KR100729924B1 - 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치 - Google Patents

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박인선
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Abstract

본 발명은 초전도 케이블의 저온 유지 장치에 구비되는 흡착제 또는 흡착 패드의 흡착 효율을 개선시키며, 또한 저온 유지 장치가 다층 필름의 두께를 최대화할 수 있는 구조를 갖추기 위해서,
초전도체 냉각을 위한 단열수단으로서, 권선형 1차 쉬스 및 2차 쉬스로 구성된 진공 단열층내에서 1차 쉬스에 부착되는 흡착제를 갖춘 흡착 패드, 다층 필름, 및 스페이서를 구비한 초전도체 저온 유지 장치에 있어서,
상기 흡착 패드의 양측 단부에 하나 이상의 끈을 형성하고 있으며,
측단면이 파동형인 1 차 금속 쉬스의 길이방향을 따라 복수개의 상기 흡착 패드가 1차 쉬스에서 이격되게 배치되도록, 복수개의 상기 끈을 갖춘 상기 흡착 패드가 상기 1차 쉬스에 권선형으로 연속적으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치를 제공하여,
저온 유지 장치의 마루사이의 골에 흡착 패드를 상기 1차 쉬스로 부터 이격되도록 배치하여, 흡착면을 확대하여 흡착 효율을 개선시킬수 있을 뿐만 아니라, 상기 흡착 패드가 상기 1차 쉬스의 마루 사이의 골에 배치됨으로 인해서, 다중 필름의 두께를 최대화 할수 있어서 단열 효과를 극대화 할 수 있다.
또한, 종래 기술과 달리, 흡착 패드를 1차 쉬스에 기계로 배치할 수 있어서, 제작 시간을 현저하게 줄일 수 있다.
초전도, 케이블, 냉각, 냉매, 질소, 저온, 극저온, 도관, 흡착, 활성탄, 단열, 복사, 필름, 쉬스, 도관

Description

흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치{Superconductor Cable Cryostat Having Adsorbent Pad}
도 1a는 종래의 저온 유지 장치를 예시한 단면도이다.
도 1b는 쉬스의 길이 방향으로 도시한 측단면도이다.
도 1c는 내측 쉬스에 흡착 패드를 테이프를 사용하여 부착한 것을 예시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예의 흡착패드가 1차 쉬스에 감겨줘 있는 것을 예시한 단면도이다.
도 2b 금속 쉬스들의 길이 방향으로 도시한 측단면도이다.
도 2c는 양측 단부에 1개의 끈을 갖춘 흡착 패드가 1차 쉬스에 부착되어 있는 것을 부분적으로 예시한 도면이다.
도 2d는 양측 단부에 2개의 끈을 갖춘 흡착 패드가 1차 쉬스에 부착된 것을 부분적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 다층 필름을 예시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1 : 저온 유지 장치 2 : 1차 쉬스
3 : 2차 쉬스 4 : 다층 필름
5 : 흡착 패드 6 : 스페이서
7 : 테이프 8 : 끈
9 : 골 10 : 마루
41 : 네트 층 42 : 복사 차단층
본 발명은 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 저온 유지 장치의 진공 단열층내의 고체표면에서 발생한 잔존 가스를 흡착하여 고 진공도를 유지하게 하는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 초전도 도체에서 초전도란 극저온 상태(-196℃ 이하)에서 도체에 흐르는 저항이 "0"인 특성을 말하며, 초전도 케이블은 이런 특성을 가진 도체를 사용하여 만든 전력 케이블이다. 초전도 도체를 사용하는 전력 케이블은 종래의 전력 케이블에 비해서 대용량의 전력을 송전할 수 있을 뿐 만 아니라 전력 손실 또한 매우 적은 특성을 가지고 있다.
이러한 초전도 도체를 사용하는데 있어서, 초전도 도체의 성능을 유지하기 위해서는 중요한 파라메터인 온도를 최적의 저온으로 유지하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라, 초전도 케이블에 저온 상태로 단열을 유지하기 위한 저온 유지 장치(Cryostats)가 구비되게 된다.
통상적으로, 냉각을 위한 냉매로는 질소 등의 액화가스가 사용되며, 이 액화가스를 초전도체 상에 열전달 메카니즘에 따라 직접 또는 간접적으로 노출시켜서 저온을 유지하게 된다. 저온 유지를 위해서, 초전도 케이블의 내부는 냉각시키고, 외부로 부터의 열전달이 제한되는 단열 구조를 형성되도록 하는 구성을 가져야 한다. 이러한 구성에 있어서, 초전도 케이블과 외부는 단열을 위해 진공 단열층으로 분리되는데, 상술한 바와 같이, 진공 단열층을 최적의 진공 상태로 유지하는 것이 초전도 케이블을 사용하는데 중요한 요소이다.
이러한 저온 냉각 장치는 진공도에 따라 단열 성능에 큰 차이를 보이게 되며, 진공도가 좋을수록 단열 성능이 우수하다. 상기 진공 단열층에서 최적의 진공을 유지하기 위해서는, 진공 펌프 뿐만 아니라, 흡착제 또는 흡착제가 패키징된 흡착 패드가 사용되는데, 이 흡착 패드가 진공을 일정하게 유지하는데 있어서 매우 중요하다.
흡착 패드를 사용하는 저온 유지 장치에서, 상기 흡착 패드는 상기 진공 단열층 내의 잔류가스와 반응하여 목적하는 고진공을 수득하며, 또한, 이러한 흡착 패드들은 소정의 흡착을 수행한 후, 재 사용을 위해서는 흡착되어 있던 목적한 물질을 다시 탈착 또는 활성화시켜야 하는 공정을 수반한다.
흡착제들은 흡착하는 특성에 따라 화학적 흡착제와 물리적 흡착제로 나뉘어진다.
화학적 흡착제는 보통 금속 물질로 이루어져 있으며, 잔류가스가 비가역적 화학반응에 의해 금속과 결합되게 된다. 고체상태로 흡착하는 것을 접촉게터, 기체 상태로 강한 화합작용을 하는 것을 분산게터라 한다.
물리적 흡착제는 보통 활성탄, 실리카겔, 제올라이트 등으로서 기체를 물리적 힘에 의해 흡착하는 것으로, 보통 저온에서 더 좋은 성능을 발휘한다. 이와는 대조적으로 고온 또는 상온에서 흡착제는 활성화되어 흡착되었던 기체를 방출 또는 흡착되었던 흡착물을 흡착제로부터 분리시킨다.
한편, 저온 유지 장치의 진공 처리부내에는 냉매에 의해 냉각된 초전도의 저온 상태를 유지하기 위해서 흡착제 또는 흡착 패드, 뿐만아니라 단열 필름 또는 다중 필름이 제공되어 있다.
그러나, 화학적 흡착제는 상기 흡착제가 활성화되어 흡착되었던 물질을 방출하거나 또는 분리시키기 위해서, 고온에서 처리되어야 하며, 이때 상기 저온 유지 장치의 다중 필름이 200℃ 이상에서는 녹기 때문에, 화학적 흡착제를 사용하는 것은 어렵다. 이에따라, 상온에서도 흡착제가 활성화될 수 있거나 또는 흡착하였던 기체를 방출할 수 있는 물리적 흡착제를 사용한다.
상술한 바와 같이, 저온 유지 장치의 진공도를 유지시켜 주기 위한 흡착제로서는 고온으로 가열해서 활성화 시켜야 하는 화학적 흡착제를 사용하기 어렵고 상온에서 활성화 또는 흡착된 기체를 탈착할 수 있는 물리적 흡착제를 사용하는 것이 유리하다.
앞서 언급한 바와 같이, 물리적 흡착제는 초기에 흡착하고 있는 가스를 탈착하는 재생이 이루어져야만 많은 량의 가스를 흡착할 수 있기 때문에 초기 진공 추기(抽氣) 시에 흡착제를 재생시켜 주는 작업이 필요하다. 또한 케이블 저온 유지 장치의 고온 가열이 어렵기 때문에, 물리적 흡착제 중 상온에서 흡착기능을 하는 제올라이트 등의 흡착제 대신 상온에서 재생을 하고 저온에서 특히 더 큰 흡착력을 갖는 활성탄이 사용되는 것이 바람직하다.
상기 흡착제, 바람직하게 활성탄은 저온에서 무한량 만큼 가스를 흡착할 수 없으며, 고온에서 흡착제를 활성화시켜서 기체를 방출시킨다는 것은 재생의 의미로 흡착할 수 있는 량을 늘린다는 것을 의미한다.
도 1a는 종래의 저온 유지 장치를 예시한 단면도이고, 도 1b는 쉬스(sheath)의 길이 방향으로 도시한 측단면도이고, 도 1c는 내측 쉬스에 흡착 패드를 테이프를 사용하여 부착한 것을 예시한 도면이다.
통상적으로, 저온 유지 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이, 내측의 1 차 금속 쉬스(2) 및 외측의 2 차 금속 쉬스(3)로 구성되며, 이들 쉬스사이에 다층 필름(MLI)(4), 흡착제가 패킹징 된 흡착 패드(5), 스페이서(6)로 구성된다.
또한, 저온 유지 장치의 다층필름(MLI) 시스템은 진공도에 의해 열전달량이 크게 변하며, 10-4 토르(torr)이하의 고진공을 유지시켜야 최고의 단열 성능이 유지된다. 10-4 토르 이하에서는 단열 성능이 거의 일정한 수치를 보이며, 이러한 이유로 저온 유지 장치는 흡착제 등을 이용해 10-4 토르 이하로 진공을 유지시켜 주어야 한다.
그러나, 종래의 초전도 케이블 저온 유지 장치의 문제점은 활성탄 흡착 패드(5)를 진공 단열부의 1차 금속쉬스(2)의 외측에 부착시키는 작업이 수작업으로 이루어지며, 작업하는데 많은 시간이 소요된다는 것이다.
또한, 도 1c에 도시된 바와 같이, 패드형 또는 티백형 활성탄 흡착 패드(5)가 위치하게 될 각 부위마다 저온에서 떨어지지 않는 저온용 테이프(7)를 사용하여 수작업으로 부착하고, 따라서 많은 량의 저온용 테이프가 소모되고 작업 시간이 많이 소요된다. 그리고 부착 위치를 대략적으로 설정하여 부착하므로 부착 거리가 불규칙하며, 저온용 테이프 흔적 등으로 깔끔하게 처리되지 못한다.
또한, 중요한 것은 상기 티백형 활성탄 흡착패드(5)를 테이핑 할 경우, 이 저온용 테이프(7)에 의해 티백형 활성탄 흡착 패드(5)의 일부면을 가려야 하며, 또한 상기 활성탄 흡착 패드(5)를 1차 쉬스(2)에 부착하여야 하므로, 1차 쉬스(2)에 면한 흡착 패드(5)의 부착면의 전체와 테이핑된 면의 경우는 가리워지기 때문에, 흡착면으로 작용하지 못하며, 이에따라 활성탄 흡착패드를 효율적으로 사용하지 못하는 문제를 안고 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 초전도 케이블의 저온 유지 장치에 구비되는 흡착제 또는 흡착 패드의 흡착면을 확대하여 저온 유지 장치의 표면에서 발생한 잔존 기체에 대한 흡착 효율을 개선시켜서 저온 유지 장치내의 진공도를 고도하게 유지하도록 하며, 또한 저온 유지 장치가 다층 필름의 두께를 최대화할 수 있는 구조를 갖추어서, 단열 작용 또는 효과를 극대화할 수 있는 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 초전도체 냉각을 위한 단열수단으로서, 권선형 1차 쉬스 및 2차 쉬스로 구성된 진공 단열층내에서 1차 쉬스에 부착되는 흡착제를 갖춘 흡착 패드, 다층 필름, 및 스페이서를 구비한 초전도체 저온 유지 장치에 있어서,
상기 흡착 패드의 양측 단부에 하나 이상의 끈을 형성하고 있으며,
측단면이 파동형인 1 차 금속 쉬스의 길이방향을 따라 복수개의 상기 흡착 패드가 1차 쉬스에서 이격되게 배치되도록, 복수개의 상기 끈을 갖춘 상기 흡착 패드가 상기 1차 쉬스에 권선형으로 연속적으로 감겨 있는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치를 제공함에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 끈을 갖춘 복수개의 흡착 패드가 상기 권선형 1차 쉬스의 마루와 마루 사이의 골에 배치되도록 감겨 있다. 상기 흡착 패드에 부착되는 끈이 1 개 또는 2개가 바람직하다.
바람직하게는, 상기 흡착 패드가 끈 1m 당 2개 내지 10개로 연결되어 있다.
바람직하게는, 상기 흡착 패드에 구비된 흡착제가 활성탄이다.
또한 바람직하게는, 상기 다층 필름은 상기 스페이서와 1차 쉬스의 마루사이의 거리에 근접하게 배치된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선회식 마이크로폰을 구비한 이동통신단말기를 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예의 흡착패드가 1차 쉬스에 감겨줘 있는 것을 예시한 단면도이다. 도 2b는 쉬스의 길이 방향으로 도시한 측단면도이고, 도 2c 및 도 2d는 양측 단부에 1개 또는 2개이상의 끈을 갖춘 흡착 패드가 1차 쉬스에 부착 되어 있는 것을 부분적으로 예시한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초전도 케이블의 저온 유지 장치는 도 1a 및 도 1b의 종래기술의 저온 유지 장치와 유사하게, 권선 형태의 1차 쉬스(2), 2차 금속(3),흡착 패드(5), 다층 필름(MLI, Multi layer Insulation)(4), 스페이서(spacer)(6)로 구성된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 1차 쉬스(2) 및 2차 쉬스(3)는 각각 그 단면은 바람직하게는 원형으로 형성되어 있으나, 이러한 형태로만 제한되는 것은 아니다. 상기 각각의 쉬스들을 길이방향으로 도시한 측단면도에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 1차 쉬스(2) 및 2차 쉬스(3)는 측단면이 파동형인 권선 형태로 형성되어 있으며, 구경이 작은 1차 쉬스(2)가 구경이 보다 큰 2차 쉬스(3)내에 배치되어 있다. 이러한 배치에 따라서, 상기 1차 쉬스(2)와 상기 2차 쉬스(3)사이에 소정 공간이 형성되게 되는데, 이 공간이 초전도 케이블의 진공 단열부를 형성하게 된다.
상기 1차 쉬스(2)와 2차 쉬스(3)에 의해 형성된 소정 공간에는 상기 1차 쉬스(2)에 가까운 쪽에 흡착제 또는 흡착 패드(5)가 배치되며, 상기 흡착 패드와 약간 이격된 상태로 다층 필름(4)이 배치되며, 또한, 상기 다층 필름(4)과 2차 쉬스(3)사이에 스페이서(6)가 배치되어 상기 다층 필름(4)이 2차 쉬스(3)에서 이격되어 있도록 한다.
상기 흡착 패드(5), 바람직하게는 활성탄은 티백(tea bag) 또는 패드 형태로 팩키징되어 상기 1차 쉬스(2)에 장착되게 된다. 상기 흡착 패드(5)를 이루는 활성 탄은 저온일수록 강한 흡착력을 가지므로, 냉매, 바람직하게는, 액화 질소가 상기 1차 쉬스(2)내로 흐르기 때문에, 상기 1 차 쉬스(2)에 가장 근접한 부분에서, 즉 다층 필름(4) 아래에 흡착 패드(5)를 설치하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예의 다층 필름(4)을 예시한 도면이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 상기 다층 필름(4)은, 복사열을 차단하는 복사 차단 층(주로 알루미늄 피복 필름 사용)(42)과, 전도열을 최소로 하기 위한 네트 층(41)이 교번되어 여러 층으로 적층되어 열전달을 최소화하게 된다. 반면에, 상기 다층 필름(4)은 상기 복사 차단층(42)이 두겹으로 형성되고 이어서 네트 층(41)이 교번되어 적층된 구조를 가질수도 있다. 또한 스페이서(6)를 두어서, 외측 2차 쉬스(3)와 다중 필름(4)이 이격된 거리에 놓이도록 하여 단열 효과를 높인다. 상기 다층 필름(4)은 선택되는 재료와는 별개로, 통상적인 열역학적 원리에 따라, 두께가 가능한 두껍고, 접촉 면은 작은 것이 바람직하다.
1차 쉬스(2)의 내부를 통해 흐르는 냉매에 의해 저온이 유지되는 장치에서, 저온을 유지하기 위해서는 가능한 한, 상기 1차 쉬스(2)와 상기 2차 쉬스(3)에 의해 형성된 소정 공간에서의 외부의 열로 인해 발생되는 열 구배에 따른 열전도를 줄이는 것이 바람직하다. 이에따라, 상기 소정 공간내에 배치되는 다층 필름(4)의 두께는 가능한 한 두껍고 내 외측 표면적이 적은 것이 바람직하다. 이에따라, 복사 차단층(42) 및 네트 층(41)이 교번되어 적층된 상기 다층 필름(4)은 가능한 한 압축되지 않고, 최대한의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 다층 필름(4)과 2차 쉬스(3) 사이에 스페이서(6)가 배치된다. 스페이서(6)의 단면이 원형이며, 상기 다층 필름(4)을 감고 있는 형상을 취한다. 스페이서(6)에 의해, 저온 유지 장치의 내부 유체의 하중이나 케이블의 구부러짐에 의해, 다층 필름(4)에 힘이 가해지는 면적을 최소한으로 유지하여, 상기 다층 필름(4)이 압축되는 것을 방지 할 수 있도록 한다. 이에따라, 다층 필름(4)이 압축 또는 압착되어 열전달 면 또는 두께의 감소로 인해서 야기되는 열전도 증가를 방지할 수 있도록 한다.
진공 장치 내의 모든 고체 표면에서는 기체 방출(outgassing) 현상이 나타나며, 이로인해서, 진공이 파괴되면서, 다층 필름(4)의 성능 또는 진공도가 떨어지게 된다. 통상적으로 10-4토르 이하의 고진공이 유지되어야 저온 유지 장치가 최고의 단열 성능을 발현하게 된다.
상기와 같이 고체 표면에서 발생된 가스를 제거하기 위해서, 흡착제 또는 흡착 패드(5)가 사용되며, 가장 바람직하게는, 활성탄이 사용된다. 상기 활성탄은 상술한 바와 같이 저온에서 흡착 능력이 뛰어나므로, 냉매 유통로에 인접한 1차 쉬스(2)와 다층 필름(4)사이에 배치되는 것이 가장 바람직하다. 활성탄으로 구성된 본 발명에서 사용되는 흡착 패드(5)는 상술한 바와 같이 티백 또는 패드 형태로 여과지내에 팩키징되어 있다. 상기 흡착 패드(5)는 도 2c 및 도 2d 에 도시된 바와 같이, 각각 흡착 패드의 양측 단부에 하나 이상의 끈(8)으로 연결되어 있다.
상기 끈은 상기 흡착 패드 양측 단부에 스테이플러에 의해 고정될 수 있다. 상기 끈(8) 또한 그 표면에서 가스가 방출되는 것을 최소화하기 위해서, 최대한 얇 은 것이 바람직하며, 많은 기체를 함유하고 있는 유기재료 보다는 무기재료로 이루어진 끈이 바람직하다. 상기 끈으로는 실, 낚시줄이 사용될 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 끈이 양측 단부에 부착된 흡착 패드(5)는 파동 형상을 갖는 1차 쉬스(2)의 외측 면을 따라 길이방향으로 권선형으로 전진하면서 감겨지게 된다. 이때, 상기 흡착 패드(5)는 상기 1차 쉬스의 마루(10)와 마루(10)사이의 골(9) 부위에 배치되도록 상기 흡착 패드(5)의 양측 단부에 부착된 끈(8)을 상기 1차 쉬스(2) 둘레에 감아야만 한다.
흡착 패드(5)가 상기 1차 쉬스(2)상에 도 2b에 도시된 바와 같이, 골(9)에 배치되고, 또한 끈(8)으로 상기 흡착 패드(5)가 연결되어 상기 1차 쉬스(2) 주변에 형성된 골(9)에 배치됨으로 인해서, 도 1b에 도시된 종래 기술과는 달리, 상기 흡착 패드(5)의 배면과 상기 1차 쉬스(2)의 골(9) 부분이 이격됨으로 인해서, 흡착 패드(5)의 흡착 면적이 넓어지므로, 흡착 효율을 배가할 수 있다.
또한, 상기 흡착 패드(5)가 상기 1차 쉬스(2)의 골(9) 부위에 배치됨으로 인해서, 마루(10)에 흡착 패드(5)가 배치될 때에 비해서, 흡착 패드(5)의 두께 만큼의 공간을 줄일 수 있으므로, 상기 흡착 패드(5)위에 배치되는 다층 필름(4)이 압축되지 않아도 되므로, 다층 필름에 의한 열전달을 줄일 수 있다.
그리고, 여과지로 티백형으로 포장된 활성탄 흡착 패드(5)의 양측 단부를 끈으로 연결하여 테이핑 기계(taping machine)의 롤(roll)(도시하지 않았음)에 상기 흡착 패드(5)를 감아서, 자동으로 상기 1차 쉬스(2)의 둘레에 끈을 갖춘 상기 복수개의 흡착 패드(5)를 감을 수 있다. 상기 흡착 패드(5)는 다층 필름(4)의 테이핑 롤이나 절연지의 테이핑 롤에 감아서 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 흡착 패드(5)가 1차 쉬스(2)에 형성된 골(9)에 배치되도록 상기 흡착 패드(5)사이의 끈(8)의 길이를 정확하게 계산하기 위해서, 1 차 금속 쉬스(2)의 외경, 파동형 쉬스의 피치, 테이핑 기계의 1회전시 쉬스의 전진거리등을 고려하여야 한다.
본 발명의 실시예로서의 흡착제로서 활성탄을 사용하는 복수개의 흡착 패드(5)들 사이의 끈(8)의 길이는 1차 쉬스(2)의 형상과 흡착 패드(5)내의 활성탄의 형상에 따라 다르다. 4cm x 3.5cm x 2mm 의 시판용 활성탄 흡착 패드(5)의 경우는 m 거리 당 2개 내지 10개의 흡착 패드(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 1차 쉬스(2)의 외경이 7cm 내지 14cm 라고 가정하면, 상기 흡착 패드(5)사이의 끈의 길이는 11cm 내지 70cm 사이가 바람직하다. 상기 1차 쉬스(2)의 단부에서는 흡착패드(5)가 구비한 끈(8)을 묶거나 테이핑함에 의해 고정시킨다.
본 발명의 흡착 패드는 상술한 바와 같이, 고체 표면에서의 기체방출에 의해 야기되는 진공도를 개선시키기 위한 용도로서 쓰여진다. 흡착제 또는 흡착 패드(5)로서 활성탄을 사용할 때, 저온일수록 강한 흡착력을 구현하며, 상온 이상에서는 흡착의 반대개념인 탈착(기체방출) 현상이 발생하며, 이를 이용해 흡착제를 재생시켜 수명을 연장시킬 수 있다. 흡착기능을 유지할 수 있는 온도는 0 ~ 270K 이며, 재생이 되는 온도는 300K ~ 1000K 이다.
본 발명의 저온 유지 장치를 구성한 후, 300 ~ 500K의 온도에서 장기간의 시간 동안 추기를 수행한다. 그러면 활성탄이 흡착되어 있는 가스들을 다 방출하여, 흡착할 수 있는 량이 더 늘어나고 금속 쉬스, 다층 필름(4) 등도 많은 량의 가스를 방출하여 추후에 방출하는 가스량이 줄어들게 된다.
그 후 저온의 액체(액체 질소, 액체 헬륨)를 저온 유지 장치 내부로 흘려준다. 저온 유지 장치 내부가 냉각되는 데에는 시간이 많이 소요 되며(30m 저온 유지 장치에서 4시간 이상), 저온 유지 장치 내부가 냉각되면서 콜드 트랩(Cold Trap, 고체표면이 저온으로 떨어지면서 기체를 응축시켜 진공도가 갑자기 좋아지는 현상) 효과가 발생한다. 이 때에 저온 유지 장치 진공도가 진공펌프 내의 진공도만큼 좋아진다면, 역류를 방지하기 위해 추기를 중지해 주어야 한다.
저온 유지 장치 내부가 충분히 냉각된 후에는 필요에 따라 저온 유지 장치 내부를 진공펌프로 부터 분리시킨다.
이후로는 저온표면과 흡착 패드(5) 등에서의 흡착현상과 상온이상의 표면 등에서의 기체방출 현상이 병합되어 진공부의 진공도에 영향을 주게 된다. 흡착 패드(5)는 진공펌프로 추기되지 않은 잔존가스와 상온이상의 표면 등에서 방출된 가스를 흡착하여 진공도를 고진공으로 유지시켜 주게 된다.
본 발명의 흡착 패드(5)는 고속으로 테이핑 기계가 회전하면서 자동으로 1차 쉬스(2)에 감기게 되고, 짧은 시간 안에 공정이 이루어지며 1차 쉬스(2)에 다층필름(4)과 스페이서(6)등을 감아주는 전체 공정과 자동으로 병행 할 수 있다.
상기 스페이서(6)는 테프론 튜브 또는 테프론 코어가 될 수 있으며, 상기 다층 필름(4) 외측에 권선형으로 감겨서, 상기 다층 필름(4)이 압착되어 열전도가 높아지게 되는 것을 방지할 수 있다.
다음에 본 발명의 실시예를 구체적으로 기술한다.
실시예 1.
복수개의 흡착 패드(5)의 양측 단부를 실로 연결하여 테이핑 기계로 자동으로 감아서 활성탄 흡착 패드를 설치한 초전도 케이블 저온 유지 장치의 예:
흡착 패드(5)에 실을 연결하는 구현예로는 티백(tea bag)에 실이 연결된 형태와 같이 스테이플러로 찍어서 연결시켜 줄 수 있다.
실시예 2.
흡착 패드(5)의 양측 단부를 낚시줄로 연결하여 테이핑 기계로 자동으로 감아서 활성탄 흡착 패드(5)를 설치한 초전도 케이블 저온 유지 장치의 예:
흡착 패드(5)의 양측 단부사이에 실로 연결된 구조와 크게 다르지는 않으며, 낚시줄이 열에 잘 녹을 수 있으므로 가벼운 열압착에 의해 흡착 패드(5)의 여과지와 낚시줄을 고정시켜 줄 수 있다.
구현예 1.
흡착 패드(5)의 양측 단부들을 실로 연결하여 테이핑 기계로 자동으로 감아서 활성탄 흡착패드를 설치한 초전도 케이블 저온 유지 장치의 예:
저온용 테이프 등으로 부착시키는 수작업 공정이 없어지며, 흡착제, 바람직하게는 활성탄 흡착 패드(5)에 실을 고정시키는 공정과 이를 테이핑 기계용 롤에 감는 공정과 테이핑 기계를 이용하여 감는 공정이 추가된다. 활성탄 흡착 패드를 실로 고정시키는 공정으로는 스테이플러 기계 등으로 눌러서 고정시키는 방법이 바람직하다.
100m의 케이블 저온 유지 장치에 설치할 경우 종래의 수작업으로는 많은 작업 시간(2 ~ 5 manㆍhr)이 소요되며, 실로 연결할 경우 실 부착 작업과 롤에 감는 기계 작업에 3분 ~ 10분 정도의 시간이 소요되며 테이핑 기계로 롤의 흡착 패드를 케이블 저온 유지 장치에 감을 때에는 별도의 추가 시간 없이 전체 공정 중의 일부로 병행 작업으로 이루어진다.
구현예 2.
활성탄 흡착 패드의 양측 단부를 낚시 줄로 연결하여 테이핑 기계로 자동으로 감아서 활성탄 흡착 패드를 설치한 초전도 케이블 저온 유지 장치의 예:
비교예 1과 작업 소요시간이 크게 다르지는 않으며, 스테이플러의 사용량 만큼의 재료비는 절감되어 진다.
종래의 제품은 흡착 패드를 케이블용 저온 유지 장치에 저온용 테이프 등으로 불편하게 붙여줘야 했지만, 본 발명품은 수백 m의 고온 초전도 케이블 용 저온 유지 장치에도 일반적인 테이핑 기계를 사용하여 간단하게 설치할 수 있다. 저온용 테이프로 부착시키는 복잡한 수작업 공정이 없어지며, 흡착제로서의 활성탄 흡착 패드에 실을 고정시키는 공정과 이를 테이핑 기계용 롤에 감는 공정과 테이핑 기계를 이용해 감는 공정이 추가되나 이는 짧은 시간 안에 기계로 이루어질 수 있는 공 정들이다.
100m의 초전도 케이블 저온 유지 장치를 제조 할 때의 소요되는 작업 시간을 3분 ~ 10분으로 줄일 수 있는 공정으로 바꿀 수 있다.
본 발명의 흡착 패드를 사용하여, 저온 유지 장치의 마루사이의 골에 흡착 패드를 상기 1차 쉬스로 부터 이격되도록 배치하여, 흡착면을 확대하여 흡착 효율을 개선시킬수 있을 뿐만 아니라, 상기 흡착 패드가 상기 1차 쉬스의 마루 사이의 골에 배치됨으로 인해서, 다중 필름의 두께를 최대화 하여, 단열 효과를 극대화 할 수 있다.
또한, 종래 기술과 달리, 흡착 패드를 1차 쉬스에 기계로 배치할 수 있어서, 제작 시간을 현저하게 줄일 수 있다.
본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러 가지 변형 및 수정이 가능함은 자명한 사실이다.

Claims (5)

  1. 초전도체 냉각을 위한 단열수단으로서, 권선형 1차 쉬스 및 2차 쉬스로 구성된 진공 단열층내에서 1차 쉬스에 부착되는 흡착제를 갖춘 흡착 패드, 다층 필름, 및 스페이서를 구비한 초전도체 저온 유지 장치에 있어서,
    상기 흡착 패드의 양측 단부에 하나 이상의 끈을 형성하고 있으며,
    상기 흡착패드에 구비되는 흡착제는 활성탄으로 이루어지고,
    측단면이 파동형인 1 차 금속 쉬스의 길이방향을 따라 복수개의 상기 흡착 패드가 1차 쉬스에서 이격되게 배치되도록, 복수개의 상기 끈을 갖춘 상기 흡착 패드가 상기 1차 쉬스에 권선형으로 연속적으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 끈을 갖춘 복수개의 흡착 패드가 상기 권선형 1차 쉬스의 마루와 마루 사이의 골에 배치되도록 감겨있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 패드가 끈 1m 당 2개 내지 10개로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층 필름은 상기 스페이서와 1차 쉬스의 마루사이의 거리에 근접하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드를 구비한 초전도체 저온 유지 장치.
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