KR200435314Y1 - Electric power equipment cooling device using refrigerant vaporization heat - Google Patents
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Abstract
본 고안은 냉매가 1기압 또는 그 이하의 압력에서 낮은 온도에서 증발하는 원리와 전력설비에서는 많은 열이 발생하고 절연체 열화를 막기 위하여 냉각이 필요하며 전력설비에서 발생하는 열로 냉매를 기화시킬 수 있다는 사실에 착안하여 냉매가 전력설비와 열교환하여 기화하면서 기화열로 전력설비를 냉각시키고 기화된 냉매를 열교환 위치보다 상부에서 응축시켜 중력으로 낙하시켜 다시 전력 설비와 열교환을 하게 함으로써 별도의 동력 없이 전력설비를 냉각시키는 냉매 기화열을 이용한 전력설비 냉각장치에 관한 것이다.The present invention is a principle that the refrigerant evaporates at a low temperature at a pressure of 1 atm or less and the fact that a lot of heat is generated in the power equipment, cooling is required to prevent insulator deterioration, and the refrigerant can be vaporized by heat generated from the power equipment Focusing on the refrigerant, the refrigerant heat-exchanges with the power facility and vaporizes it, cooling the power facility with vaporization heat, condensing the vaporized refrigerant above the heat-exchange position and dropping it into gravity to heat-exchange with the power facility. It relates to a power equipment cooling apparatus using the refrigerant vaporization heat to.
본 고안자는 출원번호 10-2006-0050247호로 [냉매 또는 액화가스로 작동되는 써모사이펀 냉각/발전장치], 20-2006-0017379호로 [냉매로 작동되는 써모사이펀 적용 변압기 냉각장치]를 제시한 바 있다. 이 들은 냉각/발전장치의 기본개념에 관한 것과 변압기에 적용되는 냉각장치의 일부 구조에 관하여 제시한다. 본 고안에서는 다양한 기능을 발휘하는 여러 가지 냉각장치 구조 및 적용 예와 적용범위를 전력설비 전반에 확대 적용하는 측면이 이전과 다르다고 할 수 있다.The present inventor has proposed the application of a thermosiphon cooling / generator operated by a refrigerant or liquefied gas, and the application of a thermosiphon applied transformer chiller by a refrigerant of 20-2006-0017379. . They present the basic concepts of cooling / generators and some of the structures of cooling systems applied to transformers. In the present invention, the aspect of expanding and applying various cooling system structures and application examples and application ranges of various functions to power facilities as before is different.
본 고안에 의하면 전력설비 냉각을 위한 냉매의 순환동력으로 전력설비 폐열을 활용함으로써 필요 동력을 최소화시켰으며 또한 전력설비 폐열을 활용하여 난방용 열원, 물리적에너지, 전기에너지로 재활용할 수 있는 기능을 부가하여 자원의 재활용도를 높이고 환경을 개선시킬 수 있도록 하였다.According to the present invention, power consumption is minimized by utilizing waste heat of power equipment as a circulating power of refrigerant for cooling power equipment. Also, by utilizing waste heat of power equipment, it is possible to add a function that can be recycled as a heat source for heating, physical energy, and electrical energy. It can improve the recycling of resources and improve the environment.
냉매, 전력설비, 변압기, 리액터, 케이블, 발전기, 응축기, 냉매통, 열교환기 Refrigerant, Power Equipment, Transformer, Reactor, Cable, Generator, Condenser, Refrigerant Container, Heat Exchanger
Description
도 1은 냉매관이 한 개인 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다.1 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using refrigerant vaporization heat having one refrigerant pipe.
도 2는 냉매관이 두 개인 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다.2 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using refrigerant vaporization heat having two refrigerant pipes.
도 3은 응축기가 두 개인 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다.3 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using refrigerant vaporization heat having two condensers.
도 4는 냉매통이 추가된 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다.4 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using a refrigerant vaporization heat to which a refrigerant cylinder is added.
도 5는 냉매 비등 및 주입증발 기능 겸용 전력설비 냉각장치 설명도이다.5 is an explanatory diagram of a cooling device for cooling power and an injection evaporation function combined function.
도 6은 전력설비 표면 부착형 열교환기 설명도이다.6 is an explanatory view of a surface mount heat exchanger of a power installation.
도 7은 전력설비 내부 설치형 열교환기 설명도이다.7 is an explanatory view of a heat exchanger installed inside a power plant.
도 8은 내부 냉매공간 설치형 라디에이터 설명도이다.8 is an explanatory view of an internal refrigerant space installation type radiator.
도 9는 외부 냉매공간 설치형 라디에이터 설명도이다.9 is an explanatory view of an external refrigerant space installation type radiator.
도 10은 발전기·전동기 고정자권선용 냉각장치 설명도이다.10 is an explanatory diagram of a cooling device for a generator / motor stator winding.
도 11은 발전기·전동기 프레임용 냉각장치 설명도이다.11 is an explanatory diagram of a cooling device for a generator / motor frame.
도 12는 폐열 활용 부가설비 설치 설명도이다.12 is an explanatory diagram for installing waste heat utilization additional equipment.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 : 전력설비 11 : 열교환기10: power equipment 11: heat exchanger
12 : 냉매관 13 : 응축기12
14 : 순환펌프 15 : 배출밸브14: circulation pump 15: discharge valve
16 : 응축기하부플랜지 17 : 응축기상부플랜지16: condenser lower flange 17: condenser upper flange
18 : 열교환기하부플랜지 19 : 열교환기상부플랜지18: heat exchanger lower flange 19: heat exchanger upper flange
21 : 응축기하부밸브 22 : 응축기상부밸브21: condenser lower valve 22: condenser upper valve
31 : H형조립관 32 : 좌측냉매관플랜지31: H type assembly pipe 32: Left refrigerant pipe flange
33 : 우측냉매관플랜지 34 : H형조립관좌측밸브33: Right refrigerant pipe flange 34: H type assembly left valve
35 : H형조립관우측밸브 41 : 냉매통35: H type assembly right valve 41: refrigerant cylinder
42 : 냉매 43 : 액체관42: refrigerant 43: liquid tube
44 : 기체관 45 : 액체밸브44
46 : 기체밸브 47 : 냉매통좌측플랜지46: gas valve 47: refrigerant left flange
48 : 냉매통우측플랜지 51 : Y형기체관48: refrigerant refrigerant right flange 51: Y-type gas pipe
52 : Y형기체관하부플랜지 53 : Y형기체관좌측플랜지52: Y-type gas pipe lower flange 53: Y-type gas pipe left flange
54 : Y형기체관우측플랜지 55 : Y형기체관좌측밸브54: Y type gas pipe right flange 55: Y type gas pipe left valve
56 : Y형기체관우측밸브 57 : 냉매량조절밸브56: Y type gas right valve 57: refrigerant amount control valve
58 : 냉매유통방지밸브 61 : 측판부착형열교환기58: refrigerant flow preventing valve 61: side plate type heat exchanger
62 : 상판부착형열교환기 71 : 내부측면열교환기62: top plate heat exchanger 71: internal side heat exchanger
72 : 내부상부열교환기 81 : 내부냉매공간라디에이터72: internal upper heat exchanger 81: internal refrigerant space radiator
82 : 하부냉매헤더 83 : 상부냉매헤더82: lower refrigerant header 83: upper refrigerant header
84 : 유통로 85 : 냉매통로84: distribution path 85: refrigerant path
91 : 외부냉매공간라디에이터 92 : 라디에이터91: external refrigerant space radiator 92: radiator
93 : 냉매함 101 : 발전기·전동기고정자93: refrigerant box 101: generator, motor stator
102 : 고정자냉각수통로 103 : 냉각수관102: stator cooling water passage 103: cooling water pipe
111 : 발전기·전동기프레임 112 : 프레임냉각수통로111: generator / motor frame 112: frame cooling water passage
121 : 난방용열교환기 122 : 난방용밸브121: heat exchanger for heating 122: heating valve
123 : 절체밸브 124 : 터빈123: switching valve 124: turbine
125 : 터빈함 126 : 터빈축125
127 : 발전기(또는 기계장치)127: generator (or machinery)
전력설비를 사용하면 자속이나 전류흐름에 의해 열이 발생한다. 전력설비 내부에는 절연유 또는 가스 등을 내장하고 있어서 이 열을 외부로 이동시킨다. 이 열이 제대로 제거되지 않으면 이 열로 인해서 권선의 절연이 열화되어 전력설비 용량에 제한을 가하며 수명을 줄이며 심지어 전력설비 고장을 유발시킬 수 있다. 따라서 전력설비에 가해지는 열을 제거하는 것은 매우 중요한 일이다. 현재까지는 공랭식, 풍냉식, 송유풍냉식, 수냉식 등의 방법이 일반화 되었다. 특히 전력설비 몸체의 열을 처리하기 좋은 장소로 이전시킬 필요가 많으나 지금까지의 방법으로는 많 은 운전비용을 유발시키는 단점이 있다. 최근에 본 고안자는 냉동사이클을 활용한 변압기 냉각장치에 관한 다수의 고안과 발명을 제시하였다.When power equipment is used, heat is generated by magnetic flux or current flow. Insulation oil or gas is built into the power equipment to transfer this heat to the outside. If this heat is not removed properly, it can degrade the insulation of the windings, limiting the power plant capacity, reducing lifespan, and even causing power plant failure. Therefore, it is very important to remove the heat applied to the power equipment. Until now, air cooling, wind cooling, oil cooling, and water cooling have been common. In particular, it is necessary to transfer the heat of the power plant body to a good place for processing, but the conventional method has a disadvantage of causing a lot of operating costs. Recently, the present inventors have proposed a number of designs and inventions regarding a transformer cooling apparatus using a refrigeration cycle.
본 고안에서는 전력설비에 가해지는 열을 제거 대상이면서 재활용이 가능한 에너지로 인식하여 이 에너지를 활용하는 방안을 모색한다. 냉매 중에는 전력설비의 열화위험이 없는 온도(대체로 95℃이하)에서 기화하고 대기온도(대체로 40℃이하)에서 응축이 가능한 것이 존재한다. 냉매는 전력설비에서 발생하는 열로 기화시키고 응축된 액체냉매는 중력에 의해 원위치 하도록 하여 냉매순환에 에너지 필요성을 없앤다. 또한 기화된 기체냉매에는 열에너지와 물리적에너지가 존재하므로 이를 효과적으로 회수할 수 있는 방법을 강구한다. 전력설비 설치 위치와 종류가 다양하므로 각 기기에 적용될 수 있는 다양한 구조의 냉각장치를 고안한다.The present invention seeks to utilize the energy by recognizing it as energy that can be removed and recycled to the power facility. Some refrigerants can be vaporized at a temperature (typically less than 95 ° C) and free of condensation at atmospheric temperature (typically less than 40 ° C) without risk of deterioration of the power equipment. The refrigerant vaporizes with the heat generated by the power plant and the condensed liquid refrigerant is removed by gravity to eliminate the need for energy in the refrigerant circulation. In addition, since there are thermal energy and physical energy in the vaporized gas refrigerant, a method for effectively recovering the gas is considered. Since the installation location and type of power equipment are various, we devise a cooling device of various structures that can be applied to each device.
전력설비중 열이 많이 발생하여 문제가 되는 전력설비는 변압기, 리액터, 발전기, 전동기 등을 들 수 있다. 특히 변압기는 주상변압기, 지상설치변압기(일명 PAD변압기), 옥외변압기, 옥내변압기, 가스변압기, 지하변압기, 지하매립변압기 등 종류가 다양하고 공기유통 여부, 직사광선 입사 여부 등 제약조건도 다양하다.Power facilities that are problematic due to the high heat generation in the power plant include transformers, reactors, generators, electric motors, and the like. In particular, there are various types of transformers including columnar transformers, ground-mounted transformers (aka PAD transformers), outdoor transformers, indoor transformers, gas transformers, underground transformers, and underground landfill transformers.
도1은 냉매관이 한 개인 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다. 냉매관(12) 상부에는 응축기(13)가 설치되는데 응축기하부플랜지(16) 및 응축기 상부플랜지(17)는 동일한 냉매관(12) 상부 끝에 같이 연결된다. 응축기(13) 배관 일측에는 배관과 T분기로 냉매배출관이 연결되고 이 관에는 배출밸브(15)가 설 치되어 초기에 배관안에 유입된 공기를 배출시키는 역할을 한다. 냉매관(12) 하부에는 열교환기(11)가 설치되는데 열교환기하부플랜지(18) 및 열교환기상부플랜지(19)는 동일한 냉매관(12) 하부 끝에 같이 연결된다. 열교환기 1차측 배관은 전력설비(10)의 외함에 연결되어 절연유나 가스 등과 같은 유체를 유통시킨다. 유체의 유통을 원활하게 하기 위하여 열교환기 1차측 배관에 유체 순환펌프(14)를 설치할 수 있다. 사용되는 냉매는 전력설비(10)의 열에 의해 기화가 가능하고 대기에 의해 응축이 가능하여 압력이 크게 상승하지 않는 것이 좋다. 예를 들면 AK225, k141b, R123의 비등점은 각각 54℃, 32℃, 28℃이다. 냉매는 응축시키는 매체에 따라 달라질 수 있다. 작동원리는 다음과 같다. 전력설비(10)에서 열을 운반하는 유체가 열교환기(11) 1차측으로 유입되면 열교환기 2차측에 채워져 있는 냉매가 기화하고 기화된 냉매는 냉매관(12)을 타고 응축기(13)로 유입된다. 응축기에서 열을 빼앗기고 냉매가 응축되면 액체냉매는 중력에 의해 냉매관(12)을 역으로 내려와 열교환기(11) 2차측으로 유입되어 냉각순환의 한 주기를 마친다. 냉매관(12)은 기체와 액체 냉매가 반대방향으로 동시에 유통하는 역할을 한다. 전력설비(10)는 내부에 유체를 가지고 있는 유입형 및 가스형과 내부에 유체가 없는 몰드형으로 구분될 수 있다. 냉각대상 전력설비(10)로는 OF케이블, 유입변압기, 몰드변압기, 가스변압기, 리액터, 발전기, 전동기로 대별할 수 있으며 변압기는 설치장소에 따라 지하변압기, 지하매립변압기, 옥내변압기, 옥외변압기, 지상설치변압기(일명 PAD변압기), 주상변압기로 구분할 수 있다. 이 것들은 각각 설치되는 환경이 다르므로 열교환기(11)나 응축기(13)가 설치되는 장소와 방법이 약간 다를 수 있다. 열교환기(11)가 튜브형 일 경우 튜브내에 냉매가 주입되면 기화된 냉매가 기화되어 액체냉매를 불어내는 현상이 발생하므로 튜브내에는 전력설비 유체가 흐르게 하고 냉매가 튜브를 감싸는 구조로 배치한다.1 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using refrigerant vaporization heat having one refrigerant pipe. The
도 2는 냉매관이 두 개인 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다. 냉매관(12) 상부에는 응축기(13)가 설치되는데 응축기하부플랜지(16)와 응축기상부플랜지(17)는 아래에는 유통기체의 압력을 조절할 수 있는 응축기하부밸브(21)와 응축기상부밸브(22)가 연결된 다음 서로 다른 냉매관(12) 상부 끝에 연결된다. 냉매관(12) 하부에는 열교환기(11)가 설치되는데 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜지(19)는 서로 다른 냉매관(12) 하부 끝에 연결된다. 따라서 열교환기(11)2차측, 냉매관(12), 응축기(13), 다른 냉매관(12), 다시 열교환기 2차측으로 이어지는 폐회로가 형성된다. 열교환기 1차측 이후는 도1에서 설명한 바와 같다. 작동원리는 다음과 같다. 도1에서 설명한 바와 같으며 2개의 냉매관(12)을 통하여 기체냉매와 액체냉매가 유통된다는 것이 다르다. 두개의 냉매관(12) 사이에 압력차가 생기면 기체냉매가 한 방향으로 순환하는 현상이 생길 수도 있다.2 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using refrigerant vaporization heat having two refrigerant pipes. The
도 3은 응축기가 두 개인 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다. 대체로 도2에서 설명한 바와 동일하나 응축기가 2개인 것이 다르다. 옆으로 눕힌 H형조립관(31)을 만든다. H형조립관(31) 하부 좌우에는 H형조립관좌측밸브(34)와 H형조립관우측밸브(35)가 각각 설치된다. H형조립관(31) 좌우에는 응축기하부밸브(21)와 응축기상부밸브(22)가 달린 응축기(13)를 각각 1개씩 연결한다. 좌측의 응축기상부밸브(22)와 H형조립관좌측밸브(34) 사이 배관에서 T분기하여 좌측냉매관 플랜지(32)를 설치하고 여기에 냉매관(12) 상부를 연결한다. 우측의 응축기상부밸브(22)와 H형조립관우측밸브(35) 사이 배관에 T분기하여 우측냉매관플랜지(33)를 설치하고 여기에 다른 냉매관(12) 상부를 연결한다. 냉매관(12)이하 연결은 도2에서 설명한 바와 같다. 작동원리는 다음과 같다. 응축기하부밸브(21), 응축기상부밸브(22), H형조립관좌측밸브(34), H형조립관우측밸브(35)를 모두 열은 상태에서는 전력설비(10)에서 열을 운반하는 유체가 열교환기(11) 1차측으로 유입되면 열교환기 2차측에 채워져 있는 냉매가 기화하고 기화된 냉매는 냉매관(12)을 타고 2개의 응축기(13)로 유입된다. 응축기에서 열을 빼앗기고 냉매가 응축되면 액체냉매는 중력에 의해 H형조립관(31) 및 냉매관(12)을 역으로 내려와 열교환기(11) 2차측으로 유입되어 냉각순환의 한 주기를 마친다. 냉매관(12)은 기체와 액체냉매가 반대방향으로 동시에 유통하는 역할을 한다. H형조립관좌측밸브(34)나 H형조립관우측밸브(35) 중 한 개를 닫으면 두 개의 응축기(13)는 열교환기(11) 2차측, 냉매관(12), 응축기(13), 다른 응축기(13), 다른 냉매관(12), 다시 열교환기(11) 2차측으로 연결되는 폐회로를 형성한다. 응축기(13)에 기체냉매가 유입되었을 때 양쪽 응축기(13)를 모두 식히면 응축된 액체냉매가 중력에 의해 냉매관(12)을 타고 열교환기(11) 2차측으로 유입된다. 만일 한쪽 응축기(13)만을 냉각시키면 그 응축기의 내부는 기체냉매의 액화가 빨리 일어나 압력이 낮아지므로 반대쪽 응축기913)로부터 기체냉매가 유입되어 기체냉매의 순환유통을 일어나게 할 수 있다. 만일 응축기(13)에 이상이 발생하면 해당 응축기의 응축기하부밸브(21)와 응축기상부밸브(22)를 잠그고 응축기하부플랜지(16)와 응축기상부플랜지(17)를 열면 해당 응축기(13)는 분 리되고 나머지 하나의 응축기(13)로 냉각작용은 계속될 수 있다.3 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using refrigerant vaporization heat having two condensers. In general, the same as described in Figure 2 except that two condensers. The H-shaped
도 4는 냉매통이 추가된 냉매기화열을 이용한 전력설비 냉각장치 설명도이다. 도3에서 냉매관(12)과 열교환기플랜지(18, 19) 사이에 냉매통(41)이 추가된 것이다. 냉매통(41) 안에는 냉매(42)가 약간의 상부 공간을 두고 채워진다. 열교환기하부플랜지(18)는 냉매통(41) 하부 액체부위에 관으로 연결된다. 필요에 따라 여러 개를 병렬로 설치할 수도 있다. 열교환기상부플랜지(19)는 냉매통(41) 상부 기체부위에 연결되어 열교환기(11) 2차측에 냉매(42)를 유입시킨다. 냉매통(41) 좌측 상부에는 냉매통(41) 내부의 냉매(42) 속에 잠기는 액체관(43)과 냉매통(41) 상부 외함에 연결되는 기체관(44)이 하나의 관으로 합쳐져 냉매통좌측플랜지(47)로 마감처리 되고 냉매통좌측플랜지(47)에는 좌측 냉매관(12)이 연결된다. 냉매통(41) 우측 상부에는 냉매통(41) 내부의 냉매(42) 속에 잠기는 액체관(43)과 냉매통(41) 상부 외함에 연결되는 기체관(44)이 하나의 관으로 합쳐져 냉매통우측플랜지(48)로 마감처리 되고 냉매통우측플랜지(48)에는 우측 냉매관(12)이 연결된다. 액체관(43)과 기체관(44)에는 그 량을 조절하는 액체밸브(45)와 기체밸브(46)가 각각 설치된다. 작동원리는 다음과 같다. 액체밸브(45)와 기체밸브(46)를 모두 열린 상태에서 전력설비(10)에서 열을 운반하는 유체가 열교환기(11) 1차측으로 유입되면 열교환기 2차측은 열을 흡수하고 여기에 연결된 냉매통(41)에 채워져 있는 냉매가 비등하게 되고 기화된 기체냉매는 기체관(44)을 지나 냉매관(12)을 거쳐 응축기(13)로 유입되고 냉각되면 중력에 의해 역순으로 냉매통으로 떨어지며 냉각의 한 주기를 마친다. 나머지 작동원리는 도3에서 설명한 바와 같다. 여러 대의 전력설비에 각각의 열교환기(11)를 설치하고 이 열교환기들을 하나의 냉매통(41)에 모두 연결하여 응축기를 공동으로 사용하게 할 수 있다.4 is an explanatory view of a power equipment cooling apparatus using a refrigerant vaporization heat to which a refrigerant cylinder is added. In FIG. 3, a
도 5는 냉매 비등 및 주입증발 기능 겸용 전력설비 냉각장치 설명도이다. 도4에서 제시한 방법은 열교환기(11) 2차측 내부에 냉매가 항상 채워져 있어 열교환기(11) 2차측에서 냉매를 비등시키는 기능만 존재하지만 도5에서는 Y형기체관(51)과 관련 밸브들이 추가되어 밸브를 통하여 열교환기(11) 내부로 냉매를 조금씩 주입 증발시키는 기능이 부가된 것이 다르다. 열교환기(11) 2차측 플랜지(18, 19)와 냉매통(41) 사이의 하부관에는 냉매량조절밸브(57), 상부관에는 냉매유통방지밸브(58)가 설치된다. 열교환기상부플랜지(19)와 냉매유통방지밸브(58) 사이 관에서 T분기하여 Y형기체관하부플랜지(52)가 설치되고 상부에 Y형기체관(51) 하부가 결합된다. 좌측 냉매관(12) 일측에서 T분기하여 Y형기체관좌측밸브(55)를 연결하고 그 끝에 Y형기체관좌측플랜지(53)를 달아서 Y형기체관 좌측 끝을 연결한다. 우측 냉매관(12) 일측에서 T분기하여 Y형기체관우측밸브(56)를 연결하고 그 끝에 Y형기체관우측플랜지(54)를 달아서 Y형기체관(51) 우측 끝을 연결한다. 작동원리는 다음과 같다. Y형기체관좌측밸브(55)와 Y형기체관우측밸브(56)를 닫은 상태에서 냉매량조절밸브(57)와 냉매유통방지밸브(58)를 열어 놓으면 도4에서 설명한 바와 같은 기능을 한다. Y형기체관좌측밸브(55)와 Y형기체관우측밸브(56) 중 하나를 닫은 상태에서 냉매유통방지밸브(58)를 완전히 막고 냉매량조절밸브(57)를 조절하면 냉매통(41)에서 열교환기(11) 2차측으로 냉매가 하부관을 타고 주입된다. 전력설비(10)에서 열을 운반하는 유체가 열교환기(11) 1차측으로 유입되면 열교환기(11) 2차측에 주입된 액체냉매는 열을 흡수하여 증발하며 열교환기상부플랜지(19), Y형기체관(51), 냉매관(12)을 거쳐 응축기(13)에 유입되어 응축된 후 중력에 의해 냉매관(12)을 거쳐 대부분 냉매통(41)으로 유입되어 냉각의 한 주기를 마친다.5 is an explanatory diagram of a cooling device for cooling power and an injection evaporation function combined function. In the method shown in FIG. 4, the refrigerant is always filled in the secondary side of the
도1, 도2, 도3, 도4, 도5의 경우 응축기(13)에서 응축된 액체상태 냉매는 중력에 의해 열교환기(11)로 돌아가야 하므로 응축기(13)는 열교환기(11)보다 위치가 높게 설치한다. 주상변압기의 경우 열교환기(11)는 주상변압기에 접하도록 설치하고 응축기(13)는 전주에 설치할 수 있다. 지상설치형변압기(일명 PAD변압기)의 경우 열교환기(11)는 외함안의 변압기에 접하도록 설치하고 응축기(13)는 외함 상부에 설치할 수 있다. 지하매립변압기의 경우 열교환기(11)는 변압기에 접하도록 설치하고 응축기는 지상 또는 지상구조물에 설치할 수 있다. 지하, 옥내, 지상 변전소에 설치되는 변압기들은 옥상이나 지상구조물을 통해 응축기(13)를 열교환기(11) 보다 높게 설치하는 것이 용이할 것이다.1, 2, 3, 4, and 5, the liquid refrigerant condensed in the
도 6은 전력설비 표면 부착형 열교환기 설명도이다. 열교환기(11)의 열교환 능력을 높이려면 순환펌프(14)를 가동하는 전원을 확보해야 하는 어려움이 따른다. 전력설비(10) 내부에 유체가 없는 설비인 경우에는 유체 순환 자체가 의미가 없다. 이 경우 전력설비(10) 외부표면 또는 내부표면(미도시)에 냉매용기를 접하게 설치하여 열교환기(11) 기능을 대행 시킬 수 있다. 전력설비(10) 측면에 부착시키는 측판부착형열교환기(61) 또는 상판에 부착시키는 상판부착형열교환기(62)를 관으로 연결하여 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜지(19)에 연결하여 열교환기(11) 역할을 수행하도록 한다.6 is an explanatory view of a surface mount heat exchanger of a power installation. In order to increase the heat exchange capacity of the
도 7은 전력설비 내부 설치형 열교환기 설명도이다. 도6의 경우와 유사하지만 열교환기 설치위치가 전력설비(10) 내부인 점이 다르다. 전력설비(10) 내부 측면에 배치시키는 내부측면열교환기(71) 또는 내부 상부에 배치시키는 내부상부열교환기(72)를 관으로 연결하여 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜지(19)에 연결하여 열교환기(11) 역할을 수행하도록 한다.7 is an explanatory view of a heat exchanger installed inside a power plant. Similar to the case of Figure 6 except that the heat exchanger installation location is inside the power equipment (10). The heat exchanger
도 8은 내부 냉매공간 설치형 라디에이터 설명도이다. 라디에이터 유통로(84)가 완전히 감싸도록 유통로(84) 내부에 냉매통로(85)를 설치하고 이 냉매통로(85)를 통해 라디에이터 하부에 설치된 하부냉매헤더(82)와 상부에 설치된 상부냉매헤더(83)가 냉매회로가 연결되도록 내부냉매공간라디에이터(81)를 만들고 관으로 연결하여 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜지(19)에 연결하여 열교환기(11) 역할을 수행하도록 한다.8 is an explanatory view of an internal refrigerant space installation type radiator. A
도 9는 외부 냉매공간 설치형 라디에이터 설명도이다. 라디에이터(92)를 완전히 감싸도록 냉매함(93)을 설치하여 외부냉매공간라디에이터(91)를 만들고 관으로 연결하여 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜지(19)에 연결하여 열교환기(11) 역할을 수행하도록 한다.9 is an explanatory view of an external refrigerant space installation type radiator. A refrigerant box 93 is installed to completely surround the radiator 92 to make an external
도 10은 발전기·전동기 고정자권선용 냉각장치 설명도이다. 발전기·전동기 고정자(101) 권선은 중공권선으로 되어 있고 이 중공은 고정자냉각수통로(102)로 활용된다. 고정자냉각수통로(102)는 열교환기(11) 1차측에 연결된다. 열교환기(11) 속에는 냉매(42)를 채운다. 열교환기(11) 2차측 관에는 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜지(19)가 설치된다. 열교환기하부플랜지(18)와 열교환기상부플랜 지(19)에는 냉매관(12)이 각각 하나씩 연결되고 냉매관(12) 다른 끝에는 응축기(13)의 응축기하부플랜지(16)과 응축기상부플랜지(17)가 설치된다. 고정자냉각수통로(102)를 순환하는 냉각수가 열교환기(11) 1차측으로 유입되면 2차측의 냉매가 비등하면서 열을 빼앗고 기화한다. 기화된 냉매는 냉매관(12)을 타고 응축기(13)로 유입되어 응축기(13) 2차측 냉각수관(103)을 순환하는 냉각수에게 열을 전달하고 응축되어 액체냉매가 되어 중력에 의해 다시 열교환기(11)로 유입되어 냉각의 한 주기를 마친다.10 is an explanatory diagram of a cooling device for a generator / motor stator winding. The winding of the generator /
도 11은 발전기·전동기 프레임용 냉각장치 설명도이다. 발전기·전동기프레임(111) 내부에는 고압의 수소가 밀폐되고 그 내부에 프레임냉각수통로(112)가 설치되는 것이 도10의 경우와 다르고 나머지 설비와 작동원리는 동일하다.11 is an explanatory diagram of a cooling device for a generator / motor frame. The high-pressure hydrogen is sealed inside the generator /
도 12는 폐열 활용 부가설비 설치 설명도이다. 냉매관(12) 일측에 2개의 관을 인접하게 T분기하여 각각의 관에 난방용밸브(122)를 취부하여 난방용열교환기(121) 입출력 단자에 각각 연결한다. T분기된 2개의 관 사이에 절체밸브(123)를 설치한다. 난방이 필요 없을 경우에는 2개의 난방용밸브(122)를 닫고 절체밸브(123)를 열어 난방용열교환기(121)에서 열교환이 일어나지 않도록 하고, 난방이 필요한 경우 2개의 난방용 밸브(122)를 열고 절체밸브(123)를 닫어 난방용열교환기(121)에서 열교환이 일어나도록 한다. 그리고 냉매관(12)의 일부를 제거하고 직렬로 터빈(124)이 내장된 터빈함(125)을 설치한다. 터빈축(126)에는 발전기(또는 기계장치)(127)가 설치되어 기화된 냉매가 응축기(13)로 유입되면서 터빈(124)을 회전시켜 에너지를 발생 시킨다. 특히 터빈축(126)에 팬을 설치하여 응축기(13)의 냉각팬이 나 순환 펌프(14)로 사용할 수도 있다.12 is an explanatory diagram for installing waste heat utilization additional equipment. The two pipes adjacent to one side of the
전력설비(10)에 가해지는 열을 제거시키는 것은 전력설비(10) 용량을 증대시키며 수명을 늘리는 매우 중요한 일이다. 특히 도시지역에 설치되는 전력설비(10)는 미관과 환경문제로 옥내에 설치되든지 지하에 설치된다. 따라서 이러한 전력설비(10)의 냉각방식은 거의 수냉식으로 고정된다. 수냉식은 고장도 많이 발생하고 운전비용도 큰 단점이 매우 많다. 따라서 본 고안에 의한 전력설비(10) 냉각방식을 택하면 전력설비(10)에서 발생하면서 제거대상인 열에 의해 냉매가 기화하고 기체의 압력으로 기화된 냉매가 응축기(13)로 유입된다. 또한 응축기(13)가 열교환기(11)보다 상부에 설치되어 있어서 응축기(13)에서 응축된 액체냉매는 별도 에너지를 사용하지 않고 중력에 의해 열교환기(11)로 떨어져 냉매순환에 에너지를 필요로 하지 않는다. 또한 기화된 냉매의 열에너지와 물리적 에너지를 회수하는 방안을 제시하여 에너지재활용에 큰 기여를 할 것이다.Removing heat applied to the
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