KR101036283B1 - 적외선 검출기용 분리형 냉각기 - Google Patents
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Abstract
적외선 검출기용 분리형 냉각기가 개시된다. 상기 적외선 검출기용 분리형 냉각기는 제 3 냉매관을 기준으로 지지봉이 단열재로 마련되므로 제 1 및 제 2 냉매관의 열이 지지봉으로 전달되지 않고, 제 4 냉매관에 감긴 밀봉실에 의하여 제 4 냉매관의 열이 하우징측으로 전달되지 않으므로 제 3 냉매관의 냉매의 온도는 균일하다. 즉, 균일한 온도의 냉매를 모세관으로 전달할 수 있으므로 냉각효율이 향상된다
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기의 일부 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기의 단면도.
도 3은 도 2의 "A-A"선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 하우징 120 : 지지봉
130 : 냉매관 140 : 모세관
150 : 밀봉실
본 발명은 적외선 검출기용 분리형 냉각기에 관한 것이다.
적외선 검출기란 0.9∼1,000㎛ 파장대의 적외선을 검출하여 이를 전기적인 신호로 바꾸어 주는 소자를 말한다. 적외선 검출기의 감도를 향상시키기 위해서는 적외선 검출기의 온도와 주위의 온도차를 크게 하여야만 하는데, 이를 위하여 적외선 검출기를 냉각시키는 냉각기가 필요하다.
냉각기는 냉매를 적외선 검출기로 토출하여 적외선 검출기를 냉각시키는데, 종래의 냉각기는 외기와의 열교환을 최소로 하기 위하여 적외선 검출기의 내부에 삽입된 일체형으로 마련된다. 그러나, 종래의 일체형 냉각기는 적외선 검출기와 동일하게 회전되므로 인하여 냉각기에 연결되어 냉각기로 냉매를 공급하는 공급호스가 꼬이는 단점이 있다.
종래의 일체형 냉각기의 단점을 해소하기 위하여 적외선 검출기와 분리된 분리형 냉각기가 개발되었으나, 이는 냉각기의 단열 및 냉각기 내부의 온도를 균일하게 유지하기 어려워 냉각효율이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 단점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각기 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있는 적외선 검출기용 분리형 냉각기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 검출기용 분리형 냉각기는 적외선 검출기와 분리되어 상기 적외선 검출기로 냉매를 분출하는 분리형 냉각기에 있어서,
상기 적외선 검출기로 냉매를 토출하는 토출관이 연통ㆍ설치된 깔때기 형상의 제 1 케이스와 상기 제 1 케이스의 단부에서 연장ㆍ형성되어 상기 제 1 케이스에서 멀어질수록 직경이 커지는 형태로 형성된 제 2 케이스를 가지는 케이스 및 상기 제 2 케이스의 개방면에 결합되는 커버를 가지는 하우징; 상기 제 1 및 제 2 케 이스와 대응되는 형상으로 형성된 제 1 및 제 2 몸체를 가지면서 상기 케이스의 내부에 설치된 지지봉; 상기 지지봉의 제 2 몸체 외면에 감기고 냉매가 주입되며 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 1 토출공이 형성된 제 1 냉매관; 상기 제 1 냉매관과 동일한 형태로 상기 제 1 냉매관의 외면에 감기고 냉매가 주입되며 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 2 토출공이 형성된 제 2 냉매관; 상기 제 2 냉매관과 동일한 형태로 상기 제 2 냉매관의 외면에 감기고 냉매가 주입되며, 상기 모세관과 연통됨과 동시에 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 3 토출공이 형성된 제 3 냉매관; 상기 제 3 냉매관과 동일한 형태로 상기 제 3 냉매관의 외면에 감기고 냉매가 주입되며, 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 4 토출공이 형성된 제 4 냉매관; 상기 지지봉의 제 1 몸체 외주면에 감기며 일단부측은 상기 토출관과 연통되고 타단부측은 상지 제 3 냉매관과 연통된 모세관을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 검출기용 분리형 냉각기를 상세히 설명한다.
압축한 기체를 단열된 좁은 통로를 통해서 빠져나가게 하면 빠져나가기 전후의 기체의 엔탈피는 같게 된다. 이 과정에서 온도변화는 생기지 않지만, 실제 기체의 경우는 분자간 상호작용이 있기 때문에 온도변화가 생긴다. 이 현상을 줄-톰슨(Joule-Thomson)효과라 한다.
일반적으로 상온에서 수소는 온도가 올라가지만 다른 기체는 냉각되는데, 그 정도는 분출 전후의 압력차를 1기압으로 했을 때 산소는 약 0.32℃ 공기는 0.26℃ 냉각된다. 그러므로, 기체를 강하게 압축하여 분출시키면 온도가 극적으로 내려가서 기체를 액화할 수 있는데, 본 실시예에 따른 적외선 검출기용 분리형 냉각기는 이러한 원리를 이용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기의 일부 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각기의 단면도이며, 도 3은 도 2의 "A-A"선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 적외선 검출기와 분리되어 상기 적외선 검출기로 냉매인 액체 질소를 토출하여 상기 적외선 검출기를 냉각시키는 분리형 냉각기(100)는 단열재로 제조된 하우징(110), 지지봉(120), 냉매관(130) 및 모세관(140)을 가진다.
금속재인 하우징(110)은 토출관(115)의 일단부측이 연통ㆍ설치된 케이스(111)와 토출관(115) 타측의 케이스(111)의 개방면에 결합된 커버(118)를 가진다. 케이스(111)는 토출관(115)과 연통된 깔때기 형상의 제 1 케이스(112)와 제 1 케이스(112)의 단부에서 연장ㆍ형성되며 제 1 케이스(112)로부터 멀어질수록 직경이 커지는 형태로 형성된 제 2 케이스(113)를 가진다. 케이스(111)의 전체적인 형상은 깔때기 형상으로 경사지게 형성되는데, 이는 후술할 냉매관(130)의 토출공(131a)에서 토출되는 예냉용(Pre-cooling) 액체 질소와 케이스(111)의 내면 전체가 균일하게 접촉되게 함과 동시에 액체 질소와 케이스(111)의 접촉면적을 넓게하기 위함이다. 환언하면, 만약 케이스(111)가 직사각형태로 형성되면, 케이스(111)의 모서리부위는 상대적으로 액체 질소와 접촉하는 시간이 줄어들므로 액체 질소와의 접촉면적이 작아지게 되고, 케이스(111)의 내면 전체는 액체 질소와 균일하게 접촉되지 않는다. 커버(118)는 제 2 케이스(113)의 개방된 단면(端面)에 결합된다.
지지봉(120)은 제 1 케이스(112)와 대응되는 형상을 가진 제 1 몸체(121)와 제 2 케이스(113)와 대응되는 형상을 가진 제 2 몸체(125)를 가지며, 케이스(111)의 내부에 설치된다. 지지봉(120)은 단열재인 페놀 파이버(Fiber) 수지로 제조되는데, 이로 인해 후술할 냉매관(130)의 열이 지지봉(120)으로 전달되지 않는다.
냉매관(130)은 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)을 가진다. 제 1 냉매관(131)은 제 2 몸체(125)의 외면에 감기고, 제 2 냉매관(133)은 제 1 냉매관(131)과 동일한 형태로 제 1 냉매관(131)의 외면에 감기며, 제 3 냉매관(135)은 제 2 냉매관(133)과 동일한 형태로 제 2 냉매관(133)의 외면에 감기고, 제 4 냉매관(137)은 제 3 냉매관(135)과 동일한 형태로 제 3 냉매관(135)의 외면에 감긴다. 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)에는 냉매가 주입된다.
모세관(140)은 제 1 몸체(121)의 외면에 감기는데, 일단부측은 토출관(115)과 연통되고 타단부측은 제 3 냉매관(135)의 일측과 연통된다.
모세관(140)과 인접하는 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)의 부위에는 냉매가 토출되는 제 1, 2, 3 및 4 토출공(131a,133a,135a,137a)이 각각 형성되고, 커버(118)의 일측에는 제 1, 2, 3 및 4 토출공(131a,133a,135a,137a)으로 토출되어 하우징(110)의 내부로 유입된 냉매가 배출되는 배출공(118a)이 형성된다.
제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)은 동일한 직경의 관으로 마련되고, 제 1, 2, 4 냉매관(131,133,137)의 길이의 합은 제 3 냉매관(135)의 길이 보 다 2∼3배로 마련되는데, 이는 적외선 검출기를 냉각시키기 위한 냉각시간을 단축하기 위한 최적의 비율이다. 그리고, 제 3 냉매관(135)의 직경은 모세관(140)의 직경 보다 4∼5배로 마련되는데, 이는 모세관(140)을 통하여 토출되는 냉매가 상당한 길이를 가지면서 토출되어 적외선 검출기에 맺히게 하기 위한 최적의 비율이다.
커버(118)측에 위치된 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)의 단부측으로 액체 질소 또는 액체 아르곤 등과 같은 냉매가 5600Psi의 압력으로 유입되면, 상기 냉매에 의하여 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)의 내부가 냉각된다. 이와 동시에 제 1, 2, 3 및 4 토출공(131a,133a,135a,137a)으로 토출되어 하우징(110)의 내부로 유입된 냉매에 의하여 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)의 외면 및 케이스(111)의 내면은 냉각된다. 즉, 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)으로 냉매가 유입되면 제 1, 2, 3 및 4 냉매관(131,133,135,137)은 내ㆍ외면이 동시에 냉각되므로 인하여 신속하게 냉각된다. 이때, 냉매관(130)에서 케이스(111)로 토출된 상기 냉매는 케이스(111)의 내부에서 압력 200Psi, 온도 -196℃로 유지된다.
그리고, 제 3 냉매관(135)으로 유입된 냉매는 압력 5000Psi, 온도 -80℃로 모세관(140)으로 유입되고, 모세관(140)으로 유입된 냉매는 압력 500Psi, 온도 -196℃로 토출관(115)으로 유입되어 적외선 검출기로 토출되어 적외선 검출기를 냉각시킨다.
하우징(110)은 금속재이고 지지봉(120)은 플라스틱재이므로 하우징(110)의 열전달율이 훨씬 높다. 그러므로, 제 3 냉매관(135)을 기준으로 지지봉(120)측 및 하우징(110)측의 온도를 균일하게 하려면 열전달율이 낮은 지지봉(120)을 연전달율이 높은 하우징(110) 보다 더 신속하게 냉각시켜야 한다. 이를 위하여, 제 3 냉매관(135)을 기준으로 지지봉(120)측에 제 1 및 제 2 냉매관(131,133)을 설치하고, 하우징(110)측에 제 4 냉매관(137)을 설치한 것이다. 즉, 지지봉(120)측에 두겹의 냉매관을 설치하고 하우징(110)측에 한겹의 냉매관을 설치한 것이다.
제 1 및 제 3 냉매관(131,135)에는 냉각핀(139)이 각각 설치되는데, 냉각핀(139)은 냉매와의 접촉면적을 크게할 뿐만 아니라, 지지봉(120)에 감긴 제 1 냉매관(131) 및 제 2 냉매관(133)에 감긴 제 3 냉매관(135)이 회전되는 것을 방지한다.
지지봉(120)의 제 2 몸체(125)의 양단부측 외면에는 제 1 냉매관(131)을 지지하여 제 1 냉매관(131)이 지지봉(120)의 길이방향으로 유동하는 것을 방지하는 지지테(127)가 각각 형성된다.
제 4 냉매관(137)의 중앙부측 외면에는 테프론재의 밀봉실(150)이 감기는데, 밀봉실(150)은 제 4 냉매관(137)의 단열을 도와줄 뿐만 아니라 하우징(110)과 제 4 냉매관(137) 사이의 간격을 조절하여 배출공(118a)의 배출되는 냉매의 양을 조절한다.
이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 적외선 검출기용 분리형 냉각기는 제 3 냉매관을 기준으로 지지봉이 단열재로 마련되므로 제 1 및 제 2 냉매관의 열이 지지봉으로 전달되지 않고, 제 4 냉매관에 감긴 밀봉실에 의하여 제 4 냉매관의 열 이 하우징측으로 전달되지 않으므로 제 3 냉매관의 냉매의 온도는 균일하다. 즉, 균일한 온도의 냉매를 모세관으로 전달할 수 있으므로 냉각효율이 향상된다
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
Claims (6)
- 적외선 검출기와 분리되어 상기 적외선 검출기로 냉매를 분출하는 분리형 냉각기에 있어서,상기 적외선 검출기로 냉매를 토출하는 토출관이 연통ㆍ설치된 깔때기 형상의 제 1 케이스와 상기 제 1 케이스의 단부에서 연장ㆍ형성되어 상기 제 1 케이스에서 멀어질수록 직경이 커지는 형태로 형성된 제 2 케이스를 가지는 케이스 및 상기 제 2 케이스의 개방면에 결합되는 커버를 가지는 하우징;상기 제 1 및 제 2 케이스와 대응되는 형상으로 형성된 제 1 및 제 2 몸체를 가지면서 상기 케이스의 내부에 설치된 지지봉;상기 지지봉의 제 1 몸체 외주면에 감기며 일단부측은 상기 토출관과 연통된 모세관;상기 지지봉의 제 2 몸체 외면에 감기고 냉매가 주입되며 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 1 토출공이 형성된 제 1 냉매관;상기 제 1 냉매관과 동일한 형태로 상기 제 1 냉매관의 외면에 감기고 냉매가 주입되며 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 2 토출공이 형성된 제 2 냉매관;상기 제 2 냉매관과 동일한 형태로 상기 제 2 냉매관의 외면에 감기고 냉매가 주입되며, 상기 모세관의 타단부측과 연통됨과 동시에 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 3 토출공이 형성된 제 3 냉매관; 및상기 제 3 냉매관과 동일한 형태로 상기 제 3 냉매관의 외면에 감기고 냉매가 주입되며, 상기 모세관과 인접하는 부위에는 냉매가 토출되는 제 4 토출공이 형성된 제 4 냉매관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 적외선 검출기용 분리형 냉각기.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 냉매관 및 상기 제 3 냉매관에는 냉각핀이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 적외선 검출기용 분리형 냉각기.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지봉의 제 2 몸체의 양단부측 외면에는 상기 제 1 냉매관을 지지하는 지지테가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 검출기용 분리형 냉각기.
- 제 1 항에 있어서,상기 커버의 일측에는 상기 제 1, 2, 3 및 4 토출공으로 통하여 상기 하우징의 내부로 토출된 냉매를 상기 하우징의 외부로 배출하기 위한 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 검출기용 분리형 냉각기.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 4 냉매관의 중앙부측 외면에는 밀봉실이 감긴 것을 특징으로 하는 적외선 검출기용 분리형 냉각기.
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| JPH0829251A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 冷却装置 |
| JP2002107225A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Toshiba Corp | 赤外線検知器の冷却装置および冷却方法 |
-
2003
- 2003-09-23 KR KR1020030065737A patent/KR101036283B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050029461A (ko) | 2005-03-28 |
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