KR101939329B1

KR101939329B1 - Cryogenic gas generator

Info

Publication number: KR101939329B1
Application number: KR1020170110351A
Authority: KR
Inventors: 조혁진; 서희준; 박성욱; 문귀원
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-01-16

Abstract

The present invention provides a cryogenic gas supply apparatus capable of easily adjusting the mobile phone of the cryogenic gas. According to the present invention, the cryogenic gas supply apparatus comprises: a first vessel having a cavity therein, receiving a liquid cryogenic fluid in the lower part of the cavity, and receiving a gaseous cryogenic fluid in the upper part of the cavity; a first pipe extended from the upper part of the cavity to the outside of the first vessel through the lower part of the cavity and transferring the gaseous cryogenic fluid to the outside of the first vessel; a second pipe extended from the outside of the first vessel to the outside of the first vessel through the lower part of the cavity and transferring the gaseous ambient temperature fluid flowing from the outside of the first vessel; a third pipe extended from the outside of the first vessel to the lower part of the cavity and transferring the liquid cryogenic fluid to the cavity; and a fourth pipe extended from the upper part of the cavity to the outside of the first vessel and transferring the liquid cryogenic fluid to the outside of the first vessel.

Description

[0001] Cryogenic gas generator [0002]

본 발명의 실시예들은 극저온 가스 공급 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 극저온 환경 구현에 이용되는 극저온 가스의 온도를 용이하게 조절할 수 있는 극저온 가스 공급 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a cryogenic gas supply, and more particularly, to a cryogenic gas supply that can easily control the temperature of a cryogenic gas used in a cryogenic environment implementation.

우주 환경은 고진공 환경과, 고온 및 극저온 환경으로 대변되는 가혹 환경이다. 이와 같은 가혹 환경 하에서 작동하는 위성체는 지상에서와는 다른 특성을 나타내게 된다. 특히 위성체 등이 초저온 상태와 같은 극한의 상태에 노출될 경우, 위성체 부품들의 수축으로 인한 파손이 발생할 수도 있다.Space environment is a harsh environment, which is represented by high vacuum environment and high temperature and cryogenic environment. Satellites that operate under such harsh environments exhibit different characteristics from those on the ground. Especially, when the satellites are exposed to extreme conditions such as cryogenic temperatures, damage due to shrinkage of satellite parts may occur.

이와 같은 극한 상황에 위성체 등이 노출되는 경우, 열 제어, 전력 생산 및 관측 기능과 같은 위성체의 작동이 저해되거나, 경우에 따라서는 위성체의 기능을 상실하게 될 수도 있다.Exposure to satellites in such an extreme situation may impair the operation of the satellites, such as thermal control, power generation and observation, or in some cases, the loss of satellites.

따라서 위성체 등이 우주 환경에 노출되기 전에 위성체 등을 모사 우주 환경에 노출시켜 발생 가능한 문제점을 관측함으로써, 위성체에 대한 작동 및 설계 신뢰도를 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to improve operation and design reliability for satellites by observing possible problems by exposing satellites to simulated space environment before satellites are exposed to the space environment.

한편, 우주 환경으로서 극저온 환경을 구현하기 위해 실험대상물 주변 또는 실험대상물이 접촉하는 곳에 극저온 가스를 공급하게 되는데, 이때 기화된 극저온 가스에 상온 가스를 섞거나, 전기 히터를 통해 극저온 가스에 열을 가함으로써 목표로 하는 저온 온도를 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 방법들을 이용할 경우, 목표 저온 온도를 다양한 온도로 조절하는 데 어려움이 있고, 가스 혼합이나 히터 가열과 같은 작업에 비용 및 시간이 추가되는 문제가 있다. On the other hand, in order to realize a cryogenic environment as a space environment, cryogenic gas is supplied to the vicinity of the test object or the object to be tested. In this case, the cryogenic gas is mixed with the room temperature gas or the cryogenic gas is heated through the electric heater Whereby a target low temperature can be obtained. However, when these methods are used, it is difficult to adjust the target low temperature to various temperatures, and there is a problem that cost and time are added to operations such as gas mixing and heater heating.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 극저온 환경 구현에 이용되는 극저온 가스의 온도를 용이하게 조절할 수 있는 극저온 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cryogenic gas supply device capable of easily controlling the temperature of a cryogenic gas used in a cryogenic temperature environment. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 공동을 구비하며, 상기 공동의 하부에 액상 극저온 유체를 수용하고, 상기 공동의 상부에 기상 극저온 유체를 수용하는 제1 용기, 상기 공동의 상부로부터 상기 공동의 하부를 경유하여 상기 제1 용기의 외부로 연장되며, 상기 기상의 극저온 유체를 상기 제1 용기의 외부로 이송하는 제1 배관, 상기 제1 용기의 외부로부터 상기 공동의 하부를 경유하여 상기 제1 용기의 외부로 연장되며, 상기 제1 용기의 외부로부터 유입된 기상 상온 유체를 이송하는 제2 배관, 상기 제1 용기의 외부로부터 상기 공동의 하부로 연장되며, 상기 액상 극저온 유체를 상기 공동으로 이송하는 제3 배관 및 상기 공동의 하부로부터 상기 제1 용기의 외부로 연장되며, 상기 액상 극저온 유체를 상기 제1 용기의 외부로 이송하는 제4 배관을 구비하는, 극저온 가스 공급 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention there is provided a cryocooler comprising a first vessel having an interior cavity therein and containing a liquid cryogenic fluid at a lower portion of the cavity and a gaseous cryogenic fluid at the top of the cavity, A first pipe extending to the outside of the first container via a lower portion and transferring the gaseous cryogenic fluid to the outside of the first container, a second pipe extending from the outside of the first container through a lower portion of the cavity, A second conduit extending to the outside of the vessel and conveying the gaseous ambient temperature fluid introduced from the outside of the first vessel, a second conduit extending from the outside of the first vessel to the lower portion of the cavity and conveying the liquid cryogenic fluid to the cavity And a fourth pipe extending from the lower portion of the cavity to the outside of the first container for transferring the liquid cryogenic fluid to the outside of the first container Is, there is provided a cryogenic gas supply.

내부에 상기 제1 용기를 수용하며, 상기 제1 용기로부터 이격된 진공 상태의 공간을 구비하는 제2 용기를 더 구비할 수 있다.And a second container accommodating the first container therein and having a vacuum space spaced from the first container.

상기 기상 극저온 유체 및 상기 기상 상온 유체는, 상기 액상 극저온 유체와 동일 물질을 포함할 수 있다.The gaseous cryogenic fluid and the gaseous ambient-temperature fluid may comprise the same material as the liquid cryogenic fluid.

상기 액상 극저온 유체는 액체질소를 포함할 수 있다.The liquid cryogenic fluid may comprise liquid nitrogen.

상기 기상 상온 유체는 상기 제2 배관을 통해 이송되는 중에 온도가 하강하여 기상 극저온 유체로 변화할 수 있다.The gaseous ambient temperature fluid may be changed into a gaseous cryogenic fluid as the temperature falls while being transferred through the second pipe.

상기 제1 배관의 상기 공동의 하부에 위치한 부분은 나선형으로 형성될 수 있다.The portion of the first pipe located below the cavity may be formed in a spiral shape.

상기 제2 배관의 상기 공동의 하부에 위치한 부분은 나선형으로 형성될 수 있다.The portion of the second pipe located in the lower portion of the cavity may be formed in a spiral shape.

상기 제1 용기에 설치되어 상기 제1 용기 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부를 더 구비할 수 있다.And a pressure regulator provided in the first container to regulate a pressure inside the first container.

상기 압력 조절부는, 상기 제1 용기 내의 상기 기상 극저온 유체의 압력을 측정하는 압력 센서, 상기 공동의 상부로부터 상기 제1 용기의 외부로 연장되며, 상기 기상 극저온 유체를 상기 제1 용기의 외부로 이송하는 제5 배관 및 상기 제5 배관에 설치된 밸브를 구비할 수 있다.Wherein the pressure regulating portion includes a pressure sensor for measuring a pressure of the gaseous cryogenic fluid in the first container and a pressure sensor for detecting the pressure of the gaseous cryogenic fluid in the first container, And a valve provided in the fifth pipe.

상기 제1 용기의 외부로부터 상기 공동의 상부로 연장되며, 상기 기상 상온 유체를 상기 공동으로 이송하는, 제6 배관을 더 구비할 수 있다.And a sixth pipe extending from the outside of the first container to the upper portion of the cavity and conveying the gaseous ambient temperature fluid to the cavity.

상기 제1 배관, 상기 제2 배관, 상기 제3 배관 및 상기 제4 배관 중 적어도 하나의 극저온 유체 이송량을 제어하는 제어부를 더 구비할 수 있다.The control unit may control the cryogenic fluid feed amount of at least one of the first pipe, the second pipe, the third pipe, and the fourth pipe.

상기 제1 용기에 설치되어 상기 공동의 하부에 수용된 상기 액상 극저온 유체의 액위를 측정하는 레벨 센서를 더 구비할 수 있다. And a level sensor installed in the first container and measuring the liquid level of the liquid cryogenic fluid accommodated in the lower portion of the cavity.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 극저온 가스의 공급 온도를 용이하게 조절할 수 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, the supply temperature of the cryogenic gas can be easily controlled.

또한, 가스 혼합이나 히터 가열과 같은 추가 작업을 생략할 수 있어 비용 및 시간을 절감할 수 있다. Further, additional work such as gas mixing and heating of the heater can be omitted, thereby saving cost and time.

또한, 공급하고자 하는 극저온 가스와 동일 유체를 열교환 냉매로 활용함으로써 자원 낭비를 막을 수 있다.In addition, waste of resources can be prevented by using the same fluid as the cryogenic gas to be supplied as a heat exchange refrigerant.

물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 가스 공급 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 극저온 가스 공급 장치에 수용된 극저온 유체의 액위가 상승한 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 극저온 가스 공급 장치에 수용된 극저온 유체의 액위가 하강한 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 가스 공급 장치를 열진공 챔버에 설치한 모습을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cryogenic gas supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the liquid level of the cryogenic fluid accommodated in the cryogenic gas supply apparatus of FIG. 1 is elevated.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the liquid level of the cryogenic fluid accommodated in the cryogenic temperature gas supply device of FIG. 1 is lowered.
FIG. 4 is a schematic view showing a state where a cryogenic gas supply device according to an embodiment of the present invention is installed in a thermal vacuum chamber.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and particular embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. used in this specification may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서 사용되는 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.The x-axis, y-axis, and z-axis used in this specification are not limited to three axes on the orthogonal coordinate system, and can be interpreted in a broad sense including the three axes. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to the drawings, substantially identical or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted do. In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. In the drawings, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated for convenience of explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 가스 공급 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cryogenic gas supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 가스 공급 장치(10)는 제1 용기(100), 제1 배관(110), 제2 배관(120), 제3 배관(130) 및 제4 배관(140)을 구비한다. 또한, 극저온 가스 공급 장치(10)는 내부에 제1 용기(100)를 수용하는 제2 용기(200)를 더 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, a cryogenic gas supply apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a first container 100, a first pipe 110, a second pipe 120, a third pipe 130, And a fourth pipe (140). In addition, the cryogenic gas supply device 10 may further include a second container 200 accommodating the first container 100 therein.

극저온 가스 공급 장치(10)로부터 공급되는 가스는 끓는점이 170K 이하인 기체 상태의 극저온 유체(cryogenic fluid)로, 이러한 극저온 유체로는 수소, 헬륨, 네온, 질소, 산소, 아르곤, 메탄, 크립톤, 질소 등을 들 수 있다. 일 실시예로, 극저온 가스 공급 장치(10)의 공급 가스는 극저온 질소일 수 있다. The gas supplied from the cryogenic gas supply device 10 is a gaseous cryogenic fluid having a boiling point of 170 K or less and includes hydrogen, helium, neon, nitrogen, oxygen, argon, methane, krypton, . In one embodiment, the feed gas of the cryogenic gas supply 10 may be cryogenic nitrogen.

한편, 본 명세서에서의 극저온은 -100부터 절대 온도인 -273까지의 낮은 온도를 의미하고, 상온은 가열하거나 냉각하지 않은 자연 그대로의 온도를 의미한다. In the present specification, the cryogenic temperature means a low temperature from -100 to -273, and the room temperature refers to a natural temperature without heating or cooling.

제1 용기(100)는 밀폐된 통형상으로 형성될 수 있으며, 극저온 유체를 수용하기 위해 내부에 공동(CA)을 구비한다. 구체적으로, 제1 용기(100)는 공동(CA)의 하부에 액상(液狀) 극저온 유체를 수용하고, 공동(CA)의 상부에는 기상(氣狀) 극저온 유체를 수용한다. 즉, 제1 용기(100)에는 액상 극저온 유체가 소정량 채워지고, 그 상부에는 상기 액상 극저온 유체가 기화된 기상 극저온 유체가 채워질 수 있다.The first vessel 100 can be formed in a closed cylindrical shape and has a cavity (CA) therein to receive the cryogenic fluid. Specifically, the first vessel 100 receives a liquid cryogenic fluid at a lower portion of the cavity CA and a vapor cryogenic fluid at an upper portion of the cavity CA. That is, the first container 100 may be filled with a predetermined amount of the liquid cryogenic fluid, and the upper portion may be filled with the vapor cryogenic fluid in which the liquid cryogenic fluid is vaporized.

일 실시예로, 상기 액상 극저온 유체는 액체질소일 수 있고, 상기 기상 극저온 유체는 액체질소가 기화된 극저온 기체질소일 수 있다. In one embodiment, the liquid cryogenic fluid may be liquid nitrogen, and the gaseous cryogenic fluid may be cryogenic gaseous nitrogen in which liquid nitrogen is vaporized.

제1 용기(100)의 외측에는 제2 용기(200)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 용기(200)는 내부에 제1 용기(100)를 수용하며, 제1 용기(100)로부터 이격된 진공 상태의 공간(GAP)을 구비한다.The second container 200 may be disposed outside the first container 100. Specifically, the second container 200 accommodates the first container 100 therein, and has a vacuum space GAP spaced apart from the first container 100.

이러한 이격 공간(GAP)을 유지하기 위해, 제2 용기(200)와 제1 용기(100) 사이에는 지지대(103)가 구비되어 제2 용기(200)의 내벽이 제1 용기(100)의 외벽으로부터 이격되도록 할 수 있다. 도 1 등에는 지지대(103)가 제1 용기(100)의 저면을 지지하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 지지대(103)는 제1 용기(100)의 측면을 지지할 수도 있다. 또한, 지지대(103)의 개수는 제1 용기(100) 및 제2 용기(200)의 크기 등을 고려하여 다양한 개수 및 크기로 형성될 수 있음은 물론이다.A support base 103 is provided between the second container 200 and the first container 100 to maintain the gap GAP so that the inner wall of the second container 200 is in contact with the outer wall of the first container 100. [ As shown in Fig. 1 and the like, the support table 103 supports the bottom surface of the first container 100. However, the support table 103 may support the side surface of the first container 100. FIG. Needless to say, the number of the support rods 103 may be various numbers and sizes in consideration of the sizes of the first and second containers 100 and 200, and the like.

제1 용기(100)와 제2 용기(200) 사이에는 단열재(101)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 단열재(101)는 제1 용기(100)의 외면을 감싸도록 배치되어, 제1 용기(100)를 보온하는 동시에 외부에서 전달되는 열을 차단할 수 있다.A heat insulating material 101 may be disposed between the first container 100 and the second container 200. Specifically, the heat insulating material 101 is disposed to surround the outer surface of the first container 100, so that the first container 100 can be kept warm while heat transmitted from the outside can be blocked.

단열재(101)는 다층 박막 단열재(MLI: multi layer insulator)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 공지의 단열재로도 형성될 수 있다. 한편, 전술한 지지대(103) 또한 단열재로 형성될 수도 있다. The heat insulating material 101 may be formed of a multilayer insulator (MLI), but it is not limited thereto and may be formed of a known heat insulating material. On the other hand, the above-described support base 103 may also be formed of a heat insulating material.

제2 용기(200)의 외측에는 씰링 밸브(201)(seal-off valve)가 설치될 수 있으며, 이 씰링 밸브(201)는 제2 용기(200)를 진공 펌프에 연결시키는 진공 포트의 역할을 한다. 이로써 이격 공간(GAP)은 진공 상태가 될 수 있으며, 이격 공간(GAP)의 진공 씰링을 위해 씰링 밸브(201)에는 오링이 구비될 수 있다. A seal-off valve 201 may be provided on the outer side of the second container 200. The sealing valve 201 serves as a vacuum port for connecting the second container 200 to the vacuum pump do. Thus, the spacing gap GAP can be in a vacuum state, and the sealing valve 201 can be provided with an O-ring for vacuum sealing of the spacing gap GAP.

또한, 이격 공간(GAP)에는 흡착재(102)가 더 구비될 수 있다. 흡착재(102)로는 예컨대, 몰레큘러 시브(molecular sieve), 차콜(charcoal) 등을 들 수 있고, 이러한 흡착재(102)를 이용하여 이격 공간(GAP) 내의 기체 및 액체 분자를 흡착함으로써 이격 공간(GAP)의 진공도를 유지 또는 향상시킬 수 있다. In addition, the adsorbent 102 may further be provided in the spacing space GAP. Examples of the adsorbent 102 include a molecular sieve and charcoal. Adsorption of gas and liquid molecules in the spacing gap GAP by using the adsorbent 102 enables separation of the adsorbent 102 from the GAP ) Can be maintained or improved.

흡착재(102)는 온도가 낮아질수록 흡착량이 늘어나므로 흡착재(102)는 제1 용기(1)의 외면에 설치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the adsorbent 102 is installed on the outer surface of the first container 1 because the adsorbent amount increases as the temperature is lowered.

제1 용기(100)에는 기상 극저온 유체를 이송하는 제1 배관(110)이 구비된다. 구체적으로, 제1 배관(110)은 공동(CA)의 상부로부터 공동(CA)의 하부를 경유하여 제1 용기(100)의 외부로 연장된다. 이로써 공동(CA)의 상부에 위치한 기상 극저온 유체가 제1 배관(110)에 유입되어 공동(CA)의 하부에 위치한 액상 극저온 유체 내부를 경유한 후 제1 용기(100)의 외부로 배출된다. 이와 같이 배출된 기상 극저온 유체는 극저온 가스 공급 장치(10)의 공급 가스를 구성한다.The first vessel (100) is provided with a first pipe (110) for transferring a gaseous cryogenic fluid. Specifically, the first pipe 110 extends from the top of the cavity CA to the outside of the first container 100 via the lower portion of the cavity CA. This causes the vaporized cryogenic fluid located in the upper portion of the cavity CA to flow into the first pipe 110 and to pass through the liquid cryogenic fluid located in the lower portion of the cavity CA and then to be discharged to the outside of the first container 100. The gas phase cryogenic fluid thus discharged constitutes the supply gas of the cryogenic gas supply device 10. [

이때 기상 극저온 유체가 공동(CA)의 하부를 경유하는 과정에서, 기상 극저온 유체는 액상 극저온 유체와의 열교환이 이루어지며, 이로써 기상 극저온 유체의 온도는 하강하게 된다. 따라서, 제1 배관(110)으로부터 토출되는 기상 극저온 유체는 우주 환경 모사 시 극저온 정도를 심화시키는 역할을 하게 된다.At this time, in the course of the vapor phase cryogenic fluid passing through the lower portion of the cavity (CA), the vapor phase cryogenic fluid undergoes heat exchange with the liquid cryogenic fluid, whereby the temperature of the vapor phase cryogenic fluid is lowered. Therefore, the gas phase cryogenic fluid discharged from the first pipe 110 plays a role of deepening the degree of cryogenic temperature when simulating the space environment.

상기와 같은 열교환 과정이 효율적으로 이루어질 수 있도록, 제1 배관(110)의 공동(CA)의 하부에 위치한 제1 부분(110s)은 나선형으로 형성되어 열교환 면적을 넓힐 수 있다. 물론 제1 부분(110s)의 형상이 반드시 나선형으로 제한되는 것은 아니고, 열교환 면적을 높일 수 있는 형상이면 어떠한 것도 무방하다. 또한, 제1 부분(110S)의 외주면에는 핀(fin), 요철 등이 형성되어 열교환 면적을 높일 수도 있다. The first portion 110s located below the cavity CA of the first pipe 110 may be formed in a spiral shape to increase the heat exchange area so that the heat exchange process as described above can be efficiently performed. Of course, the shape of the first portion 110s is not necessarily limited to a spiral shape, and any shape can be used as long as it can increase the heat exchange area. In addition, a fin, irregularities, or the like may be formed on the outer peripheral surface of the first portion 110S to increase the heat exchange area.

한편, 도 1 등에는 제1 부분(110s)의 나선축 방향이 제1 용기(100)의 수직방향(Y축 방향)인 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 부분(110s)의 나선축 방향은 제1 용기(100)의 수평방향(X축 방향)일 수도 있으며, 이 경우 제1 부분(110s)은 수직방향(Y축 방향)으로 구불구불하게 형성될 수 있다. 1 and the like, the spiral axis direction of the first part 110s is shown as a vertical direction (Y axis direction) of the first container 100, but it is not limited thereto. That is, the helical axis direction of the first portion 110s may be the horizontal direction (X axis direction) of the first container 100, and in this case, the first portion 110s may be formed as a serpentine .

제1 배관(110)에는 제1 출구 밸브(112)가 설치될 수 있으며, 제1 출구 밸브(112)는 기상 극저온 유체가 제1 배관(110)으로부터 토출되는 양을 조절하거나 기상 극저온 유체의 제1 배관(110)으로부터의 토출 자체를 차단하는 역할을 할 수 있다.A first outlet valve 112 may be provided in the first pipe 110 and a first outlet valve 112 may be provided to control the amount of gaseous cryogenic fluid discharged from the first pipe 110, It is possible to shut off the discharge itself from the single pipe 110.

제1 용기(100)에는 기상 상온 유체를 이송하는 제2 배관(120)이 구비된다. The first vessel (100) is provided with a second pipe (120) for transferring a gaseous ambient temperature fluid.

구체적으로, 제2 배관(120)은 제1 용기(100)의 외부로부터 공동(CA)의 하부를 경유하여 다시 제1 용기(100)의 외부로 연장된다. 이로써 제1 용기(100)의 외부로부터 공급된 기상 상온 유체가 제2 배관(120)에 유입되어 공동(CA)의 하부에 위치한 액상 극저온 유체 내부를 경유한 후 제1 용기(100)의 외부로 배출된다. 이때 제2 배관(120)으로부터 토출되는 기체는 기상 극저온 유체이며, 이 기상 극저온 유체는 제1 배관(110)으로부터 토출되는 기상 극저온 유체와 함께 극저온 가스 공급 장치(10)의 공급 가스를 구성할 수 있다.Specifically, the second pipe 120 extends from the outside of the first container 100 to the outside of the first container 100 again via the lower portion of the cavity CA. As a result, the gaseous ambient-temperature fluid supplied from the outside of the first vessel 100 flows into the second pipe 120, passes through the liquid cryogenic fluid located in the lower portion of the cavity CA, . At this time, the gas discharged from the second pipe 120 is a gaseous cryogenic fluid, which together with the gaseous cryogenic fluid discharged from the first pipe 110 can constitute the supply gas of the cryogenic gas supply device 10 have.

전술한 바와 마찬가지로, 기상 상온 유체가 공동(CA)의 하부를 경유하는 과정에서, 기상 상온 유체는 액상 극저온 유체와의 열교환이 이루어지며, 이로써 기상 상온 유체의 온도는 하강하게 된다. 따라서, 제2 배관(120)으로부터 토출되는 기상 상온 유체는 기상 극저온 유체가 되며, 이 기상 극저온 유체는 비교적 높은 온도의 극저온 가스가 되어 우주 환경 모사 시 극저온 정도를 완화시키는 역할을 하게 된다.As described above, in the process of passing the gaseous ambient-temperature fluid through the lower portion of the cavity CA, the gaseous ambient-temperature fluid undergoes heat exchange with the liquid-phase cryogenic fluid, whereby the temperature of the gaseous ambient-temperature fluid is lowered. Accordingly, the gaseous ambient-temperature fluid discharged from the second pipe 120 becomes a gaseous cryogenic fluid, which becomes a cryogenic gas at a relatively high temperature, thereby alleviating the degree of cryogenic temperature when simulating space environment.

상기와 같은 열교환 과정이 효율적으로 이루어질 수 있도록, 제2 배관(120)의 공동(CA)의 하부에 위치한 제2 부분(120s)은 나선형으로 형성되어 열교환 면적을 넓힐 수 있다. 물론 제2 부분(120s)의 형상이 반드시 나선형으로 제한되는 것은 아니고, 열교환율을 높일 수 있는 형상이면 어떠한 것도 무방하다. 또한, 제2 부분(120S)의 외주면에는 핀(fin), 요철 등이 형성되어 열교환율을 높일 수도 있다. The second portion 120s positioned below the cavity CA of the second pipe 120 may be spirally formed to increase the heat exchange area so that the heat exchange process as described above can be efficiently performed. Of course, the shape of the second portion 120s is not necessarily limited to a spiral shape, and any shape can be used as long as it can increase the heat exchange ratio. Further, a fin, irregularities, or the like may be formed on the outer peripheral surface of the second portion 120S to increase the heat exchange rate.

한편, 도 1 등에는 제2 부분(120s)의 나선축 방향이 제1 용기(100)의 수직방향(Y축 방향)인 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 부분(120s)의 나선축 방향은 제1 용기(100)의 수평방향(X축 방향)일 수도 있으며, 이 경우 제2 부분(120s)은 수직방향(Y축 방향)으로 구불구불하게 형성될 수 있다. 1 and the like, the spiral axis direction of the second part 120s is shown as a vertical direction (Y axis direction) of the first container 100, but is not limited thereto. That is, the direction of the helical axis of the second portion 120s may be the horizontal direction (X-axis direction) of the first container 100. In this case, the second portion 120s may have a serpentine .

제2 배관(120)에는 제2 입구 밸브(121) 및 제2 출구 밸브(122)가 설치될 수 있다. 제2 입구 밸브(121)는 기상 상온 유체가 제2 배관(120)으로 유입되는 양을 조절하거나 기상 상온 유체의 제2 배관(120)으로의 유입 자체를 차단하는 역할을 할 수 있으며, 제2 출구 밸브(122)는 기상 상온 유체가 제2 배관(120)으로부터 토출되는 양을 조절하거나 기상 상온 유체의 제2 배관(120)으로부터의 토출 자체를 차단하는 역할을 할 수 있다.The second pipe 120 may be provided with a second inlet valve 121 and a second outlet valve 122. The second inlet valve 121 may control the flow of the gaseous ambient temperature fluid into the second pipe 120 or may block the flow of gaseous ambient temperature fluid into the second pipe 120, The outlet valve 122 may serve to regulate the amount of the gaseous ambient-temperature fluid discharged from the second pipe 120 or to block the discharge of the gaseous normal-temperature fluid from the second pipe 120 itself.

또한, 제1 용기(100)에는 액상 극저온 유체를 이송하는 제3 배관(130) 및 제4 배관(140)이 구비된다. The first vessel 100 is provided with a third pipe 130 and a fourth pipe 140 for transferring the liquid cryogenic fluid.

제3 배관(130)은 액상 극저온 유체를 제1 용기(100) 내부로 공급하는 배관으로, 구체적으로는 제1 용기(100)의 외부로부터 공동(CA)의 하부로 연장된다. 이로써 제3 배관(130)에 유입된 액상 극저온 유체는 공동(CA)의 하부로 이송되어 제1 용기(100)에 수용된 액상 극저온 액체의 양을 증가시킬 수 있다.The third pipe 130 is a pipe for supplying the liquid cryogenic fluid into the interior of the first container 100, specifically, from the exterior of the first container 100 to the lower portion of the cavity CA. The liquid cryogenic fluid introduced into the third pipe 130 can be transferred to the lower portion of the cavity CA to increase the amount of liquid cryogenic liquid contained in the first vessel 100. [

제3 배관(130)에는 제3 입구 밸브(131)가 설치될 수 있으며, 제3 입구 밸브(131)는 액상 극저온 유체가 제3 배관(130)으로 유입되는 양을 조절하거나 액상 극저온 유체의 제3 배관(130)으로의 유입 자체를 차단하는 역할을 할 수 있다.A third inlet valve 131 may be provided in the third pipe 130 and a third inlet valve 131 may be provided to control the amount of the liquid cryogenic fluid introduced into the third pipe 130, 3 pipe (130).

제3 배관(130)과 반대로, 제4 배관(140)은 액상 극저온 유체를 제1 용기(100) 외부로 배출하는 배관으로, 구체적으로는 공동(CA)의 하부로부터 제1 용기(100)의 외부로 연장된다. 이로써 제4 배관(140)에 유입된 액상 극저온 유체가 외부로 배출되어 제1 용기(100)에 수용된 액상 극저온 유체의 양을 감소시킬 수 있다.Conversely to the third pipe 130, the fourth pipe 140 is a pipe for discharging the liquid cryogenic fluid to the outside of the first container 100, specifically, And extends outward. Thereby, the liquid cryogenic fluid introduced into the fourth pipe 140 is discharged to the outside, so that the amount of the liquid cryogenic fluid accommodated in the first vessel 100 can be reduced.

제4 배관(140)에는 제4 출구 밸브(142)가 설치될 수 있으며, 제4 출구 밸브(142)는 액상 극저온 유체가 제4 배관(140)으로부터 토출되는 양을 조절하거나 액상 극저온 유체의 제4 배관(140)으로부터의 토출 자체를 차단하는 역할을 할 수 있다.A fourth outlet valve 142 may be provided in the fourth piping 140 and a fourth outlet valve 142 may be provided to control the amount of liquid cryogenic fluid discharged from the fourth piping 140, It is possible to block the discharge itself from the four pipe 140.

상기와 같이 제3 배관(130) 및 제4 배관(140)을 통해 증감하는 액상 극저온 유체의 양은 레벨 센서(170)를 통해 측정될 수 있다. 구체적으로, 레벨 센서(170)는 제1 용기(100)에 설치되어 공동(CA) 하부에 수용된 액상 극저온 유체의 액위(liquid level)를 측정하는 방식으로 액상 극저온 유체의 양을 측정할 수 있다. 여기서 제1 용기(100)에서 측정되는 액위라 함은 제1 용기(100)의 상하방향(Y축 방향)에서 정의되는 높이를 의미한다.As described above, the amount of the liquid cryogenic fluid which is increased or decreased through the third pipe 130 and the fourth pipe 140 can be measured through the level sensor 170. Specifically, the level sensor 170 can measure the liquid cryogenic fluid amount by measuring the liquid level of the liquid cryogenic fluid accommodated in the lower portion of the cavity CA installed in the first vessel 100. Here, the liquid level measured in the first vessel 100 means a height defined in the vertical direction (Y-axis direction) of the first vessel 100.

도 1 등에는 제3 배관(130) 및 제4 배관(140)이 제1 용기(100)의 저면에 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제3 배관(130) 및 제4 배관(140)이 공동(CA) 하부에 연결되는 이상, 그 위치 및 개수는 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.1 and 3, the third pipe 130 and the fourth pipe 140 are connected to the bottom surface of the first container 100, but the present invention is not limited thereto. In other words, as long as the third pipe 130 and the fourth pipe 140 are connected to the lower portion of the cavity CA, the position and the number of the third pipe 130 and the fourth pipe 140 can be changed into various shapes.

한편, 제1 용기(100)에는 압력 조절부(P)가 설치될 수 있는데, 압력 조절부(P)는 제1 용기(100) 내부의 압력을 조절하기 위해 제5 배관(150) 및 압력 센서(153)를 구비할 수 있다. The first container 100 may be provided with a pressure regulating part P which regulates the pressure inside the first container 100. The pressure regulating part P includes a fifth pipe 150, (Not shown).

구체적으로, 제5 배관(150)은 공동(CA)의 상부로부터 제1 용기(100)의 외부로 연장되어 공동(CA)의 상부에 위치한 기상 극저온 유체를 제1 용기(100)의 외부로 배출할 수 있다.Specifically, the fifth pipe 150 extends from the upper portion of the cavity CA to the outside of the first container 100 to discharge the vapor-phase cryogenic fluid located above the cavity CA to the outside of the first container 100 can do.

이때 제5 배관(150)에는 제5 출구 밸브(152)가 설치될 수 있으며, 제5 출구 밸브(152)는 기상 극저온 유체가 제5 배관(150)으로부터 토출되는 양을 조절하거나 기상 극저온 유체의 제5 배관(150)으로부터의 토출 자체를 차단하는 역할을 할 수 있다.A fifth outlet valve 152 may be provided in the fifth pipe 150 and a fifth outlet valve 152 may be provided in the fifth pipe 150 to regulate the amount of gaseous cryogenic fluid discharged from the fifth pipe 150, And can block the discharge from the fifth pipe 150 itself.

압력 센서(153)는 공동(CA) 상부의 내부 압력을 측정하며, 제5 배관(150)에 설치된 제5 출구 밸브(152)를 개폐하기 위한 신호를 생성할 수 있다. The pressure sensor 153 measures the internal pressure of the upper portion of the cavity CA and can generate a signal for opening and closing the fifth outlet valve 152 installed in the fifth pipe 150.

구체적으로는, 압력 센서(153)가 측정한 기상 극저온 유체의 압력이 일정 압력 이상이 되면, 제5 출구 밸브(152)가 개방되어 제5 배관(150)을 통해 공동(CA) 상부에 위치한 기상 극저온 유체가 제1 용기(100)의 외부로 배출된다. More specifically, when the pressure of the gaseous cryogenic fluid measured by the pressure sensor 153 becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the fifth outlet valve 152 is opened, The cryogenic fluid is discharged to the outside of the first vessel 100.

이와 반대로, 압력 센서(153)가 측정한 기상 극저온 유체의 압력이 일정 압력 이하가 되면, 제5 출구 밸브(152)가 차단되어 제5 배관(150)을 통해 기상 극저온 유체가 배출되는 것을 막게 된다. On the contrary, when the pressure of the gaseous cryogenic fluid measured by the pressure sensor 153 becomes a certain pressure or less, the fifth outlet valve 152 is shut off to prevent the gaseous cryogenic fluid from being discharged through the fifth pipe 150 .

이와 같이 압력 센서(153)의 신호에 따라 제5 출구 밸브(152)의 개폐 동작이 제어되어 공동(CA) 상부의 기상 극저온 유체 압력이 효과적으로 조절될 수 있다. 이로써 공동(CA) 상부에서의 온도 성층화와 기상 극저온 유체 용량이 일정하게 유지되어, 극저온 가스 공급 장치(10)로부터 일정 온도의 극저온 가스가 일정 유량으로 공급될 수 있게 된다. In this way, the opening / closing operation of the fifth outlet valve 152 is controlled in accordance with the signal of the pressure sensor 153, so that the vapor-phase cryogenic fluid pressure on the upper portion of the cavity CA can be effectively controlled. As a result, the temperature stratification at the upper portion of the cavity (CA) and the gas phase cryogenic fluid capacity are kept constant, so that the cryogenic gas at a constant temperature can be supplied from the cryogenic gas supply device 10 at a constant flow rate.

또한, 제1 용기(100)에는 기상 상온 유체를 이송하는 제6 배관(160)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 제6 배관(160)은 제1 용기(100)의 외부로부터 공동(CA)의 상부로 연장되어 제1 용기(100)의 내부 압력을 상승시키는 역할을 할 수 있다.In addition, the first vessel 100 may be provided with a sixth pipe 160 for transferring a gaseous ambient-temperature fluid. Specifically, the sixth pipe 160 may extend from the outside of the first vessel 100 to the upper portion of the cavity CA to increase the internal pressure of the first vessel 100.

제6 배관(160)을 통해 공급되는 기상 상온 유체는 제1 배관(110)을 통해 토출된 극저온 유체 공간을 채워 보상하는 역할과 전술한 압력 조절부(P)와 함께 제1 용기(100) 내부의 압력을 조절하는 역할도 할 수 있다.The gaseous ambient temperature fluid supplied through the sixth pipe 160 serves to compensate for the cryogenic fluid space discharged through the first pipe 110 and to compensate for the pressure difference between the pressure inside the first container 100 It is also possible to control the pressure of the gas.

제6 배관(160)에는 제6 입구 밸브(161)가 설치될 수 있으며, 제6 입구 밸브(161)는 기상 상온 유체가 제6 배관(160)으로부터 유입되는 양을 조절하거나 기상 상온 유체의 제6 배관(160)으로의 유입 자체를 차단하는 역할을 할 수 있다.A sixth inlet valve 161 may be installed in the sixth pipe 160 and a sixth inlet valve 161 may be provided to control the flow rate of the gaseous ambient temperature fluid from the sixth pipe 160, 6 pipe (160).

상술한 바와 같은 배관들(110, 120, 130, 140, 150, 160) 중 적어도 하나의 유체 이송량은 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다. At least one fluid feed amount of the pipes 110, 120, 130, 140, 150, and 160 as described above may be controlled by the control unit C.

일 실시예로, 제어부(C)는 배관들(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 설치된 밸브들(112, 121, 122, 131, 142, 152)의 개폐 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해 제어부(C)는 압력 센서(153), 레벨 센서(170) 등에 연결되어 이 센서들(153, 170)이 생성하는 신호를 전달받을 수 있다. In one embodiment, the controller C may control the opening and closing operations of the valves 112, 121, 122, 131, 142, 152 installed in the respective pipes 110, 120, 130, 140, have. The controller C may be connected to the pressure sensor 153 and the level sensor 170 to receive signals generated by the sensors 153 and 170.

구체적으로, 압력 센서(153)가 제1 용기(100)의 내부 압력을 측정하여 이를 기초로 한 센싱 신호를 생성하면, 상기 센싱 신호를 전달받은 제어부(C)는 제5 출구 밸브(152)의 개폐를 명령하여 공동(CA) 상부에 수용된 기상 극저온 유체의 배출량을 제어할 수 있다. Specifically, when the pressure sensor 153 measures the internal pressure of the first container 100 and generates a sensing signal based on the internal pressure, the controller C, which receives the sensing signal, It is possible to control the discharge amount of the vapor-phase cryogenic fluid accommodated in the upper portion of the cavity CA by commanding opening and closing.

또한, 제어부(C)는 제1 출구 밸브(112)의 개폐를 명령하여 공동(CA) 상부에 수용된 기상 극저온 유체의 배출량을 제어하는 한편, 제2 입구 밸브(121) 및 제2 출구 밸브(122)의 개폐를 명령하여 극저온 가스 공급 장치(10)의 공급 가스량을 제어할 수 있다. The control unit C also commands the opening and closing of the first outlet valve 112 to control the amount of vapor cryogenic fluid discharged above the cavity CA while the second inlet valve 121 and the second outlet valve 122 To control the amount of gas supplied to the cryogenic gas supply device 10.

또한, 제어부(C)는 제6 출구 밸브(161)의 개폐를 명령하여 공동(CA) 상부의 내부 압력 상승을 위한 기상 상온 유체의 유입량을 제어할 수 있다.In addition, the controller C may command the opening and closing of the sixth outlet valve 161 to control the inflow amount of the gaseous ambient temperature fluid for raising the internal pressure of the upper portion of the cavity CA.

한편, 레벨 센서(170)가 제1 용기(100)의 액상 극저온 유체의 액위를 측정하여 이를 기초로 한 센싱 신호를 생성하는 경우, 상기 센싱 신호를 전달받은 제어부(C)는 제3 입구 밸브(131) 및 제4 출구 밸브(142)의 개폐를 명령하여 공동(CA) 하부에 수용된 액상 극저온 유체의 유입량 및 배출량을 제어할 수 있다.Meanwhile, when the level sensor 170 measures the liquid level of the liquid cryogenic fluid of the first container 100 and generates a sensing signal based on the liquid level, the controller C, receiving the sensing signal, 131 and the fourth outlet valve 142 to control the inflow amount and the discharge amount of the liquid cryogenic fluid accommodated in the lower portion of the cavity CA.

이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 극저온 가스 공급 장치(10)가 극저온 가스의 공급 온도를 조절하는 방식에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3, the manner in which the cryogenic gas supply device 10 adjusts the supply temperature of the cryogenic gas will be described in detail.

도 2는 도 1의 극저온 가스 공급 장치에 수용된 극저온 유체의 액위가 상승한 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 극저온 가스 공급 장치에 수용된 극저온 유체의 액위가 하강한 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the elevation of the liquid level of the cryogenic fluid accommodated in the cryogenic gas supply apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 schematically shows a state in which the liquid level of the cryogenic fluid accommodated in the cryogenic gas supply apparatus of FIG. Fig.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 배관(130)의 제3 입구 밸브(131)를 개방하여 액상 극저온 유체를 제1 용기(100) 내로 유입시킬 수 있다. 이때 제4 배관(140)의 제4 출구 밸브(142)는 차단되어 액상 극저온 유체가 제1 용기(100) 외부로 배출되는 것을 막을 수 있다. As shown in FIG. 2, the third inlet valve 131 of the third pipe 130 may be opened to introduce the liquid cryogenic fluid into the first vessel 100. At this time, the fourth outlet valve 142 of the fourth pipe 140 is shut off to prevent the liquid cryogenic fluid from being discharged to the outside of the first vessel 100.

따라서 제1 용기(100) 내의 액상 극저온 유체의 액위는 제1 액위(L0)에서 제2 액위(L1)로 상승하게 되며, 제1 배관(110)의 제1 부분(110s)과 제2 배관(120)의 제2 부분(120s) 각각의 액상 극저온 유체에 접촉하는 면적은 증가하게 된다. 즉, 제1 배관(110)에 흐르는 기상 극저온 유체 및 제2 배관(120)에 흐르는 기상 상온 유체 각각과 액상 극저온 유체 간의 열교환량이 증가하여, 제1 배관(110) 및 제2 배관(120)을 통해 토출되는 기상 극저온 유체의 온도는 상대적으로 낮을 수 있다.The liquid level of the liquid cryogenic fluid in the first vessel 100 rises from the first liquid level L0 to the second liquid level L1 and the first portion 110s of the first pipe 110 and the second portion of the second pipe 110 The area in contact with the liquid cryogenic fluid of each of the second portions 120s of the first and second portions 120a and 120 increases. That is, the amount of heat exchange between each of the gaseous cryogenic fluid flowing in the first pipe 110 and the gaseous normal-temperature fluid flowing in the second pipe 120 and the liquid cryogenic fluid increases, and the first pipe 110 and the second pipe 120 The temperature of the vapor-phase cryogenic fluid discharged through the gas-liquid interface can be relatively low.

이로써 극저온 가스 공급 장치(10)로부터 상대적으로 낮은 온도의 극저온 가스가 공급되어 우주 환경 모사 시 상대적으로 가혹한 극저온 환경을 구현할 수 있다.As a result, a cryogenic gas having a relatively low temperature is supplied from the cryogenic gas supply device 10, thereby realizing a relatively severe cryogenic environment in a space environment simulation.

한편 도 3에 도시된 바와 같이, 제4 배관(140)의 제4 출구 밸브(142)를 개방하여 액상 극저온 유체를 제1 용기(100) 외부로 배출시킬 수 있다. 이때 제3 배관(130)의 제3 입구 밸브(131)는 차단되어 액상 극저온 유체가 제1 용기(100) 내부로 유입되는 것을 막을 수 있다. 3, the fourth outlet valve 142 of the fourth pipe 140 may be opened to discharge the liquid cryogenic fluid to the outside of the first vessel 100. At this time, the third inlet valve 131 of the third pipe 130 is shut off to prevent the liquid cryogenic fluid from flowing into the first vessel 100.

따라서 제1 용기(100) 내의 액상 극저온 유체의 액위는 제1 액위(L0)에서 제2 액위(L2)로 하강하게 되며, 제1 배관(110)의 제1 부분(110s)과 제2 배관(120)의 제2 부분(120s) 각각의 액상 극저온 유체에 접촉하는 면적은 감소하게 된다. 즉, 제1 배관(110)에 흐르는 기상 극저온 유체 및 제2 배관(120)에 흐르는 기상 상온 유체 각각과 액상 극저온 유체 간의 열교환량이 감소하여, 제1 배관(110) 및 제2 배관(120)을 통해 토출되는 기상 극저온 유체의 온도는 상대적으로 높을 수 있다. The liquid level of the liquid cryogenic fluid in the first vessel 100 is lowered from the first liquid level L0 to the second liquid level L2 and the first portion 110s of the first pipeline 110 and the second pipeline The area in contact with the liquid cryogenic fluid of each of the second portions 120s of the first and second portions 120a and 120 is reduced. That is, the amount of heat exchange between each of the gaseous cryogenic fluid flowing in the first pipe 110 and the gaseous normal-temperature fluid flowing in the second pipe 120 and the liquid cryogenic fluid is reduced, and the first pipe 110 and the second pipe 120 The temperature of the vapor-phase cryogenic fluid discharged through the reactor can be relatively high.

이로써 극저온 가스 공급 장치(10)로부터 상대적으로 높은 온도의 극저온 가스가 공급되어 우주 환경 모사 시 상대적으로 완화된 극저온 환경을 구현할 수 있다.As a result, cryogenic gas having a relatively high temperature is supplied from the cryogenic gas supply device 10, thereby realizing a cryogenic environment relatively relaxed in the space environment simulation.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 가스 공급 장치를 열진공 챔버에 설치한 모습을 개략적으로 도시한 구성도이다.FIG. 4 is a schematic view showing a state where a cryogenic gas supply device according to an embodiment of the present invention is installed in a thermal vacuum chamber.

도 4를 참조하면, 우주 환경의 모사는 주로 열진공 챔버(20) 내에서 이루어질 수 있다. 열진공 챔버(20)의 내부에는 실험대상물과 열교환을 이루는 쉬라우드(21)(shroud)와 같은 열교환기를 구비될 수 있다. Referring to FIG. 4, the simulation of the space environment can be done primarily in the thermal vacuum chamber 20. FIG. Inside the thermal vacuum chamber 20, a heat exchanger such as a shroud 21 for heat exchange with an object to be tested may be provided.

한편, 도 4에 도시되지는 않았으나, 열진공 챔버(20) 외부에는 진공 펌프가 배치되어 상기 진공 펌프를 통해 열진공 챔버(20) 내의 기체를 외부로 배출시킴으로써 열진공 챔버(20)의 고진공 상태를 유지하게 된다.Although not shown in FIG. 4, a vacuum pump is disposed outside the thermal vacuum chamber 20, and the gas in the thermal vacuum chamber 20 is discharged to the outside through the vacuum pump, so that the high vacuum state of the thermal vacuum chamber 20 .

쉬라우드(21)의 내부에는 실험대상물 예컨대, 시편이나 우주에서 사용되는 장비 등이 배치된다. 이때 쉬라우드(21)는 극저온 가스 공급 장치(10)의 제1 배관(110) 및 제2 배관(120)과 연결되어 이 배관들(110, 120)으로부터 토출된 기상 극저온 기체가 상기 실험대상물을 둘러싼 쉬라우드(21) 등에 공급될 수 있다. In the interior of the shroud 21, test objects such as specimens or equipment used in space are placed. At this time, the shroud 21 is connected to the first pipe 110 and the second pipe 120 of the cryogenic gas supply device 10, and the vapor cryogenic gas discharged from the pipes 110 and 120 is supplied to the test object The surrounding shroud 21 and the like.

이로써 우주의 극저온 환경에서의 실험대상물의 거동 및 성상 변화를 비교적 저렴한 비용으로 시뮬레이션할 수 있다. This makes it possible to simulate the behavior and property changes of the test object in a cryogenic environment of space at a relatively low cost.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 가스 공급 장치를 이용하는 경우, 저온 가스의 공급 온도를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 가스 혼합이나 히터 가열과 같은 추가 작업을 생략할 수 있어 비용 및 시간을 절감할 수 있으며, 공급하고자 하는 극저온 가스와 동일 유체를 열교환 냉매로 활용함으로써 자원 낭비를 막을 수 있다. As described above, when the cryogenic gas supply apparatus according to the embodiment of the present invention is used, the supply temperature of the low temperature gas can be easily controlled. In addition, it is possible to omit additional operations such as gas mixing and heater heating, thereby saving cost and time, and waste of resources can be prevented by using the same fluid as the cryogenic gas to be supplied as heat exchange refrigerant.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 극저온 가스 공급 장치
100: 제1 용기
110: 제1 배관
112: 제1 출구 밸브
120: 제2 배관
121: 제2 입구 밸브
122: 제2 출구 밸브
130: 제3 배관
131: 제3 입구 밸브
140: 제4 배관
142: 제4 출구 밸브
150: 제5 밸브
152: 제5 출구 밸브
153: 압력 센서
160: 제6 밸브
161: 제6 입구 밸브
170: 레벨 센서
200: 제2 용기
CA: 공동
VS: 이격 공간
C: 제어부10: Cryogenic gas supply device
100: first container
110: First piping
112: first outlet valve
120: Second piping
121: Second inlet valve
122: second outlet valve
130: Third piping
131: Third inlet valve
140: fourth piping
142: fourth outlet valve
150: fifth valve
152: fifth outlet valve
153: Pressure sensor
160: Sixth valve
161: Sixth inlet valve
170: Level sensor
200: Second container
CA: Co
VS: Spacing space
C:

Claims

A first container having a cavity therein and receiving a liquid cryogenic fluid at a lower portion of the cavity, and a gaseous cryogenic fluid at an upper portion of the cavity;
A first pipe extending from an upper portion of the cavity to the outside of the first container via a lower portion of the cavity and discharging the gaseous cryogenic fluid out of the first container;
A second pipe extending from the outside of the first container to the outside of the first container via a lower portion of the cavity and transferring the gaseous ambient temperature fluid introduced from the outside of the first container;
A third conduit extending from the exterior of the first vessel to a lower portion of the cavity, the third conduit conveying the liquid cryogenic fluid to the cavity; And
And a fourth pipe extending from the bottom of the cavity to the outside of the first container and discharging the liquid cryogenic fluid to the outside of the first container,
Wherein the gaseous ambient-temperature fluid introduced into the second pipe changes into a gaseous cryogenic fluid during transfer and is discharged from the second pipe to the outside of the first container,
The liquid level of the liquid cryogenic fluid accommodated in the lower portion of the cavity is regulated by regulating the flow rate of the third pipe and the fourth pipe to be discharged to the outside of the first container through the first pipe and the second pipe, Temperature cryogenic fluid, wherein the temperature of the cryogenic fluid is controlled.

The method according to claim 1,
Further comprising a second container having a space in the vacuum state for receiving the first container therein and spaced apart from the first container.

The method according to claim 1,
Wherein the gaseous cryogenic fluid and the gaseous ambient temperature fluid comprise the same material as the liquid cryogenic fluid.

The method of claim 3,
Wherein the liquid cryogenic fluid comprises liquid nitrogen.

The method according to claim 1,
When the liquid level of the liquid cryogenic fluid in the cavity rises, the temperature of the gas phase cryogenic fluid discharged through the first pipe and the second pipe decreases,
Wherein when the liquid level of the liquid cryogenic fluid in the cavity falls, the temperature of the gaseous cryogenic fluid discharged through the first and second lines increases.

The method according to claim 1,
Wherein a portion of the first pipe located in a lower portion of the cavity is formed in a spiral shape.

The method according to claim 1,
Wherein the portion of the second pipe located in the lower portion of the cavity is formed in a spiral shape.

The method according to claim 1,
And a pressure regulating unit installed in the first container and regulating a pressure inside the first container.

9. The method of claim 8,
The pressure regulator may include:
A pressure sensor for measuring a pressure of the gaseous cryogenic fluid in the first vessel;
A fifth conduit extending from an upper portion of the cavity to the outside of the first vessel and transferring the gaseous cryogenic fluid out of the first vessel; And
And a valve provided in the fifth pipe.

The method according to claim 1,
And a sixth conduit extending from the exterior of the first vessel to the top of the cavity and delivering the gaseous ambient temperature fluid to the cavity.

The method according to claim 1,
Further comprising: a control unit for controlling a cryogenic fluid feed amount of at least one of the first pipe, the second pipe, the third pipe, and the fourth pipe.

The method according to claim 1,
And a level sensor installed in the first vessel for measuring a liquid level of the liquid cryogenic fluid contained in the lower portion of the cavity.