KR102482956B1 - Superconducting dispenser device for electric vehicle charging - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직선 형태의 초전도코어부를 감싸는 스크류 형태의 냉매관을 통해 냉매를 제공하여 저속 회전에도 여러번 회전한 것 같은 효과를 제공하여 에너지 효율을 향상시키며, 냉매관을 따라 다수의 진동점을 갖는 초음파 진동소자들을 제공하여 스크류 회전 방식과 진동 방식을 복합적으로 제공하여 제공되는 냉매를 효율적으로 회전시킬 수 있어 에너지 효율을 더욱 상승시킬 수 있는 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle, and more particularly, by supplying a refrigerant through a screw-shaped refrigerant pipe surrounding a linear superconducting core, providing an effect as if it has been rotated several times even at a low speed, thereby increasing energy efficiency. electric vehicle charging that can further increase energy efficiency by efficiently rotating the provided refrigerant by providing a screw rotation method and a vibration method in combination by providing ultrasonic vibration elements having multiple vibration points along the refrigerant pipe. It relates to a superconducting dispenser device for use.
Description
본 발명은 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직선 형태의 초전도코어부를 감싸는 스크류 형태의 냉매관을 통해 냉매를 제공하여 저속 회전에도 여러번 회전한 것 같은 효과를 제공하여 에너지 효율을 향상시키며, 냉매관을 따라 다수의 진동점을 갖는 초음파 진동소자들을 제공하여 스크류 회전 방식과 진동 방식을 복합적으로 제공하여 제공되는 냉매를 효율적으로 회전시킬 수 있어 에너지 효율을 더욱 상승시킬 수 있는 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle, and more particularly, by supplying a refrigerant through a screw-shaped refrigerant pipe surrounding a linear superconducting core, providing an effect as if it has been rotated several times even at a low speed, thereby increasing energy efficiency. electric vehicle charging that can further increase energy efficiency by efficiently rotating the provided refrigerant by providing a screw rotation method and a vibration method in combination by providing ultrasonic vibration elements having multiple vibration points along the refrigerant pipe. It relates to a superconducting dispenser device for use.
지구 온난화가 가속되면서 기상 재앙이 발생하고, 심각한 기후변화로 삶을 위협받고 있다. As global warming accelerates, weather disasters occur and life is threatened by severe climate change.
이에 대해 전 세계적으로 강력한 이산화탄소 규제에 한목소리를 내고 있고, 이러한 환경적, 사회적 요청에 따라 자동차 산업은 새로운 국면을 맞이하고 있으며, 그 일환으로 내연기관 자동차에서 배출되는 배기가스의 배출을 최소화할 수 있는 친환경 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.In response, strong carbon dioxide regulations are voicing their voices around the world, and the automobile industry is facing a new phase in accordance with these environmental and social demands. Interest in eco-friendly vehicles is increasing.
이러한 친환경 자동차는 동력원에 따라 내연기관과 전기에너지를 겸용하는 하이브리드 자동차(HEV;Hybrid Electric Vehicle), 전기에너지만을 사용하는 전기자동차(EV;Electric Vehicle) 및 연료전지를 사용하는 연료전지 자동차(FCEV;Fuel Cell Electric Vehicle) 등으로 구분된다.These eco-friendly vehicles include hybrid electric vehicles (HEVs) that use both an internal combustion engine and electric energy, electric vehicles (EVs) that use only electric energy, and fuel cell vehicles that use fuel cells (FCEVs; Fuel Cell Electric Vehicle), etc.
우리나라도 이산화탄소의 배출을 감소시키고자 하는 세계적 추세에 호응하여 전기자동차를 양산하기로 하는 등 전기자동차의 수요 및 보급이 급증할 것으로 예상된다.Demand and supply of electric vehicles are expected to increase rapidly, such as Korea's decision to mass-produce electric vehicles in response to the global trend to reduce carbon dioxide emissions.
또한, 플러그-인-하이브리드 전기자동차(PHEV;Plug-in-Hybrid Electric Vehicle)와 같은 전기자동차는 낮은 에너지 소비 및 낮은 공기 오염 등과 같은 장점을 가지고 있다.In addition, electric vehicles such as plug-in-hybrid electric vehicles (PHEVs) have advantages such as low energy consumption and low air pollution.
이와 같은 전기 자동차는 특히 스마트 그리드(smart grid)의 패러다임에서 환경 오염과 에너지 절약을 해결하는데 중요한 역할을 한다. Such an electric vehicle plays an important role in solving environmental pollution and energy saving, especially in the paradigm of a smart grid.
전기 자동차의 급격한 사용과 함께, 전력망(power grid)에 대한 전기 자동차 부하의 영향에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다.With the rapid use of electric vehicles, many studies have been conducted on the effect of electric vehicle loads on a power grid.
전기 자동차의 보급으로 전기차 충전 시설에 대한 인프라가 점차 확충되고 있다. With the spread of electric vehicles, infrastructure for electric vehicle charging facilities is gradually being expanded.
초기에 전기 자동차는 저전력으로 장시간 충전을 진행하였으나, 기존의 내연기관 차량과 비교 시 상당한 시간이 소요되어 많은 사용자의 불편을 초래하였다.In the early days, electric vehicles were charged for a long time with low power, but it took a considerable amount of time compared to conventional internal combustion engine vehicles, causing inconvenience to many users.
이러한 불편을 해결하기 위하여 고전력으로 단시간에 급속 충전하는 기술에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중에 있다. In order to solve this inconvenience, research and development on a technology for rapid charging with high power in a short time is actively underway.
그런데, 급속 충전을 위해서는 충전기(충전 단말)를 냉각하는 시스템이 필수적으로 요구된다. However, for rapid charging, a system for cooling a charger (charging terminal) is essentially required.
냉각 시스템은 급속 충전 중에 전력 송신선에서 발생하는 열을 냉각하는 목적으로 사용되고 있다. A cooling system is used for the purpose of cooling heat generated from a power transmission line during rapid charging.
급속 전력 송신에 있어서 냉각은 충전 효율에 굉장히 지배적이다.In rapid power transmission, cooling is very dominant to charging efficiency.
일반적으로 금속은 온도가 증가하면 전기 전도도가 같이 증가하고 전기적 손실이 줄면서 전력충전 효율이 증가하여 더 좋은 시스템으로 판단하지만, 충전 단말(디스펜서) 및 차량 모두 열적 내구성을 갖춰야 하므로 내외부적으로 시스템의 단가 상승과 송전선(디스펜서부 포함)의 두께 증가에 따른 무게 증가가 발생하게 된다.In general, metal is judged to be a better system because its electrical conductivity increases as the temperature increases, electrical loss decreases, and power charging efficiency increases. However, since both the charging terminal (dispenser) and the vehicle must have thermal durability, the system is A weight increase occurs due to an increase in unit price and an increase in the thickness of the transmission line (including the dispenser part).
따라서, 전력을 급속 공급하여도, 실온으로 유지 냉각을 할 수 있으며, 장시간 충전에도 강건한 안정성과 높은 충전 효율을 가질 수 있는 충전기 및 송전선(디스펜서부 포함)의 냉각 시스템이 요구된다.Therefore, there is a need for a cooling system for a charger and transmission line (including a dispenser unit) capable of maintaining cooling at room temperature even when power is rapidly supplied, and having robust stability and high charging efficiency even during long-term charging.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, Therefore, the present invention has been made to solve the above conventional problems,
본 발명의 목적은 직선 형태의 초전도코어부를 감싸는 스크류 형태의 냉매관을 통해 냉매를 제공하여 냉매의 회전시 원심력에 의하여 초전도 코어부의 외부에 냉매층을 형성하며 순환하여 전력선 내부에 물발생을 억제하는 효과를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a refrigerant through a screw-shaped refrigerant pipe surrounding a linear superconducting core, form a refrigerant layer outside the superconducting core by centrifugal force during rotation of the refrigerant, and circulate to suppress water generation inside the power line. to provide an effect.
본 발명의 다른 목적은 냉매관을 따라 다수의 진동점을 갖는 초음파 진동소자들을 제공하여 저속 회전에서도 여러번 회전한 것 같은 효과를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide ultrasonic vibration elements having a plurality of vibration points along a refrigerant pipe to provide an effect as if they rotated several times even at a low speed.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치는,In order to achieve the problem to be solved by the present invention, a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle according to an embodiment of the present invention,
고정식 충전기 혹은 이동식 충전기로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 혹은 직류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 초전도부(300)로 공급하고, 초전도부에 연결된 디스펜서부(400)로 직류 전력을 공급하는 전력공급수단(100);과AC power provided from a stationary charger or mobile charger is converted into DC power or DC power is converted into DC power, the converted DC power is supplied to the
냉매탱크를 포함하여 구성하여 냉매탱크와 디스펜서부 사이에 연결되어 있는 초전도부(300)에 냉매를 공급하기 위한 냉각수단(200);과A cooling means 200 comprising a refrigerant tank and supplying refrigerant to the
내부에 초전도 도체층을 포함하고 있으며, 상기 초전도 도체층을 초전도 상태로 냉각하는 냉매관을 포함하고 있는 초전도부(300);와A
상기 초전도부(300)의 일측에 연결되어 전기차를 충전시키기 위한 디스펜서부(400);를 포함하여 구성함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.The object of the present invention is solved by including a
본 발명에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치는,The superconducting dispenser device for charging electric vehicles according to the present invention,
직선 형태의 초전도코어부를 감싸는 스크류 형태의 냉매관을 통해 냉매를 제공하여 냉매의 회전시 원심력에 의하여 초전도 코어부의 외부에 냉매층을 형성하며 순환하여 전력선 내부에 물발생을 억제하는 효과를 제공한다.A refrigerant is provided through a screw-shaped refrigerant pipe surrounding the linear superconducting core, and when the refrigerant rotates, a refrigerant layer is formed on the outside of the superconducting core by centrifugal force and circulated to provide an effect of suppressing water generation inside the power line.
또한, 냉매관을 따라 다수의 진동점을 갖는 초음파 진동소자들을 제공하여 저속 회전에도 여러번 회전한 것 같은 효과를 제공하여 에너지 효율을 향상 시키게 된다.In addition, by providing ultrasonic vibration elements having a plurality of vibration points along the refrigerant pipe, an effect as if they were rotated several times even at a low speed is provided to improve energy efficiency.
즉, 열 발생을 최소화시키며, 전기 효율을 극대화시켜 일 사용 시간을 늘려줄 수 있도록 함으로써, 경제성 효과와 사용상 편리성을 동시에 제공할 수 있게 된다.That is, by minimizing heat generation and maximizing electrical efficiency to increase working hours, it is possible to simultaneously provide economic effects and convenience in use.
또한, 냉매의 회전력과 초음파로 내부에 냉매에 의한 단열층이 형성되어 초전도부에 물이 발생하는 것을 억제하는 효과도 포함된다.In addition, the rotational force of the refrigerant and the ultrasonic waves form an insulation layer by the refrigerant therein, thereby suppressing the generation of water in the superconducting part.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치의 냉각수단(200)을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치의 초전도코어부(310) 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치의 초전도부(300) 단면도이다.1 is an overall configuration diagram of a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram specifically showing a cooling means 200 of a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a
4 is a cross-sectional view of a
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를붙였다.And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
이하, 본 발명에 의한 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle according to the present invention will be described in detail.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated, and also described in the specification. Terms such as “unit” and “module” refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a superconducting dispenser device for charging an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치는,As shown in FIG. 1, the superconducting dispenser device for charging an electric vehicle according to the present invention,
고정식 충전기 혹은 이동식 충전기로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 혹은 직류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 초전도부(300)로 공급하고, 초전도부에 연결된 디스펜서부(400)로 직류 전력을 공급하는 전력공급수단(100);과AC power provided from a stationary charger or mobile charger is converted into DC power or DC power is converted into DC power, the converted DC power is supplied to the
냉매탱크를 포함하여 구성하여 냉매탱크와 디스펜서부 사이에 연결되어 있는 초전도부(300)에 냉매를 공급하기 위한 냉각수단(200);과A cooling means 200 comprising a refrigerant tank and supplying refrigerant to the
내부에 초전도 도체층을 포함하고 있으며, 상기 초전도 도체층을 초전도 상태로 냉각하는 냉매관을 포함하고 있는 초전도부(300);와A
상기 초전도부(300)의 일측에 연결되어 전기차를 충전시키기 위한 디스펜서부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is configured to include; a
구체적으로 설명하자면, 전력공급수단(100)은 고정식 충전기 혹은 이동식 충전기로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 혹은 직류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 초전도부(300)로 공급하고, 초전도부에 연결된 디스펜서부(400)로 직류 전력을 공급하는 기능을 수행하게 된다.Specifically, the power supply means 100 converts AC power provided from a stationary charger or mobile charger into DC power or DC power into DC power, and supplies the converted DC power to the
예를 들어, AC/DC 컨버터 및 DC/DC 컨버터를 포함한다. Examples include AC/DC converters and DC/DC converters.
AC/DC 컨버터는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, DC/DC 컨버터는 변환된 전압의 크기를 다시 전기차에 공급되는 적정 크기의 전압으로 조정한다. An AC/DC converter converts AC power into DC power, or a DC/DC converter adjusts the size of the converted voltage back to an appropriate voltage supplied to the electric vehicle.
따라서, 실질적으로 DC/DC 컨버터의 출력이 전기차로 공급될 수 있다.Therefore, the output of the DC/DC converter can be substantially supplied to the electric vehicle.
그리고, 상기 냉각수단(200)은 냉매탱크를 포함하여 구성하여 냉매탱크와 디스펜서부 사이에 연결되어 있는 초전도부(300)에 냉매를 공급하기 위한 기능을 수행하게 된다.The cooling means 200 includes a refrigerant tank and performs a function of supplying refrigerant to the
구체적으로 도 2에 도시한 바와 같이, 상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 상기 냉각수단(200)은,Specifically, as shown in FIG. 2, in order to perform the above function, the cooling means 200,
냉매가 저장되어 있는 냉매탱크(210);와A
상기 냉매탱크에 연결되어 냉매탱크에 보관된 냉매를 제어밸브로 제공하기 위한 펌프부(220);와A
제어부의 제어에 따라 전기차 충전시, 오픈되어 냉매를 초전도부(300)로 제공하기 위한 제어밸브(230);와A
상기 초전도부(300)에 형성된 냉매관의 일단에 연결되어 냉매관을 통해 순환된 냉매를 회전시키기 위한 회전부(240);와A rotating
상기 회전부에 연결되어 있으며, 회전에 의해 밀도 차이로 분리된 액체 냉매와 물 중 물을 회수하기 위한 회수탱크(250);를 포함하여 구성되게 된다.It is connected to the rotating part and is configured to include; a
구체적으로 설명하자면, 펌프부(220)는 냉매탱크에 연결되어 냉매탱크에 보관된 냉매를 제어밸브로 제공하게 되는 것이다.Specifically, the
이때, 제어밸브(230)는 제어부의 제어에 따라 전기차 충전시, 오픈되어 냉매를 초전도부(300)로 제공하게 되는 것이다.At this time, the
상기 제어부의 경우, 전기차 충전시스템에 일반적으로 구성되어 있는데, 전기차 충전을 요청한 디스펜서부에 구성된 제어밸브에 동작 신호를 제공하여 오픈되어 냉매를 초전도부(300)로 제공하는 것이다.In the case of the control unit, which is generally configured in an electric vehicle charging system, it is opened by providing an operation signal to a control valve configured in a dispenser unit requesting electric vehicle charging to provide refrigerant to the
그리고, 상기 회전부(240)는 상기 초전도부(300)에 형성된 냉매관의 일단에 연결되어 냉매관을 통해 순환된 냉매를 회전시키기 위한 기능을 수행하게 된다.Also, the
이때, 상기 회전부에 회수탱크(250)를 연결시키게 되며, 회전부가 회전할 경우에 회전에 의해 원심력이 발생함으로써, 밀도 차이로 액체 냉매와 물을 분리하게 되는 것이다.At this time, the
이때, 분리된 물을 회수하게 되는 것이다.At this time, the separated water is recovered.
또한, 일반적으로 상기 분리된 액체 냉매를 냉매탱크로 제공할 수 있게 되는 것이다.In addition, it is generally possible to provide the separated liquid refrigerant to the refrigerant tank.
한편, 초전도부(300)는 상기 내부에 초전도 도체층을 포함하고 있으며, 상기 초전도 도체층을 초전도 상태로 냉각하는 냉매관을 포함하고 있게 된다.Meanwhile, the
이때, 특징적인 것은 초전도코어부의 외관을 따라 냉매관을 스크류 형태로 구성하는 것이다.At this time, a characteristic feature is that the refrigerant pipe is configured in a screw shape along the outer appearance of the superconducting core part.
한편, 상기 냉매관의 재질은 금속 재질 또는 플라스틱 재질로 구성할 수 있을 것이다.Meanwhile, the material of the refrigerant pipe may be made of a metal material or a plastic material.
이를 통해, 스크류 형태의 냉매관을 통해 냉매를 제공하게 되는데, 상기 스크류 형태에 의한 냉매의 회전시 발생하는 원심력에 의하여 냉매관의 바깥 부분에 밀도가 높은 물질의 층으로, 냉매 단열막이 형성되어 초전도부(300)에 물이 발생하는 것을 억제하는 효과도 제공하게 된다.Through this, the refrigerant is supplied through the screw-shaped refrigerant pipe, and a refrigerant insulating film is formed as a layer of a high-density material on the outer part of the refrigerant pipe by the centrifugal force generated when the refrigerant rotates by the screw-type, thereby conducting superconductivity. An effect of suppressing water generation in the
또한, 1개 이상의 초음파 진동소자들을 통하여 저속 회전에도 여러번 회전한 것 같은 효과를 제공하여 에너지 효율을 향상시키게 된다.In addition, energy efficiency is improved by providing an effect as if it has rotated several times even at a low speed through one or more ultrasonic vibration elements.
구체적으로, 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 초전도부(300)는,Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the
고정전류 통과 및 케이블 형태를 유지하기 위한 포머(311);와A former 311 for passing a fixed current and maintaining a cable shape; and
부하전류 전송하기 위한 내측 초전도 도체층(312);과an inner
전압 절연을 위한 절연층(313);과An insulating
부하전류 전송하기 위한 외측 초전도 도체층(314);과an outer
외측 초전도 도체층의 외주를 덮고, 이를 보호하기 위한 보호층(315);를 포함하는 초전도코어부(310)와,A
상기 다수의 초전도코어부를 내부에 포함하고 있는 코어보호관(320)과,A
상기 내측 초전도 도체층(312)과 외측 초전도 도체층(314)을 초전도 상태로 냉각하는 냉매의 유로를 형성하고, 상기 코어보호관(320)의 외면을 따라 다수 형성되어 있는 냉매관(330)과,
상기 초전도코어부(310)와 코어보호관(320) 및 냉매관(330)을 수납하기 위한 수납관(340)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is configured to include a
본 발명의 초전도부(300)는 초전도 현상을 이용하여 무손실 대용량 송전을 가능하게 할 수 있으며, 액체 헬륨과 액체 질소를 영하 196℃ 이상 극저온 상태로 낮추고 도체에 니옵, 니옵 티탄 등의 초전도 재료를 사용하게 된다.The
즉, 포머(311)는 고정전류 통과 및 케이블 형태를 유지하기 위한 기능을 수행하게 된다.That is, the former 311 performs a function of passing a fixed current and maintaining a cable shape.
일반적으로 복수의 소선을 꼰 연선(twisted wire) 구조를 가지거나, 금속 파이프나 나선대를 이용한 중공(hollow) 구조를 가지고 있을 수 있다.In general, it may have a twisted wire structure in which a plurality of wires are twisted, or may have a hollow structure using a metal pipe or a spiral band.
전자의 경우, 특히 교류 용도의 경우에는 소선에는 절연 피복을 갖는 동선(cooper wire) 등의 피복 금속선을 적합하게 이용할 수 있지만, 특히 직류 용도의 경우에는 나동선(bare copper wire) 등의 금속선도 이용할 수 있다. In the case of electronics, particularly in the case of alternating current applications, a coated metal wire such as a copper wire having an insulating coating can be suitably used for the bare wire, but metal wires such as bare copper wire can also be used, particularly in the case of direct current applications. there is.
후자의 경우, 알루미늄(합금)관 등을 적합하게 이용할 수 있고, 그 내부를 냉매의 유로로 할 수도 있다. In the case of the latter, an aluminum (alloy) tube or the like can be suitably used, and the inside thereof can also be used as a flow path for the refrigerant.
알루미늄(합금)관의 경우, 유연성이 우수하기 때문에 스트레이트 파이프의 이용도 가능하다.In the case of an aluminum (alloy) pipe, it is possible to use a straight pipe because of its excellent flexibility.
한편, 냉매관의 재질은 금속 혹은 플라스틱으로 구성되게 된다.On the other hand, the material of the refrigerant pipe is composed of metal or plastic.
본 예에서는 피복 또는 비피복 금속선을 꼰 연선 구조의 포머를 나타내고 있으며, 포머와 내측 초전도 도체층의 사이에 쿠션층(도시하지 않음)을 마련하더라도 좋다.In this example, a former having a twisted pair structure in which coated or uncoated metal wires are twisted is shown, and a cushion layer (not shown) may be provided between the former and the inner superconducting conductor layer.
상기 내측 초전도 도체층(312)은 부하전류 전송하기 위한 기능을 수행하게 된다.The inner
예를 들어, 산화물 초전도체를 구비하는 테이프 형상 선재를 이용할 수 있으며, 테이프 형상 선재는 예컨대, Bi2223계 초전도 테이프선이나, RE123계 박막 선재를 이용할 수 있다.For example, a tape-shaped wire having an oxide superconductor may be used, and as the tape-shaped wire, for example, a Bi2223-based superconducting tape wire or a RE123-based thin-film wire may be used.
Bi2223계 초전도 테이프선으로서는, Ag-Mn이나 Ag 등의 안정화 금속 중에 Bi2223계 산화물 초전도체로 이루어지는 필라멘트가 배치된 시스선(sheath wire)을 들 수 있다.Examples of the Bi2223 superconducting tape wire include a sheath wire in which a filament made of a Bi2223 oxide superconductor is disposed in a stabilized metal such as Ag-Mn or Ag.
RE123계 박막 선재로서는, 금속 기판에 Y, Ho, Nd, Sm, Gd 등의 희토류 원소 RE의 산화물 초전도상(superconducting phase)이 성막된 적층 선재를 들 수 있다.Examples of RE123 thin film wires include laminated wires in which an oxide superconducting phase of rare earth elements RE such as Y, Ho, Nd, Sm, and Gd is formed on a metal substrate.
내측 초전도 도체층(312)은 상기 테이프 형상 선재를 나선 형상으로 감아 형성한 단층 구조, 또는 다층 구조인 것을 들 수 있다. The inner
상기 절연층(313)은 전압 절연을 위한 기능을 수행하게 되는데, 내측 초전도 도체층에서의 사용 전압에 대하여 요구되는 절연을 확보하기 위한 층이다.The insulating
절연층에는 상전도 케이블에서 실적이 있고 전기 절연 강도가 우수한 재료, 예를 들어, 절연지와 플라스틱층의 복합 테이프나, 크래프트지를 적합하게 이용할 수 있다. For the insulating layer, a material that has been proven in normal-conducting cables and has excellent electrical insulating strength, for example, a composite tape of insulating paper and a plastic layer, or kraft paper can be suitably used.
복합 테이프로서는, PPLP를 들 수 있으며, 이와 같은 적층 테이프 절연의 경우에는, 그 극간에 절연성 액체가 함침된 복합 절연체를 이용할 수 있다. Examples of the composite tape include PPLP, and in the case of such laminated tape insulation, a composite insulator impregnated with an insulating liquid between the gaps can be used.
절연성 액체의 구체적인 예로서는, 냉매와 겸용되는 액체 질소를 들 수 있으며, 액체 질소는 코어보호관(320) 내에 충전함으로써 초전도코어부(310)에 함침되어 절연층을 절연성 액체와 테이프재의 복합 절연체로 한다. A specific example of the insulating liquid is liquid nitrogen, which is compatible with a refrigerant. The liquid nitrogen is filled into the core
초전도코어부(310)가 냉매에 함침되지 않는 경우, 절연층에는 절연성 액체가 불필요한 CV 케이블 등에서 가교 폴리에틸렌의 압출층 등을 이용할 수 있다.When the
초전도코어부(310)가 보조 냉매에 침지되는 경우, 상기 복합 테이프나 크래프트지 등의 절연지를 절연층에 적합하게 이용할 수 있다. When the
이 절연층과 내측 초전도 도체층의 사이 및 절연층과 외측 초전도 도체층 사이에는 일반적으로 안정적인 전기 특성을 얻기에 유효한 반도전층(도시하지 않음)이 마련된다.Between the insulating layer and the inner superconducting conductor layer and between the insulating layer and the outer superconducting conductor layer, a semiconducting layer (not shown) effective for obtaining generally stable electrical characteristics is provided.
상기 외측 초전도 도체층(314)은 부하전류 전송하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 직류 케이블의 경우, 단극 송전에서는 내측 초전도 도체층과 외측 초전도 도체층으로 전류의 왕로(forward path)와 귀로(return path)를 구성하는 왕로 도체층 또는 귀로 도체층으로서 이용할 수 있다. The outer
쌍극 송전에서는, 예를 들어, 2 가닥의 초전도 케이블을 이용하고, 각 초전도 케이블의 각 내측 초전도 도체층을 왕로 도체층 및 귀로 도체층으로 하고, 각 외측 초전도 도체층을 중성선으로서 이용할 수 있다. In bipolar power transmission, for example, two superconducting cables are used, each inner superconducting conductor layer of each superconducting cable is used as an outgoing conductor layer and a return conductor layer, and each outer superconducting conductor layer can be used as a neutral wire.
교류 케이블의 경우, 외측 초전도 도체층은 자기 실드로서 이용할 수 있다.In the case of an AC cable, the outer superconducting conductor layer can be used as a magnetic shield.
이 외측 초전도 도체층도 내측 초전도 도체층과 동일한 초전도 선재에 의해 구성된다. This outer superconducting conductor layer is also made of the same superconducting wires as the inner superconducting conductor layer.
외측 초전도 도체층은 통상 마련되지만 필수는 아니고, 필요에 따라 마련하면 된다.The outer superconducting conductor layer is usually provided, but it is not essential and may be provided as needed.
특히, 직류 송전에 있어서, 내측 초전도 도체층을 전류의 왕로, 외측 초전도 도체층을 전류의 귀로로 하는 경우, 각 도체층의 단면적으로부터 정해지는 통전 용량을 양 도체층에서 동등하게 하여, 왕로 전류와 동등한 귀로 전류를 외측 초전도 도체층에 흐르게 하도록 하는 것이 중요하다.In particular, in direct current transmission, when the inner superconducting conductor layer is used as the outgoing path of current and the outer superconducting conductor layer is used as the return path of current, the current carrying capacity determined by the cross-sectional area of each conductor layer is equalized in both conductor layers, and the outgoing current and It is important to allow the current to flow through the outer superconducting conductor layer in equal return.
상기 보호층(315)은 외측 초전도 도체층의 외주를 덮고, 이를 보호하기 위한 기능을 수행하게 된다.The
구체적으로, 외측 초전도 도체층의 외주를 덮고, 외측 초전도 도체층을 보호함과 아울러, 수납관(340)과의 절연을 확보한다. Specifically, the outer circumference of the outer superconducting conductor layer is covered, the outer superconducting conductor layer is protected, and insulation from the
상기 보호층은 크래프트지 등을 감음으로써 형성할 수 있으며, 보호층의 내측에 초전도 케이블과 마찬가지로 상전도층(도시 생략)을 마련할 수도 있다.The protective layer may be formed by winding kraft paper or the like, and a normal conducting layer (not shown) may be provided on the inside of the protective layer, similarly to a superconducting cable.
이때, 상전도층은 이상 전류의 유로로서 이용할 수 있다.At this time, the normal conduction layer can be used as a flow path for an ideal current.
상기 코어보호관(320)은 다수의 초전도코어부를 내부에 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.The
예를 들어, 3개의 초전도코어부를 내부에 포함하고 있으며, 이를 통해 외압으로부터 내부 컨디셔닝을 유지할 수 있게 되는 것이다.For example, it includes three superconducting cores inside, and through this, it is possible to maintain internal conditioning from external pressure.
상기 냉매관(330)은 내측 초전도 도체층(312)과 외측 초전도 도체층(314)을 초전도 상태로 냉각하는 냉매의 유로를 형성하고, 상기 코어보호관(320)의 외면을 따라 다수 형성되어 있게 된다.The
냉매관 내에는 냉매가 유통되고, 상기 초전도코어부(310)의 초전도 도체층을 초전도 상태로 유지할 수 있도록 냉각한다. A refrigerant flows through the refrigerant tube and cools the superconducting conductor layer of the
이 냉매관은 스트레이트 파이프나 코러게이트 파이프를 적합하게 이용할 수 있다. A straight pipe or a corrugated pipe can be suitably used for this refrigerant pipe.
스트레이트 파이프는 작은 압력 손실로 냉매를 원활하게 유통시키기 쉽고, 코러게이트 파이프는 스트레이트 파이프에 비하면 약간 압력 손실이 커지지만, 유연성이 우수하다. A straight pipe is easy to smoothly distribute the refrigerant with a small pressure loss, and a corrugated pipe has a slightly higher pressure loss than a straight pipe, but has excellent flexibility.
냉매관의 초전도코어부(310)에 대한 배치 형태나 수로서는 냉매관이 초전도코어부(310)를 따라 배치되어 있고, 이 냉매관 내에 흐르는 냉매에 의해 초전도코어부(310)가 필요한 온도까지 냉각되는 조건을 만족하는 한, 어떠한 형태 혹은 수이더라도 좋다. Regarding the arrangement type and number of coolant tubes for the
예를 들어, 초전도코어부(310)의 외주에 필요 내경을 갖는 냉매관을 필요한 수 만큼 구성하거나, 초전도코어부(310)에 냉매관을 세로로 배치하는 것을 들 수 있다. For example, a required number of refrigerant tubes having a required inner diameter may be formed on the outer circumference of the
도 3에 도시한 바와 같이, 초전도코어부(310)의 외주에 냉매관을 한 방향으로 꼬면 초전도코어부(310)를 그 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 냉각하기 쉽다. As shown in FIG. 3, if the refrigerant tube is twisted in one direction around the outer circumference of the
특히, 3개의 초전도코어부(310)가 꼬여 있는 경우, 각 초전도코어부(310)의 꼬인 홈에 맞도록 냉매관을 배치하면, 냉매관과 초전도코어부(310)의 접촉 영역을 증대시켜 보다 효율적으로 초전도코어부(310)를 냉각할 수 있다. In particular, when the three
냉매관의 내경과 수와 케이블 코어 또는 내측 수납관의 외측으로의 냉매관의 배치의 조밀도는 냉각 구간 길이와 냉매유량과 냉매관을 수납하는 수납관의 외경을 어떻게 설계하는지에 따라, 코어를 충분히 냉각할 수 있도록 정하면 된다.The inner diameter and number of refrigerant tubes and the density of the arrangement of the refrigerant tubes outside the cable core or inner housing tube depend on how the length of the cooling section, the flow rate of the refrigerant, and the outer diameter of the housing tube housing the refrigerant tube are designed. It should be set so that it can cool sufficiently.
이때, 바람직하게, 상기 초전도코어부의 외관을 따라 냉매관을 스크류 형태로 구성함으로써, 스크류 회전의 원심력에 의한 냉매단열층이 형성되고 물의 발생을 억제하여 초전도부의 온도를 효율적으로 유지하여, (기존 구리선 보다) 전기 효율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.At this time, preferably, by constructing the refrigerant pipe along the outer appearance of the superconducting core in the form of a screw, a refrigerant insulating layer is formed by the centrifugal force of screw rotation, and the temperature of the superconducting part is efficiently maintained by suppressing the generation of water (than conventional copper wire). ) characterized in that it can improve electrical efficiency.
즉, 냉매가 초전도코어부의 외관을 따라 회전하도록 하는 것이며, 이렇게 회전되면, 가운데는 초전도코어부가 냉매와 같이 있게 되고, 바깥의 공기와 접촉되는 부분에서 녹는 물질은 스크류 단면에서 회전으로 확인 가능할 수 있듯이, 원심력에 의해서 무거운 물질은 바깥 부분을 따라 흐르게 됨으로 냉매관 전체에 물이 발생하는 현상을 막을 수 있게 된다.That is, the refrigerant rotates along the outer surface of the superconducting core, and when it rotates in this way, the superconducting core in the middle stays with the refrigerant, and the material that melts at the part in contact with the outside air can be confirmed by rotation in the cross section of the screw. , the centrifugal force causes the heavy material to flow along the outer part, preventing water from forming throughout the refrigerant tube.
따라서, 물은 원심력에 의해서 전선 바깥 부분을 차지하게 되는 것이다.Therefore, the water will occupy the outer part of the wire by the centrifugal force.
그리고, 냉매를 펌프로 밀어내고 순환하여 다시 냉매를 회수할 때 냉매와 물을 분리하여 회수할 수 있도록 하는데, 회전에 따른 원심력에 의한 밀도 차이로 액체 냉매와 물을 분리되며, 분리된 물을 회수탱크에서는 회수하게 되는 것이다.In addition, when the refrigerant is pumped out and circulated to recover the refrigerant again, the refrigerant and water can be separated and recovered. The difference in density due to the centrifugal force caused by rotation separates the liquid refrigerant and water, and the separated water is recovered. It will be recovered from the tank.
그리고, 상기 수납관(340)은 초전도코어부(310)와 코어보호관(320) 및 냉매관(330)을 수납하기 위한 기능을 수행하게 된다.Also, the
한편, 부가적인 양상에 따라, 상기 초전도부(300)의 외관을 따라 일정 간격으로 초음파 진동소자(500);를 더 포함하여 구성함으로써, 스크류 회전 방식과 진동 방식을 복합적으로 제공하여 제공되는 냉매를 효율적으로 회전시킬 수 있어 에너지 효율을 더욱 상승시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.On the other hand, according to an additional aspect, the
상기와 같이, 초음파 진동소자를 구성할 경우에, 냉매가 공급될 경우에, 제어부(미도시)의 제어 신호를 상기 다수의 초음파 진동소자들로 제공함으로써, 진동하도록 하는 것이다.As described above, when the ultrasonic vibration element is configured, when the refrigerant is supplied, a control signal from a control unit (not shown) is provided to the plurality of ultrasonic vibration elements to vibrate.
이때, 무선통신모듈을 상호 구성하여 초음파 진동소자에 동작 신호를 제공할 수 있도록 구성하게 된다.At this time, the wireless communication module is mutually configured to provide an operation signal to the ultrasonic vibration element.
즉, 스크류 형태로 구성된 냉매관의 외관을 따라 구성되므로 냉매의 회전을 더욱 상승시키게 되는 것이다.That is, since it is configured along the outer appearance of the refrigerant pipe configured in the form of a screw, the rotation of the refrigerant is further increased.
상기와 같은 구성을 통해, 직선 형태의 초전도코어부를 감싸는 스크류 형태의 냉매관을 통해 냉매를 제공하여 저속 회전에도 여러번 회전한 것 같은 효과를 제공하여 에너지 효율을 향상시키게 된다.Through the above configuration, the refrigerant is provided through the screw-shaped refrigerant tube surrounding the linear superconducting core, so that an effect as if the superconducting core has been rotated several times even at a low speed is provided, thereby improving energy efficiency.
또한, 냉매관을 따라 다수의 진동점을 갖는 초음파 진동소자들을 제공하여 스크류 회전 방식과 진동 방식을 복합적으로 제공하여 제공되는 냉매를 효율적으로 회전시킬 수 있어 에너지 효율을 더욱 상승시킬 수 있게 된다.In addition, by providing ultrasonic vibration elements having a plurality of vibration points along the refrigerant pipe, the screw rotation method and the vibration method are provided in combination to efficiently rotate the provided refrigerant, so that energy efficiency can be further increased.
즉, 열 발생을 최소화시키며, 전기 효율을 극대화시켜 일 사용 시간을 늘려줄 수 있도록 함으로써, 경제성 효과와 사용상 편리성을 동시에 제공할 수 있게 된다.That is, by minimizing heat generation and maximizing electrical efficiency to increase working hours, it is possible to provide economic effects and convenience in use at the same time.
또한, 냉매의 회전력과 초음파로 내부에 냉매에 의한 단열층이 형성되어 초전도부에 물이 발생하는 것을 억제하는 효과도 포함된다.In addition, the rotational force of the refrigerant and the ultrasonic waves form an insulation layer by the refrigerant therein, thereby suppressing the generation of water in the superconducting part.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. Those skilled in the art to which the present invention pertains as described above will understand that it can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting ones.
100 : 전력공급수단
200 : 냉각수단
300 : 초전도부
400 : 디스펜서부
500 : 초음파 진동소자100: power supply means
200: cooling means
300: superconducting unit
400: dispenser unit
500: ultrasonic vibration element
Claims (2)
고정식 충전기 혹은 이동식 충전기로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 혹은 직류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 초전도부(300)로 공급하고, 초전도부에 연결된 디스펜서부(400)로 직류 전력을 공급하는 전력공급수단(100);과
냉매탱크를 포함하여 구성하여 냉매탱크와 디스펜서부 사이에 연결되어 있는 초전도부(300)에 냉매를 공급하기 위한 냉각수단(200);과
내부에 초전도 도체층을 포함하고 있으며, 상기 초전도 도체층을 초전도 상태로 냉각하는 냉매관을 포함하고 있는 초전도부(300);와
상기 초전도부(300)의 일측에 연결되어 전기차를 충전시키기 위한 디스펜서부(400);와
상기 초전도부(300)의 외관을 따라 일정 간격으로 다수 형성되는 초음파 진동소자(500);를 포함하여 구성되되,
상기 냉각수단(200)은,
냉매가 저장되어 있는 냉매탱크(210);와
상기 냉매탱크에 연결되어 냉매탱크에 보관된 냉매를 제어밸브로 제공하기 위한 펌프부(220);와
제어부의 제어에 따라 전기차 충전시, 오픈되어 냉매를 초전도부(300)로 제공하기 위한 제어밸브(230);와
상기 초전도부(300)에 형성된 냉매관의 일단에 연결되어 냉매관을 통해 순환된 냉매를 회전시키기 위한 회전부(240);와
상기 회전부에 연결되어 있으며, 회전에 의해 밀도 차이로 분리된 액체 냉매와 물 중 물을 회수하기 위한 회수탱크(250);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 초전도부(300)는,
초전도코어부를 포함하여 구성되되, 상기 초전도코어부의 외관을 따라 냉매관을 스크류 형태로 구성함으로써, 전기 효율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 전기차 충전용 초전도 디스펜서 장치.
In the superconducting dispenser device for charging electric vehicles,
AC power provided from a stationary charger or mobile charger is converted into DC power or DC power is converted into DC power, the converted DC power is supplied to the superconducting unit 300, and DC power is supplied to the dispenser unit 400 connected to the superconducting unit. A power supply means 100 for supplying; and
A cooling means 200 comprising a refrigerant tank and supplying refrigerant to the superconducting unit 300 connected between the refrigerant tank and the dispenser unit; and
A superconducting unit 300 including a superconducting conductor layer therein and including a refrigerant tube for cooling the superconducting conductor layer into a superconducting state;
A dispenser unit 400 connected to one side of the superconducting unit 300 to charge an electric vehicle; and
A plurality of ultrasonic vibration elements 500 formed at regular intervals along the exterior of the superconducting part 300;
The cooling means 200,
A refrigerant tank 210 in which refrigerant is stored; and
A pump unit 220 connected to the refrigerant tank and supplying the refrigerant stored in the refrigerant tank to the control valve;
A control valve 230 opened to supply refrigerant to the superconducting unit 300 when the electric vehicle is charged under the control of the control unit; and
A rotating part 240 connected to one end of the refrigerant pipe formed in the superconducting part 300 to rotate the refrigerant circulated through the refrigerant pipe;
It is connected to the rotating part and is characterized in that it is configured to include a; recovery tank 250 for recovering water from the liquid refrigerant and water separated by the difference in density by rotation,
The superconducting part 300,
A superconducting dispenser device for charging an electric vehicle, characterized in that it includes a superconducting core and improves electrical efficiency by configuring a refrigerant pipe in a screw shape along the outer appearance of the superconducting core.
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|---|---|---|---|
| KR1020220065170A KR102482956B1 (en) | 2022-05-27 | 2022-05-27 | Superconducting dispenser device for electric vehicle charging |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220065170A KR102482956B1 (en) | 2022-05-27 | 2022-05-27 | Superconducting dispenser device for electric vehicle charging |
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| KR102482956B1 true KR102482956B1 (en) | 2022-12-29 |
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Legal Events
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