KR20010105225A - 상당한 저온에서 냉동을 제공하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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애런 아카르야
베이람 아르만
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조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 열부하에 냉동을 제공하며 예냉각 회로 안에서 열을 거부하는 자기 냉동 회로와 복합 성분 냉동 유체를 이용하여 예냉각 회로를 포함하는 상당한 저온의 열부하에 냉동을 제공하는 시스템에 관한 것이다.

Description

상당한 저온에서 냉동을 제공하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING REFRIGERATION AT A VERY COLD TEMPERATURE}
본 발명은 일반적으로 냉동에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 수소와 같은 가스를 액화시키는 것과 같이 상당한 저온에서 냉동의 발생과 제공에 관한 것이다.
네온, 수소 또는 헬륨과 같은 임의의 가스의 액화는 상당한 저온 냉동의 발생을 필요로 한다. 예컨대, 대기압에서, 네온은 27.1K에서 액화되고, 수소는 20.39K에서 액화되며 헬륨은 4.21K에서 액화된다. 이러한 상당한 저온 냉동의 발생은 매우 고비용을 요구한다. 에너지 발생, 에너지 전달 및 전자공학과 같은 분야에서 네온, 수소 및 헬륨의 이용은 점차적으로 중요해 지므로, 이러한 유체의 액화에 대한 시스템의 개선은 매우 바람직하다. 상당한 저온에서 냉동을 발생시키는 시스템은 공지되어 있으나, 대개 비교적 작은 규모에서만 효과적이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상당한 저온에서 효과적으로 냉동을 발생시켜 제공할 수 있는 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 네온, 수소 또는 헬륨과 같은 액화시키기 어려운 유체를 액화시키기에 충분한 냉동을 발생시키기 위한 개선된 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 높은 생산 등급에서 작동할 수 있는 네온, 수소 또는 헬륨과 같이 액화시키기 어려운 유체를 액화시키기 위한 시스템을 제공하는 데에 있다.
당업자는 본 개시를 통해 본 발명에 의해 달성되는 상술한 특징 및 다른 특징들을 명확하게 이해할 것이다. 본 발명의 한 양상은,
(A) 복합 성분 냉동 유체(refrigerant fluid)를 압축시키고, 냉각된 복합 성분 냉동 유체가 생성되도록 압축된 복합 성분 냉동 유체를 냉각시키며, 냉각된 복합 성분 냉동 유체를 팽창시키는 단계와,
(B) 자기 냉동기 시스템의 축열기 층(regenerator bed)을 온난화시키도록 축열기 층을 자화(magnetizing)시키고, 자기 냉동기 시스템에 작동 유체를 통과시킴으로써 작동 유체를 온난화시키며, 이후 냉각된 작동 유체가 생성되도록 냉각 및 팽창된 복합 성분 냉동 유체와 간접 열 교환 상태에서 자기 냉동기 시스템으로부터 작동 유체를 통과시키는 단계와,
(C) 축열기 층을 냉각시키도록 축열기를 탈자화(demagnetizing)시키며, 상당한 저온에서 상기 작동 유체가 보다 냉각되게 하도록 상기 자기 냉동기 시스템을 통하여 상기 냉각된 작동 유체를 통과시키는 단계와, 그리고
(D) 상기 상당한 저온 작동 유체로부터 열부하로 냉동을 전달하는 단계를 포함하는, 상당한 저온에서 냉동을 제공하기 위한 방법이다.
본 발명의 다른 양상은,
(A) 압축기, 복합 성분 냉동 유체 열교환기, 압축기로부터 복합 성분 냉동 유체 열교환기로 유체를 전달시키기 위한 수단, 팽창 장치, 및 복합 성분 냉동 유체 열교환기로부터 팽창 장치로 유체를 전달시키기 위한 수단과,
(B) 중간 온도 열교환기, 및 복합 성분 냉동 유체 열교환기로부터 중간 온도 열교환기로 유체를 전달시키기 위한 수단과,
(C) 자기 냉동기 시스템으로서, 자화가능한 층 물질의 층, 자화가능한 층 물질을 자화시키기 위한 수단, 자기 냉동기 시스템으로부터 중간 온도 열교환기로 유체를 전달시키기 위한 수단, 및 중간 온도 열교환기로부터 자기 냉동기 시스템으로 유체를 통과시키기 위한 수단을 포함하는 자기 냉동기 시스템과, 그리고
(D) 열부하, 및 열부하와 열 교환 상태에서 자기 냉동기 시스템으로부터 유체를 전달시키기 위한 수단을 포함하는, 상당한 저온에서 냉동을 제공하는 장치이다.
여기에 사용된 바와 같은 용어 "복합 냉동 유체(multicomponent refrigerant fluid)"는 2 종류 이상을 성분을 포함하며 냉동을 발생시킬 수 있는 유체를 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어 "가변식 부하 냉매(variable load refrigerant)"는 2이상의 성분이 연속적이며 혼합물의 끓는점과 이슬점 사이에서 온도 변화를 증가시키도록 2이상 성분이 비례적인 혼합물을 의미한다. 이러한 혼합물의 끓는점은 혼합물이 모두 액체 상태로 있지만 가열로 인해 액체 상태인 채로 평형 상태에서 증기 상태의 형성을 시작하는 주어진 압력에서의 온도이다. 혼합물의 이슬점은, 혼합물이 모두 증기 상태이지만 감열로 인해 증기 상태인 채로 평형 상태에서 액체 상태의 형성을 시작하는 주어진 압력에서의 온도이다. 따라서, 혼합물의 끓는점과 이슬점 사이의 온도 영역은 액체 상태와 증기 상태 모두가 평형 상태에서 공존한다. 본 발명의 실시에서 가변식 부하 냉매에 대한 끓는점과 이슬점은 일반적으로 적어도 10℃, 바람직하게 적어도 20℃, 가장 바람직하게 적어도50℃이다.
여기에 사용된 바와 같은 용어, "상당한 저온(very cold temperature)"은 90K이하의 온도를 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어, "간접 열교환(indirect heat exchange)"은 임의의 물리적 접촉 또는 유체 서로간의 혼합없이 유체가 열 교환 관계를 가지게 되는 것을 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어, "직접 열 교환(direct heat exchange)"은 냉각 및 가열 실체(entities)의 접촉을 통한 냉동의 전달을 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어, "팽창(expansion)"은 압력의 감소 작용을 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어, "대기 가스(atmospheric gas)"는 다음 중 하나를 의미한다: 질소(N2), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe), 네온(Ne), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 산소(O2), 듀테롬(D2), 수소(H2) 및 헬륨(He).
여기에 사용된 바와 같은 용어, "자화(magnetize)"는 외부적으로 인가된 전기장의 이용에 의해 물질에 자성을 유도하는 것을 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어, "열부하(heat load)"는 특정 바디(body) 또는 물질에 주어진 열량(quantity of heat)의 적용을 의미한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예의 단순화된 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시에 이용될 수도 있는 활성 자기 축열기 냉동 시스템의 일실시예의 단면도이다.
도 3은 프로세스 가스의 액화에 특히 유용한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예의 단순화된 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 다공 입자상 자기층 2 : 초전도 자석
3,4 : 피스톤 5 : 냉열 교환기
6 : 핫열 교환기 7,8 : 피스톤 실린더
301, 326 : 열교환기 302 : 자기 냉동기 시스템
303 : 중간 온도 열교환기 310 : 라인
311 : 압축기 312, 314, 315 : 복합 성분 냉동 유체
320, 324, 325, 327 : 작동 유체 321 : 펌프
일반적으로 본 발명은 복합 성분 냉동 유체 시스템 및 활성 자기 축열기 냉동 시스템을 이용하여 상당한 저온 냉동의 발생을 포함한다. 이러한 복합 성분 냉동 유체 시스템은 한정된 방식으로 자기 축열기 시스템과 통합되어 자기 축열기 시스템으로부터의 열(heat)이 복합 성분 냉동 유체 시스템 안에서 거부되며, 비교적 대량의 생산 유체를 상당한 저온 상태로 초래하는 것과 같이 열부하에 대해 상당한 저온의 발생을 가능하게 한다.
도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다. 이제 도 1을 참조하면, 흐름(310)내의 복합 성분 냉동 유체는 일반적으로 50 내지 1000 psia(pounds per sqare inch absolute)의 범위 내의 압력까지 압축기(311)에서 압축된다. 일반적으로 본 발명의 실시에 유용한 복합 성분 냉동 유체는, 바람직하게 질소, 아르곤 및/또는 네온과 같은 하나 이상의 대기 가스, 바람직하게 플로로카본, 하이드로플로로카본, 하이드로클로로플로로카본, 플로로에테르 및 하이드로플로로에테르와 같이 6개까지의 탄소 원자를 가지는 하나 이상의 불소를 함유하는 화합물, 및/또는 5개까지의 탄소 원자를 가지는 하나 이상의 하이드로카본을 함유한다.
본 발명의 실시에 유용한 복합 성분 냉동 유체의 바람직한 일실시예는 플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 및 하이드로플로로에테르로 이루어지는 군으로부터 2 이상의 성분을 함유한다.
본 발명의 실시에 유용한 복합 성분 냉동 유체의 바람직한 다른 실시예는 플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 및 하이드로플로로에테르로 이루어지는 군으로부터 하나 이상의 성분과, 그리고 하나 이상의 대기 가스를 함유한다.
본 발명의 실시에 유용한 복합 성분 냉동 유체의 바람직한 또 다른 실시예는플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 및 하이드로플로로에테르로 이루어지는 군으로부터 2 이상의 성분과, 그리고 2 이상의 대기 가스를 함유한다.
본 발명의 실시에 유용한 복합 성분 냉동 유체의 바람직한 또 다른 실시예는 하나 이상의 플로로에테르와, 그리고 플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 및 대기 가스로 이루어지는 군으로부터 하나 이상의 성분을 함유한다.
바람직한 일실시예의 복합 성분 냉동 유체는 플로로카본으로만 이루어진다. 바람직한 다른 실시예의 복합 성분 냉동 유체는 플로로카본 및 하이드로플로로카본으로만 이루어진다. 바람직한 또 다른 실시예의 복합 성분 냉동 유체는 플로로카본 및 대기 가스만으로 이루어진다. 바람직한 또 다른 실시예의 복합 성분 냉동 유체는 플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 및 하이드로플로로에테르만으로 이루어진다. 바람직한 또 다른 실시예의 복합 성분 냉동 유체는 플로로카본, 플로로에테르, 하이드로플로로에테르 및 대기 가스만으로 이루어진다.
본 발명의 실시예 유용한 복합 성분 냉동 유체는 하이드로클로로플로로카본 및/또는 하이드로카본과 같은 다른 성분을 함유할 수도 있다. 복합 성분 냉동 유체는 하이드로클로로플로로카본을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 복합 성분 냉동 유체는 하이드로카본을 함유하지 않는다. 복합 성분 냉동 유체는 하이드로클로로플로로카본과 하이드로카본 어느 것도 포함하지 않는 것이 가장 바람직하다. 복합 성분 냉동 유체는 비유해성, 비인화성 및 비오존파괴성인 것이 가장 바람직하며, 복합 성분 냉동 유체의 모든 성분은 플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 또는 대기 가스 중 어느 하나인 것이 가장 바람직하다.
이후, 압축된 복합 성분 냉동 유체(312)는 냉각수와 같은 적합한 냉각 유체와 간접적 열 교환에 의해 냉각기(313)에서 압축열로 냉각되며, 생성된 복합 성분 냉동 유체(314)는 복합 성분 냉동 유체 열교환기(301)를 통과하고, 여기서 아래에 보다 상세히 설명하는 바와 같이 가열된 복합 성분 냉동 유체와 간접적 열교환에 의해 냉각된다. 냉각된 복합 성분 냉동 유체(315)는 열교환기(301)로부터 팽창 장치(316)로 전달되며, 팽창 장치(316)는 팽창 밸브인 것이 바람직하고 낮은 압력으로 조절되어 온도를 하강시킨다. 팽창 장치(316)가 팽창되어 복합 성분 냉동 유체의 온도가 저하됨으로써, 복합 성분 냉동 유체를 대개 적어도 부분적으로 응축되도록 냉각하는 작용을 하며, 바람직하게 전체적으로 응축하는 작용을 한다. 이렇게 생성된 복합 성분 냉동 유체는 라인(317)에서 중간 온도 열교환기(303)로 전달된다. 일반적으로 흐름(317)내의 냉각된 팽창 유체의 온도는 50 내지 250K의 범위내에 있다.
자기 냉동기 시스템(302)은 자화가능한 층 물질(megnetizable bed material)을 포함하는 하우징을 포함한다. 자화가능한 층 물질 중 하나 이상의 층은 본 발명의 자기 냉동기 시스템에 이용될 수도 있다. 본 발명의 실시에 이용될 수도 있는 적합한 자화가능한 층 물질 가운데 하나는 GdNi2, GdZn2, GdTiO3, Gd2Ni17, GdAl2, GdMg, GdCD, Gd4Co3, GdGa, Gd5Si4및 GdZn라는 이름들이 있다.
자화가능한 물질의 층이 자화되어 층의 온도가 상승되도록 작용한다. 헬륨,네온, 질소, 아르곤, 메탄, 카본테트라플로라이드, 플로로카본, 하이드로플로로카본, 플로로에테르 및 하이드로플로로에테르와 같은 작동 유체는 층으로 열전달을 하는데 이용된다.
작동 유체(327)는 시스템(302)을 통과하며, 시스템(302)부터 웜 작동 유체(warm working fluid)(320)로서 모습을 드러낸다. 웜 작동 유체(320)는 펌프(321)를 통과하여 중간 온도 열교환기(303)로 전달되는 흐름(322)에서 흐름(317)의 중간 온도 열교환기(303)에 제공되었던 복합 성분 냉동 유체를 가열하면서 간접적으로 냉각된다. 생성된 가열된 복합 성분 냉동 유체는 흐름(318)의 중간 온도 열교환기(303)에서 유출되며 복합 성분 냉동 유체 열교환기(301)로 전달된다. 복합 성분 냉동 유체 열교환기(301) 내부에서 복합 성분 냉동 유체는 상술한 바와 같이 흐름(314)의 열교환기(301)에 이르렀던 냉각 복합성분 냉동 유체에 의해 간접적 열 교환에 의해 더 한층 가열되며, 생성된 더 한층 가열된 복합 성분 냉동 유체는 라인(310)의 열교환기(301)로부터 압축기(311)로 전달되며, 복합 성분 냉동 유체 예냉각 냉동 사이클을 다시 시작한다.
작동 유체가 중간 온도 열교환기(303)를 통과함에 따라, 중간 온도 열교환기(303)부터 작동 유체가 중간 온도로 냉각되어 일반적으로 50 내지 250K 범위 내의 온도를 가지는 중간 온도 작동 유체(324)로서 출현한다.
자기 냉동기 시스템(302)의 층을 탈자화시킴으로써 층 물질을 냉각시킨다. 중간 온도 작동 유체(324)는 이러한 자기 냉동 시스템(302)에 전달되어 자기 냉동 시스템(302)을 통과하며, 이러한 과정에서 보다 냉각된다. 생성된 보다 냉각된 작동 유체는 가스, 액체 또는 혼합상 형태일 수도 있는 상당한 저온 작동 유체(325)로서 자기 냉동 시스템(302)부터 출현한다.
상당한 저온 작동 유체(325)는 열부하와 열교환을 하게 됨으로써 상당한 저온 작동 유체로부터 열부하에 냉동을 전달한다. 이러한 열 교환은 간접 열 교환 또는 직접 열 교환일 수도 있다. 도 1에서 열부하는 화살표 Q로 표시되며 열 교환은 열교환기(326)에 의해 표현된다. 본 발명의 실시에서 열부하의 실시예는 집, 사무실, 빌딩 및 자동차의 냉각을 위한 공기 조절기, 식품을 냉각하기 위한 가정용 또는 상업용 냉동기, 식품을 냉동시키기 위한 식품 프리저(freezer), 천연 가스, 산소, 질소, 아르곤 및 네온과 같은 공업용 가스를 위한 기체 액화 장치, 가열 펌프, 물 응축기, 및 폐기물 분리 및 처리 시스템에 이용될 수 있는 것과 같은 쿨러를 포함한다. 열교환기(326)내의 열 교환은 또한 심지어 온도를 낮추기 위해 냉동을 발생시키는데 이용된 냉동 회로내의 복합 성분 냉동 유체와 이루어질 수 있다. 열부하에 의한 열 교환은 작동 유체를 온난화시키며 생성된 작동 유체(327)는 상술한 바와 같이 온난화시키기 위한 자기 냉동기 시스템(302)로 전달되고, 상당한 저온 냉동 사이클이 다시 시작된다.
자기 냉동은 자기열 효과(magnetocaloric effect)에 영향을 미친다. 자기 입자 층의 온도는 인가된 자기장으로 대전된다. 자기 입자에 대한 인가된 자기장의 온도 결과는 상당히 신속하다. 작동 유체에 대해 자기 입자에 의해 발생된 가열 또는 냉동을 이동시키기 위해 전형적으로 헬륨 가스가 열전달 유체로서 이용된다.
본 발명에 유용한 활성 자기 축열기 냉동 시스템의 일실시예는 도 2에 도시되어 있다. 이제 도 2를 참조하면, 이러한 시스템은 다공 입자상 자기층(porous granular magnetic bed)(1), 이동가능한 강전자기 또는 초전도 자석(2), 2개의 피스톤(3,4), 냉열 교환기(5) 및 핫열(hot heat) 교환기(6)를 포함한다. 자기층(1)내의 자기층 입자와 피스톤 실린더(7,8)의 체적을 둘러싸는 공극 공간(void space)은 가압하에서 헬륨 가스로 충진된다. 자기층(1)은 다수의 상이한 자기 물질로 이루어질 수도 있다. 이러한 자기 물질의 한가지 예는 가돌리늄 니켈(GdNi2)이다. 자기 냉동 시스템의 다른 실시예에서 하나 이상의 이동가능한 자석이 채용될 수도 있으며, 또는 자화가능한 물질의 층 또는 다수의 층이 자체로 이동가능할 수도 있다.
사이클의 시작에서 냉열 교환기(5)는 초기에 저온, 예컨대 40K에 있으며, 핫열 교환기(6)는 보다 온난한 온도, 예컨대 70K에 있다. 자석(2)이 좌측으로 이동되어 자기 축열기 층(1)을 둘러싸는 자기장이 커진다. 자기열 효과는 자기층(1)내의 자기 입자 각각을 다소 가열시킨다. 피스톤(3,4)이 최대 우측 위치로 이동되어, 좌측 실린더(7)로부터, 냉열 교환기(5), 자기 냉동기 층(1) 및 핫 열교환기(6)를 통과하여 실린더(8)내의 체적을 봉입된 헬륨 가스가 충진되도록 한다. 자기층(1)내의 입자들은 유동 가스에 의해 냉각되며, 이러한 가스는 차례로 가열된다. 가스로부터의 열은 가스가 핫열 교환기(6)를 통과하면서 작동 유체로 전달된다. 피스톤이 최대 우측 위치에 도달하였을 때, 가스 유동이 정지하며 최대 좌측단으로 재위치되는 자석(2)에 의해 자기장이 제거되면서 자기열 효과에 의해 자기층(1)을 냉각시킨다. 피스톤(3,4)이 다시 최대 좌측 위치로 돌아가면, 실린더(8)로부터 핫열 교환기(6), 자기 냉동기 층(1) 및 냉열 교환기를 통하여 실리더 체적(7) 안으로 헬륨 가스가 유동한다. 이러한 헬륨 가스는 자기층(1)을 통과하면서 냉각되며, 작동 유체가 통과하여 간접 열 교환에 의해 냉각됨에 따라 냉열 교환기(5)에서 온난화된다.
특정한 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 청구범위의 권리범위 내에서 본 발명의 다른 실시예가 가능함을 당업자는 인지할 것이다.
이러한 다른 실시예의 한가지는 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 도면 부호들은 동일 구성 요소에 대해 도 1과 동일하며, 이러한 공동 구성 요소는 아래에 상세히 설명하지 않을 것이다. 도 3에 도시된 실시예는 산소, 질소, 아르곤 또는 천연 가스와 같은 프로세스 가스의 액화에 특히 적용가능하다. 이제 도 3을 참조하면, 프로세스 가스 흐름(400)은 복합 성분 냉동 유체와 간접 열 교환에 의해 열교환기(301)에서 예냉각되며, 이후 마찬가지로 흐름(401)은 복합 성분 냉동 유체와, 자기 냉동기 시스템으로부터의 작동 유체 모두와 간접 열 교환됨으로써 보다 냉각된다. 생성된 프로세스 가스(402)는 자기 냉동기 시스템(302)에서 적어도 부분적으로 응축되며, 이후 흐름(403)과 같이 열 부하로서 열교환기(326)에 전달되고, 응축된 프로세스 유체의 가능한 서브냉각(subcooling)으로 프로세스 가스의 액화가 완성된다. 생성된 액화 프로세스 가스 흐름(404)은 저장고로 전달되거나 또는 재생된다.
본 발명은 복합 성분 냉동 유체 시스템 및 활성 자기 축열기 냉동 시스템을 이용하여 상당한 저온 냉동의 발생을 포함하며, 이러한 복합 성분 냉동 유체 시스템은 한정된 방식으로 자기 축열기와 일체화되어 자기 축열기 시스템으로부터의 열(heat)이 복합 성분 냉동 유체 시스템 안에서 거부되며, 비교적 대량의 생산 유체를 상당한 저온 상태로 초래하게 하는 것과 같이 열부하에 대해 상당한 저온의 발생을 가능하게 한다.

Claims (10)

  1. 상당한 저온에서 냉동을 제공하기 위한 방법으로서,
    (A) 복합 성분 냉동 유체를 압축시키고, 냉각된 복합 성분 냉동 유체가 생성되도록 상기 압축된 복합 성분 냉동 유체를 냉각시키며, 상기 냉각된 복합 성분 냉동 유체를 팽창시키는 단계와,
    (B) 자기 냉동기 시스템의 축열기 층을 온난화시키도록 상기 축열기 층을 자화시키고, 상기 자기 냉동기 시스템에 작동 유체를 통과시킴으로써 상기 작동 유체를 온난화시키며, 이후 냉각된 작동 유체가 생성되도록 상기 냉각 및 팽창된 복합 성분 냉동 유체와 간접 열 교환 상태에서 상기 자기 냉동기 시스템으로부터 상기 작동 유체를 통과시키는 단계와,
    (C) 상기 축열기 층을 냉각시키도록 상기 축열기를 탈자화시키며, 상당한 저온에서 상기 작동 유체가 보다 냉각되게 하도록 상기 자기 냉동기 시스템을 통하여 상기 냉각된 작동 유체를 통과시키는 단계와, 그리고
    (D) 상기 상당한 저온 작동 유체로부터 열부하로 냉동을 전달시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창된 복합 성분 냉동 유체는 적어도 부분적으로 응축되어 있는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창된 복합 성분 냉동 유체는 완전히 응축되어 있는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 복합 성분 냉동 유체는 하나 이상의 대기 가스를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복합 성분 냉동 유체는 가변식 부하 냉매인 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복합 성분 냉동 유체와 간접 열 교환에 의해 프로세스 가스를 냉각시켜서 상기 작동 유체와 간접 열교환에 의해 상기 프로세스 가스를 응축시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 상당한 저온에서 냉동을 제공하는 장치에 있어서,
    (A) 압축기, 복합 성분 냉동 유체 열교환기, 상기 압축기로부터 상기 복합 성분 냉동 유체 열교환기로 유체를 전달시키기 위한 수단, 팽창 장치, 및 상기 복합 성분 냉동 유체 열교환기로부터 상기 팽창 장치로 유체를 전달시키기 위한 수단과,
    (B) 중간 온도 열교환기, 및 상기 복합 성분 냉동 유체 열교환기로부터 상기 중간 온도 열교환기로 유체를 전달시키기 위한 수단과,
    (C) 자기 냉동기 시스템으로서, 자화가능한 층 물질의 층, 상기 자화가능한층 물질을 자화시키기 위한 수단, 상기 자기 냉동기 시스템으로부터 상기 중간 온도 열교환기로 유체를 전달시키기 위한 수단, 및 상기 중간 온도 열교환기로부터 상기 자기 냉동기 시스템으로 유체를 통과시키기 위한 수단을 포함하는 자기 냉동기 시스템과, 그리고
    (D) 열부하, 및 상기 열부하와 열 교환 상태에서 상기 자기 냉동기 시스템으로부터 유체를 전달시키기 위한 수단을 포함하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 복합 성분 냉동 유체 열교환기로, 상기 복합 성분 냉동 유체 열교환기로부터 상기 중간 온도 열교환기로, 그리고 상기 중간 열교환기로부터 상기 자기 냉동기 시스템으로 프로세스 가스를 전달시키기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 자기 냉동기 시스템은 하나의 피스톤 실린더로부터 상기 층을 통하여 다른 하나의 피스톤 실린더로 가스를 전달하기 위해 상기 자화가능한 층 물질의 층의 대향면상에 2개의 피스톤 실린더를 포함하는 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 자화가능한 층 물질을 자화시키기 위한 수단은 하나 이상의 이동가능한 자석을 포함하는 장치.
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