KR101421129B1 - 충진물질층 구비하는 이중구조 냉매배관 및 이를 포함하는 초전도 회전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이격되어 형성되는 제1 및 제2 배관과 사이에 충진되는 충진물질로 구성되는 냉매배관과 냉매배관을 포함하는 초전도 회전기를 제공한다.
상기 냉매배관은 내구성이 향상되고, 손상시에 냉매의 유출을 방지할 수 있어 냉매를 보다 안정적으로 이송신킬 수 있으며, 초전도 회전기 가동의 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

충진물질층 구비하는 이중구조 냉매배관 및 이를 포함하는 초전도 회전기{DOUBLE STRUCTURE COOLING PIPE HAVING FILLING METERAL LAYER AND SUPERCONDUCTING MOTERS HAVING THE SAME}

본 발명은 초전도 회전기 중 회전 계자권선의 냉각을 하기 위한 냉매배관에 관한 것이다.

본 발명은 발전기 및 전동기용 초전도 로터(Rotor)의 내부에 구비되는 냉각 배관에 관한 발명이다. 초전도 회전기기의 냉각 방식 중에는 응축된 극저온 냉매가 로터 내부의 증발부에 쌓여서 초전도 코일을 냉각시키는 써모사이폰(Thermonsyphon) 냉각방식이 존재한다. 이는 로터 내부에 냉매를 채워서 사용하는 방식이다.

상기 냉매는 극저온 냉매로, 예를 들어 액체 산소, 액체 질소, 액체 헬륨, 액체 네온 등 상온에서는 액체 상태로 존재하기 힘든 극저온 영역에서 존재하는 액체를 의미한다. 상기 냉매는 상기 로터 내부에 채워지고, 상기 로터가 회전하여 초전도 회전기기를 냉각시키게 된다.

상기 냉매는 냉각박스에 수용되어 있다가 냉각 배관을 통하여 상기 로터로 이동하게 된다. 상기 냉매가 냉각 배관을 이동하는 도중에 충격에 의하여 상기 냉각 배관이 손상되게 될 수 있다. 이 경우 상기 냉매가 외부로 노출되어 초전도 회전기 전체가 손상되는 문제가 발생한다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 10-0513207에 개시되어 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 냉매가 통과하는 냉각 배관의 손상을 최소화하고, 냉매가 외부로 새어 나오지 못하도록 형성되는 초전도 회전기용 냉매배관을 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 초전도 회전기용 냉매배관은 제1 배관, 제2 배관 및 충진물질로 형성된다. 상기 제1 배관은 냉매가 통과할 수 있도록 형성된다. 상기 제2 배관은 상기 제1 배관을 감싸고, 상기 제1 배관과 이격공간을 형성하도록 배치된다. 상기 충진물질은 상기 제1 및 제2 배관 사이의 충격을 흡수하도록 상기 이격공간에 충진된다. 또한, 상기 충진물질은 상기 냉매의 어는 점보다 낮은 어는 점을 갖는 물질로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 충진물질은 상기 냉매의 점성계수보다 높은 점성계수를 갖는 물질로 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 초전도 회전기는 로터, 냉각박스 및 상기 냉매배관을 포함한다. 상기 로터는 고정자의 내부에서 회전 가능하게 설치된다. 상기 냉각박스는 상기 초전도 로터와 연결되고, 냉매를 수용하도록 형성된다. 상기 냉매배관은 상기 상기 로터로 냉매를 전달하도록 상기 냉각박스와 로터 사이에 형성되며, 상기 냉매가 통과하도록 형성된다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 냉매가 통과하는 냉매배관이 이중으로 형성되고, 어는 점이 낮은 충진물질을 포함하여 내구성이 향상된다.

또한, 상기 충진물질은 냉매보다 점성계수가 큰 물질로 형성되므로, 냉매배관이 손상되는 경우 냉매의 유출을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초전도 회전기의 개념도.
도 2는 도 1의 냉매배관의 단면도.

이하, 본 발명과 관련된 초전도 회전기와 이에 포함되는 냉매배관에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 초전도 회전기의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 상기 초전도 회전기기는 초전도 로터(20)와 냉각박스(10)를 포함한다. 상기 초전도 로터(20)는 고정자(30)의 내부에서 회전하고, 상기 냉각박스(10)는 초전도 코일(6)을 갖는 초전도 로터(20)를 냉각시키기 위하여 극저온 냉동기(1)를 탑재하여 극저온 냉매(2')를 공급한다.

응축부(13)는 상기 냉각박스(10) 내부에 배치되고, 상기 냉매(2')는 상기 응축부(13)에 수용된다. 상기 냉매(2')는 극저온 냉매배관(2)을 따라 증발부(12)로 이동한다. 상기 냉매는 상기 로터(20)에 장착된 상기 초전도 코일(6)을 냉각시킨다.

즉, 상기 냉매배관(2)은 상기 응축부(13)과 상기 로터(20)사이를 연결하도록 형성되고, 상기 냉매배관(2)을 따라 상기 냉매(2')가 이동한다. 본 발명의 냉매배관(2)은 이중구조로 형성되고 보호층을 포함한다. 이하, 냉매배관(2)의 구체적인 구조를 검토한다.

도 2는 도1의 냉매배관의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 냉매배관(2)은 원통형으로 형성되고, 제1 배관(101)과 제2 배관(102)의 이중구조로 형성된다.

상기 제1 배관(101)은 상기 냉매(2')가 통과할 수 있도록 중공부를 포함한다. 상기 제1 배관(101)은 복수의 보빈 블록으로 형성될 수 있다.

상기 제2 배관(102)은 상기 제1 배관(101)을 감싸도록 형성된다. 즉, 상기 제2 배관(102)은 중공을 포함하는 원통형으로 형성되고, 상기 제1 배관의 외주면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

상기 제2 배관(102)은 상기 제1 배관(101)과 이격공간을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제2 배관(102)의 내주의 지름은 상기 제1 배관(101)의 외주의 지름보다 크도록 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 배관(101, 102)의 이격공간에 충진물질(103)이 충진된다. 상기 충진물질(103)은 상기 이격공간(103)에 채워져 상기 제1 및 제2 배관(101, 102)을 지지하도록 형성될 수 있다. 상기 충진물질(103)의 어는 점은 상기 냉매(2')의 어는 점 보다 낮은 물질로 형성된다. 따라서, 상기 냉매(2')의 고유 성질이 유지되는 환경에서 상기 충진물질(103)의 상태가 변하지 않는다. 예를 들어, 상기 충진물질(103)은 액체의 갤(Gal)타입의 물질로 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 냉매배관(2)은 제1 및 제2 배관(101. 102)를 구비하는 이중 구조로 형성된다. 또한, 제1 및 제2 배관(101, 102) 사이에 충진물질(103)이 형성되므로 상기 충진물질(103)이 상기 냉매배관(2)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있다. 이에 따라 상기 냉매(2')가 통과하도록 형성되는 제1 배관(101)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 충진물질(103)이 충진되어 있으므로, 상기 제1 배관(101)에 손상으로 인하여 개구부가 형성된다고 하더라도, 상기 냉매(2')가 상기 냉매배관(2)의 외부로 유출되지 아니한다.

상기 충진물질(103)의 점성계수는 상기 냉매(2')의 점성계수보다 큰 물질이 될 수 있다. 점성계수는 유체의 점성의 대소를 나타내는 값이다. 상기 제1 배관(101)에 외부 충격 등의 원인으로 구멍이 생기는 경우, 상기 충진물질(103)이 일정의 압력을 유지하여 상기 냉매(2')가 흘러나오지 못하도록 한다.

본 발명에 따른 냉매배관은 이중 구조로 형성되고, 충진물질이 형성되므로 내구성이 향상되고, 손상되는 때에 냉매가 유출되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 설명된 냉매배관 및 이를 포함하는 초전도 회전기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (3)

1. 냉매가 통과할 수 있도록 형성되는 제1배관;
   상기 제1 배관을 감싸고, 상기 제1 배관과 이격공간을 형성하도록 배치되는 제2 배관; 및
   상기 제1 및 제2 배관 사이의 충격을 흡수하도록 상기 제1 및 제2 배관 사이의 이격공간에 충진되어 상기 제1 및 제2 배관 사이의 기 설정된 압력을 유지하도록 점성계수를 갖고, 상기 냉매의 어는 점보다 낮은 어는 점을 갖는 충진물질을 포함하고,
   상기 제1 배관에 구멍이 형성되는 경우, 상기 구멍에 의하여 상기 냉매가 상기 제1 배관 밖으로 누출되지 않도록 상기 구멍으로 상기 냉매가 만나는, 상기 충진물질은 상기 점성계수가 상기 냉매의 점성계수보다 큰 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기용 냉매배관.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 배관은 복수의 보빈블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기용 냉매배관.
3. 고정자의 내부에서 회전 가능하게 설치된 초전도 로터;
   상기 초전도 로터와 연결되고, 냉매를 수용하는 냉각박스; 및
   상기 로터로 냉매를 전달하도록 상기 냉각박스와 로터 사이에 형성되며, 상기 냉매가 통과하도록 형성되는 제1항 및 제2항 중 하나에 해당하는 냉매배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기.

Images