KR101407948B1

KR101407948B1 - 발전기 냉각 시스템 및 냉각 방법

Info

Publication number: KR101407948B1
Application number: KR1020120110101A
Authority: KR
Inventors: 박병식; 이시우; 김혁주; 임용훈; 이재용; 이동현; 박화춘; 정대헌; 김용은
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-07-03
Also published as: WO2014054830A1; KR20140044425A

Abstract

본 발명은 냉각 유체의 냉각을 원활하게 함으로써 발전 장치의 냉각 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명에 따른 발전기 냉각 시스템은 터빈(20)에 연결되어 상기 터빈(20)과 함께 회전되는 회전축(11), 상기 회전축(11)의 중심부에 상기 회전축(11)과 함께 회전가능하도록 결합되는 회전자(12) 상기 회전자(12)의 회전 반경 외부에 위치되는 원통 형상의 고정자(14) 및 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구(35) 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구(34)를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구(35)와 냉각 유체 배출구(34) 사이에 냉각 유로(33)를 형성하는 하우징(10)을 포함하되, 상기 고정자(14)는 상기 고정자(14)의 내주면(17)으로부터 외주면(18)으로 관통형성되어, 상기 고정자(14)와 상기 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자(14)를 관통하여 상기 냉각 유체 배출구(34) 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이루는 서브 냉각 유로(36)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전기 냉각 시스템 및 냉각 방법{cooling system and method of power-generator}

본 발명은 발전기 냉각 시스템 및 냉각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자의 표면 회전 속도를 이용하여 냉각 유체의 유동을 원활하게 함으로써 냉각 성능을 향상시키는 발전기 냉각 시스템 및 발전기 냉각 방법에 관한 발명이다.

터빈 발전기는 일반적으로 회전축, 회전축을 회전시키는 터빈, 회전축에 결합된 회전자, 및 상기 회전자의 회전 반경 외각에 배치되는 고정자를 포함하여 구성된다.

고속 터빈 기반의 발전 장치에서는 회전자 및 고정자 등이 구비된 하우징 내부에서 기전력 발생에 따른 전기저항 및 구성요소 간 마찰 등에 의해 많은 양의 발열이 발생된다. 이러한 발열은 발전기 내부의 구성요소의 변형을 일으킬 수 있으며, 또 한편으로는 코일 등의 도전성 구성요소의 전기 저항을 증가시켜 발전 효율의 저하를 불러올 수 있다.

이러한 발열 문제를 해결하기 위한 냉각의 한 방법으로서, 냉각 유체를 하우징 내부로 유동시켜 냉각을 수행하는 것을 고려할 수 있다. 도1은 하우징의 내부에 냉각 유로를 형성하여 i) 고정자와 하우징 사이 및 ii) 고정자와 회전자 사이로 냉각 유체를 직접 유동시키는 냉각 방법을 나타내는 개념도에 해당한다. 도1에 나타낸 바와 같이, 상기 냉각 유로로 냉각 유체가 유동되는 경우, i) 고정자와 하우징 사이로는 배출구와의 압력차에 의하여 냉각 유체가 원활하게 유동된다. 그러나, ii) 고정자와 회전자 사이에 형성된 공간으로는 상기 공간의 양 단의 압력이 동일하여 냉각 유체가 원활한 흐름을 형성하지 못하고, 결과적으로 냉각 성능에 한계가 발생하는 문제점이 있다.

상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 본 발명은 냉각 유체의 냉각을 원활하게 함으로써 냉각 성능을 향상시키는 발전기 냉각 시스템 및 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 발전기 냉각 시스템은, 터빈에 연결되어 상기 터빈과 함께 회전되는 회전축, 상기 회전축의 중심부에 상기 회전축과 함께 회전가능하도록 결합되는 회전자, 상기 회전자의 회전 반경 외부에 위치되는 원통 형상의 고정자, 및 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구와 냉각 유체 배출구 사이에 냉각 유로를 형성하는 하우징을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 고정자는 상기 고정자의 내주면으로부터 외주면으로 관통형성되어, 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자를 관통하여 상기 냉각 유체 배출구 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로의 일 경로를 이루는 서브 냉각 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서브 냉각 유로는 적어도 하나 이상의 관통구로 이루어지거나, 상기 고정자의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 서브 냉각 유로에는 상기 절단된 종단면을 상호 연결하는 복수의 베인이 마련되며, 상기 베인은 상기 종단면의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징은 상기 고정자의 상기 외주면 외각에 위치되어, 상기 냉각 유로를 흐르는 냉각 유체가 고정자 외각을 지나 상기 냉각 유체 배출구로 흘러갈 수 있도록 하는 외각 냉각 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 고정자는 상기 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 고정자 내부로 냉각 유체가 유동될 수 있도록 하여 상기 냉각 유로의 일부를 이루는 냉각홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉각홈은 상기 고정자의 외주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성되거나, 상기 냉각홈은 상기 고정자의 외주면과 내주면 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 냉각 유체는 상기 터빈에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 냉각 유체 유입구는 터빈 배출구에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템은, 터빈에 연결되어 상기 터빈과 함께 회전되는 회전축 상기 회전축의 중심부에 상기 회전축과 함께 회전가능하도록 결합되는 회전자, 상기 회전자의 회전 반경 외각에 위치되되 상기 회전자의 중심부을 기준으로 양측으로 상호 이격되어 설치되는 원통 형상의 한 쌍의 고정자, 및 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구와 냉각 유체 배출구 사이에 냉각 유로를 형성하는 하우징을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 한 쌍의 고정자의 상호 이격된 공간은, 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자 사이의 공간을 지나 상기 냉각 유체 배출구 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로의 일 경로를 이루는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 이격된 공간에는 상기 하우징에 고정되어 상기 회전자 측으로 연장된 복수의 베인이 마련되고, 상기 베인은 상기 이격된 공간의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 베인이 고정된 하우징에는 각각의 상기 베인 사이로 몰려진 냉각 유체가 냉각 유체 배출구로 빠져나갈 수 있도록 환형의 냉각 유체 수렴부를 마련한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고정자는 상기 원통형상의 길이 방향으로 형성되며, 고정자 내부로 냉각 유체가 유동될 수 있도록 하여, 상기 냉각 유로의 일 경로를 이루는 냉각홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 냉각홈은 상기 고정자의 외주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉각홈은 상기 고정자의 외주면과 내주면 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 발전기 냉각 방법은 냉각 유체를 이용하여 하우징 내부를 냉각하는 발전기 냉각 방법으로서, 상기 냉각 유체가 상기 하우징의 일측 또는 양측에 위치되는 냉각 유체 유입구를 통하여 유입되어 상기 하우징의 중심부로 이어지는 냉각 유로를 통하여 유동되는 제1냉각단계, 상기 냉각 유체가 상기 하우징의 중심부에 배치되는 원통형상의 고정자와 상기 고정자의 내측에 위치되는 회전자 사이의 공간을 통하여 유입되는 제2냉각단계, 상기 고정자와 회전자 사이의 공간으로 유입된 상기 냉각 유체가 상기 회전자의 회전에 의한 원심력에 의하여 상기 고정자의 외주면과 내주면을 관통하여 형성된 서브 냉각 유로를 통하여 고정자 외측방향으로 향하는 유동을 형성하는 제3냉각단계, 상기 제3냉각단계를 거친 냉각 유체가 응축기로 이어지는 냉각 유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출되는 제4냉각단계를 포함하여 하우징 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 서브 냉각 유로는 적어도 하나 이상의 관통구로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서브 냉각 유로는 상기 고정자의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2냉각단계는 상기 고정자의 상기 외주면 외각의 하우징에 위치되어 냉각 유로로부터 고정자 외주면을 지나 냉각 유체 배출구로 이어지는 외각 냉각 유로로 냉각 유체가 유입되는 제2-1냉각단계를 더 포함하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-1냉각단계를 거친 냉각 유체를 상기 냉각 유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-1냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제2냉각 단계는 상기 고정자의 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 상기 냉각 유로의 일부를 이루는 냉각홈으로 냉각 유체가 유입되는 제2-2냉각단계를 더 포함하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-2냉각단계를 거친 냉각유체를 상기 냉각유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-2냉각단계를 터 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉각홈은 상기 고정자의 외주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성되거나, 상기 고정자의 외주면과 내주면 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기 냉각 방법은, 냉각 유체를 이용하여 하우징 내부를 냉각하는 발전기 냉각 방법으로서, 상기 냉각 유체가 상기 하우징의 일측 또는 양측에 위치되는 냉각 유체 유입구를 통하여 유입되어 상기 하우징의 중심부로 이어지는 냉각 유로를 통하여 유동되는 제1냉각단계, 상기 냉각 유체가 상기 하우징의 중심부에 배치되며 상호 이격 배치되는 원통 형상의 한 쌍의 고정자와 상기 회전자 사이의 공간을 통하여 유입되는 제2냉각단계, 상기 고정자와 회전자 사이의 공간으로 유입된 상기 냉각 유체가 상기 회전자의 회전에 의한 원심력에 의하여 상기 고정자 사이의 이격된 공간을 통하여 고정자 외측방향으로 향하는 유동을 형성하는 제3냉각단계, 상기 제3냉각단계를 거친 냉각 유체가 응축기로 이어지는 냉각 유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출되는 제4냉각단계를 포함하여 하우징 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제3냉각단계의 상기 이격된 공간에는 상기 하우징에 고정되어 상기 회전자 측으로 연장된 복수의 베인이 마련되고, 상기 베인은 상기 이격된 공간의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베인이 고정된 하우징에는 각각의 상기 베인 사이로 몰려진 냉각 유체가 냉각 유체 배출구로 빠져나갈 수 있도록 환형의 냉각 유체 수렴부를 마련한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제2냉각단계는 상기 고정자의 상기 외주면 외각의 하우징에 위치되며 냉각 유로로부터 고정자 외주면을 지나 냉각 유체 배출구로 이어지는 외각 냉각 유로로 냉각 유체가 유입되는 제2-1냉각단계를 더 포함하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-1냉각단계를 거친 냉각 유체를 상기 냉각 유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-1냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2냉각 단계는 상기 고정자의 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 상기 냉각 유로의 일부를 이루는 냉각홈으로 냉각 유체가 유입되는 제2-2냉각단계를 더 포함하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-2냉각단계를 거친 냉각유체를 상기 냉각 유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-2냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 냉각 유체를 이용하여 발전기 내부를 냉각시킴에 있어서, 고정자와 회전자 사이로 유입되는 냉각 유체의 유동을 원활하게 함으로써, 발전기의 냉각 성능을 향상시키는 효과가 있다. 보다 구체적으로는, 고정자와 회전자 사이에서 고정자와 하우징 사이로 향하는 추가적인 유로를 형성함으로써, 압력 차이 및 회전자의 회전에 따른 원심력을 이용하여 고정자와 회전자 사이로 유입된 냉각 유체의 유동을 원활하게 하여 냉각 성능을 증대시키는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 고정자에 냉각홈을 형성하여 냉각 유체를 그 내부로 흐르게 함으로써 냉각 성능을 한층 더 높일 수 있다.

또한, 베인을 마련하여 상기 고정자의 외측으로 향하는 유동을 더욱 강화시켜 발전기의 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 작동 유체를 냉각 유체로서 활용함으로써, 별도의 냉각 유체의 사용에 따른 복잡한 냉각 유로를 추가로 마련하여야 하는 문제점을 해소할 수 있다.

도1은 종래의 냉각 방법의 문제점을 나타내는 개념도에 해당한다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 주요 구성 및 냉각 유체의 흐름을 나타내는 요부 횡단면도에 해당한다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 고정자와 하우징의 연결 관계, 그리고 서브 냉각 유로 및 베인을 나타내는 종단면도에 해당한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 주요 구성을 나타내는 요부 횡단면도에 해당한다.
도5은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 냉각 유체 흐름을 나타내는 흐름도 및 고정자의 단면도에 해당한다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 냉각 유로를 포함하는 고정자를 나타내는 사시도에 해당한다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각홈을 포함하는 고정자를 나타내는 사시도에 해당한다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 냉각 유체 흐름을 나타내는 흐름도 및 베인과 냉각홈이 형성된 고정자를 나타내는 단면도에 해당한다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 냉각 공간, 베인, 및 냉각홈이 형성된 고정자를 나타내는 사시도에 해당한다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 주요 구성을 나타내는 요부 횡 단면도에 해당한다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 고정자가 마련된 발전기 냉각 시스템의 냉각 유체 흐름을 나타내는 흐름도 및 냉각홈이 형성된 고정자를 나타내는 단면도에 해당한다.
도12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 상호 이격된 한 쌍의 고정자와 하우징 및 하우징에 설치된 베인을 나타내는 요부 사시도에 해당한다.
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각홈이 형성된 고정자를 나타내는 사시도에 해당한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 각 실시예는 냉각 유체를 이용하여 발전기의 하우징(10) 내부를 냉각시킴에 있어서, 고정자(14)와 회전자(12) 사이로 유입되는 냉각 유체의 유동을 원활하게 함으로써, 발전기의 냉각 성능을 향상시키는 것을 공통된 특징으로 한다. 보다 구체적으로는, 고정자(14)와 회전자(12) 사이(이하, 고정자의 내측이라고 한다.)에서 고정자(14)와 하우징(10) 사이(이하, 고정자의 외측이라고 한다)으로 향하는 추가적인 유로를 형성함으로써, 상기 내, 외측의 압력 차이 및 회전자(12)의 회전에 따른 원심력을 이용하여 고정자의 내측으로 유입된 냉각 유체의 유동을 원활하게 하는 것을 공통된 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도2은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 주요 구성을 나타내는 요부 횡단면도에 해당한다. 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템은 크게 회전축(11), 회전자(12), 고정자(14), 하우징(10)을 포함하여 구성된다.

상기 회전축(11)은 터빈(20)에 연결되어 상기 터빈(20)과 함께 회전되며, 상기 회전자(12)는 상기 회전축(11)의 중심부에 상기 회전축(11)과 함께 회전가능하도록 결합된다. 그리고, 상기 고정자(14)는 상기 회전자(12)의 회전 반경 외부에 위치되는 원통 형상을 가진다. 일반적인 고정자(14)와 마찬가지로 원통형상의 내주면(16)에는 코일(13)을 감기 위한 코일(13) 권취부가 마련된다.

또한, 상기 하우징(10)은 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구(35) 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구(34)를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구(35)와 냉각 유체 배출구(34) 사이에 냉각 유로(33)를 형성한다. 여기서, 냉각 유로(33)는 냉각 유체 유입구(35)로부터 냉각 유체 배출구(34)로 이어지며, 하우징(10) 내부에서 냉각 유체가 유동되는 모든 유로를 포함하는 개념이다.

그리고, 상기 고정자(14)는 상기 고정자(14)의 내주면(16)으로부터 외주면(17)으로 관통형성된 서브 냉각 유로(36)를 포함한다. 상기 서브 냉각 유로(36)는 상기 고정자(14)와 상기 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자(14)를 관통하여 상기 냉각 유체 배출구(34) 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이룬다. 이러한 서브 냉각 유로(36)를 마련함으로써, 고정자의 내측으로부터 그 외측으로 냉각 유체가 원활하게 유동될 수 있다. 고정자의 외측은 냉각 유체 배출구(34)에 인접하여 내측에 비하여 압력이 낮게 형성되기 때문이다. 그리고, 회전자(12)의 회전에 따라 냉각 유체의 점성 내지 회전자(12)와의 마찰에 따른 회전 유동이 발생하게 되며, 상기 회전 유동의 원심력에 의해 고정자의 외측으로 향하는 유동이 발달된다. 이로써, 상기 고정자의 내측으로 유입된 냉각 유체가 그 외측으로 빠져나갈 수 있으므로, 상기 고정자의 내측에도 원활한 냉각 유체의 유동이 형성될 수 있다.

한편, 도2에 도시된 바와 같이, 냉각 유체 유입구(35)를 통하여 유입된 냉각 유체는 상기 냉각 유로(33)로 흐르게 되며, 일부는 외각 냉각 유로(38)로, 다른 일부는 상기 고정자(14)와 회전자(12) 사이의 공간, 즉 고정자(14) 내측으로 흐르게 된다. 그리고, 상술한 바와 같이, 고정자(14) 내측으로 유입된 냉각 유체는 상기 서브 냉각 유로(36)를 통하여 고정자(14) 외측으로 흐르게 되며, 상기 외각 냉각 유로(38)로 유입된 냉각 유체와 냉각 유체 수렴부(39)에서 합류되어 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 응축기로 배출된다. 여기서 응축기는 일반적인 랭킨사이클에서의 응축기를 의미한다.

한편, 상기 서브 냉각 유로(36)는 도6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 관통구로 이루어지거나, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(14)의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 이루어지는 것을 고려할 수 있다.

후자와 같이, 상기 서브 냉각 유로(36)가 고정자(14)의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 마련되는 경우, 도3, 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 상기 서브 냉각 유로(36)에는 상기 절단된 종단면을 상호 연결하는 복수의 베인(37)이 마련할 수 있다. 그리고, 상기 베인(37)은 디퓨져와 같은 역활을 수행하여 회전 유동에 따라 그 입구와 출구의 압력차이를 유발시킬 수 있도록, 상기 종단면의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지도록 형성시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 고정자(14)는, 도9 및 도13에 도시된 바와 같이, 상기 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 고정자(14) 내부로 냉각 유체가 유동될 수 있도록 하여 상기 냉각 유로(33)의 일부를 이루는 냉각홈을 더 포함하는 것이 바람직하다. 고정자(14) 내부를 직접 냉각시킴으로써 냉각 효과를 상승시킬 수 있으며, 냉각 유체의 유동을 보다 원활하게 하는 측면에서도 바람직하다.

이러한, 상기 냉각홈은, 도13에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(14)의 외주면(17)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성되거나, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(14)의 외주면(17)과 내주면(16) 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성되는 것을 고려할 수 있다.

한편, 본 발명의 냉각 유체는 작동 유체와는 다른 별도의 냉각 유체로 이루어 지거나, 또는 상기 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것 모두를 적용할 수 있다. 후자의 경우, 상기 냉각 유체 유입구(35)는 터빈 배출구(32)에 연결되는 것이 바람직하며, 이 경우 실질적으로 냉각 유체 유입구(35)와 터빈 배출구(32)는 동일한 구성에 해당하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 발전기 냉각 시스템의 또 다른 실시예는 하나의 고정자(14)가 아닌, 한 쌍의 상호 이격된 고정자(14)를 마련하여 상호 이격된 공간을 상기 서브 냉각 유로(36)와 동일한 역할을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 바탕으로 본 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다. 그리고, 작용관계 및 효과에 있어서 앞서 설명한 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도10은 본 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템의 주요 구성을 나타내는 횡단면도에 해당하고, 도11은 냉각 유체의 흐름을 나타내는 흐름도에 해당한다.

도10 및 도11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 냉각 시스템은 크게 회전축(11), 회전자(12), 고정자(14) 및 하우징(10)을 포함하여 구성된다. 여기서, 회전축(11), 회전자(12)의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하다.

본 실시예에 따른 고정자(14)는 한 쌍으로 마련되며, 상기 회전자(12)의 회전 반경 외각에 위치되되 상기 회전자(12)의 중심부을 기준으로 양측으로 상호 이격되어 설치된다. 그리고, 본 실시예에 따른 하우징(10)은 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구(35) 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구(34)를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구(35)와 냉각 유체 배출구(34) 사이에 냉각 유로(33)를 형성하는 점은 앞서 설명한 실시예와 동일하나, 그 세부적인 차이에 있어서는 이하 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 상기 한 쌍의 고정자(14)의 상호 이격된 공간이 상기 서브 냉각 유로(36)와 동일한 역할을 수행한다. 즉, 상기 고정자(14)와 상기 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자(14) 사이의 공간을 지나 상기 냉각 유체 배출구(34) 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이루는 것이다.

그리고, 상기 이격된 공간에는, 도12에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)에 고정되어 상기 회전자(12) 측으로 연장된 복수의 베인(37)이 마련되며, 상기 베인(37)은 상기 이격된 공간의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서의 상기 베인(37)은 하우징(10)에 설치되는 점에서 앞서 설명한 실시예와 그 차이점이 있다고 할 것이다.

한편, 상기 베인(37)이 고정된 하우징(10)에는 각각의 상기 베인(37) 사이로 몰려진 냉각 유체가 냉각 유체 배출구(34)로 빠져나갈 수 있도록 환형의 냉각 유체 수렴부(39)를 마련하는 것이 바람직하다. 상기 환형의 냉각 유체 수렴부(39)는 도12에 도시된 바와 같이 상기 베인(37)이 고정되는 하우징 내측면이 환형으로 함몰되어 형성되는 것을 고려할 수 있다. 한편, 동일한 목적을 달성하기 위하여 상기 냉각 유체 배출구(34)를 베인(37)의 개수 만큼 각 베인(37)의 사이에 연결되도록 마련하는 것도 고려할 수 있을 것이다.

그리고, 앞서 설명한 실시예와 같이, 상기 고정자(14)에 상기 원통형상의 길이 방향으로 형성되며, 고정자(14) 내부로 냉각 유체가 유동될 수 있도록 하여, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이루는 냉각홈을 마련하는 것을 고려할 수 있다. 그리고, 상기 냉각 유체가 상기 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것도 반영할 수 있을 것이다.

한편, 첨부된 도면은 대향 배치된 한 쌍의 터빈(20)을 포함하는 발전기를 나타내고 있으나, 이는 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명에 따른 발전기 냉각 시스템은 단일 터빈의 경우에도 적용될 수 있다.

한편, 증기 터빈을 비롯한 일반적인 터빈은, 작동 유체의 유동으로부터 모든 매커니즘이 비롯되는 본질적인 특성상, 작동 유체가 유입되는 터빈 후면 압력이 작동 유체가 배출되는 터빈 전면 압력보다 높게 형성된다. 이러한 터빈 전, 후면의 압력 차이에 의하여, 터빈 전면 방향으로 상기 압력차에 따른 축하중이 발생하게 된다. 일반적인 발전 장치에서는, 터빈에서 발생되는 이러한 축하중을 지지하기 위하여, 터빈에 연결된 회전축의 축방향에 수직한 스러스트 베어링(thrust bearing)을 두거나, 축방향 하중을 분담하는 볼 베어링(ball bearing)을 두는 것이 일반적이다. 그러나, 과도한 축하중이 발생될 경우, 베어링의 증가된 마찰에 의하여, 심지어는 베어링의 손상에 의하여 터빈 및 발전기의 회전체 전체에 파손을 일으켜 큰 손실이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 파손 문제를 근본적으로 방지하기 위하여, 축방향의 하중을 구조적으로 상쇄시킬 필요성이 요구된다. 특히, 상술한 스러스트 베어링 또는 볼 베어링이 아니라, 지지 하중의 범위가 낮은 증기 베어링(Air-bearing or Gas-bearing)을 이용하는 경우, 그 파손의 문제는 더욱 심각하게 된다.

따라서 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 터빈(20)을 한 쌍으로 마련하여 터빈 배출구(32)가 서로 마주보도록 회전축(11)의 양단에 대향 배치하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우, 각 터빈(20)에서 발생되는 축하중을 상호 구조적으로 상쇄시킬 수 있기 때문이다.

이하, 본 발명에 따른 발전기 냉각 방법에 대한 실시예를 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 발전기 냉각 방법은 냉각 유체를 이용하여 하우징(10) 내부를 냉각하는 발전기 냉각 방법에 관한 것이다. 본 실시예에 따른 발전기 냉각 방법은 이하의 제1냉각단계 내지 제4냉각단계를 포함하여 이루어진다.

먼저, 제1냉각단계는 상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 일측 또는 양측에 위치되는 냉각 유체 유입구(35)를 통하여 유입되어 상기 하우징(10)의 중심부로 이어지는 냉각 유로(33)를 통하여 유동되는 단계에 해당한다.

그리고, 제2냉각단계는 상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 중심부에 배치되는 원통형상의 고정자(14)와 상기 고정자의 내측에 위치되는 회전자(12) 사이의 공간을 통하여 유입되는 단계에 해당한다.

그리고, 제3냉각 단계는 상기 고정자(14)와 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 상기 냉각 유체가 상기 회전자(12)의 회전에 의한 원심력에 의하여 상기 고정자(14)의 외주면(17)과 내주면(16)을 관통하여 형성된 서브 냉각 유로(36)를 통하여 고정자(14) 외측방향으로 향하는 유동을 형성하는 단계에 해당한다.

마지막으로, 제4냉각단계는 상기 제3냉각단계를 거친 냉각 유체가 응축기로 이어지는 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출되는 단계에 해당한다.

여기서, 각 냉각단계는 편의상 냉각 유체의 흐름을 기준으로 제1~4의 서수를 붙인 것이다. 따라서, 각 단계가 반드시 시간적 순서를 가지고 수행된다고 볼 수 없다.

한편, 상기 서브 냉각 유로(36)는 적어도 하나 이상의 관통구로 이루어지거나, 상기 고정자(14)의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 이루어지는 것을 고려할 수 있다.

또한, 상기 서브 냉각 유로(36)에는 상기 절단된 종단면을 상호 연결하는 복수의 베인(37)이 마련되며, 상기 베인(37)은 상기 종단면의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지도록 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2냉각단계는 상기 고정자(14)의 상기 외주면(17) 외각의 하우징(10)에 위치되어 냉각 유로(33)로부터 고정자(14) 외주면(17)을 지나 냉각 유체 배출구(34)로 이어지는 외각 냉각 유로(38)로 냉각 유체가 유입되는 제2-1냉각단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-1냉각단계를 거친 냉각 유체를 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-1냉각단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제2냉각 단계는 상기 고정자(14)의 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 상기 냉각 유로(33)의 일부를 이루는 냉각홈으로 냉각 유체가 유입되는 제2-2냉각단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-2냉각단계를 거친 냉각유체를 상기 냉각유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-2냉각단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 냉각홈은 상기 고정자(14)의 외주면(17)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성되거나, 상기 고정자(14)의 외주면(17)과 내주면(16) 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성되는 것을 고려할 수 있다.

상기 냉각 유체는 상기 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 냉각 유체 유입구(35)는 터빈 배출구(32)에 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 발전기 냉각 방법의 또 다른 실시예는 하나의 고정자(14)가 아닌, 한 쌍의 상호 이격된 고정자(14)를 마련하여 상호 이격된 공간을 상기 서브 냉각 유로(36)와 동일한 역할을 수행하도록 하는 점에 차이가 있다.

본 실시예에 따른 냉각 유체를 이용하여 하우징(10) 내부를 냉각하는 발전기 냉각 방법은 이하의 제1냉각단계 내지 제4냉각단계를 포함하여 이루어진다.

먼저, 제1냉각 단계는 상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 일측 또는 양측에 위치되는 냉각 유체 유입구(35)를 통하여 유입되어 상기 하우징(10)의 중심부로 이어지는 냉각 유로(33)를 통하여 유동되는 단계에 해당한다.

그리고, 제2냉각단계는 상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 중심부에 배치되며 상호 이격 배치되는 원통 형상의 한 쌍의 고정자(14)와 상기 회전자(12) 사이의 공간을 통하여 유입되는 단계에 해당한다.

그리고, 제3냉각단계는 상기 고정자(14)와 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 상기 냉각 유체가 상기 회전자(12)의 회전에 의한 원심력에 의하여 상기 고정자(14) 사이의 이격된 공간을 통하여 고정자(14) 외측방향으로 향하는 유동을 형성하는 단계에 해당한다.

한편, 상기 제3냉각단계의 상기 이격된 공간에는 상기 하우징(10)에 고정되어 상기 회전자(12) 측으로 연장된 복수의 베인(37)이 마련되고, 상기 베인(37)은 상기 이격된 공간의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지도록 마련하는 것이 바람직하다.

상기 베인(37)이 고정된 하우징(10)에는 각각의 상기 베인(37) 사이로 몰려진 냉각 유체가 냉각 유체 배출구(34)로 빠져나갈 수 있도록 환형의 냉각 유체 수렴부(39)를 마련하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제2냉각단계는 상기 고정자(14)의 상기 외주면(17) 외각의 하우징(10)에 위치되며 냉각 유로(33)로부터 고정자(14) 외주면(17)을 지나 냉각 유체 배출구(34)로 이어지는 외각 냉각 유로(38)로 냉각 유체가 유입되는 제2-1냉각단계를 더 포함하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-1냉각단계를 거친 냉각 유체를 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-1냉각단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2냉각 단계는 상기 고정자(14)의 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 상기 냉각 유로(33)의 일부를 이루는 냉각홈으로 냉각 유체가 유입되는 제2-2냉각단계를 더 포함하며, 상기 제4냉각단계는 상기 제2-2냉각단계를 거친 냉각유체를 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-2냉각단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 사용된 상, 하, 좌, 우 등의 위치관계는 첨부된 도면을 중심으로 설명된 것으로서, 실시 태양에 따라 그 위치관계는 달라질 수 있다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 발명에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다고 할 것이다. 아울러, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 할 것이다.

이상에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예는 물론, 본 발명에 기존의 공지기술을 단순 주합하거나, 본 발명을 단순 변형한 실시 또한, 당연히 본 발명의 권리 범위에 해당한다고 보아야 할 것이다.

10: 하우징
11: 회전축
12: 회전자
13: 코일
14: 고정자
15: 코일 권선부
16: 냉각홈
17: 내주면
18: 외주면
19: 고정자 지지체
20: 터빈
31: 작동 유체 유입구
32: 터빈 배출구
33: 냉각 유로
34: 냉각 유체 배출구
35: 냉각 유체 유입구
36: 서브 냉각 유로
37: 베인
38: 외각 냉각 유로
39: 냉각 유체 수렴부
40: 베어링

Claims

터빈(20)에 연결되어 상기 터빈(20)과 함께 회전되는 회전축(11); 상기 회전축(11)의 중심부에 상기 회전축(11)과 함께 회전가능하도록 결합되는 회전자(12); 상기 회전자(12)의 회전 반경 외부에 위치되는 원통 형상의 고정자(14); 및 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구(35) 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구(34)를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구(35)와 냉각 유체 배출구(34) 사이에 냉각 유로(33)를 형성하는 하우징(10);
을 포함하되,
상기 고정자(14)는,
상기 고정자(14)의 내주면(17)으로부터 외주면(18)으로 관통형성되어, 상기 고정자(14)와 상기 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자(14)를 관통하여 상기 냉각 유체 배출구(34) 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이루는 서브 냉각 유로(36)를 포함하는 발전기 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서브 냉각 유로(36)는,
적어도 하나 이상의 관통구로 이루어진 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서브 냉각 유로(36)는,
상기 고정자(14)의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제3항에 있어서,
상기 서브 냉각 유로(36)에는 상기 절단된 종단면을 상호 연결하는 복수의 베인(37)이 마련되며, 상기 베인(37)은 상기 종단면의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 하우징(10)은,
상기 고정자(14)의 상기 외주면(18) 외각에 위치되어, 상기 냉각 유로(33)를 흐르는 냉각 유체가 고정자(14) 외각을 지나 상기 냉각 유체 배출구(34)로 흘러갈 수 있도록 하는 외각 냉각 유로(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 고정자(14)는,
상기 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 고정자(14) 내부로 냉각 유체가 유동될 수 있도록 하여 상기 냉각 유로(33)의 일부를 이루는 냉각홈(16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제6항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제7항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)과 내주면(17) 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각 유체는 상기 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 냉각 유체 유입구(35)는 터빈 배출구(32)에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
터빈(20)에 연결되어 상기 터빈(20)과 함께 회전되는 회전축(11); 상기 회전축(11)의 중심부에 상기 회전축(11)과 함께 회전가능하도록 결합되는 회전자(12); 상기 회전자(12)의 회전 반경 외각에 위치되되 상기 회전자(12)의 중심부을 기준으로 양측으로 상호 이격되어 설치되는 원통 형상의 한 쌍의 고정자(14); 및 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입구(35) 및 냉각 유체가 배출되는 냉각 유체 배출구(34)를 포함하며, 상기 냉각 유체 유입구(35)와 냉각 유체 배출구(34) 사이에 냉각 유로(33)를 형성하는 하우징(10);
을 포함하되,
상기 한 쌍의 고정자(14)의 상호 이격된 공간은, 상기 고정자(14)와 상기 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 냉각 유체가 상기 고정자(14) 사이의 공간을 지나 상기 냉각 유체 배출구(34) 측으로 유동될 수 있도록 하고, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이루는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제10항에 있어서,
상기 이격된 공간에는 상기 하우징(10)에 고정되어 상기 회전자(12) 측으로 연장된 복수의 베인(37)이 마련되고, 상기 베인(37)은 상기 이격된 공간의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제11항에 있어서,
상기 베인(37)이 고정된 하우징(10)에는 각각의 상기 베인(37) 사이로 몰려진 냉각 유체가 냉각 유체 배출구(34)로 빠져나갈 수 있도록 환형의 냉각 유체 수렴부(39)를 마련한 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제10항에 있어서,
상기 고정자(14)는,
상기 원통형상의 길이 방향으로 형성되며, 고정자(14) 내부로 냉각 유체가 유동될 수 있도록 하여, 상기 냉각 유로(33)의 일 경로를 이루는 냉각홈(16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제13항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제13항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)과 내주면(17) 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
제10항에 있어서,
상기 냉각 유체는 상기 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 냉각 유체 유입구(35)는 터빈 배출구(32)에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 시스템.
냉각 유체를 이용하여 하우징(10) 내부를 냉각하는 발전기 냉각 방법에 있어서,
상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 일측 또는 양측에 위치되는 냉각 유체 유입구(35)를 통하여 유입되어 상기 하우징(10)의 중심부로 이어지는 냉각 유로(33)를 통하여 유동되는 제1냉각단계;
상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 중심부에 배치되는 원통형상의 고정자(14)와 상기 고정자(14)의 내측에 위치되는 회전자(12) 사이의 공간을 통하여 유입되는 제2냉각단계;
상기 고정자(14)와 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 상기 냉각 유체가 상기 회전자(12)의 회전에 의한 원심력에 의하여 상기 고정자(14)의 외주면(18)과 내주면(17)을 관통하여 형성된 서브 냉각 유로(36)를 통하여 고정자(14) 외측방향으로 향하는 유동을 형성하는 제3냉각단계;
상기 제3냉각단계를 거친 냉각 유체가 응축기로 이어지는 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출되는 제4냉각단계;
를 포함하여 하우징(10) 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제17항에 있어서,
상기 서브 냉각 유로(36)는,
적어도 하나 이상의 관통구로 이루어진 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제17항에 있어서,
상기 서브 냉각 유로(36)는,
상기 고정자(14)의 중심부 종단면이 절단되어 상호 이격된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제19항에 있어서,
상기 서브 냉각 유로(36)에는 상기 절단된 종단면을 상호 연결하는 복수의 베인(37)이 마련되며, 상기 베인(37)은 상기 종단면의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2냉각단계는 상기 고정자(14)의 상기 외주면(18) 외각의 하우징(10)에 위치되어 냉각 유로(33)로부터 고정자(14) 외주면(18)을 지나 냉각 유체 배출구(34)로 이어지는 외각 냉각 유로(38)로 냉각 유체가 유입되는 제2-1냉각단계를 더 포함하며,
상기 제4냉각단계는 상기 제2-1냉각단계를 거친 냉각 유체를 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-1냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2냉각단계는 상기 고정자(14)의 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 상기 냉각 유로(33)의 일부를 이루는 냉각홈(16)으로 냉각 유체가 유입되는 제2-2냉각단계를 더 포함하며,
상기 제4냉각단계는 상기 제2-2냉각단계를 거친 냉각유체를 상기 냉각유체 배출구를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-2냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제22항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제22항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)과 내주면(17) 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제17항에 있어서,
상기 냉각 유체는 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 냉각 유체 유입구(35)는 터빈 배출구(32)에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
냉각 유체를 이용하여 하우징(10) 내부를 냉각하는 발전기 냉각 방법에 있어서,
상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 일측 또는 양측에 위치되는 냉각 유체 유입구(35)를 통하여 유입되어 상기 하우징(10)의 중심부로 이어지는 냉각 유로(33)를 통하여 유동되는 제1냉각단계;
상기 냉각 유체가 상기 하우징(10)의 중심부에 배치되며 상호 이격 배치되는 원통 형상의 한 쌍의 고정자(14)와 회전자(12) 사이의 공간을 통하여 유입되는 제2냉각단계;
상기 고정자(14)와 회전자(12) 사이의 공간으로 유입된 상기 냉각 유체가 상기 회전자(12)의 회전에 의한 원심력에 의하여 상기 고정자(14) 사이의 이격된 공간을 통하여 고정자(14) 외측방향으로 향하는 유동을 형성하는 제3냉각단계;
상기 제3냉각단계를 거친 냉각 유체가 응축기로 이어지는 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출되는 제4냉각단계;
를 포함하여 하우징(10) 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제26항에 있어서,
상기 제3냉각단계의 상기 이격된 공간에는 상기 하우징(10)에 고정되어 상기 회전자(12) 측으로 연장된 복수의 베인(37)이 마련되고, 상기 베인(37)은 상기 이격된 공간의 외각으로 갈수록 그 간격이 넓어지는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제27항에 있어서,
상기 베인(37)이 고정된 상기 하우징(10)에는 각각의 상기 베인(37) 사이로 몰려진 냉각 유체가 상기 냉각 유체 배출구(34)로 빠져나갈 수 있도록 환형의 냉각 유체 수렴부(39)를 마련한 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제26항에 있어서,
상기 제2냉각단계는 상기 고정자(14)의 외주면(18) 외각의 하우징(10)에 위치되며 냉각 유로(33)로부터 고정자(14)의 외주면(18)을 지나 냉각 유체 배출구(34)로 이어지는 외각 냉각 유로(38)로 냉각 유체가 유입되는 제2-1냉각단계를 더 포함하며,
상기 제4냉각단계는 상기 제2-1냉각단계를 거친 냉각 유체를 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-1냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제26항에 있어서,
상기 제2냉각단계는 상기 고정자(14)의 원통형상의 길이 방향으로 형성되어 상기 냉각 유로(33)의 일부를 이루는 냉각홈(16)으로 냉각 유체가 유입되는 제2-2냉각단계를 더 포함하며,
상기 제4냉각단계는 상기 제2-2냉각단계를 거친 냉각유체를 상기 냉각 유체 배출구(34)를 통하여 상기 응축기로 배출하는 제4-2냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제30항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 상기 고정자(14)의 외주면(18)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제30항에 있어서,
상기 냉각홈(16)은 고정자(14)의 외주면(18)과 내주면(17) 사이의 일부 면이 상기 원통 형상의 길이방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.
제26항에 있어서,
상기 냉각 유체는 터빈(20)에서 배출되는 작동 유체로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 냉각 유체 유입구(35)는 터빈 배출구(32)에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전기 냉각 방법.