KR20170016129A - A cryogenic refrigerant supply of Superconducting devices - Google Patents

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KR20170016129A
KR20170016129A KR1020150109522A KR20150109522A KR20170016129A KR 20170016129 A KR20170016129 A KR 20170016129A KR 1020150109522 A KR1020150109522 A KR 1020150109522A KR 20150109522 A KR20150109522 A KR 20150109522A KR 20170016129 A KR20170016129 A KR 20170016129A
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Abstract

Disclosed is a cryogenic refrigerant supply device of a super conducting apparatus. According to an embodiment of the present invention, the cryogenic refrigerant supply device of a super conducting apparatus comprises: a cryogenic freezing unit which is introduced with a refrigerant returned from the super conducting apparatus; a heat exchange unit which is introduced with the remaining refrigerant which has not flowed into the cryogenic freezing unit and performs heat exchange with thermal energy retained by the refrigerant; a first tank which is introduced with refrigerant having passed through the heat exchange unit and allows the refrigerant to change its volume in accordance with expansion of the volume; and a second tank which is supplied with the refrigerant having passed through the first tank. After the refrigerant is supplied to the heat exchange unit, the refrigerant stored in the second tank is not transferred to the cryogenic freezing unit but is condensed in a cryogenic state in the cryogenic freezing unit after the refrigerant performs heat exchange with a refrigerant that has been transferred to the heat exchange unit. Afterwards, the refrigerant is supplied again to the superconducting apparatus.

Description

초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치{A cryogenic refrigerant supply of Superconducting devices}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a cryogenic refrigerant supply of superconducting devices,

본 발명은 극저온의 냉매를 사용하는 초전도 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체 상태의 냉매가 아닌 액체 상태의 냉매를 사용하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a superconducting device using a cryogenic coolant, and more particularly, to a cryogenic coolant supply device for a superconducting device using a liquid coolant rather than a gaseous coolant.

일반적으로 도체의 경우 온도가 증가하면 전기저항 역시 증가하여 전기가 잘 흐르지 않고, 반대로 온도를 감소시키면 저항이 작아져서 전도가 안정적으로 이루어지며 특히 온도를 극저온으로 감소시킬 때 전기저항이 제로(zero)에 가까워지는 현상을 초전도현상이라 한다.Generally, in case of a conductor, when the temperature is increased, the electric resistance is also increased and the electricity does not flow well. On the other hand, when the temperature is decreased, the resistance is decreased and the conduction is stable. Especially, when the temperature is decreased to the cryogenic temperature, Is called a superconducting phenomenon.

초전도체(superconductor)는 상대적으로 낮은 온도에서 전기저항이 제로(zero)에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체로서, 구리선 대신에 초전도선으로 계자코일을 구성하여 초전도 발전기 또는 초전도 모터로 사용한다.A superconductor is a conductor in which superconducting phenomenon occurs in which electric resistance approaches zero at a relatively low temperature. A superconducting wire instead of a copper wire constitutes a field coil and is used as a superconducting motor or a superconducting motor.

이와 같이 사용되는 초전도 발전기 및 초전도 모터는 기존의 상전도 발전기 및 모터에 비해 손실을 50% 이상 줄일 수 있고, 계자코일에 대용량의 전류를 통전할 수 있기 때문에 동일 용량에서 크기를 절반으로 줄일 수 있어 대용량화 및 소형화가 가능한 효과를 가지고 있다.Superconducting generators and superconducting motors used in this way can reduce losses by more than 50% compared to conventional superconducting generators and motors and can reduce the size of the same capacity by half because the field coil can energize large currents It is possible to increase the capacity and miniaturization.

이와 같이 사용되는 초전도 발전기 및 모터는 다양한 산업 분야에서 사용되는데, 일 예로 반도체 제조 공정 또는 핵융합 분야 또는 선박 및 발전기에 사용된다.The superconducting generators and motors used in this manner are used in various industrial fields, for example, in the semiconductor manufacturing process or the fusion field, or in ships and generators.

대한민국등록특허 제10-0310631호Korean Patent No. 10-0310631

본 발명의 실시 예들은 초전도 기기로 공급되는 냉매로 액체를 사용하는 경우에 기체 상태로 부피 팽창이 발생되는 경우에도 상기 초전도 기기의 안정적인 작동을 도모하고자 한다.The embodiments of the present invention are intended to provide a stable operation of the superconducting device even when volume expansion occurs in a gaseous state when liquid is used as a refrigerant supplied to the superconducting device.

본 발명의 일 측면에 따르면, 초전도 기기에서 리턴된 냉매가 유입되는 극저온 냉동 유닛; 상기 극저온 냉동 유닛으로 이동되지 않은 나머지 냉매가 유입되고 상기 냉매가 보유한 열 에너지와 열교환이 이루어지는 열교환 부; 상기 열교환 부를 경유한 냉매가 유입되고 상기 냉매의 부피 팽창에 따른 체적 변화가 이루어지는 제1 탱크; 상기 제1 탱크를 경유한 냉매가 공급되는 제2 탱크; 및 상기 제2 탱크에 저장된 냉매가 상기 열교환 부로 공급된 후에 극저온 냉동 유닛으로 이동되지 않고 상기 열교환 부로 이동된 냉매와 열교환된 후에 상기 극저온 냉동 유닛에서 극저온 상태로 응축되어 상기 초전도 기기로 재 공급되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cryogenic freezing unit into which refrigerant returned from a superconducting device flows; A heat exchange unit for introducing the remaining refrigerant that has not been moved to the cryogenic freezing unit and performing heat exchange with the heat energy held by the refrigerant; A first tank through which the refrigerant passed through the heat exchanging unit flows and whose volume changes according to the volume expansion of the refrigerant; A second tank through which the refrigerant passed through the first tank is supplied; And the refrigerant stored in the second tank is not transferred to the cryogenic freezing unit after being supplied to the heat exchanging unit but is heat-exchanged with the refrigerant transferred to the heat exchanging unit. Thereafter, the refrigerant is condensed in the cryogenic temperature state in the cryogenic freezing unit, .

상기 극저온 냉동 유닛은 내부가 진공 상태가 유지되는 하우징의 내부에 위치되고 상기 초전도 기기에서 공급된 냉매와 상기 극저온 냉동 유닛에서 응축된 냉매가 저장되는 냉매 저장부; 상기 냉매 저장부의 상부에 구비되고 상기 열교환 부를 통해 공급된 상온의 냉매를 극저온으로 변화시키는 냉동부를 포함한다.Wherein the cryogenic refrigeration unit includes a refrigerant storage portion in which a refrigerant supplied from the superconducting device and refrigerant condensed in the cryogenic refrigeration unit are stored, the refrigerant storage portion being located inside a housing in which a vacuum state is maintained; And a freezing portion provided at an upper portion of the refrigerant storage portion and changing the refrigerant at normal temperature supplied through the heat exchange portion to a cryogenic temperature.

상기 극저온 냉동 유닛과 상기 열교환 부 사이를 연결하는 제1 연결관을 더 포함하고, 상기 제1 연결관에는 냉매의 압력을 감지하는 압력계; 상기 압력계와 연동하여 개폐되는 제1 밸브가 구비되며, 상기 제1 연결관 전체가 외부와의 열 출입이 차단되도록 단열재로 단열 처리된 것을 특징으로 한다.Further comprising: a first connection pipe connecting the cryogenic freezing unit and the heat exchange unit, wherein the first connection pipe includes a pressure gauge for sensing the pressure of the refrigerant; And a first valve that is opened and closed in cooperation with the pressure gauge. The first connection pipe is thermally insulated by a heat insulating material so that heat is prevented from flowing to and from the outside.

상기 열교환 부와 상기 제1 탱크 사이를 연결하는 제2 연결관을 더 포함한다.And a second connection pipe connecting the heat exchange unit and the first tank.

상기 제1 탱크는 외주면이 벨로우즈 형태로 이루어져 길이 방향으로 냉매의 부피 변화에 따라 부피 팽창이 이루어진다.remind The first tank has a bellows shape on its outer circumferential surface, and its volume expansion is made in accordance with the volume change of the refrigerant in the longitudinal direction.

상기 제1 탱크와 제2 탱크 사이를 연결하는 제3 연결관을 더 포함하고, 상기 제3 연결관에는 상기 압력계의 압력 변동 상태에 따라 선택적으로 작동되는 펌프유닛을 더 포함한다.Further comprising a third connection pipe connecting the first tank and the second tank, and the third connection pipe further includes a pump unit selectively operated according to a pressure fluctuation state of the pressure gauge.

상기 펌프유닛과 제2 탱크 사이에는 상기 제2 탱크에서 상기 펌프유닛으로 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위한 제1 체크밸브를 더 포함한다.And a first check valve between the pump unit and the second tank for preventing the refrigerant from flowing backward from the second tank to the pump unit.

상기 제2 탱크와 열교환 부 사이를 연결하는 제4 연결관을 더 포함하고, 상기 제4 연결관에는 설정압력 이하에서 작동되는 레귤레이터 밸브가 구비된다.And a fourth connection pipe connecting the second tank and the heat exchange unit, wherein the fourth connection pipe is provided with a regulator valve operated at a set pressure or less.

상기 열교환 부와 상기 극저온 냉동 유닛 사이를 연결하는 제5 연결관을 더 포함하고, 상기 제5 연결관에는 상기 극저온 냉동 유닛으로만 냉매를 공급하기 위한 제2 체크밸브가 구비된다.And a fifth connection pipe connecting the heat exchange unit and the cryogenic refrigeration unit, and the fifth connection pipe is provided with a second check valve for supplying the refrigerant to the cryogenic refrigeration unit only.

본 발명의 실시 예들은 초전도 기기의 냉매로 액체를 사용하는 경우에도 상기 냉매의 부피 팽창으로 인한 초전도 기기의 파손을 방지하고 안정적인 열교환을 실시할 수 있어 고가의 초전도 기기에 대한 안전성이 향상된다.The embodiments of the present invention can prevent breakage of the superconducting device due to the volume expansion of the refrigerant and perform stable heat exchange even when liquid is used as the refrigerant of the superconducting device, thereby improving the safety of the expensive superconducting device.

본 발명의 실시 예들은 극저온 상태의 냉매의 가스를 재사용할 수 있는 구성을 초전도 기기의 내부가 아닌 외부에 위치시켜 사용하고, 이를 통해 초전도 냉매의 불필요한 열 손실을 최소화 할 수 있다.Embodiments of the present invention can minimize the unnecessary heat loss of the superconducting refrigerant through the use of a structure for reusing the gas of the refrigerant at the cryogenic temperature outside the interior of the superconducting device.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치의 작동 상태도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a cryogenic coolant supply device of a superconducting device according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIGS. 2 to 4 are operation states of a cryogenic coolant supply device of a superconducting device according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치의 작동 상태도 이다.A cryogenic coolant supply device for a superconducting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a view illustrating a configuration of a cryogenic coolant supply device of a superconducting device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are views showing a cryogenic coolant supply device of a superconducting device according to an embodiment of the present invention. Operation state diagram.

첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치(1)는 극저온 냉동 유닛(100)과, 열교환 부(200)와, 제1,2 탱크(300, 400)를 포함하여 구성된다.1 to 4, the cryogenic coolant supply device 1 of the superconducting device according to the present embodiment includes a cryogenic freezing unit 100, a heat exchange unit 200, first and second tanks 300 and 300, 400).

본 발명은 초전도 기기(2)의 냉매로 기체가 아닌 액체 냉매를 사용할 경우, 상기 액체 냉매의 상 변화로 인한 부피 팽창이 상기 초전도 기기(2)의 내부가 아닌 외부에서 이루어지도록 구성함으로써 고가의 초전도 기기(2)의 손상 및 파손을 방지하고 안정적인 냉매의 공급을 위해 안정적인 초전도 기기(2)의 사용을 도모하고자 한다.In the present invention, when a liquid refrigerant other than a gas is used as the refrigerant of the superconducting device (2), volume expansion due to the phase change of the liquid refrigerant is performed outside the inside of the superconducting device (2) To prevent damage or breakage of the device (2) and to use the superconducting device (2) stably for stable supply of the coolant.

상기 극저온 냉동 유닛(100)은 초전도 기기(2)에서 리턴된 냉매가 유입되는데, 내부가 진공 상태가 유지되는 하우징(102)의 내부에 위치되고 상기 초전도 기기(2)에서 공급된 냉매와 상기 극저온 냉동 유닛(100)에서 응축된 냉매가 저장되는 냉매 저장부(110)와, 상기 냉매 저장부(110)의 상부에 구비되고 상기 열교환 부(200)를 통해 공급된 상온의 냉매를 극저온으로 변화시키는 냉동부(120)를 포함한다.The refrigerant returned from the superconducting device 2 flows into the cryogenic refrigeration unit 100. The refrigerant is located inside the housing 102 in which the interior of the cryogenic refrigeration unit 100 is maintained in a vacuum state, A refrigerant storage unit 110 in which the refrigerant condensed in the refrigerating unit 100 is stored and a refrigerant circulating unit 120 which is provided at an upper portion of the refrigerant storing unit 110 and changes the refrigerant at normal temperature supplied through the heat exchanging unit 200 to a cryogenic temperature And includes a freezing portion 120.

상기 하우징(102)은 냉매의 온도를 극저온으로 하강시키기 위해 내부가 진공 상태가 유지되며 상기 하우징(102)을 통한 열 손실이 최소화 되도록 단열 처리된다.The housing 102 is thermally insulated so that the inside of the housing 102 is maintained in a vacuum state and the heat loss through the housing 102 is minimized in order to lower the temperature of the refrigerant to a cryogenic temperature.

극저온 냉동 유닛(100)은 내부에 다수개의 냉각핀(미도시)이 구비되고 열교환 부(200)를 통해 공급된 상온의 내매가 극저온의 냉매 상태로 변화되도록 온도를 영하 200도 이상의 온도로 하강시킨다.The cryogenic freezing unit 100 is provided with a plurality of cooling fins (not shown) therein and the temperature is lowered to a temperature of minus 200 degrees or less so that the refrigerant of normal temperature supplied through the heat exchanging unit 200 is changed into a cryogenic refrigerant state .

상기 초전도 기기(2)와 냉매 저장부(110) 사이에는 상기 초전도 기기(2)에서 냉매 저장부(110)로 냉매를 공급하는 냉매 공급관(9a)이 구비되고, 상기 초전도 기기(2)와 상기 냉매 저장부(110) 사이에는 극저온의 온도로 응축된 냉매가 초전도 기기(2)로 이동되기 위한 냉매 환수관(9b)이 설치된다.The superconducting device 2 and the refrigerant storage unit 110 are provided with a refrigerant supply pipe 9a for supplying the refrigerant from the superconducting unit 2 to the refrigerant storage unit 110, Between the refrigerant storage part 110, a refrigerant return pipe 9b for moving the refrigerant condensed at a cryogenic temperature to the superconducting device 2 is provided.

상기 극저온 냉동 유닛(100)에서 하강된 냉매는 냉매 저장부(110)에 저장되었다가 상기 냉매 환수관(9)을 통해 상기 초전도 기기(2)로 공급된다.The refrigerant dropped in the cryogenic freezing unit 100 is stored in the refrigerant storage unit 110 and is supplied to the superconducting unit 2 through the refrigerant return pipe 9.

상기 냉매 저장부(110)는 응축된 냉매가 저장되고 내부에 냉매를 초전도 기기(2)로 펌핑하기 위한 별도의 펌프(미도시)가 구비되어 있어 상기 초전도 기기(2)를 향해 안정적인 냉매의 공급을 도모할 수 있다.The refrigerant storage part 110 is provided with a separate pump (not shown) for storing the condensed refrigerant and for pumping the refrigerant into the super-conducting device 2 to supply stable refrigerant toward the super- .

상기 냉매 공급관(9a)에는 열교환 부(200)로 상기 냉매 저장부(110)로 미 공급된 냉매가 이동되기 위해 제1 연결관(10)이 설치되고, 상기 제1 연결관(10)은 냉매의 열 손실이 방지되도록 단열재로 단열 처리된다.The first connection pipe 10 is installed in the refrigerant supply pipe 9a to allow the refrigerant not supplied to the refrigerant storage unit 110 to be moved by the heat exchange unit 200, Is heat-treated with a heat insulator so as to prevent heat loss of the heat sink.

상기 제1 연결관(10)에는 냉매의 압력을 감지하는 압력계(3)가 설치되는데, 상기 압력계(3)는 냉매의 압력을 감지하여 후술할 제1 개폐밸브(4)가 오픈 또는 클로즈 상태로 작동되도록 신호를 전송한다.A pressure gauge 3 for sensing the pressure of the refrigerant is installed in the first connection pipe 10. The pressure gauge 3 senses the pressure of the refrigerant and the first on-off valve 4, which will be described later, Transmit the signal to operate.

상기 압력계(3)는 냉매의 압력 상태에 따라 후술할 펌프유닛(5)의 온 또는 오프 작동을 도모할 수 있으며 별도의 제어기(미도시)를 통해 상기 압력계(3)와 제1 개폐밸브(4)와 펌프유닛(5)의 작동 상태를 자동 제어하는 것도 가능할 수 있다.The pressure gauge 3 can operate the pump unit 5 to be described later on or off according to the pressure state of the refrigerant. The pressure gauge 3 and the first on-off valve 4 (not shown) ) And the operation state of the pump unit 5 can be automatically controlled.

상기 제1 밸브(4)는 상기 압력계(3)가 설정된 설정 압력 이상에서 오픈 상태로 전환되고 다량의 냉매는 제1 연결관(10)을 통해 굵은 선으로 도시된 바와 같이 열교환 부(200)로 이동된다.The first valve 4 is switched to the open state at a pressure higher than the predetermined pressure and the refrigerant is supplied to the heat exchanger 200 through the first connection pipe 10 as shown by a bold line .

상기 제1 연결관(10)은 전술한 바와 같이 단열재로 단열 처리 되므로 다량의 냉매가 열교환 부(200)로 이동되는 경우에도 외부로의 열 손실이 최소화된 상태로 이동되며 상기 냉매의 부피 팽창으로 인한 제1 연결관(10)의 파손을 예방한다.Since the first connection pipe 10 is heat-treated by the heat insulating material as described above, even when a large amount of refrigerant is transferred to the heat exchange unit 200, the heat loss to the outside is minimized, Thereby preventing the first connection pipe 10 from being damaged.

열교환 부(200)는 상기 극저온 냉동 유닛(100)으로 이동되지 않은 나머지 냉매가 유입되고 상기 냉매가 보유한 열 에너지와 열교환이 이루어지는데, 내부는 열교환 부(200)의 길이 방향을 따라 이동되면서 후술할 제2 탱크(400)에서 공급된 냉매가 갖고 있는 열 에너지와 서로 간에 열교환이 이루어진다.In the heat exchanging part 200, the remaining refrigerant that has not been moved to the cryogenic freezing unit 100 flows into the heat exchanging part 200 and is heat-exchanged with the heat energy held by the refrigerant. The inside of the heat exchanging part 200 moves along the longitudinal direction of the heat exchanging part 200, Heat exchange with each other is performed with the thermal energy of the refrigerant supplied from the second tank 400.

상기 열교환 부(200)는 도면에 도시된 바와 같이 지그재그 형태로 코일이 배치되거나, 열교환 부(200)의 내측 길이 방향을 따라 링 형태로 이동되는 궤적을 갖는 형태로 배치되어 열교환에 따른 충분한 시간을 확보할 수 있다.As shown in the figure, the heat exchanging unit 200 may be arranged in a zigzag shape, or may be arranged in a shape having a locus that is moved in a ring shape along the inner longitudinal direction of the heat exchanging unit 200, .

제1 탱크(300)는 상기 열교환 부(200)와 연결된 제2 연결관(20)을 경유한 냉매가 유입되고 상기 냉매의 부피 팽창에 따른 체적 변화가 이루어지는데, 냉매의 경우 압력과 온도에 따라 부피가 변동되며 본 실시 예의 경우 온도의 변화는 극히 미비하므로 압력 변동에 따라 냉매의 부피가 가변 되는 경우 압력 상승에 따른 버퍼탱크의 기능을 위해 구비된다.In the first tank 300, the refrigerant passing through the second connection pipe 20 connected to the heat exchanging unit 200 is introduced and the volume of the refrigerant is changed according to the volume expansion of the refrigerant. In the case of the refrigerant, In this embodiment, since the change of the temperature is extremely small, the volume of the refrigerant varies depending on the pressure fluctuation.

상기 제1 탱크(300)는 상온의 온도를 갖는 냉매가 저장되고 초전도 기기(2)에 있을 때 보다 상대적으로 압력이 저압인 상태가 유지된다.In the first tank 300, the coolant having a normal temperature is stored, and the pressure of the first tank 300 is maintained at a relatively low pressure as compared with when the coolant is stored in the superconducting device 2.

제1 탱크(300)는 외주면이 벨로우즈 형태로 이루어져 있어 길이 방향으로 팽창되며, 상기 냉매의 부피 변화에 따라 부피 팽창이 이루어진다. The first tank 300 has a bellows shape on its outer circumferential surface and is expanded in the longitudinal direction, and the volume expansion is performed according to the volume change of the refrigerant.

따라서 냉매의 급격한 부피 변화에 상관없이 제1 탱크(300)를 안정적으로 보호 할 수 있다.Therefore, the first tank 300 can be stably protected regardless of the sudden volume change of the refrigerant.

본 발명은 상기 제1 탱크(300)와 제2 탱크(400) 사이를 연결하는 제3 연결관(30)을 더 포함하고, 상기 제3 연결관(30)에는 상기 압력계(3)의 압력 변동 상태에 따라 선택적으로 작동되는 펌프유닛(5)을 더 포함한다.The present invention further includes a third connection pipe 30 connecting the first tank 300 and the second tank 400 to the third connection pipe 30, And further comprises a pump unit 5 selectively operated according to the state.

상기 펌프유닛(5)은 제1 탱크(300)에 저장된 냉매를 제2 탱크(400)에 공급하는데, 상기 제1 연결관(10)으로 공급된 냉매의 압력이 상기 압력계(3)에 설정된 설정 압력 이상으로 감지될 경우 온 작동되고, 설정 압력 이하일 경우 오프 상태가 유지된다.The pump unit 5 supplies the refrigerant stored in the first tank 300 to the second tank 400 so that the pressure of the refrigerant supplied to the first connection pipe 10 is set to a value set in the pressure gauge 3 When it is detected to be higher than the pressure, it is turned on, and when it is lower than the set pressure, the off state is maintained.

예를 들어 펌프유닛(5)이 온 상태로 작동될 경우 다량의 냉매는 제3 연결관(30)을 통해 제2 탱크(400)로 공급된다. 상기 펌프유닛(5)이 온 상태로 작동될 경우 다량의 냉매가 상기 제2 탱크(400)로 이동될 수 있어 초전도 기기(2)에 구비된 구성품을 안정적으로 보호하며 급격한 압력 변동으로 인한 고가의 초전도 기기(2)의 파손 및 오작동을 방지할 수 있다.For example, when the pump unit 5 is operated in an ON state, a large amount of refrigerant is supplied to the second tank 400 through the third connection pipe 30. When the pump unit 5 is operated in an ON state, a large amount of refrigerant can be transferred to the second tank 400, thereby stably protecting the components provided in the superconducting device 2, Breakage and malfunction of the superconducting device 2 can be prevented.

제2 탱크(400)는 전술한 펌프유닛(5)을 통해 냉매가 가압된 상태로 공급되므로 내부 압력은 제3 연결관(30)의 내부에 냉매가 위치되어 있을 때 보다 높은 상태가 유지된다.Since the second tank 400 is supplied with the refrigerant being pressurized through the pump unit 5, the internal pressure of the second tank 400 is kept higher than when the refrigerant is located in the third connection pipe 30.

제1 체크 밸브(6)는 펌프유닛(5)과 제2 탱크(400) 사이에 설치되는데, 상기 제2 탱크(400)로 공급된 냉매가 펌프유닛(5)으로 역류되는 현상을 방지하여 냉매의 안정적인 이동을 도모한다.The first check valve 6 is installed between the pump unit 5 and the second tank 400 to prevent the refrigerant supplied to the second tank 400 from flowing back to the pump unit 5, Thereby promoting a stable movement.

상기 제2 탱크(400)에 저장된 냉매는 상기 열교환 부(200)로 공급된 후에 극저온 냉동 유닛(100)으로 이동되지 않고 상기 열교환 부(200)로 이동된 냉매와 열교환된 후에 상기 극저온 냉동 유닛(100)에서 극저온 상태로 응축되어 상기 초전도 기기(2)로 재 공급된다.The refrigerant stored in the second tank 400 is supplied to the heat exchanging unit 200 and then is not moved to the cryogenic freezing unit 100. The refrigerant is heat-exchanged with the refrigerant transferred to the heat exchanging unit 200, 100) to a cryogenic state and is re-supplied to the superconducting device (2).

본 발명은 제2 탱크(400)와 열교환 부(200) 사이를 연결하는 제4 연결관(40)을 더 포함하고, 상기 제4 연결관(40)에는 설정압력 이하에서 작동되는 레귤레이터 밸브(7)가 구비된다.The present invention further includes a fourth connecting pipe 40 connecting the second tank 400 and the heat exchanging unit 200. The fourth connecting pipe 40 is provided with a regulator valve 7 .

상기 레귤레이터 밸브(7)는 제어기에 의해 작동되는데 기 설정된 설정 압력 이상일 경우에만 온 상태로 작동되고, 설정 압력 이하에서는 클로즈된 상태가 유지된다.The regulator valve 7 is operated by the controller and is operated in an ON state only when it is above a predetermined set pressure, and is kept closed below a set pressure.

상기 레귤레이터 밸브(7)가 온 상태로 작동될 경우 냉매는 제4 연결관(40)을 통해 열교환 부(200)에서 제1 연결관(10)을 통해 이동된 냉매와 열교환 되면서 초전도 기기(2)로 공급되기 전에 충분히 예냉된 상태로 후술할 제5 연결관(50)을 통해 극저온 냉동 유닛(100)으로 이동된다.When the regulator valve 7 is operated in the ON state, the refrigerant is heat-exchanged with the refrigerant transferred from the heat exchange unit 200 through the first connection pipe 10 through the fourth connection pipe 40, And is transferred to the cryogenic freezing unit 100 through the fifth connection pipe 50 to be described later in a sufficiently precooled state before being supplied to the cryogenic freezing unit 100. [

따라서 상온의 냉매를 초전도 기기(2)에 직접 공급하지 않고 열교환 부(200)를 경유하여 예냉된 냉매를 냉동부(120)에서 극저온 상태로 냉각시켜 초전도 기기(2)로 공급할 수 있어 보다 신속하게 냉매의 온도를 극저온 온도로 하강시켜 공급함으로써 냉매의 불필요한 열 손실이 최소화된다.Therefore, the precooled refrigerant can be supplied to the superconducting device 2 by cooling the precooled refrigerant in the freezing part 120 to the extremely low temperature state via the heat exchanging part 200 without directly supplying the refrigerant at the normal temperature to the superconducting device 2, And unnecessary heat loss of the refrigerant is minimized by supplying the temperature of the refrigerant down to the cryogenic temperature.

상기 열교환 부(200)에서는 제1 연결관(10)을 통해 공급된 저온의 냉매가 갖고 있는 열 에너지와, 상기 제4 연결관(40)을 통해 공급된 상온의 냉매가 서로 간에 열 교환이 이루어 진다.In the heat exchanging part 200, the heat energy of the low-temperature refrigerant supplied through the first connection pipe 10 and the refrigerant of the room temperature supplied through the fourth connection pipe 40 are exchanged with each other Loses.

전술한 열교환 부(200)와 제1,2 탱크(300, 400)는 상온의 냉매 상태이고, 상기 열교환 부(200)를 경유한 후에 상기 냉동부(120)로 이동된 냉매는 예냉이 이루어지므로 상기 냉매를 극저온 상태로 변화시킬 때 발생되는 열 손실을 최소화 할 수 있다.The heat exchanging unit 200 and the first and second tanks 300 and 400 are in a refrigerant state at room temperature and the refrigerant moved to the freezing unit 120 after passing through the heat exchanging unit 200 is precooled The heat loss generated when the refrigerant is changed to the cryogenic temperature state can be minimized.

본 발명은 상기 열교환 부(200)와 상기 극저온 냉동 유닛(100) 사이를 연결하는 제5 연결관(50)을 더 포함하고, 상기 제5 연결관(50)에는 상기 극저온 냉동 유닛(100)으로만 냉매를 공급하기 위한 제2 체크밸브(8)가 구비된다. 상기 제2 체크밸브(8)는 극저온 냉동 유닛(100)에서 열교환 부(200)로 냉매가 역류되는 현상을 예방할 수 있어 냉매의 안정적인 이동성을 확보할 수 있다.The present invention further includes a fifth connecting pipe 50 connecting the heat exchanging unit 200 and the cryogenic freezing unit 100. The fifth connecting pipe 50 is connected to the cryogenic freezing unit 100 A second check valve 8 for supplying refrigerant is provided. The second check valve 8 can prevent the refrigerant from flowing backward from the cryogenic freezing unit 100 to the heat exchanging unit 200, thereby ensuring stable mobility of the refrigerant.

냉매는 제2 탱크(400)에서 상온의 기체상태가 유지되다가 극저온 냉동 유닛(100)의 냉동부(120)로 이동된 이후에는 극저온 상태로 응축되고, 초전도 기기(2)를 향해 안정적으로 공급된다.After the refrigerant is maintained at the normal temperature in the second tank 400 and then moved to the freezing unit 120 of the cryogenic freezing unit 100, the refrigerant is condensed into a cryogenic temperature and is stably supplied toward the superconducting unit 2 .

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

2 : 초전도 기기
3 : 압력계
4 : 제1 밸브
5 : 펌프유닛
6 : 제1 체크밸브
7 : 레귤레이터 밸브
8 : 제2 체크밸브
10, 20, 30, 40, 50 : 제1,2,3,4,5 연결관
100 : 극저온 냉동 유닛
102 : 하우징
110 : 냉매 저장부
120 : 냉동부
200 : 열교환 부
300, 400 : 제1,2 탱크2: Superconducting device
3: Manometer
4: first valve
5: Pump unit
6: First check valve
7: Regulator valve
8: Second check valve
10, 20, 30, 40, 50: 1st, 2nd,
100: Cryogenic freezing unit
102: Housing
110: Refrigerant reservoir
120:
200: Heat exchanger
300, 400: 1st and 2nd tanks

Claims (9)

초전도 기기에서 리턴된 냉매가 유입되는 극저온 냉동 유닛;
상기 극저온 냉동 유닛으로 이동되지 않은 나머지 냉매가 유입되고 상기 냉매가 보유한 열 에너지와 열교환이 이루어지는 열교환 부;
상기 열교환 부를 경유한 냉매가 유입되고 상기 냉매의 부피 팽창에 따른 체적 변화가 이루어지는 제1 탱크;
상기 제1 탱크를 경유한 냉매가 공급되는 제2 탱크; 및
상기 제2 탱크에 저장된 냉매가 상기 열교환 부로 공급된 후에 극저온 냉동 유닛으로 이동되지 않고 상기 열교환 부로 이동된 냉매와 열교환된 후에 상기 극저온 냉동 유닛에서 극저온 상태로 응축되어 상기 초전도 기기로 재 공급되는 것을 특징으로 하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.A cryogenic freezing unit into which the refrigerant returned from the superconducting device flows;
A heat exchange unit for introducing the remaining refrigerant that has not been moved to the cryogenic freezing unit and performing heat exchange with the heat energy held by the refrigerant;
A first tank through which the refrigerant passed through the heat exchanging unit flows and whose volume changes according to the volume expansion of the refrigerant;
A second tank through which the refrigerant passed through the first tank is supplied; And
The refrigerant stored in the second tank is not transferred to the cryogenic freezing unit after being supplied to the heat exchanging unit but is heat-exchanged with the refrigerant transferred to the heat exchanging unit and then is condensed into the cryogenic temperature state in the cryogenic freezing unit and is supplied again to the superconducting equipment Wherein the superconducting device is a cryogenic coolant supply device. 제1 항에 있어서,
상기 극저온 냉동 유닛은,
내부가 진공 상태가 유지되는 하우징의 내부에 위치되고 상기 초전도 기기에서 공급된 냉매와 상기 극저온 냉동 유닛에서 응축된 냉매가 저장되는 냉매 저장부;
상기 냉매 저장부의 상부에 구비되고 상기 열교환 부를 통해 공급된 상온의 냉매를 극저온으로 변화시키는 냉동부를 포함하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 1,
In the cryogenic freezing unit,
A refrigerant storage portion in which a refrigerant supplied from the superconducting device and refrigerant condensed in the cryogenic refrigeration unit is stored;
And a freezing part provided at an upper portion of the refrigerant storage part and changing the refrigerant at a room temperature supplied through the heat exchange part to a cryogenic temperature. 제1 항에 있어서,
상기 극저온 냉동 유닛과 상기 열교환 부 사이를 연결하는 제1 연결관을 더 포함하고,
상기 제1 연결관에는 냉매의 압력을 감지하는 압력계;
상기 압력계와 연동하여 개폐되는 제1 밸브가 구비되며, 상기 제1 연결관 전체가 외부와의 열 출입이 차단되도록 단열재로 단열 처리된 것을 특징으로 하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a first connection pipe connecting the cryogenic freezing unit and the heat exchange unit,
A pressure gauge for sensing the pressure of the refrigerant;
And a first valve that is opened and closed in cooperation with the pressure gauge, wherein the first connection pipe is thermally insulated with a heat insulating material so as to prevent heat from entering and exiting from the outside. 제1 항에 있어서,
상기 열교환 부와 상기 제1 탱크 사이를 연결하는 제2 연결관을 더 포함하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 1,
And a second connection pipe connecting the heat exchange unit and the first tank. 제1 항에 있어서,
상기 제1 탱크는,
외주면이 벨로우즈 형태로 이루어져 길이 방향으로 냉매의 부피 변화에 따라 부피 팽창이 이루어지는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first tank comprises:
Wherein the outer circumferential surface is formed in a bellows shape, thereby causing a volume expansion according to a volume change of the refrigerant in the longitudinal direction. 제1 항에 있어서,
상기 제1 탱크와 제2 탱크 사이를 연결하는 제3 연결관을 더 포함하고, 상기 제3 연결관에는 상기 압력계의 압력 변동 상태에 따라 선택적으로 작동되는 펌프유닛을 더 포함하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a third connection pipe connecting the first tank and the second tank, wherein the third connection pipe further comprises a pump unit selectively operated according to a pressure fluctuation state of the pressure gauge, wherein the cryogenic refrigerant Supply device. 제6 항에 있어서,
상기 펌프유닛과 제2 탱크 사이에는 상기 제2 탱크에서 상기 펌프유닛으로 냉매가 역류되는 것을 방지하기 위한 제1 체크밸브를 더 포함하는 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 6,
Further comprising a first check valve between the pump unit and the second tank for preventing the refrigerant from flowing back from the second tank to the pump unit. 제1 항에 있어서,
상기 제2 탱크와 열교환 부 사이를 연결하는 제4 연결관을 더 포함하고, 상기 제4 연결관에는 설정압력 이하에서 작동되는 레귤레이터 밸브가 구비된 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a fourth connection pipe connecting the second tank and the heat exchange unit, wherein the fourth connection pipe is provided with a regulator valve operated at a set pressure or less. 제1 항에 있어서,
상기 열교환 부와 상기 극저온 냉동 유닛 사이를 연결하는 제5 연결관을 더 포함하고, 상기 제5 연결관에는 상기 극저온 냉동 유닛으로만 냉매를 공급하기 위한 제2 체크밸브가 구비된 초전도 기기의 극저온 냉매 공급 장치.



The method according to claim 1,
Further comprising a fifth connection pipe connecting the heat exchange unit and the cryogenic refrigeration unit, wherein the fifth connection pipe is provided with a second check valve for supplying the refrigerant only to the cryogenic refrigeration unit, Supply device.



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