터 전달되는 메인 질소(N2)가스의 공급압력을 기초로 하여 이들 압력의 합이 베셀(110)내에 기설정한 목표압력보다 큰 지 여부를 판단한다(단계 S6).
만약, 액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 공급압력의 합이 베셀(110) 내부의 목표압력, 예를 들어 1kgf/㎠에 미달하는 경우에는 제3 펌프(142)를 작동시키고 질소가스 공급용 오토밸브(144)를 개방시켜서 베셀(110)내로 미세압력 조절용 질소(N2)가스를 추가 공급한다(단계 S7-1).
만약, 공급액체의 공급압력과 메인 질소(N2)가스의 공급압력의 합이 베셀(110) 내부의 목표압력, 예를 들어 1kgf/㎠를 초과하는 경우에는, 질소가스 공급용 오토밸브(144)는 오프(off)시켜서 폐쇄된 상태를 유지하고, 배기펌프인 제4 펌프(148)를 작동시키고 질소가스 배기용 오토밸브(146)를 개방시켜서 베셀(110)로부터 질소(N2)가스를 배기시킨다(단계 S7-2).
베셀(110)내의 질소(N2)가스 압력을 외부로 배기시키기 위한 질소가스 배기용 오토밸브(146)의 작동과는 별도로, 제어장치는 베셀(110)내에 2차 가압수단(140)에 의해 조절할 수 있는 범위를 넘어설 정도의 지나친 과압, 즉 미리 설정한 압력수준에 해당하는 과압이 감지되는지 여부를 판단한다(단계 S8),
만약, 베셀(110)내에서 지나친 과압이 감지되는 경우, 제어장치는 릴리프 밸브(150)를 개방시켜서 질소(N2)가스를 외부에 강제 배기시키는 기능을 수행하게 된다(단계 S9-1).
만약, 베셀(110)내에서 지나친 과압이 감지되지 않는 경우에는, 제어장치는 릴리프 밸브(150)를 계속 폐쇄된 상태로 유지시킨다(단계 S9-2).
다음으로, 제어장치는 질소가스 배기용 오토밸브(146)의 배기 작동에 의해 베셀(110)내의 액체 수위가 저수위(L)에 도달하였는지 여부를 판단한다(단계 S10).
만약, 베셀(110)에 설치된 수위센서(160)가 베셀(110)내의 액체 수위를 감지하여 액체 수위가 저수위(L)에 도달하지 않은 경우에는, 앞서 설명한 바와 같이 질소가스 배기용 오토밸브(146)를 개방시켜서 베셀(110)로부터 질소(N2)가스를 배기시키는 동작을 계속 수행하게 된다.
만약, 베셀(110)에 설치된 수위센서(160)가 베셀(110)내의 액체 수위를 감지하여 액체 수위가 저수위(L)에 도달하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 질소가스 배기용 오토밸브(416)를 오프(off)시켜서 폐쇄된 상태를 유지한다. 이와 함께, 제어장치로부터 인가되는 신호에 따라 액체입력단 오토밸브(124)가 개방되어 액체의 공급을 재개하게 된다(S11).
즉, 고정압력유지 액체공급부(100)는 각각의 단계들을 폐루프의 형태로 반복적으로 수행하여, 메인 공급 압력의 대외적인 영향에 의해 변화하는 액체(원액)의 공급압력을 1차 가압수단 및 미세 조정용 질소가스 가압 수단의 협동작용에 의해 최종 공급단에서 일정하게 유지시킨다.
한편, 원액저장탱크부(200)와 고정압력유지 액체공급부를 연결하는 주라인에는 원액의 유속, 유량 등을 조절하는 주라인오토밸브(800)이 더 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 혼합장치부(300)에 대하여 설명한다. 혼합장치부(300)는 도 1 에 나타낸 것과 같이, 고정압력유지 액체공급부(100)로부터 공급된 다수의 원액을 혼합하는 장치로서, 복수의 혼합 유닛형태로 이루어지는 것이 가능하다.
다음으로, 혼합탱크부(400)에 대하여 설명한다. 혼합탱크부(400)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 혼합장치부(300)로부터 전달된 혼합된 액체를 저장하는 구성요소로서, 혼합탱크부(400)의 내측에는 제트노즐부재(410)가 형성되어 후술할 순환라인부(700)를 통해 혼합탱크부(400)로 재전달되는 1차 혼합된 액체를 분사시, 액체의 혼합시간이 단축되는 것을 가능하게 한다.
한편, 혼합탱크부(400)와 혼합장치부(300)를 연결하는 주라인에는 혼합된 액체의 유속, 유량 등을 조절하는 주라인오토밸브(800)가 더 설치되는 것이 바람직하고, 일정 이상의 유량을 이동시키기 위하여 주라인펌프(900)도 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 농도확인부(500)에 대하여 설명한다. 농도확인부(500)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 상기 혼합탱크부(400)로부터 전달된 액체의 농도량을 확인하는 구성요소로서, 농도확인부(500)와 혼합탱크부(400)를 연결하는 주라인에는 혼합된 액체의 유속, 유량 등을 조절하는 주라인오토밸브(800)가 더 설치되는 것이 바람직하고, 일정 이상의 유량을 이동시키기 위하여 주라인펌프(900)도 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 토출라인부(600)에 대하여 설명한다. 토출라인부(600)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하는 혼합된 액체를 다음 공정을 위해 토출하는 구성요소로서, 토출라인부(600)에는 혼합된 액체의 유속, 유량 등을 조절하는 주라인오토밸브(800)가 더 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 순환라인부(700)에 대하여 설명한다. 순환라인부(700)는 도 1에 나타낸 것과 같이, 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하지 못한 1차 혼합된 액체를 상기 혼합탱크부(400)로 재전달하는 구성요소로서, 순환라인부(700)에는 혼합된 액체의 유속, 유량 등을 조절하는 주라인오토밸브(800)가 더 설치되는 것이 바람직하다.
도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 액체 혼합 공급장치
100: 고정압력유지 액체공급부
200: 원액저장탱그부
300: 혼합장치부
400: 혼합탱크부
500: 농도확인부
600: 토출라인부
700: 순환라인부
800: 주라인오토밸브
900: 주라인펌프

Claims (8)

  1. 화학성분을 가지는 다수의 원액을 혼합하여 혼합된 액체를 지정된 공정에 공급하는 액체 혼합 공급장치(1)에 있어서,
    다수의 원액이 각각 저장되는 원액저장탱크부(200);
    각각의 상기 원액저장탱크부(200)로부터 전달된 각각의 원액을 일정압력으로 유지한 상태에서 선택적으로 혼합장치부(300)에 공급하는 고정압력유지 액체공급부(100);
    상기 고정압력유지 액체공급부(100)로부터 공급된 다수의 원액을 혼합하는 혼합장치부(300);
    상기 혼합장치부(300)로부터 전달된 혼합된 액체를 저장하는 혼합탱크부(400);
    상기 혼합탱크부(400)로부터 전달된 액체의 농도량을 확인하는 농도확인부(500);
    상기 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하는 혼합된 액체를 토출하는 토출라인부(600);
    상기 농도확인부(500)를 통해 기설정된 농도량을 만족하지 못한 혼합된 액체를 상기 혼합탱크부(400)로 재전달하는 순환라인부(700);로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 고정압력유지 액체공급부(100)는,
    일정압력을 유지시키는 액체를 수용하는 베셀(vessel)(110)가 형성되고,
    상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 적정량의 일정압력유지용 액체를 상기 베셀(110)로 공급하기 위한 메인 액체공급수단(120)이 형성되며,
    상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 일정 고정압력을 유지하는 메인 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)에 공급하기 위한 1차 가압수단(130)이 형성되고,
    상기 베셀(110)에 유체 연결되고, 상기 액체의 공급압력과 상기 메인 질소(N2)가스의 고정압력과의 차압을 세밀하게 조정하도록 질소(N2)가스를 추가 공급하거나 배기하여 상기 베셀(110) 내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 2차 가압수단(140)이 형성되며,
    상기 베셀(110)에 설치되어 상기 베셀(110)내 액체의 수위를 감지하는 수위센서(160)가 형성되고,
    상기 베셀(110)로부터 배출되는 액체의 배출압력을 일정하게 유지하기 위한 출력단 압력유지수단(170)이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  3. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 베셀(110)내에서 이상과압이 감지되는 경우 상기 베셀(110)로부터 질소(N2)가스를 외부로 강제 배기시키기 위한 과압방지 배기수단(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  4. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 메인 액체공급수단(120)은 일정압력 유지용 액체를 상기 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제1 펌프(122), 상기 제1 펌프(122)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제1 도관(121)에 설치되는 메인 액체입력단 오토밸브(124), 및 메인 액체입력단 압력센서(126)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  5. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 1차 가압수단(130)은 일정 고정압력을 유지하는 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제2 펌프(132), 상기 제2 펌프(132)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제2 도관(131)에 설치되는 질소가스 인출용 오토밸브(134), 및 메인 질소가스 압력센서(136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  6. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 2차 가압수단(140)은 미세 압력조정용 질소(N2)가스를 상기 베셀(110)내로 펌핑하기 위한 제3 펌프(142), 상기 제3 펌프(142)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제3 도관(141)에 설치되는 질소가스 공급용 오토밸브(144), 상기 베셀(10)내로 공급된 질소(N2)가스의 일부를 배기하기 위한 제4 펌프(148), 및 상기 제4 펌프(148)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제4 도관(145)에 설치되는 질소가스 배기용 오토밸브(146)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  7. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 출력단 압력유지수단(170)은, 상기 베셀(110)로부터 배출되는 액체를 수요처로 공급하기 위해 펌핑작업을 수행하는 제5 펌프(172), 상기 제5 펌프(172)와 상기 베셀(110) 사이에서 연장되는 제5 도관(171)에 설치되는 적산 유량계(173), 출력단 오토밸브(174), 레귤레이터(175), 및 출력단 압력센서(176)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).
  8. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 혼합탱크부(400)의 내측에는 상기 순환라인부(700)를 통해 상기 혼합탱크부(400)로 재전달되는 1차 혼합된 액체를 분사시키고 혼합시간이 단축되도록 위해 제트노즐부재(410)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 혼합 공급장치(1).




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