KR20200073785A - 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 캐리어 내부가 격자 구조로 구성되고, 각 층 마다 액화질소유동홀이 격자 구조 내에 일측면에 각 구비됨으로써, 캐리어 하단에 초전도체가 침수되게끔 충진된 액화질소가 캐리어의 비틀어져 경사진 이동에도, 캐리어 내부에 형성된 층의 액화질소유동홀로만 유동되고, 캐리어 내부에 구성된 층은 다층으로 구성된 격자 구조라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 효율을 높이고, 에어갭을 구비함으로써, 외부의 열이 캐리어 내부의 액화질소로 전달되는 것을 1차 방지하는 단열 기능을 수행하여 액화질소의 증발을 보다 억제함에 따라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 더 오랜시간 운행이 가능하도록 하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 곡면으로 비틀어지는 부분을 포함하는 트랙; 트랙의 상면 및 하면에 서로 다른 극성이 표출되도록 교호로 연속 배열되는 다수의 자석; 트랙에 설치된 자석의 상부에 위치하고, 내부가 복수의 층으로 분리되어 있으며, 각 층은 격자 구조로 형성되어 있고, 내부에 액화 질소가 충진되며, 외면과 격자 구조로 형성된 내면 사이는 에어갭이 형성되는 캐리어; 및 캐리어의 상면을 덮어 액화 질소가 충진된 캐리어 내부를 밀폐시키고, 중심부에 캐리어 내부의 압력을 강하 시키는 압력강하홀이 형성된 캐리어커버를 포함하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치를 제공한다.

Description

초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치{Magnetic injury device that increases efficiency by increasing liquid nitrogen immersion time of superconductor}

본 발명은 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 캐리어 내부가 격자 구조로 구성되고, 각 층 마다 액화질소유동홀이 격자 구조 내에 일측면에 각 구비됨으로써, 캐리어 하단에 초전도체가 침수되게끔 충진된 액화질소가 캐리어의 비틀어져 경사진 이동에도, 캐리어 내부에 형성된 층의 액화질소유동홀로만 유동되고, 캐리어 내부에 구성된 층은 다층으로 구성된 격자 구조라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 효율을 높이고, 에어갭을 구비함으로써, 외부의 열이 캐리어 내부의 액화질소로 전달되는 것을 1차 방지하는 단열 기능을 수행하여 액화질소의 증발을 보다 억제함에 따라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 더 오랜시간 운행이 가능하도록 하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치에 관한 것이다.

초전도체를 이용한 자기부상에 관한 기술을 간단히 요약하면, 자석으로 이루어진 레일 상에 초전도체와 액화질소를 투입하여 자기 부상할 수 있도록 하는 기술로, 초전도체의 무저항 성질을 통해 고속 주행이 가능하여 현재 실용화를 위한 연구가 진행되고 있다.

하지만, 자기부상에 관한 사람들의 관심이 높아지는 것과는 달리, 그 구조가 복잡함에 따라 어린이, 학생, 일반인들에게 원리를 쉽게 이해시키기 위한 교육용 시스템과 실용화된 기술개발은 사실상 미흡한 실정이다.

특히, 자기부상 시스템의 구축에서 자기부상하는 물체가 더 오랜시간 안정적으로 이동하는 고효율 작동을 위해서는, 액화질소를 사용하여 초전도 자기부상효과를 이끌어냄은 물론, 초전도체를 액화질소에 침수시키며 액화질소를 보관하는 용기가 필수적이며, 상기 용기(캐리어)는 경사 운행, 상하반전 운행시에도 급격한 액화질소의 증발을 최대한 억제하는 구조에 대한 기술 개발 필요성이 대두된다.

선행기술문헌 : KR등록특허공보 제0629277호(2006.9.29 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 캐리어의 경사 운행, 상하반전 운행시에도 급격한 액화질소의 증발을 최대한 억제하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치는 곡면으로 비틀어지는 부분을 포함하는 트랙; 트랙의 상면 및 하면에 서로 다른 극성이 표출되도록 교호로 연속 배열되는 다수의 자석; 트랙에 설치된 자석의 상부에 위치하고, 내부가 복수의 층으로 분리되어 있으며, 각 층은 격자 구조로 형성되어 있고, 내부에 액화 질소가 충진되며, 외면과 격자 구조로 형성된 내면 사이는 에어갭이 형성되는 캐리어; 및 캐리어의 상면을 덮어 액화 질소가 충진된 캐리어 내부를 밀폐시키고, 중심부에 캐리어 내부의 압력을 강하 시키는 압력강하홀이 형성된 캐리어커버를 포함할 수 있다.

또한, 캐리어는 캐리어의 내부에 형성된 층은 격자 구조로 분리된 공간 마다 하나 이상 형성된 액화질소유동홀을 더 포함하고, 액화질소유동홀은 액화질소를 캐리어 내부 주입 시 격자 구조에 형성된 액화질소유동홀을 통해 하단 층으로 유동되어 초전도체를 침수시키고, 비틀어진 곡면의 트랙으로 인해 캐리어가 기울어질 경우 액화질소가 액화질소유동홀을 통해 상단 층으로 유동되기에 초전도체가 액화질소에 침수되어 있는 시간을 증대시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 자석과 마주할 캐리어의 하부는 하나 이상의 초전도체가 인입 또는 인출 될 수 있는 초전도체공간을 포함하는 초전도체 슬롯를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 캐리어 내부가 격자 구조로 구성되고, 각 층 마다 액화질소유동홀이 격자 구조 내에 일측면에 각 구비됨으로써, 캐리어 하단에 초전도체가 침수되게끔 충진된 액화질소가 캐리어의 비틀어져 경사진 이동에도, 캐리어 내부에 형성된 층의 액화질소유동홀로만 유동되고, 캐리어 내부에 구성된 층은 다층으로 구성된 격자 구조라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 효율을 높이는 데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 에어갭을 구비함으로써, 외부의 열이 캐리어 내부의 액화질소로 전달되는 것을 1차 방지하는 단열 기능을 수행하여 액화질소의 증발을 보다 억제함에 따라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 더 오랜시간 운행이 가능하도록 하는 데 그 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치의 사진,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랙의 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐리어와 캐리어커버를 나타낸 도면, 및
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐리어의 내부도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치(100)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 캐리어(50) 내부가 격자 구조(51)로 구성되고, 각 층 마다 액화질소유동홀(52)이 격자 구조(51) 내에 일측면에 각 구비됨으로써, 캐리어(50) 하단에 초전도체가 침수되게끔 충진된 액화질소가 캐리어(50)의 비틀어져 경사진 이동에도, 캐리어(50) 내부에 형성된 층의 액화질소유동홀(52)로만 유동되고, 캐리어(50) 내부에 구성된 층은 다층으로 구성된 격자 구조(51)라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 효율을 높이고, 에어갭(53)를 구비함으로써, 외부의 열이 캐리어(50) 내부의 액화질소로 전달되는 것을 1차 방지하는 단열 기능을 수행하여 액화질소의 증발을 보다 억제함에 따라 초전도체가 액화질소에 침수되는 시간을 증대시켜 더 오랜시간 운행이 가능하도록 하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치(100)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치(100)의 사진이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랙(10)의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐리어(50)와 캐리어 커버(60)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐리어(50)의 내부도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치(100)는 자기부상에 관한 기술로, 자석(20)으로 이루어진 레일 상에 액화질소에 침수된 초전도체가 자기부상할 수 있도록 하며, 액화질소와 초전도체가 수용된 용기(캐리어(50))가 충분한 부상과 강한 반발력을 낼 수 있도록 하는 데 중점을 두었으며, 본 발명은 트랙(10), 자석(20), 트랙 연결부(30), 지지부(40), 캐리어(50), 캐리어커버(60), 초전도체 슬롯(70)을 포함하여 구성되며, 트랙(10)부터 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 트랙(10)은 뫼비우스 띠 형상으로 곡면으로 비틀어지는 부분을 포함하고, 일측과 대향되는 타측에 서로 다른 극성이 표출되도록 교호로 연속 배열된 자석(20)이 설치되며, 일정 구간 별 분리 제작되어 상호 조립될 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 걸림 턱(15)은 자석(20)이 위치한 트랙(10)의 일측과 타측에 각 길이방향으로 연장되어 자석(20)을 덮도록 걸림 턱(20)에 고정하고, 자석 부착 시 분리 제작된 트랙(10)에 걸림 턱(15) 아래측으로 자석(20)을 삽입하여, 트랙 연결부(30)로 트랙(10) 간 연결을 수행하는 것이 바람직하다.

자석(20)은 트랙(10)의 상면 및 하면에 서로 다른 극성이 표출되도록 교호로 연속 배열되도록 한다.

특히, 본원발명의 자석(20)은 트랙(10)이 비틀어져있는 부분을 포함하기에 캐리어(50)가 트랙의 특정면(상면 또는 하면)과 근접하도록 하기 위함으로 자석(20)이 트랙(10)의 상면 및 하면에 위치시키도록 함이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 트랙 연결부(30)는 트랙(10)에서 자석(20)이 설치되지 않은 일단과 타단에 수직방향으로 형성되고, 중심부에 관통 홀이 형성되어 트랙(10)과 트랙(10)의 연결하여 관통 홀로 체결 부재를 체결하여 트랙(10) 간 고정할 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 지지부(40)는 일측에 형성된 관통 홀이 트랙 연결부(30)의 관통 홀과 상응하는 위치에 형성되면, 관통 홀로 체결 부재를 체결하여 트랙(10)과 고정할 수 있고, 타측은 지면에 맞닿아 트랙(10)을 지지하도록 한다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 캐리어(50)는 내부에 격자 구조(51)를 포함하고, 액화질소유동홀(52)과 에어갭(53)를 포함하여 구성되며, 이하, 캐리어(50)와 캐리어(50)의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

캐리어(50)는 육면체 형상으로 트랙(10)에 설치된 자석(20)의 상부에 위치하고, 내부가 복수의 층으로 분리되어 있으며, 각 층은 격자 구조(51)로 형성되어 있고, 내부에 액화 질소가 충진되며, 외면과 격자 구조(51)로 형성된 내면 사이는 에어갭(53)가 형성된다.

또한, 캐리어(50)의 내부에 형성된 층은 격자 구조(51)로 분리된 공간 마다 하나 이상의 액화질소유동홀(52)이 형성되어 다른 층과 연통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 액화질소의 캐리어(50) 내부 주입 시 격자 구조(51)에 각 형성된 액화질소유동홀(52)을 통해 하단 층으로 유동되어 초전도체를 침수시키도록 한다.

특히, 캐리어(50) 내부에 충진된 특정 온도 범위의 액화질소로 캐리어(50) 내부의 초전도체가 자력이 발생하여 초전도체가 내장된 캐리어(50)가 트랙(10)을 따라 이동하되, 캐리어(50)가 트랙(10)에 형성된 비틀어진 형상의 곡면으로 경사질 경우, 내부 충진된 액화 질소가 캐리어(50) 내부에 형성된 층의 액화질소유동홀(52)로만으로 상단 층으로 유동되고, 캐리어(50) 내부에 구성된 층은 다층으로 구성되어 초전도체가 액화질소에 침수되어 있는 시간을 증대시킴에 따라 작동 시간이 증대되고, 효율이 높아지는 장점이 있다.

또한, 캐리어(50) 내부에 형성된 에어갭(53)로 외부의 열이 캐리어(50) 내부의 액화질소로 전달되는 것을 1차 방지하는 단열 기능을 수행하도록 함에 따라 극저온을 유지해야 하는 액화질소에 직접적인 열전달이 되지 못하도록 차단하여 액화질소의 증발을 막고, 초전도체가 액화질소에 침수되어 있는 시간을 증대시켜 효율을 높이는 장점이 있다.

도 4를 참조하면, 캐리어 커버(60)는 캐리어(50)의 상면을 덮어 액화 질소가 충진된 캐리어(50) 내부를 밀폐시키고, 중심부에 캐리어(50) 내부의 압력을 강하 시켜 내부에 압이 차지 않도록 하는 압력강하홀(61)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 초전도체 슬롯(70)은 자석(20)과 마주할 캐리어(50)의 하부에 초전도체가 인입 또는 인출 될 수 있는 초전도체공간<미도시>을 포함된다.

또한, 초전도체 슬롯(70)은 초전도체슬롯커버(71)가 포함되고, 초전도체가 인입될 초전도체공간을 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 하여, 초전도체를 간편하게 교체가능하도록 하는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 - 트랙
15 - 걸림 턱
20 - 자석
30 - 트랙 연결부
40 - 지지부
50 - 캐리어
51 - 격자 구조
52 - 액화질소유동홀
53 - 에어갭
60 - 캐리어커버
61 - 압력강하홀
70 - 초전도체 슬롯
71 - 초전도체슬롯커버
100 - 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치

Claims (3)

1. 곡면으로 비틀어지는 부분을 포함하는 트랙;
   트랙의 상면 및 하면에 서로 다른 극성이 표출되도록 교호로 연속 배열되는 다수의 자석;
   트랙에 설치된 자석의 상부에 위치하고, 내부가 복수의 층으로 분리되어 있으며, 각 층은 격자 구조로 형성되어 있고, 내부에 액화 질소가 충진되며, 외면과 격자 구조로 형성된 내면 사이는 에어갭이 형성되는 캐리어; 및
   캐리어의 상면을 덮어 액화 질소가 충진된 캐리어 내부를 밀폐시키고, 중심부에 캐리어 내부의 압력을 강하 시키는 압력강하홀이 형성된 캐리어커버
   를 포함하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치.
2. 제1항에 있어서
   캐리어는
   캐리어의 내부에 형성된 층은 격자 구조로 분리된 공간 마다 하나 이상 형성된 액화질소유동홀
   을 더 포함하고,
   액화질소유동홀은
   액화질소를 캐리어 내부 주입 시 격자 구조에 형성된 액화질소유동홀을 통해 하단 층으로 유동되어 초전도체를 침수시키고, 비틀어진 곡면의 트랙으로 인해 캐리어가 기울어질 경우 액화질소가 액화질소유동홀을 통해 상단 층으로 유동되기에 초전도체가 액화질소에 침수되어 있는 시간을 증대시키는 것
   을 포함하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서
   자석과 마주할 캐리어의 하부는 하나 이상의 초전도체가 인입 또는 인출 될 수 있는 초전도체공간을 포함하는 초전도체 슬롯
   를 더 포함하는 초전도체의 액화질소 침수시간을 증대시켜 효율을 높인 자기 부상 장치.

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