KR100568732B1 - Cryogenic system for Thermal Chamber - Google Patents

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KR100568732B1 KR1020030097116A KR20030097116A KR100568732B1 KR 100568732 B1 KR100568732 B1 KR 100568732B1 KR 1020030097116 A KR1020030097116 A KR 1020030097116A KR 20030097116 A KR20030097116 A KR 20030097116A KR 100568732 B1 KR100568732 B1 KR 100568732B1
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문귀원
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Abstract

본 발명은 열진공챔버용 극저온 모사장치에 관한 것으로서, 특히 액화질소(이하 'LN2'라 칭함) 저장탱크에 압력계 및 기화기, 배출장치가 설치되고, LN2 저장탱크와 슈라우드 사이에 분사장치가 설치되며, LN2 저장탱크와 슈라우드에 정량 정압수단이 설치됨으로써, 슈라우드 내에 LN2 저장탱크 내부에 일정한 압력이 유지되도록 하고, 슈라우드에 예냉작용을 행하며, LN2의 소모량을 줄일 수 있도록 한 열진공챔버용 극저온 모사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber, in particular a pressure gauge, a vaporizer, a discharge device is installed in the liquid nitrogen (hereinafter referred to as 'LN2') storage tank, the injection device is installed between the LN2 storage tank and the shroud Cryogenic simulation device for thermal vacuum chamber to maintain constant pressure inside the LN2 storage tank in the shroud, to precool the shroud, and to reduce the consumption of LN2 by installing fixed pressure means in the LN2 storage tank and the shroud. It is about.

본 발명에 따른 열진공챔버용 극저온 모사장치는 극저온 공간을 이루는 슈라우드와, 상기 슈라우드의 주입구 및 배출구가 배관으로 연결되어 LN2가 순환되도록 하는 임시저장탱크와, 상기 임시저장탱크의 배기관에 설치되어 임시저장탱크 내부의 압력을 감지하는 압력계 및 상기 배기관에 설치되어 상기 압력계에 표시되는 임시저장탱크의 압력이 일정치 이상이면 개방되므로 GN2(기화질소)를 배출함으로써, 임시저장탱크의 압력이 설정치 이하로 유지되도록 하는 제 1 솔레노이드 밸브로 이루어지는 정압수단이 포함된 것을 특징으로 한다.The cryogenic headstock for the thermal vacuum chamber according to the present invention is a shroud constituting a cryogenic space, a temporary storage tank that is connected to the inlet and outlet of the shroud by the pipe and the LN2 is circulated, and installed in the exhaust pipe of the temporary storage tank temporarily A pressure gauge that senses the pressure inside the storage tank and installed in the exhaust pipe to open when the pressure of the temporary storage tank displayed on the pressure gauge is above a certain value, so that the pressure of the temporary storage tank is lower than the set value by discharging GN2 (nitrogen nitrogen). It characterized in that it comprises a positive pressure means consisting of a first solenoid valve to be maintained.

열진공챔버, 슈라우드, 임시저장탱크(Reservoir), ThermocoupleThermal Vacuum Chamber, Shroud, Reservoir, Thermocouple

Description

열진공챔버용 극저온 모사장치 {Cryogenic system for Thermal Chamber} Cryogenic System for Thermal Chamber             

도 1은 종래 기술에 의한 열진공챔버의 열제어계 구성도,1 is a configuration diagram of a thermal control system of a thermal vacuum chamber according to the prior art;

도 2는 종래 기술에 의한 열진공챔버의 온도 분포 특성을 나타낸 그래프,Figure 2 is a graph showing the temperature distribution characteristics of the thermal vacuum chamber according to the prior art,

도 3은 본 발명에 의한 열진공챔버용 극저온 모사장치가 도시된 구성도,3 is a configuration diagram showing a cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber according to the present invention;

도 4는 본 발명에 의한 열진공챔버의 온도 분포 특성을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the temperature distribution characteristic of the thermal vacuum chamber according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

10 : 슈라우드 12 : 온도감지센서10: shroud 12: temperature sensor

14 : 제 2 솔레노이드 밸브 16 : 압력계14 second solenoid valve 16 pressure gauge

20 : 임시저장탱크 22 : 유량계20: temporary storage tank 22: flow meter

24 : 제 3 솔레노이드 밸브 30 : 정압수단24: third solenoid valve 30: constant pressure means

32 : 압력계 34 : 기화기32: pressure gauge 34: vaporizer

36 : 제 1 솔레노이드 밸브 40 : 분사장치36: first solenoid valve 40: injector

45 : 회수관45: recovery pipe

본 발명은 우주환경을 임의로 조성토록 하는 열진공챔버용 극저온 모사장치에 관한 것으로서, 특히 LN2 저장탱크에 압력계 및 기화기, 배출장치가 설치되고, LN2 저장탱크와 슈라우드 사이에 분사장치가 설치되며, LN2 저장탱크와 슈라우드에 정량 정압수단이 설치됨으로써, 슈라우드 내에 LN2 저장탱크 내부에 일정한 압력이 유지되도록 하고, 슈라우드에 예냉작용을 행하며, LN2의 소모량을 줄일 수 있도록 한 열진공챔버용 극저온 모사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber to arbitrarily create a space environment, in particular a pressure gauge, a vaporizer, a discharge device is installed in the LN2 storage tank, an injection device is installed between the LN2 storage tank and the shroud, LN2 A cryogenic simulation apparatus for a thermovacuum chamber, in which a fixed pressure means is installed in a storage tank and a shroud to maintain a constant pressure inside the LN2 storage tank in the shroud, precool the shroud, and reduce the consumption of LN2. will be.

우주환경은 고진공 환경과 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어진다. 위성체는 지상에서 발사되어 우주궤도에 진입한 순간부터는 계속해서 우주환경에 노출되며 이러한 가혹한 우주환경에 의해서 위성체의 주요부품에 기능장애가 초래되기도 하며, 이는 결국 임무의 실패로 이어지기도 한다. 즉, 우주환경은 지상 환경과는 판이하게 다르기 때문에 지상에서는 제대로 작동하는 것으로 관찰되는 위성체가 우주환경에서는 예상하지 못한 기능장애를 보이기도 하고 이는 때때로 임무성공에 치명적인 영향을 미치기도 한다.The space environment is characterized by a high vacuum environment, a high temperature environment caused by solar radiation, and a harsh environment with repeated cryogenic temperatures. Satellites continue to be exposed to the space environment from the moment they are launched from the ground and enter the orbit, and these harsh space environments can cause malfunctions in major parts of satellites, which can lead to mission failure. In other words, because the space environment is very different from the ground environment, satellites that are observed to function properly on the ground may show unexpected dysfunction in the space environment, which sometimes has a fatal effect on mission success.

상기한 바와 같은 이유들로 인하여 위성체는 지상에서 우주환경시험을 거쳐 기능 및 작동상태를 점검해야 하며, 이를 위해서는 우주환경을 모사 할 수 있는 열진공챔버라고 불리는 우주환경 모사장비가 필요하다.For the reasons mentioned above, satellites must be tested on the ground and tested for their function and operation, and this requires space environment simulation equipment called thermal vacuum chamber that can simulate the space environment.

일반적인 열진공챔버는 크게 진공계와 열제어계로 구분되어 질 수 있는데, 진공계는 열진공챔버 내부를 10-5Torr 이하의 고진공을 형성하기 위한 진공펌프들로 구성되고, 열제어계는 -196℃ 이하의 우주 냉암흑을 모사하기 위해 LN2로 냉각되어지는 슈라우드(Shroud)부대장치들로 구성된다.A general thermal vacuum chamber can be classified into a vacuum system and a thermal control system. The vacuum system is composed of vacuum pumps for forming a high vacuum of 10 -5 Torr or less inside the thermal vacuum chamber, and the thermal control system is -196 ° C or less. It consists of shroud units that are cooled by LN2 to simulate cosmic darkness.

도 1은 종래 기술에 의한 열진공챔버의 열제어계가 도시된 구성도이다.1 is a block diagram showing a thermal control system of a thermal vacuum chamber according to the prior art.

종래 기술에 의한 열진공챔버의 열제어계는 일정 공간을 이루고, LN2 탱크로부터 공급되는 LN2가 담겨져 극저온의 상태를 이루어 우주환경이 모사되는 슈라우드(50)와, 상기 슈라우드(50)와 배관으로 연결되어 슈라우드(50)에 공급된 LN2가 순환되면서 슈라우드 내부가 일정 온도를 유지할 수 있도록 하는 임시저장탱크(60)와, 상기 임시저장탱크(60)와 슈라우드(50) 사이에 설치되어 일정한 압력으로 LN2가 슈라우드(50)에 공급되도록 하는 LN2 펌프(70)와, LN2 탱크로부터 유입된 차가운 GN2를 가열하는 전기히터(82)와, 상기 전기히터(82)에 의해 가열된 상온의 GN2를 슈라우드(50)로 공급하는 블로어(84)가 포함되어 구성된다.The thermal control system of the thermal vacuum chamber according to the prior art forms a predetermined space, contains the LN2 supplied from the LN2 tank, forms a cryogenic state and simulates a space environment, and is connected to the shroud 50 by piping. As the LN2 supplied to the shroud 50 is circulated, the temporary storage tank 60 allows the inside of the shroud to maintain a constant temperature, and the LN2 is installed between the temporary storage tank 60 and the shroud 50 at a constant pressure. LN2 pump 70 to be supplied to the shroud 50, the electric heater 82 for heating the cold GN2 flowing from the LN2 tank, and the GN2 at room temperature heated by the electric heater 82, shroud 50 The blower 84 which supplies to the is included and comprised.

여기서, 상기 슈라우드(50)에 공급되는 GN2는 PID 제어에 의해 서서히 온도가 낮아져 최종으로 슈라우드에는 -160℃까지의 GN2가 공급되어 슈라우드 내부를 -160℃로 모사한다.Here, the GN2 supplied to the shroud 50 is gradually lowered in temperature by PID control, and finally the GN2 up to -160 ° C is supplied to the shroud to simulate the inside of the shroud at -160 ° C.

이후에, 상기 슈라우드(50)가 -160℃ 정도로 냉각이 되면 GN2의 공급을 중단하고 상기 임시저장탱크(60)에 LN2를 공급하고, LN2가 임시저장탱크(60) 용적의 30% 이상 채워지면 LN2 펌프(70)를 이용하여 임시저장탱크(60)의 LN2를 슈라우드(50)에 공급하도록 한다.Afterwards, when the shroud 50 is cooled to about -160 ° C, the supply of GN2 is stopped and LN2 is supplied to the temporary storage tank 60, and when LN2 is filled at least 30% of the volume of the temporary storage tank 60. The LN2 pump 70 is used to supply the LN2 of the temporary storage tank 60 to the shroud 50.

이때, 상기 슈라우드(50) 내부의 온도 변화를 도 2에 도시된 그래프를 참조하여 설명하면, 먼저 상온의 GN2가 공급되어 점차적으로 온도가 감소해 가는 것을 볼 수 있고, GN2의 경우 슈라우드의 모든 부위의 온도는 일정하게 변화하고 있음을 알 수 있다.At this time, if the temperature change inside the shroud 50 will be described with reference to the graph shown in FIG. 2, it can be seen that GN2 is supplied at room temperature first and gradually decreases in temperature. In the case of GN2, all parts of the shroud It can be seen that the temperature of is constantly changing.

이후에, 상기 슈라우드(50)의 내부 온도가 -160℃에 이르러 GN2의 공급이 중단되면, 임시저장탱크(60)에 LN2가 채워지는 동안 슈라우드(50) 내부의 온도가 상승되는 것을 알 수 있으며, 이후에, LN2가 공급되기 시작하면서 슈라우드(50)의 하부에서부터 상부로 서서히 온도가 낮아지는 것을 알 수 있다.Subsequently, when the internal temperature of the shroud 50 reaches -160 ° C and the supply of GN2 is stopped, it can be seen that the temperature inside the shroud 50 increases while the LN2 is filled in the temporary storage tank 60. Then, it can be seen that the temperature is gradually lowered from the bottom of the shroud 50 while the LN2 starts to be supplied.

이렇게 상기 슈라우드(50)의 상부까지 LN2가 채워지면 내부 온도가 -190℃까지 낮아져 열진공챔버 내부에서 우주 냉암흑을 모사하게 된다.When LN2 is filled up to the upper part of the shroud 50, the internal temperature is lowered to −190 ° C. to simulate the cosmic dark black in the thermal vacuum chamber.

그러나, 종래 기술에 의한 열진공챔버의 열제어계는 별도의 장치 없이 LN2 펌프(70)에 의해 극저온의 LN2가 슈라우드(50) 내부에 유입되기 때문에 열 충격이 발생되고, 이에 의해 슈라우드(50)의 수명이 짧아지는 문제점이 있고, 제품 가격이 비싼 LN2 펌프(70)가 설치되기 때문에 열진공챔버에 의한 시험에 소요되는 비용을 절감하기 어려운 문제점이 있다.However, in the thermal control system of the conventional vacuum chamber, since the cryogenic LN2 is introduced into the shroud 50 by the LN2 pump 70 without a separate device, a thermal shock occurs, whereby the shroud 50 There is a problem that the life is shortened, and because the LN2 pump 70 is expensive to install the product, there is a problem that it is difficult to reduce the cost required for the test by the thermal vacuum chamber.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가격이 비싼 LN2 펌프를 설치하지 않고도 슈라우드에 일정한 압력으로 LN2를 공급할 수 있도록 하고, 슈라우드에 LN2를 주입하기 전에 예냉작업을 행하므로 슈라우드에 발생되는 열 충격을 완화시키며, 슈라우드의 온도에 따라 임시저장탱크로부터의 LN2 공급을 제어토록함으로써, LN2의 소모량을 절감할 수 있도록 하는 열진공챔 버용 극저온 모사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is possible to supply LN2 at a constant pressure to the shroud without installing an expensive LN2 pump, so that pre-cooling operation before injecting LN2 into the shroud Its purpose is to provide a cryogenic model for thermal vacuum chambers that mitigates thermal shocks to the shroud and reduces the consumption of LN2 by controlling the LN2 supply from the temporary storage tank according to the shroud temperature. .

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열진공챔버용 극저온 모사장치는 우주환경을 모사하는 열진공챔버에 있어서, 일정 공간을 이루고, 주입구 및 배출구가 형성되며, LN2(액화질소)가 주입되어 극저온 공간을 이루는 슈라우드와, 상기 슈라우드의 주입구 및 배출구가 배관으로 연결되어 LN2가 순환되도록 하는 임시저장탱크와, 상기 임시저장탱크의 배기관에 설치되어 임시저장탱크 내부의 압력을 감지하는 압력계 및 상기 배기관에 설치되어 상기 압력계에 표시되는 임시저장탱크의 압력이 일정치 이상이면 개방되므로 GN2(기화질소)를 배출함으로써, 임시저장탱크의 압력이 설정치 이하로 유지되도록 하는 제 1 솔레노이드 밸브로 이루어지는 정압수단이 포함된 것을 특징으로 한다.Cryogenic thermal chamber for a thermal vacuum chamber according to the present invention for solving the above problems in the thermal vacuum chamber to simulate the space environment, forming a predetermined space, the inlet and outlet are formed, LN2 (liquid nitrogen) is injected A shroud constituting a cryogenic space, an inlet and an outlet of the shroud are connected to a pipe, and a temporary storage tank for circulating LN2, and a pressure gauge installed in an exhaust pipe of the temporary storage tank to sense a pressure inside the temporary storage tank and the exhaust pipe. Is installed in the pressure gauge of the temporary storage tank displayed on the pressure gauge is above a certain value, so that the positive pressure means consisting of a first solenoid valve for discharging GN2 (nitrogen vapor) to maintain the pressure of the temporary storage tank below a set value. Characterized in that included.

이하, 본 발명에 의한 열진공챔버용 극저온 모사장치의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 열진공챔버용 극저온 모사장치가 도시된 구성도이다.Figure 3 is a block diagram showing a cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber according to the present invention.

본 발명에 따른 열진공챔버용 극저온 모사장치는 일정공간을 이루고, 유입구 및 배출구가 형성되어 그 내부로 LN2(액화질소)가 채워지면 극저온 상태를 이루도록 한 슈라우드(10)와, 상기 슈라우드(10)와 배관으로 연결되고, 일정 공간을 이루어 슈라우드 내부의 LN2가 순환되도록 하는 임시저장탱크(20)와, 상기 임시저장탱크(20)에 설치되어 슈라우드(10)에 공급되는 LN2가 일정 압력을 유지하도록 하여 슈라우드(10)에 설정치 이상의 압력이 생성되지 않도록 하는 정압수단(30)과, 상기 임시저장탱크(20)의 일측에 설치되어 슈라우드(10)에 공급되는 LN2를 기화시킨 후에 슈라우드(10)에 공급하여 LN2 공급 전에 GN2(기화질소)를 공급하여 슈라우드(10)에 가해지는 열 충격을 방지하는 분사장치(40)와, 상기 슈라우드(10)에 필요치 이상으로 공급된 LN2를 다시 슈라우드(10)로 회수하기 위한 회수관(45)이 포함되어 구성된다.The cryogenic master head device for the thermal vacuum chamber according to the present invention forms a predetermined space, and the shroud 10 and the shroud 10 to form a cryogenic state when the inlet and the outlet are formed so that LN2 (liquid nitrogen) is filled therein. And a temporary storage tank 20 which is connected to the pipe and forms a predetermined space to circulate the LN2 inside the shroud, and the LN2 installed in the temporary storage tank 20 to supply the shroud 10 to maintain a constant pressure. To the shroud 10 so that the pressure above the set value is not generated, and the shroud 10 is provided on one side of the temporary storage tank 20 to vaporize the LN2 supplied to the shroud 10. Injector 40 to prevent the thermal shock applied to the shroud 10 by supplying GN2 (nitrogen vapor) before supplying the LN2, and the shroud 10 to the LN2 supplied to the shroud 10 more than necessary Includes a return pipe (45) for recovering is configured.

여기서, 상기 슈라우드(10)는 유입구와 배출구에 각각 압력계(16)가 설치되어 슈라우드(10) 내부의 압력을 감지하며, 일정 범위 내로 그 압력이 유지되도록 LN2의 공급을 제어하여 슈라우드 내부에서 안전한 우주환경시험을 행할 수 있도록 한다.Here, the shroud 10 is installed on the inlet and outlet, respectively, the pressure gauge 16 detects the pressure inside the shroud 10, and controls the supply of LN2 so that the pressure is maintained within a certain range to ensure a safe space inside the shroud Allow environmental tests to be performed.

그리고, 상기 슈라우드(10)는 배출구 측에 온도감지센서(12)가 설치되고, 상기 유입구 측에 온도감지센서(12)에서 감지된 온도에 의해 개폐가 결정되는 제 2 솔레노이드 밸브(14)가 설치되는데, 이는 슈라우드(10)에 필요 이상의 LN2가 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 슈라우드(10) 내부가 설정온도 이하의 온도를 이루면 상기 제 2 솔레노이드 밸브(14)를 차단하여 LN2의 공급을 중단하므로 LN2 소비량을 감소시킬 수 있다.In addition, the shroud 10 has a temperature sensor 12 installed on the outlet side, and a second solenoid valve 14 on which the opening and closing is determined by the temperature detected by the temperature sensor 12 on the inlet side. This is to prevent the LN2 from flowing into the shroud 10 more than necessary. When the inside of the shroud 10 reaches a temperature lower than the set temperature, the second solenoid valve 14 is shut off to stop the supply of LN2. LN2 consumption can be reduced.

상기 임시저장탱크(20)는 슈라우드(10)와 배관으로 연결되어 LN2가 슈라우드(10)와 임시저장탱크(20)를 순환하면서 슈라우드(10) 내부의 온도가 설정온도를 유지토록 하는 장치로서, 일 측에 배기관이 설치되고, 배기관 측에 상기 정압수단(30)이 설치됨으로써, 임시저장탱크(20) 내부의 압력이 일정하게 유지되므로 상기 슈라우드(10)에도 일정한 압력으로 LN2를 공급할 수 있도록 한다.The temporary storage tank 20 is connected to the shroud 10 and the pipe, so that LN2 circulates the shroud 10 and the temporary storage tank 20 to maintain the temperature inside the shroud 10, the set temperature, The exhaust pipe is installed at one side, and the positive pressure means 30 is installed at the exhaust pipe side, so that the pressure inside the temporary storage tank 20 is kept constant so that the LN2 can be supplied to the shroud 10 at a constant pressure. .

그리고, 상기 임시저장탱크(20)는 내부에 유량계(22)가 설치되고, 주입구 측에 상기 유량계에 감지되는 LN2의 유량에 따라 개폐 여부가 결정되는 제 3 솔레노이드 밸브(24)가 설치됨으로써, 임시저장탱크(20) 내부에 일정 범위 내의 LN2가 유입되도록 한다.In addition, the temporary storage tank 20 is a temporary flow rate meter 22 is installed therein, and the third solenoid valve 24 is determined whether or not to open or close in accordance with the flow rate of the LN2 sensed by the flow meter on the inlet side, The storage tank 20 allows the LN2 to flow in a predetermined range.

상기 정압수단(30)은 임시저장수단(20) 일 측에 설치된 압력계(32)와, 상기 압력계(32)에 의해 체크되는 압력에 따라 개폐되도록 상기 임시저장탱크(20)의 배기관에 설치된 제 1 솔레노이드 밸브(36)와, 상기 임시저장탱크(20)의 압력이 설정압력 이하로 낮아지면 임시저장탱크(20) 내부의 LN2를 일정량 배출시키고, 기화시켜 다시 임시저장탱크(20)로 공급함으로써, 임시저장탱크(20) 내부의 압력이 상승되도록 하는 기화기(34)가 포함되어 구성된다.The positive pressure means 30 is a pressure gauge 32 installed on one side of the temporary storage means 20 and the first installed in the exhaust pipe of the temporary storage tank 20 to open and close according to the pressure checked by the pressure gauge 32. When the pressure of the solenoid valve 36 and the temporary storage tank 20 is lower than the set pressure or less, by discharging a predetermined amount of LN2 in the temporary storage tank 20, vaporizing it and supplying it to the temporary storage tank 20 again, A vaporizer 34 is included to allow the pressure inside the temporary storage tank 20 to be increased.

이로써, 상기 임시저장탱크(20)는 유량계(22) 및 제 3 솔레노이드 밸브(24), 정압수단(30)에 의해 일정 유량의 LN2가 채워지며, 일정한 압력이 유지되어 과부하에 의해 발생되는 오작동 및 파손이 방지될 수 있다.Thus, the temporary storage tank 20 is filled with the LN2 of a constant flow rate by the flow meter 22, the third solenoid valve 24, the constant pressure means 30, the constant pressure is maintained, and the malfunction generated by the overload and Breakage can be prevented.

상기 분사장치(40)는 극저온의 LN2가 슈라우드(10)에 분사될 때에 발생되는 열 충격을 억제하기 위해 LN2를 기화시키는 장치로서, 통상의 노즐이 사용되며, 상기 노즐은 LN2의 온도를 약 -170℃를 유지하면서 기화시키는 바, LN2를 기화시킬 때 상온으로 LN2의 온도가 변화되는 다른 분사장치와는 차별되는 특징이 있다.The injector 40 is a device for vaporizing the LN2 in order to suppress the thermal shock generated when the cryogenic LN2 is injected to the shroud 10, a conventional nozzle is used, the nozzle is about- The vaporization while maintaining 170 ℃, there is a characteristic that is different from other injectors that the temperature of the LN2 is changed to room temperature when the LN2 is vaporized.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 열진공챔버용 극저온 모사장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber according to the present invention configured as described above are as follows.

먼저, LN2 저장탱크로부터 LN2가 공급되면 상기 임시저장탱크(20)와 슈라우드(10)로 각각 나뉘어 공급되는 바, 상기 슈라우드(10)로 공급되는 LN2는 분사장치(40)를 지나면서 기화되어 슈라우드(10)에 공급되므로 예냉작업이 이루어지며, 이로써, 슈라우드(10)에 극저온의 LN2가 유입되는 것이 억제되어 열 충격을 방지할 수 있다.First, when LN2 is supplied from the LN2 storage tank, the temporary storage tank 20 and the shroud 10 are respectively supplied to the bar, and the LN2 supplied to the shroud 10 is vaporized while passing through the injector 40. Since it is supplied to the (10), the pre-cooling operation is performed, thereby preventing the cryogenic LN2 from flowing into the shroud 10 can be prevented from thermal shock.

그리고, 상기 임시저장탱크(20)로 유입되는 LN2는 상기 유량계(22)에 의해 그 양이 감지되는 바, 임시저장탱크(20) 용적에 70%가 채워지면 이를 감지한 유량계(22)의 전기적 신호에 의해 상기 제 3 솔레노이드 밸브(24)가 닫히므로 임시저장탱크(20)로의 LN2 공급이 중단되고, 상기 임시저장탱크(20) 내부에 LN2 량이 20%이하로 낮아지면 이를 감지한 유량계(22)의 전기적 신호에 의해 상기 제 3 솔레노이드 밸브(24)가 열려져 다시 임시저장탱크(20)로의 LN2 공급이 개시되므로 적당량의 LN2가 공급되도록 한다. 즉, 이를 부연 설명하면, 어떤 통 내부에서 상부와 하부의 압력차이를 측정하여 통 내부유체의 양을 측정하는 것은 충분히 가능한 것으로, 이는 상부가 어떤 일정한 압력을 유지하고 있을 때 하부에서부터 유체(액체질소)가 서서히 차 올라온다면 압력(압력은 단위 면적당 누르는 힘이므로 유체의 부피가 증가하면 질량도 증가하여 압력은 증가)은 증가하므로 이때 상,하부 사이에는 압력 차이가 생기고 이를 환산하면 충분히 유체의 유량을 측정할 수 있게 된다.In addition, the amount of LN2 flowing into the temporary storage tank 20 is detected by the flow meter 22, and when 70% of the volume of the temporary storage tank 20 is filled, the electrical flow rate of the detected flow meter 22 is detected. Since the third solenoid valve 24 is closed by a signal, the supply of LN2 to the temporary storage tank 20 is stopped, and when the amount of LN2 is lowered to 20% or less in the temporary storage tank 20, the flow meter 22 is detected. The third solenoid valve 24 is opened by the electrical signal of) to start supplying LN2 to the temporary storage tank 20 again, so that an appropriate amount of LN2 is supplied. In other words, it is possible to measure the amount of fluid inside the cylinder by measuring the pressure difference between the top and the bottom inside a cylinder, which is a fluid (liquid nitrogen) from the bottom when the top maintains a certain pressure. ) If the pressure gradually rises, the pressure (pressure is the pushing force per unit area, so if the volume of the fluid increases, the mass also increases, the pressure increases) .At this time, there is a pressure difference between the upper and lower parts. You can measure it.

이후에, 예냉작업이 완료되면 상기 제 2 솔레노이드 밸브(14)가 열려져 임시저장탱크(20)의 LN2가 슈라우드(10)에 공급됨으로써, 슈라우드(10)의 내부는 -196℃의 극저온을 이룰 수 있는 바, 상기한 바와 같은 예냉작업에 의해 슈라우드는 -170℃의 온도를 유지하고 있으므로 열 충격을 억제할 수 있다.Subsequently, when the precooling operation is completed, the second solenoid valve 14 is opened to supply LN2 of the temporary storage tank 20 to the shroud 10, whereby the inside of the shroud 10 can achieve a cryogenic temperature of -196 ° C. Since the shroud maintains the temperature of -170 degreeC by the precooling operation as mentioned above, a thermal shock can be suppressed.

이렇게 온도가 낮아지는 현상을 가시적으로 표현하기 위해 도 4에 도시한 바, 이는 상기 슈라우드(10)에 다수 개의 온도감지센서(12)를 부착하여 측정하였으며, 슈라우드(10)의 오른쪽 사이드로부터 TC#1로 시작하는 넘버링을 함으로써, 각 부위별로 온도가 낮아지는 것을 도시하였고, 이로써, 슈라우드(10)의 아래쪽부터 서서히 온도가 하강하는 것을 알 수 있는데, 이것은 LN2가 아래쪽으로 공급되어 위쪽으로 차 올라가는 것임을 알 수 있다.In order to visually express such a phenomenon that the temperature is lowered, it is shown in FIG. 4, which is measured by attaching a plurality of temperature sensing sensors 12 to the shroud 10, and the TC # from the right side of the shroud 10. By numbering starting with 1, it is shown that the temperature is lowered for each part, by this, it can be seen that the temperature gradually decreases from the bottom of the shroud 10, which is that the LN2 is supplied downwards and rises upwards. Able to know.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 열진공챔버용 극저온 모사장치는 임시저장탱크에 압력계 및 제 1 솔레노이드 밸브가 설치됨으로써, 임시저장탱크의 압력이 일정하게 유지되므로 비교적 가격이 비싼 LN2 펌프 없이 동일 압력으로 LN2를 슈라우드에 공급할 수 있어 우주항공시험에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.Cryogenic simplicity for the thermal vacuum chamber according to the present invention configured as described above is installed by the pressure gauge and the first solenoid valve in the temporary storage tank, the pressure of the temporary storage tank is kept constant, so the same pressure without a relatively expensive LN2 pump As a result, LN2 can be supplied to the shroud, thereby reducing the cost of aerospace testing.

또한, 본 발명은 슈라우드 유입구 측에 분사장치가 설치됨으로써, 유입되는 LN2의 온도가 약 -170℃를 유지하면서 기화된 질소가 공급되도록 하므로 슈라우드에 최초 질소 유입 시에 발생되는 열 충격이 방지되어 우주항공시험에 소요되는 장치 보수, 유지비 및 교체 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention is installed by the injection device on the shroud inlet side, so that the vaporized nitrogen is supplied while maintaining the temperature of the incoming LN2 is about -170 ℃ to prevent the thermal shock generated during the first nitrogen inlet to the shroud space There is an advantage in reducing the cost of repairing, maintaining and replacing the equipment required for the aviation test.

또한, 본 발명은 슈라우드에 온도감지센서 및 제 2 솔레노이드 밸브, 회수관이 설치됨으로써, 필요이상으로 슈라우드에 공급되는 LN2를 임시저장장치로 회수시키므로 LN2의 사용량이 절감되어 우주항공시험에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention is installed in the shroud temperature sensor, the second solenoid valve, the recovery pipe is installed, the LN2 supplied to the shroud is recovered more than necessary to the temporary storage device, the use of LN2 is reduced, the cost required for aerospace test There is an advantage to reduce the cost.

Claims (6)

우주환경을 모사하는 열진공챔버에 있어서;In the thermal vacuum chamber to simulate the space environment; 일정 공간을 이루고, 주입구 및 배출구가 형성되며, LN2(액화질소)가 주입되어 극저온 공간을 이루는 슈라우드(10)와,A shroud 10 that forms a predetermined space, an inlet and an outlet are formed, and LN2 (liquid nitrogen) is injected to form a cryogenic space; 상기 슈라우드(10)의 주입구 및 배출구가 배관으로 연결되어 LN2가 순환되도록 하는 임시저장탱크(20)와;A temporary storage tank 20 for connecting the inlet and outlet of the shroud 10 to a pipe to circulate the LN2; 상기 임시저장탱크(20)의 배기관에 설치되어 임시저장탱크(20) 내부의 압력을 감지하는 압력계(32) 및 상기 배기관에 설치되어 상기 압력계(32)에 표시되는 임시저장탱크(20)의 압력이 일정치 이상이면 개방되므로 GN2(기화질소)를 배출함으로써, 임시저장탱크(20)의 압력이 설정치 이하로 유지되도록 하는 제 1 솔레노이드 밸브(36)로 이루어지는 정압수단(30)이 포함된 것을 특징으로 하는 열진공챔버용 극저온 모사장치.The pressure gauge 32 installed in the exhaust pipe of the temporary storage tank 20 to sense the pressure inside the temporary storage tank 20 and the pressure of the temporary storage tank 20 installed on the exhaust pipe and displayed on the pressure gauge 32. If the predetermined value or more is opened, the positive pressure means 30 comprising the first solenoid valve 36 to discharge the GN2 (nitrogen vapor), so that the pressure of the temporary storage tank 20 is maintained below the set value. Cryogenic simulation device for thermal vacuum chamber. 제 1 항에 있어서;The method of claim 1; 상기 열진공챔버용 극저온 모사장치는 슈라우드(10)와 임시저장탱크(20) 사이에 LN2 분사장치(40)가 설치됨으로써, 기화된 GN2를 슈라우드(10)에 공급하는 예냉작업을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 열진공챔버용 극저온 모사장치.The cryogenic temperature control device for the thermal vacuum chamber is installed between the shroud 10 and the temporary storage tank 20, so that the LN2 injection device 40 is preheated to supply the vaporized GN2 to the shroud 10. Cryogenic simulation apparatus for thermal vacuum chamber, characterized in that. 제 1 항에 있어서;The method of claim 1; 상기 슈라우드(10)는 온도감지센서가 있는 배출구측에 설치되어 배출되는 LN2의 온도를 감지하는 온도감지센서(12)와, 상기 온도감지센서(12)에 의해 감지된 온도에 따라 슈라우드(10)의 주입구의 개폐여부를 결정토록 하는 제 2 솔레노이드 밸브(14)가 설치되어 슈라우드(10)가 설정치 이하의 온도를 이루면 LN2의 공급이 중지되도록 한 것을 특징으로 하는 열진공챔버용 극저온 모사장치.The shroud 10 is installed on the outlet side having a temperature sensor, the temperature sensor 12 for detecting the temperature of the discharged LN2, and the shroud 10 according to the temperature detected by the temperature sensor 12 A cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber, characterized in that the supply of LN2 is stopped when the second solenoid valve (14) is installed to determine whether the inlet of the inlet is opened and the shroud (10) reaches a temperature below the set value. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서;The method of claim 1 or 3; 상기 슈라우드(10)는 온도감지센서가 있는 배출구로부터 임시저장탱크(20)로 연결되는 회수관(45)이 설치되어 슈라우드(10)가 설정치 이하의 온도를 이룬 후에 주입된 LN2는 임시저장탱크(20)로 회수되도록 한 것을 특징으로 하는 열진공챔버용 극저온 모사장치.The shroud 10 is a recovery pipe 45 is connected to the temporary storage tank 20 from the outlet having a temperature sensor is installed, the LN2 is injected into the temporary storage tank after the shroud 10 achieves a temperature below the set value ( 20) Cryogenic simulation apparatus for thermal vacuum chamber, characterized in that to be recovered. 제 1 항에 있어서;The method of claim 1; 상기 임시저장탱크(20)는 내측에 설치되어 유입된 LN2를 감지하는 유량계(22)와, 상기 유량계(22)에 의해 감지된 LN2의 양에 따라 임시저장탱크(20) 주입구의 개방 여부를 결정하는 제 3 솔레노이드 밸브(24)가 설치되어 임시저장탱크(20)에 설치범위 내의 LN2가 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 열진공챔버용 극 저온 모사장치.The temporary storage tank 20 determines whether to open the inlet of the temporary storage tank 20 according to the flow meter 22 for detecting the LN2 introduced therein and the amount of LN2 sensed by the flow meter 22. The third solenoid valve 24 is installed so that the LN2 in the installation range flows into the temporary storage tank 20, ultra-low temperature simulation apparatus for a thermal vacuum chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정압수단(30)은 임시저장탱크(20)의 일 측에 설치되어 임시저장탱크(20) 내부의 압력이 설정치 이하로 낮아지면 임시저장탱크(20)로부터 배출되는 LN2를 기화시켜 임시저장탱크(20)로 회수토록 함으로써, 임시저장탱크(20)의 압력을 상승시키는 기화기(34)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열진공챔버용 극저온 모사장치.The positive pressure means 30 is installed on one side of the temporary storage tank 20 when the pressure inside the temporary storage tank 20 is lower than the set value to vaporize the LN2 discharged from the temporary storage tank 20 to the temporary storage tank Cryogenic simulation apparatus for a thermal vacuum chamber, characterized in that it further comprises a vaporizer (34) for increasing the pressure of the temporary storage tank (20) by recovering.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101403066B1 (en) * 2012-07-25 2014-06-02 한국항공우주연구원 Cryogenic thermal environment test device using direct injection of liquid nitrogen

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100918491B1 (en) * 2007-09-28 2009-09-24 한국항공우주연구원 Phase separator of thermal vacuum chamber for high pressure gas depressurization
KR101034824B1 (en) * 2008-12-22 2011-05-16 한국항공우주연구원 open loop thermal control system for multi channel temperature simulation
KR101282703B1 (en) * 2011-10-31 2013-07-05 한국항공우주연구원 Space Simulator
KR20170011237A (en) 2015-07-22 2017-02-02 한국항공우주연구원 Apparatus and method for controlling temperature of cryopump
KR20180052276A (en) * 2016-11-10 2018-05-18 한국항공우주연구원 Closed Loop Thermal Control System Having Phase Separation Apparatus
KR101939329B1 (en) * 2017-08-30 2019-01-16 한국항공우주연구원 Cryogenic gas generator
KR102043515B1 (en) * 2017-12-18 2019-11-12 주식회사 포스코 Low Temperature Tester
KR102115430B1 (en) * 2018-08-30 2020-05-26 한국항공우주연구원 Method for pump or blower maintenance for satellite thermal vacuum chamber
KR102076016B1 (en) 2018-11-28 2020-02-11 창원대학교 산학협력단 Cryogenic loop heat-pipe that can start-up at room temperature
KR102141655B1 (en) 2018-11-28 2020-08-05 창원대학교 산학협력단 Conduction cooling system space environment simulator using cryocooler

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61122470A (en) * 1984-11-16 1986-06-10 株式会社日立製作所 Liquid storage type heat shielding device
JPH07165200A (en) * 1993-12-14 1995-06-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Simulation test device for outer space
JP2000095198A (en) * 1998-09-21 2000-04-04 Nippon Sanso Corp Temperature control base plate and control method for the same
KR20010114026A (en) * 2000-06-20 2001-12-29 장근호 Shroud cooling device for thermal vacuum chamber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61122470A (en) * 1984-11-16 1986-06-10 株式会社日立製作所 Liquid storage type heat shielding device
JPH07165200A (en) * 1993-12-14 1995-06-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Simulation test device for outer space
JP2000095198A (en) * 1998-09-21 2000-04-04 Nippon Sanso Corp Temperature control base plate and control method for the same
KR20010114026A (en) * 2000-06-20 2001-12-29 장근호 Shroud cooling device for thermal vacuum chamber

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101403066B1 (en) * 2012-07-25 2014-06-02 한국항공우주연구원 Cryogenic thermal environment test device using direct injection of liquid nitrogen

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