KR101417508B1

KR101417508B1 - 초전도 발전 시스템

Info

Publication number: KR101417508B1
Application number: KR1020120152895A
Authority: KR
Inventors: 박진수; 박철우; 김상진
Original assignee: 두산엔진주식회사
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-08
Also published as: KR20140083308A

Abstract

본 발명의 실시예는 초전도 발전 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템은 초전도 코일을 포함한 회전자와, 상기 회전자와 연결되어 회전 동력을 전달하는 회전축과, 상기 회전자에 공급할 극저온 냉매를 냉각 시키는 극저온 냉매 공급 장치, 그리고 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하며 상기 극저온 냉매 공급 장치가 공급하는 극저온 냉매를 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자에 분배하거나 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자에 분배된 극저온 냉매를 회수하기 위한 극저온 냉매용 매니폴드를 포함한다.

Description

초전도 발전 시스템{SUPER CONDUCTING ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM}

본 발명의 실시예는 초전도 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극저온 냉각 시스템을 갖는 초전도 발전 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 초전도 발전기는 절대온도 OK, 즉 섭씨 영하 273도에서 전기 저항이 소멸하는 초전도 현상을 응용한 발전기이다. 초기의 초전도 발전기는 절대온도 4K 내지 20K 범위 내에서 초전도 현상이 발생하는 선재를 사용하다가 근래에는 상대적으로 높은 절대온도 30K 내지 77K에서 초전도 현상을 나타내는 소재가 발견되면서, 초전도 발전기에 대한 개발이 가속되고 있다.

현재 개발된 대부분의 초전도 발전기는 상전도 발전기에서 계자에 사용되던 구리 코일을 초전도 코일로 대체한 구조를 갖는다.

이와 같이, 초전도 코일로 계자를 형성하면, 전기 저항으로 인한 손실없이 고자장의 회전자계를 만들 수 있다. 이에, 초전도 발전기는 상전도 발전기와 대비하여 향상된 효율과 감소된 크기 및 무게를 가질 수 있다.

그런데, 초전도 선재로 만들어진 초전도 코일에 저항없이 전류를 흘리기 위해서는 초전도 권선이 설치된 계자를 극저온으로 냉각 시키기 위한 냉각 시스템이 추가로 요구된다. 그럼에도, 초전도 선재는 구리선보다 더 많은 전류를 저항없이 흘릴 수 있기 때문에 여자 손실이 0에 가까워 냉각 손실을 고려하더라도 총 손실을 대폭 줄일 수 있으므로, 상전도 발전기와 대비하여 효율을 향상시킬 수 있다.

초전도 발전기의 냉각 시스템 중에는 헬륨, 기체 네온, 및 액체 질소 등과 같은 극저온 냉매를 냉매 순환 펌프를 통해 공급하여 초전도 코일을 전도 냉각시키는 강제 순환 냉각 방식이 있다.

그리고 초전도 발전기가 안정적인 성능을 내기 위해서는 다수의 초전도 코일들에 동일한 유량 및 동일한 온도의 냉매를 공급하는 것이 요구된다. 초전도 코일마다 공급되는 냉매의 유량과 온도가 달라지면, 초전도 코일이 균일하게 냉각되지 않으므로 초전도 코일에 흐르는 임계 전류량이 달라져 초전도 발전기의 성능 저하를 가져온다.

그런데, 초전도 발전기의 극수가 적을수록 초전도 코일이 감긴 보빈의 수도 적어지고, 보빈 마다 냉매를 공급하기 위한 냉매 공급관의 수도 적어진다. 따라서, 초전도 발전기의 극수가 비교적 적은 경우에는 냉매 공급관을 분기하거나 복수의 냉매 공급관들을 용접을 통해 연결하여 냉매를 균일하게 공급하는 것이 가능하다.

하지만, 초전도 발전기의 극수가 점점 많아질수록 보빈의 수도 많아지고, 보빈마다 냉매를 공급하기 위해 필요한 냉매 공급관의 수도 많아지므로, 냉매 공급관을 필요한 만큼 분기하거나 용접을 통해 연결하여 냉매를 균일하게 공급하기가 곤란해진다.

특히, 냉매 공급관을 분기하여 회전하는 초전도 코일에 냉매를 공급하기 위해서는 매우 복잡한 구조를 가져야 할 뿐만 아니라, 동일한 유량으로 냉매를 공급하기도 어렵다.

이에, 회전축에 다수의 홀들을 형성하여 이를 이용해 냉매를 분기하는 방법이 대안으로 사용되고 있으나, 회전축에 다수의 홀들을 형성할 경우 회전축의 강성이 저하되는 문제점이 있다.

일본 공개특허공보 특개2005-224001호(2005.08.18) 미국 특허출원공개공보 US2003/0193256호(2003.10.16)

본 발명의 실시예는 초전도 코일을 냉각시키기 위한 극저온 냉매를 효과적으로 균일하게 분배하여 공급할 수 있는 초전도 발전 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 초전도 발전 시스템은 초전도 코일을 포함한 회전자와, 상기 회전자와 연결되어 회전 동력을 전달하는 회전축과, 상기 회전자에 공급할 극저온 냉매를 냉각 시키는 극저온 냉매 공급 장치, 그리고 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하며 상기 극저온 냉매 공급 장치가 공급하는 극저온 냉매를 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자에 분배하거나 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자에 분배된 극저온 냉매를 회수하기 위한 극저온 냉매용 매니폴드를 포함한다.

상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 회전축에 결합되며 중공링 형상을 포함하는 외통부와, 중공링 형상을 가지고 상기 외통부 내부에 형성되며, 하나의 냉매 공급 포트와 복수의 냉매 인입 포트들을 갖는 제1 내통부, 그리고 상기 제1 내통부와 다른 직경의 중공링 형상을 가지고 상기 제1 내통부와 이격되도록 상기 외통부 내부에 형성되며, 하나의 냉매 회수 포트와 복수의 냉매 인출 포트들을 갖는 제2 내통부를 포함할 수 있다.

상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 제1 내통부 및 상기 제2 내통부를 각각 둘러싸는 단열층을 더 포함할 수 있다.

상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 외통부의 내부에서 상기 제1 내통부와 상기 제2 내통부의 이격된 공간에 형성된 진공층을 더 포함할 수 있다.

상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 외통부의 상기 회전축과 대향하는 내주면에 형성된 차폐링을 더 포함할 수 있다.

상기 외통부의 상기 회전축과 대향하는 내주면에는 결합홈이 형성될 수 있다.

상기한 초전도 발전 시스템은 상기 제1 내통부의 상기 복수의 냉매 인입 포트들와 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자를 연결하는 복수의 냉매 인입 라인들과, 상기 제2 내통부의 상기 복수의 냉매 인출 포트들과 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자를 연결하는 복수의 냉매 인출 라인들을 더 포함할 수 있다.

상기한 초전도 발전 시스템은 상기 제1 내통부의 상기 냉매 공급 포트와 상기 극저온 냉매 공급 장치를 연결하는 냉매 공급 라인과, 상기 제2 내통부의 상기 냉매 회수 포트와 상기 극저온 냉매 공급 장치를 연결하는 냉매 회수 라인을 더 포함할 수 있다.

상기 냉매 공급 라인 및 상기 냉매 회수 라인은 각각 비회전 구간과 상기 회전축과 함께 회전하는 회전 구간으로 구분된다. 그리고 상기한 초전도 발전 시스템은 상기 회전축에 설치되어 상기 냉매 공급 라인 및 상기 냉매 회수 라인의 비회전 구간과 회전 구간을 연결하는 로터리 커플링 및 자성 유체 실링(Ferro-fluid Magnetic Sealing)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 초전도 발전 시스템은 초전도 코일을 냉각시키기 위한 극저온 냉매를 효과적으로 균일하게 분배하여 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 극저온 냉매용 매니폴드를 중심으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 극저온 냉매용 매니폴드를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)을 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 회전축(30), 회전자(20), 고정자(10), 극저온 냉매 공급 장치(90), 및 극저온 냉매용 매니폴드(50)를 포함한다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 복수의 냉매 인입 라인들(21), 복수의 냉매 인출 라인들(22), 냉매 공급 라인(51), 냉매 회수 라인(52), 댐퍼(28), 로터리 커플링(80), 및 자성 유체 실링(Ferro-fluid Magnetic Sealing, 83)을 더 포함할 수 있다.

또한, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 회전축(30)에 회전 동력을 제공하는 엔진을 더 포함할 수 있다. 즉, 초전도 발전 시스템(101)은 엔진으로부터 제공받는 회전 동력을 통해 전기를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 초전도 발전 시스템(101)은 고정자(10)와 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)를 사용한다. 그리고 고정자(10)는 구리나 알루미늄과 같은 상전도 코일을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 고정자(10)는 전기자가 되고 회전자(20)는 계자가 될 수 있다. 즉, 초전도 발전 시스템(101)은 회전 계자형일 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 초전도 발전 시스템(101)은 회전 전기자형으로 형성될 수도 있다.

초전도 코일(25)은 극저온, 즉 절대온도 4K 내지 100K 범위 내에서 초전도 현상이 발생하는 선재로 만들어질 수 있다. 초전도(superconductor) 선재는 해당 기술 분야의 종사자에게 공지되어 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 고정자(10)의 코일이 감기는 코어는 도시하지는 않았으나, 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastic)으로 형성될 수 있다. 유리 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 코어는 자속의 측면에서 공기와 같은 특성을 가지고 있으므로 자기포화 없이 계자의 초전도 코일에서 발생된 고자장을 고정자(10)의 코일로 전달 가능하다. 유리 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 코어는 상전도 발전기의 철심과 대비하여 가벼우면서도 우수한 기계적 강도를 갖는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 회전자(20)는 초전도 코일(25)에 극저온 냉매를 공급하거나 초전도 코일(25)을 전도 냉각시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다. 이러한 회전자(20)의 구조는 해당 기술 분야의 종사자에게 다양하게 공지되어 있다.

댐퍼(28)는 고정자(10)와 회전자(20) 사이에 배치된다. 초전도 발전 시스템(101)의 특성상 고정자(10)와 회전자(20) 사이에서 전자기력이 발생될 수 있으며, 댐퍼(28)는 고정자(10)와 회전자(20) 사이에서 이상 고조파 등이 발생되는 것을 방지한다.

극저온 냉매 공급 장치(90)는 초전도 코일(25)을 냉각시키기 위한 극저온 냉매를 공급한다.

본 발명의 일 실시예에서, 극저온 냉매 공급 장치(90)는 냉동기(91), 응축기(92), 및 액화 저장 탱크(95), 히터(93), 및 순환 펌프(98)를 포함할 수 있다.

또한, 극저온 냉매 공급 장치(90)는 냉매 보충 탱크(99)를 더 포함할 수 있다.

냉동기(cryogenic cooler, 91)는 기화하여 상승한 극저온 냉매의 열을 흡수한다. 응축기(92)는 냉동기(91)에서 냉각된 극저온 냉매를 응축시켜 다시 액화시킨다. 응축기(92)는 냉동기(91)의 끝단에 설치되어 작동 온도 이하로 냉각되고 기화된 극저온 냉매를 효과적으로 최대한으로 재액화시키기 위해 접촉 면적이 확대된 구조를 갖는다. 액화 저장 탱크(95)는 응축기(92)를 통해 액화된 극저온 냉매를 저장하여 냉매 공급 라인(51)으로 공급한다. 한편, 히터(93)는 냉동기(91)와 응축기(92) 사이에 배치되어 극저온 냉매가 응고되는 것을 방지한다.

순환 펌프(98)는 액화 저장 탱크(95)에 저장된 극저온 냉매를 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)와의 사이에서 순환시킨다.

냉매 보충 탱크(99)는 초전도 발전 시스템(101)의 최초 가동시 극저온 냉매 공급 장치(90)에 극저온 냉매를 채우거나, 가동 중에 유출된 극저온 냉매를 보충하기 위해 사용된다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에서, 극저온 냉매 공급 장치(90)가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조로 변경 실시될 수 있다.

냉매 공급 라인(51)은 극저온 냉매 공급 장치(90)로부터 극저온 냉매를 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)를 향해 이동시키며, 냉매 회수 라인(52)는 초전도 코일(25)을 냉각시킨 극저온 냉매를 다시 극저온 냉매 공급 장치(90)로 회수시킨다.

또한, 냉매 공급 라인(51) 및 냉매 회수 라인(52)는 각각 극저온 냉매 공급 장치(90)와 상대적으로 인접한 비회전 구간과, 회전축(30)과 함께 회전하는 회전 구간으로 구분된다.

로터리 커플링(80) 및 자성 유체 실링(Ferro-fluid Magnetic Sealing, 83)은 회전축(30)에 설치되어 냉매 공급 라인(51) 및 냉매 회수 라인(52)의 비회전 구간과 회전 구간을 냉매의 유실 없이 효과적으로 연결한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 로터리 커플링(80) 및 자성 유체 실링(83)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.

극저온 냉매용 매니폴드(50)는 회전축(30)에 결합되어 회전축(30)과 함께 회전한다. 그리고 극저온 냉매용 매니폴드(50)는 극저온 냉매 공급 장치(90)가 공급하는 극저온 냉매를 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)에 고르게 분배하거나 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)에 분배된 극저온 냉매를 회수하는데 가교 역할을 한다.

즉, 극저온 냉매가 공급되어야 할 회전자(20)의 초전도 코일(25)이 감긴 보빈의 수가 많은 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 극저온 냉매용 매니폴드(50)를 통해 극저온 냉매를 동일한 유량 및 온도로 효과적으로 분배하거나 회수할 수 있다.

구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 극저온 냉매용 매니폴드(50)는 외통부(580), 제1 내통부(510), 및 제2 내통부(520)를 포함한다. 그리고 극저온 냉매용 매니폴드(50)는 차폐링(585), 단열층(530) 및 진공층(550)을 더 포함할 수 있다.

외통부(580)는 중공링 형상을 포함한다. 즉, 외통부(580)는 속이 빈 도너츠 형상을 포함한다. 그리고 외통부(580)는 회전축(30)에 결합된다. 외통부(580)의 회전축(30)과 대향하는 내주면에는 회전축(30)과 결합에 사용되는 결합홈(587)이 형성될 수 있다.

차폐링(585)은 외통부(580)의 회전축(30)과 대향하는 내주면에 형성된다. 차폐링(585)은 회전축(30)으로부터 극저온 냉매용 매니폴드(50)로 전도 유입되는 열을 차단한다. 초전도 코일(25)에 영향을 미치는 외부 열 중, 회전축(30)을 통해 침입하는 열이 가장 큰 영향을 미치므로, 차폐링(585)은 외통부(580)와 회전축(30) 사이에 열전도를 효과적으로 억제하기 위하여 단열 성능이 우수한 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastic)과 같은 소재를 사용하여 형성될 수 있다.

차폐링(585)이 사용될 경우, 전술한 결합홈(587)은 차폐링(585)에 형성될 수 있다.

또한, 차폐링(585)은 외통부(580)와 일체로 형성될 수 있다.

제1 내통부(510)는 외통부(580)의 내부에 형성되며, 외통부(580)와 마찬가지로 중공링 형상을 포함한다.

제1 내통부(510)는 하나의 냉매 공급 포트(511)와 복수의 냉매 인입 포트(512)들을 갖는다. 이때, 냉매 공급 포트(511)와 냉매 인입 포트(512)는 서로 반대되는 방향으로 형성된다.

냉매 공급 포트(511)는 냉매 공급 라인(51)을 통해 극저온 냉매 공급 장치(90)와 연결된다. 즉, 제1 내통부(510)는 극저온 냉매 공급 장치(90)에서 극저온 상태로 냉각된 극저온 냉매를 냉매 공급 라인(51)을 통해 냉매 공급 포트(511)로 공급받는다.

제2 내통부(520)는 제1 내통부(510)와 이격되도록 외통부(580)의 내부에 형성되며, 외통부(580) 및 제1 내통부(510)와 마찬가지로 중공링 형상을 포함한다. 또한, 제2 내통부(520)는 제1 내통부(510)와 다른 직경을 갖는다. 도 2에서는, 제2 내통부(520)가 제1 내통부(510) 보다 상대적으로 작은 직경을 가지고 내측에 위치한 것으로 나타나나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 내통부(520)가 제1 내통부(510) 보다 상대적으로 큰 직경을 가지고 외측에 위치할 수도 있다.

제2 내통부(520)는 하나의 냉매 회수 포트(521)와 복수의 냉매 인출 포트들(522)을 갖는다.

이때, 냉매 회수 포트(521)와 냉매 인출 포트(522)는 서로 반대되는 방향으로 형성된다.

냉매 회수 포트(521)는 냉매 회수 라인(52)을 통해 극저온 냉매 공급 장치(90)와 연결된다. 즉, 제2 내통부(520)는 분배되어 각각 초전도 코일을 냉각시킨 극저온 냉매를 다시 합류시킨 후 냉매 회수 포트(521)를 통해 냉매 회수 라인(52)으로 전달한다.

단열층(530)은 제1 내통부(510) 및 제2 내통부(520)를 각각 둘러싼다. 단열층(530)은 외부에서 제1 내통부(510) 및 제2 내통부(520)로 유입되는 복사열을 차단한다. 또한, 제1 내통부(510)의 극저온 냉매와 제2 내통부(520)의 극저온 냉매 간에 열교환이 일어나는 것도 억제한다.

본 발명의 일 실시예에서, 단열층(530)은 다층 박막 단열(Multi Layer Insulation) 구조를 갖는다. 다층 박막 단열 구조는 하나의 단열막을 수회에서 수십회 적층시킨 구조를 말한다. 이러한 다층 박막 단열 구조는 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법으로 형성될 수 있다.

진공층(550)은 외통부(580)의 내부에서 제1 내통부(510)와 제2 내통부(520)의 이격된 공간에 형성된다. 진공층(550)은 제1 내통부(510) 및 제2 내통부(520)로 유입되는 대류열을 차단한다. 특히, 제1 내통부(510)와 제2 내통부(520) 간에 대류 운동으로 열교환이 일어나는 것을 억제한다.

복수의 냉매 인입 라인들(21)은 제1 내통부(510)의 복수의 냉매 인입 포트들(512)과 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)를 연결한다.

그리고 복수의 냉매 인출 라인들(22)은 제2 내통부(520)의 복수의 냉매 인출 포트들(522)과 초전도 코일(25)을 포함한 회전자(20)를 연결한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 복수의 냉매 인입 라인들(21) 및 복수의 냉매 인출 라인들(22)을 사용하면서도 극저온 냉매용 매니폴드(50)를 통해 극저온 냉매를 효과적으로 분배하거나 회수할 수 있다. 특히, 극저온 냉매용 매니폴드(50)의 제1 내통부(510)를 통해 극저온 냉매를 동일한 유량 및 온도로 분배할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 초전도 코일(25)을 냉각시키기 위해 극저온 냉매를 효과적으로 균일하게 분배하여 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 극저온 냉매용 매니폴드(50)는 극저온 냉매를 효과적으로 분배할 수 있을 뿐만 아니라 복사열, 전도열, 및 대류열에 의한 열침입을 모두 효과적으로 차단할 수 있다.

구체적으로, 복사열은 단열층(530)을 통해 차단할 수 있고, 전도열은 차폐링(585)을 통해 차단할 수 있으며, 대류열은 진공층(550)을 통해 차단할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 고정자 20: 회전자
21: 냉매 인입 라인 22: 냉매 인출 라인
25: 초전도 코일 28: 댐퍼
30: 회전축 50: 극저온 냉매용 매니폴드
51: 냉매 공급 라인 52: 냉매 회수 라인
80: 로터리 커플링 83: 자성 유체 실링
90: 극저온 냉매 공급 장치 91: 냉동기
92: 응축기 93: 히터
95: 액화 저장 탱크 98: 순환 펌프
99: 냉매 보충 탱크 101: 초전도 발전 시스템
510: 제1 내통부 511: 냉매 공급 포트
512: 냉매 인입 포트 520: 제2 내통부
521: 냉매 회수 포트 522: 냉매 인출 포트
530: 단열층 550: 진공층
580: 외통부 585: 차폐링
587: 결합홈

Claims

초전도 코일을 포함한 회전자;
상기 회전자와 연결되어 회전 동력을 전달하는 회전축;
상기 회전자에 공급할 극저온 냉매를 냉각 시키는 극저온 냉매 공급 장치; 및
상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하며 상기 극저온 냉매 공급 장치가 공급하는 극저온 냉매를 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자에 분배하거나 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자에 분배된 극저온 냉매를 회수하기 위한 극저온 냉매용 매니폴드;
각각 비회전 구간과 상기 회전축과 함께 회전하는 회전 구간으로 구분되며, 상기 극저온 냉매용 매니폴드와 상기 극저온 냉매 공급 장치를 연결하는 냉매 공급 라인 및 냉매 회수 라인; 그리고
상기 회전축에 설치되어 상기 냉매 공급 라인 및 상기 냉매 회수 라인의 비회전 구간과 회전 구간을 연결하는 로터리 커플링 및 자성 유체 실링(Ferro-fluid Magnetic Sealing)
을 포함하는 초전도 발전 시스템.
제1항에서,
상기 극저온 냉매용 매니폴드는,
상기 회전축에 결합되며 중공링 형상을 포함하는 외통부;
중공링 형상을 가지고 상기 외통부 내부에 형성되며, 상기 냉매 공급 라인과 연결된 하나의 냉매 공급 포트와 복수의 냉매 인입 포트들을 갖는 제1 내통부; 및
상기 제1 내통부와 다른 직경의 중공링 형상을 가지고 상기 제1 내통부와 이격되도록 상기 외통부 내부에 형성되며, 상기 냉매 회수 라인과 연결된 하나의 냉매 회수 포트와 복수의 냉매 인출 포트들을 갖는 제2 내통부
를 포함하는 초전도 발전 시스템.
제2항에서,
상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 제1 내통부 및 상기 제2 내통부를 각각 둘러싸는 단열층을 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
제2항에서,
상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 외통부의 내부에서 상기 제1 내통부와 상기 제2 내통부의 이격된 공간에 형성된 진공층을 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
제2항에서,
상기 극저온 냉매용 매니폴드는 상기 외통부의 상기 회전축과 대향하는 내주면에 형성된 차폐링을 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
제2항에서,
상기 외통부의 상기 회전축과 대향하는 내주면에는 결합홈이 형성된 초전도 발전 시스템.
제2항에서,
상기 제1 내통부의 상기 복수의 냉매 인입 포트들와 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자를 연결하는 복수의 냉매 인입 라인들과;
상기 제2 내통부의 상기 복수의 냉매 인출 포트들과 상기 초전도 코일을 포함한 상기 회전자를 연결하는 복수의 냉매 인출 라인들
을 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
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