KR100592852B1 - 초전도 케이블용 접속함 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 케이블용 접속함에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접속함의 내부에 분리막을 형성하고, 이 분리막으로 구분된 내부공간에 각각 냉매관을 형성하며, 상기 접속함은 내부에 스윌러를 구비된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 유동을 균일화시킬 수 있음으로 냉매 온도 상승에 따른 기포의 발생을 방지하고, 접속함의 국부 과열을 방지하여 초전도 도체의 온도를 임계온도 이하로 유지시킴으로 케이블 성능을 향상시킬 수 있다.

초전도 도체, 접속함, 냉매, 임계온도

Description

초전도 케이블용 접속함{Termination for a superconducting cable system}

도 1은 종래 초전도 케이블용 접속함을 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 초전도 케이블용 접속함를 도시한 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 초전도 케이블용 접속함의 스윌러를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 초전도 케이블 110 : 접속함

120 : 챔버 122 : 외부 냉매관

124 : 내부 냉매관 130 : 분리막

140 : 스윌러

본 발명은 접속함에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접속함의 내부에 분리막을 형성하고, 이 분리막으로 구분된 내부공간에 각각 냉매관을 형성하며, 상기 접 속함은 내부에 스윌러를 구비하여 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 유동을 균일화시킬 수 있음으로 기포의 발생을 방지하고, 국부 과열을 방지하여 초전도 도체의 온도를 임계온도 이하로 유지시킴으로 케이블 성능을 향상시킬 수 있는 초전도 케이블용 접속함에 관한 것이다.

일반적으로, 초전도 선재는 임계온도 이하에서 전기저항이 제로가 되는 특성을 갖고 있어서, 손실 없이 대전류를 흘릴 수 있기 때문에, 이를 이용하면 초전도 도체를 사용한 전력 케이블의 개발은 현재 진행되고 있다.

이 초전도 케이블에서는 도체를 임계 온도 이하로 냉각할 필요가 있기 때문에 특수한 냉각구조가 채용되고 있으며, 일정 길이로 이루어지는 각 케이블을 접속함에 있어서도 임계온도 이하로 유지하는 냉각구조가 필요하다.

또한, 상기 초전도 케이블 접속함은 케이블의 연결 시에 열손실을 최소로 하여야 하고 길이 방향에 따른 케이블 내에서의 온도 상승 및 압력 저하를 보정해 주어야 한다.

도 1은 종래 초전도 케이블용 접속함을 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 초전도 케이블(1)은 내부에 다수의 층으로 이루어지는데, 중심에는 내부가 통공되어 내부 냉매 유로(12)가 형성된 초전도 도체(10)가 구비되고, 이 초전도 도체(10)의 외측에는 전기 전열층(20)이 형성된다.

상기 전기 전열층(20)의 외측에는 냉매 유로관(30)이 형성되는데, 이 냉매 유로관(30)은 상기 전기 전열층(20)과 일정 간격을 이루도록 이격되어 외부 냉매 유로(32)를 형성한다.

이때, 상기 냉매 유로관(30)의 소정위치에는 외부 냉매관(34)이 형성되어 상기 외부 냉매 유로(32)에 냉매가 유입 또는 유출되며, 상기 내부 냉매 유로(12)과 연결되어 진다.

또한, 상기 외부 냉매 유로(32)의 단부에는 냉매 차단막(36)이 형성되어 냉매가 한 방향으로 흐를 수 있도록 한다.

그리고, 상기 냉매 유로관(30)의 외측에는 방식층(40)이 형성되는데, 이 방식층(40)과 냉매 유로관(30) 사이에는 진공 단열층(42)이 형성된다.

상기와 같이 이루어진 초전도 케이블(1)은 접속함(50)에 의해 연결되는데, 이 접속함(50)은 상기 초전도 도체(10)를 연결시키는 도체 슬리브(52)가 형성되고, 이 도체 슬리브(52)를 고정시키며 전류가 외부로 흐르는 것을 방지하는 에폭시 유니트(54)가 형성된다.

그리고, 상기 에폭시 유니트(54)를 고정시키는 쉴드 전극(56)이 형성되고, 이 쉴드 전극(56)은 냉매 챔버(60)에 고정되며, 이 냉매 챔버(60)의 외측에는 접속함 방식층(70)이 형성되어 상기 챔버(60)와 접속함 방식층(70) 사이에는 접속함 진공 단열층(72)이 형성된다.

이때, 상기 냉매 챔버(60)의 양 측부에는 내부 냉매관(62)이 형성되어 냉매가 유입 또는 유출될 수 있다.

또한, 상기 전기 절연층(20)의 일단부에는 보강 절연층(80)이 형성되고, 이 보강 절연층(80)의 위에는 벨마우스(82)가 형성된다.

상기와 같이 이루어진 초전도 케이블(1)과 접속함(50)의 냉매 흐름을 살펴보 면, 내부 냉매관(62)을 통해 임계온도 이하의 냉매가 접속함(50)의 챔버(60)에 유입되고, 이 챔버(60)에 유입된 냉매는 초전도 도체(10)의 내부에 형성된 내부 냉매 유로(12)를 따라 이동된다.

그리고, 상기 내부 냉매 유로(12)를 지난 냉매는 외부 냉매 유로(32)를 따라 이동되어 초전도 도체(10)의 외부를 지나게 되고, 이 외부 냉매 유로(32)를 지난 냉매는 외부 냉매관(34)을 통해 유출된다.

이와 같이 외부 냉매관(34)을 통해 유출된 냉매는 임계온도 이하로 온도를 냉각시킨 후 다시 상기 내부 냉매관(62)으로 유입됨으로 순환하게 되는데, 이 순환과정에서 열교환이 이루어짐으로 초전도 도체(10)를 임계온도 이하로 유지하게 된다.

그러나, 상기 초전도 케이블용 접속함(50)은 냉매 순환과정 중 초전도 도체(10)와 열교환된 냉매가 내부 냉매관(62)을 통해 유출되지 않고 일부가 챔버(60)에 남아 있게 되는 문제점이 있었다.

이와 같은 현상이 발생되면, 냉매의 온도가 상승하여 기포가 발생되고, 국부 과열 영역이 발생하여 초전도 도체(10)의 온도를 상승시키게 됨으로 전기저항이 상승되어 케이블의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 접속함의 내부에 분리막을 형성하고, 이 분리막으로 구분된 내부공간에 각각 냉매관 을 형성하며, 상기 접속함은 내부에 스윌러를 구비하여 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 유동을 균일화시킬 수 있음으로 기포의 발생을 방지하고, 국부 과열을 방지하여 초전도 도체의 온도를 임계온도 이하로 유지시킴으로 케이블 성능을 향상시킬 수 있는 초전도 케이블용 접속함을 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 초전도 케이블을 연결하고, 온도를 임계온도 이하로 유지하기 위해 냉매 유로가 형성된 접속함에 있어서, 상기 접속함의 내부에 분리막을 형성하고, 이 분리막으로 구분된 각각의 내부공간을 통해 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 흐름이 원활하게 이루어진다.

바람직하게, 상기 접속함은 내부에 스윌러가 구비되어 냉매의 흐름에 와류를 발생시켜 구석진 부분의 냉매까지 원활하게 순환시키도록 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 유동을 균일화시킬 수 있음으로 기포의 발생을 방지하고, 국부 과열을 방지하여 초전도 도체의 온도를 임계온도 이하로 유지시킴으로 케이블 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 케이블용 접속함를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 초전도 케이블용 접속함의 스윌러를 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 초전도 도체(10)의 내부와 외부에 냉매 유로(12, 32)가 형성된 초전도 케이블(100)은 접속함(110)에 의해 연결되며, 이 접속함(110)의 내부에는 중앙부가 분리된 챔버(120)가 형성되어 냉매가 이동되는 공간부를 형성한다.

이때, 상기 챔버(120)의 내부에는 분리막(130)이 형성되어 상기 공간부를 분리시키고, 이 분리된 공간부에 각각의 냉매관(122, 124)을 형성한다.

이는 상기 챔버(120)의 내부를 분리하여 유입되는 냉매와 유출되는 냉매가 섞이는 것을 방지하기 위한 것이고, 상기 챔버(120)의 가장자리에서 냉매가 정체되어 유동되지 않는 것을 방지하기 위한 것이다.

이때, 상기 분리막(130)은 접속함(110)의 벨마우스(82)와 챔버(120)의 내측면에 결합되어 유입되는 냉매와 유출되는 냉매를 분리하게 됨이 바람직하다.

그리고, 상기 접속함(110)의 내부에는 스윌러(140)가 구비되는데, 이 스윌러(140)는 상기 접속함(110)의 내부에 위치한 초전도 도체(10)에 고정시켜 이 초전도 도체(10)의 외부를 순화하는 냉매의 흐름을 변형시키게 된다.

즉, 상기 스윌러(140)에 의해 그 흐름이 변형된 냉매가 상기 분리막(130)에 의해 구분된 챔버(120)에 와류를 형성하여 챔버(120) 가장자리에 있는 냉매까지 순환시킬 수 있게 되는 것이다.

참고로, 상기 스윌러(140)는 선풍기의 날개나 프로펠러와 유사하게 형성되는 것으로, 자체 회전은 되지 않게 고정되며 초전도 케이블(100)을 순화하는 냉매가 이 스윌러(140)의 경사진 날개에 부딪혀 그 흐름이 변형되는 것이다.

상기의 구성을 갖는 초전도 케이블용 접속함의 냉매 순환과정을 살펴보면, 임계온도 이하의 냉매가 내부 냉매관(124)을 통해 분리막(130)으로 나눠진 챔버(120)의 공간부 중 어느 하나로 유입되고, 이 챔버(120)의 공간부로 유입된 냉매는 도체 슬리브(52)의 상단 구멍에 유입되어 초전도 도체(10)의 내부에 형성된 내부 냉매 유로(12)를 따라 흐르게 된다.

상기 내부 냉매 유로(12)를 따라 흐르는 냉매는 상기 초전도 도체(10)의 외측에 형성된 외부 냉매 유로(32)로 유입되어 흐르게 되고, 이 외부 냉매 유로(32)를 따라 흐르는 냉매는 분리막(130)으로 나눠진 상기 챔버(120)의 공간부 중 다른 하나로 유입되어 외부 냉매관(122)을 통해 유출된다.

이와 같은 과정을 거치면서 상기 초전도 도체(10)와 임계온도 이하의 냉매가 열교환이 이루어져 초전도 도체(10)의 온도가 임계온도 이하로 유지되는 것이고, 이 초전도 도체(10)와 열교환 되어 온도가 상승된 냉매는 상기 외부 냉매관(122)으로 유출된 후, 임계온도 이하의 온도로 낮아져 다시 내부 냉매관(124)을 통해 유입됨으로 순환하게 된다.

그리고, 상기 냉매의 순환 유로는 구석진 부분이 발생되지 않기 때문에 냉매의 순환과정 중 정체되지 않고, 원활하게 순환될 수 있다.

또한, 상기 스윌러(140)를 냉매 순환 유로에 설치하여 순환하는 냉매가 이 스윌러(140)의 경사진 날개에 부딪혀 흐름이 변형되어 와류를 발생시킴으로 냉매가 더욱 원활하게 순환할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 초전도 케이블용 접속함에 의하면, 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 유동을 균일화시킬 수 있음으로 냉매 온도 상승에 따른 기포의 발생을 방지하고, 접속함의 국부 과열을 방지하여 초전도 도체의 온도를 임계온도 이하로 유지시킴으로 케이블 성능을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (2)

1. 초전도 케이블을 연결하고, 온도를 임계온도 이하로 유지하기 위해 냉매 유로가 형성된 접속함에 있어서,

   상기 접속함의 내부에 분리막을 형성하고, 이 분리막으로 구분된 각각의 내부공간을 통해 초전도 도체의 내부와 외부를 순환하는 냉매의 흐름이 원활하게 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 접속함.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 접속함은 내부에 스윌러가 구비되어 냉매의 흐름에 와류를 발생시켜 구석진 부분의 냉매까지 원활하게 순환시키도록 하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 접속함.

Images