KR102631379B1 - 초저온 냉각 장치 - Google Patents

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안경준
양원균
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크라이오에이치앤아이(주)
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 히터를 구비하는 초저온 냉각 장치는, 냉매를 보관하고 상부에 개구부가 형성되는 냉매탱크; 상기 냉매탱크 상에 위치하고, 냉각 부재를 포함하는 냉동기; 및 상기 냉각 부재에 접촉하여 냉각되는 열전달 부재 및 상기 개구부에 삽입되고, 일측이 상기 열전달 부재와 결합되어 상기 냉매를 직접 냉각시키는 열교환 부재를 포함하는 열교환부를 포함할 수 있다.

Description

초저온 냉각 장치{CRYOGENIC COOLING DEVICE}
본 발명은 초저온 냉각 장치에 관한 것이다.
칠러 장치는 반도체 소자의 제조공정에서 안정적인 공정제어를 위한 온도조절장치이다.
특히, 칠러 장치는 공정 중 과도한 열이 발생하는 전극판 및 챔버의 온도를 일정하게 유지시켜 줌으로써 고온으로 인한 웨이퍼의 손상 및 생산성의 저하를 막아준다.
종래의 칠러 장치는 냉동사이클을 이용한 것으로, 최저 -30℃의 냉매를 공급할 수 있다.
이에 따라, 1차 냉매를 사용하여 1차 냉매를 냉각시키는 압축-응축-팽창-증발 장치 및 핀코일(Fin-Coil) 형태의 열교환기를 통해 2차 냉매를 냉각하는 초저온 칠러 장치가 개발되고 있다.
그러나, 초저온 칠러 장치에 사용되는 1차 냉매는 혼합냉매로써, CxFy 및 CxHy 계열의 냉매를 사용함에 따라, 냉매의 온도를 최저 -100℃까지만 낮출 수 있으며, 그보다 더 낮은 온도로 낮출 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 초저온 칠러 장치를 구성하는 장치들이 증가되어 초저온 칠러 장치가 대형화되고, 전력비 등의 유지비용과 냉동기 등의 보수비용도 그만큼 증가하게 되는 문제점이 있었다.
1. 대한민국 등록특허 제10-2082790호(2020.02.28. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉동기와 접촉되는 열교환부를 냉각시켜 열교환부를 통해 냉매를 직접 냉각시키는 초저온 냉각 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치는 초저온 냉각 장치에 있어서, 냉매를 보관하고 상부에 개구부가 형성되는 냉매탱크; 상기 냉매탱크 상에 위치하고, 냉각부재를 포함하는 냉동기; 및 상기 냉각부재에 접촉하여 냉각되는 열전달 부재 및 상기 개구부에 삽입되고, 일측이 상기 열전달 부재와 결합되어 상기 냉매를 직접 냉각시키는 열교환 부재를 포함하는 열교환부를 포함할 수 있다.
상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재는 서로 이격되어 있고, 상기 열교환부는 상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재를 연결하고, 상하 방향으로 탄성을 갖는 연결부재를 더 포함할 수 있다.
상기 냉동기, 상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재 사이의 간극은 진공 처리될 수 있다.
상기 연결부재는 상하 방향으로 나선형의 구조로 구성될 수 있다.
상기 열교환 부재의 타측 및 상기 냉동기의 본체 사이에 위치하고 상기 간극을 진공 처리하는 진공용 포트를 포함할 수 있다.
상기 어댑터는 상기 열교환 부재의 타측 및 상기 냉동기의 본체 사이의 높이 조절이 가능할 수 있다.
상기 냉각부재의 외면을 감싸는 단열부를 더 포함할 수 있다.
상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재는 억지 끼워맞춤 결합될 수 있다.
상기 단열부와 상기 냉각부재 사이에는 기밀부재를 더 포함할 수 있다.
상기 열교환부는 구리(Cu)로 구성될 수 있다.
상기 냉매는 헬륨 가스로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치는, 냉동기와 접촉되는 열교환부를 냉각시켜 열교환부를 통해 냉매를 초저온까지 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치의 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 중간에 다른 부재를 개재하여 연결되어 있는 경우와, 중간에 다른 소자를 사이에 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 나아가, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않으며, 반드시 다른 구성요소를 의미하는 것은 아니다. 예로서, '제1 방향'과 '제2 방향'은 동일한 방향을 의미할 수도 있고, 다른 방향을 의미할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)의 단면도이다.
초저온 냉각 장치(10)는 초저온 칠러 장치로서 온도 조절이 필요한 공정 장비(미도시)로 초저온의 냉매를 공급하여 공정 장비가 안정적인 온도를 유지하도록 할 수 있다.
예를 들어, 초저온 냉각 장치(10)는 반도체 장비로 초저온의 냉매를 공급하여 반도체 및 디스플레이 공정에서 안정적인 온도를 유지하여 공정 효율을 개선하도록 하는 장치일 수 있다.
여기서, 초저온은 통상 천연가스의 액화온도인 120K(-153℃) 이하의 온도 영역을 의미하며, 초저온 냉동이란 120K 이하의 저온 환경을 생성하고 유지하는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 초저온 냉각 장치(10)는 후술하는 냉동기(200)가 1단 GM냉동기일 경우 70K 내지 100K의 냉매를 공정 장비로 공급할 수 있다. 또는, 초저온 냉각 장치(10)는 후술하는 냉동기(200)가 2단 GM냉동기일 경우 7K 내지 10K의 냉매를 공정 장비로 공급할 수 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 초저온 냉각 장치(10)는 냉매탱크(100), 냉동기(200) 및 열교환부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 냉매탱크(100)는 상부에 개구부가 형성되고 내부에 냉매를 보관할 수 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 개구부는 2개 형성되어 각각의 개구부에 열교환부(300) 및 냉동기(200)가 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 단일의 개구부 또는 복수개의 개구부가 형성될 수 있다.
냉매탱크(100)에 보관되는 냉매는 헬륨 가스로 구성될 수 있다. 헬륨의 끓는점은 약 -269℃으로 종래의 칠러 장치보다 더 낮은 온도에서 사용할 수 있다. 또한, 냉매로 헬륨을 사용하는 경우 냉각과정 중에 부산물이 발생하지 않는 장점이 있다.
냉동기(200)는 냉매탱크(100) 상에 위치하고 냉각부재(210)를 포함할 수 있다.
여기서, 냉동기(200)는 헬륨 가스를 작동 유체로 하는 GM(Gifford-McMahon) 사이클 기반 GM냉동기일 수 있다. 이 경우, 냉각부재(210)는 GM냉동기의 1단 또는 2단 디스플레이서일 수 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 냉동기(200)는 냉매탱크(100)의 상부에 형성되는 2개의 개구부에 대응되도록 냉동기(200)가 각각 위치할 수 있다.
냉동기(200)의 하부에는 높이방향으로 연장되어 후술할 열전달 부재(310)와 접촉하여 열교환부(300)를 냉각시킬 수 있는 냉각부재(210)가 포함될 수 있다.
여기서, 열교환부(300)는 냉각된 냉각부재(210)와 냉매탱크(100)에 보관되는 냉매와 접촉하여 열에너지를 전달시키는 중간매체의 역할을 할 수 있다.
또한, 일반적으로 GM냉동기는 약 2만 시간마다 유지보수(overhaul)가 필요한데, 열교환부(300)를 통해 냉동기(200)의 주기적인 유지보수 등을 위해 냉동기(200)를 용이하게 착탈하는 것이 가능하다.
또한, 열교환부(300)냉동기(200)의 착탈시 냉매탱크(100)의 내부에 보관되는 냉매가 외부로 누설되지 않도록 할 수 있다.
이때 열교환부(300)는 열전도성이 높은 구리(Cu)재질로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 열전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다.
열교환부(300)는 열전달 부재(310)와 열교환 부재(320)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 2에 도시되는 바와 같이, 열교환부(300)에 포함되는 열전달 부재(310)의 일측은 냉각부재(210)와 접촉하여 냉각되고, 타측은 열교환 부재(320)와 결합하여 열교환 부재(320)를 냉각시킬 수 있다.
열교환 부재(320)는 개구부에 삽입되고 일측이 열전달 부재(310)와 결합되어 열전달 부재(310)에 의해 냉각되고, 타측은 냉매탱크(100)에 보관되는 냉매와 접촉되어 냉매를 직접 냉각시킬 수 있다.
한편, 도 2에 도시되는 바와 같이, 냉매탱크(100)의 상부에는 개구부의 상부 홀의 외측으로 연장되는 제 1 결합부가 결합되고, 열교환 부재(320)의 상부에는 홀의 외측으로 연장되고 제 1 결합부와 결합되는 제 2 결합부가 형성될 수 있다.
또한, 제 1 결합부의 외측을 따라 상부로 연장되는 걸림턱이 형성됨에 따라, 제 2 결합부가 형성되는 열교환 부재(320)가 외부로 이탈되지 않도록 고정되어 제 1 결합부와 제 2 결합부 간의 결합이 용이하게 이루어질 수 있다.
열전달 부재(310)의 외주면과 열교환 부재(320)의 내주면은 서로 이격될 수 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 열전달 부재(310)의 외주면과 열교환 부재(320)의 내주면이 서로 이격되고, 냉각부재(210)의 폭은 열전달 부재(310)의 외주면과 대응되게 형성됨에 따라, 냉동기(200), 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320) 사이에는 간극이 발생할 수 있다.
이때, 냉동기(200), 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320) 사이의 간극은 후술할 진공용 포트(미도시)를 통하여 진공 처리되어 초저온 냉각 장치(10)에서 발생되는 열에너지가 손실되지 않도록 하여 단열 성능을 높일 수 있다.
또한, 제 1 결합부와 제 2 결합부의 결합 사이에는 오링, 고무패킹 등과 같은 패킹부재를 더 포함함에 따라, 초저온 냉각 장치(10)의 외부에서 공기가 유입되지 않도록 하여 냉동기(200), 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320) 사이의 간극에서 발생되는 진공상태를 더욱 기밀하게 유지할 수 있다.
한편, 열교환부(300)는 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320)를 연결하고 상하방향으로 탄성을 갖는 연결부재(330)를 더 포함할 수 있다.
상하방향으로 탄성을 갖는 연결부재(330)로 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320)를 연결함에 따라, 냉각부재(210)의 규격 또는 길이가 상이한 냉동기(200)를 제약없이 사용할 수 있다.
초저온 냉각 장치(10)의 냉각 효율을 높이기 위해서는 냉각부재(210)의 열에너지가 연결부재(330)로 효율적으로 전달되어야 하며, 이를 위해 냉각부재(210)와 연결부재(330)는 밀착되어야 할 필요가 있다.
본 발명에 따르면, 연결부재(330)가 탄성을 갖는 연결부재(330)를 포함함으로써 냉각부재(210)와 열전달 부재(310) 간의 유격 또는 열전달 부재(310)와 열교환 부재(320) 간의 유격이 발생하지 않아 냉각부재(210)의 열에너지를 연결부재(330)로 효율적으로 전달할 수 있다.
또한, 냉동기(200)의 주기적인 유지보수 등을 위해 냉동기(200)를 수차례 착탈하더라도 연결부재(330)로 인해 냉각부재(210)의 열에너지가 연결부재(330)로 효율적으로 전달될 수 있다.
또한, 열전달 부재(310)의 외주면과 열교환 부재(320)의 내주면이 서로 이격되고, 냉각부재(210)의 폭은 열전달 부재(310)의 외주면과 대응되게 형성되고, 상하방향으로 탄성을 갖는 연결부재(330)로 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320)를 연결함에 따라, 냉동기(200)의 장시간 사용으로 인해 열교환부(300) 및 냉동기(200)의 외형이 변형되는 경우에도 열교환부(300)와 냉동기(200)의 해제 및 결합이 용이할 수 있다.
연결부재(330)는 도 2에 도시되는 바와 같이, 상하 방향으로 나선형의 구조로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 지그재그 형태 등 탄성을 가질 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
초저온 냉각 장치(10)는 열교환 부재(320)의 타측 및 냉동기(200)의 본체 사이에 위치하고 냉동기(200), 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320) 사이의 간극을 진공 처리하는 진공용 포트를 포함하는 어댑터(400)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 어댑터(400)는 냉각부재(210)의 외주면에 이격되게 형성되어 어댑터(400)와 냉동기(200) 사이에는 간극이 발생할 수 있다.
어댑터(400)와 냉동기(200) 사이의 간극은 진공용 포트를 통해 진공 처리되어 초저온 냉각 장치(10)에서 발생되는 열에너지가 손실되지 않도록 하여 단열 성능을 높일 수 있다.
또한, 어댑터(400)는 냉동기(200), 열전달 부재(310), 열교환 부재(320) 및 어댑터(400) 사이의 간극에서 진공 상태를 해제하는 배기밸브(410)를 포함할 수 있다.
어댑터(400)는 열교환 부재(320)의 타측 및 냉동기(200)의 본체 사이의 높이 조절을 할 수 있다. 열교환 부재(320)의 타측 및 냉동기(200)의 본체 사이의 높이 조절이 가능하여 냉동기(200)에 포함되는 냉각부재(210)의 길이에 대응되도록 높이를 조절할 수 있다.
제 2 결합부와 어댑터(400) 사이에는 냉각부재(210)의 외면을 감싸는 단열부(500)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 단열부(500)는 냉각부재(210)의 외주면에 이격되게 형성되어 단열부(500)와 냉동기(200) 사이에 간극이 발생할 수 있다.
단열부(500)와 냉동기(200) 사이의 간격은 진공용 포트를 통해 진공 처리되어 초저온 냉각 장치(10)에서 발생되는 열에너지가 손실되지 않도록 하여 단열 성능을 더욱 높일 수 있다.
또한, 단열부(500)는 냉동기(200)에 의해 냉각된 냉각부재(210)의 외주면을 따라 단열부(500)가 형성되어 외부로 열에너지가 방출되는 것을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)의 단면도이다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)는 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320)가 억지 끼워맞춤 결합될 수 있다.
이에 따라, 열전달 부재(310)와 열교환 부재(320)가 접촉되는 면적이 커짐에 따라, 냉매탱크(100)에 보관되는 냉매를 냉각시키는 효율이 증대될 수 있다.
냉동기(200)와 제 2 결합부 사이에는 냉각부재(210)의 외주면을 둘러싸는 단열부(500)가 형성될 수 있다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 단열부(500)는 냉각부재(210)의 외주면에 연접되게 형성될 수 있으며, 냉동기(200)에 의해 냉각된 냉각부재(210)와 외부간의 열교환을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)의 단면도이다.
또 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)는 단열부(500)와 냉각부재(210) 사이에 기밀부재(600)를 더 포함할 수 있다.
도 4에서 도시되는 바와 같이, 단열부(500)와 냉각부재(210) 사이에 기밀부재(600)를 더 포함함에 따라, 외부에서 기체가 유입되는 것을 방지하여 어댑터(400)의 내부에서 발생되는 진공상태를 더욱 기밀하게 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)에 의하면, 냉동기(200)와 접촉되는 열교환부(300)를 냉각시켜 열교환부(300)를 통해 냉매를 초저온까지 냉각시킬 수 있게 되고, 열전달 부재(310)의 외주면과 열교환 부재(320)의 내주면이 서로 이격되고 냉동기(200), 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320) 사이의 간극은 진공용 포트를 통하여 진공 처리되어 초저온 냉각 장치(10)에서 발생되는 열에너지가 손실되지 않도록 하여 단열 성능을 높일 수 있게 된다.
또한, 상하방향으로 탄성을 갖는 연결부재(330)로 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320)를 연결함에 따라, 냉각부재(210)의 규격 또는 길이가 상이한 냉동기(200)를 제약없이 사용할 수 있게 되고, 어댑터(400)는 열교환 부재(320)의 타측 및 냉동기(200)의 본체 사이의 높이 조절이 가능하여 냉동기(200)에 포함되는 냉각부재(210)의 길이에 대응되도록 높이를 조절할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)는 열전달 부재(310) 및 열교환 부재(320)가 억지 끼워맞춤 결합되어, 열전달 부재(310)와 열교환 부재(320)가 접촉되는 면적이 커짐에 따라, 냉매탱크(100)에 보관되는 냉매를 냉각시키는 효율이 증대될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초저온 냉각 장치(10)는 단열부(500)와 냉각부재(210) 사이에는 기밀부재(600)를 더 포함하여 외부에서 기체가 유입되는 것을 방지하여 어댑터(400)의 내부에서 발생되는 진공상태를 더욱 기밀하게 유지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 초저온 냉각 장치
100 : 냉매탱크
200 : 냉동기
210 : 냉각부재
300 : 열교환부
310 : 열전달 부재
320 : 열교환 부재
330 : 연결부재
400 : 어댑터
410 : 배기밸브
500 : 단열부
600 : 기밀부재

Claims (11)

  1. 초저온 냉각 장치에 있어서,
    냉매를 보관하고 상부에 개구부가 형성되는 냉매탱크;
    상기 냉매탱크 상에 위치하고, 디스플레이서를 포함하는 냉동기; 및
    상기 디스플레이서의 하단에 접촉하여 냉각되는 열전달 부재 및 상기 개구부에 삽입되고, 일측이 상기 열전달 부재와 결합되어 상기 냉매를 직접 냉각시키는 열교환 부재를 포함하는 열교환부;
    를 포함하고,
    상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재는 서로 이격되어 있고,
    상기 열교환부는 상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재를 연결하고, 상하 방향으로 탄성을 갖는 연결부재를 더 포함하는 것인, 초저온 냉각 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉동기, 상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재 사이의 간극은 진공 처리된 것인, 초저온 냉각 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상하 방향으로 나선형의 구조를 갖는 것인, 초저온 냉각 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 열교환 부재의 타측 및 상기 냉동기의 본체 사이에 위치하고 상기 간극을 진공 처리하는 진공용 포트를 포함하는 어댑터를 더 포함하는 것인, 초저온 냉각 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 어댑터는 상기 열교환 부재의 타측 및 상기 냉동기의 본체 사이의 높이 조절이 가능한 것인, 초저온 냉각 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이서의 외면을 감싸는 단열부를 더 포함하는 것인, 초저온 냉각 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 부재 및 상기 열교환 부재는 억지 끼워맞춤 결합되는 것인, 초저온 냉각 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 단열부와 상기 디스플레이서 사이에는 기밀부재를 더 포함하는 것인, 초저온 냉각 장치
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환부는 구리(Cu)로 구성되는 것인, 초저온 냉각 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매는 헬륨 가스로 구성되는 것인, 초저온 냉각 장치.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802345A (en) * 1987-12-03 1989-02-07 Hughes Aircraft Company Non-temperature cycling cryogenic cooler
JPH11325629A (ja) * 1998-03-31 1999-11-26 Matra Marconi Space Fr Sa 極低温機用熱リンク装置
US20130203603A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Cryocooler system and superconducting magnet apparatus having the same
WO2019073971A1 (ja) * 2017-10-12 2019-04-18 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍機の装着構造および装着方法
KR102082790B1 (ko) 2018-04-30 2020-02-28 유니셈 주식회사 극저온 반도체 칠러 장치
JP2021173475A (ja) * 2020-04-24 2021-11-01 住友重機械工業株式会社 極低温冷却装置、極低温冷凍機、および極低温冷凍機の取り扱い方法
JP2022012108A (ja) * 2020-07-01 2022-01-17 株式会社東芝 冷凍ユニット及び超電導マグネット装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4495988A (en) * 1982-04-09 1985-01-29 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Controlled heat exchanger system
FR2571128B1 (fr) * 1984-10-02 1986-11-14 Telecommunications Sa Dispositif cryostatique pour photodetecteurs

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802345A (en) * 1987-12-03 1989-02-07 Hughes Aircraft Company Non-temperature cycling cryogenic cooler
JPH11325629A (ja) * 1998-03-31 1999-11-26 Matra Marconi Space Fr Sa 極低温機用熱リンク装置
US20130203603A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Cryocooler system and superconducting magnet apparatus having the same
WO2019073971A1 (ja) * 2017-10-12 2019-04-18 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍機の装着構造および装着方法
KR102082790B1 (ko) 2018-04-30 2020-02-28 유니셈 주식회사 극저온 반도체 칠러 장치
JP2021173475A (ja) * 2020-04-24 2021-11-01 住友重機械工業株式会社 極低温冷却装置、極低温冷凍機、および極低温冷凍機の取り扱い方法
JP2022012108A (ja) * 2020-07-01 2022-01-17 株式会社東芝 冷凍ユニット及び超電導マグネット装置

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