KR102618452B1 - 초전도 한류기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 한류기의 냉각장치에 관한 것으로, 초전도 소자가 침지되는 과냉각 액체 냉각제를 수용하는 제1용기와, 상기 제1용기의 측면 하부측을 노출시키도록 상기 제1용기의 외면에 접하여 위치하며, 포화 액체 냉각제를 수용하는 제2용기와, 상기 제2용기 내에 삽입되어 기화된 포화 액체 냉각제를 응축하는 냉동기를 포함할 수 있다.

Description

초전도 한류기의 냉각장치{Cooling apparatus for superconducting fault current limiter}

본 발명은 초전도 한류기의 냉각장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 비순환식 초전도 한류기의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고장전류에 대한 제어를 수행하는 다양한 전력 계통 안정화 장치들이 제안되었다.

그 중 초전도 한류기는 초전도체의 초전도성을 이용하여 계통에 임피던스를 투입함으로써, 고장전류의 발생시 차단기가 차단 가능한 용량으로 제한하는 장치를 뜻한다.

초전도 한류기에 적용되는 초전도체는 특정 온도 및 특정 전류 이하에서 저항 제로 특성을 나타내며, 전력계통에 예상치 못한 사고가 발생했을 때 초전도 특성이 파괴되어 상전도 상태로 전이되면서 높은 저항을 나타낸다.

따라서 온도 또는 전류량에 따른 초전도체의 저항 특성 변화에 의하여 고장전류를 낮출 수 있다.

위의 설명과 같은 기본적인 초전도 한류기의 동작을 위하여 초전도 한류기의 초전도체는 평상시 냉각장치에 의하여 냉각되어 초전도 상태를 유지하여야 한다.

등록특허 10-1104234호(2012년 1월 10일, 초전도 한류기 내부 온도 제어 장치 및 방법, 2012년 1월 3일 등록)에는 냉동기와 전도 냉각 구리 밴드를 사용하여 초전도 소자가 침지된 액체 질소를 냉각시켜 온도를 유지하는 구성이 기재되어 있다.

그러나 구리 밴드의 길이가 길어질수록 구리 밴드 자체에 온도차가 발생하기 때문에 전체적으로 충분한 냉각 효과를 얻기 위해서는 냉동기의 운전 온도를 더욱 낮출 수밖에 없으며, 이는 냉동기의 전력 소비량을 증가시키게 된다.

즉, 냉동기는 온도가 낮을수록 성능과 효율이 감소된다. 예를 들어 절대온도 80K에서 70K로 낮추기 위한 전력 소비량에 비하여 60K에서 50K로 낮추기 위한 전력 소비량은 약 20% 정도 증가하게 되는 문제점이 있었다.

초전도 소자의 온도를 유지하기 위한 다른 냉각장치의 구성으로서, 공개특허 10-2008-0102157호(초전도체 냉각용 멀티 배쓰 장치 및 초전도체 냉각 방법, 2008년 11월 24일 공개)가 있다.

위의 공개특허에는 초전도체를 냉각하는 냉각 배쓰와 냉각 배쓰를 감싸는 쉴드 배쓰를 포함하고, 냉각 배쓰는 과냉각, 쉴드 배쓰는 포화상태가 유지되도록 압력을 조절한다.

냉동기는 쉴드 배쓰의 내측 상부에 위치한다. 냉동기는 쉴드 배쓰 내의 액체 질소에 접촉되지 않으며, 포화 상태의 액체 질소가 기체로 상변화된 상태에서 다시 액화하는 역할을 한다.

또한, 위의 공개특허는 극저온 저장 탱크를 별도로 마련하고, 쉴드 배쓰의 액위를 보상하기 위하여 액체 질소를 쉴드 배쓰로 공급하는 구성을 포함한다.

이와 같은 구성의 종래 기술은 액체 질소를 보관하는 극저온 저장 탱크의 운영에 따른 공간적, 비용적인 손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 외부로부터 액체 냉각제의 추가적인 보충 없이 운용될 수 있는 초전도 한류기의 냉각장치를 제공함에 있다

또한, 본 발명은 과냉각 액체 냉각제의 순환을 활성화하여 온도 균일성을 확보함으로써, 초전도 소자의 냉각 온도 균일성을 확보할 수 있는 초전도 한류기의 냉각장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

아울러 본 발명의 다른 과제는 과냉각 액체 냉각제가 수용된 제1용기부의 압력 유지에 매우 유리한 초전도 한류기의 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 온도의 추정 방식을 개선하여 기밀성 유지를 보다 온전하게 확보할 수 있으며, 비용과 유지 및 보수 용이성을 확보할 수 있는 초전도 한류기의 냉각장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 초전도 한류기의 냉각장치는, 초전도 소자가 침지되는 과냉각 액체 냉각제를 수용하는 제1용기와, 상기 제1용기의 측면 하부측을 노출시키도록 상기 제1용기의 외면에 접하여 위치하며, 포화 액체 냉각제를 수용하는 제2용기와, 상기 제2용기 내에 삽입되어 기화된 포화 액체 냉각제를 응축하는 냉동기를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위는 상기 초전도 소자가 완전히 잠기는 높이이며, 상기 포화 액체 냉각제의 액위는 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위와 동일한 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위는 상기 초전도 소자가 완전히 잠기는 높이이며, 상기 포화 액체 냉각제의 액위는 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위보다 높은 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 포화 액체 냉각제의 액위와 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위 차에 해당하는 상기 제1용기의 측면 영역은, 상기 과냉각 액체 냉각제가 기화되면 다시 응축시켜, 제1용기의 내부 압력을 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 응축면의 높이는, 5 내지 30cm일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1용기의 과냉각 액체 냉각제는, 제1용기의 측면을 사이에 두고, 상기 제2용기의 포화 액체 냉각제에 접하는 부분인 상층부가 열교환되어 냉각되며, 하층부와 대류가 형성되어 전체적으로 균일한 온도로 유지될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제2용기의 내부 압력을 검출하는 압력센서를 더 포함하고, 상기 압력센서에서 검출된 제2용기의 내부 압력을 포화 액체 냉각제의 온도로 환산하고, 환산된 포화 액체 냉각제의 온도를 적어도 상기 냉동기로 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1용기 및 제2용기의 측면과 저면을 덮으며, 진공에 의해 단열성을 부여하는 제3용기를 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 과냉각 액체 냉각제를 수용하는 제1용기와, 제1용기의 외부를 둘러싸며 포화 액체 냉각제를 수용하는 제2용기를 포함하되, 제2용기가 제1용기의 상부측에만 접하도록 위치시킴으로써, 과냉각 액체 냉각제의 부분적인 온도차에 의한 제1용기 내의 순환을 활성화하여 초전도 소자의 온도 균일성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제2용기의 포화 액체 냉각제의 액위가 제1용기의 과냉각 액체 냉각제의 액위에 비하여 더 높게 되도록 설정함으로써, 제1용기의 벽면을 응축면으로 작용시켜 제1용기 내부 압력 유지에 유리한 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 제1용기의 내부 압력을 검출하고, 검출된 압력을 온도로 환산하여 초저온을 검출할 수 있는 온도 센서의 사용을 최소화함으로써 비용을 줄일 수 있으며, 또한 온도 센서의 삽입 설치 및 기밀 유지를 위한 복잡한 구성을 단순화하여 유지 보수가 유리하고, 압력 유지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도 한류기의 냉각장치 구성도이다.
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 한류기의 냉각장치 구성도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 한류기의 냉각장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도 한류기의 냉각장치 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명은, 초전도 소자(11)가 침지되는 과냉각 액체 냉각제(12)를 수용하는 제1용기(10)와, 상기 제1용기(10)의 측면 하부측을 노출시키도록 제1용기(10)의 외면에 접하여 위치하며, 포화 액체 냉각제(21)를 수용하는 제2용기(20)와, 상기 제1용기(10) 및 제2용기(20)의 측면 및 저면에 접하는 제3용기(30)와, 상기 제2용기(20)에 삽입되어 기화된 포화 액체 냉각제(21)를 응축하는 냉동기(40)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 초전도 한류기 냉각장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 제1용기(10)는 원기둥형의 수용공간을 제공하며, 내측에 초전도 소자(11)가 마련되어 있다. 초전도 소자(11)는 전력계통의 상 수와 동 수로 마련될 수 있다.

즉, 3상 전력계통에는 3개의 초전도 소자(11)가 사용될 수 있다.

초전도 소자(11)는 제1용기(10)의 내에서 과냉각 액체 냉각제(12) 내에 침지되어 있으며, 과냉각 액체 냉각제(12)에 의해 온도가 유지되어 고장전류의 발생 전상태에서 저항이 0에 가까운 상태를 유지한다.

상기 과냉각 액체 냉각제(12)는 액체 질소일 수 있다.

제1용기(10)의 내부 압력(P1)은 3bar이며, 과냉각 액체 냉각제(12)의 온도는 77K가 정상 기준온도가 된다.

제1용기(10)의 내부 압력을 유지하기 위하여 비응축 가스가 주입된다. 비응축 가스의 예로는 기체상의 네온과 헬륨이 있으며, 제1용기(10)의 과냉각 액체 냉각제(12)의 상부측 공간은 기체상의 네온이나 헬륨과 기체상의 질소가 혼합된 가스가 충진되어 압력을 유지하는 것으로 이해될 수 있다.

제1용기(10)에 수용된 과냉각 액체 냉각제(12)는 특별한 이유가 없는 이상은 교환되지 않으며, 설치상태를 유지하면서 온도를 유지한다.

제1용기(10)의 과냉각 액체 냉각제(12)의 온도는 제2용기(20)의 포화 액체 냉각제(21)와, 냉동기(40)의 작용에 의해 유지된다.

제2용기(20)는 제1용기(10)의 측면 둘레에 위치하되, 제1용기(10)의 측면 상부측에만 위치하는 것으로 한다.

제2용기(20)는 제1용기(10)의 측면 상단으로부터 하향으로, 측면 높이의 50%정도를 덮는 것으로 할 수 있다. 좀 더 구체적으로 40 내지 60%를 덮을 수 있다.

제2용기(20)의 압력(P2)은 1bar 미만으로 유지되며, 포화 액체 냉각제(21)의 온도는 77K 미만의 온도로 유지되어야 한다. 포화 액체 냉각제(21) 역시 액체 질소를 사용할 수 있다.

포화 액체 냉각제(21)의 온도는 바람직하게 70 내지 76K인 것으로 한다.

제2용기(20)는 제1용기(10)의 측면 하부와 저면을 노출시키는 링타입 구조이며, 동일한 형태의 내부 공간을 제공한다.

제2용기(20)의 내벽은 제1용기(10)의 외벽 일부를 그대로 사용하여 열교환에 유리하도록 할 수 있다.

제2용기(20)에 수용되는 포화 액체 냉각제(21)의 액위는 상기 제1용기(10)에 수용된 과냉각 액체 냉각제(12)의 액위와 동일한 것으로 할 수 있으며, 다른 예에 대해서는 이후에 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

상기 제2용기(20)의 일면, 예를 들어 상면에는 다수의 냉동기(40)가 결합되며, 냉동기(40)의 콜드 헤드는 제2용기(20)의 내측으로 인입되어 있다.

따라서, 제2용기(20)의 포화 액체 냉각제(21)와 제1용기(10)의 과냉각 액체 냉각제(12) 사이에 열교환이 이루어지며, 이때의 열교환은 포화 액체 냉각제(21)와 과냉각 액체 냉각제(12) 사이의 제1용기(10) 외벽 일부를 통해 이루어진다.

열교환에 의해 포화 액체 냉각제(21)의 일부는 기화되며, 과냉각 액체 냉각제(12)는 온도를 유지하게 된다.

기화된 포화 액체 냉각제(21)는 다시 냉동기(40)에 의해 응축되어 액화되고, 액화된 액체는 중력에 의해 낙하하여 포화 액체 냉각제(21)에 혼합되는 것을 반복한다.

상기 제1용기(10)의 과냉각 액체 냉각제(12)는 제2용기(20)가 덮여 있는 상부측에서 주로 열교환이 일어난다. 도 1에서 A영역은 제2용기(20)의 포화 액체 냉각제(21)와 열교환이 일어나는 상층 영역이며, 하층 영역(B)은 열교환이 일어나지 않는다.

그러나 상대적으로 하층 영역(B)의 과냉각 액체 냉각제(12)의 온도가 상층 영역(A)의 과냉각 액체 냉각제(12)의 온도보다 높으며, 따라서 상층 영역(A)과 하층 영역(B) 사이에 대류가 발생하게 된다.

즉, 본 발명은 제2용기(20)와 제1용기(10)의 접촉면을 일부로 제한하고, 열교환에 따른 제1용기(10) 내부의 과냉각 액체 냉각제(12)에 부분적인 열적 불균형을 유도하여, 대류를 형성한다.

이와 같은 대류의 형성에 의해 제1용기(10) 내의 과냉각 액체 냉각제(12)가 자체적으로 순환하면서 온도 평형을 이루게 되며, 따라서 온도 균일성을 높일 수 있는 특징이 있다.

이러한 온도 균일성은 초전도 소자(11)를 전체적으로 균일한 온도로 냉각시킬 수 있으며, 초전도 소자(11)의 온도 균일성 확보에 의해 초전도 소자(11) 자체의 저항 균일성도 확보할 수 있다.

또한, 종래의 방식에 비하여 제2용기(20)의 부피를 줄임으로써, 포화 액체 냉각제(21)의 사용량을 줄이고, 냉동기(40)를 이용하여 상대적으로 소량의 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 유지하기 때문에 포화 액체 냉각제(21)의 온도 유지가 유리하게 된다.

즉, 냉동기(40)의 수를 줄이거나, 냉동기(40)의 온도를 상대적으로 더 높은 온도로의 제어가 가능하여 비용을 절감하고, 에너지 소비를 줄일 수 있는 특징이 있다.

제3용기(30)는 상기 제2용기(20)의 측면 및 저면과, 제1용기(10)의 노출된 측면과 저면을 모두 감싸는 구조이며, 내측이 진공(31) 상태로 열전달을 차단하여 제1용기(10) 및 제2용기(20)의 과냉각 액체 냉각제(12)와 포화 액체 냉각제(21)의 온도 유지에 유리하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 한류기의 냉각장치 단면 구성도이다.

도 2에 도시한 초전도 한류기의 다른 실시예의 구성은 도 1을 참조하여 설명한 예와 동일하게 제1용기(10)와, 제1용기(10)의 외측 일부 둘레에 위치하는 제2용기(20) 및 제1용기(10)와 제2용기(20)의 측면 및 저면을 감싸는 제3용기(30)를 포함한다.

상기 제1용기(10)의 내측 수용공간에는 초전도 소자(11)가 수용되고, 그 초전도 소자(11)는 과냉각 액체 냉각제(12)에 완전히 잠긴 상태가 된다.

즉, 과냉각 액체 냉각제(12)의 액위는 초전도 소자(11)에 비하여 더 높게 위치한다.

앞서 언급한 바와 같이 과냉각 액체 냉각제(12)의 온도는 77K 정도가 적당하며, 과냉각 액체 냉각제(12)의 상부측 제1용기(10)의 공간에는 비응축 가스가 주입되어 3bar의 압력으로 유지될 수 있도록 한다.

과냉각 액체 냉각제(12)의 온도는 77K로 유지되고, 압력이 3bar인 경우 이론상은 과냉각 액체 냉각제(12)가 기화되지 않지만, 온도의 편차나 기타의 이유로 과냉각 액체 냉각제(12)가 기화되어 제1용기(10)의 압력이 증가하는 현상이 발생할 수 있다.

제1용기(10) 내부의 압력 변화는 전체적으로 상평형에 변화를 주는 요소가 되며, 압력을 일정하게 유지할 필요가 있다.

따라서, 도 2와 같이 제2용기(20) 내부의 포화 액체 냉각제(21)의 액위(L2)를 제1용기(10)의 과냉각 액체 냉각제(12)의 액위(L1)에 비하여 높게 유지하도록 설정한다.

포화 액체 냉각제(21)의 액위(L2)와 과냉각 액체 냉각제(12)의 액위(L1)의 차(L2-L1)에 해당하는 제1용기(10)의 외벽 일부 영역은 다른 외벽 영역에 비하여 온도가 더 낮은 영역이 되며, 이를 응축면(13)으로 명명한다.

응축면(13)의 높이, 즉 액체 냉각제(21)의 액위(L2)와 과냉각 액체 냉각제(12)의 액위(L2)의 높이차는 5 내지 30cm가 되도록 한다.

응축면(13)의 높이가 5cm 미만에서는 응축 효과가 낮으며, 40cm를 초과하는 경우 불필요한 에너지의 낭비가 발생할 수 있다.

따라서, 제1용기(10) 내에서 기화된 과냉각 액체 냉각제(21)인 기체 질소는 온도가 응축 온도 이하인 응축면(13)에서 응축되어, 다시 액화되고 중력에 의해 과냉각 액체 냉각제(21)로 유입된다.

이와 같은 과정은 계속 반복적으로 이루어지며, 따라서 기타의 이유로 기화된 과냉각 액체 냉각제(21)를 다시 응축시킴으로써, 제1용기(10)의 내부 압력을 유지할 수 있게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 제2용기(20)에 수용된 포화 액체 냉각제(21)는 제1용기(10)의 과냉각 액체 냉각제(12)와 열교환됨과 아울러 상기 응축면(13)에서 기화된 과냉각 액체 냉각제(12)를 응축시키고, 온도가 높아져 기화된다.

기화된 포화 액체 냉각제(21)는 냉동기(40)의 콜드 헤드에 의해 응축되는 과정을 반복하여, 포화 액체 냉각제(21)와 과냉각 액체 냉각제(12)의 온도를 유지함과 아울러 제1용기(10) 내에서 압력을 유지할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 한류기의 냉각장치 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 본 발명은 제2용기(20)의 내부 압력을 검출하는 압력센서(50)를 더 포함할 수 있다.

종래에는 제2용기(20) 내부에 수용된 포화 액체 냉각제(21)의 온도 관리를 위하여 제2용기(20) 내에서 포화 액체 냉각제(21)에 직접 접촉되는 온도 센서를 사용하여 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 검출하는 방식을 사용하였다.

이와 같이 극저온인 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 직접 검출하는 온도 센서를 사용하면 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 온도 센서에 이상이 발생한 경우 교체를 위한 작업이 매우 어려운 문제점이 있었다.

이를 고려하여 본 발명에서는 압력센서(50)를 이용하여 제2용기(20)의 내부 압력을 검출하고, 이를 온도로 환산하여 포화 액체 냉각제(21)의 온도 추정치를 확보하는 것으로 한다.

온도 추정치에 따라 상기 냉동기(40)의 온도를 조절할 수 있으며, 필요에 따라서는 추가적인 히터를 이용하여 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 조절할 수 있다.

압력센서(50)를 이용한 포화 액체 냉각제(21)의 온도 추정은 포화 액체 냉각제(21)의 포화선도를 포함하는 온도-압력 그래프를 이용하여 추정할 수 있다.

압력센서(50)에서 검출된 압력이 높은 경우 포화 액체 냉각제(21)의 온도가 정상 온도 보다 높아서 적정한 수준 보다 더 많이 기화된 것으로 판단할 수 있으며, 반대로 압력이 낮은 경우에는 포화 액체 냉각제(21)의 온도가 정상 온도 보다 낮아서 기화량에 비하여 응축량이 많은 것으로 판단할 수 있다.

따라서 본 발명은 압력센서(50)를 이용하여 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 추정하고, 포화 액체 냉각제(21)의 온도 제어를 수행할 수 있다.

본 발명에서는 압력센서(50)를 단독으로 사용하여, 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 직접 검출하는 온도센서를 사용하지 않을 수 있다.

또한, 압력센서(50)와 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 직접 검출하는 온도센서를 모두 사용하여, 온도 검출에 대한 리던던시 구조를 사용할 수 있다.

즉, 온도센서에서 검출된 포화 액체 냉각제(21)의 온도를 기본으로 하되, 압력센서(50)에서 검출된 압력을 환산한 포화 액체 냉각제(21)의 온도와 비교하여 차이가 설정 값 이상인 경우 온도센서의 이상으로 판단할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 한류기 냉각장치의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명은 제2용기(20)가 제1용기(10)의 저면까지 덮는 구조일 수 있다.

위의 구조에서도 앞서 설명한 응축면(13)의 구조를 적용할 수 있으며, 압력센서(50)의 적용에 의한 온도 검출이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10:제1용기 11:초전도 소자
12:과냉각 액체 냉각제 13:응축면
20:제2용기 21:포화 액체 냉각제
30:제3용기 31:진공
40:냉동기 50:압력센서

Claims (9)

1. 초전도 소자가 침지되는 과냉각 액체 냉각제를 수용하되, 상기 과냉각 액체 냉각제의 상부측에 비응축 가스가 주입되어 제1압력을 유지하는 제1용기;
   상기 제1용기의 외면에 접하여 위치하며, 상기 제1압력보다 낮은 제2압력을 유지하여 수용된 액체 냉각제를 포화 상태인 포화 액체 냉각제로서 수용하는 제2용기; 및
   상기 제2용기 내에 삽입되어 기화된 포화 액체 냉각제를 응축시켜, 상기 제1용기와 제2용기 내의 온도를 유지하는 냉동기를 포함하는 초전도 한류기의 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2용기는,
   상기 제1용기의 측면 상부측에만 위치하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 과냉각 액체 냉각제의 액위는 상기 초전도 소자가 완전히 잠기는 높이이며,
   상기 포화 액체 냉각제의 액위는 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위와 동일한 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 과냉각 액체 냉각제의 액위는 상기 초전도 소자가 완전히 잠기는 높이이며,
   상기 포화 액체 냉각제의 액위는 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위보다 높은 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 포화 액체 냉각제의 액위와 상기 과냉각 액체 냉각제의 액위 차에 해당하는 상기 제1용기의 측면 영역은,
   상기 과냉각 액체 냉각제가 기화되면 다시 응축시켜,
   제1용기의 내부 압력을 유지하는 응축면인 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 응축면의 높이는,
   5 내지 30cm인 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1용기의 과냉각 액체 냉각제는,
   제1용기의 측면을 사이에 두고, 상기 제2용기의 포화 액체 냉각제에 접하는 부분인 상층부가 열교환되어 냉각되며,
   하층부와 대류가 형성되어 전체적으로 균일한 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 제2용기의 내부 압력을 검출하는 압력센서를 더 포함하고,
   상기 압력센서에서 검출된 제2용기의 내부 압력을 포화 액체 냉각제의 온도로 환산하고,
   환산된 포화 액체 냉각제의 온도를 적어도 상기 냉동기로 제어하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 냉각장치.
9. 제4항에 있어서,
   상기 제1용기 및 제2용기의 측면과 저면을 덮으며, 진공에 의해 단열성을 부여하는 제3용기를 더 포함하는 초전도 한류기의 냉각장치.