KR20050078299A - 극저온 냉동기의 재생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생 물질의 충진을 간편하게 확인할 수 있는 극저온 냉동기의 재생기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 극저온 냉동기의 재생기는 투명 또는 반투명 재질의 재생기 하우징과; 상기 재생기 하우징의 내부에 충진된 재생 물질을 포함하여 구성되어, 재생 물질의 충진 상태를 간편하고 손쉽게 검사할 수 있는 이점이 있다.

Description

극저온 냉동기의 재생기{A regenerator of cryocooler}

본 발명은 극저온 냉동기의 재생기에 관한 것으로서, 특히 재생물질의 충진 상태를 확인할 수 있는 극저온 냉동기의 재생기에 관한 것이다.

통상적으로 극저온 냉동기는 소형 전자부품이나 초전도체 등을 냉각하기 위하여 사용되는 저진동 고신뢰성의 냉동기로서, 가스를 압축하면서 펌핑시키는 압축부와 그 압축부로부터 펌핑된 가스의 팽창에 의해 극저온부가 형성되는 냉각부로 크게 구성되고, 대표적으로 스터링 냉동기와 지엠 냉동기와 같은 열재생식 냉동기가 널리 알려져 있다.

상기 극저온 냉동기는 압축공간과 팽창공간 사이에 장착되어 압축공간에서 압축되어 팽창공간으로 이동되는 압축가스로부터 현열을 빼앗아 저장하였다가 팽창공간에서 팽창된 후 압축공간으로 귀환되는 팽창가스에 현열을 공급하는 재생기를 포함하는 바, 상기 재생기는 가스의 이동시 열재생 역활을 하는 재생물질과, 상기 재생물질이 충진된 재생기 하우징을 포함하여 구성된다.

상기 재생물질은 미세한 철망이 디스크 형태로 적층되거나 또는 미세한 철뭉치가 압착된 후 상기 재생기 하우징 내부에 충진된다.

상기 재생기 하우징은 그 양단에 매우 큰 온도차가 존재하고 저온부는 영하 150℃이하까지 낮아지므로 열전도계수가 작으면서도 열적으로 안정된 재료로 구성된다.

그러나, 종래 기술에 따른 극저온 냉동기의 재생기는 충진된 재생물질사이에 빈 공간이 존재하게 되면 재생기의 성능을 크게 저하되는 바, 상기 재생물질의 충진 여부를 확인하기 위해 재생기 외부에서 X-ray등을 이용해 재생기 하우징의 내부를 투시하게 되나, 이 경우 검사에 불편함이 따르고 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 재생 물질의 충진을 간편하게 확인할 수 있는 극저온 냉동기의 재생기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 극저온 냉동기의 재생기는 투명 또는 반투명 재질로 성형된 재생기 하우징과; 상기 재생기 하우징의 내부에 충진된 재생 물질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 재생기 하우징은 열전도계수가 1.2 W/m°C 이하인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 재생기 내부에 재생물질이 중친된 상태가 표현된 사시도이다.

본 실시예에 따른 극저온 냉동기는 도 1에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 케이싱(2)과, 상기 케이싱(2)의 내부에 장착된 실린더(10)와, 상기 케이싱(2)의 내부에 장착되고 상기 실린더(10)의 내부로 피스톤(16)이 왕복동 가능하게 배치된 리니어 모터(20)와, 상기 피스톤(18)과의 사이에 압축공간(C)이 형성된 디스플레이서(30)와, 상기 디스플레이서(30)에 일단이 결합되고 내부에 재생물질(44)이 채움된 재생기(40)와, 상기 압축공간(C)과 상기 재생기(40)의 내부 사이를 유동하는 가스를 방열토록 상기 케이싱(2)에 장착된 방열부(50,온측 열교환기)와, 상기 재생기(40)의 타단과의 사이에 팽창공간(E)이 형성되고 외부로부터 열을 흡수하는 흡열부(60,냉측 열교환기)로 구성된다.

상기 실린더(10)는 상기 압축공간(C)과 상기 방열부(50)가 연통되게 하는 제 1 통공(10a)과, 상기 재생기(40)와 방열부(50)가 연통되게 하는 제 2 통공(10b)이 각각 형성된다.

상기 리니어 모터(20)는 상기 피스톤(16)이 상기 실린더(10) 내측에서 직선 왕복 운동되도록 하는데, 구체적으로 상기 케이싱(2)의 내측에 고정 설치된 아웃 스테이터(22)와, 상기 실린더(10)의 외주면에 고정 설치된 이너 스테이터(24)와, 상기 아웃 스테이터(22)와 이너 스테이터(24) 사이에 직선 왕복 운동 가능하게 배치되어 상기 피스톤(16)과 연결된 자석(26)으로 이루어진다.

상기 아웃 스테이터(22)는 코일(22a)이 감겨진 코일 보빈(22b)에 다수개의 코어(22c)가 원주 방향으로 적층되어 원통형을 이루도록 형성된다.

상기 이너 스테이터(24)는 다수개의 코어가 원주 방향으로 적층되어 일단과 타단에 고정링(24a)이 각각 끼움되어 원통형상으로 상기 실린더(10)의 외주면에 부착된다.

상기 피스톤(16)은 상기 실린더(10)의 내주면에 간극을 두고 설치되는 피스톤 바디(17)와, 상기 피스톤 바디(19) 내측에 설치된 피스톤 플러그(18)로 이루어진다.

상기 디스플레이서(30)는 상기 피스톤(16)의 중앙을 관통하고 상기 케이싱(2)에 고정된 판 스프링(31)에 의해 완충 가능하게 지지된 축(32)과, 상기 축(32)의 단부에 형성되어 상기 피스톤(16)과의 사이에 압축공간(C)을 형성하는 디스플레이서 바디(34)로 구성된다.

상기 디스플레이서 바디(34)는 ‘Ｕ’자 단면으로 이루어지고, 상기 방열부(50)와 연통되는 통공(36)이 측면부에 형성된다.

상기 재생기(40)는 상기 디스플레이서 바디(34)에 일단이 결합되고 내부가 중공된 원통 형상이며 투명 또는 반투명 재질로 성형된 재생기 하우징(42)과, 상기 재생기 하우징(42)의 내부에 충진되어 팽창공간(E)으로 이동되는 가스로부터 현열을 빼앗아 저장하였다가 팽창공간(E)에서 압축공간(C)으로 귀환되는 가스에 현열을 공급하는 재생 물질(44)과, 상기 재생기 하우징(42)의 타단을 덮고 가스가 통과하는 통공(46a)이 형성된 마개(46)를 포함하여 구성된다.

상기 재생기 하우징(42)은 그 양단에 매우 큰 온도차가 존재하고 저온부는 영하 150℃이하까지 낮아지므로 열전도계수가 1.2 W/m°C 이하로 작으면서 열적으로 안정된 재료로 구성되는 것이 바람직하고, 일예로 내열성 강화유리나 투명 플라스틱 등이 적합할 것이다.

상기 재생물질(44)은 미세한 철망이 디스크 형태로 적층되거나 또는 미세한 철뭉치가 압착된 후 상기 재생기 하우징(42) 내부에 충진된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 리니어 모터(20)의 구동으로 상기 피스톤(16)이 전진되면, 상기 실런더(10) 내의 가스는 상기 압축공간(C)에서 등온 압축되고, 상기 방열부(50)와 상기 재생기(40)를 지나면서 등적 냉각된 후 상기 흡열부(60)의 팽창공간(E)으로 유입된다.

그런 다음, 상기 리니어 모터(20)의 구동으로 상기 피스톤(16)이 후진되면 상기 흡열부(60)의 가스는 팽창되면서 상기 흡열부(60)의 열을 빼앗고, 상기 재생기(40)와 방열부(50)를 지나면서 등적 가열된 후 다시 상기 실린더(10) 내부로 재 유입된다.

한편, 상기 재생기(40)는 상기 재생물질(44)이 조밀하게 충진되지 못한 경우 상기 재생기(40)를 지나는 가스의 가열 및 냉각 성능이 크게 저하되게 되고, 결국 극저온 냉동기의 효율이 저하되게 되는 바, 상기 재생기 하우징(42)이 투명 또는 반투명하게 성형되기 때문에, 상기 재생기 하우징(42)의 내부에 재생물질(44)을 충진시킨 후 별도의 검사장비 없이 재생물질(44)의 충진 여부를 확인할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 극저온 냉동기의 재생기는 재생 물질이 충진되는 재생기 하우징이 투명 또는 반투명 재질로 성형되어 재생 물질의 충진 상태를 간편하고 손쉽게 검사할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 재생기 하우징은 열전도계수가 1.2 W/m°C 이하로 이루어져 양단사이의 온도차에 의한 파손을 방지할 수 있고, 냉동기의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 재생기가 표현된 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2: 케이싱 10: 실린더

16: 실린더 20: 리니어 모터

30: 디스플레이서 40: 재생기

42: 재생기 하우징 44: 재생물질

46: 마개 50: 방열부

60: 흡열부 C: 압축공간

E: 팽창공간

Claims (2)

1. 투명 또는 반투명 재질의 재생기 하우징과;

   상기 재생기 하우징의 내부에 충진된 재생 물질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기의 재생기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 재생기 하우징은 열전도계수가 1.2 W/m°C 이하인 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기의 재생기.