KR102195300B1 - 버스트 모드 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

급속 냉각을 위한 버스트 모드(burst mode) 냉각 시스템을 제공함으로써 열 부하를 신속하게 냉각시키는 시스템 및 방법이 개시된다. 버스트 모드 냉각 시스템은 암모니아를 신속하게 흡수하도록 구성되는 복합화합물 흡수기(complex compound sorber)를 포함할 수 있다.

Description

버스트 모드 냉각 시스템
본 개시는 일반적으로, 흡수기(sorbers)를 사용하고, 급속 냉각 특성, 특히, 예를 들어 빠르게 상승하는 열 부하를 플래시 냉동(flash freezing) 또는 냉각시키기 위한 열 부하의 급속 풀다운(rapid pulldown)에 대한 특성을 제공하도록 구성되는 복합화합물(complex compound) 및 흡수기 가스(sorber gas)를 갖춘 수착 냉동 시스템에 관한 것이다.
극성 가스와 특정 금속염 사이의 흡착/탈착 반응이라고도 하는 흡착/탈착은 고 에너지 밀도를 갖는 효율적인 냉동, 열 저장, 히트 펌프 시스템 및 파워 시스템의 기초가 되는 복합화합물을 생성한다. 그러나, 염에 흡착된 극성 가스의 양의 측정치인 에너지 밀도는, 주어진 양의 복합화합물에 저장될 수 있는 에너지 또는 일의 양으로 변환되며, 상업적으로 매력적인 시스템을 설계할 때 고려해야 할 하나의 파라미터일 뿐이다.
더 중요한 것은 아니지만, 가스와 복합화합물 사이의 반응 속도가 중요하며, 이는 주어진 양의 가스를 복합화합물로 또는 복합화합물로부터 흡착 및 탈착시키는 데 걸리는 시간을 초래한다. 반응 속도의 증가 또는 최대화는 시스템에 의해 전달될 수 있는 증가 또는 개선된 파워, 즉, 일정 기간에 걸쳐 전달된 더 많은 에너지를 초래하며, 이는 시스템의 가열, 냉각 또는 파워 능력이 더 커짐을 의미한다.
이들 시스템에서의 반응 속도는 부분적으로 가스가 복합화합물에 얼마나 효율적으로 분배되는지의 함수이다. 이전의 시스템은 가스를 복합화합물에 분배하기 위해 다공성 세라믹 또는 천을 사용하였다. 그러나 세라믹 분배기는 깨지기 쉬우 며, 특히 비-고정 또는 진동 환경에서 쉽게 파손될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 분배기는 거친 지형에서의 운송에 의해 야기되는 진동을 견딜 수 없다. 천 분배기는 또한, 특히 여러 번의 사이클 후 막힘 경향으로 인해, 몇몇 단점을 가지는 것으로 밝혀졌다. 이러한 막힘은 시스템에서 냉매의 압력 강하를 증가시켜서 흡수기 및 흡착 시스템의 성능을 저하시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시형태 각각은 본 개시의 바람직한 속성에 단독으로 책임을 지지 않는 여러 측면을 갖는다. 본 개시의 범위를 제한하지 않으면서, 보다 두드러진 특징들이 이제 간략하게 논의될 것이다. 이러한 논의를 고려한 후, 그리고 특히 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목을 읽은 후, 본 명세서에 기재된 실시형태들의 특징이 복합화합물 반응기 내에 가스를 분배하기 위한 기존의 시스템, 장치 및 방법에 비해 어떻게 이점을 제공하는지 이해할 것이다.
일 실시형태는, 암모니아를 흡착 및 탈착하도록 구성되는 복합화합물 흡착체를 포함하는 적어도 하나의 흡수기; 적어도 하나의 흡수기와 열적으로 연결되는 적어도 하나의 열원; 적어도 하나의 흡수기와 유체 연통하는 적어도 하나의 응축기; 적어도 하나의 흡수기와 유체 연통하는 적어도 하나의 증발기; 및 증발기에서 열 흡착의 버스트를 제공하기 위해 밸브를 작동시키도록 구성된 버스트 모드 컨트롤러; 를 포함하며, 여기서 복합화합물의 흡착 기간은 5초 내지 300초이고 탈착 기간은 180초 내지 15분인, 버스트 모드 암모니아 기반 냉각 시스템(burst mode ammonia based cooling system)이다.
다른 실시형태는, 버스트 모드의 복합화합물 흡수기 시스템에 있어서의 열 부하를 냉각시키는 방법이다. 이 방법은, 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시킬 때를 검출하는 단계; 암모니아가 복합화합물 흡착체를 포함하는 적어도 하나의 흡수기로 유입되도록 밸브를 작동시키는 단계로서, 여기서 흡수기는 증발기에 연결되고 밸브의 작동은 증발기에서 열 흡착의 버스트를 제공하는 단계; 및 복합화합물의 흡착 기간을 5초 내지 300초로 제어하고 탈착 기간을 180초 내지 15분으로 제어하는 단계; 를 포함한다.
본 개시의 전술한 특징 및 또 다른 특징은, 첨부된 도면과 함께, 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다. 이들 도면은 본 개시에 따른 몇몇 실시형태만을 도시하고 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 이해하고, 본 개시는 첨부된 도면을 이용하여 추가적인 특이성 및 상세를 가지고 설명될 것이다. 이어지는 상세한 설명에서, 그 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서, 달리 지시하지 않는 한, 유사한 기호는 전형적으로 유사한 구성요소를 나타낸다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 설명된 예시적인 실시형태는 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 다른 실시형태들이 이용될 수 있고, 여기에 제시된 주제의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고, 또 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면에 도시된 바와 같이, 본 개시의 양태는 매우 다양한 상이한 구성으로 배열, 대체, 조합 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 명백하게 고려되고 본 개시의 일부를 이룰 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 시간에 따른 CoCl2 상으로의 암모니아의 흡착 속도(absorption rate)를 나타내는 선 그래프이고, 대략 반응의 최초 약 5분까지, 배위권(coordination sphere)의 희박 단부(lean end)에서의 흡착 속도가 배위권의 희박 단부 밖에서보다 매우 빠르다는 것을 나타낸다.
도 2는 시간에 따른 SrCl2 상으로의 암모니아의 흡착 속도를 나타내는 선 그래프이고, 대략 반응의 최초 약 5분까지, 배위권의 희박 단부에서의 흡착 속도가 배위권의 희박 단부 밖에서보다 매우 빠르다는 것을 나타낸다.
도 3은 버스트 모드 냉각 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 4는 도 3의 버스트 모드 냉각 시스템의 일부인 흡수기의 일 실시형태의 개략도이다.
도 5는 도 3의 버스트 모드 냉각 시스템의 일부인 컨트롤러의 일 실시형태의 블록도이다.
도 6은 도 3의 버스트 모드 냉각 시스템의 버스트 냉각 특성을 활성화시키기 위한 프로세스의 일 실시형태의 흐름도이다.
제품, 장치 또는 다른 열 부하를 신속하게 냉각시키기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 시스템은 증발기에 연결된 암모니아 가스 수착 시스템을 사용하여 대상 제품 또는 장치를 급속 냉각시킨다. 고체-기체 수착 반응, 즉 고체 상에서의 가스의 흡착 및 탈착은 높은 파워 밀도를 생성하도록 의도되는 조건 하에서 그리고 그러한 장치에서 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 흡착 기간(period) 및 탈착 기간은 흡수기(sorber) 시스템의 파워 밀도 및 급속 냉각 특성을 최대화하기 위해 상이한 속도로 존재한다.
일 실시예에서, 버스트 모드 냉각 시스템은 플래시 냉동 제품을 위한 급속 냉각 시스템의 일부이다. 플래시 냉동에서, 제품은 단기간에 제1 온도로부터 동결온도보다 낮은 제2 온도로 떨어진다. 식품 산업에서는, 냉동식품의 품질을 유지하기 위해 플래시 냉동이 수행된다. 급속 냉각이 요구되는 다른 모든 용도가 본 출원 내에서 고려된다. 이러한 경우에는 급속 가열 전자 및 레이저 요소가 포함된다.
고체-기체 수착 시스템은 고체 복합화합물 상에 기체를 흡착시킨 다음 가열을 통해 복합화합물로부터 흡착된 기체를 구동시킴으로써 작동하기 때문에, 이는 무궁무진한 에너지 유형으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 이 시스템은 디젤 또는 JP-8과 같은 화석 연료, 전기, 천연가스, 태양열 또는 복합화합물 흡착체로부터 암모니아 가스를 구동하기에 충분한 열 파워를 갖는 또 다른 유형의 가열 시스템에 의해 가열될 수 있다.
버스트 모드 냉각 시스템에 의해 고려될 수 있는 비교적 빠른 흡착 속도를 제공하기 위해서, 이 시스템은 상변화 암모니아와 같은, 하나의 특정 복합화합물 및 냉매를 사용할 수 있다. 일 실시형태에서, 복합화합물 흡착체는 냉매로서의 암모니아 (NH3)와 결합되는 CaCl2, MgCl2, CoCl2, FeCl2, SrBr2, SrCl2, CaBr2, 또는 MnCl2 이다. 그러나, 복합화합물은 다음의 염 그룹으로부터 선택될 수 있음을 알아야 한다:
(1) 알칼리토 금속 클로라이드, 브로마이드 또는 클로레이트 염,
(2) 금속 클로라이드, 브로마이드 또는 클로레이트 염, 여기서 금속은 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 카드뮴, 탄탈륨 또는 레늄,
(3) NH4AlCl4, NaAlCl4, KAlCl4, (NH4)2ZNCl4, (NH4)3ZnCl5, K2ZnCl4, CsCuCl3 및 K2FeCl5 로부터 선택된 이중 클로라이드 염,
(4) 브롬화나트륨 또는 염화암모늄, 그리고
(5) 염화아연을 포함하는 전이 금속 할로겐화물.
또 다른 복합화합물은 1989년 7월 18일자로 허여된 미국특허 제4,848,994호에서 찾을 수 있으며 모든 목적을 위하여 여기에 참고로 편입된다.
후술하는 바와 같이, 시스템은 매우 짧은 시간 내에 장치 또는 제품을 냉각시키기 위한 버스트 디스차지(burst discharge)를 제공하도록 전자 컨트롤러에 의해 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 복합화합물의 버스트 냉각을 제공하는 각각의 흡착 기간은 5 초 내지 300 초일 수 있다. 전형적으로 식품 프로세스 냉각은 시간 범위의 하이 엔드(high end)에 있는 한편 열 발생 레이저 시스템, 마이크로파 등의 냉각은 쇼트(short) 또는 하이 엔드에 있을 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 흡착 기간은 10 ~ 200, 15 ~ 150, 20 ~ 100, 30 ~ 75 또는 40 ~ 50 초일 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 흡착 기간은 200, 175, 150, 125, 100, 75, 50, 25, 10, 15, 7, 또는 5 초 길이보다 작을 수 있다. 흡착 기간은 또한 다중 "펄스 기간"으로 나눠질 수 있다. 예를 들어, 25 초의 하나의 흡착 기간은 각각 5 초 동안의 3개의 흡착 펄스로 구성될 수 있고, 각각의 펄스 사이에 5 초 휴지기(rest)가 있을 수 있다. 흡착 기간 내의 다른 개수의 펄스, 또는 휴지 기간이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 흡착 기간 내의 펄스 수는, 흡착 기간 당 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 그 이상의 펄스 수일 수 있다. 펄스 기간은 일부 실시형태에서 각각 5 ~ 10, 5 ~ 20 또는 5 ~ 30 초 길이일 수 있다.
컨트롤러는 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시키기 위해 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 컨트롤러는 시스템 내에서의 냉매 또는 열전달 유체의 흐름을 작동, 조절, 또는 비작동시키는 임의의 전자장치 또는 장비이다. 컨트롤러는 또한 시스템 내의 버너에서 열을 제어하는 임의의 전자장치 또는 장비일 수 있다. 일 실시형태에서, 컨트롤러는 온도 센서에 연결되고 온도 센서가 미리 정해진 목표 온도에 도달할 때 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시킨다. 온도 센서는 열 부하가 미리 정해진 목표 온도에 도달할 때 냉각 사이클이 시작되도록 냉각될 온도 부하에 열적으로 연결되어 있을 수 있다. 대안적으로, 컨트롤러는 버스트 모드 냉각 사이클을 촉발하는 작동 신호에 전자적으로 연결될 수 있다. 작동 신호는 다양한 데이터를 감지한 다음 냉각 사이클을 작동시킬 시기를 예측하는 예측 프로세스에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 열 부하의 현재 온도, 마지막 작동 이후의 시간, 및 열 부하에 연결된 장치의 또 다른 장비의 상태를 감지할 수 있다. 이 데이터를 이용하여, 시스템은 열 부하의 가열이 시작되기 전에 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 열 부하가 플래시 냉동 시스템인 경우, 컨트롤러는 시스템이 식품 또는 다른 제품의 냉동을 시작해야 하는 시기를 검출할 수 있다. 냉동 사이클이 요구되기 직전에, 시스템은 냉각 버스트를 시작하여 열 부하가 적절한 시기에 냉각되도록 한다. 일부 실시형태들에서, 컨트롤러는 결정된 냉각 이벤트에 앞서 냉각 사이클 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 10 초를 작동시킬 수 있다.
배위권의 희박 단부(lean end)를 이용하는 것은, 각각의 흡착 기간 내에서의 펄싱 (pulsing)의 옵션이 더욱 빠른 버스트 반응 속도를 초래하여, 더욱 빠른 흡착 속도를 야기시킨다. 여기에서 이용되는 바와 같이, 배위권은, 대상(subject) 배위권에 있어서, 중심 금속 이온 및 그 배위 리간드이지만, 가능한 하위 배위권(possible lower coordination sphere)의 리간드 분자를 계수하지는 않는다. 일 실시형태에서 배위권의 희박 단부는, 암모니아와 같은 가능한 배위 리간드의 50% 미만이 중심 금속 이온에 결합되는, 대상 배위권의 하위 50%이다. 다른 실시형태에서, 대상 배위권의 희박 단부는 배위권의 하위 30%, 25%, 또는 20% 일 수 있다. 예를 들어 가장 높은 암모니아 흡착 속도는 흡수기 내의 복합화합물이 암모니아 분자에 결합하기 위하여 이용 가능한 가장 많은 흡착 사이트를 가질 때이다. SrCl2에는 암모니아를 위한 8개의 이용 가능한 흡착 사이트가 있다. 제1 배위권은 0 - 1 구체(sphere)이고, 제2 구체는 1 - 8 구체이며, 후자는 본 개시의 주제에 대한 대부분의 실시형태에서 관심이 있다. 0 - 1 및 1 - 8 구체는 열역학적 단일 변이성(monovariancy)의 윈도(window)를 좁히는 고체-고체 용액 효과를 고려하지 않는 이론적인 숫자이다. SrCl2의 경우, 증기압이 리간드 농도와 무관한 단일 변이성의 유효 범위는 약 1.8 - 7.5이다. 따라서, SrCl2 1몰에 대하여 제2 배위권에서 1.8몰의 흡착 암모니아로부터 2.8몰의 흡착 암모니아로 가는데 필요한 시간은, SrCl2 1몰에 대하여 2.8몰의 흡착 암모니아로부터 3.8몰의 흡착 암모니아로 가는 것보다 훨씬 짧다. 그러나, 특정한 저온의 주변 조건, 특히 20℃ 미만에서, 1.8몰 미만의 리간드로 시작하고 0 - 1 구체, 즉 제1 배위권에서 흡착을 시작하는 것이 바람직할 수 있다. SrCl2의 경우, 배위권의 희박 단부는 배위권의 하한 20% 일 수 있다. 이것은 대부분의 다른 화합물과 유사하다. 여기에 기술된 버스트 모드 냉각 시스템의 실시형태는, 각각의 흡착 반응에 대해 더 높은 반응 속도 및 더 짧은 반응 시간을 허용하여, 더 높은 냉각 파워를 제공하기 위해, 암모니아 몰 수가 가장 적은, 가장 희박한 흡수기 내에 복합화합물을 유지하도록 조정된다.
일 실시형태에서, 시스템은 각 복합화합물의 흡착 프로파일의 "가장 희박한(leanest)" 부분에서 암모니아를 흡착하도록 설계된다. 따라서, 이 시스템의 실시형태에서, SrCl2가 화합물이고, SrCl2의 각 몰이 8몰의 암모니아를 흡착할 수 있는 경우, 시스템은 바람직하게는 3.5몰 또는 3몰 이하의 암모니아가 SrCl2의 각 몰에 흡착될 때 암모니아를 흡착하는 흡착 사이클을 갖도록 구성될 것이다. 3몰보다 많은 암모니아가 SrCl2의 각 몰에 흡수되는 경우, 컨트롤러는 결합된 암모니아를 제거하기 위해 흡수기 가열 사이클을 수행하도록 시스템에 지시할 수 있고, 또 다른 라운드의 버스트 모드 냉각을 위하여 SrCl2의 몰당 암모니아 3몰 미만의 바람직한 범위로 복합 흡착체를 다시 재설정할 수 있다.
유사하게, MnCl2가 흡착체이고 관련 배위권이 2 - 6몰 구체인 MnCl2의 각 분자에 대해 최대 6개의 암모니아 분자를 흡착시킬 수 있는 경우, 시스템은 바람직하게는 MnCl2의 각 몰이 약 3.5몰, 3몰, 또는 그 이하의 흡착 암모니아 분자를 가질 때만 암모니아를 흡착하는 흡착 사이클을 갖도록 구성될 것이며, MnCl2의 몰당 약 2몰의 암모니아로부터 MnCl2의 몰당 3.5몰의 암모니아까지를 흡착한다.
CaBr2가 흡착체인 경우, 시스템은 약 3.5몰 미만의 암모니아가 이미 결합되어 있을 때 암모니아가 CaBr2 흡착체에 흡착되는 흡착 사이클을 갖도록 구성될 수 있으며, CaBr2의 몰당 약 2몰의 암모니아로부터 CaBr2의 몰당 약 3.5몰의 암모니아까지를 흡착한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 CaBr2 흡착체에 이미 결합된 약 3 몰 미만의 암모니아가 존재할 때 CaBr2 흡착체 상으로 단지 암모니아를 흡착하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 화합물이 암모니아를 가장 효율적으로 로딩할 수 있을 때 활성화되도록 흡착 및 탈착 시간을 조정하기 위해 컨트롤러를 사용함으로써 관리될 수 있다.
일 실시형태에서, 온도 변화/탈착 기간은 시스템을 재장전(reload)하기 위해서 약 180초 내지 약 15분 일 수 있다. 일부 실시형태에서, 탈착 기간은 약 5, 4, 또는 3분 이하이거나, 또는 그 미만이다.
도 1은 열교환기에 있어서의 CoCl2 흡착체에 대한 암모니아의 결합 속도 (mole/mole/hr)가 0.030 Bar의 압력 및 45℃의 일정한 온도에서 시간이 지남에 따라 측정된 실험 결과를 보여준다. CoCl2가 배위권의 희박 단부에 있고 CoCl2의 각 몰에 몇 몰의 암모니아가 결합되어있을 때, 초기 반응 동안 암모니아 흡착 속도가 훨씬 더 빠른 것으로 밝혀졌다. 도시된 바와 같이, 초기 약 4분의 흡착 후, 시간당 CoCl2의 각 몰에 암모니아 14.5몰 이상이 첨가되는 속도에 도달된다. 그러나, 초기 약 4분 후, 초기 반응에 의해 CoCl2의 각 몰에서의 암모니아 결합 위치를 차지함에 따라 암모니아 첨가 속도가 감소하기 시작하였다. 차압이 높고 압력이 높을수록 속도가 훨씬 빨라지지만, 배위권의 희박 단부와 농후 단부 사이의 반응 속도 비율은 동일하게 유지되거나 훨씬 더 두드러진다(pronounced).
도 2는 열교환기에 있어서의 SrCl2 흡착체에 대한 암모니아 결합 속도 (mole/mole/hr)가 2.396 Bar의 압력 및 45℃의 일정한 온도에서 시간이 지남에 따라 측정된 실험 결과를 보여준다. SrCl2가 배위권의 희박 단부에 있고 SrCl2의 각 몰에 몇 몰의 암모니아가 결합되어있을 때, 초기 반응 동안 암모니아 흡착 속도가 훨씬 빠른 것으로 밝혀졌다. 도시된 바와 같이, 초기 약 6분의 흡착 후, 시간당 SrCl2의 각 몰에 암모니아 17몰 이상이 첨가되는 속도에 도달된다. 그러나, 초기 약 6분 후, 초기 반응에 의해 SrCl2의 각 몰에서의 암모니아 결합 위치를 차지함에 따라 암모니아 첨가 속도가 감소하기 시작하였다. 이 재료 등급(class)의 모든 복합화합물의 경우와 마찬가지로, 차압이 높고 압력이 높을수록 속도가 훨씬 빨라지지만, 배위권의 희박 단부와 농후 단부 사이의 반응 속도 비율은 동일하게 유지되거나 훨씬 더 두드러진다.
실시형태들에 대한 최적의 반응 속도는 또한 열역학적 작동 조건뿐만 아니라 흡착체 밀도, 질량 확산 경로 길이, 히트(heat) 또는 열(thermal) 확산 경로 길이를 포함하는 다수의 독립적인 파라미터에 의존한다. 후자는 전체 공정 조건, 즉 공정이 수행되는 특정 온도 및 압력 조건, 차압 또는 즉, 작동 또는 시스템 압력과 복합화합물의 평형 압력과의 사이의 차이, 및 접근 온도 또는 ΔT를 포함한다. 버스트 냉각을 제공하기 위해 비교적 빠른 속도로 흡착 및 탈착 반응을 수행한 결과는 접근 온도가 정상보다 높을 수 있다는 것이다. 본 발명의 실시형태들에서, 접근 온도는 암모니아의 더 빠른 탈착을 유발하기 위해 15
Figure 112019113458141-pct00001
및 35
Figure 112019113458141-pct00002
일 수 있다.
일 실시형태에서, 반응기가 15
Figure 112019113458141-pct00003
및 35
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의 비교적 높은 온도에서 암모니아의 탈착을 위한 접근 온도를 갖도록 구성될 때, 시스템은 탈착 사이클의 종료 전에 가열을 중단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 탈착 반응이 종료되기 전에 탈착기를 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30초 또는 그 이상 가열을 중단시키도록 시스템에 지시할 수 있다. 이는 암모니아가 복합화합물로부터 계속 탈착될 수 있게 하지만, 다음 흡착 라운드(round)에 대비하기 위해 탈착기가 냉각되도록 한다. 이 실시형태는 시스템에 있어서 다음 냉동 사이클 이전에 탈착기가 냉각을 시작하게 하고, 다음 라운드의 버스트 모드 냉각을 위하여 흡수기를 사이클링하는데 더 높은 전체 효율을 제공한다.
일 실시형태에서, 흡수기는 또한 다음 열 사이클을 위하여 흡수기를 준비하기 위해서 흡착 기간의 종료 이전에 냉각이 중단되도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러는 반응이 종료되기 전에 냉각 유체의 흡수기를 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30초 또는 그 이상 순환 냉각을 중단시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 시스템의 냉각 루프는 종종 다음 반응 사이클이 시작되기 전에 흡수기 온도를 상승시키기 위해 끊어질(turned off) 수 있는 글리콜 및 물 또는 다른 적합한 열전달 유체를 포함한다. 다른 실시형태에서, 냉각 루프는 암모니아 또는 다른 상변화 유체를 사용하여 흡수기를 냉각시킬 수 있다.
일반적으로, 반응기는 비교적 낮은 열 질량(thermal mass)을 갖도록 설계되어야 한다. 열 질량이 큰 반응기는 가열 및 냉각하는 데 시간이 더 걸린다. 본 발명의 실시형태는 효율적인 냉각 버스트를 제공할 수 있는 반응기를 포함하며, 이는 신속하게 가열 및 냉각하는 능력이 반응기 설계의 하나의 고려사항임을 의미한다. 열 질량을 측정하는 한 가지 방법은 반응기(쉘, 핀, 복합화합물 등을 포함)의 총 중량(킬로그램) 대 반응기 내 복합화합물(염)의 중량(킬로그램)의 비이다. 일 실시형태에서, 이 비는 7 : 1 미만이고, 더욱 바람직하게는 6 : 1, 5 : 1, 4 : 1 또는 3 : 1 미만이다. 일 실시형태에서, 반응기의 열 질량은 알루미늄, 티타늄, 고급 섬유 복합재 또는 다른 유사한 경량 재료와 같은 고급 재료로 반응기의 일부를 제작함으로써 감소된다.
실시형태들은 활성화될 때 신속하게 가열되는 레이저, 전자-레이저 및 마이크로파 시스템과 같은 지향 에너지 무기 시스템과 같은 장치를 냉각시키도록 구성된 시스템의 일부일 수 있다. 실시형태들은 또한 식품 및 음료 산업과 같은 임의의 산업에 대한 급속 냉동 시스템의 일부일 수 있다.
도 3은 암모니아를 흡착 및 탈착하도록 설계된 복합화합물 기반 흡수기(110)를 갖는 하나의 예시적인 버스트 모드 냉각 시스템(100)을 도시한다. 흡수기(110)에 대한 추가 세부사항은 아래의 도 4를 참조하여 찾아볼 수 있다. 사이클은 버스트 냉각 밸브(116)가 전자 컨트롤러(118)의 제어하에 개방될 때 시작된다. 밸브(116)를 개방하면 암모니아 저장소(120)에 저장된 응축 암모니아가 팽창 밸브(124)를 통해 신속하게 팽창하고 증발기(128)를 통해 이동할 수 있다. 암모니아 액체가 가스로 바뀌어 증발기(128)를 통해 이동함에 따라 인접하는 열 부하(130)로부터 열을 흡수한다. 이는 열 부하(130)를 냉각시킨다. 열 부하(130)에 의해 가스로 증발된 암모니아 액체는 개방 버스트 냉각 밸브를 통해 흡수기(110)에 대한 입구/출구(131)로 이동하며, 여기서 흡수기(110) 내의 복합화합물에 흡수된다.
버스트 냉각이 완료된 후, 시스템은 복합화합물로부터 흡착 암모니아 가스를 구동(drive)시킬 필요가 있으며, 따라서 에틸렌글리콜 및 물 혼합물과 같은 가열 된 열매체를 흡수기 내로 순환시킬 수 있는 가열 펌프(heating pump)(134)를 작동시킨다. 일 실시형태에서, 열매체는 대략 30% 에틸렌글리콜 수용액이지만, 다른 열매체의 조성물도 또한 본 발명의 실시형태의 범위 내에 있다. 예를 들어, 열매체는 SYLTHERM™ (Dow Corning Corporation, 미시간주 미들랜드), PARATHERM™ (Paratherm, 펜실베이니아주 킹 오브 프러시아), 또는 유사한 열전달 유체일 수 있다.
가열 펌프(134)를 작동시키면 열매체를 버너(136) 내로 이동시켜 매체를 목표 온도까지 가열한다. 일 실시형태에서, 목표 온도는 125℃ 내지 140℃ 이다. 다른 실시형태에서, 목표 온도는 130℃ 이다. 가열된 열매체는 그 후 제어 밸브(138)를 통해 흡수기(110) 내의 고온 열매체 입구(140) 내로 펌핑된다. 열매체는 고온 열매체 출구(144)로부터 다시 가열 펌프(134)까지 흡수기(110) 밖으로 흐른다. 가열된 열매체는 흡착된 암모니아 가스를 제거하기 위해 소정의 시간 동안 흡수기(110)를 순환하여, 흡수기가 암모니아를 복합화합물 표면 상으로 흡수하는 또 다른 사이클로 들어갈 수 있도록 한다.
가열된 열매체를 흡수기(110)를 통해 효율적으로 작동시키기 위해, 시스템은 또한, 흡수기(110)가 가열될 필요가 없는 시간 동안, 가열된 열매체가 유동할 수 있는 열교환기(148)를 포함한다. 제어 밸브(138)는 열매체의 흐름을 흡수기가 가열될 필요가 없을 때 열교환기(148)로 전환하고, 냉각 사이클 내에서 흡수기를 가열할 때 흡수기(110)로 전환하도록, 컨트롤러에 의해 제어된다.
가열된 암모니아 가스는, 암모니아 가스 복귀 밸브(132)를 통해 입구/출구(131) 밖으로 이동하고, 추가 사이클을 시작하기 위해 응축기(119)를 향해 흐른다. 컨트롤러(118)는 각각의 사이클 동안 암모니아 가스가 흡수기에 적절히 유입 및 배출되도록 버스트 냉각 밸브(116) 및 암모니아 가스 복귀 밸브(132)를 제어한다. 응축기(119)에서, 암모니아 가스는 팬(121)에 의해 냉각되고 암모니아 저장소(124)로 유입되기 전에 액체 상태로 응축된다. 암모니아 저장소는 흡수기로 재순환되거나 버스트 모드 냉각에 사용되기 전에 가압된 암모니아 가스 또는 액체를 위한 보유 컨테이너로서 기능한다.
흡착된 암모니아를 제거하기 위해 흡수기가 가열된 후, 흡수기는 냉각 사이클에서 다음 라운드 동안 암모니아를 흡착할 수 있도록 냉각될 필요가 있다. 흡수기를 냉각시키기 위해, 시스템은 암모니아를 암모니아 저장소(120)로부터 흡수기(110) 내의 일련의 냉각 열매체 라인 내로 순환시키는 냉각 펌프(152)를 포함한다. 냉각 펌프(152)는 컨트롤러(118)에 의해 작동되고 저장소로부터 암모니아를 인출하고, 암모니아는 열매체 입구(162) 내로 그리고 열매체 출구(164) 밖으로 유동한다. 암모니아는 흡수기(110)의 내부로부터 열을 흡수하고, 그 다음, 가열된 암모니아를 응축기(119)로 재순환시켜 다음 흡착 라운드를 위하여 흡수기를 냉각시킨다.
흡수기(110)에 대한 추가 세부사항은 도 4에 도시되어 있다. 흡수기(110)는 하단부(202) 및 이 상단부(202) 반대쪽의 상단부(213)를 포함한다. 이들 하단부 및 상단부(202, 213)는 흡수기(110)의 내부를 횡단하는 한 세트의 열전달 튜브(220)를 통하여 열전달 매체를 이동시키는 것을 용이하게 한다. 하단부(202)는 열전달 튜브(120)의 제1 회로와 연통하는 고온 열매체 입구(140) 및 출구(144)를 포함한다. 상단부(213)는 열전달 튜브(120)의 제2 회로와 연통하는 저온 열매체 입구(162) 및 출구(164)를 포함한다. 흡수기(110)는 시스템을 통해 열전달 매체 및/또는 흡수기 가스를 이동시키기 위해 필요에 따라 다른 입구 및/또는 출구를 포함할 수 있다. 여러 입구 및 출구는 흡수기 가스 및/또는 냉매가 흐를 수 있는 배관 또는 다른 채널을 제공할 수 있다.
흡수기(110)는, 흡수기(110)의 내부에 배치된 복합화합물 흡착체(270)를 둘러싸고 캡슐화하는 기다란 원통형 층(layer)인 외부 쉘(210)을 갖는다. 일부 실시형태에서, 쉘(210)은 다른 적합한 형상을 가질 수 있으며 하나 이상의 레이어로 구성될 수 있다. 쉘(210)은 금속 또는 금속 합금과 같은 강성 재료로 형성될 수 있지만, 다른 적합한 재료로도 형성될 수 있다. 무엇보다도, 쉘(210)은 흡수기(110)가 가압될 때 흡착체(270)가 반경방향 외측으로 팽창하는 것을 방지하기 위해 흡착체(270)에 대한 방벽으로서 기능한다.
흡수기(110)의 하단부(202)는 온수 박스(230) 및 공급 박스(240)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 온수 박스(230)는 유체 보닛(fluid bonnet)이다. 온수 박스(230)는, 열전달 파이프(220)를 통해 공급 박스(440)에 의해 분배되며, 암모니아 가스를 방출시키도록 흡착체를 가열하기 위해 사용되는 에틸렌글리콜/물과 같은 유체를 담고 있다.
유사하게, 흡수기(110)의 상단부(213)는 콜드 박스(232)를 포함한다. 콜드 박스(232)는 냉각 유체 보닛일 수 있다. 냉각 박스(232)는 냉각 사이클 사이에서 흡수기(110)를 냉각시키기 위해 저장소(120)로부터 흡수기(110) 내의 열전달 튜브(120)의 제2 회로에 암모니아와 같은 저온 유체를 제공한다.
복합화합물 재료와 인접한 열전달 파이프(220)를 통해 열전달 매체(120)를 유동시킴으로써, 열이 흡착체 재료로 또는 흡착체 재료로부터 전달될 수 있다. 열전달 파이프(220)는 "U"자형 굴곡부일 수 있는 굴곡부(bends)(222)를 가질 수 있다. 굴곡부(222)는 흡수기(110)의 단부(202, 213) 중 하나 또는 둘 다에 위치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 굴곡부(222)는 U자형이며, 흡수기(110)의 상단부(213) 근처에 위치된다. 그러므로, 일부 실시형태에서 흡수기는, 흡수기(110) 내에서 흡착체 재료를 가열 및 냉각하기 위한 2개의 회로를 갖는 이중 보닛 설계를 갖는다.
흡수기(110)는 흡수기 가스를 흡수기(110)로 그리고 흡수기로부터 유동시키기 위한 흡수기 가스 파이프(245)를 포함한다. 흡수기 가스는 다양한 위치에서 파이프(245)로부터 흡수기(110) 내로 흐른다. 일부 실시형태에서는, 단지 하나의 위치만이 존재할 수 있다. 도시된 바와 같이, 파이프(245)는 흡수기(110)의 측면을 따라 3개의 위치에서 흡수기(110)와 연결된다. 파이프(245)는 또한 다른 위치에서 흡수기(110)와 연결될 수도 있다. 흡수기 가스는 파이프(245)로부터 한 세트의 다공성 가스 분배 튜브(250)로 흐른다. 일부 실시형태에서, 흡수기 가스는 파이프(245)로부터 흡수기(110) 내의 구획(compartments)(도시생략)으로 그리고 이어서 가스 분배 튜브(250)로 흐른다. 다양한 구성이 가능하며 이는 예시일 뿐이다. 흡수기의 일 실시형태는 2016년 8월 18일자로 공개된 미국특허공개 2016/0238286 A1에서 찾아볼 수 있다.
도 5는 시스템(100)의 동작을 제어하기 위한 명령으로 프로그래밍 된 컨트롤러(118)의 예를 도시한다. 컨트롤러(118)는, 시스템(100)의 밸브, 팬, 및 다른 구성요소들을 관리할 수 있는 임의의 유형의 공지된 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러일 수 있는 프로세서(310)를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 소정의 미리 정해진 조건 하에서 열 모드로 냉각 버스트를 작동시키기 위한 명령을 포함하는 버스트 모드 모듈(315)에 접속된다. 일 실시형태에서, 버스트 모드 모듈(315)은 미리 정해진 신호가 컨트롤러(118)에 의해 수신될 때 열 부하(130)를 급속 냉각시키도록 버스트 냉각 밸브(116)를 작동시키도록 프로그래밍된다. 신호는 열 부하에 접속된 시스템으로부터의 작동 신호일 수 있다. 예를 들어, 열 부하가 기계 또는 장비의 일부인 경우, 기계 또는 장비가 급속한 가열 사이클을 시작하기 직전에 버스트 모드 냉각을 작동시키기 위해 신호를 보낼 수 있다. 일 실시형태에서, 기계 또는 장비는 작동시 급속도로 가열되는 무기 또는 다른 장비일 수 있다. 일 실시형태에서, 이러한 무기는, 무기가 디스차지 될 때 비교적 짧은 버스트로 가열되는 레이저 또는 마이크로웨이브 유형의 무기일 수 있다. 각각의 디스차지 시, 무기 시스템은 무기 시스템의 온도를 감소시키기 위해 시스템(100)의 버스트 냉각 모드를 촉발시킬 수 있다. 다른 실시형태에서, 기계 또는 장비는, 작동될 때 급속도로 가열되는 기계 또는 전기 시스템으로부터 열을 흡수하도록 구성될 수 있다. 그러한 기계 또는 전기 시스템은 특정 구성요소의 추가적인 냉각이 보장되도록 기계 또는 전기 시스템 내에서 에너지의 버스트가 사용될 때마다 버스트 모드 냉각을 촉발시키도록 프로그래밍 될 수 있다.
컨트롤러(118)는 또한 복합화합물 흡착체로부터 흡착 암모니아를 구동시키기 위해 흡수기가 가열된 후 흡수기의 냉각을 제어하는 흡수기 냉각 모듈(320)을 포함한다. 흡수기 냉각 모듈(320)은 버스트 모드 냉각 사이클을 개시하기 전에 흡수기를 목표 온도까지 냉각시키기 위해 흡수기(110)를 통해 냉각 암모니아 증기/액체를 순환시키는 암모니아 가스 복귀 밸브(132)와 협력하여 동작할 수 있다.
컨트롤러(118)는 또한 증발기(128)에 부착된 열 부하(130)의 온도를 모니터링하는 부하 온도 모듈을 갖는다. 일 실시형태에서, 부하 온도 모듈(325)은 열 부하(130)의 온도가 미리 정해진 부하 온도에 도달하면 버스트 냉각 모드를 작동시킨다. 예를 들어, 열 부하의 온도가 10℃ 이상 50℃ 이하이면, 부하 온도 모듈은 버스트 냉각 밸브를 작동시켜 열 부하를 목표 온도 아래로 냉각시킨다. 다른 실시형태에서, 버스트 냉각 밸브는, 열 부하의 온도가 15℃ 이상 45℃ 이하 또는 20℃ 이상 40℃ 이하일 때 작동될 수 있다. 물론, 실시형태들은 단일 버스트 냉각 절차만을 수행하는 것으로 한정되지 않는다. 작동시, 열 부하 또는 부착된 무기 시스템은, 임의의 목표 온도 아래로 열 부하의 온도를 유지시키도록 다중 버스트 모드 냉각 운전(operations)을 필요로 할 수 있다.
일 실시형태에서, 컨트롤러는 열 부하의 온도에 기초하여 시스템 내의 다양한 펌프 및 팬의 가변 속도 운전을 관리할 수 있다. 예를 들어, 열 부하 또는 주변 환경의 온도가 높아지면, 시스템 내의 펌프 및 팬의 속도가 또한 빨라질 수 있다. 마찬가지로, 열 부하 또는 주변 환경의 온도가 낮아지면, 컨트롤러가 펌프 및/또는 팬의 속도를 늦출 수 있다.
컨트롤러는 또한 복합화합물 흡착체로부터 암모니아를 구동시키기 위해 냉각 사이클에서 적절한 시간에 흡수기(110)를 가열하도록 구성되는 흡수기 가열 모듈(340)을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 버너(136)를 통해 흐르는 가열된 액체가 흡수기(110)로 향하는지 또는 그 대신에 열교환기(148)로 향하는지 여부를 결정하는 밸브(138)에 접속될 수 있다. 흡수기 가열 모듈(340)이 암모니아 가스를 제거하기 위한 시간을 결정할 때, 컨트롤러는 밸브(138)를 개방시킬 수 있으며, 이는 가열된 수성 혼합물이 흡수기를 통해 유동하여 흡착체 재료를 가열하게 한다.
각각의 지시는 컨트롤러(118) 내의 프로세서(310)에 접속되어 있는 메모리(330)에 저장될 수 있다.
도 6은 열 부하의 버스트 모드 냉각을 수행하기 위한 프로세스(400)의 흐름도이다. 프로세스(400)는 시작 상태(402)에서 시작하고 냉각 이벤트가 검출되었는지 여부에 대한 결정이 이루어지는 결정 상태(404)로 이행한다. 냉각 이벤트는, 예를 들어, 열 부하가 목표 온도에 도달했다는 결정일 수 있다. 또 다른 냉각 이벤트는, 예를 들어, 다가오는 시간(upcoming time)에 버스트 냉각을 필요로 할 열 부하에 부착된 기계 또는 장비로부터 신호를 수신하는 것일 수 있다. 결정 상태(404)에서 냉각 이벤트가 검출되지 않았다고 결정되면, 프로세스(400)는 냉각 시스템이 다음 냉각 이벤트를 준비할 수 있는 유지보수 모드로 시스템이 들어가는 상태(406)로 이행한다. 예를 들어, 시스템은 유지 보수 모드를 이용하여 이전 버스트 냉각 이벤트로부터 흡착체에 결합된 암모니아를 제거할 수 있다. 시스템은 또한, 흡수기의 온도를 감소시키기 위해 흡수기 내의 냉각 파이프를 통해 암모니아 저장소로부터 암모니아의 일부를 순환시키기 시작하여, 추가의 버스트 냉각 절차를 위하여 흡수기가 준비될 수 있도록 한다. 시스템은 미래의 버스트 모드 냉각 절차를 준비하기 위해 흡수기 또는 시스템 내에서 또 다른 측정을 수행할 수 있다. 유지 모드가 상태(406)에서 완료되면, 프로세스(400)는 냉각 이벤트가 검출될 때까지 대기하기 위해 결정 상태(404)로 복귀한다.
결정 이벤트(404)에서 냉각 이벤트가 검출되면, 프로세스(400)는 필요한 냉각의 유형을 식별하는 상태(408)로 이행한다. 예를 들어, 시스템은 목표 부하 또는 다른 기계 또는 장비에 필요한 냉각의 유형에 따라 더 길거나 더 짧은 냉각 버스트를 작동시킬 수 있다. 상태(408)에서 냉각 유형이 식별되면, 프로세스(400)는 냉각 파라미터가 결정되는 상태(412)로 이행한다. 냉각 파라미터는 작동시킬 버스트 모드의 수, 필요한 냉각의 전체 길이(over length), 또는 시스템이 열 부하를 적절하게 냉각하는 데 필요한 다른 파라미터일 수 있다.
이어서, 프로세스(400)는 결정된 냉각 파라미터에 따라 버스트 냉각 밸브(116)를 개방함으로써 버스트 냉각이 작동되는 상태(418)로 이행한다. 버스트 냉각이 완료된 후, 프로세스(400)는 상태(420)로 이행하고, 여기서 흡수기는 이전 상태에서 결합된 암모니아를 제거하도록 흡착체를 가열함으로써 재충전(recharged)된다. 그 후, 프로세스(400)는 냉각 프로세스가 완료되었는지 여부를 결정하기 위해 결정 상태(424)로 이행하고, 그렇지 않은 경우 프로세스(400)는 결정 상태(404)로 복귀하며, 여기서 프로세스(400)는 다른 냉각 이벤트를 검출하기 위해 대기한다. 전체 프로세스가 결정 상태(424)에서 완료되면, 프로세스는 종료 상태(450)에서 종료된다.
참조를 위해 그리고 다양한 섹션을 찾는 것을 돕기 위해 표제가 여기에 포함된다. 이들 제목은 이와 관련하여 설명된 개념의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 이러한 개념은 전체 명세서에 걸쳐 적용 가능하다.
개시된 구현예의 상기 설명은 통상의 기술자가 본 발명을 이루거나 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 구현예에 대한 다양한 수정은 통상의 기술자에게 용이하게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 나타낸 구현예로 제한되는 것이 아니라 본 명세서에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.
상기 설명은 다양한 실시형태에 적용되는 본 발명의 신규한 특징을 지적하였지만, 통상의 기술자는 예시된 장치 또는 프로세스의 형태 및 상세의 다양한 생략, 대체, 및 변경이 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (40)

  1. 버스트 모드 암모니아 기반 냉각 시스템으로서,
    암모니아를 흡착 및 탈착하도록 구성되는 복합화합물 흡착체를 포함하는 적어도 하나의 흡수기;
    적어도 하나의 상기 흡수기와 열적으로 연결되는 적어도 하나의 열원;
    적어도 하나의 상기 흡수기와 유체 연통하는 적어도 하나의 응축기;
    적어도 하나의 상기 흡수기와 유체 연통하는 적어도 하나의 증발기;
    작동 신호를 위한 수신기; 및
    상기 증발기에서 열 흡착의 버스트를 제공하기 위해 상기 수신기로부터의 작동 신호 수신에 응답하여 밸브를 작동시키도록 구성되는 버스트 모드 컨트롤러;
    를 포함하며, 복합화합물의 흡착 기간은 5초 내지 300초이고 탈착 기간은 180초 내지 15분이며, 흡착 기간은 복수의 펄스 기간 및 휴지기로 분할되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착체는 SrCl2, CaBr2 및 MnCl2 중 하나인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 복합화합물 흡착체에 대한 배위권의 희박 단부에서 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배위권의 희박 단부는 상기 배위권의 하위 50%인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 배위권의 희박 단부는 상기 배위권의 하위 30%인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 3몰 이하의 암모니아가 SrCl2의 각 몰에 흡착될 때, SrCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 3.5몰 이하의 암모니아가 SrCl2의 각 몰에 흡착될 때, SrCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    SrCl2 흡착체에 대한 배위권의 희박 단부는 배위권의 하위 20%인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 3몰 이하의 암모니아가 CaBr2의 각 몰에 흡착될 때, CaBr2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 3.5몰 이하의 암모니아가 CaBr2의 각 몰에 흡착될 때, CaBr2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 3몰 이하의 암모니아가 MnCl2의 각 몰에 흡착될 때, MnCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 3.5몰 이하의 암모니아가 MnCl2의 각 몰에 흡착될 때, MnCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    복수의 상기 펄스 기간은 각각 5 내지 30초 길이인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착 기간은 30초이고, 이는 각각 5초 동안의 3개의 흡착 펄스 기간으로 이루어지며, 각각의 펄스 기간 사이에 5초 휴지기를 갖는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서,
    시스템의 열 질량은 7 : 1 미만이며, 이는 반응기의 총 질량(킬로그램) 대 복합화합물 흡착체의 총 질량(킬로그램)의 비인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수기는 암모니아를 복합화합물 흡착체에 분배하기 위한 복수의 다공성 가스 분배 튜브를 포함하는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발기는 제품 또는 장치로부터의 열 부하와 정합하도록 구성되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 열 부하는 플래시 냉동 장치 또는 제품의 일부인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 열 부하는 지향성 에너지 무기 시스템의 일부인, 버스트 모드 냉각 시스템.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 온도 센서에 연결되고 상기 온도 센서가 미리 정해진 목표 온도에 도달할 때 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시키는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 버스트 모드 냉각 사이클을 촉발시키는 작동 신호에 연결되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 작동 신호는 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시킬 시기를 결정하는 예측 프로세스에 의해 활성화되는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수기는 3개로 이루어지는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  25. 복합화합물 흡수기 시스템에서 열 부하를 버스트 모드 냉각시키는 방법으로서,
    수신기로부터의 작동 신호의 수신에 근거하여 버스트 모드 냉각 사이클을 작동시킬 시기를 검출하는 단계;
    암모니아가 복합화합물 흡착체를 포함하는 적어도 하나의 흡수기 내로 흐르도록 하는 밸브를 작동시키는 단계로서, 여기서 상기 흡수기는 증발기에 연결되고 상기 작동은 상기 증발기에서 열 흡착 버스트를 제공하는 단계;
    복합화합물의 흡착 기간을 5초 내지 300초로 제어하는 단계로서, 상기 흡착 기간은 복수의 펄스 기간 및 휴지기로 분할되어 있는 단계; 및
    복합화합물의 탈착 기간을 180초 내지 15분으로 제어하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    적어도 하나의 상기 흡수기는 SrCl2, CaBr2 및 MnCl2 중 하나인 복합화합물 흡착체를 포함하는, 방법.
  27. 청구항 25에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 배위권의 희박 단부에서 복합화합물 흡착체에 암모니아가 결합하도록 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 흡착체는 SrCl2를 포함하고, SrCl2 흡착체에 대한 배위권의 희박 단부는 배위권의 하위 20%인, 방법.
  29. 청구항 27에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 3몰 이하의 암모니아 분자가 SrCl2의 각 몰에 흡착될 때, SrCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 청구항 27에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 3.5몰 이하의 암모니아 분자가 SrCl2의 각 몰에 흡착될 때, SrCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 청구항 27에 있어서,
    상기 배위권의 희박 단부는 상기 배위권의 하위 50%인, 방법.
  32. 청구항 27에 있어서,
    상기 배위권의 희박 단부는 상기 배위권의 하위 30%인, 방법.
  33. 청구항 27에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 3몰 이하의 암모니아 분자가 CaBr2의 각 몰에 흡착될 때, CaBr2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  34. 청구항 27에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 3.5몰 이하의 암모니아 분자가 CaBr2의 각 몰에 흡착될 때, CaBr2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 청구항 27에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 3몰 이하의 암모니아 분자가 MnCl2의 각 몰에 흡착될 때, MnCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  36. 청구항 27에 있어서,
    흡착 기간을 제어하는 단계는, 3.5몰 이하의 암모니아 분자가 MnCl2의 각 몰에 흡착될 때, MnCl2 흡착체에 대한 암모니아의 흡착을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  37. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동 신호는 온도 센서로부터 오는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  38. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동 신호는 열 부하에 연결된 시스템으로부터 오는, 버스트 모드 냉각 시스템.
  39. 청구항 25에 있어서,
    상기 작동 신호는 온도 센서로부터 오는, 방법.
  40. 청구항 25에 있어서,
    상기 작동 신호는 열 부하에 연결된 시스템으로부터 오는, 방법.
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