KR102608511B1 - Vacuum Insulation Part Dividing Device And Superconducting Cable Having The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 케이블의 냉각부를 진공 단열하기 위한 진공부를 초전도 케이블의 길이방향으로 복수 개로 구획하여, 초전도 케이블의 유지 보수를 위하여 진공부의 진공을 해제하거나, 진공이 파괴되는 경우 진공부를 재진공화 하는데 필요한 작업시간 및 그에 따른 비용을 크게 단축시킬 수 있고, 초전도 케이블의 본 기능을 신속하게 구현시킬 수 있도록 하는 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 관한 것이다.The present invention divides the vacuum part for vacuum insulation of the cooling part of the superconducting cable into a plurality of parts in the longitudinal direction of the superconducting cable, and releases the vacuum in the vacuum part for maintenance of the superconducting cable, or re-insulates the vacuum part when the vacuum is broken. The present invention relates to a vacuum partition device that can greatly reduce the work time and costs required for evaporation and to quickly implement the main function of a superconducting cable, and a superconducting cable equipped with the same.
Description
본 발명은 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 초전도 케이블의 냉각부를 진공 단열하기 위한 진공부를 초전도 케이블의 길이방향으로 복수 개로 구획하여, 초전도 케이블의 유지 보수를 위하여 진공부의 진공을 해제하거나, 진공이 파괴되는 경우 진공부를 재진공화 하는데 필요한 작업시간 및 그에 따른 비용을 크게 단축시킬 수 있고, 초전도 케이블의 본 기능을 신속하게 구현시킬 수 있도록 하는 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum partition device and a superconducting cable including the same. More specifically, the present invention divides the vacuum part into a plurality of vacuum parts in the longitudinal direction of the superconducting cable for vacuum insulating the cooling part of the superconducting cable, and releases the vacuum in the vacuum part for maintenance of the superconducting cable or when the vacuum is broken. The present invention relates to a vacuum section partition device that can significantly reduce the work time and costs required to re-vacuum a vacuum section and to quickly implement the main function of a superconducting cable, and a superconducting cable equipped therewith.
극저온 냉각 기술은 초전도체를 사용한 전력 전송기술, 의료 기술, 핵융합 기초기술 및 인공위성 관련기술 등을 포함하여, 다양한 분야에서 폭넓게 활용 및 연구되고 있다.Cryogenic cooling technology is widely used and researched in a variety of fields, including power transmission technology using superconductors, medical technology, basic nuclear fusion technology, and satellite-related technology.
극저온 냉각 방법으로 많이 사용되는 방법은 냉각 대상이 수용된 냉각용기 외측에 순환하는 액상 질소 등의 냉매를 사용하여 냉각하는 냉각부가 구비되고, 상기 냉각부 외측에 진공 단열을 위한 진공부가 구비되는 방법이 사용될 수 있다.A widely used cryogenic cooling method is a method in which a cooling unit is provided for cooling using a refrigerant such as liquid nitrogen circulating on the outside of a cooling container containing the object to be cooled, and a vacuum unit for vacuum insulation is provided on the outside of the cooling unit. You can.
초전도 전력 시스템은 극저온에서 초전도체의 저항이 제로에 수렴하는 특성을 사용하여 상대적으로 낮은 전압에서도 많은 양의 전류를 송전할 수 있다는 장점이 있다.Superconducting power systems have the advantage of being able to transmit large amounts of current even at relatively low voltages by using the characteristic that the resistance of superconductors converges to zero at extremely low temperatures.
초전도 케이블을 구성하는 초전도체의 초전도 조건을 조성하기 위해서는 초전도체를 구비하는 코어부의 극저온 환경이 보장되어야 한다.In order to create superconducting conditions for the superconductors that make up the superconducting cable, a cryogenic environment in the core containing the superconductors must be guaranteed.
따라서, 초전도체의 초전도 조건인 극저온 형성을 위하여, 초전도 케이블은 코어부 외측에 냉각 유로 형태의 냉각부를 통해 극저온 액상 냉매를 유동시키고, 더 나아가 상기 냉각 유로 외측에 진공부를 형성하여 냉각부를 진공단열시켜 외부로부터의 열침입을 방지하는 방법으로 초전도 도체가 구비되는 코어부의 극저온 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.Therefore, in order to form a cryogenic temperature, which is the superconductivity condition of a superconductor, the superconducting cable flows cryogenic liquid refrigerant through a cooling part in the form of a cooling channel on the outside of the core part, and further forms a vacuum part on the outside of the cooling channel to vacuum insulate the cooling part. By preventing heat intrusion from the outside, the extremely low temperature state of the core part equipped with the superconducting conductor can be stably maintained.
초전도 케이블 내부에 진공부를 형성하는 방법은 진공을 형성할 수 있는 이격 공간을 확보하고, 그 공간 내부에 복수 개의 스페이서를 구비하여 이격 공간의 내측면과 외측면이 접촉되는 것을 물리적으로 방지하고, 이격 공간을 진공화하는 방법이 사용될 수 있다.A method of forming a vacuum inside a superconducting cable secures a separation space capable of forming a vacuum, and provides a plurality of spacers inside the space to physically prevent the inner and outer surfaces of the separation space from contacting each other, A method of vacuuming the separation space may be used.
상기 진공부를 진공화하는 작업은 초전도 케이블의 외부 금속관 내부의 빈공간을 펌프 등을 사용하여 펌핑하는 방법으로 수행될 수 있다.The operation of vacuuming the vacuum part can be performed by pumping the empty space inside the external metal tube of the superconducting cable using a pump or the like.
그리고, 냉각부의 온도 측정을 위한 센서 등은 내부 금속관 표면 등에 장착될 수 있고, 그 센서의 고장 또는 유지 보수를 위하여 진공부의 진공을 인위적으로 해제하거나 외부 금속관이 손상되어 진공부의 진공상태가 파괴되는 경우, 진공부에 다시 진공을 형성해야 하지만, 초전도 전력 시스템을 재가동하기 위한 진공화 작업은 접속함을 경계로 하는 단위 포설길이에 비례하여 1~2주가 소요될 수 있으므로 전력 시스템으로서 큰 약점으로 작용한다. In addition, a sensor for measuring the temperature of the cooling part may be mounted on the surface of the inner metal tube, etc., and for the failure or maintenance of the sensor, the vacuum in the vacuum part is artificially released or the external metal tube is damaged and the vacuum state in the vacuum part is destroyed. In this case, a vacuum must be created again in the vacuum area, but the vacuuming process to restart the superconducting power system can take 1 to 2 weeks in proportion to the unit installation length bordering the junction box, so it is a major weakness as a power system. do.
본 발명은 초전도 케이블의 냉각부를 진공 단열하기 위한 진공부를 초전도 케이블의 길이방향으로 복수 개로 구획하여, 초전도 케이블의 유지 보수를 위하여 진공부의 진공을 해제하거나, 진공이 파괴되는 경우 진공부를 재진공화 하는데 필요한 작업시간 및 그에 따른 비용을 크게 단축시킬 수 있고, 초전도 케이블의 본 기능을 신속하게 구현시킬 수 있도록 하는 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention divides the vacuum part for vacuum insulation of the cooling part of the superconducting cable into a plurality of parts in the longitudinal direction of the superconducting cable, and releases the vacuum in the vacuum part for maintenance of the superconducting cable, or re-insulates the vacuum part when the vacuum is broken. The problem to be solved is to provide a vacuum partition device and a superconducting cable equipped with the same, which can greatly reduce the working time and costs required for evaporation, and can quickly implement the main function of the superconducting cable.
상기 과재를 해결하기 위하여, 본 발명은 포머, 초전도 도체층, 절연층 및 초전도 차폐층이 순차적으로 구비되는 코어부; 상기 코어부를 냉각하기 위하여, 상기 코어부 외측에 구비되어 극저온 냉매가 유동하는 냉각부를 형성하며, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질의 골과 마루가 길이방향으로 반복적으로 형성되는 코러게이션 구조의 내부 금속관; 상기 내부 금속관을 진공 단열하기 위하여, 상기 내부 금속관 외측에 진공 상태의 진공부를 형성하며, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질의 골과 마루가 길이방향으로 반복적으로 형성되는 코러게이션 구조의 외부 금속관; 및 상기 외부 금속관은 미리 결정된 간격으로 분할되며, 분할된 외부 금속관 사이에 장착되어 상기 외부 금속관 내측의 진공부를 구획하는 진공부 구획장치;를 포함하는 초전도 케이블을 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention includes a core portion sequentially provided with a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer, and a superconducting shielding layer; In order to cool the core part, an inner metal tube is provided outside the core part to form a cooling part through which a cryogenic refrigerant flows, and has a corrugation structure in which valleys and ridges made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction; In order to vacuum insulate the inner metal tube, a vacuum portion is formed outside the inner metal tube, and an outer metal tube of a corrugation structure is formed in which grooves and ridges made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction; And the external metal tube is divided at predetermined intervals, and a vacuum partition device is mounted between the divided external metal tubes to partition the vacuum area inside the external metal tube. A superconducting cable including a can be provided.
이 경우, 상기 진공부 구획장치는 복수 개가 초전도 케이블의 길이방향으로 이격되어 장착될 수 있다.In this case, a plurality of vacuum partition devices may be installed to be spaced apart in the longitudinal direction of the superconducting cable.
또한, 상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관의 외면 및 분할된 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부를 연결하도록 장착될 수 있다.Additionally, the vacuum partition device may be installed to connect the outer surface of the inner metal tube and the ends of the divided pair of outer metal tubes.
그리고, 상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관 외면과 한 쌍의 외부 금속관의 단부 사이에 장착되는 단열부재를 포함할 수 있다.Additionally, the vacuum partition device may include a heat insulating member mounted between the outer surface of the inner metal tube and the ends of the pair of outer metal tubes.
여기서, 상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관 외면을 감싸도록 장착되어 내부 금속관 외면을 평탄화하기 위한 금속 시트를 구비하고, 상기 단열부재는 상기 금속시트 상부에 장착될 수 있다.Here, the vacuum partition device is equipped to surround the outer surface of the inner metal tube and includes a metal sheet for flattening the outer surface of the inner metal tube, and the heat insulating member may be mounted on the upper part of the metal sheet.
이 경우, 상기 단열부재 내면과 상기 금속시트 외면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함할 수 있다.In this case, it may further include at least one sealing member mounted in the circumferential direction to seal between the inner surface of the insulation member and the outer surface of the metal sheet.
또한, 상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재 내면에 형성된 안착홈에 안착될 수 있다.Additionally, the sealing member is configured in the form of an O-ring and may be seated in a seating groove formed on the inner surface of the insulation member.
그리고, 상기 진공부 구획장치는 상기 단열부재 상부에 장착되는 금속 재질의 커버부재 및 상기 커버부재의 양 단부 및 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부 사이의 공간을 각각 마감하여 연결하는 한 쌍의 마감부재를 더 구비할 수 있다.In addition, the vacuum partition device includes a cover member made of metal mounted on the top of the insulation member and a pair of finishing members that respectively close and connect the space between both ends of the cover member and the ends of the pair of external metal pipes. It can be further provided.
여기서, 상기 마감부재는 'ㄱ'자 단면 형상의 링부재일 수 있다.Here, the finishing member may be a ring member with an 'ㄱ' cross-sectional shape.
이 경우, 한 쌍의 상기 마감부재는 상기 커버부재와 한 쌍의 상기 외부 금속관에 각각 용접될 수 있다.In this case, the pair of finishing members may be welded to the cover member and the pair of external metal pipes, respectively.
또한, 상기 진공부 구획장치는 상기 단열부재 상부에 장착되는 금속 재질의 커버부재 및 상기 커버부재의 양 단부 및 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부 사이의 공간을 각각 마감하여 연결하며 금속 재질로 구성되고 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조의 주름부재를 더 구비할 수 있다.In addition, the vacuum partition device is made of a metal cover member mounted on the top of the insulating member and connects the space between both ends of the cover member and the ends of the pair of external metal pipes, respectively, and is made of a metal material. A corrugated member having a corrugation structure in which valleys and ridges are repeated may be further provided.
그리고, 상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되고 골과 마루의 간격이 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 골과 마루의 간격보다 작을 수 있다.In addition, the corrugated member may be made of aluminum or stainless steel, and the distance between the valleys and the peaks may be smaller than the distance between the valleys and the peaks of the inner metal pipe or the outer metal pipe.
여기서, 상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되고 두께가 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 두께보다 작을 수 있다.Here, the corrugated member may be made of aluminum or stainless steel and may have a thickness smaller than the thickness of the inner metal tube or the outer metal tube.
이 경우, 한 쌍의 상기 주름부재는 상기 커버부재와 한 쌍의 상기 외부 금속관에 각각 용접될 수 있다.In this case, the pair of corrugated members may be respectively welded to the cover member and the pair of external metal tubes.
또한, 상기 단열부재 외면과 상기 커버부재 내면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include at least one sealing member mounted in the circumferential direction to seal between the outer surface of the insulation member and the inner surface of the cover member.
그리고, 상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재 외면에 형성된 안착홈에 안착될 수 있다.In addition, the sealing member is configured in the form of an O-ring and can be seated in a seating groove formed on the outer surface of the insulation member.
여기서, 상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관 외측에 상기 외부 금속관을 장착한 상태에서 외부 금속관을 분할하고 분할된 외부 금속관의 각각의 단부와 내부 금속관을 연결하여 구성될 수 있다.Here, the vacuum partition device may be constructed by dividing the external metal tube with the external metal tube mounted on the outside of the internal metal tube and connecting each end of the divided external metal tube with the internal metal tube.
여기서, 상기 단열부재는 PTFE(Poly Tetra Fluoroe Thylene, 테프론) 또는 PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) 재질로 구성될 수 있다.Here, the insulation member may be made of PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene) or PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) material.
이 경우, 상기 실링부재는 고탄성의 금속 재질의 스프링을 불소 수지에 인서트 또는 불소수지로 코팅하여 구성될 수 있다.In this case, the sealing member may be constructed by inserting a spring made of highly elastic metal into fluororesin or coating it with fluororesin.
또한, 상기 과재를 해결하기 위하여, 본 발명은 초전도 케이블의 진공부를 구획하기 위한 진공부 구획장치에 있어서, 상기 초전도 케이블의 냉매가 유동하는 냉각부가 내부에 구비되며 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조의 내부 금속관 외면에 장착되는 금속시트; 상기 금속시트 외측에 장착되는 단열부재; 상기 단열부재 외측에 장착되는 커버부재;를 포함하고, 상기 내부 금속관 외측에 진공부를 형성하기 위하여 장착되며 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조의 외부 금속관은 초전도 케이블의 길이방향으로 분할되고, 분할된 외부 금속관의 각각의 단부와 상기 커버부재가 연결되어, 각각의 외부 금속관 내부의 진공부가 구획되는 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치를 제공할 수 있다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention provides a vacuum partition device for partitioning the vacuum part of a superconducting cable, wherein a cooling part through which the refrigerant of the superconducting cable flows is provided inside, and corrugation in which valleys and ridges are repeated is provided. A metal sheet mounted on the outer surface of the internal metal tube of the structure; A heat insulating member mounted on the outside of the metal sheet; It includes a cover member mounted on the outside of the insulating member, and the outer metal tube, which is mounted to form a vacuum outside the inner metal tube and has a corrugated structure with repeated valleys and ridges, is divided in the longitudinal direction of the superconducting cable, and is divided. Each end of the external metal tube is connected to the cover member, thereby dividing the vacuum part inside each external metal tube.
그리고, 상기 진공부 구획장치는 상기 커버부재의 양 단부와 한 쌍의 상기 외부 금속관의 각각의 단부를 연결하는 한 쌍의 마감부재를 더 구비할 수 있다.In addition, the vacuum partition device may further include a pair of finishing members connecting both ends of the cover member and each end of the pair of external metal tubes.
여기서, 상기 마감부재는 'ㄱ'자 단면 형상의 링부재일 수 있다.Here, the finishing member may be a ring member with an 'ㄱ' cross-sectional shape.
이 경우, 상기 진공부 구획장치는 상기 커버부재의 양 단부와 한 쌍의 상기 외부 금속관의 각각의 단부를 연결하며, 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조의 한 쌍의 주름부재를 더 구비할 수 있다.In this case, the vacuum partition device connects both ends of the cover member and each end of the pair of external metal tubes, and may further include a pair of corrugated members having a corrugation structure in which valleys and ridges are repeated. there is.
또한, 상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되며, 상기 주름부재의 골과 마루의 간격이 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 골과 마루의 간격보다 작을 수 있다.In addition, the corrugated member is made of aluminum or stainless steel, and the distance between the ridges and crests of the corrugated member may be smaller than the distance between the ridges and crests of the inner metal pipe or the outer metal pipe.
그리고, 상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되며, 상기 주름부재의 두께가 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 두께보다 작을 수 있다.In addition, the corrugated member is made of aluminum or stainless steel, and the thickness of the corrugated member may be smaller than the thickness of the inner metal tube or the outer metal tube.
여기서, 상기 단열부재는 PTFE(Poly Tetra Fluoroe Thylene, 테프론) 또는 PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) 재질로 구성될 수 있다.Here, the insulation member may be made of PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene) or PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) material.
또한, 상기 금속시트의 외면과 상기 단열부재 내면 사이 또는 상기 단열부재의 외면과 상기 커버부재 내면 사이에 원주 방향으로 적어도 하나의 실링부재가 구비되며, 상기 실링부재는 고탄성의 금속 재질의 스프링을 불소 수지에 인서트 또는 불소수지로 코팅하여 구성될 수 있다.In addition, at least one sealing member is provided in the circumferential direction between the outer surface of the metal sheet and the inner surface of the insulation member or between the outer surface of the heat insulation member and the inner surface of the cover member, and the sealing member is a spring made of a highly elastic metal material. It can be constructed by inserting a resin or coating it with fluoropolymer.
그리고, 상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재의 외면 또는 내면에 형성된 안착홈에 안착될 수 있다.Additionally, the sealing member is configured in the form of an O-ring and may be seated in a seating groove formed on the outer or inner surface of the heat insulating member.
본 발명에 따른 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블의 냉각부를 진공 단열하기 위한 진공부를 초전도 케이블의 길이방향으로 복수 개로 구획할 수 있다.According to the vacuum section dividing device and the superconducting cable including the same according to the present invention, the vacuum section for vacuum insulating the cooling section of the superconducting cable can be divided into a plurality of vacuum sections in the longitudinal direction of the superconducting cable.
따라서, 본 발명에 따른 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블의 유지 보수를 위하여 진공부의 진공을 해제하거나, 진공이 파괴되는 경우 진공부를 재진공화하는 작업시간 및 그에 따른 비용을 크게 단축시킬 수 있다.Therefore, according to the vacuum section dividing device and the superconducting cable including the same according to the present invention, the work time for releasing the vacuum in the vacuum section for maintenance of the superconducting cable or re-vacuuming the vacuum section when the vacuum is broken, and the resulting Costs can be greatly reduced.
도 1은 본 발명의 초전도 케이블의 단부의 다단 탈피된 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 초전도 케이블의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 초전도 케이블에 설치된 진공부 구획장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 초전도 케이블의 코어부를 제거한 상태에서의 진공부 구획장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시하며, 도 5는 그 단면 사시도를 도시한다.
도 6 내지 도 11은 도 4 및 도 5에 도시된 진공부 구획장치를 장착하는 과정을 도시한다.
도 12는 본 발명의 초전도 케이블의 코어부를 제거한 상태에서의 진공부 구획장치의 다른 실시예의 단면도를 도시한다.
도 13 및 도 14는 도 12에 도시된 진공부 구획장치를 장착하는 과정을 도시한다.Figure 1 shows a perspective view of the end of the superconducting cable of the present invention with multiple stages removed, and Figure 2 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in Figure 1.
Figure 3 shows a vacuum partition device installed in the superconducting cable of the present invention.
FIG. 4 shows a cross-sectional view of one embodiment of the vacuum partition device in a state in which the core portion of the superconducting cable of the present invention is removed, and FIG. 5 shows a cross-sectional perspective view thereof.
Figures 6 to 11 show the process of installing the vacuum partition device shown in Figures 4 and 5.
Figure 12 shows a cross-sectional view of another embodiment of the vacuum partition device in the state in which the core portion of the superconducting cable of the present invention is removed.
Figures 13 and 14 show the process of installing the vacuum partition device shown in Figure 12.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure will be thorough and complete, and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 초전도 케이블(100)의 단부의 다단 탈피된 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 초전도 케이블의 단면도를 도시한다.Figure 1 shows a perspective view of the end of the superconducting cable 100 of the present invention with multiple stages removed, and Figure 2 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in Figure 1.
상기 초전도 케이블(1000)은 그 내부에서 외부를 향해 포머(110), 상기 포머(110) 외부를 감싸도록 상기 포머(110)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도체를 포함하는 적어도 2층 이상의 초전도 도체층(130), 상기 초전도 도체층(130)을 감싸는 절연층(140), 상기 절연층(140) 외부를 감싸도록 상기 포머(110)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도체를 포함하여 구성되는 적어도 2층 이상의 초전도 차폐층(180)을 포함하는 코어부(100)와, 상기 코어부(100)를 냉각하기 위하여, 상기 코어부(100) 외측에 구비되며, 상기 코어부(100)를 냉각하기 위한 액상 냉매의 냉매유로를 구비하는 냉각부(200), 상기 냉각부(200) 외측에 구비되는 내부 금속관(300), 상기 내부 금속관(300) 외측에 구비되며, 단열재(401)가 여러 층으로 감겨진 단열층을 형성하는 단열부(400), 상기 냉각부(200)를 진공 단열시키기 위하여, 상기 단열부(400) 외부의 이격된 위치에 복수 개의 스페이서(560)를 구비하는 진공부(500), 상기 진공부(500) 외측에 구비되는 외부 금속관(600) 및, 상기 외부 금속관(600) 외측에 구비되는 케이블 자켓(700)를 포함할 수 있다.The superconducting cable 1000 includes a former 110 from the inside to the outside, and a plurality of superconductors arranged side by side in the longitudinal direction of the former 110 to surround the outside of the former 110. It includes a conductor layer 130, an insulating layer 140 surrounding the superconducting conductor layer 130, and a plurality of superconductors arranged side by side in the longitudinal direction of the former 110 to surround the outside of the insulating layer 140. A core portion 100 including at least two layers of superconducting shielding layer 180, and a core portion 100 provided on the outside of the core portion 100 to cool the core portion 100. A cooling unit 200 having a refrigerant flow path for liquid refrigerant for cooling, an internal metal tube 300 provided on the outside of the cooling unit 200, and an internal metal tube 300 provided on the outside, the insulation material 401 is provided in various ways. An insulating part 400 forming a layer-wrapped insulating layer, a vacuum part provided with a plurality of spacers 560 at spaced apart positions outside the insulating part 400 to vacuum insulate the cooling part 200 ( 500), an external metal pipe 600 provided outside the vacuum unit 500, and a cable jacket 700 provided outside the external metal pipe 600.
순차적으로 초전도 케이블을 구성하는 각각의 구성요소를 검토하면 다음과 같다. 상기 포머(110)는 납작하고 납작하고 긴 초전도체를 포머(110) 둘레에 장착하는 장소를 제공함과 동시에 형상을 형성하기 위한 틀로서 역할하고, 사고 전류가 흐르는 경로가 될 수 있다. 상기 포머(110)는 단면 원형의 복수의 구리(Cu) 소선(111)들을 원형으로 압축한 형태를 가질 수 있다.Each component that makes up a superconducting cable will be reviewed sequentially as follows. The former 110 provides a place to mount a flat and long superconductor around the former 110, serves as a frame for forming a shape, and can become a path through which a fault current flows. The former 110 may have a shape in which a plurality of copper (Cu) wires 111 having a circular cross-section are compressed into a circular shape.
상기 포머(110)를 구성하는 여러 가닥의 단면 원형의 구리(Cu) 소선(111)들을 원형으로 압축한 연선의 형태를 이루기 때문에 그의 표면이 올록볼록할 수밖에 없다. 따라서, 포머(110)의 올록볼록한 표면을 평활하게 하기 위하여 포머(110)의 외부에 평활층(120)이 피복될 수 있다. 상기 평활층(120)은 반도전성 카본지 또는 황동 테이프 등의 재질이 사용될 수 있다.Since several strands of copper (Cu) wires 111 with circular cross sections constituting the former 110 are compressed into a circular shape to form a stranded wire, its surface is bound to be convex. Accordingly, in order to smooth the convex surface of the former 110, a smoothing layer 120 may be coated on the outside of the former 110. The smooth layer 120 may be made of a material such as semiconducting carbon paper or brass tape.
상기 평활층(120)에 의하여 평탄화된 상기 포머(110) 외측에 복수 개의 초전도체로 둘러싸여 층이 형성되는 제1 초전도 도체층(130a)이 구비될 수 있다. 제1 초전도 도체층(130a)은 복수 개의 초전도체가 나란히 인접하여 상기 평활층(120) 둘레를 감싸도록 설치될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 초전도 케이블을 통해 송전 또는 배전하려는 전류의 용량에 따라 초전도 도체층(130)은 복층으로 구성할 수도 있다.A first superconducting conductor layer 130a formed by being surrounded by a plurality of superconductors may be provided on the outside of the former 110 that is flattened by the smoothing layer 120. The first superconducting conductor layer 130a may be installed so that a plurality of superconductors are adjacent to each other and surround the smooth layer 120. Additionally, as shown in FIG. 2, the superconducting conductor layer 130 may be composed of multiple layers depending on the capacity of the current to be transmitted or distributed through the superconducting cable.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 총 2층의 초전도 도체층(130a, 130b)이 구비됨이 도시된다. 또한, 초전도 도체층을 단순히 적층하여 배치하면 전류의 표피효과에 따라 전류 용량이 증가되지 않는다. 이러한, 문제점을 방지하기 위하여 초전도 도체층을 복층으로 구비하는 경우에는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 절연층(140)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(140)은 절연 테이프 형태로 구성될 수 있으며, 적층되는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 배치되어 초전도 도체층(130a, 130b)을 상호 절연시켜 적층된 초전도체의 표피효과를 방지할 수 있다. The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is shown to be provided with a total of two superconducting conductor layers 130a and 130b. Additionally, if the superconducting conductor layers are simply stacked, the current capacity does not increase due to the skin effect of the current. To prevent this problem, when the superconducting conductor layer is provided in multiple layers, an insulating layer 140 may be provided between the superconducting conductor layers 130a and 130b. The insulating layer 140 may be configured in the form of an insulating tape, and is disposed between the stacked superconducting conductor layers 130a and 130b to insulate the superconducting conductor layers 130a and 130b from each other to prevent the skin effect of the stacked superconductors. can do.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 초전도 도체층(130)은 제1 초전도 도체층(130a)과 제2 초전도 도체층(130b) 2층으로 구성된 예가 도시되었으나, 필요에 따라 더 많은 층의 초전도 도체층이 구비될 수도 있다.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the superconducting conductor layer 130 is shown as an example composed of two layers, a first superconducting conductor layer 130a and a second superconducting conductor layer 130b, but may be added as needed. A layer of superconducting conductor may also be provided.
그리고, 각각의 초전도 도체층(130a, 130b)을 구성하는 초전도체는 포머(110)를 구성하는 각각의 소선들과 병렬 연결될 수 있다. 초전도체로 흐르던 전류가 초전도 조건의 파괴 등의 사고 시에 포머(110)의 소선으로 흐르도록 하기 위함이다. 이와 같은 방법으로 초전도 조건이 만족되지 않는 경우, 초전도체의 저항이 커지고 그에 따른 초전도체의 발열 또는 손상 등을 방지하기 위함이다.In addition, the superconductors constituting each superconducting conductor layer 130a and 130b may be connected in parallel with each wire constituting the former 110. This is to ensure that the current flowing through the superconductor flows into the wire of the former 110 in the event of an accident such as destruction of the superconducting condition. If the superconductivity conditions are not satisfied in this way, the resistance of the superconductor increases and the resulting heat generation or damage to the superconductor is prevented.
상기 제1 초전도 도체층(130a) 외측에 구비되는 제2 초전도 도체층(130b)의 외부에 내부 반도전층(150)이 구비될 수 있다. 상기 내부 반도전층(150)은 초전도 도체층(130)의 영역별 전계 집중을 완화하고 표면 전계를 고르게 하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 내부 반도전층(150)은 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.An internal semiconducting layer 150 may be provided outside the second superconducting conductor layer 130b provided outside the first superconducting conductor layer 130a. The internal semiconducting layer 150 may be provided to alleviate electric field concentration in each region of the superconducting conductor layer 130 and even out the surface electric field. The internal semiconducting layer 150 may be provided by winding a semiconducting tape.
상기 내부 반도전층(150) 외측에는 절연층(160)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(160)은 초전도 케이블의 절연 내력을 증가시키기 위하여 구비될 수 있다. 일반적으로 고전압 케이블의 절연을 위해서는 XLPE(Cross Linking-Polyethylene) 또는 오일 방식(oil filled cable)이 사용되지만, 초전도 케이블은 초전도체의 초전도성을 위하여 극저온으로 냉각되고, 극저온에서는 XLPE가 파손되어 절연 파괴되는 문제점이 있고, 오일 방식(oil filled cable)은 환경 문제 등이 발생될 수 있으므로, 본 발명에 따른 초전도 케이블은 절연층(160)으로서 일반 종이 재질의 절연지를 사용할 수 있으며, 상기 절연층(160)은 절연지를 복수 회 권선하는 방식으로 구성될 수 있다.An insulating layer 160 may be provided outside the internal semiconducting layer 150. The insulating layer 160 may be provided to increase the dielectric strength of the superconducting cable. Generally, XLPE (Cross Linking-Polyethylene) or oil filled cables are used to insulate high-voltage cables. However, superconducting cables are cooled to extremely low temperatures for superconductivity, and at extremely low temperatures, XLPE is damaged and the insulation is destroyed. Since oil-filled cables may cause environmental problems, the superconducting cable according to the present invention can use insulating paper made of general paper as the insulating layer 160, and the insulating layer 160 It can be configured by winding the insulating paper multiple times.
상기 절연층(160) 외부에는 외부 반도전층(170)이 구비될 수 있다. 상기 외부 반도천층 역시 초전도 도체층(130)의 영역별 전계 집중을 완화하고 표면 전계를 고르게 하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 외부 반도전층(170) 역시 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.An external semiconducting layer 170 may be provided outside the insulating layer 160. The outer semiconducting layer may also be provided to alleviate the concentration of electric fields in each region of the superconducting conductor layer 130 and even out the surface electric field, and the outer semiconducting layer 170 may also be provided in a manner in which a semiconducting tape is wound. .
그리고, 상기 외부 반도전층(170) 외측에는 초전도 차폐층(180)이 구비될 수 있다. 상기 초전도 차폐층(180)을 형성하는 방법은 상기 초전도 도체층(130)을 형성하는 방법과 마찬가지일 수 있다. 상기 외부 반도전층(170)의 표면이 고르지 못한 경우에는 필요에 따라 평활층(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 평활층 외부에 초전도 차폐층(180)을 형성하기 위한 초전도체를 각각 원주방향으로 나란히 배치할 수 있다.Additionally, a superconducting shielding layer 180 may be provided outside the external semiconducting layer 170. The method of forming the superconducting shielding layer 180 may be the same as the method of forming the superconducting conductor layer 130. If the surface of the external semiconducting layer 170 is uneven, a smoothing layer (not shown) may be provided as needed, and the superconductors to form the superconducting shielding layer 180 outside the smoothing layer are placed in the circumferential direction. They can be placed side by side.
상기 초전도 차폐층(180) 외측에는 코어부(100)의 외장 역할을 하는 코어 외장층(190)이 구비될 수 있다. 상기 코어 외장층(190)은 각종 테이프 또는 바인더 등을 포함할 수 있으며, 후술하는 냉각층에 코어부(100)가 노출될 수 있도록 외장 역할을 수행할 수 있다.A core exterior layer 190 that serves as the exterior of the core portion 100 may be provided outside the superconducting shielding layer 180. The core exterior layer 190 may include various tapes or binders, and may serve as an exterior so that the core portion 100 is exposed to a cooling layer to be described later.
이와 같은 방법으로 초전도 케이블의 코어부(100)가 구성될 수 있으며, 도 1 및 도 2에서 상기 평활층 및 상기 반도전층은 동일 재질의 단일 층으로 구성되는 것으로 도시되었으나, 필요에 따라 다양한 부속층들이 추가될 수 있다.In this way, the core portion 100 of the superconducting cable can be constructed. In FIGS. 1 and 2, the smooth layer and the semiconducting layer are shown as being composed of a single layer of the same material, but various auxiliary layers can be used as necessary. may be added.
상기 코어부(100) 외측에는 냉각부(200)가 구비될 수 있다. 상기 냉각부(200)는 상기 코어부(100)의 초전도체를 냉각하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 냉각부(200)는 그 내측에 액상 냉매의 순환유로가 구비될 수 있다. 상기 액상 냉매로는 액상 질소가 사용될 수 있으며, 상기 액상 냉매(액상 질소)는 영하 -200도 정도의 온도를 갖도록 냉각된 상태로 상기 냉객 유로를 순환하며 냉각부 내부의 코어부에 구비되는 초전도체의 초전도 조건인 극저온이 유지되도록 할 수 있다.A cooling unit 200 may be provided outside the core unit 100. The cooling unit 200 may be provided to cool the superconductor of the core unit 100, and the cooling unit 200 may be provided with a circulation path for liquid refrigerant inside the cooling unit 200. Liquid nitrogen may be used as the liquid refrigerant, and the liquid refrigerant (liquid nitrogen) circulates through the coolant passage in a cooled state to have a temperature of about -200 degrees, and the superconductor provided in the core part inside the cooling unit It is possible to maintain extremely low temperatures, which are conditions for superconductivity.
상기 냉각부(200)에 구비되는 냉각유로는 일방향으로 액상 냉매가 흐르도록 할 수 있으며, 초전도 케이블의 접속함 등에서 회수되어 재냉각되어 다시 상기 냉각부(200)의 냉각유로로 공급될 수 있다.The cooling passage provided in the cooling unit 200 can allow liquid refrigerant to flow in one direction, and can be recovered from a connection box of a superconducting cable, etc., re-cooled, and supplied again to the cooling passage of the cooling unit 200.
상기 냉각부(200) 외측에는 내부 금속관(300)이 구비될 수 있다. 상기 내부 금속관(300)은 후술하는 외부 금속관(600)과 함께 초전도 케이블의 포설 및 운전 중에 코어부(100)의 기계적인 손상을 방지하기 위한 초전도 케입블의 외장 역할을 수행한다. 초전도 케이블은 제작 및 운반이 용이하도록 드럼에 감기게 되며 설치 시에는 드럼에 감겨진 케이블을 전개하여 설치하므로 초전도 케이블에는 굽힘 응력 또는 인장 응력이 지속적으로 인가될 수 있다. An internal metal tube 300 may be provided outside the cooling unit 200. The inner metal pipe 300, together with the outer metal pipe 600, which will be described later, serves as the exterior of the superconducting cable to prevent mechanical damage to the core portion 100 during installation and operation of the superconducting cable. Superconducting cables are wound around a drum for easy manufacturing and transportation. When installing, the cable wound around the drum is deployed and installed, so bending or tensile stress can be continuously applied to the superconducting cable.
이러한 기계적 응력이 인가되는 상황에서도 초기 성능을 유지하도록 하기 위하여 내부 금속관(300)을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 기계적 응력에 대한 강성 보강을 위하여 초전도 케이블의 길이 방향으로 융기 및 함몰이 반복되는 굴곡 구조(corrugated)를 가지며, 상기 내부 금속관(300)은 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있다.In order to maintain initial performance even in situations where such mechanical stress is applied, an internal metal tube 300 may be provided. Therefore, the inner metal tube 300 has a corrugated structure in which rises and depressions are repeated in the longitudinal direction of the superconducting cable to reinforce rigidity against mechanical stress, and the inner metal tube 300 is made of a material such as aluminum. It can be.
상기 내부 금속관(300)은 상기 냉각부(200) 외측에 구비되므로, 액상 냉매의 온도에 대응되는 극저온일 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 저온부 금속관으로 구분될 수 있다.Since the internal metal tube 300 is provided outside the cooling unit 200, it may be at a very low temperature corresponding to the temperature of the liquid refrigerant. Accordingly, the inner metal tube 300 can be classified as a low-temperature metal tube.
또한, 상기 내부 금속관(300) 외주면에는 반사율이 높은 금속 필름에 열전도율이 낮은 고분자가 얇게 코팅된 단열재가 여러 층으로 감겨진 단열층을 포함하는 단열부(400)가 구비될 수 있다. 상기 단열층은 멀티 레이어 인슐레이션(MLI, Multi Layer Insulation)을 구성하고, 주로 복사에 의한 열전달을 최소화할 수 있다.In addition, an insulating portion 400 may be provided on the outer peripheral surface of the inner metal tube 300, including an insulating layer in which several layers of insulating material are thinly coated with a high-reflectivity metal film and a polymer with low thermal conductivity. The insulation layer constitutes multi-layer insulation (MLI, Multi Layer Insulation) and can minimize heat transfer mainly by radiation.
따라서, 반사율이 높은 금속 필름 재질로 인하여 복사에 의한 열교환 또는 열침입을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.Therefore, the effect of preventing heat exchange or heat intrusion due to radiation can be obtained due to the metal film material with high reflectivity.
상기 단열부(400) 외측에는 진공부(500)가 구비될 수 있다. 상기 진공부(500)는 상기 단열부(400)에 의한 단열이 충분하지 못한 경우 발생될 수 있는 상기 단열층 방향으로의 대류 등에 의한 열전달을 최소화하기 위하여 구비될 있다.A vacuum unit 500 may be provided outside the insulation unit 400. The vacuum unit 500 is provided to minimize heat transfer due to convection in the direction of the insulation layer, which may occur when the insulation by the insulation unit 400 is insufficient.
상기 진공부(500)는 상기 단열부(400) 외측에 이격 공간을 형성하고, 상기 이격 공간을 진공화시키는 방법으로 형성할 수 있다. The vacuum part 500 can be formed by forming a space outside the insulating part 400 and vacuumizing the space.
상기 진공부(500)는 상온인 외부로부터 상기 코어부 측으로 대류 등에 의한 열침입을 방지하기 위하여 구비되는 이격 공간으로서, 물리적 이격 공간을 형성하기 위하여 적어도 하나의 스페이서(560)를 구비할 수 있다. 상기 진공부(500) 내의 이격 공간 그 외측에 구비되는 외부 금속관(600) 등과 상기 진공부(500) 내측의 상기 단열부(400)가 접촉되는 것을 초전도 케이블의 전 영역에서 방지하기 위하여 상기 이격 공간 내에 적어도 2개의 스페이서(560)를 구비할 수 있다. 상기 스페이서(560)는 초전도 케이블의 길이방향을 따라 배치될 수 있으며, 상기 코어부(100) 외측, 구체적으로는 상기 단열부(400)를 나선형으로 감싸도록 권선할 수 있다.The vacuum unit 500 is a separation space provided to prevent heat intrusion from the outside, which is at room temperature, into the core unit due to convection, etc., and may be provided with at least one spacer 560 to form a physical separation space. The separation space within the vacuum unit 500 is used to prevent the entire area of the superconducting cable from coming into contact with the external metal pipe 600 provided outside the vacuum unit 500 and the insulation unit 400 inside the vacuum unit 500. At least two spacers 560 may be provided within. The spacer 560 may be arranged along the longitudinal direction of the superconducting cable, and may be wound to spirally surround the outside of the core portion 100, specifically, the insulation portion 400.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서(560)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 상기 스페이서(560)의 개수는 초전도 케이블의 종류 또는 크기에 따라 증감될 수 있다. 본 발명에 따른 초전도 케이블은 3개 내지 5개의 스페이서가 구비될 수 있다.As shown in FIG. 1, a plurality of spacers 560 may be provided, and the number of spacers 560 may increase or decrease depending on the type or size of the superconducting cable. The superconducting cable according to the present invention may be provided with 3 to 5 spacers.
상기 스페이서(560)가 구비된 상기 진공부(500) 외측에는 외부 금속관(600)이 구비될 수 있다. 상기 외부 금속관(600)은 상기 내부 금속관(300)과 동일한 형태와 재질로 구성될 수 있으며, 상기 외부 금속관(600)은 상기 내부 금속관(300)보다 더 큰 직경으로 구성되어 스페이서(560)를 통한 이격 공간의 형성을 가능하게 할 수 있다.An external metal tube 600 may be provided outside the vacuum unit 500 where the spacer 560 is provided. The external metal tube 600 may be made of the same shape and material as the internal metal tube 300, and the external metal tube 600 may be made of a larger diameter than the internal metal tube 300, so that it can be formed through the spacer 560. It may be possible to form a separation space.
종래 소개된 초전도 케이블의 진공부(500)는 내부를 진공화하여 대류에 의한 열침입을 최소화하기 위한 구성으로 중간 또는 종단 접속함 사이를 연결하는 초전도 케이블의 포설구간에서 진공부(500)는 구획되지 않고 하나로 구성되었다.The vacuum part 500 of the conventionally introduced superconducting cable is configured to minimize heat intrusion due to convection by vacuuming the inside, and the vacuum part 500 is a partition in the laying section of the superconducting cable connecting the intermediate or terminal junction boxes. It was not made up, but was composed as one.
따라서, 하나의 포설구간에서 진공부(500)를 구획하는 외부 금속관(600)이 손상되거나, 포설구간 중 일부 구간에서의 유지보수를 위하여 진공부(500)의 진공 상태가 해제되면, 포설구간 전체의 진공부(500)의 진공 상태가 함께 해제된다.Therefore, if the external metal pipe 600 dividing the vacuum section 500 in one installation section is damaged or the vacuum state of the vacuum section 500 is released for maintenance in some sections of the installation section, the entire installation section The vacuum state of the vacuum part 500 is released together.
그러므로, 초전도 케이블의 손상부위 또는 내부의 유지 보수가 종료된 후 다시 진공부(500)의 10-5 Torr 정도의 진공화를 위하여 장시간 석션 등의 방법으로 진공부의 진공화 작업이 수행되며, 진공부(500)의 진공화 작업은 포설구간의 길이에 비례하여 일주일 이상 수행되는 경우가 많다. Therefore, after the damaged part or internal maintenance of the superconducting cable is completed, the vacuum part 500 is vacuumized again by a method such as suction for a long time in order to vacuum the vacuum part 500 to about 10-5 Torr. The vacuuming work of the study 500 is often performed for more than a week in proportion to the length of the laying section.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하나의 초전도 케이블의 진공부를 복수 개로 구획 또는 분할하기 위한 진공부 구획장치를 구비하여 진공부의 진공 해제를 구간별로 수행할 수 있도록 한다. 이에 대한 설명은 뒤로 미룬다.In order to solve this problem, the present invention provides a vacuum partition device for partitioning or dividing the vacuum part of one superconducting cable into a plurality of parts, so that vacuum release of the vacuum part can be performed in each section. The explanation for this will be postponed later.
그리고, 상기 외부 금속관(600) 외측에는 초전도 케이블 내부를 보호하기 위한 외장 기능을 수행하는 케이블 자켓(700)이 구비될 수 있다. 상기 케이블 자켓(700)은 통상적인 전력용 케이블 자켓(700)을 구성하는 쉬스재가 사용될 수 있다.In addition, a cable jacket 700 that performs an external function to protect the inside of the superconducting cable may be provided outside the external metal tube 600. The cable jacket 700 may be made of a sheath material constituting a typical power cable jacket 700.
도 3은 본 발명의 초전도 케이블에 설치된 진공부 구획장치(900)를 도시한다.Figure 3 shows a vacuum partition device 900 installed in the superconducting cable of the present invention.
전술한 바와 같이, 초전도 케이블은 코어부 내부의 극저온 환경을 유지하기 위하여, 내부 금속관(300) 내부에 극저온 액상 냉매를 유동시키고, 내부 금속관(300) 외부에 단열를 감아 구성되는 단열부(400)와 상기 단열부 외측을 진동 단열하기 위한 진공부(500)를 구비하여 외부 열침입이 방지되는 구조를 채용한다.As described above, in order to maintain the cryogenic environment inside the core part, the superconducting cable flows a cryogenic liquid refrigerant inside the inner metal tube 300 and has an insulation part 400 composed of wrapping insulation around the outside of the inner metal tube 300. A structure is adopted to prevent external heat intrusion by providing a vacuum part 500 to insulate the outside of the insulating part from vibration.
본 발명은 초전도 케이블의 하나의 포설구간에서 진공부(500)를 복수 개로 구획할 수 있도록 진공부 구획장치(900)를 구비한다.The present invention is provided with a vacuum section dividing device 900 so that the vacuum section 500 can be divided into a plurality in one installation section of a superconducting cable.
본 발명의 진공부 구획장치(900)는 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 초전도 케이블의 진공부(500)가 내부에 구비되는 외부 금속관(600) 사이에 장착될 수 있으며, 초전도 케이블의 길이방향으로 미리 결정된 간격마다 장착되어 접속함 사이를 연결하는 하나의 초전도 케이블의 진공부(500)를 복수 개로 분할 또는 구획할 수 있다.As shown in FIG. 3, the vacuum section partition device 900 of the present invention can be mounted between the external metal tube 600 in which the vacuum section 500 of the superconducting cable of the present invention is provided, and the length of the superconducting cable The vacuum portion 500 of one superconducting cable that is installed at predetermined intervals in the direction and connects the connection boxes may be divided or partitioned into a plurality of pieces.
이하, 본 발명에 따른 초전도 케이블 진공부 구획장치(900)의 구조를 자세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the superconducting cable vacuum section partition device 900 according to the present invention will be described in detail.
도 4는 본 발명의 초전도 케이블의 코어부를 제거한 상태에서의 진공부 구획장치(900)의 하나의 실시예의 단면도를 도시하며, 도 5는 그 단면 사시도를 도시한다.FIG. 4 shows a cross-sectional view of one embodiment of the vacuum partition device 900 in a state in which the core portion of the superconducting cable of the present invention is removed, and FIG. 5 shows a cross-sectional perspective view thereof.
본 발명은 포머, 초전도 도체층, 절연층 및 초전도 차폐층이 순차적으로 구비되는 코어부(미도시); 상기 코어부를 냉각하기 위하여, 상기 코어부 외측에 구비되어 극저온 냉매가 유동하는 냉각부(200)를 형성하며, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질의 골과 마루가 길이방향으로 반복적으로 형성되는 코러게이션 구조의 내부 금속관(300); 상기 내부 금속관(300)을 진공 단열하기 위하여, 상기 내부 금속관(300) 외측에 진공 상태의 진공부(500)를 형성하며, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질의 골과 마루가 길이방향으로 반복적으로 형성되는 코러게이션 구조의 외부 금속관(600); 상기 외부 금속관(600)은 미리 결정된 간격으로 분할되며, 분할된 외부 금속관(600) 사이에 장착되어 상기외부 금속관(600) 내측의 진공부(500)를 초전도 케이블의 길이방향으로 구획하는 진공부 구획장치(900);를 포함하는 초전도 케이블을 제공할 수 있다.The present invention includes a core portion (not shown) in which a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer, and a superconducting shielding layer are sequentially provided; In order to cool the core part, it is provided on the outside of the core part to form a cooling part 200 through which cryogenic refrigerant flows, and the interior of the corrugation structure in which valleys and ridges made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction. Metal pipe (300); In order to vacuum insulate the inner metal tube 300, a vacuum portion 500 in a vacuum state is formed outside the inner metal tube 300, and a core in which valleys and ridges made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction. External metal pipe (600) of gating structure; The external metal tube 600 is divided at predetermined intervals, and is mounted between the divided external metal tubes 600 to divide the vacuum part 500 inside the external metal tube 600 in the longitudinal direction of the superconducting cable. A superconducting cable including a device 900 may be provided.
본 발명에 따른 초전도 케이블에 구비되는 진공부 구획장치(900)는 냉각부(200)를 구성하는 내부 금속관(300) 외면에 장착되되, 진공부(500)를 구획하기 위하여 분할된 양 외부 금속관(600) 사이에 장착될 수 있다.The vacuum partition device 900 provided in the superconducting cable according to the present invention is mounted on the outer surface of the inner metal tube 300 constituting the cooling part 200, and is divided into two outer metal tubes ( 600).
그리고, 상기 진공부 구획장치(900)를 장착하기 위하여, 상기 외부 금속관(600)은 미리 결정된 간격으로 분할되며, 분할된 외부 금속관(600) 사이에 진공부 구획장치(900)가 장착될 수 있다.In order to install the vacuum partition device 900, the external metal tube 600 is divided at predetermined intervals, and the vacuum partition device 900 can be installed between the divided external metal tubes 600. .
상기 진공부 구획장치(900)는 진공부(500)를 구획하기 위한 장치이므로, 분할 구획되는 진공부(500)와 내부 금속관(300) 방향으로 기밀성이 보장되어야 한다.Since the vacuum section dividing device 900 is a device for dividing the vacuum section 500, airtightness must be guaranteed in the direction of the divided vacuum section 500 and the internal metal pipe 300.
그리고, 상기 내부 금속관(300)과 상기 외부 금속관(600)은 굽힘 강성 등을 위하여 모두 골과 마루가 반복되는 금속관 구조로 구성될 수 있으므로, 상기 진공부 구획장치(900)를 상기 내부 금속관(300) 외면에 장착하며 기밀성을 쉽게 확보하기 위하여 내부 금속관(300) 외주면을 평탄화하기 위하여 내부 금속관(300) 외주면에 금속시트(910)가 장착될 수 있다.In addition, since both the inner metal tube 300 and the outer metal tube 600 can be composed of a metal tube structure with repeated valleys and ridges for bending rigidity, etc., the vacuum partition device 900 is connected to the inner metal tube 300. ) It is mounted on the outer surface, and a metal sheet 910 may be installed on the outer circumferential surface of the inner metal tube 300 to flatten the outer circumferential surface of the inner metal tube 300 in order to easily ensure airtightness.
상기 금속시트(910)를 내부 금속관(300)에 장착하여 내부 금속관(300) 외주면을 평탄화하고, 상기 금속시트(910) 상에 단열부재(920)를 장착할 수 있다.The metal sheet 910 may be mounted on the inner metal tube 300 to flatten the outer peripheral surface of the inner metal tube 300, and the insulation member 920 may be mounted on the metal sheet 910.
상기 금속시트(910)는 내부 금속관(300)의 마루 상단 부분을 연결하도록 용접되어 장착될 수 있다.The metal sheet 910 may be welded and installed to connect the top of the ridge of the internal metal pipe 300.
상기 내부 금속관(300)은 극저온의 액상 냉매가 유동하는 냉각부(200)가 내부에 구비되므로, 상기 진공부 구획장치(900)가 진공부(500)를 구획하더라도 상기 진공부 구획장치(900)를 통한 외부 열침입은 최소화되어야 한다.Since the internal metal pipe 300 is provided with a cooling part 200 in which cryogenic liquid refrigerant flows, even if the vacuum partition device 900 partitions the vacuum part 500, the vacuum partition device 900 External heat intrusion must be minimized.
따라서, 본 발명의 진공부 구획장치(900)는 상기 내부 금속관(300)에 부착된 금속시트(910) 외면에 장착되는 단열부재(920)를 더 구비할 수 있다.Accordingly, the vacuum partition device 900 of the present invention may further include an insulating member 920 mounted on the outer surface of the metal sheet 910 attached to the inner metal pipe 300.
상기 단열부재(920)는 단열효과가 우수한 비금속 재질로 구성될 수 있다.The insulating member 920 may be made of a non-metallic material with excellent insulating effect.
상기 단열부재(920)는 불소수지가 적용될 수 있다. 구체적인 예로서, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene, 테프론) 또는 PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) 등을 예로 들 수 있다.The insulation member 920 may be made of fluorocarbon resin. Specific examples include PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene) or PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene).
PTFE는 화학적으로 불활성 재료이며 극저온 환경에서도 적용이 가능하고, 마찰계수가 매우 낮고, 전기 절연성도 우수하며, PCTFE는 PTFE에 비해 기계적 성질이 우수하고 가스 차폐성이 더 뛰어나다는 특징을 갖는다. 따라서, 상기 단열부재(920)의 형상 등에 따라 적합한 재료를 선택하여 적용할 수 있다.PTFE is a chemically inert material and can be applied even in cryogenic environments, has a very low coefficient of friction, and has excellent electrical insulation properties. PCTFE has excellent mechanical properties and superior gas shielding properties compared to PTFE. Therefore, an appropriate material can be selected and applied depending on the shape of the insulation member 920.
상기 단열부재(920) 상부에는 커버부재(940)가 장착될 수 있다. 상기 커버부재(940)는 단열부재(920)가 최외부로 노출되는 경우 단열부재(920)의 손상을 방지하고 후술하는 마감부재(950) 또는 주름부재(970)를 단열부재(920)에 직접 용접할 수 없으므로 부가되는 구성이다.A cover member 940 may be mounted on the insulation member 920. The cover member 940 prevents damage to the insulating member 920 when the insulating member 920 is exposed to the outermost part and allows the finishing member 950 or corrugated member 970, which will be described later, to be directly connected to the insulating member 920. It is an additional component because it cannot be welded.
상기 커버부재(940) 역시 금속 재질로 구성될 수 있다.The cover member 940 may also be made of a metal material.
그리고, 상기 단열부재(920)의 내면과 외면에 장착되는 금속시트(910) 및 커버부재(940) 사이의 미세한 틈으로 진공이 유실되는 것을 방지하기 위하여, 상기 단열부재(920) 내면과 상기 금속시트(910) 외면 사이 또는 상기 단열부재(920) 외면과 상기 커버부재(940) 내면 사이를 밀폐하기 위한 적어도 하나의 실링부재(930)를 구비할 수 있다.In addition, in order to prevent vacuum from being lost through the minute gap between the metal sheet 910 and the cover member 940 mounted on the inner and outer surfaces of the insulating member 920, the inner surface of the insulating member 920 and the metal At least one sealing member 930 may be provided to seal between the outer surface of the sheet 910 or between the outer surface of the insulation member 920 and the inner surface of the cover member 940.
상기 실링부재(930)는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재(920) 내면 또는 외면에 형성된 안착홈에 안착되어 금속시트(910) 또는 커버부재(940)와 상기 단열부재(920) 사이의 기밀을 보장할 수 있다.The sealing member 930 is configured in the form of an O-ring and is seated in a seating groove formed on the inner or outer surface of the insulating member 920 to maintain airtightness between the metal sheet 910 or the cover member 940 and the insulating member 920. can be guaranteed.
상기 실링부재(930)는 극저온에서 치수 수축량을 보상할 수 있도록 지속적인 탄성이 유지되는 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 고탄성의 스프링 등을 불소 수지에 인서트 또는 불소 수지로 코팅하는 방법으로 표면성질은 불소 수지의 일반적인 특성을 갖되 수축력 등에 따른 기계적 성질은 스프링에 준하는 성질을 확보하는 것이 바람직하다.The sealing member 930 may be configured to maintain continuous elasticity to compensate for dimensional shrinkage at extremely low temperatures. For example, by inserting a highly elastic spring into a fluororesin or coating it with a fluororesin, it is desirable to ensure that the surface properties have the general characteristics of a fluororesin, but that mechanical properties such as contractile force are similar to those of a spring.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 실링부재(930)는 상기 단열부재(920)의 내면과 외면에 대응하는 위치에 2개씩 구비되는 것으로 도시되나 필요에 따라 그 개수는 증감될 수 있다.As shown in Figures 4 and 5, each sealing member 930 is shown as being provided in two pieces at positions corresponding to the inner and outer surfaces of the insulating member 920, but the number can be increased or decreased as needed. there is.
그리고, 본 발명에 따른 진공부 구획장치(900)는 내부에 냉각부(200)가 구비되는 내부 금속관(300) 외면에 장착되되, 초전도 케이블의 냉각부(200)를 진공 단열하기 위한 진공부(500)를 복수 개로 구획하는 구조이므로, 외부 금속관(600)은 진공부 구획장치(900)를 경계로 분할될 수 있다.In addition, the vacuum partition device 900 according to the present invention is mounted on the outer surface of the inner metal tube 300 provided with the cooling part 200 therein, and includes a vacuum part for vacuum insulating the cooling part 200 of the superconducting cable. Since the structure divides 500 into a plurality of parts, the external metal pipe 600 can be divided with the vacuum partition device 900 as a boundary.
즉, 분할된 외부 금속관(600) 각각은 상기 진공부 구획장치(900)에 의하여 내측에 독립적인 진공부(500)를 구비하게 된다.That is, each of the divided external metal pipes 600 is provided with an independent vacuum section 500 on the inside by the vacuum section dividing device 900.
초전도 케이블의 진공부(500)는 내부 금속관(300)의 외면과 외부 금속관(600) 내면 사이에 형성된 공간을 진공화하여 구성되므로, 진공부(500)를 구획하기 위해서는 분할된 외부 금속관(600)의 양단부와 진공부 구획장치(900)를 연결하여 기밀 상태로 마감되어야 한다.The vacuum portion 500 of the superconducting cable is constructed by vacuuming the space formed between the outer surface of the inner metal tube 300 and the inner surface of the outer metal tube 600. Therefore, in order to partition the vacuum portion 500, the divided outer metal tube 600 is used. Both ends of the vacuum section 900 must be connected to be closed in an airtight state.
이를 위하여, 분할된 외부 금속관(600)의 양 단부와 진공부 구획장치(900)를 연결하기 위한 마감부재(950)가 구비될 수 있다.For this purpose, a finishing member 950 may be provided to connect both ends of the divided external metal pipe 600 and the vacuum partition device 900.
상기 마감부재(950)는 상기 진공부 구획장치(900)를 구성하는 상기 커버부재(940)의 외면과 분할된 외부 금속관(600)의 양 단부를 연결하여 장착될 수 있다.The finishing member 950 may be mounted by connecting the outer surface of the cover member 940 constituting the vacuum partition device 900 with both ends of the divided external metal pipe 600.
상기 마감부재(950)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 'ㄱ' 자 단면 형상을 갖는 링 형태의 부재로 구성될 수 있으나, 그 형상은 다양하게 변경될 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the finishing member 950 may be composed of a ring-shaped member with an 'ㄱ' cross-sectional shape, but its shape may be changed in various ways.
상기 마감부재(950)는 상기 진공부 구획장치(900)를 구성하는 커버부재(940)의 외면과 상기 분할된 외부 금속관(600)의 양 단부에 원주방향을 따라 용접되어 고정되는 방법으로 각각의 진공부(500)를 구획할 수 있다.The finishing member 950 is fixed by welding along the circumferential direction to the outer surface of the cover member 940 constituting the vacuum partition device 900 and both ends of the divided external metal pipe 600. The vacuum section 500 can be divided.
도 6 내지 도 11은 도 4 및 도 5에 도시된 진공부 구획장치(900)를 장착하는 과정을 도시한다.FIGS. 6 to 11 show the process of installing the vacuum partition device 900 shown in FIGS. 4 and 5.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 진공부 구획장치(900)를 장착하기 위한 위치를 결정하고, 결정된 위치의 내부 금속관(300) 외면에 금속시트(910)를 장착한다.First, as shown in FIG. 6, the position for mounting the vacuum partition device 900 is determined, and the metal sheet 910 is mounted on the outer surface of the internal metal tube 300 at the determined position.
상기 금속시트(910)를 코러게이션 구조의 내부 금속관(300) 외면에 장착하는 방법으로 용접 등이 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다.As described above, welding or the like can be used as a method of mounting the metal sheet 910 on the outer surface of the internal metal tube 300 of the corrugation structure.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 금속시트(910)가 장착된 내부 금속관(300)의 외면에 실링부재(930)가 장착된 단열부재(920)를 장착한다.And, as shown in FIG. 7, an insulating member 920 with a sealing member 930 is mounted on the outer surface of the inner metal tube 300 on which the metal sheet 910 is mounted.
단열부재(920)를 장착한 후 도 8에 도시된 바와 같이 외부 금속관(600)을 장착하고 도 9에 도시된 바와 같이 외부 금속관(600)을 진공부 구획장치(900)를 경계로 커팅 등의 방법으로 분할할 수 있다.After mounting the insulation member 920, the external metal pipe 600 is installed as shown in FIG. 8, and the external metal pipe 600 is cut with the vacuum partition device 900 as shown in FIG. 9. It can be divided in this way.
물론, 상기 외부 금속관(600)을 커팅하는 방식이 아니라 커팅된 복수 개의 외부 금속관(600)을 내부 금속관(300) 외측에 장착한 후 각각의 외부 금속관(600) 사이에 진공부 구획장치(900)를 장착하는 방법도 적용이 가능하다.Of course, rather than cutting the external metal tube 600, a plurality of cut external metal tubes 600 are mounted on the outside of the internal metal tube 300, and then a vacuum partition device 900 is installed between each external metal tube 600. Mounting method is also applicable.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 단열부재(920) 외측에 커버부재(940)를 장착한 후 도 11에 도시된 바와 같이 마감부재(950)로 커버부재(940)의 외면 양단과 분할된 외부 금속관(600)의 양 단부를 각각 용접 등의 방법으로 연결하여 진공부 구획장치(900)를 완성할 수 있다. And, as shown in FIG. 10, after mounting the cover member 940 on the outside of the insulation member 920, both ends of the outer surface of the cover member 940 are divided with a finishing member 950 as shown in FIG. 11. The vacuum partition device 900 can be completed by connecting both ends of the external metal pipe 600 using a method such as welding.
또한, 도 6 내지 도 11에서는 진공부 구획장치(900)를 구성하는 커버부재(940)는 외부 금속관(600)이 장착된 후에 장착되는 것으로 도시되나, 외부 금속관(600)의 장착과정에서 단열부재(920) 또는 실링부재(930)의 손상을 방지하기 위하여, 상기 실링부재(930)가 장착된 단열부재(920) 외면에 커버부재(940)를 먼저 장착한 후 외부 금속관(600)을 장착 또는 분할하는 공정을 수행하는 방법도 가능하다.In addition, in FIGS. 6 to 11, the cover member 940 constituting the vacuum partition device 900 is shown as being installed after the external metal pipe 600 is installed, but the insulation member 940 is installed during the installation of the external metal pipe 600. In order to prevent damage to (920) or the sealing member (930), the cover member (940) is first mounted on the outer surface of the insulation member (920) on which the sealing member (930) is mounted, and then the external metal pipe (600) is mounted or A method of performing a dividing process is also possible.
이와 같은 구조의 진공부 구획장치(900)에 의하여 중간 또는 종단 접속함 사이에 포설되는 초전도 케이블의 하나의 연결된 냉각부(200)를 진공단열하기 위한 진공부(500)를 복수 개로 구획하여 진공부(500)의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.The vacuum section 500 for vacuum insulating one connected cooling section 200 of the superconducting cable installed between the middle or end junction boxes is divided into a plurality of vacuum sections by the vacuum section partition device 900 of this structure. Maintenance of (500) can be facilitated.
도 12는 본 발명의 초전도 케이블의 코어부를 제거한 상태에서의 진공부 구획장치(900)의 다른 실시예의 단면도를 도시한다. 도 3 내지 도 11을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.Figure 12 shows a cross-sectional view of another embodiment of the vacuum partition device 900 in a state in which the core portion of the superconducting cable of the present invention is removed. Descriptions that overlap with those referring to FIGS. 3 to 11 will be omitted.
초전도 케이블은 냉각 유로를 형성하는 냉각부(200)와 진공 단열을 위한 진공부(500)는 각각 내부 금속관(300)과 외부 금속관(600) 내부에 구비되며, 내부 금속관(300) 및 외부 금속관(600)은 굴곡 특성 등을 위하여 골과 마루가 구비되는 코러게이션 구조를 갖는다. 따라서, 초전도 케이블의 밴딩시 꺾임 등이 방지되고 굽힘 강성도 증가하게 된다.In the superconducting cable, a cooling part 200 forming a cooling passage and a vacuum part 500 for vacuum insulation are provided inside the inner metal tube 300 and the outer metal tube 600, respectively, and the inner metal tube 300 and the outer metal tube ( 600) has a corrugation structure provided with valleys and ridges for bending characteristics, etc. Therefore, bending of the superconducting cable is prevented when bending, and bending rigidity is also increased.
그러나, 도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 외부 금속관(600)을 분할하고 내부 금속관(300) 외면에 진공부 구획장치(900)를 장착하는 경우, 진공부 구획장치(900) 설치영역에서의 굴곡 특성 또는 유연성이 악화될 수 있으므로 이를 보상하기 위하여 도 12에 도시된 바와 같이 주름부재(970)를 채용할 수 있다.However, as shown in FIGS. 3 to 11, when the outer metal tube 600 is divided and the vacuum partition device 900 is mounted on the outer surface of the inner metal tube 300, the vacuum partition device 900 is installed in the installation area. Since the bending characteristics or flexibility may deteriorate, a corrugated member 970 may be employed as shown in FIG. 12 to compensate for this.
상기 주름부재(970)는 전술한 실시예의 마감부재(950)의 위치에 장착되되, 상기 외부 금속관(600)의 구조와 유사하게 골과 마루를 갖는 코러게이션 구조로 구성될 수 있다.The corrugated member 970 is mounted at the position of the finishing member 950 in the above-described embodiment, and may be configured as a corrugation structure having valleys and ridges similar to the structure of the external metal pipe 600.
특히, 상기 주름부재(970)의 표면에 형성되는 골과 마루의 간격은 상기 내부 금속관(300) 또는 상기 외부 금속관(600)의 골과 마루의 간격보다 작거나, 상기 주름부재(970)를 구성하는 금속의 두께가 상기 내부 금속관(300) 또는 상기 외부 금속관(600)의 두께보다 작게 구성되어 주름부재(970) 자체의 강성을 상기 외부 금속관(600) 및 상기 내부 금속관(300)보다 낮춰 진공부 구획장치(900) 설치영역에서의 굽힘 특성 악화를 일부 보상할 수 있다.In particular, the interval between the valleys and ridges formed on the surface of the corrugated member 970 is smaller than the interval between the corrugations and ridges of the inner metal tube 300 or the outer metal tube 600, or constitutes the corrugated member 970. The thickness of the metal is configured to be smaller than the thickness of the inner metal tube 300 or the outer metal tube 600, so that the rigidity of the corrugated member 970 itself is lowered than that of the outer metal tube 600 and the inner metal tube 300 to form a vacuum section. It is possible to partially compensate for the deterioration of bending characteristics in the installation area of the partition device 900.
상기 주름부재(970) 역시 상기 외부 금속관(600) 및 상기 내부 금속관(300)과 마찬가지로 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 또는 그 합금 재질로 구성될 수 있다.Like the outer metal tube 600 and the inner metal tube 300, the corrugated member 970 may also be made of aluminum, stainless steel, or an alloy thereof.
그리고, 상기 주름부재(970) 역시 커버부재(940) 또는 상기 외부 금속관(600)과 용접 등의 방법으로 기밀성을 확보하며 접합될 수 있다.In addition, the corrugated member 970 can also be joined to the cover member 940 or the external metal pipe 600 by welding or other methods to ensure airtightness.
도 13 및 도 14는 도 12에 도시된 진공부 구획장치(900)를 장착하는 과정을 도시한다.Figures 13 and 14 show the process of installing the vacuum partition device 900 shown in Figure 12.
상기 주름부재(970) 역시 전술한 실시예의 마감부재(950)와 같이, 단열부재(920) 등을 장착한 상태에서 외부 금속관(600) 장착 또는 분할 후 종래 실시예에서와 같이 분할된 외부 금속관(600)의 각각의 단부와 커버부재(940) 외면의 양 단부를 각각 연결하고 접합할 수 있다.Like the finishing member 950 of the above-described embodiment, the corrugated member 970 is also divided into external metal pipes ( Each end of 600) and both ends of the outer surface of the cover member 940 can be connected and joined.
이와 같은 방법으로, 본 발명에 따른 진공부 구획장치 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블의 냉각부를 진공 단열하기 위한 진공부를 초전도 케이블의 길이방향으로 복수 개로 구획할 수 있고, 초전도 케이블의 유지 보수를 위하여 진공부의 진공을 해제하거나, 진공이 파괴되는 경우 진공부를 재진공화하는 작업시간 및 그에 따른 비용을 크게 단축시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In this way, according to the vacuum partition device according to the present invention and the superconducting cable equipped with the same, the vacuum part for vacuum insulating the cooling part of the superconducting cable can be divided into a plurality of parts in the longitudinal direction of the superconducting cable, It is possible to significantly shorten the work time and costs associated with releasing the vacuum in the vacuum section for maintenance or re-vacuuming the vacuum section when the vacuum is broken.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although this specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. It will be possible to implement it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
1000 : 초전도 케이블
200 : 냉각부
300 : 내부 금속관
500 : 진공부
600 : 외부 금속관
900 : 진공부 구획장치1000: Superconducting cable
200: Cooling unit
300: Internal metal pipe
500: Vacuum part
600: External metal pipe
900: Vacuum partition device
Claims (28)
상기 코어부를 냉각하기 위하여, 상기 코어부 외측에 구비되어 극저온 냉매가 유동하는 냉각부를 형성하며, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질의 골과 마루가 길이방향으로 반복적으로 형성되는 코러게이션 구조의 내부 금속관;
상기 내부 금속관을 진공 단열하기 위하여, 상기 내부 금속관 외측에 진공 상태의 진공부를 형성하며, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질의 골과 마루가 길이방향으로 반복적으로 형성되는 코러게이션 구조의 외부 금속관; 및
상기 외부 금속관은 미리 결정된 간격으로 분할되며, 분할된 외부 금속관 사이에 장착되어 상기 외부 금속관 내측의 진공부를 구획하기 위하여,
진공부 구획장치는 상기 내부 금속관의 외면 및 분할된 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부를 연결하도록 장착되며, 상기 내부 금속관 외면과 한 쌍의 외부 금속관의 단부를 연결하도록 사이에 장착되며 상기 진공부의 높이보다 두께가 작은 단열부재 및 상기 내부 금속관 외면을 감싸도록 장착되어 내부 금속관 외면을 평탄화하기 위한 금속 시트를 구비하고, 상기 단열부재는 상기 금속시트 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.A core portion sequentially provided with a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer, and a superconducting shielding layer;
In order to cool the core part, an inner metal tube is provided outside the core part to form a cooling part through which a cryogenic refrigerant flows, and has a corrugation structure in which valleys and ridges made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction;
In order to vacuum insulate the inner metal tube, a vacuum portion is formed outside the inner metal tube, and an outer metal tube of a corrugation structure is formed in which grooves and ridges made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction; and
The external metal tube is divided at predetermined intervals, and is mounted between the divided external metal tubes to partition the vacuum portion inside the external metal tube,
The vacuum section partition device is mounted to connect the outer surface of the inner metal tube and the split ends of the pair of outer metal tubes, and is mounted between the outer surfaces of the inner metal tube and the ends of the pair of outer metal tubes, and is mounted between the vacuum part. A superconducting cable comprising an insulating member whose thickness is smaller than its height and a metal sheet mounted to surround the outer surface of the inner metal tube to flatten the outer surface of the inner metal tube, wherein the insulating member is mounted on the upper part of the metal sheet.
상기 진공부 구획장치는 복수 개가 초전도 케이블의 길이방향으로 이격되어 장착되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to paragraph 1,
A superconducting cable, wherein a plurality of the vacuum partition devices are installed spaced apart in the longitudinal direction of the superconducting cable.
상기 단열부재 내면과 상기 금속시트 외면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to paragraph 1,
A superconducting cable further comprising at least one sealing member mounted in a circumferential direction to seal between the inner surface of the insulation member and the outer surface of the metal sheet.
상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재 내면에 형성된 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 6,
A superconducting cable, wherein the sealing member is configured in the form of an O-ring and is seated in a seating groove formed on the inner surface of the insulation member.
상기 진공부 구획장치는 상기 단열부재 상부에 장착되는 금속 재질의 커버부재 및 상기 커버부재의 양 단부 및 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부 사이의 공간을 각각 마감하여 연결하는 한 쌍의 마감부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to paragraph 1,
The vacuum partition device further includes a cover member made of metal mounted on the top of the insulating member and a pair of finishing members respectively closing and connecting the space between both ends of the cover member and the ends of the pair of external metal pipes. A superconducting cable characterized by comprising:
상기 마감부재는 'ㄱ'자 단면 형상의 링부재인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 8,
A superconducting cable, characterized in that the finishing member is a ring member with an 'ㄱ' cross-sectional shape.
한 쌍의 상기 마감부재는 상기 커버부재와 한 쌍의 상기 외부 금속관에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 8,
A superconducting cable, wherein the pair of finishing members are respectively welded to the cover member and the pair of external metal tubes.
상기 진공부 구획장치는 상기 단열부재 상부에 장착되는 금속 재질의 커버부재 및 상기 커버부재의 양 단부 및 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부 사이의 공간을 각각 마감하여 연결하며 금속 재질로 구성되고 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조의 주름부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to paragraph 1,
The vacuum partition device closes and connects a cover member made of a metal mounted on the top of the insulation member and the space between both ends of the cover member and the ends of the pair of external metal pipes, and is made of a metal material and has grooves and A superconducting cable characterized by further comprising a corrugated member with a corrugation structure in which the ridges are repeated.
상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되고 골과 마루의 간격이 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 골과 마루의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 11,
A superconducting cable, wherein the corrugated member is made of aluminum or stainless steel and the gap between the ridges is smaller than the gap between the ridges of the inner metal tube or the outer metal tube.
상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되고 두께가 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 11,
A superconducting cable, wherein the corrugated member is made of aluminum or stainless steel and has a thickness smaller than the thickness of the inner metal tube or the outer metal tube.
한 쌍의 상기 주름부재는 상기 커버부재와 한 쌍의 상기 외부 금속관에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 11,
A superconducting cable, wherein the pair of corrugated members are respectively welded to the cover member and the pair of external metal tubes.
상기 단열부재 외면과 상기 커버부재 내면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 11,
A superconducting cable further comprising at least one sealing member mounted in a circumferential direction to seal between the outer surface of the insulation member and the inner surface of the cover member.
상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재 외면에 형성된 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 15,
A superconducting cable, wherein the sealing member is configured in the form of an O-ring and is seated in a seating groove formed on the outer surface of the insulation member.
상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관 외측에 상기 외부 금속관을 장착한 상태에서 외부 금속관을 분할하고 분할된 외부 금속관의 각각의 단부와 내부 금속관을 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to clause 16,
The vacuum section dividing device is a superconducting cable characterized in that it is constructed by dividing the external metal tube with the external metal tube mounted on the outside of the internal metal tube and connecting each end of the divided external metal tube with the internal metal tube.
상기 단열부재는 PTFE(Poly Tetra Fluoroe Thylene, 테프론) 또는 PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to paragraph 1,
A superconducting cable, wherein the insulation member is made of PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene) or PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) material.
상기 실링부재는 고탄성의 금속 재질의 스프링을 불소 수지에 인서트 또는 불소수지로 코팅하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블. According to claim 6 or 15,
The sealing member is a superconducting cable characterized in that it is composed of a spring made of a highly elastic metal material inserted into fluorine resin or coated with fluorine resin.
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