The needs for the cryocooler which has high reliability and long MTTF are increased in the military and commercial thermal imaging system The gas contamination wear, leakage of the working fluid, fatigue and etc. have the significant effects on the reliability and MTTF(Mean Time To Failure) or MTBF(Mean Time Between Failure) of the Stirling cryocooler. In the KIMM, the Stilting cryocooler with the linear compressor was released after the several performance tests were performed. This paper describe the experimental facility for the MTTF evaluation and some typical results of the Stilling cryocooler.
Cooling with easy, reliable cryocooler is highly desirable for the commercial and military application The pulse tube refrigerator has no moving parts at the cold end, so that the mechanical vibration and magnetic noise can be reduced to the low level with higher relaibility and longer lifetime than the Stilting cryocooler. The inertance tube improve the performance of pulse tube refrigerator by providing optimal phase shift between pressure and amss flow rate, and it is easiest to implement at large cooling capacity and high operating frequency. In this study, the performance of the inertance pulse tube refrigerator was investigated by analysis. The results show the influence of the diameter and length of the inertance tube on the performance of the refrigerator.
To obtain superconducting state, a reliable cryocooler system is required. Structural and thermal design have been performed to design cryocooler system operated with reverse Brayton cycle using gas neon as refrigerant. This cryocooler system consists of compressor recuperator, coldbox, control valves and has 1 ㎾ cooling capacity. Heat loss calculation was conducted for the given cryocooler system by considering the conduction and radiation through the multi-layer insulation (MLI) and high vacuum. The results can be summarized as; conduction heat loss is 7 W in valves and access port and radiation heat loss is 18 W through the surface of cryocooler. The full design specifications were discussed.
This paper presents the results of a series of performance tests for the Stilting cryocooler. A free piston and free displacer(FPFD) Stilting cryocooler for cooling infrared and cryo-sensors is currently under development at KIMM. Our coolers are specifically designed to work in the thermal imaging device and to meet requirements such as cooling capacity, COP and high reliability. In this work, Stilting cryocooler is designed, manufactured and fabricated, and performance characteristics for the cooling capacity / applied input power and cool down time are investigated. This cooler delivers approximately 0.9W cooling at 80K for 30W ~ 40W of input power. And, It takes approximately 2 minutes to cool down to 80K at the ambient temperature of 23$^{\circ}C$.
This paper presents the results of a series of performance tests for the Stilting cryocooler. A free piston and free displacer(FPFD) Stilting cryocooler for cooling infrared and cryo-sensors is currently under development at KIMM. Our coolers are specifically designed to work in the thermal imaging device and to meet requirements such as cooling capacity, COP and high reliability. In this work, Stilting cryocooler is designed, manufactured and fabricated, and performance characteristics for the vibration, acoustic noise, EMI and leak rate are evaluated. Vibration outputs are measured to 20KHz for compressor and expander, respectively. And, the objective of noise test is a noise level, less than 30㏈ at 5 m. EMI tests are carried out according to the standard MIL-STD-461C tests RE01 and RE02. Leak test for the Stilting cryocooler is performed by bombing method.
This paper describes the effect of rotating frequency on the pulse tube of Stirling type pulse tube refrigerator. Various conditions were analyzed by two-dimensional analysis with several dominant non-dimensional parameters. With the additional pressure term influenced by centrifugal force in rotating condition, the linearized conservation equations of mass, momentum, energy of the gas were solved to obtain the first order variables and calculate the enthalpy flow in rectangular coordinates. The rotational effect in pulse tube for the refrigerator's performance were quantitatively evaluated. According to the first order analysis, the enthalpy flow decreases with the rotating speed.
Performance of integral type Stirling refrigerator used for cooling infrared detector is affected by principal factors such as design factors and operating factors. Operating factors include charging pressure and operating frequency. The purpose of this paper is to examine the basic design analysis on the integral type Stirling refrigerator and the changes in performance through experiments on operating factors.
Stirling cryocooler is relatively compact, reliable, commercially available. and uses helium as a working fluid. Over the past decade and a half, there has been rapid development of Stirling cryocooler, mainly for military and space applications. Stirling cryocoolers have been widely used lot the cooling of infrared sensors and high temperature superconducting filters to the temperature of the liquid nitrogen. The Stirling cryocooler with the rotary compressor is applicable to the cooling device for the compact mobile thermal imaging system, because the cryocoolers have the compact structure and light weight. In this paper, integral Stirling cryocooler is designed, manufactured and fabricated, and performance characteristics are investigated. This cooler delivers approximately 0.6W cooling at 80K for 20W of input power from 24V DC power supply.
Most J-T (Joule-Thomson) refrigerators use a Giaque-Hampson type heat exchanger due to its excellent thermal performance and compactness. The cryoprobe (cryosurgical probe) treating prostate cancer usually has a dimension of 17 gauge (1.6 mm diameter), so it does not have enough space to bear a Giaque-Hampson type heat exchanger. In this paper, the triplet heat exchanger is adopted as the heat exchanger of cryoprobe, and the performance is investigated with an experimental test. The result shows that the triplet heat exchanger can be substituted for Giaque-Hampson type heat exchanger in the application of cryosurgery.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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