KR20150124390A - 극저온 냉동 시스템 - Google Patents

극저온 냉동 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20150124390A
KR20150124390A KR1020150052640A KR20150052640A KR20150124390A KR 20150124390 A KR20150124390 A KR 20150124390A KR 1020150052640 A KR1020150052640 A KR 1020150052640A KR 20150052640 A KR20150052640 A KR 20150052640A KR 20150124390 A KR20150124390 A KR 20150124390A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
disposed
dissipation module
cooling
Prior art date
Application number
KR1020150052640A
Other languages
English (en)
Inventor
정우석
Original Assignee
주식회사 서남
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 서남 filed Critical 주식회사 서남
Priority to CN201580022039.6A priority Critical patent/CN106461285A/zh
Priority to PCT/KR2015/004044 priority patent/WO2015163703A1/ko
Priority to JP2017507662A priority patent/JP2017514101A/ja
Priority to EP15783887.1A priority patent/EP3136021A4/en
Priority to US15/305,911 priority patent/US20170045273A1/en
Publication of KR20150124390A publication Critical patent/KR20150124390A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1428—Control of a Stirling refrigeration machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/077—Compressor control units, e.g. terminal boxes, mounted on the compressor casing wall containing for example starter, protection switches or connector contacts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1933—Suction pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 극저온 냉동 시스템을 개시한다. 그의 시스템은, 극저온 냉동기와, 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 냉매를 순환 공급하는 방열 모듈을 포함한다. 방열 모듈은 냉매를 응축하는 응축기와, 극저온 냉동기에 배치되고, 냉매를 극저온 냉동기와 응축기 사이에 순환시켜 극저온 냉동기를 냉각하는 열 교환기를 포함할 수 있다.

Description

극저온 냉동 시스템{cryogenic refrigeration system}
본 발명은 극저온 냉동 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 방열 효율을 증가시킬 수 있는 극저온 냉동 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 극저온 냉동기는 초전도체 또는 소형 전자부품 등을 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 극저온 냉동기는 스터링 냉동기(Stirling refrigerator), 지엠 냉동기(GM refrigerator), 및 줄-톰슨 냉동기(Joule-Thomson refrigerator)를 포함할 수 있다. 이와 같은 극저온 냉동기는 헬륨 혹은 수소 등의 작동유체의 팽창 과정을 통해 냉동출력(refrigeration output)을 발생시킬 수 있다. 팽창 과정은 압축 과정의 발열을 수반할 수 있다. 때문에 극저온 냉동기는 방열기에 의해 냉각될 수 있다. 일반적인 극저온 냉동기는 이중 방열기에 의해 냉각될 수 있다. 이중 방열기는 수냉식 방열기와 증기 압축 냉동기를 포함할 수 있다. 수냉식 방열기는 극저온 냉동기를 냉각할 수 있다. 수냉식 방열기는 증기 압축 냉동기에 의해 냉각될 수 있다. 하지만, 수냉식 방열기는 냉각 효율이 낮은 물을 냉매로 사용하기 때문에 극저온 냉동기의 방열 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 더불어 수냉식 방열기와 증기 압축 냉동기는 극저온 냉동기의 운전 비용을 증가시켜 생산성을 떨어뜨릴 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 방열 효율을 증가시킬 수 있는 극저온 냉동 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 극저온 냉동기의 운전비용을 최소화할 수 있는 극저온 냉동 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 극저온 냉동 시스템을 개시한다. 그의 시스템은, 극저온 냉동기; 및 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 방열 모듈을 포함한다. 여기서, 상기 방열 모듈은: 상기 극저온 냉동기에 이격하여 배치되고, 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 냉매를 응축하는 응축기; 및 상기 극저온 냉동기에 연결되고, 상기 냉매를 상기 극저온 냉동기와 상기 응축기 사이에 순환시켜 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 열 교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 극저온 냉동 시스템은 동력 생성 부와, 상기 동력 생성 부에서 생성되는 동력을 변환하는 동력 변환 부와, 상기 동력 변환 부에서 변환된 동력으로 가스를 냉각하는 가스 냉각 부를 포함하는 극저온 냉동기; 및 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 냉매를 상기 동력 생성부, 상기 동력 변환 부, 및 상기 가스 냉각 부에 순환시키는 방열 모듈을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 극저온 냉동 시스템은 물보다 흡열 효율이 높은 냉매를 사용하여 극저온 냉동기의 방열 효율을 증가시킬 수 있다. 극저온 냉동기는 방열 모듈에 직접 냉각되기 때문에 운전 비용이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 극저온 냉동 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 극저온 냉동기를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 극저온 냉동 시스템의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 극저온 냉동 시스템의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 챔버, 유닛, 암, 링크, 블레이드, 모터, 풀리, 회전축, 및 벨트 등에 관계되는 일반적인 기계적 용어들로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 극저온 냉동 시스템(10)의 일 예를 보여준다. 도 2는 도 1의 극저온 냉동기(100)를 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 극저온 냉동 시스템(10)은 극저온 냉동기(100)와 방열 모듈(200)을 포함할 수 있다. 극저온 냉동기(100)는 극저온으로 냉각될 수 있다. 방열 모듈(200)은 극저온 냉동기(100)을 방열시킬 수 있다.
극저온 냉동기(100)는 스털링 극저온 냉동기를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 극저온 냉동기(100)는 동력 발생 부(110), 동력 변환 부(120), 가스 냉각 부(130)를 포함할 수 있다.
동력 발생 부(110)는 외부의 전원(power)에 의해 회전 동력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 동력 발생 부(110)는 모터를 포함할 수 있다. 동력 발생 부(110)는 동력 변환 부(120)에 연결될 수 있다. 동력 발생 부(110)는 상온 보다 높은 온도로 가열될 수 있다. 동력 발생 부(110)는 약 30℃이상으로 가열될 수 있다.
동력 변환 부(120)는 회전 동력을 왕복 직선 동력으로 변환할 수 있다. 동력 변환 부(120)는 샤프트(122), 캠(124), 복수개의 커넥팅 로드들(126), 및 하우징(128)을 포함할 수 있다. 샤프트(122)는 동력 발생 부(110)에 연결될 수 있다. 캠(124)은 샤프트(122)와 커넥팅 로드들(126) 사이에 연결될 수 있다. 커넥팅 로드들(126)은 가스 냉각 부(130)에 연장될 수 있다. 하우징(128)은 캠(124)을 둘러쌀 수 있다. 하우징(128)은 가스 냉각 부(130)에 연결될 수 있다.
오일(121)은 하우징(128) 내에 제공될 수 있다. 오일(121)은 샤프트(122), 캠(124), 커넥팅 로드들(126)의 동작에 의해 가열될 수 있다.
가스 냉각 부(130)는 동력 변환 부(120) 상에 배치될 수 있다. 가스 냉각 부(130)는 가스(131)를 극저온으로 냉각할 수 있다. 가스(131)는 헬륨 가스를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 가스 냉각 부(130)는 실린더(132), 디스플레이서(140), 및 피스톤(150)을 포함할 수 있다. 실린더(132)는 동력 변환 부(120) 상에 연결될 수 있다. 가스(131)는 실린더(132) 내에 제공될 수 있다. 디스플레이서(140) 및 피스톤(150)은 커넥팅 로드들(126)에 연결되어 실린더(132) 내에서 왕복(up and down)하여 이동될 수 있다. 디스플레이서(140)는 피스톤(150) 상에 배치될 수 있다. 커넥팅 로드들(126) 중 하나는 피스톤(150)을 관통할 수 있다.
실린더(132)는 가스 팽창 영역(134), 가스 압축 영역(136), 및 피스톤 이동 영역(138)을 포함할 수 있다. 가스 팽창 영역(134)은 가스 압축 영역(136) 상에 배치될 수 있다. 디스플레이서(140)는 커넥팅 로드들(126) 중 하나에 연결되어 가스 팽창 영역(134)과 가스 압축 영역(136) 내에서 왕복 이동될 수 있다. 디스플레이서(140)는 가스 팽창 영역(134) 내의 가스(131)를 팽창시켜 냉각시킬 수 있다. 따라서, 가스 팽창 영역(134)은 냉각 영역일 수 있다. 가스 압축 영역(136)은 커넥팅 로드들(126)의 나머지에 연결되어 가스 팽창 영역(134)과 피스톤 이동 영역(138) 사이에 배치될 수 있다. 피스톤(150)은 피스톤 이동 영역(138) 내에서 왕복하여 이동될 수 있다. 이와 달리, 피스톤 이동 영역(138)은 커넥팅 로드들(126) 중의 하나의 통과 영역일 수 있다. 디스플레이서(140)와 피스톤(150)은 가스 압축 영역(136) 내의 가스(131)를 압축할 수 있다. 압축된 가스(131)는 가스 압축 영역(136)의 실린더(132)를 가열할 수 있다. 가스 압축 영역(136)은 가열 영역일 수 있다.
방열 모듈(200)은 동력 발생 부(110), 동력 변환 부(120), 및 가스 냉각 부(130)에 냉매를 순환 공급하여 극저온 냉동기(100)를 직접 냉각시킬 수 있다. 직접 냉각 방식은 일반적인 이중 방열기보다 작은 크기를 갖고 유지 비용이 줄어들 수 있다. 따라서, 본 발명의 극저온 냉동 시스템(10)은 운전 비용을 감소시킬 수 있다.
일 예에 따르면, 방열 모듈(200)은 응축기(210), 압축기(220), 열 교환기들(230), 냉매 팽창기(240), 냉매 공급 라인(250) 및 냉매 회수 라인(260)을 포함할 수 있다. 응축기(210)는 냉매를 응축할 수 있다. 압축기(220)는 응축기(210)에 연결될 수 있다. 압축기(220)는 냉매를 압축할 수 있다. 일 예에 따르면, 냉매는 R22, R123, R134a, HFC-407C, HFC-407A 또는 R-123yf를 포함할 수 있다. 냉매는 물보다 낮은 응고점과 기화점을 가질 수 있다. 예를 들어, 63K의 극저온 냉동기(100)에 대해 약 15℃의 물을 30℃로 열 교환시킬 경우, 물은 약 0.2625의 방열 효율(COP)을 가질 수 있다. 반면, 약 -30℃의 R22를 -15℃로 열 교환시킬 경우, R22는 약 0.323의 방열 효율을 가질 수 있다. R22의 냉매는 물보다 방열 효율을 증가시킬 수 있다. 열 교환기들(230)은 동력 발생 부(110), 동력 변환 부(120), 및 가스 냉각 부(130)에 연결될 수 있다. 냉매 공급 라인(250)은 응축기(210)와 열 교환기들(230) 사이에 연결될 수 있다. 냉매 팽창기(240)는 냉매 공급 라인(250)에 연결될 수 있다. 냉매 회수 라인(260)은 압축기(220)와 열 교환기들(230) 사이에 연결될 수 있다.
응축기(210)는 냉매를 액화시킬 수 있다. 응축기(210)는 수냉식 응축기 또는 공냉식 응축기를 포함할 수 있다.
냉매 팽창기(240)는 응축기(210)와 열 교환기들(230) 사이에 배치될 수 있다. 냉매 팽창기(240)는 냉매를 기화시켜 냉각시킬 수 있다. 냉각된 냉매는 냉매 공급 라인(250)을 통해 열 교환기들(230)에 제공될 수 있다. 냉매는 열 교환기들(230)에서 가열될 수 있다.
압축기(220)는 가열된 냉매를 일정한 압력으로 응축기(210)에 제공할 수 있다. 냉매는 가스 상태로 응축기(210)에 제공될 수 있다. 냉매는 열 교환기들(230)과 응축기(210) 사이에 순환될 수 있다.
열 교환기들(230)은 동력 발생 부(110), 동력 변환 부(120), 및 가스 냉각 부(130)를 냉각할 수 있다. 일 예에 따르면, 열 교환기들(230)은 가스 열 교환기(232), 오일 열 교환기(234), 및 모터 열 교환기(236)를 포함할 수 있다.
가스 열 교환기(232)는 압축 영역(136)에 배치될 수 있다. 가스 열 교환기(232)는 압축 영역(136)의 실린더(132)를 냉각할 수 있다. 열 교환 공급 라인(233)은 가스 열 교환기(232)과 오일 열 교환기(234)를 연결할 수 있다. 열 교환 회수 라인(235)은 가스 열 교환기(232)와 모터 열 교환기(236)를 연결할 수 있다. 냉매는 오일 열 교환기(234), 가스 열 교환기(232), 및 모터 열 교환기(236)에 순차적으로 제공될 수 있다. 가스 열 교환기(232) 둘레에 제 1 보호 커버(312)가 배치될 수 있다. 제 1 보호 커버(312)는 가스 열 교환기(232)를 보호할 수 있다. 이와 달리, 제 1 보호 커버(312)는 가스 열 교환기(232)의 냉각에 따른 이슬 맺힘을 방지할 수 있다.
오일 열 교환기(234)는 동력 변환 부(120)에 배치될 수 있다. 오일 열 교환기(234)는 동력 변환 부(120) 내의 오일을 냉각할 수 있다. 오일 열 교환기(234)는 냉매 공급 라인(250)에 연결될 수 있다. 열 교환기(234)의 둘레에 제 2 보호 커버(314)가 배치될 수 있다. 제 2 보호 커버(314)는 오일 열 교환기(234)를 보호할 수 있다.
모터 열 교환기(236)는 동력 발생 부(110)에 배치될 수 있다. 모터 열 교환기(236)는 동력 발생 부(110)를 냉각할 수 있다. 모터 열 교환기(236)는 냉매 회수 라인(260)에 연결될 수 있다.
도 3은 도 1의 극저온 냉동 시스템(10)의 다른 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 방열 모듈(200)은 제 1 압력 트랜스듀서(272), 제 1 온도 센서(274), 및 순환 유량 제어기(276)를 포함할 수 있다.
제 1 압력 트랜스듀서(272)는 열 교환기들(230)과 압축기(220) 사이의 냉매 회수 라인(260)에 배치될 수 있다. 제 1 압력 트랜스듀서(272)는 냉매의 압력을 검출할 수 있다.
제 1 온도 센서(274)는 제 1 압력 트랜스듀서(272)에 인접하는 냉매 회수 라인(260)에 배치될 수 있다. 제 1 온도 센서(274)는 냉매의 온도를 검출할 수 있다.
순환 유량 제어기(276)는 제 1 압력 트랜스듀서(272), 제 1 온도 센서(274), 및 냉매 팽창기(240)에 연결될 수 있다. 또한, 순환 유량 제어기(276)는 제 1 압력 트랜스듀서(272) 및 제 1 온도 센서(274)의 온도 및 압력의 감지 신호를 수신할 수 있다. 냉매의 순환 유량은 온도 및 압력에 근거하여 제어될 수 있다. 냉매 팽창기(240)는 순환 유량 제어기(276)의 제어 신호에 따라 냉매의 순환 유량을 조절할 수 있다.
극저온 냉동기(100), 방열 모듈(200)의 응축기(210), 압축기(220), 열 교환기들(230), 냉매 팽창기(240), 냉매 공급 라인(250), 및 냉매 회수 라인(260)은 도 1 및 도 2와 동일할 수 있다.
도 4는 도 1의 극저온 냉동 시스템(10)의 또 다른 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 방열 모듈(200)은 제 2 온도 센서(282), 제 2 압력 트랜스듀서(284), 바이패스 밸브(286), 바이패스 제어기(288), 바이패스 라인(290), 및 감온통(sensitive heat tube, 292)을 포함할 수 있다.
제 2 온도 센서(282)는 냉매 회수 라인(260)에 배치될 수 있다. 제 2 온도 센서(282)는 냉매의 온도를 감지할 수 있다.
제 2 압력 트랜스듀서(284)는 냉매 회수 라인(260)에 배치될 수 있다. 제 2 압력 트랜스듀서(284)는 냉매의 압력을 감지할 수 있다.
바이패스 밸브(286)는 응축기(210)와 압축기(220) 사이의 냉매 회수 라인(260)에 배치될 수 있다. 바이패스 밸브(286)는 바이패스 라인(290)에 연결될 수 있다. 바이패스 밸브(286)는 3 웨이 밸브를 포함할 수 있다.
바이패스 제어기(288)는 바이패스 밸브(286)를 제어할 수 있다. 바이패스 제어기(288)는 제 2 온도 센서(282) 및 제 2 압력 트랜스듀서(284)의 온도 및 압력 신호를 수신할 수 있다.
바이패스 라인(290)은 응축기(210)을 우회하여 냉매 회수 라인(260)과 냉매 공급 라인(250)을 연결할 수 있다. 일 예에 따르면, 바이패스 라인(290)은 바이패스 라인(290)는 바이패스 밸브(286)에서 분기될 수 있다. 바이패스 라인(290)은 열 교환기들(230)과 냉매 팽창기(240) 사이의 냉매 공급 라인(250)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 바이패스 제어기(288)는 냉매 회수 라인(260)의 냉매의 온도가 낮으면, 냉매를 바이패스 라인(290)을 통해 냉매 회수 라인(260)에서 냉매 공급 라인(250)으로 우회시킬 수 있다. 이와 달리, 냉매 회수 라인(260) 내의 냉매의 압력이 높으면, 바이패스 제어기(288)는 냉매를 냉매 회수 라인(260)에서 냉매 공급 라인(250)으로 우회시킬 수 있다.
감온통(292)은 냉매 회수 라인(260)에 배치될 수 있다. 감온통(292)는 냉매 팽창기(240)에 연결될 수 있다. 감온통(292)은 냉매 회수 라인(260) 내의 냉매의 온도를 검출할 수 있다. 감온통(292)은 냉매의 온도에 따라 냉매 팽창기(240)를 단속할 수 있다. 감온통(292)은 냉매 팽창기(240)의 턴온 신호 및 턴오프 신호를 출력할 수 있다. 냉매의 온도가 높으면, 감온통(292)은 턴온 신호를 출력할 수 있다. 냉매의 온도가 낮으면, 감온통(292)은 턴오프 신호를 출력할 수 있다.
극저온 냉동기(100), 방열 모듈(200)의 응축기(210), 압축기(220), 열 교환기들(230), 냉매 팽창기(240), 냉매 공급 라인(250), 및 냉매 회수 라인(260)은 도 1 및 도 2와 동일할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 극저온 냉동기; 및
    상기 극저온 냉동기를 냉각하는 방열 모듈을 포함하되,
    상기 방열 모듈은:
    상기 극저온 냉동기에 이격하여 배치되고, 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 냉매를 응축하는 응축기; 및
    상기 극저온 냉동기에 연결되고, 상기 냉매를 상기 극저온 냉동기와 상기 응축기 사이에 순환시켜 상기 극저온 냉동기를 냉각하는 열 교환기를 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 극저온 냉동기는 가스를 팽창시켜 상기 가스를 냉각하는 가스 냉각 부를 포함하되,
    상기 열 교환기는 상기 가스 냉각 부를 냉각하는 제 1 열 교환기를 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 냉각 부는:
    상기 가스를 팽창시키는 팽창 영역과, 상기 팽창 영역 아래의 압축 영역을 포함하는 실린더;
    상기 실린더 내에 배치되고 상기 팽창 영역과 상기 압축 영역 사이에 이동되는 디스플레이서; 및
    상기 디스플레이서 아래에 배치되고, 상기 압축 영역에서 이동되는 피스톤을 포함하되,
    상기 제 1 열 교환기는 상기 압축 영역에 배치되는 극저온 냉동 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 극저온 냉동기는 디스플레이서 및 상기 피스톤에 제공되는 동력을 생성하는 동력 발생 부를 더 포함하되,
    상기 열 교환기는 상기 동력 발생 부를 냉각하는 제 2 열 교환기를 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 극저온 냉동기는 상기 실린더 아래에 배치되고, 상기 동력 발생 부에서 발생된 상기 동력을 변환하는 동력 변환 부를 더 포함하되,
    상기 열 교환기는 상기 동력 변환 부를 냉각하는 제 3 열 교환기를 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 제 1 열 교환기와 상기 제 2 열 교환기를 연결하는 열 교환 회수 라인; 및
    상기 제 1 열 교환기와 상기 제 3 열 교환기를 연결하는 열 교환 공급 라인을 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 제 2 열 교환기와 상기 응축기 사이에 연결되어 상기 냉매를 회수하는 냉매 회수 라인; 및
    상기 제 3 열 교환기와 상기 응축기 사이에 연결되어 상기 냉매를 공급하는 냉매 공급 라인을 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉매 회수 라인에 배치되어 상기 냉매를 압축하는 압축기; 및
    상기 냉매 공급 라인에 배치되어 상기 냉매를 팽창시키는 팽창기를 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 압축기와 상기 제 2 열 교환기 사이의 상기 냉매 회수 라인에 배치되어 상기 냉매의 압력을 감지하는 제 1 압력 트랜스듀서;
    상기 제 1 압력 트랜듀서에 인접하는 상기 냉매 회수 라인에 배치되어 상기 냉매의 온도를 감지하는 제 1 온도 센서; 및
    상기 제 1 압력 트랜스듀서 및 상기 제 1 온도 센서의 압력 감지 신호 및 온도 감지 신호를 수신하여 상기 팽창기를 제어하는 순환 유량 제어기를 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 압축기와 상기 응축기 사이의 상기 냉매 회수 라인에 배치된 바이패스 밸브; 및
    상기 바이패스 밸브에서 분기되고, 상기 응축기를 우회하여 상기 팽창기와 상기 제 3 열 교환기 사이의 상기 냉매 공급 라인에 연결되는 바이패스 라인을 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 압축기와 상기 제 2 열 교환기 사이의 상기 냉매 회수 라인에 배치되어 상기 냉매의 압력을 감지하는 제 2 압력 트랜스듀서;
    상기 제 2 압력 트랜스듀서에 인접하는 상기 냉매 회수 라인에 배치되어 상기 냉매의 온도를 감지하는 제 2 온도 센서; 및
    상기 제 2 압력 트랜스듀서 및 상기 제 2 온도 센서의 압력 감지 신호와 온도 감지 신호를 수신하여 상기 바이패스 밸브를 제어하는 바이패스 제어기를 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 압축기와 상기 제 2 열 교환기 사이의 상기 냉매 회수 라인에 배치되고, 상기 냉매의 온도를 감지하여 상기 팽창기의 턴온 및 턴오프 신호를 출력하는 감온통을 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  13. 동력 생성 부와, 상기 동력 생성 부에서 생성되는 동력을 변환하는 동력 변환 부와, 상기 동력 변환 부에서 변환된 동력으로 가스를 냉각하는 가스 냉각 부를 포함하는 극저온 냉동기; 및
    상기 극저온 냉동기를 냉각하는 냉매를 상기 동력 생성부, 상기 동력 변환 부, 및 상기 가스 냉각 부에 순환시키는 방열 모듈을 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 냉매를 응축하는 응축기; 및
    상기 응축기에서 응축되는 냉매를 상기 동력 생성 부, 상기 동력 변환 부, 및 상기 가스 냉각 부에 제공하는 열 교환기를 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 응축기와 상기 열 교환기 사이에 상기 냉매를 회수하는 냉매 회수 라인; 및
    상기 응축기와 상기 열 교환기 사이에 상기 냉매를 공급하는 냉매 회수 라인을 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 열 교환기는:
    상기 가스 냉각 부를 냉각하는 제 1 열 교환기;
    상기 동력 생성 부를 냉각하는 제 2 열 교환기; 및
    상기 동력 변환 부를 냉각하는 제 3 열 교환기를 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 제 1 열 교환기와 상기 제 2 열 교환기 사이에 상기 냉매를 회수하는 열 교환 냉매 회수 라인; 및
    상기 제 1 열 교환기와 상기 제 3 열 교환기 사이에 상기 냉매를 공급하는 열 교환 냉매 공급 라인을 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 냉각 부는 상기 가스를 팽창시키는 팽창 영역과 상기 가스를 압축시키는 압축 영역을 갖는 실린더를 포함하되,
    상기 제 1 열 교환기는 상기 압축 영역에 배치되는 상기 극저온 냉동 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 냉매 회수 라인에 배치되어 상기 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기와 상기 열 교환기 사이에 배치되고, 상기 냉매의 압력을 감지하는 압력 트랜스듀서;
    상기 냉매 공급 라인에 배치되어 상기 냉매를 팽창시키는 팽창기; 및
    상기 압력 트랜스듀서의 압력 감지 신호를 수신하여 상기 팽창기를 제어하는 순환 유량 제어기를 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은:
    상기 냉매 회수 라인에 배치된 바이패스 밸브; 및
    상기 바이패스 밸브에 연결되고, 상기 응축기를 우회하여 상기 냉매 공급 라인에 연결되는 바이패스 라인을 더 포함하는 극저온 냉동 시스템.
KR1020150052640A 2014-04-25 2015-04-14 극저온 냉동 시스템 KR20150124390A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580022039.6A CN106461285A (zh) 2014-04-25 2015-04-23 低温制冷系统
PCT/KR2015/004044 WO2015163703A1 (ko) 2014-04-25 2015-04-23 극저온 냉동 시스템
JP2017507662A JP2017514101A (ja) 2014-04-25 2015-04-23 極低温冷凍システム
EP15783887.1A EP3136021A4 (en) 2014-04-25 2015-04-23 Cryogenic refrigeration system
US15/305,911 US20170045273A1 (en) 2014-04-25 2015-04-23 Cryogenic refrigeration system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140050248 2014-04-25
KR1020140050248 2014-04-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150124390A true KR20150124390A (ko) 2015-11-05

Family

ID=54600605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150052640A KR20150124390A (ko) 2014-04-25 2015-04-14 극저온 냉동 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170045273A1 (ko)
EP (1) EP3136021A4 (ko)
JP (1) JP2017514101A (ko)
KR (1) KR20150124390A (ko)
CN (1) CN106461285A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4265987A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-25 Bluefors Oy Cryostat, and method for cooling a cryostat

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5963465A (ja) * 1982-10-05 1984-04-11 松下電器産業株式会社 熱力学往復動冷凍機関
JP2551000B2 (ja) * 1987-05-29 1996-11-06 アイシン精機株式会社 極低温発生装置
JPH0733932B2 (ja) * 1989-04-28 1995-04-12 ダイキン工業株式会社 極低温冷凍機用のヘリウム圧縮装置
JPH06159838A (ja) * 1992-11-30 1994-06-07 Sanden Corp スターリングサイクル冷凍機
KR100304575B1 (ko) * 1999-01-30 2001-09-13 구자홍 맥동관 냉동기
JP3949135B2 (ja) * 2004-11-17 2007-07-25 シャープ株式会社 圧電ポンプおよびスターリング冷却庫
JP4718957B2 (ja) * 2005-09-29 2011-07-06 株式会社東芝 パルスチューブ冷凍機
JP2008249157A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Saginomiya Seisakusho Inc 可逆温度式膨張弁
JP2009264688A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Hitachi Ltd 鉄道車両用空調装置
US9534561B2 (en) * 2009-07-01 2017-01-03 New Power Concepts Llc Stirling cycle machine with airlock pressure regulator and burner controls
US20110100031A1 (en) * 2009-11-04 2011-05-05 Emidio Barsanti Device and method for operating a refrigeration cycle with noncondensable gas addition.
CN201909486U (zh) * 2010-12-13 2011-07-27 泰豪科技股份有限公司 利用热气旁通调节阀解决机组低负荷运行的空调装置
JP2012202672A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 膨張弁制御装置、熱源機、及び膨張弁制御方法
CN203501316U (zh) * 2013-05-08 2014-03-26 艾默生网络能源有限公司 空调系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017514101A (ja) 2017-06-01
EP3136021A4 (en) 2018-05-02
US20170045273A1 (en) 2017-02-16
CN106461285A (zh) 2017-02-22
EP3136021A1 (en) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110088419A1 (en) Thermodynamic Cycle for Cooling a Working Fluid
JP2007178072A (ja) 車両用空調装置
FI2920526T3 (fi) Parannuksia jäähdytykseen
JP4041036B2 (ja) 超臨界冷却システム
JP5270523B2 (ja) 冷凍冷蔵庫
CN1734212A (zh) 回收能源的制冷系统
JP5048059B2 (ja) 天然ガス液化設備
KR20150124390A (ko) 극저온 냉동 시스템
WO2015163703A1 (ko) 극저온 냉동 시스템
KR100461995B1 (ko) 냉매증기터빈 구동 가스 열펌프
WO2018100711A1 (ja) 冷凍装置
KR20090095744A (ko) 냉각장치
JP2006284062A (ja) 超電導電力貯蔵装置冷却用極低温冷却装置
CN114440490B (zh) 一种冷水机组
JP6131741B2 (ja) 冷媒回路装置
US20240191913A1 (en) Pulse tube cryocooler and method for cooling down pulse tube cryocooler
KR200257255Y1 (ko) 냉동/열펌프 시스템
JP6926153B2 (ja) 超電導体の冷却装置及び超電導体の冷却方法
JP2010091206A (ja) 冷凍装置
RU2183802C1 (ru) Способ получения холода и тепла в экологически чистой газовой холодильной установке и увеличения холодильного и отопительного коэффициентов
KR101660123B1 (ko) 이중 직렬 증발기와 기액 분리기를 가지는 냉각시스템
KR101754346B1 (ko) 세탁기와 물탱크를 공유하는 냉장고
KR100597127B1 (ko) 극저온 냉동기
KR970009803B1 (ko) 냉동사이클 장치
JP2012149835A (ja) 冷凍機およびその制御方法