KR20200079062A

KR20200079062A - 초저온 냉동고

Info

Publication number: KR20200079062A
Application number: KR1020180168570A
Authority: KR
Inventors: 홍성대; 김재용
Original assignee: 주식회사 일신바이오베이스
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2020-07-02
Also published as: KR102190197B1

Abstract

순환 구조를 갖는 열사이펀 증발기가 구비되어 상변화 구간을 이용하여 전도 냉각방식을 효율적으로 활용할 수 있고, 열사이펀 증발기 내부는 이중화된 경로를 통해 액화된 냉매의 이동량을 높이는 구조를 가지며, 열사이펀 증발기의 열교환부 내부에는 초저온성 냉매가 액화상태로 전달될 수 있도록 내부의 표면적이 증가시킬 수 있는 다발성와이어가 설치되는 초저온 냉동고가 개시된다.

Description

초저온 냉동고{ULTRA COLD FREEZER}

본 발명은 초저온 냉동고에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순환 구조를 갖는 열사이펀 증발기가 구비되어 상변화 구간을 이용하여 전도 냉각방식을 효율적으로 활용할 수 있고, 열사이펀 증발기 내부는 이중화된 경로를 통해 액화된 냉매의 이동량을 높이는 구조를 가지며, 열사이펀 증발기의 열교환부 내부에는 초저온성 냉매가 액화상태로 전달될 수 있도록 내부의 표면적이 증가시킬 수 있는 다발성와이어가 설치되는 초저온 냉동고에 관한 것이다.

초저온 냉동고는 -80℃ 이하의 온도로 설계되고, 식품 뿐만 아니라 생물체의 DNA, RNA, 단백질 등의 바이오 시약 등의 보관하여 성능 및 품질 저하를 막거나 신선도를 유지하고, 경우에 따라서는 적당한 냉동에 의해 유해 세균 등을 사멸하여 치명적인 독성을 제거하는데 사용되고 있다. 또한, 초저온 냉동고는 진공동결건조기의 초저온 생성에 활용되어 식품 및 의약품 등의 건조에 활용되기도 하며, 반도체 제조공정에서는 수분 제거를 위해 활용된다.

이러한 초저온 냉동고는 다원 캐스케이드 냉동사이클을 주로 사용하는데, 다원 캐스케이드 냉동사이클은 압축기를 여러 대 사용하여 각각의 냉동사이클을 구성한 다음, 고온측 냉동사이클의 증발기와 저온측 냉동사이클의 응축기 사이의 열교환을 통해 저온측 증발기의 온도를 초저온으로 발생시키게 된다. 때문에, 다원 캐스케이드 냉동사이클은 압축기를 여러 대 사용하여 공간을 많이 차지하고 단가가 비싸다는 단점이 있다.

이와 같은 다원 캐스케이드 냉동사이클 방식의 단점을 보완하기 위하여 최근에는 압축기를 하나만 사용하고, 혼합냉매를 이용하여 -80℃ 이하의 초저온을 발생하는 혼합냉매 증기압축 냉동사이클을 이용한 초저온 냉동고가 개시되고 있다. 즉, 혼합냉매 증기압축 냉동사이클은 압축기를 하나만 사용하고, 포화온도가 다른 냉매와 냉매분리기, 캐스케이드 열교환기를 여러개 조합하여 포화온도가 높은 냉매부터 차례로 응축하며, 마지막 증발기에서는 포화온도가 가장 낮은 냉매 증발함으로써 초저온을 얻는 방식이다.

그러나, 지금까지 개시된 혼합냉매 증기압축 냉동사이클의 경우, 최저도달온도는 낮지만 냉동능력이 적은 단점이 있어 고용량의 초저온 응용분야에서는 활용하기 어려운 문제가 있으며, 배관이 복잡하고, 가스액분리기가 추가적으로 사용되며, 누설시 혼합냉맹의 조성이 달라져 성능이 떨어지는 문제가 있었고, 압축기의 ON/OFF에 의하여 온도를 제어하게 구성되기 때문에 진동과 소음이 발생할 뿐만 아니라 설치공간의 낭비가 크고, 대기권의 오존층을 파괴하는 냉매를 사용한다는 문제가 있었다.

이에, 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 스터링 엔진(11)을 통해 자연냉매인 헬륨 혹은 수소 등의 작동유체의 압축, 팽창의 반복을 이용하여 응축된 유체를 증발기(12)에 공급함으로써 열교환을 통해 극저온을 발생시키는 스터링 냉동기(10)가 사용되고 있다. 이러한 스터링 냉동기(10)는 별도의 압축기가 필요없어 구조가 간단하고 소형이며, 스터링 엔진의 유격조정에 의하여 온도를 제어하는 방식으로 고효율 및 월등한 온도 안정성을 가진다.

여기서, 상기 스터링 냉동기(10)는 증발기(12)의 끝단부(12a)가 폐쇄된 구조를 가져, 스터링 엔진(11)에서 응축된 유체(L)가 증발기(12)로 공급되어 챔버와 열교환이 이루어지고, 열교환이 이루어진 유체(L)는 증발기(12) 내에서 기체(G)로 기화되며, 이 기화된 기체(G)는 압력차에 의해 증발기를 따라 상승되어 스터링 엔진(11)으로 도입되는 구조를 갖는다.

하지만, 종래의 스터링 냉동기(10)는 상술한 바와 같이, 증발기의 끝단부(12a)가 폐쇄된 구조를 가지기 때문에, 증발기(12) 내에 스터링 엔진에서 증발기의 끝단부측으로 공급되는 응축된 유체(L)와 증발기 내에서 기화되어 스터링 엔진으로 도입되는 기체(G)가 혼재하면서 공존하게 된다. 따라서, 증발기 내에서 기화된 기체가 유체와 접촉되어 응축된 유체의 온도를 높이기 때문에 응축된 유체의 열교환률이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 중력에 의해 증발기를 따라 낙하되는 유체는 압력차에 의해 중력에 저항하여 증발기를 따라 상승하는 기체에 의해 그 흐름이 방해되어 증발기 내에서 유체에 의한 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 순환 구조를 갖는 열사이펀 증발기가 구비되어 상변화 구간을 이용하여 전도 냉각방식을 효율적으로 활용할 수 있고, 증발기 내부는 이중화된 경로를 통해 액화된 냉매의 이동량을 높이는 구조를 가지며, 열교환부 내부에는 초저온성 냉매가 액화상태로 전달될 수 있도록 내부의 표면적이 증가시킬 수 있는 다발성와이어가 설치되는 초저온 냉동고를 제공하는 데 있다.

상술한 목적은, 냉동챔버와, 상기 냉동챔버의 상부에 설치되어, 냉매를 냉각시킬 수 있게 초저온을 발생시키는 초저온 냉동기와, 상기 초저온 냉동기의 일측에 설치되어 고온의 기상냉매를 저온의 액상냉매로 응축시키는 열교환기와, 상기 열교환기로부터 냉매가 유입되는 입구 및 상기 열교환기로 냉매를 복귀시키는 출구를 가져 냉매를 순환시키는 구조를 가지게 구성되되, 상기 입구와 상기 출구 사이에는 상기 냉동챔버의 외면에 지그재그 상으로 밴딩되고 하향유동경로를 형성하여 상기 입구에서 유입되는 저온의 액상냉매가 중력에 의해 하방향으로 이동되게 구성되며 내부를 흐르는 저온의 액상냉매가 냉동챔버와의 열교환이 이루어지게 구성되는 열교환부와, 상기 열교환부의 끝단부에서 상기 출구로 상방향으로 연장되고 열교환이 차단되어 상기 열교환부에서 열교환을 통해 잠열을 가지는 저온의 액상냉매가 압력차에 의해 중력에 저항하여 상방향으로 이동되면 고온의 기상냉매로 증발되고 증발된 고온의 기상냉매가 상기 열교환기로 복귀되게 구성되는 증발부로 구성되는 열사이펀 증발기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초저온 냉동고에 의해 달성된다.

여기서, 상기 열사이펀 증발기의 열교환부는 하향유동경로를 따라 10도 내지 45도 사이의 하향경사각을 가지면서 냉동챔버의 외면에 밴딩되게 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열사이펀 증발기의 열교환부에는 내부 중앙부분에 다발성와이어가 개재되게 구성되고, 상기 열교환부의 내부를 흐르는 저온의 액상냉매는 상기 다발성와이어를 따라 이동되게 구성되어, 저온의 액상냉매가 액상상태로 이동될 수 있도록 열교환부 내부의 표면적을 증가시키고, 열교환부 내에서 저온의 액상냉매의 체류시간을 증가시켜 냉동챔버와의 열교환효율이 증대되게 구성되고, 상기 다발성와이어는 니켈선 여러 가닥을 원형으로 모으거나 꼬아 제조하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 증발부에는 상기 증발부의 고온의 기상냉매의 역류를 억제하고 고온의 기상냉매의 상방향 이동을 원활하게 하는 역류제어 배기구가 더 설치되되, 상기 역류제어 배기구는 상기 증발부의 내부에 설치되고 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 커지는 콘형상으로 마련되어, 그 하단과 증발부 내면의 사이의 입구공간보다 그 상단과 증발부 내면의 사이의 출구공간이 작게 형성되면서 그 상단과 증발부 내면 사이에 저압지역이 형성되는 콘형제어부와, 상기 콘형제어부의 하단부 외면에 동일한 원주라인으로 균등한 거리를 두고 형성되어 증발부를 통해 이동되는 증발부에 와류를 발생시켜 이동속도를 증가시키는 다수개의 와류발생날개로 구성되고, 상기 와류발생날개의 단부는 증발부의 내면에 밀착되게 구성되어 콘형제어부가 증발부의 내부에서 지지되면서 설치되게 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 초저온 냉동고는 열사이펀 증발기가 순환구조를 가지기 때문에 냉매가 열교환부에서 증발부로 이동되면서 액체에서 기체로 상 변화되는 구간을 이용하여 열교환부에서 냉동챔버로 전도되는 냉각방식을 효율적으로 활용할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 초저온 냉동고는 저온의 액상냉매가 열교환부를 통해 이동되면서 냉동챔버와 충분한 열교환이 이루어지고, 열교환이 이루어진 다음 증발되는 고온의 기체냉매는 증발부를 통해 열교환부로 복귀되는 이중화된 경로를 가지기 때문에, 저온의 액상냉매의 이동량을 높이고 고온의 기체냉매와 저온의 액상냉매의 간섭이 이루어지지 않아, 열전달효율이 월등히 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 초저온 냉동고는 열교환부 내부에는 초저온성 냉매가 액화상태로 전달될 수 있도록 내부의 표면적이 증가시킬 수 있는 다발성와이어가 설치되어, 열교환효율이 월등히 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스터링 냉동기를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 초저온 냉동고를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 초저온 냉동고의 내부를 개략적으로 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 초저온 냉동고에서 열사이펀 증발기만을 도시한 도면,
도 5 도 6은 본 발명에 따른 초저온 냉동고의 바람직한 다른 실시예들을 도시한 도면.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 초저온 냉동고는 냉동챔버(100)가 설치되고, 냉동챔버(100)의 외면에는 케이스(110)가 구비되며, 냉동챔버(100)는 도어(120)에 의해 선택적으로 개폐되게 구성된다.

그리고, 상기 상기 냉동챔버(100)의 상부에는 초저온 냉동기(200)가 설치된다. 여기서, 상기 초저온 냉동기(200)는 냉매의 냉각을 위하여 사용되는 고효율, 신뢰성, 및 안정성을 가지는 냉동기로서, 작동가스를 압축하면서 펌핑시키는 압축부(210)와, 이 압축부로부터 펌핑되는 작동가스에 의해 극저온부를 갖는 냉동부(220)로 크게 구성된다. 여기서, 상기 압축부(210)에는 미도시된 피스톤 및 디스프레이서가 설치되는데, 이 피스톤 및 디스프레이서는 리니어 모터를 통해 구동되게 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명에서는 피스톤 및 디스프레이서를 리니어 모터를 통해 구동하여, 크랭크와 같은 연결기구 없이 구동되기 때문에 마찰이 없어 윤활유를 사용하지 않고 구동부의 부품이 작아 유지보수 기간에서 장점이 있다.

그리고, 상기 초저온 냉동기(200)의 일측에는 고온의 기상냉매를 저온의 액상냉매로 응축시키는 열교환기(300)가 설치된다. 즉, 상기 열교환기(300)는 상기 초저온 냉동기(300)에서 제공되는 극저온을 통해 고온의 기상냉매를 저온의 액상냉매로 응축시켜 후술하는 열사이펀 증발기(400)에 공급하게 구성된다. 여기서, 상기 열교환기(300)는 진공의 상태로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열교환기(300)로부터 냉매가 유입되는 입구(401) 및 상기 열교환기(300)로 냉매를 복귀시키는 출구(402)를 가져 냉매를 순환시키는 구조를 가지는 열사이펀 증발기(400)가 구비된다.

즉, 본 발명에 따르면, 열사이펀 증발기(400)는 열교환기(300)에서 입구(401)를 통해 공급되는 저온의 액상냉매가 냉동챔버(100)의 외면에 밴딩된 열교환부(410)를 통해 이동되면서 냉동챔버(100)와의 열교환을 통해 냉동챔버를 냉각시키고, 열교환이 이루어진 저온의 액상냉매(L)는 증발부(420)를 통해 고온의 기상냉매(G)로 증발되며, 증발된 고온의 기상냉매는 출구(402)를 통해 열교환기(300)로 복귀되는 구조를 갖는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 열사이펀 증발기(400)는 순환구조를 가지기 때문에 냉매가 열교환부(410)에서 증발부(420)로 이동되면서 액체에서 기체로 상 변화되는 구간을 이용하여 열교환부(410)에서 냉동챔버(100)로 전도되는 냉각방식을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 종래와 같이, 증발기의 끝단부(12a)가 폐쇄된 구조를 가져, 증발기(12) 내에 스터링 엔진에서 증발기의 끝단부측으로 공급되는 응축된 유체(L)와 증발기 내에서 기화되어 스터링 엔진으로 도입되는 기체(G)가 혼재하면서 공존하지 않고, 저온의 액상냉매(L)가 열교환부(410)를 통해 이동되면서 냉동챔버(100)와 충분한 열교환이 이루어지고, 열교환이 이루어진 다음 증발되는 고온의 기체냉매(G)는 증발부(420)를 통해 열교환부(300)로 복귀되는 이중화된 경로를 가지기 때문에, 저온의 액상냉매의 이동량을 높이고 고온의 기체냉매와 저온의 액상냉매의 간섭이 이루어지지 않아, 열전달효율이 월등히 향상된다.

좀 더 구체적으로, 상기 열사이펀 증발기의 열교환부(430)는 상기 입구(401)와 상기 출구(402) 사이에 설치되되 상기 냉동챔버(100)의 외면에 지그재그 상으로 밴딩되고 하향유동경로(R)를 형성하여 상기 입구(401)에서 유입되는 저온의 액상냉매(L)가 중력에 의해 하방향으로 이동되게 구성되며 내부를 흐르는 저온의 액상냉매가 냉동챔버와(100)의 열교환을 통해 냉동챔버를 냉각시키게 구성된다. 즉, 상기 열교환부(410)는 냉동챔버(100)의 외면에 전체적으로 밴딩되어 열교환을 통해 냉동챔버를 전체적으로 냉각시키기 때문에 냉동챔버 내부의 기체가 전체적으로 대류 현상에 의해 골고루 섞이게 되며서 열 전도도는 상당히 높은 값을 갖게 되어 전도 냉각 방식을 활용함에 있어 냉동챔버의 냉각 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 열교환부(430)는 중력에 의해 낙하되면서 저온의 액상냉매의 이송을 원활하게 하기 위하여 하향유동경로(R)를 형성하는 데, 열교환기(300)에서 고온의 기상냉매가 응축되면서 진공상태로 되며, 이 진공상태는 열교환부(410)내의 저온의 액상냉매가 열을 흡수함으로써 밀도차에 의해 이송력이 발생하므로, 증발기에 형성된 하방향으로 각도지게 밴딩된 하향유동경로(R)를 통해 냉매의 순환이 용이하게 된다.

바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열사이펀 증발기의 열교환부(410)는 하향유동경로(R)를 따라 10도 내지 20도 사이의 하향경사각(a)을 가지면서 냉동챔버의 외면에 밴딩되게 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 열교환부(410)가 10도 미만의 하향경사각을 가지면 증발기 내에서 저온의 액상냉매의 흐름이 멈추거나 느려져, 열교환부(410) 내에서 저온의 액상냉매가 고온의 기상냉매로 증발되어 열교환부 내에서 역류하는 현상이 발생되고, 열교환부(410)가 20도 이상의 하향경사각을 가지면 증발기 내에서 저온의 액상냉매의 흐름이 너무 빨라져 열교환부와 냉동챔버의 열교환이 충분히 이루어지지 않는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 열교환부(410)는 항향유동경로(R)를 따라 10도 내지 20도 사이의 하향경사각(a)을 가지게 구성되어, 저온의 유상냉매가 열교환부(410) 내부를 따라 어느 정도의 유속을 가지고 중력에 의해 자연스럽게 이동되면서 냉동챔버(100)와 열교환효율이 충분히 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열사이펀 증발기의 열교환부(410)에는 내부 중앙부분에 다발성와이어(W)가 개재되게 구성되고, 상기 열교환부(410)의 내부를 흐르는 저온의 액상냉매는 상기 다발성와이어(W)를 따라 이동되게 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의해, 상기 열교환부(410) 내부에 설치된 다발성와이어(W)를 따라 저온의 액상냉매(L)가 이동되면서 저온의 액상냉매가 액상상태로 이동될 수 있도록 열교환부(410) 내부의 표면적을 증가되고, 열교환부(410) 내에서 저온의 액상냉매(L)의 체류시간을 증가시켜 냉동챔버와의 충분한 열교환이 이루어지기 때문에 열교환효율이 증대되는 장점이 있다.

여기서, 상기 다발성와이어(W)는 니켈선 여러 가닥을 원형으로 모으거나 꼬아 제조하는 것이 바람직하다. 즉, 니켈선은 저온에 버티는 성질에 특화되어 있고, 연성을 가져 열교환부에 용이하게 설치할 수 있으며, 열전도율이 낮아 열교환부의 열교환을 방해하지 않는다는 장점이 있다.

그리고 상기 열사이펀 증발기의 증발부(420)는 상기 열교환부(410)의 끝단부에서 상기 출구(401)로 상방향으로 연장되고 열교환이 차단되어 상기 열교환부(410)에서 열교환을 통해 잠열을 가지는 저온의 액상냉매(L)가 압력차에 의해 중력에 저항하여 상방향으로 이동되면 고온의 기상냉매(G)로 증발되고 증발된 고온의 기상냉매가 상기 열교환기(300)로 복귀되게 구성된다.

즉, 상기 열교환부(300)에서 열교환된 냉매는 액상과 기상이 존재하는 2상의 상태로 잠열을 갖게 되는데 이러한 잠열을 가지고 열교환부(300)를 배출되면서 증발부에서 위로 상승하게 된다. 이러한 상승효과는, 열교환기(300)에서의 진공에 의한 흡입력과 열교환부(410)에서의 열교환에 의한 냉매의 밀도차에 의하여 발생하는 것으로 즉, 냉매의 이송력은 열교환기(300)에서의 진공에 의한 흡입력과 열교환부(410)에서의 밀도차에 의한 상승력의 합에 의해 발생한다. 이렇게 열교환부(410)에서 냉동챔버(100)와의 열교환에 의해 2상으로 변한 냉매는 증발부(420)를 통해 고온의 기상냉매로 증발하면서 상승하여 열교환기(300)로 복귀하게 된다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 증발부(420)에는 상기 증발부의 고온의 기상냉매의 역류를 억제하고 고온의 기상냉매(G)의 상방향 이동을 원활하게 하는 역류제어 배기구(500)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

좀 더 구체적으로, 상기 역류제어 배기구(500)는 상기 증발부(420)의 내부에 설치되고 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 커지는 콘형상으로 마련되어, 그 하단과 증발부(420) 내면의 사이의 입구공간(511)보다 그 상단과 증발부(420) 내면의 사이의 출구공간(512)이 작게 형성되면서 그 상단과 증발부 내면 사이에 저압지역이 형성되는 콘형제어부(510)와, 상기 콘형제어부(510)의 하단부 외면에 동일한 원주라인으로 균등한 거리를 두고 형성되어 증발부(420)를 통해 이동되는 증발부에 와류를 발생시켜 이동속도를 증가시키는 다수개의 와류발생날개(520)로 구성된다.

이와 같이 구성된 역류제어 배기구(500)를 통해, 콘형제어부(510)를 지나는 고온의 기상냉매는 와류발생날개(520)를 통해 와류가 발생되면서 회전하고 점점 크기가 작아지는 입구공간(511)에서 출구공간(512)을 지나면서 이송속도가 증가된다. 그리고, 고온의 기상냉매는 출구공간(512)으로 이송속도가 증가된 상태로 배출되기 때문에, 증발부를 따라 상승하는 힘이 커지면서 출구를 통해 배출되기 때문에, 증발부 내에서 역류되는 것이 없이 열교환기로 복귀된다.

나아가, 상기 와류발생날개(520)의 단부는 증발부(420)의 내면에 밀착되게 구성되어 콘형제어부(510)가 증발부(420)의 내부에서 지지되면서 설치되게 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 콘형제어부(510)에 형성되는 와류발생날개(520)가 증발부(420)의 내면에 밀착 지지되게 구성됨으로써, 콘형제어부(510)가 증발부(420) 내에서 유동되지 않게 고정되며, 냉매의 유동에 의해 콘형제어부(510)가 떨리는 현상이 방지되는 효과가 있다.

이상에서와같이 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 냉동챔버 200: 초저온 냉동기
300: 열교환기 400: 열사이펀 증발기
410: 열교환부 420: 증발부
500: 역류제어 배기구

Claims

냉동챔버와,
상기 냉동챔버의 상부에 설치되어, 냉매를 냉각시킬 수 있게 초저온을 발생시키는 초저온 냉동기와,
상기 초저온 냉동기의 일측에 설치되어 고온의 기상냉매를 저온의 액상냉매로 응축시키는 열교환기와,
상기 열교환기로부터 냉매가 유입되는 입구 및 상기 열교환기로 냉매를 복귀시키는 출구를 가져 냉매를 순환시키는 구조를 가지게 구성되되, 상기 입구와 상기 출구 사이에는 상기 냉동챔버의 외면에 지그재그 상으로 밴딩되고 하향유동경로를 형성하여 상기 입구에서 유입되는 저온의 액상냉매가 중력에 의해 하방향으로 이동되게 구성되며 내부를 흐르는 저온의 액상냉매가 냉동챔버와의 열교환이 이루어지게 구성되는 열교환부와, 상기 열교환부의 끝단부에서 상기 출구로 상방향으로 연장되고 열교환이 차단되어 상기 열교환부에서 열교환을 통해 잠열을 가지는 저온의 액상냉매가 압력차에 의해 중력에 저항하여 상방향으로 이동되면 고온의 기상냉매로 증발되고 증발된 고온의 기상냉매가 상기 열교환기로 복귀되게 구성되는 증발부로 구성되는 열사이펀 증발기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초저온 냉동고.
제1항에 있어서,
상기 열사이펀 증발기의 열교환부는 하향유동경로를 따라 10도 내지 20도 사이의 하향경사각을 가지면서 냉동챔버의 외면에 밴딩되게 구성된 것을 특징으로 하는 초저온 냉동고.
제1항에 있어서,
상기 열사이펀 증발기의 열교환부에는 내부 중앙부분에 다발성와이어가 개재되게 구성되고, 상기 열교환부의 내부를 흐르는 저온의 액상냉매는 상기 다발성와이어를 따라 이동되게 구성되어, 저온의 액상냉매가 액상상태로 이동될 수 있도록 열교환부 내부의 표면적을 증가시키고, 열교환부 내에서 저온의 액상냉매의 체류시간을 증가시켜 냉동챔버와의 열교환효율이 증대되게 구성되고,
상기 다발성와이어는 니켈선 여러 가닥을 원형으로 모으거나 꼬아 제조하는 것을 특징으로 하는 초저온 냉동고.
제1항에 있어서,
상기 증발부에는 상기 증발부의 고온의 기상냉매의 역류를 억제하고 고온의 기상냉매의 상방향 이동을 원활하게 하는 역류제어 배기구가 더 설치되되,
상기 역류제어 배기구는 상기 증발부의 내부에 설치되고 하단에서 상단으로 갈수록 직경이 커지는 콘형상으로 마련되어, 그 하단과 증발부 내면의 사이의 입구공간보다 그 상단과 증발부 내면의 사이의 출구공간이 작게 형성되면서 그 상단과 증발부 내면 사이에 저압지역이 형성되는 콘형제어부와, 상기 콘형제어부의 하단부 외면에 동일한 원주라인으로 균등한 거리를 두고 형성되어 증발부를 통해 이동되는 증발부에 와류를 발생시켜 이동속도를 증가시키는 다수개의 와류발생날개로 구성되고,
상기 와류발생날개의 단부는 증발부의 내면에 밀착되게 구성되어 콘형제어부가 증발부의 내부에서 지지되면서 설치되게 구성된 것을 특징으로 하는 초저온 냉동고.