KR20180052276A - Closed Loop Thermal Control System Having Phase Separation Apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐회로로 극저온 액체 또는 극저온 기체를 공급하여 슈라우드의 온도를 정밀하게 조절할 수 있는 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a closed-circuit heat control system comprising a phase separator, and more particularly to a closed-circuit heat control system comprising a phase separator capable of precisely regulating the temperature of a shroud by supplying cryogenic liquid or cryogenic gas to the closed circuit will be.
우주환경은 고진공 환경이며 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어진다. 위성체는 지상에서 발사되어 우주궤도에 진입한 순간부터는 계속해서 우주환경에 노출되며 이러한 가혹한 우주환경에 의해서 위성체의 주요부품에 기능장애가 초래되기도 하며, 이는 결국 임무의 실패로 이어지기도 한다. 즉, 우주환경은 지상 환경과는 판이하게 다르기 때문에 지상에서는 제대로 작동하는 것으로 관찰되는 위성체가 우주환경에서는 예상하지 못한 기능장애를 보이기도 하고 이는 때때로 임무성공에 치명적인 영향을 미치기도 한다.The space environment is characterized by a high vacuum environment, a high temperature environment due to solar radiation and a harsh environment in which cryogenic temperatures are repeated. Since satellites are launched from the ground and enter the cosmic orbit, they are continually exposed to the space environment, and this harsh space environment can lead to failure of major components of the satellite, which in turn can lead to missed missions. In other words, because the space environment is quite different from the ground environment, satellites that are seen to function properly on the ground may exhibit unexpected dysfunctions in the space environment, which sometimes has a devastating effect on mission success.
이와 같은 이유로 위성체는 지상에서 우주환경 시험을 거쳐 기능 및 작동상태를 점검해야 하며, 이를 위해서는 우주환경을 모사 할 수 있는 우주환경 모사장비가 필요하다.For this reason, satellites must undergo a space environmental test on the ground to check their function and operation. To do so, space environment simulation equipment is needed to simulate space environment.
위성체 부품 및 시스템에 대한 열진공 시험은 열진공 챔버를 이용하게 되며, 열진공 챔버에서 사용되고 있는 열 제어 시스템은 질소를 이용한 개/폐회로 열 제어 시스템과 냉매를 이용한 방법들이 사용되고 있다. 특히 질소를 이용한 열 제어 시스템은 냉매를 이용한 시스템에 비해 모사할 수 있는 온도 범위가 넓은 장점이 있다.Thermal vacuum testing for satellite components and systems uses thermal vacuum chambers. Thermal control systems used in thermal vacuum chambers are using nitrogen-based open / closed loop thermal control systems and refrigerant methods. Especially, the thermal control system using nitrogen has a wide temperature range that can be simulated compared with the system using the refrigerant.
위성체 시스템 및 부품에 대한 고온/저온 열환경에 대한 성능 검증은 열진공 챔버에서 수행되며, 이와 같이 고온 및 저온은 열진공 챔버내에 설치된 열 제어 시스템을 통해 모사할 수 있다. 특히 -150℃ ∼ 120℃의 열환경은 기체 질소를 이용한 열 제어 시스템이 사용되며, 질소의 소모가 적은 폐회로 열 제어 시스템 적용이 효율적이다.Performance verification of the high temperature / low temperature thermal environment of the satellite system and components is performed in a thermal vacuum chamber, such that high and low temperatures can be simulated through a thermal control system installed in a thermal vacuum chamber. Especially, the thermal environment control system using gaseous nitrogen is used for the thermal environment of -150 ℃ ~ 120 ℃, and it is effective to apply the closed circuit heat control system which consumes less nitrogen.
도 1은 종래의 기체질소를 이용한 폐회로 열 제어 시스템을 보여주고 있다. 기체질소를 이용한 폐회로 열 제어 시스템은 슈라우드(shroud), 극저온 블로워, 히터, 극저온 밸브로 구성된다. 슈라우드는 위성체와 같은 시편에 복사 열전달을 통해 시편의 온도를 조절하며, 극저온 블로워는 시스템내에 일정한 밀도가 유지 되도록 질소를 순환시키는 역할을 한다.Figure 1 shows a closed-loop thermal control system using conventional gaseous nitrogen. Closed-loop thermal control systems using gaseous nitrogen consist of shrouds, cryogenic blowers, heaters, and cryogenic valves. The shroud controls the temperature of the specimen through radiative heat transfer to a specimen such as a satellite, and the cryogenic blower serves to circulate nitrogen to maintain a constant density within the system.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and an object of the present invention is as follows.
본 발명은 슈라우드의 온도를 고온에서 저온으로 변경 시와, 저온에서 유지 시 폐회로로 공급되는 극저온 유체의 종류를 달리하여 슈라우드의 온도를 보다 정밀하게 조절할 수 있는 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템을 제공하고자 한다.The present invention relates to a closed-loop heat control system including a phase separator capable of changing the temperature of a shroud from a high temperature to a low temperature and adjusting the temperature of the shroud more precisely by changing the kind of the cryogenic fluid supplied to the closed circuit at a low temperature .
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템은 슈라우드, 폐회로 배관 및 극저온 유체 공급부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a closed-circuit thermal control system including a phase separator includes a shroud, a closed-circuit pipe, and a cryogenic fluid supply unit.
상기 슈라우드는 열진공 챔버 내부에 배치된다.The shroud is disposed within the thermal vacuum chamber.
상기 폐회로 배관은 유입부 및 배출부가 형성되어 상기 슈라우드로 극저온 기체를 공급하거나, 상기 극저온 기체를 순환시키거나, 상기 극저온 기체를 배출시킨다.The closed circuit pipe is formed with an inlet and an outlet to supply cryogenic gas to the shroud, to circulate the cryogenic gas, or to discharge the cryogenic gas.
상기 극저온 유체 공급부는 동일 성분의 극저온 유체 및 제 1 극저온 기체가 동시에 수용되는 단열 용기를 포함하며, 상기 슈라우드의 온도를 고온에서 저온으로 변경 시에는 상기 단열 용기로부터 상기 폐회로 배관으로 극저온 유체를 공급하고, 상기 슈라우드의 온도를 저온으로 유지 시에는 상기 단열 용기로부터 상기 폐회로 배관으로 제 1 극저온 기체를 공급한다.Wherein the cryogenic fluid supply portion includes a thermal insulation vessel in which a cryogenic fluid of the same component and a first cryogenic gas are simultaneously received, and when the temperature of the shroud is changed from a high temperature to a low temperature, the cryogenic fluid is supplied from the heat- , And when the temperature of the shroud is maintained at a low temperature, the first cryogenic gas is supplied from the heat insulating container to the closed circuit pipe.
상기 극저온 유체 공급부는 상기 단열 용기로부터 상기 유입부로 상기 극저온 액체를 공급하는 제 1 공급배관 및 상기 단열 용기로부터 상기 유입부로 상기 제 1 극저온 기체를 공급하는 제 2 공급배관을 포함할 수 있다.The cryogenic fluid supply may include a first supply line for supplying the cryogenic liquid from the adiabatic vessel to the inlet and a second supply line for supplying the first cryogenic gas from the adiabatic vessel to the inlet.
상기 제 1 공급배관, 상기 제 2 공급배관 상에는 상기 극저온 액체 또는 상기 제 1 극저온 기체를 선택적으로 공급하기 위한 제 1 밸브 및 제 2 밸브가 설치될 수 있다.A first valve and a second valve for selectively supplying the cryogenic liquid or the first cryogenic gas may be installed on the first supply pipe and the second supply pipe.
상기 극저온 유체 공급부는 상기 단열 용기로 상기 극저온 액체를 공급하는 극저온 액체 공급배관, 상기 단열 용기로 상온의 기체를 공급하는 기체 공급배관 및 상기 단열 용기에 수용된 제 1 극저온 기체를 외부로 배출하여 내부 압력을 감압하는 감압배관을 더 포함할 수 있다.Wherein the cryogenic fluid supply unit includes a cryogenic liquid supply pipe for supplying the cryogenic liquid to the heat insulating container, a gas supply pipe for supplying a gas at room temperature to the heat insulating container, and a first cryogenic gas accommodated in the heat insulating container, And a pressure reducing pipe for reducing pressure of the pressure reducing pipe.
한편, 상기 폐회로 배관 상에는 상기 극저온 액체를 팽창시켜 상기 제 1 극저온 기체보다 낮은 온도의 제 2 극저온 기체로 기화시키는 기화부가 배치될 수 있다.On the other hand, a vaporizing portion for expanding the cryogenic liquid and vaporizing it into a second cryogenic gas at a lower temperature than the first cryogenic gas may be disposed on the closed circuit pipe.
상기 기화부의 후방에는 상기 제 1 극저온 기체 또는 상기 제 2 극저온 기체를 상기 슈라우드로 강제 이송 시키는 블로워가 배치될 수 있다.And a blower for forcibly transferring the first cryogenic gas or the second cryogenic gas to the shroud may be disposed behind the vaporizing portion.
또한, 상기 기화부의 후방에는 상기 슈라우드의 온도를 저온에서 고온으로 변경 시, 상기 제 1 극저온 기체 또는 상기 제 2 극저온 기체를 가열하여 상기 슈라우드로 공급하는 히터가 배치될 수 있다.A heater for heating the first cryogenic gas or the second cryogenic gas to supply the heated cryogenic gas to the shroud may be disposed behind the vaporizing unit when the temperature of the shroud is changed from a low temperature to a high temperature.
상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.The effects of the present invention will be described below.
본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템에 의하면 슈라우드의 온도를 고온에서 저온으로 변경 시에는 온도가 더 낮은 극저온 액체를 제 2 극저온 기체로 기화시켜 슈라우드로 공급하고, 슈라우드의 온도를 저온으로 유지 시에는 제 2 극저온 기체에 비하여 상대적으로 온도가 높은 제 1 극저온 기체를 슈라우드로 공급하여 슈라우드의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.According to the closed-loop heat control system including the phase separator according to an embodiment of the present invention, when the temperature of the shroud is changed from a high temperature to a low temperature, a cryogenic liquid having a lower temperature is vaporized into a second cryogenic gas to be supplied to the shroud, The first cryogenic gas having a relatively higher temperature than the second cryogenic gas may be supplied to the shroud to control the temperature of the shroud more precisely.
또한, 슈라우드의 온도를 저온으로 유지 시 극저온 액체가 아닌 제 1 극저온 기체를 공급함으로써 극저온 액체의 소모량을 절감할 수 있다는 장점이 있다.Further, when the temperature of the shroud is maintained at a low temperature, the first cryogenic gas, which is not a cryogenic liquid, is supplied to reduce the consumption of the cryogenic liquid.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 기체질소를 이용한 폐회로 열 제어 시스템을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템을 나타내는 도면; 및
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리시를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템의 극저온 유체 공급부의 예시도이다.The foregoing summary, as well as the detailed description of the preferred embodiments of the present application set forth below, may be better understood when read in conjunction with the appended drawings. For the purpose of illustrating the invention, there are shown preferred embodiments in the figures. It should be understood, however, that this application is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
1 shows a closed-loop thermal control system using conventional gaseous nitrogen;
2 illustrates a closed-loop thermal control system including a phase separator in accordance with one embodiment of the present invention; And
3 is an illustration of an example of a cryogenic fluid supply of a closed-loop thermal control system including phase separation according to one embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the appended drawings illustrate the present invention in order to more easily explain the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. You will know.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.In describing the embodiments of the present invention, it is to be noted that elements having the same function are denoted by the same names and numerals, but are substantially not identical to elements of the prior art.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a closed-circuit heat control system including a phase separator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템을 나타내는 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating a closed-loop thermal control system including a phase separator in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템은 슈라우드(100), 폐회로 배관(200), 극저온 유체 공급부(300), 기화부(210), 히터(220), 블로워(230)를 포함한다.2, a closed-loop thermal control system including a phase separator according to an embodiment of the present invention includes a
슈라우드(100)는 열진공 챔버(110) 내에 배치되는 것으로서, 열진공챔버(110)는 지상에서 우주환경인 진공과 열환경을 모사하는 대표적인 장치로 인공위성이나 그 부품에 대한 열환경 시험을 수행하는 고가의 장비이다.The
10-5 torr 이하의 고진공에서 운용되는 열진공 챔버(110) 내에서 극저온인 우주환경시험을 모사하기 위하여, 열진공 챔버(110)내에 슈라우드(100)를 설치하고 슈라우드(100) 내에 기체를 순환시켜 슈라우드(100) 온도를 -196℃ 근처로 유지시켜 우주환경을 모사하게 된다.A
슈라우드(100)는 폐회로 배관(200) 상에 위치하게 되며, 폐회로 배관(200)을 따라 폐회로 배관(200) 내의 극저온 기체가 순환한다. 폐회로 배관(200)에는 극저온 액체 또는 극저온 기체가 유입되는 유입부 및 폐회로 배관(200) 내에 위치하는 기체가 배출되는 배출부가 형성된다. 그리고, 유입부는 유입배관(202)과, 유입배관(202) 상에 설치되어 극저온 유체의 유입을 선택적으로 차단하는 유입밸브(204)를 포함하고, 배출부는 배출배관(206)과, 배출배관(206) 상에 설치되어 극저온 유체의 배출을 선택적으로 차단하는 배출밸브(208)를 포함할 수 있다.The
폐회로 배관(200) 내의 기체는 후술할 블로워(230)에 의해 지속적으로 순환할 수 있으며, 슈라우드(100)의 냉각 또는 온도 유지를 위하여 기체가 더 보충되어야 하는 경우에는 유입부를 통해 이를 공급받을 수 있다. 또한, 온도 조절과 동시에 감압이 필요한 경우에는 배출부를 통하여 기체를 배출함으로써 폐회로 배관(200) 내의 압력을 낮출 수도 있다.The gas in the closed
극저온 유체 공급부(300)는 동일 성분의 극저온 유체 및 제 1 극저온 기체가 동시에 수용되는 단열 용기(310)를 포함한다. 본 실시예에서 극저온 유체는 질소인 것을 예로 들어 설명한다. 질소는 냉매에 비해 모사할 수 있는 온도 범위가 넓은 장점이 있다. 그러나, 극저온 유체는 질소에 한정되는 것이 아니며, 슈라우드(100)를 냉각시켜 우주 환경을 모사할 수 있는 것이라면 어떤 유체든 적용 가능하다.The
단열용기는 액화천연가스, 액체 아르곤, 액체 질소, 액체 산소 또는 액체 수소와 같은 극저온 액체의 열교환을 차단할 수 있다. 단열 용기(310)는 외부 용기 및 내부 용기로 구성되는 이중 구조로서 구현될 수 있다. 더하여, 단열 용기(310)는 용기 내부로의 열 누설 또는 감압증발(flash vaporization)과 같은 액체의 손실을 최소화 하기 위해 외부 용기 및 내부 용기 사이에 절연 물질을 추가로 포함할 수 있다. 더하여, 단열 용기(310)는 외부 용기와 내부 용기 사이에 배치되는 흡착제를 더 포함할 수 있다. 즉, 단열 용기(310)는 극저온 유체를 저장하고, 외부 물질과의 열교환을 차단하고, 일정한 온도를 유지하여 극저온 유체가 폐회로 배관(200)에 공급될 수 있도록 한다.The adiabatic vessel can block the heat exchange of cryogenic liquids such as liquefied natural gas, liquid argon, liquid nitrogen, liquid oxygen or liquid hydrogen. The
단열 용기(310)에는 단열 용기(310)로 극저온 액체를 공급하는 극저온 액체 공급배관(340), 극저온 유체 공급부(300)로 상온의 기체를 공급하는 기체 공급배관(350) 및 단열 용기(310)에 수용된 제 1 극저온 기체를 외부로 배출하여 단열 용기(310) 내부 압력을 감압하는 감압배관(360)이 연결될 수 있다.The
즉, 극저온 액체 공급배관(340)은 단열 용기(310)로 액체 질소를 공급하고, 기체 공급배관(350)은 단열 용기(310)로 상온의 기체 질소를 공급하며, 상온의 기체 질소는 단열용기 내에서 액화 질소에 의해 냉각되어 제 1 극저온 기체가 될 수 있다. 또한, 액화 질소가 상온의 기체 질소에 의해 단열 용기(310) 내에서 제 1 극저온 기체로 기화할 수도 있다. 이로써 단열 용기(310) 내에는 극저온 액체와 제 1 극저온 기체가 존재할 수 있다. 그리고, 단열 용기(310) 내의 극저온 액체 또는 제 1 극저온 기체의 부피 변화에 따라 단열 용기(310) 내의 압력이 높아지면 감압배관(360)을 통해 제 1 극저온 기체를 외부로 방출하여 단열 용기(310) 내의 압력을 낮출 수 있다.That is, the cryogenic
그리고, 극저온 유체 공급부(300)는 슈라우드(100)의 온도를 고온에서 저온으로 변경 시에는 폐회로 배관(200)으로 극저온 유체를 공급하고, 슈라우드(100)의 온도를 저온으로 유지 시에는 폐회로 배관(200)으로 제 1 극저온 기체를 공급한다. 여기서, 극저온 유체는 액화 질소로서 -196도 이하의 온도를 가지며, 제 1 극저온 기체는 기체 상태의 질소로서 약 -150도 정도의 온도를 가질 수 있다.The cryogenic
액화 질소는 액체 상태 그대로 슈라우드(100)로 공급되는 것이 아니라, 후술할 기화부(210)에서 팽창, 기화되어 기체 상태로 슈라우드(100)로 공급될 수 있다. 여기서, 기화부(210)에서 기화된 기체 질소를 제 2 극저온 기체라 부르기로 한다. 제 2 극저온 기체는 액화질소가 순간적으로 팽창에 의해 기화된 것으로서, 액화질소보다는 온도가 높으나 약 -180도 정도의 온도를 가진다. 즉, 제 1 극저온 기체에 비하여 낮은 온도를 가질 수 있다.The liquefied nitrogen may not be supplied to the
따라서, 제 2 극저온 기체를 슈라우드(100)로 공급하면 슈라우드(100)의 온도를 급격히 낮추는 데에는 유리하다. 하지만, 극저온 유체를 제 2 극저온 기체로 기화시키는 과정에서, 제 2 극저온 기체의 부피를 정확하게 조절하기는 어렵다. 따라서, 제 2 극저온 기체를 이용하여 슈라우드(100)의 온도를 정밀하게 제어하는 데에는 한계가 있다.Therefore, feeding the second cryogenic gas to the
이러한 이유로, 본 실시예의 폐회로 열 제어 시스템에서는 슈라우드(100)의 온도를 고온에서 저온으로 변경 시에는 폐회로 배관(200)으로 극저온 유체를 공급하여 제 2 극저온 기체로 기화시킨 후 슈라우드(100)로 공급하고, 슈라우드(100)의 온도를 저온으로 유지 시에는 폐회로 배관(200)으로 제 1 극저온 기체를 공급한다. 또한, 미세한 온도 조절이 필요한 경우에도 제 1 극저온 기체를 공급할 수 있다. 이로써, 슈라우드(100)의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 온도 유지 구간에서 기체 질소인 제 1 극저온 기체가 사용됨으로써 액체질소의 소모량을 절감할 수 있다.For this reason, when the temperature of the
극저온 액체를 폐회로 배관(200)으로 공급하기 위하여 단열 용기(310)와 유입배관(202)을 연결하는 제 1 공급배관(320) 및 제 1 극저온 기체를 폐회로 배관(200)으로 공급하기 위하여 단열 용기(310)와 유입배관(202)을 연결하는 제 2 공급배관(330)이 마련될 수 있다. 그리고, 제 1 공급배관(320) 및 제 2 공급배관(330) 상에는 극저온 액체 또는 제 1 극저온 기체를 유입배관(202)으로 선택적으로 공급하기 위한 제 1 밸브(322) 및 제 2 밸브(332)가 설치될 수 있다. 즉, 슈라우드(100)의 온도를 고온에서 저온으로 변경하는 경우에는 제 1 밸브(322) 및 유입밸브(204)는 열고 제 2 밸브(332)는 닫아 극저온 액체를 폐회로 배관(200)으로 공급하고, 슈라우드(100)의 온도를 저온으로 유지 시에는 제 1 밸브(322)는 닫고 제 2 밸브(332) 및 유입밸브(204)를 열어 제 1 극저온 유체를 폐회로 배관(200)으로 공급할 수 있다.A
여기서, 제 1 밸브(322) 및 제 2 밸브(332)로는 전자식 밸브가 적용되고, 유입밸브(204)로는 다이아프램 밸브 또는 밸로우즈 밸브가 적용될 수 있다. 그러나, 제 1 밸브(322), 제 2 밸브(332) 및 유입밸브(204)의 종류는 상술하는 것에 한정되지 않는다.Here, the
도 3은 본 발명의 일 실시예의극저온 유체 공급부의 예시도이다.3 is an illustration of an exemplary cryogenic fluid supply of an embodiment of the present invention.
본 실시예에서 극저온 유체 공급부(300)는 곧 상 분리기로서, 극저온 유체 공급부(300)는 상술한 바와 같이 구성되는 단열 용기(310), 압력 센서(370), 유량 센서(380), 제 1 공급배관(320), 제 2 공급배관(330), 극저온 액체 공급배관(340), 기체 공급배관(350) 및 감압배관(360)이 설치될 수 있다.In this embodiment, the cryogenic
단열 용기(310)는 사용자에게 공급되는 극저온 유체를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단열 용기(310)의 전체 용적의 70%에 상응하는 극저온 액체가 존재하고 단열 용기(310)의 전체 용적의 30%에 상응하는 제 1 극저온 기체가 존재할 수 있다.The
압력 센서(370)는 단열 용기(310)의 내부 압력을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로 압력 센서(370)는 단열 용기(310)에 존재하는 제 1 극저온 기체의 내부 압력을 측정할 수 있다. 유량 센서(380)는 단열 용기(310) 내에 존재하는 제 1 극저온 기체와 극저온 액체의 비율을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 유량 센서(380)는 극저온 액체가 존재하는 표면의 높이를 감지하고, 상기 높이를 이용하여 극저온 액체의 용적을 계산할 수 있다.The
제 1 공급배관(320)은 폐회로 배관(200)에 극저온 액체를 공급할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제 1 공급배관(320)의 입구(324)는 단열 용기(310)의 전체 용적의 30%에 상응하는 높이에 존재한다. 따라서, 제 1 공급배관(320)을 통하여 유입배관(202)에 극저온 액체를 공급하려면 적어도 단열 용기(310)의 30% 용적 이상의 극저온 액체가 존재하여야 한다. 따라서, 단열 용기(310)에 극저온 액체를 채우기 위하여 극저온 액체 공급배관(340)을 통하여 극저온 액체가 유입될 수 있다. 또한, 극저온 액체 유입 시 단열용기 내의 압력이 높아지므로 감압배관(360)을 통하여 제 1 극저온 기체를 외부로 방출하여 단열용기의 압력을 낮출 수 있다. 극저온 액체를 페회로 배관으로 공급 시에는 제 1 밸브(322) 및 유입밸브(204)를 열고 제 2 밸브(332)를 닫을 수 있다.The
마찬가지로, 제 2 공급배관(330)은 폐회로 배관(200)에 제 1 극저온 기체를 공급할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제 2 공급배관(330)의 입구(334)는 단열 용기(310)의 전체 용적의 90%에 상응하는 높이에 존재한다. 따라서, 제 2 공급배관(330)을 통하여 유입배관(202)으로 제 1 극저온 기체를 공급하려면 적어도 단열 용기(310)의 10% 용적 이상의 제 1 극저온 기체가 존재하여야 한다. 따라서, 제 1 극저온 기체의 압력은 극저온 액체 공급배관(340) 또는 제 1 극저온 기체 공급배관(350) 또는 갑압 배관에 의해 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 기체 공급배관(350)을 통하여 상온의 기체가 투입됨으로써 단열 용기(310)의 제 1 극저온 기체 부피가 조절될 수 있다. 제 1 극저온 기체를 페회로 배관으로 공급 시에는 제 2 밸브(332) 및 유입밸브(204)를 열고 제 1 밸브(322)를 닫을 수 있다.이상으로 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리기를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템의 극저온 유체 공급부(300)에 대하여 설명하였다. 그러나, 상술하는 극저온 유체 공급부(300)는 하나의 실시예에 불과하며, 극저온 유체 공급부(300)는 유입배관(202)으로 극저온 액체 또는 제 1 극저온 기체를 공급할 수 있다면 어떤 식으로든 구성될 수 있다.Likewise, the
한편, 유입배관(202)을 통하여 폐회로 배관(200)으로 공급된 극저온 유체는 기화부(210)를 경유할 수 있다. 기화부(210)는 폐회로 배관(200) 상에 위치하며, 극저온 액체를 팽창시켜 제 1 극저온 기체보다 낮은 온도의 제 2 극저온 기체로 기화시킬 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기화부(210)에서 기화된 제 2 극저온 기체는 약 -180도 정도의 온도를 가지며, 슈라우드(100)로 공급되어 슈라우드(100)의 온도를 낮추는 역할을 할 수 있다.On the other hand, the cryogenic fluid supplied to the closed-
기화부(210)의 후방에는 히터(220)가 배치될 수 있다. 히터(220)는 제 1 극저온 기체 또는 제 2 극저온 기체를 가열하는 구성요소이다. 우주 환경을 모사하기 위하여 슈라우드(100)의 온도는 약 -150도부터 150도까지 변화할 수 있는데, 슈라우드(100)의 온도를 저온에서 고온으로 승온 시에 히터(220)를 작동시켜 슈라우드(100)로 공급되는 기체를 가열할 수 있다.A
히터(220)의 기화부(210)의 후방에는 블로워(230)가 배치될 수 있다. 폐회로 내에서는 유체의 유입 또는 배출이 없는 경우 유체가 정체될 수 있기 때문에, 블로워(230)는 제 1 극저온 기체 또는 제 2 극저온 기체 또는 히터(220)에 의해 가열된 기체를 슈라우드(100)로 강제 이송 시킬 수 있다.A
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
100: 슈라우드 110: 열진공 챔버
200: 폐회로 배관 202: 유입배관
204: 유입밸브 206: 배출배관
208: 배출밸브 210: 기화부
220: 히터 230: 블로워
300: 극저온 유체 공급부 310: 단열 용기
320: 제 1 공급배관 322: 제 1 밸브
330: 제 2 공급배관 332: 제 2 밸브
340: 극저온 액체 공급배관 350: 기체 공급배관
360: 감압배관 370: 압력 센서
380: 유량 센서100: shroud 110: thermal vacuum chamber
200: closed loop piping 202: inflow piping
204: inlet valve 206: exhaust pipe
208: discharge valve 210: vaporizer
220: heater 230: blower
300: Cryogenic fluid supply part 310: Insulating container
320: first supply piping 322: first valve
330: second supply pipe 332: second valve
340: Cryogenic liquid supply piping 350: Gas supply piping
360: Pressure reducing pipe 370: Pressure sensor
380: Flow sensor
Claims (7)
유입부 및 배출부가 형성되어 상기 슈라우드로 극저온 기체를 공급하거나, 상기 극저온 기체를 순환시키거나, 상기 극저온 기체를 배출시키는 폐회로 배관;
동일 성분의 극저온 유체 및 제 1 극저온 기체가 동시에 수용되는 단열 용기를 포함하며, 상기 슈라우드의 온도를 고온에서 저온으로 변경 시에는 상기 단열 용기로부터 상기 폐회로 배관으로 극저온 유체를 공급하고, 상기 슈라우드의 온도를 저온으로 유지 시에는 상기 단열 용기로부터 상기 폐회로 배관으로 제 1 극저온 기체를 공급하는 극저온 유체 공급부;
를 포함하는 폐회로 열 제어 시스템.A shroud disposed within the thermal vacuum chamber;
A closed circuit pipe formed with an inlet portion and an outlet portion to supply cryogenic gas to the shroud, circulate the cryogenic gas, or discharge the cryogenic gas;
Wherein a temperature of the shroud is changed from a high temperature to a low temperature, the cryogenic fluid is supplied from the heat insulating container to the closed circuit pipe, and the temperature of the shroud A cryogenic fluid supply unit for supplying the first cryogenic gas from the heat insulating vessel to the closed circuit pipe when the temperature is maintained at a low temperature;
/ RTI >
상기 극저온 유체 공급부는,
상기 단열 용기로부터 상기 유입부로 상기 극저온 액체를 공급하는 제 1 공급배관; 및
상기 단열 용기로부터 상기 유입부로 상기 제 1 극저온 기체를 공급하는 제 2 공급배관;
을 포함하는 폐회로 열 제어 시스템.The method according to claim 1,
The cryogenic fluid supply part includes:
A first supply pipe for supplying the cryogenic liquid from the heat insulating container to the inlet; And
A second supply pipe for supplying the first cryogenic gas from the heat insulating container to the inlet;
/ RTI >
상기 제 1 공급배관, 상기 제 2 공급배관 상에는 상기 극저온 액체 또는 상기 제 1 극저온 기체를 선택적으로 공급하기 위한 제 1 밸브 및 제 2 밸브가 설치되는 폐회로 열 제어 시스템.3. The method of claim 2,
A first valve and a second valve for selectively supplying the cryogenic liquid or the first cryogenic gas are provided on the first supply pipe and the second supply pipe.
상기 극저온 유체 공급부는,
상기 단열 용기로 상기 극저온 액체를 공급하는 극저온 액체 공급배관;
상기 단열 용기로 상온의 기체를 공급하는 기체 공급배관;
상기 단열 용기에 수용된 제 1 극저온 기체를 외부로 배출하여 내부 압력을 감압하는 감압배관;
을 더 포함하는 폐회로 열 제어 시스템.The method according to claim 1,
The cryogenic fluid supply part includes:
A cryogenic liquid supply pipe for supplying the cryogenic liquid to the heat insulating container;
A gas supply pipe for supplying a gas at room temperature to the heat insulating container;
A pressure reducing pipe for discharging the first cryogenic gas accommodated in the heat insulating container to the outside to reduce the internal pressure;
Further comprising: a closed-loop thermal control system.
상기 폐회로 배관 상에는,
상기 극저온 액체를 팽창시켜 상기 제 1 극저온 기체보다 낮은 온도의 제 2 극저온 기체로 기화시키는 기화부가 배치되는 폐회로 열 제어 시스템.The method according to claim 1,
On the closed-circuit pipe,
Wherein the vaporization portion is configured to expand the cryogenic liquid to vaporize the second cryogenic gas at a temperature lower than the first cryogenic temperature.
상기 기화부의 후방에는,
상기 제 1 극저온 기체 또는 상기 제 2 극저온 기체를 상기 슈라우드로 강제 이송 시키는 블로워가 배치되는 폐회로 열 제어 시스템.6. The method of claim 5,
At the rear of the vaporizing portion,
And a blower for forcibly transferring the first cryogenic gas or the second cryogenic gas to the shroud is disposed.
상기 기화부의 후방에는,
상기 슈라우드의 온도를 저온에서 고온으로 변경 시, 상기 제 1 극저온 기체 또는 상기 제 2 극저온 기체를 가열하여 상기 슈라우드로 공급하는 히터가 배치되는 폐회로 열 제어 시스템.6. The method of claim 5,
At the rear of the vaporizing portion,
Wherein when the temperature of the shroud is changed from a low temperature to a high temperature, a heater for heating the first cryogenic gas or the second cryogenic gas to supply the shroud to the shroud is disposed.
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CN108844228A (en) * | 2018-08-31 | 2018-11-20 | 卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司 | Closed circuit blower heating system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08192800A (en) * | 1995-01-19 | 1996-07-30 | Nippon Sanso Kk | Space environment testing device |
KR20050065945A (en) * | 2003-12-26 | 2005-06-30 | 한국항공우주연구원 | Cryogenic system for thermal chamber |
-
2016
- 2016-11-10 KR KR1020160149410A patent/KR20180052276A/en not_active Application Discontinuation
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