KR101438155B1 - 극초저온 냉동고 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축기에서 토출되는 냉매와 증발기에서 토출되는 냉매가 열교환을 수행하는 이중 관의 체적이 증발 관 체적 대비 70% 내지 130가 되도록 이중 관을 형성함으로써 냉매의 냉각 사이클이 반복될수록 냉매의 온도가 급속히 초저온으로 낮아지도록 하는 극초저온 냉동고를 개시한다. 이를 위해 본 발명은 증발 관을 구비하는 증발기, 압축기, 팽창 관 및 응축기를 구비하는 초저온 냉동고에 있어서, 응축기와 팽창 관 사이에 마련되고, 응축기와 팽창 관 사이에 연결되는 제1냉매 관 및 내부에 제1냉매 관을 수납하여 이중 관을 형성하며, 증발기와 압축기 사이에 연결되는 제2냉매 관을 포함하고, 증발 관의 체적 대비 제2냉매 관의 체적과 제1냉매 관의 체적의 차이인 차 체적이 70% 내지 130%가 되도록 하며, 차 체적은, 내경을 기준으로 제1냉매 관에 대해 산출되는 제1체적 및 외경을 기준으로 제2냉매 관에 대해 산출되는 제2체적에 대해 제2체적에서 제1체적을 차감한 체적일 수 있다.

Description

극초저온 냉동고{Ultra low temperature freezer}

본 발명은 극초저온 냉동고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Cryogenic 냉매와 같은 별도의 냉매를 이용하지 않으며, 이중 관의 체적을 조절하여 통상의 구조를 갖는 냉장고로도 영하 80도 이하의 온도로 급속히 냉동 가능한 극초저온 냉동고에 관한 것이다.

냉장고는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 구비하며, 압축 - 응축 - 팽창 - 증발의 냉각 사이클을 이용하여 냉동실을 냉각하도록 구성된다.

냉각 사이클은, 압축기의 가동을 통해 기체 상태의 냉매를 고온-고압으로 압축하는 압축 사이클, 고온-고압으로 압축된 기체를 응축하여 액화하는 응축 사이클, 응축된 기체의 압력을 낮추는 팽창 사이클, 압력이 낮춰진 냉매를 기화시켜 냉동실의 온도를 낮추는 증발 사이클로 구성된다.

상기한 냉각 사이클로 구성되는 냉장고에서 응축기와 팽창기 사이에 이중 관을 연결하고 증발기에서 토출되는 저온/저압의 냉매로 응축기에서 토출되는 냉매를 냉각함으로써 냉장고의 냉각효율을 향상시키고 있다. 이때, 이중 관은 응축기에서 팽창기로 향하는 제1냉매 관 및 제1냉매 관을 수납하며, 증발기와 압축기 사이에 연결되는 제2냉매 관으로 구성될 수 있다. 이중 관을 이용하여 응축기에서 토출되는 냉매를 충분히 냉각함으로써 압축기 - 응축기 - 팽창기 - 증발기로 구성되는 냉각 사이클의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.

이중 관을 이용하는 냉장고의 일 예로서, 한국 등록특허 10-0836824가 제안된 바 있다. 등록특허 10-0836824는 드라이아이스(이산화탄소)를 냉매로 이용하며, 어큐멀레이터에 의한 체적 증가를 최소화하기 위해, 가스쿨러의 출구 측에 연결되는 제1유로와 증발기의 출구 측에 연결되는 제2유로가 상호 열교환을 하도록 한다. 이때, 등록특허 10-0836824는 제1유로가 본체의 하향으로 유동하도록 함으로써 별도의 어큐멀레이터를 장착하지 않고 냉장고 본체를 컴팩트하게 구현하고 있다. 그러나, 등록특허 10-0836824의 도 5에 도시된 바와 같이, 등록특허 10-0836824는 적층 코일 형상으로 이중 관을 구성하므로 이중 관 자체의 체적이 냉장고를 컴팩트하게 구현하는데 한계가 있고, 드라이아이스를 냉매로 이용하여야 하는데다, 이중 관이 이용하여 냉각 효율을 높이는 쪽 보다는 이중 관의 냉매 흐름을 하향하도록 하여 어큐멀레이터를 제거하였을 뿐, 급속 냉동을 위한 기술적 고려가 배제되었다.

본 발명의 목적은 응축기에서 토출되는 냉매과 증발기에서 토출되는 냉매가 열교환을 수행하는 이중 관의 체적 증발 관 대비 70% 내지 130%로 설정함으로써 냉매의 냉각 사이클이 반복될수록 냉매의 온도가 급속히 설정된 초저온으로 낮아지도록 하는 극초저온 냉동고를 제공함에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 극초저온 냉동고는 증발 관이 수납되는 증발기, 압축기, 팽창 관, 응축기 및 이중 관을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 이중 관은 응축기와 팽창 관 사이에 마련되고, 응축기와 팽창 관 사이에 연결되는 제1냉매 관 및 내부에 제1냉매 관을 수납하여 이중 관을 형성하며, 증발기와 압축기 사이에 연결되는 제2냉매 관을 포함하고, 증발 관의 체적 대비 제2냉매 관의 체적과 제1냉매 관의 체적의 차이인 차 체적이 70% 내지 130%인 것을 주요 요지로 한다.

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본 발명에 따르면, 응축기에서 토출되는 냉매와 증발기에서 토출되는 냉매가 열교환을 수행하는 이중 관의 차 체적이 증발 관 체적 대비 70% 내지 130가 되도록 이중 관을 형성함으로써 냉매의 냉각 사이클이 반복될수록 냉매의 온도가 급속히 초저온으로 낮아지도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극초저온 냉동고에 대한 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 극초저온 냉동고의 냉장 사이클을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.
도 3과 도 4는 도 2에 도시된 이중 관의 일 예에 대한 참고도를 도시한다.
도 5와 도 6은 몸체와 본체 사이에 배치되는 이중 관 및 이중 관이 몰딩되는 구조에 대한 참조도면을 도시한다.
도 7은 실시예에 따른 이중 관의 체적을 구하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극초저온 냉동고의 냉장 사이클을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.

본 명세서에서 언급되는 증발기는 증발 관으로 구성된 것으로서, 본 명세서에서 증발기와 증발 관은 그 의미가 혼용되어 기재될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극초저온 냉동고(100)에 대한 사시도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 극초저온 냉동고(100)의 냉장 사이클을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.

도 1과 도 2를 함께 참조하면, 실시예에 따른 극초저온 냉동고(100)는 본체(103)와 냉동실(101)을 구비하며, 냉동실(101)은 생체조직, 혈액, 세포조직을 수납할 수 있다. 냉동실(101)은 외부에서 확인할 수 있도록 투명창이 설치될 수도 있다. 이 경우, 투명창은 - 80도의 냉동실(101) 온도를 감안하여 진공 층을 구비하는 이중 유리로 구성될 수 있다.

극초저온 냉동고(100)의 하단에는 응축기(120) 및 압축기(110)가 수납될 수 있으며, 배면에는 이중 관(140)이 수납될 수 있다. 여기서, 이중 관(140)은 제2냉매 관(142)이 제1냉매 관(141)을 수납하는 형태로 구성될 수 있다. 제1냉매 관(141)은 필터 드라이어(130)에서 팽창 관(150)으로 연결되고, 제2냉매 관(142)은 증발기(160)와 압축기(110) 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제1냉매 관(141)은 필터 드라이어(130)에서 팽창 관(150)을 향하는 냉매를 냉각시키는데 이용되고, 제2냉매 관(142)은 제1냉매 관(141)의 냉매를 사전에 냉각시켜 두고, 냉각된 냉매가 팽창 관(130)에 토출되도록 할 수 있다.

필터 드라이어(130)는 응축기(120)에서 토출되는 냉매에서 습기 또는 이물질을 필터링 후, 이중 관(140)의 제1냉매 관(141)으로 냉매를 제공할 수 있다.

여기서, 이중 관(140)에서 제1냉매 관(141)은 냉매가 필터 드라이어(130)에서 팽창 관(150)을 향하도록 하고, 제2냉매 관(142)은 냉매가 증발기(160)에서 압축기(110)를 향하도록 한다. 즉, 제1냉매 관(141)을 유동하는 냉매와 제2냉매 관(142)을 유동하는 냉매는 상호 역방향으로 이동되며, 이러한 역방향 이동에 의해 제1냉매 관(141)과 제2냉매 관(142)의 열 교환이 효과적으로 이루어질 수 있다.

이러한 이중 관(140)은 하우징(103)의 배면에 배치된 후, 발포 우레탄에 의해 몰딩될 수 있다. 발포 우레탄은 내부에 무수한 공기층을 구비하는 수지로서, 냉동실(101)과 본체(103) 사이에 도포되어 실시예에 따른 초저온 냉동고(100)를 단열할 수 있는데, 이때, 본체(103)와 냉동실(101) 사이에는 평면 코일 형상을 갖는 이중 관(140)을 몰딩할 수 있다.

이중 관(140)은 체적을 최소화하고, 콤팩트하게 구현하기 위해, 평면형 코일 타입으로 형성될 수 있다. 이중 관(140)은 둘레 면에서 중심부를 향하는 코일 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 이중 관(140)이 본체(103)의 배면에 배치된 후, 발포 우레탄에 의해 몰딩되면, 본체(103)의 두께를 크게 증가시키지 않고도 본체(103)의 배면에서 발포 우레탄에 의해 몰딩될 수 있다. 이는 추후 상술하도록 한다.

필터 드라이어(130)에서 토출된 냉매는 이중 관(140)의 제1냉매 관(141)에서 제2냉매 관(142)에 의해 추가 냉각된 후, 팽창기(150)로 제공되는데, 이때, 팽창기(150)로 인가되는 냉매는 충분히 과 냉각된 상태일 수 있다. 과 냉각된 냉매는 팽창 관(150)에서 팽창되어 저온/저압인 기체 상태의 냉매가 되고, 냉동실(101)에 유입될 때는 충분히 낮은 온도로 낮춰질 수 있다.

증발기(160)는 냉동실(101)의 잠열을 흡수하여 냉매가 기체 -> 액체 상태로 상 전환되도록 한다. 이때, 증발기(160)는 증발실(101) 내부에 마련되는 증발 관의 형태를 갖는데, 이중 관(140)의 체적은 증발 관의 체적 대비 1:1 또는 70% 내지 130%의 범위를 가질 수 있다.

여기서,

1) 증발 관의 체적은 증발 관의 내경을 기준으로 산출되는 체적을 의미하는 것이고,

2) 이중 관(140)의 체적은 [제2냉매 관(142)의 체적 - 제1냉매 관(141)의 체적]을 의미할 수 있다. 이하, [제2냉매 관(142)의 체적 - 제1냉매 관(141)의 체적]을 "차 체적"이라 정의한다.

이때, 제2냉매 관(142)의 체적은 제2냉매 관(142)의 내경을 기준으로 하는 체적에 대응하고,

제1냉매 관(141)의 체적은 제1냉매 관(141)의 외경을 기준으로 하는 체적에 대응할 수 있다.

여기서, 제2냉매 관(142)의 체적은 순수하게 제2냉매 관(142)의 내부를 냉매가 유동할 수 있는 내부 체적을 의미한다.

차 체적 = 증발 관 체적일 때, 증발 관에서 압축기(110)를 향해 토출되는 냉매는 필터 드라이어(130)에서 팽창 관(150)을 향하는 액상의 냉매를 냉각시키게 되며, 제1냉매 관(141)을 통해 필터 드라이어(130)에서 팽창 관(150)으로 향하는 냉매는 응축기(120)에서 냉각된 후, 재차 냉각되어 팽창 관(150)으로 제공될 수 있다. 팽창 관(150)에서 기화된 냉매는 저온/저압 상태이며, 증발기(160)에서 냉동실(101)의 잠열을 흡수하여 제2냉매 관(142)로 제공된다. 제2냉매 관(142)에서 냉매는 제1냉매 관(141)과 열 교환하여 제1냉매 관(141)을 흐르는 냉매의 열을 흡수하여 압축기(110)로 리턴할 수 있다. 이에 따라, 압축기(110)에서는 제1냉매 관(141)에 의해 가열된 냉매를 제공받아 신속히 고온/고압 상태로 냉매를 압축하여 응축기(120)로 제공할 수 있다. 이처럼, 제2냉매 관(142)에서 압축기(110)로 회송되는 냉매가 충분히 가열되는 바, 압축기(110)에서 냉매를 압축하여 고온/고압 상태로 전환하는 효율을 향상시킬 수 있다. 효율의 향상은 더 빨리 냉각 사이클을 완성하고 냉동실(101)의 온도를 더 낮출 수 있다는 것을 의미한다.

이때, 제2냉매 관(142)의 체적은 증발기(160)를 구성하는 증발 관의 체적과 1:1로 동일하게 형성하거나 또는 목표 온도에 따라 그 체적을 증감할 수 있다.

증발 관의 체적은 냉동실(101)의 온도를 낮추는 냉각 능력에 비례하는 것으로, 증발 관의 냉각 능력에 맞추어 제2냉매 관(142)의 체적을 형성하고, 노드 A 에서 노드 D로 향하는 냉매의 속도가 일정하다고 가정할 때, 증발 관을 유동하는 냉매가 같은 체적의 제2냉매 관(142)에서 가열된다고 볼 수 있다. 이에 따라, 증발 관에서 압축기(110)를 향하는 냉매는 제2냉매 관(142)에서 충분히 예열되어 압축기(110)로 인가되며, 압축기(110)는 예열된 냉매를 압축하여 응축기(120)로 제공할 수 있다. 이러한 예열 사이클은 압축기(110) - 응축기(120) - 필터 드라이어(130), 이중 관(140) - 팽창기(150) - 증발기(160)에 대한 냉각 사이클이 반복될 때마다 냉매를 예열한 열이 누적되어 냉각 사이클의 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 단시간 내에 냉동실(101)을 신속히 초저온으로 냉각시킬 수 있다. 예컨대, 증발기(160)를 구성하는 증발 관의 관경이 7mm 일 때, 이중 관(140)을 구성하는 제1냉매 관(141)은 외경이 4mm 이고, 제2냉매 관(142)의 내경이 8mm(외경은 9mm)라고 가정할 때, 증발 관의 체적은 (반지름)² x Π x h(길이)로 산출될 수 있으며, "12.25Π x h"로 산출될 수 있다.

이때, 제1냉매 관(141)의 체적은 "4Π x h" 이고, 제2냉매 관(142)의 체적은 "16Π x h"로 산출되는 바, 차 체적은 "16Π x h" - "4Π x h" = "12Π x h"로 산출될 수 있다. 만일 증발 관의 길이와 제2냉매 관(142)의 길이가 동일하다고 가정하면, 증발 관 체적 대비 제2냉매 관(142)(또는 제1냉매 관(141)의 체적 비는,

12 / 12.5 = 96%로 산출될 수 있다.

한편, 상기한 체적 비에 따른 증발 관과 제2냉매 관(142)(또는 제1냉매 관(141))이 유사한 체적을 가질 때,

팽창 관(150)으로 유입되는 냉매의 온도가 제1냉매 관(141)에 의해 상승되고, 제2냉매 관(142)를 통해 증발 관에서 압축기(110)로 향하는 냉매의 온도가 감소하면서, 팽창 관(150)에서 팽창되는 냉매의 온도와 냉장실(101)의 외부 기온의 온도 차로 정의되는 팽창 온도차(△T)가 감소한다.

팽창 온도차(△T)의 감소는 증발 관을 흐르는 냉매의 온도가 -100 ℃ 이하로 낮아지지 않도록 하며, 냉매의 온도가 -70℃ 내지 -80℃의 온도가 되도록 할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 극초저온 냉동고는 일정한 온도 범위(-70℃ 내지 -80℃)에 신속히 도달할 수 있도록 하며, 단순히 온도를 지속적으로 낮추거나 올리지 않고, 정해진 온도 범위(-70℃ 내지 -80℃)에 신속히 도달하도록 할 수 있다. 실시예에 따른 의료용 냉동고는 세포, DNA, 혈액 및 기타 실험이나 보존이 요구되는 재료를 신속하고 일정한 온도 범위에서 보존되도록 한다.

도 3과 도 4는 도 2에 도시된 이중 관(140)의 일 예에 대한 참고도를 도시한다. 도 3과 도 4에 대한 설명은 도 1을 함께 참조하도록 한다.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 이중 관(140)은 제1냉매 관(141)을 삽입하는 형태의 제2냉매 관(142)의 일 면이 둘레 면에서 중심부를 향해 동심원의 형태를 가지는 평면의 코일 형상을 가지는 것을 볼 수 있다. 이러한 구조는 실시예에 따른 이중 관(140)이 본체(103)의 배면에 배치될 때, 본체(103)의 배면에 평면 코일 형상으로 부착되도록 함으로써, 본체(103)의 두께를 증가시키지 않도록 할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 극초저온 냉동고를 보다 콤팩트하고 슬림하게 구현할 수 있도록 한다. 도 3에 도시된 이중 관(140)의 일 측은 필터 드라이어(130)에 연결되고, 타 측은 중심부에서 D4 방향으로 돌출되어 팽창 관(150)에 연결될 수 있다.

도 4에서, 이중 관(140)은 몸체(103-1)의 배면에 밀착되어 외적으로는 평면의 동심원 구조가 노출될 수 있다. 이 상태에서 몸체(103-1)에 본체(103)가 씌워지고 본체(103)와 몸체(103-1) 사이에 발포 우레탄 수지가 도포되면 몰딩될 수 있다. 이는 도 5와 도 6을 함께 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 5는 몸체(103-1)에 이중 관(140)이 배치된 일 예를 도시한 것으로서, 이중 관(140)은 몸체(103-1)의 노출면과 평행하게 배치되어 몸체(103-1)의 두께를 증가시키지 않고 배치될 수 있음을 보여준다. 도 6은 이중 관(140)이 배치되는 몸체(103-1)와 본체(103) 사이의 배치관계를 도시한 참조도로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 이중 관(140)이 몸체(103-1)에 배치된 후, 몸체(103-1)와 본체(103) 사이의 영역(S1)에는 발포 우레탄과 같은 단열재가 충진될 수 있다. 본 실시예에서는 발포 우레탄이 영역(S1)을 충진하는 단열재로서 언급되고 있으나, 이 외에 스티로폼이나 발포 고무 및 기타 다양한 재질의 단열재가 영역(S1)에 충진될 수 있다.

발포 우레탄이 영역(S1)에 충진되면 몸체(103-1)에 배치되는 이중 관(140)은 발포 우레탄에 의해 본체(103)와 함께 몰딩될 수 있다. 이에 따라, 이중 관(140)은 외부의 온도에 의해 영향을 받지 않으면서 제1냉매 관(141)과 제2냉매 관(142) 사이의 열 교환이 이루어질 수 있다.

도 7은 실시예에 따른 이중 관(140)의 체적을 구하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.

도 7을 참조하면, 실시예에 따른 이중 관(140)은 제1냉매 관(141)의 외경(D2)을 기준으로 제1냉매 관(141)의 체적을 산출하고, 제2냉매 관(142)의 경우, 내경(D2)을 기준으로 제2냉매 관(142)의 체적을 산출하며, 제1냉매 관(141)의 체적과 제2냉매 관(142)의 체적의 차인 체적 차를 제2냉매 관(142)을 유동하는 냉매의 체적으로 산출할 수 있다.

원형 파이프 형상의 체적은 아래의 수학식 1과 같이 산출될 수 있는 바, 이를 토대로 제1냉매 관(141)의 체적, 제2냉매 관(142)의 체적 및 체적 차를 산출해 보도록 한다.

여기서, v는 원통의 체적이고, Π는 원주율(圓周率)을 나타내고, r은 원통의 반지름이며, h는 원통의 길이를 나타낸다.

수학식 1을 참조하여 제1냉매 관(141)의 체적을 산출하면 아래의 수학식 2와 같다.

여기서, v1은 제1냉매 관(141)의 체적이고, Π는 원주율(圓周率)을 나타내고, D1은 제1냉매 관(141)의 반지름이며, H는 제1냉매 관(141)의 길이를 나타낸다.

다음으로, 수학식 1을 참조하여 제2냉매 관(142)의 체적을 산출하면 아래의 수학식 3과 같다.

여기서, v2는 제2냉매 관(142)의 체적이고, Π는 원주율(圓周率)을 나타내고, D2는 제2냉매 관의 반지름을 나타내며, H는 제2냉매 관(142)의 길이를 나타낸다. 이때, D2는 제2냉매 관(142)의 내경 반지름을 의미할 수 있으며, 이는 제2냉매 관(142)의 내부 체적과 제1냉매 관(141)의 외부 체적의 체적 차를 산출하여, 제2냉매 관(142)의 순수 체적을 산출하는데 이용되는데 따른다.

차 체적은 V2 - V1으로 산출될 수 있다. 상기한 수학식 1 내지 수학식 3에 따라 산출된 차 체적이 증발 관의 체적 대비 70% 내지 130%가 되도록 길이를 조정할 수 있다. 차 체적 = 증발 관 체적일 때, 증발 관을 유동하는 냉매를 충분히 예열할 수 있으며, 차 체적이 증발 관 체적 대비 100% 이상인 경우, 한층 더 예열할 수도 있다. 만일, 실시예에 따른 극초저온 냉동고의 냉장 온도가 - 80 도 이하로 낮추지 않아도 되는 경우, 증발 관 체적 대비 차 체적은 70% 내지 100%일 수 있고, 반대로, 실시예에 따른 극초저온 냉동고가 - 80도 이하의 온도로 냉각해야 하는 경우에는 101% 내지 130%일 수 있다. 즉, 증발 관의 체적 대비 차 체적의 비율은 실시예에 따른 극초저온 냉동고가 냉동실(101)의 온도를 어느 정도까지 낮추느냐에 따라 결정될 수 있다.

만일, 증발 관의 길이와 제2냉매 관(142)의 길이가 동일하다면, 이는 증발 관의 체적과 제2냉매 관(142)과 제1냉매 관(141)의 차 체적이 동일함을 의미할 수 있다. 이 경우, 실시예에 따른 극초저온 냉동고(100)는 제2냉매 관(142)의 길이가 증발 관의 길이 대비 70% 대비 130%라고 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극초저온 냉동고의 냉장 사이클을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.

도 8을 참조하면, 실시예에 따른 극초저온 냉동고의 냉장 사이클은, 도 2를 통해 설명된 것과 마찬가지로, 압축 - 응축 - 팽창 - 증발의 냉장 사이클을 가지며, 도면에서는 일부 생략되었으나, 도 2와 마찬가지로, 압축기(110), 응축기(120), 필터 드라이어(130), 이중 관(140), 팽창 관(150) 및 증발기(160)를 구비하는 극초저온 냉동고에 대응한다.

이에 따라, 도 2와 중복되는 압축기(110), 응축기(120), 필터 드라이어(130) 및 팽창 관(150)에 대한 설명과 도시는 생략하며, 이들 구성요소에 대한 설명은 도 2에 기재된 바를 준용하도록 한다.

본 실시예의 특징은 증발기(160)를 구성하는 증발 관의 체적이 아닌, 냉매가 증발 관을 이동하는 이동 시간과, 제2냉매 관(142)을 이동하는 시간의 비를 이용하여 제2냉매 관을 이동하는 냉매가 충분히 열을 흡수한 후, 압축기(100)로 제공되도록 하는데 그 특징이 있다. 이처럼 냉매가 가열되어 압축기(100)로 회송되도록 함으로써 압축기(100)에서 냉매를 압축 시, 단시간에 고온/고압 상태로 냉매의 상태를 전환하여 응축기(120)로 제공할 수 있도록 하고, 냉매가 응축기(120)를 지나 팽창 관(150)으로 이동할 때, 제1냉매 관(141)에서 냉각되도록 함으로써, 냉매가 제2냉매 관(142)에서는 가열되고, 제1냉매 관(141)에서는 과 냉각을 하도록 할 수 있다. 냉매의 가열과 과 냉각이 반복되면, 실시예에 따른 극초저온 냉동고는 냉동실(101)의 온도를 단시간 내에 -80도 또는 그 이하로 떨어뜨릴 수 있다. 여기서, 냉매의 가열 및 과 냉각에 대한 사항은 도 8에만 해당되는 것은 아니며, 본 실시예 전체에 적용될 수 있다.

증발 관을 이동하는 냉매의 제1 이동시간(t1) 대비 제2냉매 관(142)을 이동하는 냉매의 제2이동시간(t2)은 70% 내지 130%일 수 있으며, 응축기(120)의 성능에 따라 제1 이동시간(t1) 대비 제2 이동시간(t2)은 70% 내지 130%의 범위 이상으로 증가할 수도 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100 : 극초저온 냉동고 101 : 냉동실
110 : 압축기 120 : 응축기
130 : 필터 드라이어 140 : 이중 관
141 : 제1냉매 관 142 : 제2냉매 관
150 : 팽창기 160 : 증발기(증발 관)

Claims (11)

1. 증발 관을 구비하는 증발기, 압축기, 팽창 관 및 응축기를 구비하는 초저온 냉동고에 있어서,
   상기 응축기와 상기 팽창 관 사이에 마련되고, 상기 응축기와 상기 팽창 관 사이에 연결되는 제1냉매 관; 및
   내부에 상기 제1냉매 관을 수납하여 이중 관을 형성하며, 상기 증발기와 상기 압축기 사이에 연결되는 제2냉매 관;을 포함하고,
   상기 증발 관의 체적 대비 상기 제2냉매 관의 체적과 상기 제1냉매 관의 체적의 차이인 차 체적이 70% 내지 130%가 되도록 하며, 상기 차 체적은,
   내경을 기준으로 상기 제1냉매 관에 대해 산출되는 제1체적 및
   외경을 기준으로 상기 제2냉매 관에 대해 산출되는 제2체적에 대해 상기 제2체적에서 상기 제1체적을 차감한 체적인 것을 특징으로 하는 극초저온 냉동고.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1냉매 관과 상기 제2냉매 관은,
   냉매의 이동 방향이 상호 역방향인 것을 특징으로 하는 극초저온 냉동고.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1냉매 관과 상기 응축기 사이에 마련되며,
   상기 응축기에서 토출되는 냉매의 습기 및 이물질을 제거하는 필터 드라이어(Filter Dryer);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극초저온 냉동고.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2냉매 관은,
   둘레 면에서 중심부를 향하는 평면의 코일형태로 형성되고 상기 중심부는 돌출되어 상기 팽창 관에 연결되는 것을 특징으로 하는 극초저온 냉동고.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2냉매 관은,
   상기 증발 관과 동일한 길이를 가지며, 이때, 상기 차 체적이 상기 증발 관의 내경 체적과 일치하는 것을 특징으로 하는 극초저온 냉동고.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2냉매 관은,
   발포 우레탄에 의해 몰딩되는 것을 특징으로 하는 극초저온 냉동고.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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