KR100760993B1 - 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초전도 선재와 안정화 선재의 접합성을 향상시키고, 다층 구조의 선재 접합이 가능하도록 한 것으로, 이를 달성하기 위하여 본 발명의 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치는 접합공정 전처리로 선재 표면의 세정 및 플럭스 도포 공정을 일괄적으로 실시하는 전처리부, 선재간의 접합에 사용되는 솔더를 직접 접합면에 공급하는 노즐, 그리고 균일한 접합부와 접합 솔더 두께를 제어하기 위하여 특수하게 제작된 히팅 가압롤러 장치를 갖는데 그 특징이 있다.
안정화 선재, 초전도 선재, 접합, 솔더, 롤러

Description

초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 방법{LAMINATION JOINING APPARATUS AND METHOD OF SUPERCONDUCTING COATED CONDUCTOR}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 라미네이션 접합 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치에 의해 만들어진 2단 구조의 복합 선재를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 장치에서의 복합 선재 제조 방법에 대한 플로우 챠트이다.
도 4는 가압 롤러를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 라미네이션 접합 장치의 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 장치에 의해 만들어진 3단 구조의 복합 선재를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 라미네이션 접합 장치의 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 장치에 의해 만들어진 4단 구조의 복합 선재를 보여주는 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 장치에서의 복합 선재 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 10은 본 발명에서 폭이 좁은 선재를 여러 가닥 접합하는 예를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
110 : 제1공급부
120 : 제2공급부
130 : 전처리부
140 : 접합부
150 : 회수부
본 발명은 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 그 장치를 이용한 방법에 관한 것이다.
기존의 초전도 선재의 접합 공정은 솔더 포트를 이용한 딥핑(dipping) 방식의 접합으로 장시간 접합시 솔더의 조성변화 및 접합을 위한 분위기 처리 등의 복잡한 접합 공정 제어를 필요로 하고 있다. 또한, 기존의 초전도 선재의 접합 공정은 접합하고자 하는 선재가 용융 솔더를 통과함으로써 접합 반대면에 대해서도 솔더가 반응하여 추가 제거 공정이 필요하고, 선재와 솔더와의 젖음성을 위해 플럭스를 도포하기 때문에 솔더의 조성변화를 초래하여 장선에 대한 공정 균일성을 확보하기 어렵다. 또한, 선재간의 접합부에 플럭스가 잔존함으로써 접합성에 불량을 초래할 수 있다. 그리고 솔더가 묻은 선재 표면의 산화층이 발생하여 접합력을 저 하시키는 문제점이 있다. 특히, 기존의 초전도 선재의 접합 공정은 단일 형태의 선재 접합에 국한되어 있다.
본 발명의 목적은 초전도 선재와 안정화 선재의 접합성을 향상시킬 수 있는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여러 선재를 동시에 접합할 수 있는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 연속적으로 선재의 접합이 용이한 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치는 보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화선재를 공급하는 제1공급부; 보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 초전도선재를 공급하는 제2공급부; 상기 제1공급부로부터 제공받은 상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 제2공급부로부터 제공받은 상기 초전도선재를 접합시키는 접합부; 및 상기 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 회수부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 접합부는 상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 압착되면서 통과할 수 있는 간격을 두고 위치되는 한 쌍의 가압 롤러; 및 상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에 상기 안정화선재와 상기 초전도선재의 접합면상에 접합물질을 분사하는 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가압 롤러는 원통형의 드럼; 상기 드럼 내부에 설치되어 상기 드럼을 제1접합온도로 가열시키는 가열기; 및 온도제어부를 포함할 수 있으며, 상기 드럼의 외주면에는 원주방향으로 일정간격 홈들이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 제1공급부와 상기 접합부 사이에 배치되며, 상기 초전도선재가 접합되는 상기 안정화선재의 접합면에 젖음성(wetting) 향상을 위한 플럭스를 도포하는 도포부와, 상기 제1공급부와 상기 도포부 사이에 배치되며, 상기 안정화선재의 접합면에 크리너 용액을 도포하는 크리닝부를 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치는 각각의 보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 제1안정화선재, 제1초전도선재, 제2안정화선재, 제2초전도선재를 공급하는 제1,2,3,4공급부; 상기 제1공급부로부터 제공받은 상기 제1안정화선재의 일면에 상기 제2공급부로부터 제공받은 상기 제1초전도선재를 접합하고, 상기 제3공급부로부터 제공받은 상기 제2안정화선재의 일면에 상기 제4공급부로부터 제공받은 상기 제2초전도선재를 접합하는 2개의 1차 접합부; 상기 1차 접합부들 각각에서 접합된 2개의 접합 선재들을 제공받아 접합하는 2차 접합부; 및 상기 2차 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 회수부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 1차 접합부 각각은 한 쌍의 가압 롤러; 및
상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에, 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재의 접합면 또는 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재의 접합면에 용융 솔더를 분사하는 노즐을 포함할 수 있고, 상기 2차 접합부는 한 쌍의 가압 롤러; 및 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에, 상기 1차 접합부들 각각에서 접합된 2개의 접합 선재의 접합면에 용융 솔더를 분사하는 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 1차 접합부의 가압 롤러는 제1접합온도로 가열된 상태에서 선재들을 압착하며, 상기 2차 접합부의 가압 롤러는 상기 제1접합온도보다 낮은 온도로 가열된 상태에서 선재들을 압착할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법은 보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화선재와 초전도선재를 공급하는 단계; 상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 초전도선재를 (포개지도록) 접합하는 단계; 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 접합 단계는 한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 통과하면서 압착되는 단계; 상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에 상기 안정화선재와 상기 초전도선재의 접합면상에 접합물질을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 압착 단계는 상기 한 쌍의 가압 롤러가 접합온도로 가열된 상태에서 상기 안정화선재와 상기 초전도선재를 압착할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 접합 단계전에 상기 안정화선재와 상기 초전도선재의 접합성 향상을 위한 전처리 단계를 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법은 보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 제1안정화선재, 제1초전도선재, 제2안정화선재, 제2초전도선재를 각각 공급하는 단계; 상기 제1안정화선재의 일면에 상기 제1초전도선재를 접합하고, 상기 제2안정화선재의 일면에 상기 제2초전도선재를 접합하는 1차 접합 단계; 상기 1차 접합을 통해 접합된 2개의 접합 선재들을 접합하는 2차 접합 단계; 및 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 1차 접합 단계는 한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재가 통과하면서 압착되고, 또 다른 한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재가 통과하면서 압착되는 단계; 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재가 압착되기 전 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재의 접합면상에 용융된 접합물질을 분사하고, 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재가 상기 또 다른 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재의 접합면상에 용융된 접합물질을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 압착 단계는 상기 한 쌍의 가압 롤러가 제1접합온도로 가열된 상태에서 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재 그리고 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재를 압착할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 2차 접합 단계는 한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 1차 접합을 통해 접합된 2개의 접합 선재가 통과하면서 압착되는 단계; 및
상기 2개의 접합 선재가 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에 상기 접합 선재의 접합면상에 상기 1차 접합에 사용된 접합물질보다 녹는점이 낮은 접합물질을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 압착 단계는 상기 한 쌍의 가압 롤러가 상기 제1접합온도보다 낮은 제2접합온도로 가열된 상태에서 상기 2개의 접합 선재를 압착할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명의 기본적인 의도는 초전도 선재와 안정화 선재의 접합성을 향상시키고, 다층 구조의 선재 접합이 가능하도록 한 것으로, 이를 달성하기 위하여 본 발명의 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치는 접합공정 전처리로 선재 표면의 세정 및 플럭스 도포 공정을 일괄적으로 실시하는 전처리부, 선재간의 접합에 사용되 는 솔더를 직접 접합면에 공급하는 노즐, 그리고 균일한 접합부와 접합 솔더 두께를 제어하기 위하여 특수하게 제작된 히팅 가압롤러 장치를 갖는데 그 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 라미네이션 접합 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 장치에 의해 만들어진 2단 구조의 복합 선재를 보여주는 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시된 장치에서의 복합 선재 제조 방법에 대한 플로우 챠트이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 라미네이션 접합 장치(100)는 제1공급부(110), 제2공급부(120), 전처리부(130), 접합부(140) 그리고 회수부(150)로 구성된다.
제1공급부(110)는 제1보빈(112)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화 선재(10)를 접합부(140)로 공급하게 되며, 제2공급부(120)는 제2보빈(122)에 롤 형태로 감겨져 있는 초전도 선재(20)를 접합부(140)로 공급하게 된다(s12). 여기서 안정화 선재(10)는 구리나 스테인리스 등의 금속 테이프 형상이며, 초전도 선재(20)는 안정화 선재와 동일한 크기의 테이프 형상으로 만들어진다. 여기서, 초전도 선재(20;Superconducting coated conductor)는 금속기판에 Y2O3, CeO2, YSZ, STO, MgO, GZO 등의 버퍼층, 초전도층의 다층구조로 구성될 수 있다. 여기서, 금속기판은 Ni 합금으로 된 금속 테이프일 수 있다. 금속기판은 Ni에 한정되지 않고 일반적으로 초전도 선재에서 사용되는 것이 가능하다. 안정화선재(10)는 초전도선재(20)의 상 부면에 접하여 초전도선재를 전기적으로 안정화시키기 위한 것이다.
안정화 선재(10)는 전처리부(130)를 거친 다음(s14)에 접합부(140)로 제공된다. 전처리부(130)는 안정화 선재(10)와 접합하고자 하는 초전도 선재(20)에 대한 접합성을 향상시키기 위한 것이다. 전처리부(130)는 안정화 선재(10)의 표면을 최적의 상태로 하기 위한 표면 크리닝부(132)와, 용융 솔더(접합 물질)의 접합에 대한 젖음성(wetting)을 향상 및 접합 강도를 높이기 위한 플럭스를 공급하는 도포부(136)를 포함한다. 크리닝부(132)는 안정화 선재(10)의 표면(양면)과 접하면서 안정화 선재(10)의 표면에 크리너 용액을 도포하는 한 쌍의 크리너 롤러(132a)와, 크리너 용액이 담겨져 있는 크리너 용기(132b)를 포함한다. 도포부(136)는 안정화 선재(10)의 일면(접합면)과 접하면서 플럭스를 도포하는 플럭스 롤러(136a)와 플럭스가 담겨져 있는 플럭스 용기(136b)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 선재들의 접합 단계 직전에 전처리 공정으로 연속 크리너 및 플럭스 도포 단계를 구축하여 선재의 접합특성을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이렇게, 전처리부(130)를 거친 안정화 선재(10)는 접합부(140)로 제공된다. 접합부(140)는 제1공급부(110)로부터 제공받은 안정화 선재(10)의 일면(접합면)에 제2공급부(120)로부터 제공받은 초전도 선재(20)를 접합하게 된다(s16). 접합부(140)는 안정화 선재(10)와 초전도 선재(20)가 압착되면서 통과할 수 있는 간격을 두고 위치되는 한 쌍의 가압 롤러(144)와, 안정화 선재(10)와 초전도 선재(20)가 한 쌍의 가압 롤러(144)를 통과하기 전에 안정화 선재(10)의 일면(접합면)에 용융 솔더를 분사하는 노즐(142)을 포함한다.
이처럼, 본 발명은 노즐(142)을 통해 일정량의 용융 솔더(30)가 접합면에 직접 분사됨으로써, 솔더의 균일한 조성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 솔더가 대기에 노출되면서 발생되는 산화를 최소화할 수 있고, 다양한 형태의 접합 선재를 제조할 수 있으며, 장선의 접합시 보다 균일한 접합면의 특성을 확보하여 접합 선재의 신뢰성을 얻을 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
도 1 내지 도 4를 참조하면서 접합 과정(s16)을 설명하면, 안정화 선재(10)와 초전도 선재(20)는 노즐(142)을 통해 용융 솔더가 안정화 선재(10)의 접합면에 분사된 상태(s16a)에서 접합온도로 가열된 한 쌍의 가압롤러(144) 사이로 통과하여 접합된다(s16b). 이때 가압 롤러(144)의 표면에 다수의 홈(145a)을 형성하여 선재 중앙에서 가장자리로 압착하여 접합면의 솔더를 균일하게 제조하고, 양쪽 모서리 부분은 중앙에서 압착되고 남은 여부의 솔더에 의해 외부에 이물질이 침투하지 않도록 하여, 이로 인한 접합면의 박리를 억제 및 방지하는 밀폐형 접합구조를 제공할 수 있다. 예컨대, 한 쌍의 가압 롤러(144) 사이의 간격을 조절함으로써 안정화 선재(10)와 초전도 선재(20) 사이의 용융 솔더(30) 두께를 조절할 수 있는 것이다. 이렇게 만들어진 복합선재(60)는 회수부(150)의 보빈(152)에 감겨진다(s18).
한편, 가압롤러(144)를 통과한 복합선재의 양측 가장자리는 접합면에 도포되었던 여분의 솔더가 흘러나오면서 양측 가장자리(모서리)를 밀폐시키는 측면 솔더층(38)으로 형성되게 된다.
이러한 복합선재(60)의 측면 솔더층(38)은 가압롤러를 통과하면서 여분의 솔더에 의해 형성되거나 또는 별도의 추가 과정을 통해 형성될 수 있다. 이처럼, 복 합선재(60)의 양측 가장자리가 측면 솔더층(38)에 의해 실링됨으로써, 실제 초전도 선재의 사용환경에서 액체 질소가 선재 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 도시하지 않았지만, 복합선재(60)의 측면 솔더층(38)은 분사 노즐을 통해 도포하는 방식 또는 전처리 과정에서 사용되는 롤러 방식처럼 복합선재(60)의 양측면에 도포 방식을 통해 형성될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 가압 롤러(144)는 원통형의 드럼(145)과, 드럼(145)의 내부에 설치되어 드럼(145)을 접합온도로 가열시키는 가열기(146) 그리고 온도 제어부(147)를 포함한다. 가열기(146)는 드럼(145) 내부에 설치되며, 할로겐 램프, 전기저항 발열체, 고주파 유도 가열기 등의 다양한 가열장치가 적용될 수 있다. 온도 제어부(147)는 드럼(145)의 온도 측정을 위한 온도센서(147a;열전대)와, 온도센서(147a)로부터 제공받은 온도값을 통해 가열기(146)를 제어하는 제어부(147b)를 포함한다. 이처럼, 온도 제어부(147)를 갖는 가압 롤러(144)는 드럼(145)의 온도를 측정하여 가열기를 제어하게 됨으로써, 드럼이 일정한 온도(접합온도)를 유지하여 균일한 접합 품질을 얻을 수 있는 것이다. 특히, 드럼(145)은 외주면에 원주방향으로 일정간격 홈(145a)들이 형성된 구조로 이루어진다. 이러한 구조를 갖는 드럼(145)은 선재 접합부의 중앙부에서 양쪽 외부로 용융 솔더를 균일하게 압착할 수 있게 된다. 예컨대, 드럼(145)은 본 실시예서와 같이 외주면에 홈들이 형성되거나 또는 홈들이 없는 평평한 면으로 이루어질 수 있으며, 평평한 외주면을 갖는 경우에는 가장자리 부분에 제한적으로 홈이 형성될 수도 있다.
본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 폭이 넓은 선재를 접합할 수도 있지만, 도 10에 도시된 바와 같이 폭이 좁은 선재(10,20)를 여러 가닥 접합하는데 적용할 수 도 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 라미네이션 접합 장치의 구성도이고, 도 6은 도 5에 도시된 장치에 의해 만들어진 3단 구조의 복합 선재를 보여주는 단면도이다.
제2실시예에 따른 라미네이션 접합 장치(100a)는 앞에서 설명한 라미네이션 접합 장치(100)와 동일한 구성과 기능을 갖으며, 이들에 대한 설명은 앞에서 상세하게 설명하였기에 본 실시예에서는 생략하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 안정화 선재(10) 양면에 초전도 선재(20)가 접합된 3단 구조의 복합 선재(60a)를 제조하기 위한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 라미네이션 접합 장치(100a)는 제1공급부(110), 2개의 제2공급부(120), 전처리부(130), 접합부(140) 그리고 회수부(150)로 구성된다. 제1공급부(110)는 제1보빈(112)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화 선재(10)를 접합부(140)로 공급하게 되며, 2개의 제2공급부(120)는 제2보빈(122)들에 각각 롤 형태로 감겨져 있는 초전도 선재(20)들을 접합부로 공급하게 된다.
제1실시예와 마찬가지로, 안정화 선재(10)는 접합부(140)로 공급되기 전에 전처리부(130)를 통과하게 된다. 전처리부(130)는 안정화 선재(10)의 양면을 최적의 상태로 하기 위한 표면 크리닝부(132)와, 용융 솔더(접합 물질)의 접합에 대한 젖음성(wetting)을 향상 및 접합 강도를 높이기 위하여 안정화 선재의 양면에 플럭스를 공급하는 도포부(136)를 포함한다.
이렇게, 전처리부(130)를 거친 안정화 선재(10)는 접합부(140)로 제공된다. 접합부(140)는 제1공급부(110)로부터 제공받은 안정화 선재(10)의 양면에 제2공급부(120)들로부터 제공받은 2개의 초전도 선재(20)를 각각 접합하게 된다. 접합부(140)는 안정화 선재(10)와 2개의 초전도 선재(20)가 압착되면서 통과할 수 있는 간격을 두고 위치되는 한 쌍의 가압 롤러(144)와, 안정화 선재(10)와 2개의 초전도 선재(20)가 한 쌍의 가압 롤러(144)를 통과하기 전에 안정화 선재(10)의 양면에 용융 솔더를 분사하는 2개의 노즐(142)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 라미네이션 접합 장치의 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시된 장치에 의해 만들어진 4단 구조의 복합 선재를 보여주는 단면도이다. 도 9는 도 7에 도시된 장치에서의 복합 선재 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
제3실시예에 따른 라미네이션 접합 장치(100b)는 앞에서 설명한 라미네이션 접합 장치(100)와 동일한 구성과 기능을 갖으며, 이들에 대한 설명은 앞에서 상세하게 설명하였기에 본 실시예에서는 생략하기로 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 1차 접합부(140)에서 안정화 선재 일면에 초순도 선재가 접합된 2단 구조의 2개의 복합 선재(50)를 2차 접합부(170)에서 제1안정화 선재(10a)의 타면과 제2안정화 선재(10b)의 타면이 서로 접합된 4단 구조의 복합 선재(60b)를 제조하기 위한 것이다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 라미네이션 접합 장치(100b)는 제1,2,3,4공급부(110a,120a,110b,120b), 2개의 전처리부(130), 1차 접합부 (140), 2차 접합부(170) 그리고 회수부(150)로 구성된다. 제1,3공급부(110a,110b)는 제1,3보빈(112a,112b)에 롤 형태로 감겨져 있는 제1,2안정화 선재(10a,10b)를 2개의 1차 접합부(140)로 각각 공급하게 되며, 제2,4공급부(120a,120b)는 제2,4보빈(122a,122b)들에 각각 롤 형태로 감겨져 있는 제1,2초전도 선재(20a,20b)들을 2개의 1차 접합부(140)로 각각 공급하게 된다(s22).
제1실시예와 마찬가지로, 제1,2안정화 선재(10a,10b)들은 1차 접합부(140)로 공급되기 전에 전처리부(130)에서 전처리 과정을 거치게 되며(s24), 전처리부(130)의 구성은 제1실시예에서 상세하게 설명하였기에 생략하기로 한다.
이렇게, 전처리부(130)를 거친 제1,2안정화 선재(10a,10b)는 각각의 1차 접합부(140)로 제공된다. 1차 접합부(140)는 제1공급부(110a)로부터 제공받은 제1안정화 선재(10a)의 일면에 제2공급부(120a)로부터 제공받은 제1초전도 선재(20a)를 접합하게 된다. 1차 접합부(140)는 제1안정화 선재(10a)와 제1초전도 선재(20a)가 고온으로 압착되면서 통과할 수 있는 간격을 두고 위치되는 한 쌍의 가압 롤러(144)와, 제1안정화 선재(10a)와 제1초전도 선재(20a)가 한 쌍의 가압 롤러(144)를 통과하기 전에 제1안정화 선재(10a)의 일면에 제1용융 솔더(30a)를 분사하는 노즐(142)을 포함한다. 1차 접합부(140)의 가압 롤러(144)는 1차 접합온도로 제1안정화 선재(10a)와 제1초전도 선재(20a)를 가열 및 압착하게 된다.
또 하나의 1차 접합부(140)에서는 제3공급부(110b)로부터 제공받은 제2안정화 선재(10b)의 일면에 제4공급부(120b)로부터 제공받은 제2초전도 선재(20b)를 접합하게 되며, 앞에서 언급한 1차 접합부와 동일한 구성을 갖는다(s26).
이렇게 2개의 1차 접합부(140)에서 접합된 2단 구조의 접합 선재(50)들은 2차 접합부(170)로 제공된다. 2차 접합부(170)에서는 2개의 1차 접합부(140)로부터 제공받은 2개의 접합선재(50)를 접합하게 된다(s28).
2차 접합부(170)는 2개의 접합선재(50)가 고온으로 압착되면서 통과할 수 있는 간격을 두고 위치되는 한 쌍의 가압 롤러(174)와, 2개의 접합선재(50)가 한 쌍의 가압 롤러(174)를 통과하기 전에 접합선재(50)의 일면(제1,2안정화 선재의 타면에 해당됨)에 제2용융 솔더(30b)를 분사하는 노즐(172)을 포함한다. 여기서, 제2용융 솔더(30b)는 제1용융솔더(30a)보다 녹는점이 낮은 것이 바람직하다. 그렇지 않으면 이미 접합된 선재의 접합면에서 박리가 발생될 수 있기 때문이다. 2차 접합부(170)의 가압 롤러(174)는 2차 접합온도로 2개의 접합선재(50)를 가열 및 압착하게 된다. 여기서, 2차 접합온도는 1차 접합부(140)의 1차 접합온도보다 낮은 것이 바람직하다. 이렇게, 2차 접합부(170)에서는 제1,2안정화선재가 서로 접합되면서 하나의 4층 구조의 복합 선재(60b)가 만들어지며, 이렇게 만들어진 4층 구조의 복합 선재(60b)는 회수부(150)의 보빈(152)에 감겨진다(s30).
이와 같이, 본 발명의 라미네이션 접합 장치는 안정화 선재와 초전도 선재를 접합부에 어떤 방식으로 공급하느냐에 따라 다양한 형태의 접합 선재를 제조할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 라미네이션 접합 장치에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기존 장비의 경우 밀폐형 분위기 챔버 구조로 복잡한 공정 및 장비 운영이 필요한 반면에, 대기압 상태에서 간단한 구조로 공정을 처리할 수 있는 이점이 있다. 본 발명은 접합시 전처리 공정으로 선재의 접합 특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 용융 솔더를 선재의 접합면에 직접 일정량 분사함으로써 솔더의 산화 및 조성변화를 억제할 수 있다. 본 발명은 접합시 솔더의 두께를 균일하게 제어할 수 있으며, 접합선재의 양측 가장자리(모서리)에 솔더 밀폐 형태의 접합선재를 제조할 수 있다. 본 발명은 가압 롤러의 간격 조정을 통해 솔더 두께를 제어할 수 있다. 본 발명은 중심부 우선 압착방식으로 모서리 밀폐형 접합선재를 제조할 수 있다. 본 발명은 다양한 접합선재를 제조할 수 있다. 본 발명은 추가적인 접합 공정의 적용으로 다층 구조의 접합선재를 제조할 수 있다.

Claims (25)

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  3. 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치에 있어서:
    보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화 선재를 공급하는 제1공급부;
    보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 초전도선재를 공급하는 제2공급부;
    상기 제1공급부로부터 제공받은 상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 제2공급부로부터 제공받은 상기 초전도선재를 접합시키는 접합부; 및
    상기 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 회수부를 포함하되;
    상기 접합부는
    상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 압착되면서 통과할 수 있는 간격을 두고 위치되는 한 쌍의 가압 롤러; 및 상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에 상기 안정화선재와 상기 초전도선재의 접합면상에 접합물질을 분사하는 노즐을 포함하고,
    상기 가압 롤러는
    원통형의 드럼; 및 상기 드럼 내부에 설치되어 상기 드럼을 제1접합온도로 가열시키는 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 드럼은 외주면에 원주방향으로 일정간격 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  5. 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치에 있어서:
    보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화 선재를 공급하는 제1공급부;
    보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 초전도선재를 공급하는 제2공급부;
    상기 제1공급부로부터 제공받은 상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 제2공급부로부터 제공받은 상기 초전도선재를 접합시키는 접합부;
    상기 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 회수부; 및
    상기 제1공급부와 상기 접합부 사이에 배치되며, 상기 초전도선재가 접합되는 상기 안정화선재의 접합면에 젖음성(wetting) 향상을 위한 플럭스를 도포하는 도포부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 장치는
    상기 제1공급부와 상기 도포부 사이에 배치되며, 상기 안정화선재의 접합면에 크리너 용액을 도포하는 크리닝부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  7. 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치에 있어서:
    보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화 선재를 공급하는 제1공급부;
    보빈에 롤 형태로 감겨져 있는 초전도선재를 공급하는 제2공급부;
    상기 제1공급부로부터 제공받은 상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 제2공급부로부터 제공받은 상기 초전도선재를 접합시키는 접합부; 및
    상기 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 회수부를 포함하되;
    상기 접합부는 상기 안정화선재의 양면에 상기 초전도선재를 접합하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  8. 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치에 있어서:
    각각의 보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 제1안정화선재, 제1초전도선재, 제2안정화선재, 제2초전도선재를 공급하는 제1,2,3,4공급부;
    상기 제1공급부로부터 제공받은 상기 제1안정화선재의 일면에 상기 제2공급부로부터 제공받은 상기 제1초전도선재를 접합하고, 상기 제3공급부로부터 제공받은 상기 제2안정화선재의 일면에 상기 제4공급부로부터 제공받은 상기 제2초전도선재를 접합하는 2개의 1차 접합부;
    상기 1차 접합부들 각각에서 접합된 2개의 접합 선재들을 제공받아 접합하는 2차 접합부; 및
    상기 2차 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 접합부 각각은
    한 쌍의 가압 롤러; 및
    상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에, 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재의 접합면 또는 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재의 접합면에 용융 솔더를 분사하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 2차 접합부는
    한 쌍의 가압 롤러; 및
    상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에, 상기 1차 접합부들 각각에서 접합된 2개의 접합 선재의 접합면에 용융 솔더를 분사하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 1차 접합부의 가압 롤러는 제1접합온도로 가열된 상태에서 선재들을 압착하며,
    상기 2차 접합부의 가압 롤러는 상기 제1접합온도보다 낮은 온도로 가열된 상태에서 선재들을 압착하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 장치는
    상기 제1공급부와 상기 제1접합부 사이에 배치되며, 상기 제1초전도선재가 접합되는 상기 제1안정화선재의 접합면에 젖음성(wetting) 향상을 위한 플럭스를 도포하는 도포부; 및
    상기 제1공급부와 상기 도포부 사이에 배치되며, 상기 제1안정화선재의 접합면에 크리너 용액을 도포하는 크리닝부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 2차 접합부에서 접합된 다층 구조의 선재는 상기 제1안정화선재의 타면과 상기 제2안정화선재의 타면이 서로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치.
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  16. 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법에 있어서:
    보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화선재와 초전도선재를 공급하는 단계;
    상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 초전도선재를 접합하는 단계;
    접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 단계를 포함하되;
    상기 접합 단계는
    한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 통과하면서 압착되는 단계;
    상기 안정화선재와 상기 초전도선재가 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에 상기 안정화선재와 상기 초전도선재의 접합면상에 접합물질을 분사하는 단계를 포함하며,
    상기 압착 단계는 상기 한 쌍의 가압 롤러가 접합온도로 가열된 상태에서 상기 안정화선재와 상기 초전도선재를 압착하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  17. 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법에 있어서:
    보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 안정화선재와 초전도선재를 공급하는 단계;
    상기 안정화선재의 적어도 일면에 상기 초전도선재를 접합하는 단계;
    접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 단계를 포함하되;
    상기 접합 단계전에 상기 안정화선재와 상기 초전도선재의 접합성 향상을 위한 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전처리 단계는
    상기 안정화선재의 적어도 일면에 크리너 용액을 도포하는 단계;
    상기 안정화선재의 적어도 일면에 젖음성(wetting) 향상을 위한 플럭스를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  19. 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법에 있어서:
    보빈(bobbin)에 롤 형태로 감겨져 있는 제1안정화선재, 제1초전도선재, 제2안정화선재, 제2초전도선재를 각각 공급하는 단계;
    상기 제1안정화선재의 일면에 상기 제1초전도선재를 접합하고, 상기 제2안정화선재의 일면에 상기 제2초전도선재를 접합하는 1차 접합 단계;
    상기 1차 접합을 통해 접합된 2개의 접합 선재들을 접합하는 2차 접합 단계; 및
    접합된 다층 구조의 선재를 보빈에 롤 형태로 감아서 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 1차 접합 단계는
    한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재가 통과하면서 압착되고, 또 다른 한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재가 통과하면서 압착되는 단계;
    상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재가 압착되기 전 상기 제1안정화선 재와 상기 제1초전도선재의 접합면상에 용융된 접합물질을 분사하고, 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재가 상기 또 다른 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재의 접합면상에 용융된 접합물질을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 압착 단계는 상기 한 쌍의 가압 롤러가 제1접합온도로 가열된 상태에서 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재 그리고 상기 제2안정화선재와 상기 제2초전도선재를 압착하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 2차 접합 단계는
    한 쌍의 가압 롤러 사이로 상기 제1안정화선재의 타면과 상기 제2안정화선재의 타면서 서로 접합되도록 2개의 접합 선재가 통과하면서 압착되는 단계; 및
    상기 2개의 접합 선재가 상기 한 쌍의 가압 롤러 사이를 통과하기 전에 상기 접합 선재의 접합면상에 상기 1차 접합에 사용된 접합물질보다 녹는점이 낮은 접합물질을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 2차 접합 단계에서의 압착 단계는 상기 한 쌍의 가압 롤러가 상기 제1접합온도보다 낮은 제2접합온도로 가열된 상태에서 상기 2개의 접합 선재를 압착하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 1차 접합 단계전에 상기 제1안정화선재와 상기 제1초전도선재 그리고 상기 제2안정화선재와 제2초전도선재의 접합성 향상을 위한 전처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전처리 단계는
    상기 제1안정화선재 및 상기 제2안정화선재의 적어도 일면에 크리너 용액을 도포하는 단계;
    상기 제1안정화선재 및 상기 제2안정화선재의 적어도 일면에 젖음성(wetting) 향상을 위한 플럭스를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 라미네이션 접합 방법.
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