KR20120026157A - 극저온 냉동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 단순하여 소형화가 가능한 냉동장치를 제공하기 위한 것으로서, 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 액상냉매를 저압 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브를 포함하는 냉동장치의 냉매는 서로 다른 비등점을 갖는 냉매를 혼합한 혼합냉매이고, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에는 응축기를 통과한 냉매 중에 남아 있는 기상냉매를 액상냉매로 상 변환하는 기상냉매제거수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

극저온 냉동장치{Extremely Low Temperature Refrigerative Apparatus}

본 발명은 냉동장치에 관한 것으로서, 상세하게는 구조가 단순하여 좁은 공간에 설치가 가능할 뿐만 아니라, 제작 단가를 낮출 수 있는 극저온 냉동장치에 관한 것이다.

타박상이나, 부종 또는 화상 등을 치료하는 방법으로 냉찜질 방법이 사용되고 있다. 냉찜질은 찜질되는 부위의 온도를 낮추어 세포 내의 대사 작용을 늦춰 주기 때문에 손상으로 인한 염증과 부종을 감소시키고, 손상된 부위의 혈관을 수축시켜 내부의 출혈을 감소시키며, 국소적인 마취 효과가 있어서 손상부위의 통증을 없애주는 진통 효과가 있는 것으로 확인되고 있다.

이러한 냉찜질의 효과를 극대화시킨 방법으로 극저온 냉동 요법이 개발된 바 있다. 극저온 냉동 요법은 초저습-초저온(-130?-160˚C) 환경에 환자의 몸 전체나 일부를 초단시간 접촉키는 방법이다. 극저온 냉동요법에 의하면 염증과 부종의 감소, 통증감소 등의 효과가 강화될 뿐만 아니라 통상의 냉찜질 요법에 비해 인체의 면역력과 스트레스에 대한 저항력을 증진시키는데 월등한 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 극저온 냉동요법은 류머티스 관절염을 비롯해 강직성 척추염, 염증성 관절염, 아토피 등의 피부 질환 등의 치료와 예방, 수술 전후의 급만성 통증의 제어 등을 위해 활용되고 있다.

극저온 냉동 요법을 하기 위해서는 극저온 환경을 만들기 위한 냉동장치가 필요하다. 이러한 냉동장치의 일예를 도 1에 도시하였다.

도시한 바와 같이 종래의 극저온 냉동장치는, 각각 압축기(10), 팽창밸브(30)를 구비한 3개의 직렬(cascade) 냉동 스테이지(100, 200, 300), 각 스테이지의 사이의 열교환기(51, 52), 제1스테이지(100)의 응축기(20) 및 제3스테이지(300) 후단의 증발기(40)로 구성되어 있다. 상기 열교환기(51, 52)는 전단의 스테이지에 대해서는 응축기의 역할을 하고 후단의 스테이지에 대해서는 증발기의 역할을 한다. 상기 증발기(40)는 냉장실 내부의 공기와 열을 흡수하는 기능을 한다. 이에 따라 후단의 스테이지로 갈수록 보다 차게 냉매가 냉각되고, 최종 스테이지의 증발기(40)에 의해 냉동실이 극저온으로 냉각되는 것이다.

이하, 이러한 종래 냉동장치의 작동과정을 보다 상세히 설명한다.

제1스테이지를 구성하는 압축기, 응축기 및 팽창밸브에 의해 제1스테이지에 연결된 열교환기(51)(증발 기능)가 소정의 1차온도(예들 들면 -35℃)로 냉각된다. 1차온도로 냉각된 열교환기(51)가 제2스테이지에서 응축기의 역할을 하여 제2스테이지에 흐르는 냉매를 응축시키므로 제2스테이지의 팽창밸브를 통과한 냉매는 열교환기(52)(증발 기능)에서 증발하며, 이에 따라서 열교환기(52)는 더욱 낮은 소정의 2차온도(예를 들면 -75℃)로 냉각된다. 2차온도로 냉각된 열교환기(52)는 다시 제3스테이지의 응축기 역할을 하여 제3스테이지의 냉매를 더욱 차게 응축한 상태로 팽창밸브로 전송하므로 증발기(40)는 극저온(약 -125℃)으로 냉동실을 냉각시키는 것이다.

이렇게 구성된 종래의 극저온 냉동장치는 상기한 바와 같이, 각각의 스테이지가 모두 압축기, 팽창밸브를 구비하여 3쌍의 구성요소가 중복 구성될 뿐만 아니라, 응축기, 열교환기 및 증발기를 더 포함하므로 전체적인 구조가 복잡하여 제작비용이 많이 소요됨을 물론, 장치가 커지므로 설치 장소에 제약을 받는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 구조가 단순하여 제작 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 좁은 공간에 설치될 수 있는 극저온 냉동장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보다 단순하여 소형화가 가능한 냉동장치를 제공하기 위한 것으로서, 상온저압의 기상냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 액상냉매를 저압 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브 및, 상기 팽창밸브에서 팽창된 액상냉매를 증발시키면서 외부의 열을 흡수하여 저온저압의 기상냉매를 압축기로 보내는 증발기를 포함하는 냉동장치에 있어서, 상기 냉동장치의 냉매는 서로 다른 비등점을 갖는 냉매를 혼합한 혼합냉매이고, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에는 응축기를 통과한 냉매 중에 남아 있는 기상냉매를 액상냉매로 상 변환하는 기상냉매제거수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

냉동장치는 증발기에서는 도입되는 냉매 중 액상냉매의 비율이 높을수록 냉동효율이 높다. 따라서, 응축기를 통과한 냉매가 충분하게 액상으로 상 변화되어 액상인 상태에서 팽창밸브로 공급되어야 하며, 이를 위해 상기 기상냉매제거수단이 설치된다.

증발기로 도입되는 냉매의 액상 비율을 높이기 위해서는 상기 기상냉매제거수단을 두 개 이상 설치하는 것이 바람직하고, 각각의 기상냉매제거수단은 상기 응축기에서 응축된 냉매 중 액상냉매로부터 기상냉매를 분리하는 기액분리기와; 상기 기액분리기에서 분리된 액상냉매의 냉기로 기상냉매를 냉각시켜 기상냉매를 액화하시키는 열교환기;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 기액분리기는, 수직으로 세워지고 기상 및 액상냉매가 혼합된 냉매가 통과하는 기액분리관과; 상기 기액분리관의 내부에 충진된 불활성 충진재와; 상기 기액분리관 내부의 하부에 모여진 액상냉매를 배출하는 액상냉매배출관과; 상기 불활성 충진재를 통과한 기상냉매가 배출되는 기상냉매배출관;을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 열교환기는 액상냉매의 냉기로 기상냉매를 냉각시켜 액상화하기 위한 것으로 액상냉매가 기상냉매의 열을 보다 많이 흡수 할 수 있어야 한다. 따라서, 액상냉매가 통과하는 액상냉매 통과코일과 기상냉매가 통과하는 기상냉매 통과코일을 서로 접촉된 상태로 설치하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 냉매로 비등점이 서로 다른 냉매를 혼합한 혼합냉매를 사용하고, 기액분리기와 열교환기를 설치하여 증발기를 통과한 냉매 중에 남아 있는 기상냉매를 충분히 액상화한 후 팽창 및 증발시킴으로서 단일의 냉동 사이클만으로도 냉동실을 극저온으로 냉동시킬 수 있다.

즉, 종래와 같이 다단의 냉동 스테이지를 구비하지 않고, 기액분리기와 열교환기에 기상냉매를 반복 순환시켜 충분히 액상화한 후 팽창 및 증발시킴으로서 구성은 단순하되 냉동 효율은 높은 냉동장치를 제공할 수 있는 것이다.

또한, 기액분리기에 의해 냉매 중에 포함된 오일을 여과하여 오일이 팽창밸브나 증발기로 제공되지 않고 압축기로 바로 공급되게 함으로서 오일의 응고에 의한 증발기 모세관의 폐색(閉塞)을 방지할 수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 종래의 극저온 냉동장치의 일예의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉동장치의 일예의 구성도,
도 3은 본 발명을 구성하는 기액분리기의 구성도,
도 4는 본 발명을 구성하는 열교환기의 구성도,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

먼저, 본 발명의 극저온 냉동장치는 상기에서 설명한 바와 같이 치료용으로 사용되는 것을 일예로 설명하였으나, 극저온 냉동을 요하는 물건을 보관하는 용도로도 사용될 수 있는 것으로 이러한 설명이 본 발명의 청구범위를 제한하는 것이 아니다.

본 발명은 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라, 제작에 소요되는 비용이 적게 드는 극저온 냉동장치를 제공하기 위한 것으로서, 규모가 작음에도 냉각 효율을 높이기 위해, 냉매는 서로 다른 비등점을 갖는 냉매를 혼합한 혼합냉매를 사용하였고, 응축기에 의해 응축된 냉매 중의 기상냉매를 액상화하여 액상냉매의 비율을 높이기 위하여 기상냉매제거수단(1)를 구비하고 있다.

이러한 본 발명의 극저온 냉동장치는 상기한 기상냉매제거수단(1)을 제외한 구성요소들은 통상의 냉동장치를 구성하는 구성요소와 동일 유사하다. 즉, 본 발명의 장치는 저온저압의 기상냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)를 통과한 액상냉매를 저압 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브(30) 및, 상기 팽창밸브에서 팽창된 액상냉매를 증발시키면서 외부의 열을 흡수하여 저온저압의 기상냉매를 압축기로 보내는 증발기(40)를 포함하고 있으나, 이러한 구성요소는 통상의 냉동장치를 구성하는 것과 동일, 유사한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

전술한 바와 같이 본 발명의 요지의 하나는 혼합냉매로서, 이는 비등점이 낮은 두 종류 이상의 냉매를 혼합한 비공비 혼합냉매가 이고, 비등점은 -130˚C내지 -160˚C이다.

본 발명의 또 다른 특징은 응축기(20)에서 응축된 냉매 중에 기상냉매를 제거하여 액상냉매의 비율을 높인 것이다.

통상적으로 냉동장치의 냉동 효율은 증발기(40)에서 증발되는 냉매의 양이 많을수록 높아지고, 증발기(40)에서 증발되는 냉매의 양은 응축기(20)에서 응축된 냉매의 양에 비례한다. 즉, 응축기(20)에서 응축되어 액상으로 상 변환된 액상냉매의 양이 비율이 높을수록 증발기(40)에서 증발되는 증발양이 많아지는 것이다. 따라서, 응축기(20)에서 응축되는 냉매는 최대한 많은 양이 액상으로 상 변환되어 기상냉매가 존재하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 통상적인 냉동기의 경우 응축기(20)에 의해 응축된 냉매는 완전하게 응축되지 못하여 냉매 중에는 액상냉매와 기상냉매가 공존하므로 증발양이 줄어 냉동효율이 떨어진다.

본 발명은 이러한 단점을 개선한 것으로 응축된 냉매 중에 남아 있는 기상냉매를 액상냉매로 상 변화시키기 위한 수단으로 상기한 기상냉매제거수단(1)이 설치되어 있다.

상기 기상냉매제거수단(1)은 하나만 설치될 수도 있으나, 하나만 설치할 경우 기상냉매가 액상화되는 효율이 낮으므로, 도 2에 도시한 바와 같이 두 개 이상을 직렬로 연결하여 설치하는 것이 바람직하며 이하에서는 3개의 기상냉매제거수단(1)을 설치한 것을 일예로 설명한다.

상기 기상냉매제거수단(1)은 상기 응축기(20)에 의해 응축된 액상냉매로부터 기상냉매를 분리하는 기액분리기(11)와; 상기 기액분리기(11)에서 분리된 액상냉매의 냉기로 기상냉매를 냉각시켜 기상냉매를 액화하는 열교환기(12);를 포함하여 구성된다.

상기 기상냉매제거수단(1)의 액상화 효율을 높이기 위해서는 액상냉매로부터 기상냉매를 효율적으로 분리할 수 있어야 한다. 따라서 상기 기액분리기(11)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 수직으로 설치되고 기상 및 액상냉매가 혼합된 냉매가 통과하는 기액분리관(111)과; 상기 기액분리관(111)의 내부에 충진된 불활성 충진재(112)와; 상기 기액분리관(111)의 하부에 모여진 액상냉매를 배출하는 액상냉매배출관(113)을 포함하여 구성된다.

상기 기액분리관(111)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로 구불구불한 미앤더(Meander) 형태로 구성되고, 아래쪽 절곡부의 최 저면에 상기한 액상냉매배출관(113)이 연결되며, 냉매가 상방으로 흐르는 부분에 상기 불활성 충진재(112)가 설치되어 있다.

상기 불활성 충진재(112)는 기상냉매만을 통과시켜 액상냉매가 기액분기관(111)의 내부에 남아 있게 하기 위한 것으로, 냉매 또는 오일과 반응하지 않고 화학적으로 안정한 어떠한 재질의 것도 가능하지만, 금속섬유 또는 금속볼인 것이 바람직하다. 또한 상기 불활성 충진재(112)는 기상냉매는 원활히 통과되도록 공극이 비교적 크게 충진되어 있는 것이 바람직하다.

상기 액상냉매배출관(113)은 상기 충진재(112)를 통과하지 못하고 기액분리관(111) 내의 하부에 고인 액상냉매를 배출시키기 위한 관으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 기액분리관(111)의 아래에 형성된 절곡부 각각에 분기관을 연결하고 분기관을 하나의 관에 연결하여 구성하였다.

상기와 같이 구성된 기액분리기(11)는 기액분리관(111)의 입구(11a)를 통해 유입된 기상냉매를 포함한 냉매가 충진재(112)를 통과하면서 액상냉매는 여과되어 액상냉매배출관(113)으로 배출되고, 기상냉매만 출구(11b)를 통해 배출된다. 상기 기액분리기(11)로부터 배출되는 액상냉매와 기상냉매는 상기 열교환기(12)로 유입된다.

상기 열교환기(12)는 저온고압의 액상냉매가 외부의 열을 흡수하는 과정에서 발생되는 냉기로 기상냉매를 냉각시켜 액상냉매로 상 변화시키는 역할을 한다.

상기 열교환기(12)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 액상냉매배출관(113)을 통해 배출되는 액상냉매가 통과하는 액상냉매통과코일(121)과, 상기 기액분리관(111)의 출구(11b)로부터 배출되는 기상냉매가 통과하는 기상냉매통과코일(122)로 구성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 액상냉매통과코일(121)은 증발기(40)와 압축기(10) 사이의 냉매라인(L)에 연결되고, 상기 기상냉매통과코일(122)은 후단에 설치된 기액분리기(11)에 연결되거나 팽창밸브(30)에 연결된다.

상기 액상냉매통과코일(121) 내부에 저온고압의 액상냉매가 통과하는 과정에서 외부의 열을 흡수하고, 이 때의 냉기가 상기 기상냉매통과코일(122)에 전달되어 기상냉매가 냉각되어 액상냉매로 상 변환되는 것이다. 상기 두 개의 코일(121, 122)은 서로 가까이 설치하여 액상냉매통과코일(121)의 냉기가 보다 효율적으로 기상냉매통과코일(122)에 전달되게 하였다.

액상냉매는 상기 액상냉매통과코일(121)을 통과하는 기상냉매와 열교환하여 일부가 기상냉매로 상 변환된다.

상기 기상냉매통과코일(122)를 통과하면서 냉각되어 액상화된 액상냉매를 포함한 기상냉매는 후단의 기액분리기(11)로 유입되어 다시 기액분리후 열교환 과정을 거치게 된다. 이러한 과정을 수차례 반복함으로서 기상냉매의 대부분이 액상냉매로 상 변화된 상태로 팽창밸브(30)에 공급되는 것이다.

도 2에 도시하고 상기한 바와 같이, 상기 액상냉매통과코일(121)은 냉매라인(L)에 연결되어 있어 이를 통과한 냉매는 냉매라인(L)의 냉매와 혼합된다. 따라서, 액상냉매통과코일(121)을 통과한 냉매와 증발기(40)와 압축기(10) 사이의 냉매라인(L)의 냉매는 동일한 상태이어야 한다.

상기 액상냉매통과코일(121)을 통과한 냉매는 기상냉매 포함하고 있기는 하지만 액상냉매의 비율이 높은 저온 고압 액체 상태이고, 증발기를 통과한 냉매는 고온 저압의 기체 상태이므로 두 냉매를 같은 상태로 만들기 위해 보조팽창밸브(13)와 냉각열교환코일(123)을 구비하고 있다.

상기 보조팽창밸브(13)는 상기 액상냉매통과코일(121)의 후단에 설치되어 액상냉매통과코일(121)을 통과한 저온 고압 액상냉매를 팽창시켜 온도와 압력을 낮춘 후 냉매라인(L)으로 공급한다.

상기 냉각열교환코일(123)은 응축기(40)와 압축기(10) 사이에 설치되어 상기 액상냉매통과코일(121)의 냉기에 의해 그 내부에 흐르는 냉매를 냉각시킨다.

액상냉매통과코일(121)과 냉각열교환코일(123) 사이에서 열교환이 이루어져 두 냉매는 동일한 온도가 되고, 액상냉매통과코일(121)을 흐르는 냉매는 보조팽창밸브(13)를 통과하며 기화되어 냉매라인(L)에 흐르는 냉매와 동일한 상태가 된다.

상기한 바와 같이 증발기(40)를 통과한 냉매는 고온저압의 기체 상태이고, 이는 상기 냉각열교환코일(123)을 통과하면서 열교환하여 냉각되지만 압축기(10)에서 요구하는 상온까지 낮아지지 않는 다.

압축기(10)로 유입되는 냉매의 온도를 상온까지 낮추기 위해 예열교환기(14)를 더 설치할 수 있다.

상기 예열교환기(14)는 도 2에 도시한 바와 같이, 응축기(20)와 기상냉매제거수단(1) 사이에 설치된 저온고압냉매코일(141)과, 상기 증발기(40)와 압축기(10) 사이에 연결된 저온저압냉매코일(142)로 구성되어 있다.

상기 저온고압냉매코일(141)의 내부에 흐르는 냉매는 응축기(20)에서 응축된 냉매로 저온저압냉매코일(142)의 내부에 흐르는 냉매보다 온도가 낮으므로 두 코일(141, 142) 사이에 열교환이 이루어져 압축기(10)로 공급되는 냉매가 상온으로 냉각되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 냉동장치의 작동을 설명한다.

압축기를 비롯한 다른 구성요소의 작용은 종래의 냉동장치를 구성하는 구성요소와 동일 유사한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 다수의 기상냉매제거수단(1)이 설치된 냉동장치에서 냉매의 흐름 즉, 액상냉매와 기상냉매의 흐름은 아래와 같다.

먼저, 액상냉매의 흐름에 있어서, 첫 번째와 두 번째 기상냉매제거수단으로부터 배출되는 액상냉매는 열교환기(12)의 액상냉매통과코일(121)을 통과하며 열교환하고, 보조팽창밸브(13)를 통과하며 상이 변환되어 저온 고압 기체 상태가 되어 냉매라인(L)으로 합류하여 압축기(10)로 유입된다.

기상냉매는 열교환기(12)의 기상냉매통과코일(122)를 통과하면서 열교환하여 일부가 액상으로 상 변환되어 액상냉매를 포함한 상태가 된다. 액상냉매를 포함한 기상냉매는 후단의 기액분리기를 통과하며 액상냉매와 분리되어 후단의 기액분리기로 유입되고, 분리된 액상냉매는 상기한 액상냉매와 같은 과정을 거쳐 냉매라인(L)으로 합류하여 압축기(10)로 유입된다.

상기와 같이 다단의 기상냉매제거수단(1)을 통과하면서 기상냉매의 대부분은 상변환되어 액상냉매가 되고, 이 액상냉매가 팽창밸브(30)를 통과하면서 저온 저압으로 팽창된 상태로 증발기(40)로 공급된다.

저온 저압의 액상냉매는 증발기(40)를 통과하면서 외부의 열을 흡수하여 고온 저압의 기체가 된다.

증발기(40)를 통과한 고온 저압의 기상냉매를 압축기(10)로 공급하기 위해서는 상온 저압으로 냉각시켜야 한다. 고온 저압의 기상냉매는 상기 열교환기(12)의 냉각열교환코일(123)을 통과하면서 액상냉매통과코일(121)의 냉매와 열교환하여 점차 냉각된다.

고온 저압의 기상냉매가 상기 열교환기(12)들을 통과하면서 냉각되어도 압축기(10)에서 원하는 온도로 낮추어지지 않을 수 있다. 이렇게 냉각이 덜 이루어진 냉매를 냉각시키기 위해, 냉매는 상기 예열교환기(14)의 저온저압냉매코일(142)를 통과하며 저온고압냉매코일(141)을 통과하는 냉매와 열교환을 하게 된다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 극저온 냉동장치는 다단으로 설치된 기상냉매제거수단(1)을 통과하면서 기상냉매가 액화되어 액상냉매가 되므로 팽창밸브(30)로 유입되는 냉매 중 액상냉매의 비율이 높아진다. 이에 따라 팽창밸브(30)에서 저온 저압의 액상 냉매로 팽창되는 양이 많고, 증발기(40)에서 증발되는 냉매의 양이 증가함으로서 냉동 효율이 높아지는 것이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미치는 것으로 이해하여야 한다.

1 : 기상냉매 제거수단
11 : 기액분리기
111 : 기액분리관 11a : 입구 11b : 출구
112 :충진재
113 : 액상냉매배출관
12 : 열교환기
121 : 액상냉매통과코일
122 : 기상냉매통과코일
123 : 냉각열교환코일
13 : 보조팽창밸브
14 : 예열교환기
141 : 고온냉매코일
142 : 저온냉매코일
10 : 압축기
20 : 응축기
30 : 팽창밸브
40 : 증발기

Claims (8)

1. 저온저압의 기상냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 액상냉매를 저압 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브 및, 상기 팽창밸브에서 팽창된 액상냉매를 증발시키면서 외부의 열을 흡수하여 저온저압의 기상냉매를 압축기로 보내는 증발기를 포함하는 냉동장치에 있어서,
   상기 냉동장치의 냉매는 혼합냉매이고,
   상기 응축기와 팽창밸브 사이에는 응축기에서 응축된 냉매 중에 남아 있는 기상냉매를 액상냉매로 상 변환하는 기상냉매제거수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기상냉매제거수단이 두 개 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기상냉매제거수단은,
   상기 응축기를 통과한 냉매 중 액상냉매와 기상냉매를 분리하는 기액분리기와;
   상기 기액분리기를 통과한 액상냉매의 냉기로 기상냉매를 냉각시켜 기상냉매를 액화하는 열교환기;로
   구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 기액분리기는,
   수직으로 설치되고 기상 및 액상냉매가 혼합된 냉매가 통과하는 기액분리관과;
   상기 기액분리관의 내부에 충진되어 기상냉매만을 통과시키는 불활성 충진재와;
   상기 기액분리관 내부의 하부에 모여진 액상냉매를 압축기 또는 팽창밸브로 공급하는 액상냉매배출관; 을
   포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 열교환기는,
   상기 기액분리기에서 분리된 액상냉매가 통과하는 액상냉매통과코일과, 상기 기액분리기에서 분리된 기상냉매가 통과하는 기상냉매통과코일이 서로 인접한 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 액상냉매통과코일은 2단으로 구성되고, 두 액상냉매통과코일 사이에는 보조팽창밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 혼합냉매는 비공비(非共沸) 혼합냉매인 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 응축기와 기상냉매제거수단 사이에는 증발기를 통과한 저온저압의 기상 냉매와 열교환하여 기상냉매제거수단으로 공급되는 냉매를 예열하는 예열교환기가 설치되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동장치.
   

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