KR20070086466A - 초전도 기기의 전력 인출 구조 - Google Patents

초전도 기기의 전력 인출 구조 Download PDF

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KR20070086466A
KR20070086466A KR1020077013985A KR20077013985A KR20070086466A KR 20070086466 A KR20070086466 A KR 20070086466A KR 1020077013985 A KR1020077013985 A KR 1020077013985A KR 20077013985 A KR20077013985 A KR 20077013985A KR 20070086466 A KR20070086466 A KR 20070086466A
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마사유키 히로세
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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

저온측과 상온측 사이에서 전력의 입력 또는 출력을 실행하는 초전도 기기의 전력 인출 구조에 있어서, 초전도 기기에 제공되는 초전도부가 수납되는 냉매조와, 상기 냉매조의 외주를 덮도록 배치되는 진공 단열조와, 일단측이 상온측에 배치되고, 타단측이 초전도부에 접속되어서 저온측과 상온측 사이에서 전기적 도통을 이루는 것이 가능한 인출 도체부를 구비한다. 상기 인출 도체부는 초전도부에 접속되는 저온측 도체부와, 상온측에 배치되는 상온측 도체부를 갖고, 저온측 도체부와 상온측 도체부가 착탈 가능한 구성이며, 도체 단면적을 변화시켜서, 저온측과 상온측 사이에서 인출되는 전력을 용이하게 변경할 수 있는 초전도 기기의 전력 인출 구조, 및 이 구조를 구비하는 초전도 케이블 선로를 제공한다.

Description

초전도 기기의 전력 인출 구조{POWER LEAD-OUT STRUCTURE OF SUPERCONDUCTING APPARATUS}
본 발명은 초전도 기기에 있어서 저온측과 상온측 사이에 배치되어서, 전력의 수수(授受)를 실행하는 전력 인출 구조 및 이 전력 인출 구조를 구비하는 초전도 케이블 선로에 관한 것이다. 특히, 인출하는 전력을 용이하게 변경할 수 있는 초전도 기기의 전력 인출 구조에 관한 것이다.
초전도 재료로 이루어지는 초전도부를 냉매로 냉각하여 초전도 상태로 해서 전기 저항을 저감시키거나, 혹은 실질적으로 없앨 수 있는 초전도 기기가 여러가지 검토되고 있다. 이러한 초전도 기기로서, 예컨대, 초전도 도체나 초전도 실드층을 갖는 초전도 케이블 외에, 초전도 코일을 갖는 초전도 한류기, 초전도 변압기, 초전도 전력 저장 장치 등이 있다. 이들 초전도 기기에 있어서, 초전도 도체나 초전도 코일 등의 초전도부의 말단부에는, 통상, 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입출력을 실행하는 인출 구조가 형성된다. 예를 들어, 도 7에 도시하는 초전도 케이블에서는, 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시하는 것과 같은 인출 구조가 형성된다. 도 7 은, 3심 일괄형의 초전도 케이블의 개략을 도시하는 단면 구성도이고, 도 8은 3심 일괄형의 초전도 케이블의 단말 구조이며, 도 8(a)는 교류 선로의 경우, 도 8(b)는, 직류 선로의 경우를 도시한다.
이 초전도 케이블(100)은 3심의 케이블 코어(102)를 단열관(101)내에 수납한 구성이며, 각 코어(102)는, 중심으로부터 순차로, 구성자(포머; 200), 제 1 초전도층(201), 전기 절연층(202), 제 2 초전도층(203), 보호층(204)을 갖고 있다. 제 1 초전도층(201) 및 제 2 초전도층(203)은, 초전도 재료로 구성되고, 예를 들어 3상 교류 송전을 실행할 경우, 각 코어(102)의 제 1 초전도층(201)을 초전도 도체로 하고, 제 2 초전도층(203)을 초전도 실드층으로서 사용한다. 또한, 예를 들어, 쌍극 직류 송전을 실행할 경우, 하나의 코어의 제 1 초전도층(201)을 정극 선로, 다른 코어의 제 1 초전도층(201)을 부극 선로, 이들 2개의 코어의 제 2 초전도층(203)을 중성선으로 하고, 나머지의 코어를 예비선으로서 사용한다. 또는, 단극 직류 송전을 실행할 경우, 하나의 코어의 제 1 초전도층(201)을 왕로(往路), 이 코어의 제 2 초전도층(203)을 귀로(歸路)로 하고, 나머지의 코어를 예비선으로서 사용한다.
이러한 초전도 케이블을 이용한 초전도 케이블 선로의 말단부에는, 저온측과 상온측 사이를 접속하는 단말 구조가 형성된다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 단말 구조는, 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시하는 바와 같이 초전도 케이블(100)의 말단부와, 이 말단부를 수납하는 종단 접속 하우징(300)으로 구성되고, 종단 접속 하우징(300)은, 코어(102)의 말단부가 수납되는 종단 냉매조(301, 302)와, 이들 종단 냉매조(301, 302)의 외주를 덮도록 배치되는 종단 진공 단열조(303)를 구비한다. 각 코어(102)의 말단부는, 단박(段剝)되어서 제 1 초전도층(201), 제 2 초전도층(203)이 노출되고, 각각 종단 냉매조(301, 302)에 도입된다. 제 1 초전도층(201)에는, 동으로 이루어지는 리드부(311)를 내장하는 부싱(310)이 접속된다. 이 부싱(310)의 상온측에는, 자기관(312)이 배치된다. 그리고, 이 부싱(310)을 거쳐서, 저온측에서 상온측 혹은 상온측에서 저온측으로 전력을 인출할 수 있다. 또한, 제 1 초전도층(201)에 있어서 종단 냉매조(301)와 종단 냉매조(302) 사이의 근방에 배치되는 개소의 외주에는 에폭시 유닛(313)을 배치하고 있다.
이러한 초전도 케이블 선로에 있어서 교류 송전을 실행할 경우, 제 2 초전도층(203)은, 대지 전압이 필요하게 된다. 거기에서, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이 3심의 제 2 초전도층(203)을 단락부(210)에 의해 접속하고, 접지 전위를 잡기 위해 단락부(210)에 접지선(211)을 접속시킨다. 접지선(211)은, 냉매조(302), 진공 단열조(303)를 관통시켜서 상온인 외부로 인출되어 접지된다. 한편, 단극 직류 송전을 실행할 경우, 제 2 초전도층(203)에는 귀로 도체로서 제 1 초전도층(201)과 동등한 크기의 전류가 상시 흐르고, 쌍극 직류 송전을 실행할 경우, 중성선으로서 이용하는 제 2 초전도층(203)에는, 언밸런스 전류가 흐른다. 따라서, 직류 송전을 실행할 경우, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이 단락부(220)에 의해 접속한 3심의 제 2 초전도층(203)에, 부싱(221)에 내장되는 리드부(222)를 접속하고, 이 부싱(221)의 단부를 상온인 외부로 인출하고 있다. 또한, 도 8(a) 및 도 8(b)에서는, 2심의 케이블 코어(102)만 도시하고 있지만, 실제로는 3심이 존재한다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 제 2002-238144 호 공보
발명의 요약
현재의 송배전 선로는, 주로 교류용으로서 구성되어 있지만, 송전 용량이나 송전 손실 등을 고려하면 직류 송전 쪽이 훨씬 유리하다. 따라서, 교류 선로로부터 직류 선로로의 변경이 바람직한 것으로 여겨지고 있다. 이때, 케이블의 전용(轉用)은 용이하게 실행할 수 있다. 그러나 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시하는 바와 같이 교류 선로와 직류 선로에서는 제 2 초전도층에 흐르는 전류가 다른 것으로, 단말 구조가 다르기 때문에, 교류 선로를 그대로 직류 선로에 이용하기 곤란하다.
교류 선로에 있어서 제 2 초전도층에 접속되는 접지선은 흐르는 전류가 작기 때문에, 도체 부분의 단면적이 비교적 작은 것으로 좋다. 이에 대하여 직류 선로에 있어서 제 2 초전도층에 흐르는 전류가 제 1 초전도층에 흐르는 전류와 같은 정도의 크기일 경우, 이 제 2 초전도층에 접속되는 리드부는, 상기 전류를 흘릴 수 있는 설계로 하기 위해서, 도체 부분의 단면적이 큰 것이 필요하게 된다. 따라서, 교류 선로에 있어서의 접지선을 직류 선로에 있어서의 리드부에 전용해도, 필요한 전류를 흘리는 것이 거의 불가능하다. 반대로 직류 선로로부터 교류 선로로 변경하는 요구가 있을 경우 직류 선로에 있어서의 리드부를 이용해서 접지 전위를 잡는 것이 가능하여도, 상기한 바와 같이 리드부의 단면적이 크기 때문에, 리드부를 통한 열 침입이 필요 이상으로 커진다는 불량이 생긴다. 또한, 선로의 양단에 단말 구조가 마련되지만, 교류 선로에 있어서의 접지선은, 양단 중, 하나의 단부에만 접속될 경우가 있는 것에 대해 직류 선로로에 있어서의 리드부는, 양단에 마련된다. 그 때문에, 교류 선로를 직류 선로로 변경할 경우, 선로의 일단측에 리드부를 새롭 게 마련할 필요가 있고, 직류 선로를 교류 선로로 변경할 경우, 선로의 일단측의 리드부는 불필요할 뿐만 아니라, 상기한 바와 같이 열 침입의 증가를 초래한다.
또한, 부싱에 내장하는 리드부는, 원하는 전력을 얻을 수 있도록, 또는 원하는 전류를 흘릴 수 있도록, 그 도체 단면적이 설계되기 때문에, 그 후, 요구되는 전력이 변화되어도, 그 전력에 따라 간단히 변경할 수 없고, 새로운 요구에 대하여, 과부족이 생기는 것이 고려된다. 따라서, 열 침입의 지나친 증가를 발생시키는 일없이, 여러가지 요구에 대응해서 인출될 수 있는 전력의 크기를 용이하게 변경할 수 있는 구조의 개발이 요구된다. 이 인출하는 전력(전류)의 크기를 변경 가능한 구조는 초전도 케이블뿐만 아니라, 초전도 한류기, 초전도 변압기, 초전도 전력 저장 장치 등의 초전도 기기에 있어서도 요구된다.
거기에서, 본 발명의 주 목적은, 열손실을 과잉 증가시키는 일없이, 저온측에서 상온측, 혹은 상온측에서 저온측으로 인출하는 전력의 크기를 용이하게 변경할 수 있는 초전도 기기의 전력 인출 구조를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 전력의 인출 구조를 구비하는 초전도 케이블 선로를 제공하는 것이다.
본 발명은 저온측과 상온측 사이에 배치되는 인출 도체부를 착탈 가능한 구성으로 한 것으로, 상기 목적을 달성한다. 즉, 본 발명은 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입력 또는 출력을 실행하는 초전도 기기의 전력 인출 구조이며, 초전도 기기에 있는 초전도부가 수납되는 냉매조와, 이 냉매조의 외주를 덮도록 배치되는 진공 단열조와, 일단측이 상온측에 배치되고, 타단측이 초전도부에 접속되어서 저 온측과 상온측 사이에서 전기적 도통이 가능한 인출 도체부를 갖는다. 그리고, 이 인출 도체부는, 초전도부에 접속되는 저온측 도체부와, 상온측에 배치되는 상온측 도체부를 갖고, 이들 저온측 도체부와 상온측 도체부가 착탈 가능한 것으로 한다. 이하, 본 발명을 자세하게 설명한다.
본 발명 구조를 적용하는 초전도 기기로서는, 초전도 재료로 이루어지는 초전도부를 구비하는 여러가지 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 초전도 케이블, 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치 등을 들 수 있다. 초전도 케이블의 경우, 초전도부로서는, 제 1 초전도층과, 이 제 1 초전도층의 외주에 동축 형상으로 배치되는 제 2 초전도층을 구비하는 구성을 들 수 있다. 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치 등의 경우, 초전도부로서, 초전도 재료로 형성된 초전도 코일이나 초전도 전류 제한 소자 등을 들 수 있다.
상기 초전도부는 냉매조에 수납한다. 냉매조에는, 초전도부를 초전도 상태로 냉각 유지하는 냉매를 충전한다. 냉매로서는, 예컨대, 액체질소, 액체수소, 액체 헬륨 등을 들 수 있다. 이 냉매조의 외주에는, 냉매조를 덮도록 진공 단열조를 구비한다. 진공 단열조는, 내부를 소정의 진공도로 진공 소개하는 것 외에, 슈퍼인슐레이션(상품명) 등의 단열재를 배치하고, 복사열의 반사가 행하여지도록 구성해도 좋다. 이들 냉매조, 진공 단열조는, 강도가 뛰어난 스테인리스 등의 금속에 의해 형성하면 좋다.
냉매조에 수납된 초전도부에 흐르는 전류를 상온측에 흘려보내거나, 상온측에서의 전류를 초전도부에 흘릴 수 있도록, 저온측과 상온측 사이에서 전기적 도통 이 가능한 인출 도체부를 갖춘다. 이 인출 도체부는, 일단을 상온측에 배치시키고, 타단측을 초전도부에 접속시킨다. 그리고, 본 발명의 가장 특징인 것은, 이 인출 도체부가 착탈 가능한 분할 부재로 구성된다는 점에 있다. 구체적으로는, 이 인출 도체부는, 초전도부에 전기적으로 접속되는 저온측 도체부와, 상온측에 배치되는 상온측 도체부의 복수의 분할 부재로 구성된다. 이러한 분할 부재를 착탈함으로써, 인출 도체부의 도체 단면적을 변화시킬 수 있다. 즉, 저온측 도체부와 상온측 도체부를 접속시켰을 경우, 도통 가능하기 때문에, 미리 설계한 소정의 도체 단면적을 갖는 인출 도체부가 되고, 저온측 도체부와 상온측 도체부를 이탈시켰을 경우, 이 인출 도체부는, 비 도통 상태가 되기 때문에, 도통 가능한 상태에 있는 도체 단면적은 제로가 된다. 따라서, 예컨대, 도체 단면적이 같은 인출 도체부를 복수 구비할 경우, 저온측 도체부와 상온측 도체부의 접속 개수에 의해, 도통 가능한 상태에 있는 도체 단면적을 변경할 수 있다. 즉, 본 발명 구조에서는, 요구되는 전력(전류)에 따라, 접속 개수를 변화시킬 수 있고, 예컨대, 요구되는 전력이 클 경우, 접속 개수를 많게 하고, 요구되는 전력이 작을 경우, 접속 개수를 적게 할 수 있다. 이때, 사용하지 않은 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부와 비 접속 상태로 함으로써, 비 접속 상태에 있는 인출 도체부를 통한 열 침입의 증가를 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 도체 단면적이 같은 인출 도체부를 복수 구비하여, 그 접속 개수에 의해 인출 도체부 전체에 있어서 도통 상태에 있는 도체 단면적을 변화시켜도 좋지만, 도체 단면적이 다른 인출 도체부를 복수 구비하여, 접속하는 인출 도체부의 도체 단면적을 선택함으로써, 인출 도체부 전체에 있어서 도통 상태에 있는 도체 단면적을 변화시켜도 좋다. 구체적으로는, 예컨대, 도체 단면적이 큰 인출 도체부와, 도체 단면적이 작은 인출 도체부를 구비해 두고, 요구되는 전력(전류)에 따라, 단면적이 큰 인출 도체부를 접속하거나, 단면적이 작은 인출 도체부를 접속하면 좋다. 이 경우에도, 사용하지 않은 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부를 비 접속 상태로 함으로써, 비 접속 상태에 있는 인출 도체부를 통한 열 침입의 증가를 방지할 수 있다.
이렇게 본 발명 구조에서는, 요구에 따라 간단하게 도체 단면적을 변화시킬 수 있으면서, 저온측 도체부와 상온측 도체부가 접속되지 않고 있는 인출 도체부를 통한 열 침입이 행하여지는 일이 없기 때문에, 열 침입에 의한 손실을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 인출 도체부는, 통전에 의한 쥴(joule) 손실 등의 발생 손실과 열 침입에 의한 손실의 합계가 최소가 되도록 도체 단면적과 길이를 선택하는 것이 바람직하다. 특히, 복수의 인출 도체부를 구비할 경우, 각 인출 도체부는, 그 도체 단면적(S)과 길이(d)와의 비(S/d)가 일정하게 되도록 도체 단면적과 길이를 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 인출 도체부에 흐르는 전류가 작을 경우, 도체 단면적을 작게하고, 길이를 약간 짧게 하면 좋고, 인출 도체부에 흐르는 전류가 클 경우, 온도 상승의 억제도 고려해서 도체 단면적을 크게 하고, 열 절연을 도모하기 위해 길이를 약간 길게 하면 좋다. 또한, 인출 도체부의 수를 많게 하는 것으로, 인출 도체부 전체의 도체 단면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 도체 단면적이 작은 인출 도체부를 복수 합쳐서, 인출 도체부 전체의 도체 단면적을 대형화함으로써, 각 인출 도체부의 길이 방향의 크기를 보다 작게 할 수 있다. 즉, 비(S/d)가 일정하다고 하면, 도체 단면적이 크고 길이가 긴 인출 도체부의 대신으로, 복수의 도체 단면적이 작고 길이가 짧은 인출 도체부를 이용할 수 있다.
또한, 인출 도체부는 그 길이 방향에 있어서 도체 단면적이 똑같은 것만이 아니라, 그 길이 방향에 있어서 도체 단면적이 다른 형상의 것을 이용해도 좋고, 그 길이 방향에 있어서 다른 재료로 형성한 것을 이용해도 좋다. 인출 도체부의 형성 재료로서는, 도전성이 뛰어난 재료, 예컨대, 동, 동합금, 알루미늄, 알루미늄합금 등을 들 수 있다. 길이 방향에 있어서 이종의 재료에서 인출 도체부를 형성할 경우, 상기 금속 재료로부터 선택되는 적어도 2종의 금속 재료를 이용하면 좋다.
저온측 도체부 및 상온측 도체부의 보다 구체적인 구조로서는, 예를 들어, 상온측 도체부를 막대 형상체로 하고, 저온측 도체부를 막대 형상인 상온측 도체부를 결합 가능한 통형상으로 하는 것을 들 수 있다. 막대 형상인 상온측 도체부를 통형상의 저온측 도체부에 삽입하는 것으로, 양자를 접속시키는 구성으로 해도 좋지만, 저온측 도체부 및 상온측 도체부의 적어도 한쪽에 탄성 접촉자를 구비해 두고, 저온측 도체부에 상온측 도체부를 결합시킬 때, 상기 탄성 접촉자를 거쳐서 양자를 접속시키는 구성으로 해도 좋다. 이러한 탄성 접촉자는, 통형상인 저온측 도체부의 내주면에 마련해도 좋고, 막대 형상인 상온측 도체부의 외주면에 마련해도 좋고, 쌍방에 마련해도 좋다. 이러한 통형상의 부재로서, 예컨대 도체 접속용 커 넥터로서 시판되고 있는 멀티 콘택트(상품명)나, 튜울립 콘택트로 불리는 것 등을 이용해도 좋다. 튜울립 콘택트로는, 통형상 부재로서, 막대 형상체가 삽입되는 쪽은, 길이 방향으로 복수의 슬릿이 마련되어 분할되어 있고, 이들 분할편의 개구단 근방을 직경 방향으로 단축한 굴곡부를 갖고, 이 굴곡부의 탄성에 의해, 통형상 부재와 막대 형상체가 접촉되는 구성이다. 상온측 도체부는, 원하는 도체 단면적이 되도록 크기를 조정하면 좋고, 그 길이 방향에 있어서 똑같은 단면적을 갖는 형상으로서도 좋으며, 그 길이 방향에 있어서 단면적을 부분적으로 다르게 해도 좋고, 그 길이 방향에 있어서 이종의 재료로 형성해도 좋다. 또한, 저온측 도체부와 상온측 도체부를 동종의 도전성 재료로 형성해도 좋고, 이종의 도전성 재료로 형성해도 좋다.
상기 저온측 도체부 및 상온측 도체부의 구체적인 배치로서는, 예를 들어, 저온측 도체부의 일단이 냉매조, 타단이 진공 단열조에 배치되고, 상온측 도체부의 일단이 진공 단열조, 타단이 상온인 외부에 배치되는 형태를 들 수 있다. 이 형태는, 초전도부에 접속되는 저온측 도체부의 일단이 냉매조에 배치되고, 타단이 진공 단열조에 돌출해서 배치되도록 저온측 도체부를 냉매조에 고정하는 동시에, 상온측 도체부의 일단이 진공 단열조에 배치되고, 타단이 상온측인 외부로 돌출해서 배치되도록 상온측 도체부를 진공 단열조에 고정하는 것으로 실현된다. 이때, 냉매조에 있어서 저온측 도체부의 고정 부분은, 냉매조로부터 냉매가 진공 단열조에 누설하지 않도록 충분한 밀봉 구조로 하는 동시에, 저온측 도체부와 냉매조가 전기적으로 절연 되도록 절연 구조로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 저온측 도체부의 외주에 FRP나 에폭시 수지 등의 전기 절연 재료로 피복층을 마련하는 것이 바람직하다. 종래의 전력 인출 구조에서 부싱을 냉매조로부터 진공 단열조에 걸쳐서 배치할 때에 이용되고 있는 밀봉 구조나 절연 구조를 적용해도 좋다. 또한, 진공 단열조에 있어서 상온측 도체부의 고정 부분은, 진공 단열조의 진공 상태가 파괴되지 않도록 충분한 밀봉 구조로 해서 상온측 도체부와 진공 단열조가 전기적으로 절연 되도록 절연 구조로 하는 것에 더해서, 열 절연 구조로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상온측 도체부의 외주에 FRP나 에폭시 수지 등의 전기 절연성, 열 절연성이 뛰어난 재료로 피복층을 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 상온측 도체부에 있어서, 진공 단열조로부터 돌출시켜 상온측에 배치되는 개소의 외주에는, 내부에 절연 가스 등의 절연 유체를 충전시킨 자기관 등을 배치해도 좋다.
상기한 바와 같이 저온측 도체부가 냉매조에 고정되고, 상온측 도체부가 진공 단열조에 고정된 상태에서, 진공 단열조 내에 배치되는 상온측 도체부의 일단을 진공 단열조 내에 배치되는 저온측 도체부의 타단에 근접이반시킬 수 있게, 진공 단열조에 있어서 상온측 도체부가 고정되는 개소의 근방에는, 저온측 도체부와 상온측 도체부의 착탈에 따라 신축 가능한 신축부를 구비해 둔다. 이 신축부는, 예를 들어, 가요성이 뛰어난 벨로우즈 관을 이용하는 것을 들 수 있다.
상기 구성에 의해 상온측 도체부의 일단을 저온측 도체부의 타단측에 접속시키는 것으로, 인출 도체부는, 도통 상태가 되고, 저온부와 상온부 사이에서 전력 공급을 실행할 수 있다. 또한, 상온측 도체부의 일단을 저온측 도체부의 타단으로부터 이탈시키는 것으로, 인출 도체부는, 저온부와 상온부 사이를 비 도통 상태로 할 수 있는 동시에, 이 인출 도체부를 거쳐서 상온측에서 저온측으로의 열 침입을 방지할 수 있다. 특히, 이 구성에서는, 진공 단열조의 저온 진공 상태를 유지한 상태에서 상온측 도체부가 저온측 도체부에 대하여 착탈을 실행하기 때문에, 진공 단열조는, 높은 단열 성능을 계속해서 유지할 수 있다. 또한, 진공 상태로 한 진공 단열조는, 인출 도체부의 착탈에 의해, 상기 단열조 내부가 상온으로 되돌려지거나, 진공이 와해되는 일이 없기 때문에, 인출 도체부의 착탈을 실행할 때에 상기 단열조 내의 온도를 내리거나, 진공 소개(evacuation)를 별도로 실행하지 않아도 좋다.
상기 저온측 도체부 및 상온측 도체부의 다른 배치로서는, 예컨대, 저온측 도체부의 일단이 냉매조, 타단이 냉매조의 외측에 배치되고, 상온측 도체부가 진공 단열조에 마련된 삽입 구멍에 관통 삽입 배치되는 형태를 들 수 있다. 이 형태는, 상기한 바와 같이 진공 단열조에 상온측 도체부를 상시 고정해 두고, 저온측 도체부와 접속 또는 비 접속 상태로 하는 것은 아니고, 필요할 때에만 상온측 도체부를 진공 단열조 또는 후술하는 보조 진공조에 고정시키는 구성이다. 거기에서, 진공 단열조에는, 상온측 도체부가 관통 삽입 가능한 삽입 구멍을 마련해 두고, 필요할 때, 이 구멍에 상온측 도체부를 관통 삽입 배치하고, 저온측 도체부에 접속시킨다. 이때, 저온측 도체부는, 냉매조에 고정하고, 초전도부에 접속되는 일단이 냉매조에 배치되고, 타단이 냉매조의 외측, 구체적으로는, 진공 단열조, 혹은 별도로 마련한 보조 단열조에 돌출해서 배치되도록 해 둔다. 냉매조의 외측을 진공 단열조로 할 경우, 필요할 때, 삽입 구멍에 상온측 도체부를 관통 삽입 배치해서 저온측 도체부 와 접속하고, 접속 후, 진공 단열조에 상온측 도체부를 고정한다. 또한, 상온측 도체부를 저온측 도체부에 접속하지 않을(사용하지 않을) 때, 상기 삽입 구멍은, 진공 단열조의 진공 상태를 유지할 수 있게 커버 등으로 막아 둔다. 커버는, 열전도성이 낮은 FRP, 에폭시 수지 등으로 형성하면 좋다. 이 구성에서는, 상온측 도체부를 저온측 도체부에 접속할 때, 혹은 비 접속 상태로 할 때, 커버를 열어서 진공 단열조를 상온 상압(대기압)으로 되돌리고, 접속 후(혹은, 분리 후), 진공 소개를 실행한다.
냉매조의 외측을 보조 단열조로 할 경우, 진공 단열조와 별개로 보조 단열조를 마련해 둔다. 구체적으로는, 진공 단열조의 표면으로부터 냉매조에 걸쳐서 상기 삽입 구멍을 마련하고, 삽입 구멍의 내주측 공간을 진공 상태로 유지할 수 있게 보조 진공조를 마련한다. 즉, 이 구성은, 진공 단열조와는 독립한 진공 공간으로서, 보조 진공조를 마련하는 구성이다. 삽입 구멍은, 예컨대, 통형상 부재를 준비하고, 진공 단열조 및 냉매조에 통형상 부재의 양단의 개구부에 적합한 구멍을 마련하고, 냉매조 및 진공 단열조의 각 구멍과 통형상 부재의 개구부를 용접 등에 의해 접속하는 것으로 형성할 수 있다. 이러한 통형상 부재는, 예컨대, 금속과 같은 강도가 뛰어난 재료를 이용하여 비교적 얇은 통형상으로 형성한 후, 그 외주에 FRP, 에폭시 수지 등의 열 절연성이 뛰어난 재료로 피복층을 마련하고, 이 피복층이 진공 단열조측이 되도록 배치하면, 열 절연성을 높일 수 있어서 바람직하다. 보조 진공조는, 적어도 이 삽입 구멍의 내주측 공간을 갖는 것으로 해서 상온측 도체부의 길이 등에 따라 길이를 바꾸어도 좋고, 보조 진공조의 일부를 진공 단열조 로 돌출되게 해서 마련해도 좋다. 또한, 보조 진공조는 상온측 도체부에 있어서 상온인 외부에 배치시키는 개소를 제외하는 대부분이 외주에 진공층이 존재하도록 구비한다. 이 보조 진공조에는, 상온측 도체부가 관통 삽입 가능한 제 2 삽입 구멍을 마련해 두고, 필요할 때, 삽입 구멍, 제 2 삽입 구멍에 상온측 도체부를 관통 삽입 배치해서 저온측 도체부와 접속하고, 접속 후, 보조 단열조에 상온측 도체부를 고정한다. 또한, 상온측 도체부를 저온측 도체부와 접속하지 않을(사용하지 않을) 때, 제 2 삽입 구멍은, 보조 단열조의 진공 상태를 유지할 수 있게 FRP, 에폭시 수지 등으로 이루어지는 커버 등으로 막아 두면 좋다. 이 구성에서는, 상온측 도체부를 저온측 도체부에 접속할 때, 혹은 비 접속 상태로 할 때, 커버를 열어서 보조 단열조만을 상온상압(대기압)으로 되돌리고, 접속 후(혹 분리 후), 보조 단열조의 진공 소개를 하는 것만으로도 좋고, 진공 단열조의 진공 상태를 유지한 채로, 인출 도체부의 착탈을 실행할 수 있다.
상기 진공 단열조에 삽입 구멍을 구비하는 구성에서도, 냉매조에 있어서 저온측 도체부의 고정 부분에는, 냉매조로부터 냉매가 진공 단열조나 보조 단열조에 누설되지 않도록 충분한 밀봉 구조로 하는 동시에, 저온측 도체부와 냉매조가 전기적으로 절연되도록 절연 구조로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 저온측 도체부의 외주에 FRP나 에폭시 수지 등의 전기 절연 재료로 피복층을 마련하는 것이 바람직하다. 종래의 전력 인출 구조에서 부싱을 냉매조로부터 진공 단열조에 걸쳐서 배치할 때에 이용되고 있는 밀봉 구조나 절연 구조를 적용해도 좋다. 또한, 진공 단열조 또는 보조 단열조에 있어서 상온측 도체부의 고정은, 진공 소개 후의 진공 단열조 또는 보조 단열조의 진공 상태가 파괴되지 않도록 충분한 밀봉 구조로 해서 상온측 도체부와 진공 단열조 또는 보조 단열조가 전기적으로 절연되도록 절연 구조로 하는 것에 더하여, 열 절연 구조로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상온측 도체부의 외주에 FRP나 에폭시 수지 등의 전기 절연성, 열 절연성이 뛰어난 재료로 피복층을 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 상온측 도체부에 있어서, 진공 단열조 또는 보조 단열조로부터 돌출되게 해서 상온측에 배치되는 개소의 외주에는, 내부에 절연 가스 등의 절연 유체를 충전시킨 자기관 등을 배치해도 좋다.
이 삽입 구멍을 갖는 구성에 있어서도, 상온측 도체부의 일단을 삽입 구멍에 관통 삽입시켜서, 저온측 도체부에 접속하는 것으로, 상기 상온 도체부를 상시 진공 단열조에 고정해 두는 구성과 같이, 인출 도체부는, 도통 상태가 되고, 저온부와 상온부 사이에서 전력 공급을 실행할 수 있다. 또한, 상온측 도체부를 삽입 구멍으로부터 빼내고, 저온측 도체부에서 이탈시키는 것으로, 인출 도체부는, 저온부와 상온부 사이를 비 도통 상태로 하는 동시에, 이 인출 도체부를 거쳐서 상온측에서 저온측으로의 열 침입을 방지할 수 있다.
이러한 인출 도체부는, 예컨대, 초전도 기기를 초전도 케이블로 하고, 이 초전도 케이블을 이용하여 케이블 선로를 구축하는 경우, 선로의 종단부에 형성하는 단말 구조에 구비하는 것을 들 수 있다. 특히, 초전도 케이블이 초전도부로서, 제 1 초전도층과, 제 1 초전도층의 외주에 마련되는 전기 절연층을 거쳐서 제 1 초전도층과 동축 형상으로 배치되는 제 2 초전도층과의 2층을 갖출 경우, 제 1 초전도층 및 제 2 초전도층의 적어도 한쪽에, 상기 인출 도체부를 구비하는 것이 바람직 하다. 즉, 제 1 초전도층에만 인출 도체부를 마련해도 좋고, 제 2 초전도층에만 인출 도체부를 마련해도 좋고, 제 1 초전도층 및 제 2 초전도층의 쌍방에 인출 도체부를 마련해도 좋다.
예컨대, 제 2 초전도층에 인출 도체부를 마련했을 경우, 이 인출 도체부의 착탈에 의해 도체 단면적을 적절한 크기로 변경함으로써, 교류 송전 선로에서 직류 송전 선로로의 변경이나, 직류 송전 선로에서 교류 송전 선로로의 변경을 간단히 실행할 수 있다. 이때, 사용하지 않는 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부는, 이탈해 두는 것으로 이 인출 도체부를 통한 열 침입을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 초전도층 및 제 2 초전도층의 쌍방에 인출 도체부를 마련했을 경우, 상기 송전 종류의 변경 외에, 요구되는 전력이 변경되었을 때, 인출 도체부의 착탈에 의해 도체 단면적을 적절한 크기로 변경함으로써, 과부족 없이 요구 전력의 공급을 실행할 수 있다. 이때, 상기와 같이 사용하지 않는 인출 도체부는, 비 접속 상태로 함으로써, 이 인출 도체부를 통한 열 침입의 방지를 도모할 수 있다.
그 외, 초전도 기기를 초전도 케이블로 하고, 이 초전도 케이블을 이용하여 케이블 선로를 구축하는 경우, 선로 도중의 임의의 개소에 상기 인출 도체부를 마련해 두어도 좋다. 선로 도중의 인출 도체부의 착탈에 의해 도체 단면적을 적절한 크기로 함으로써, 부하의 크기에 따라 인출될 수 있는 전력을 변경하거나, 송배전 루트(route)의 변경에 대응할 수 있다. 이때도 상기와 같이 사용하지 않는 인출 도체부는, 이탈해 두고, 열 침입의 증대를 방지해 둔다. 또한, 선로 도중에 인출 도체부를 마련하는 구성은, 절연성을 고려하면, 절연 구조의 형성이 용이한 저 전 압 송전 선로(배전 선로)에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명 구조를 적용하는 초전도 기기에 있어서, 초전도 케이블의 보다 구체적인 구성으로서는, 단열관 내에 1심 이상의 케이블 코어를 수납한 구성을 들 수 있다. 단열관은, 내관과 외관의 이중 구조로, 내관과 외관 사이를 진공 소개한 구성을 들 수 있다. 내관의 외주에 슈퍼인슐레이션(상품명) 등의 단열재를 두루 감은 단열층을 갖고 있어도 좋다. 이러한 단열관은, 강도가 뛰어난 스테인리스 등의 금속으로 형성되고, 가요성이 뛰어난 주름관(corrugated pipe)을 이용하는 것이 바람직하다. 케이블 코어는, 중심으로부터 순차로 포머, 제 1 초전도층, 전기 절연층, 제 2 초전도층, 보호층을 갖는 구성을 들 수 있다. 전기 절연층의 내주측(제 1 초전도층의 외주측)이나 전기 절연층의 외주측(제 2 초전도층의 내주측)에 반도전층을 마련해도 좋다. 본 발명에서는, 상기 케이블 코어를 단열관 내에 1심으로 구비하는 단심 케이블을 이용해도 좋고, 복수심 구비하는 다심 케이블을 이용해도 좋다. 케이블 코어가 수납되는 내관 내에 있어서 코어의 외주와 내관의 내주로 둘러 싸여지는 공간이 초전도부(제 1 초전도층이나 제 2 초전도층)을 냉각하는 냉매의 유통로가 된다. 냉매로서는, 액체 질소 등을 들 수 있다.
발명의 효과
상기한 바와 같이 본 발명 구조는, 인출 도체부를 저온측과 상온측으로 분할하고, 양자를 착탈 가능한 구성으로 함으로써, 도체 단면적을 용이하게 변화시킬 수 있다. 즉, 인출 도체부의 저온측과 상온측을 접속하는 것으로 원하는 도체 단면적을 확보해서 송전을 가능하게 하고, 양자를 이탈시킴으로써, 인출 도체부를 통 한 열 침입을 방지한다. 이러한 구성의 본 발명 구조를 초전도 케이블 선로에 이용할 경우, 예컨대, 교류 선로로부터 직류 선로로, 또는 직류 선로로부터 교류 선로로 용이하게 변경할 수 있다. 또한, 본 발명 구조를 초전도 케이블 선로에 이용할 경우, 인출 도체부의 착탈을 실행하는 것으로 도체 단면적을 변화시키고, 열 침입을 과잉 증가시키는 일없이, 요구에 응한 전력을 인출할 수 있다. 또한, 본 발명 구조를 초전도 케이블 선로의 임의의 개소에 마련해 두는 것으로, 루트 변경 등에 의해 전력 인출 개소가 변경이 되어도, 간단히 대처할 수 있다.
또한, 본 발명 구조는, 초전도 케이블뿐만 아니라, 저온측과 상온측 사이에서 전력의 수수를 실행하는 그 밖의 초전도 기기, 예컨대, 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치 등에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명 전력 인출 구조의 개략적인 구성도로서, 상온측 도체부가 진공 단열조에 고정되는 예를 개시한 도면,
도 2(a)는 본 발명 전력 인출 구조에 이용되는 인출 도체부의 개략적인 구성도로서, 상온측 도체부의 단면적이 길이 방향으로 똑같으며, 단면적이 크고 길이가 긴 예를 도시하는 도면,
도 2(b)는 본 발명 전력 인출 구조에 이용되는 인출 도체부의 개략적인 구성도로서, 상온측 도체부의 단면적이 길이 방향으로 똑같으며, 단면적이 작고, 길이가 짧은 예를 도시하는 도면,
도 2(c)는 본 발명 전력 인출 구조에 이용되는 인출 도체부의 개략적인 구성도로서, 상온측 도체부의 단면적이 길이 방향으로 다른 예를 개시하는 도면,
도 3은 본 발명 전력 인출 구조로서, 상온측 도체부가 진공 단열조에 상시 고정되지 않는 예를 개시하는 개략적인 구성도,
도 4(a)는 본 발명 전력 인출 구조로서, 상온측 도체부가 진공 단열조에 상시 고정되지 않는 예를 개시하는 개략적인 구성도이며, 상온측 도체부가 짧은 예를도시하는 도면,
도 4(b)는 본 발명 전력 인출 구조로서, 상온측 도체부가 진공 단열조에 상시 고정되지 않는 예를 개시하는 개략적인 구성도이며, 상온측 도체부가 긴 예를 도시하는 도면,
도 5(a)는 본 발명 전력 인출 구조를 구비하는 초전도 케이블 선로에 있어서, 단말 부분의 개략적인 구성도로서, 교류 송전 선로의 예를 개시하는 도면,
도 5(b)는 본 발명 전력 인출 구조를 구비하는 초전도 케이블 선로에 있어서, 단말 부분의 개략적인 구성도로서, 직류 송전 선로의 예를 개시하는 도면,
도 6은 본 발명 전력 인출 구조를 구비하는 초전도 변압기의 개략적인 구성도,
도 7은 3심 일괄형의 초전도 케이블의 개략을 도시하는 단면 구성도,
도 8(a)는 종래의 초전도 케이블 선로의 단말 구조를 도시하는 개략적인 구성도로서, 교류 송전 선로에 구비되는 단말 구조 예를 개시하는 도면,
도 8(b)는 종래의 초전도 케이블 선로의 단말 구조를 도시하는 개략적인 구 성도로서, 직류 송전 선로에 구비되는 단말 구조 예를 개시하는 도면.
부호의 설명
10: 초전도부 20: 냉매조
21: 저온측 밀봉부 30: 진공 단열조
31: 상온측 밀봉부 32: 신축부
35A, 35B: 삽입 구멍 35C: 제 2 삽입 구멍
36: 커버 37: 보조 단열조
38: 피복층 40, 40A, 40B, 40C: 인출 도체부
41: 저온측 도체부 42: 상온측 도체부
43: 리드 44: 접지선
50: 종단 접속 하우징 51, 52: 종단 냉매조
53: 종단 진공 단열조 60: 부싱
61: 리드부 62: 자기관
63: 에폭시 유닛 70: 단락부
100: 초전도 케이블 101: 단열관
101a: 외관 101b: 내관
102: 케이블 코어 103: 공간
104: 방식층 200: 포머
201: 제 1 초전도층 202: 전기 절연층
203: 제 2 초전도층 204: 보호층
210, 220: 단락부 211: 접지선
221: 부싱 222: 리드부
300: 종단 접속 하우징 301, 302: 종단 냉매조
303: 종단 진공 단열부 310: 부싱
311: 리드부 312: 자기관
313: 에폭시 유닛
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 도면에 있어서 동일 부호는 동일한 물건을 도시한다. 도면의 치수 비율은 설명하는 것과 반드시 일치하지 않는다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명 전력 인출 구조의 개략적인 구성도이다. 본 발명 전력 인출 구조는, 초전도 기기에 제공되는 초전도부(10)가 수납되는 냉매조(20)와, 이 냉매조(20)의 외주를 덮도록 배치되는 진공 단열조(30)와, 일단측이 상온측에 배치되고, 타단측이 초전도부(10)에 접속되어서, 저온측과 상온측 사이에서 전기적 도통을 이루는 것이 가능한 인출 도체부(40)를 갖춘다. 그리고, 본 발명 전력 인출 구조의 가장 특징이라고 하는 것은, 인출 도체부(40)가 상온측과 저온측으로 분할되어 있고, 양자가 착탈 가능한 점에 있다. 즉, 인출 도체부(40)는 저온측에 배치되어 초전도부(10)에 접속되는 저온측 도체부(41)와, 상온측에 배치되어 저온측 도체부(41)에 대하여 착탈 가능한 상온측 도체부(42)를 구비한다.
초전도 기기에 제공되는 초전도부(10)는 산화물계 초전도 재료 등의 초전도 재료로 형성되어 냉매조(20) 내에 수납된다. 초전도부(10)로서는, 예를 들어 초전도 케이블의 초전도 도체나 초전도 실드층, 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치의 초전도 코일, 초전도 전류 제한 소자 등을 들 수 있다. 이 냉매조(20)에는, 초전도부(10)를 초전도 상태로 유지하기 위해서 냉각을 실행하는 냉매가 유통된다. 이 냉매조(20)의 외주에는, 상온인 외부로부터의 열 침입을 저감하기 위해, 진공 단열조(30)가 배치된다. 본 예에 있어서 이들 냉매조(20) 및 진공 단열조(30)는 강도가 뛰어난 스테인리스제의 용기를 이용했다. 또한, 진공 단열조(30) 내에는, 슈퍼인슐레이션과 같은 단열재를 배치하는 동시에, 소정의 진공도로 진공 소개를 하고 있다.
이러한 초전도부(10)에 있어서 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입력 또는 출력을 실행하는 개소에, 상기 인출 도체부(40)를 이용한 전력 인출 구조를 형성한다. 본 예로 사용한 인출 도체부(40)는 저온측 도체부(41)가 냉매조(20)에 고정되고, 상온측 도체부(42)가 진공 단열조(30)에 고정된 구성이며, 진공 단열조(30)의 진공 상태가 유지된 상태에서 저온측 도체부(41)에 대하여 상온측 도체부(42)를 착탈할 수 있는 구성이다. 즉, 이 구성에서는 인출 도체부(40)의 착탈을 실행할 때, 진공 단열조(30)를 상온상압(대기압)으로 돌려줄 필요가 없다.
본 예에서는, 상온측 도체부(42)를 소정의 단면적을 갖는 막대 형상체로 하고, 저온측 도체부(41)를 막대 형상의 상온측 도체부(42)가 결합 가능한 통형상체로 했다. 또한, 통형상체의 내주면에는, 탄성 접촉자(도시하지 않음)를 복수 구비하고 있고, 저온측 도체부(41)에 상온측 도체부(42)를 결합시킬 때, 탄성 접촉자를 거쳐서 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)가 강고하게 접촉되는 구성이다. 이들 접촉자가 상온측 도체부(42)의 외주면에 접촉하는 것으로, 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)는, 도통 가능한 상태가 된다. 이러한 저온측 도체부(41) 및 상온측 도체부(42)는 어느 것이나 동과 같은 도전성 재료로 형성했다. 이 구성에 의해, 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)에 집어넣는 것으로 양쪽 부분(41, 42)은 전기적으로 접속되어서, 저온측과 상온측 사이의 전력의 수수를 가능하게 하고, 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)로부터 뽑아내는 것으로 양쪽 부분(41, 42)은 비 도통 상태가 된다.
상기 저온측 도체부(41)는 냉매조(20)에 고정되어 있다. 구체적으로는, 일단을 초전도부(10)에 전기적으로 접속시켜, 이 접속측이 냉매조(20) 내에 배치된다. 그리고, 타단이 진공 단열조(30)에 돌출해서 배치된다. 이 저온측 도체부(41)에 있어서 냉매조(20)의 고정 개소에는, 냉매조(20)로부터 진공 단열조(30)에 냉매가 유출하거나, 냉매조(20)와 저온측 도체부(41)가 전기적으로 접속되는 것을 방지하기 위해, 그 외주에 FRP와 같은 절연 재료로 저온측 밀봉부(21)를 마련하고 있다.
상기 상온측 도체부(42)는 진공 단열조(30)에 고정되어 있다. 구체적으로는, 일단이 진공 단열조(30) 내에 배치되고, 타단이 상온인 외부로 돌출해서 배치된다. 이 상온측 도체부(42)에 있어서 진공 단열조(30)의 고정 개소에는, 진공 단열조(30)의 진공 상태가 파괴되거나, 진공 단열조(30)와 상온측 도체부(42)가 전기적으로 접속되거나, 외부로부터의 열 침입이 증대하거나 하는 것을 방지하기 위해, 그 외주에 FRP와 같은 전기 절연성, 열 절연성이 뛰어난 재료로 상온측 밀봉부(31)를 마련하고 있다. 또한, 상온측 도체부(42)에 있어서, 상온측에 배치되는 타단측에는, 외부의 기기 등과 접속되는 리드(43)를 부착할 수 있다. 또한, 상온측 도체부(42)에 있어서, 상온측에 배치되는 타단측에는, 내부에 절연 가스 등의 절연 유체를 충전시킨 자기관 등을 배치해도 좋다. 이들 리드, 자기관에 관한 구성은, 후술하는 실시예 2, 3에 관해서도 같다.
그리고, 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)에 대하여 근접 배반시킬 때, 상온측 도체부(42)의 이동에 따라 진공 단열조(30)가 파괴되지 않도록, 진공 단열조(30)에 있어서 상온측 도체부(42)의 고정 개소 근방에는, 신축부(32)를 마련하고 있다. 본 예에 있어서 신축부(32)는 강도 및 가요성이 뛰어난 스테인리스제 주름관을 이용했다.
상기 구성을 구비하는 본 발명 전력 인출 구조는, 저온측 도체부(41)에 상온측 도체부(42)를 접속하는 것으로, 인출 도체부(40)가 도통 상태가 되고, 저온측 도체부(41)로부터 상온측 도체부(42)를 이탈시킴으로써, 인출 도체부(40)가 비 도통 상태가 된다. 그 때문에, 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)의 접속수를 변화시키는 것으로, 인출 도체부(40)의 도체 단면적을 용이하게 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 본 발명 구조에서는, 필요한 전력(전류)에 응한 도체 단면적을 확보할 수 있도록 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속시킬 수 있고, 사용하지 않은 인출 도체부는, 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속시키지 않는 상태로서 둘 수 있다. 따라서, 복수의 인출 도체부(40)를 구비하고 있어도, 사용하지 않은 인출 도체부를 통한 열 침입을 방지할 수 있다. 이렇게 본 발명 전력 인출 구조는, 요구에 따라 도체 단면적을 용이하게 변경 가능한 동시에, 지나친 열 침입을 방지할 수 있다.
이하에 설명하는 인출 도체부에 관한 사항은, 실시예 2, 3에 있어서도 같다. 상기 실시예 1에서는, 2개의 인출 도체부를 구비하는 예를 설명했지만, 1개 만이라도 좋고, 3개 이상의 인출 도체부를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 이 예에서는, 단면적이 길이 방향으로 똑같아서, 같은 단면적을 갖는 인출 도체부를 2개 사용하였지만, 이렇게 같은 단면적을 갖는 복수의 인출 도체부를 구비할 경우, 접속 개수를 변화시키는 것으로, 도통 상태에 있는 도체 단면적을 변경할 수 있다.
또한, 단면적이 다른 인출 도체부를 짝지워서 복수 구비하고 있어도 좋다. 예를 들면, 한쪽의 인출 도체부(40A)를 도 2(a)에 도시하는 바와 같이 단면적(S1)이 크고, 길이(d1)가 긴 것으로 하고, 다른쪽의 인출 도체부(40B)을 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 단면적(S2)가 작고, 길이(d2)가 짧은 것으로 하여도 좋다. 이 경우, 접속하는 인출 도체부를 선택함으로써, 도통 상태에 있는 도체 단면적을 변경할 수 있다. 예를 들어, 큰 전력(전류)이 요구될 경우는, 인출 도체부(40A)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속하고, 인출 도체부(40B)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 이탈시키고, 작은 전력(전류)이 요구될 경우는, 상기와 반대, 즉, 인출 도체부(40A)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 이탈시키고, 인출 도체부(40B)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속시키면 좋다.
같은 단면적을 갖는 인출 도체부에 있어서, 도전율이 다른 재료로 형성한 것을 복수 구비하고, 접속하는 인출 도체부를 선택함으로써, 요구되는 전력(전류)에 대응하도록 해도 좋다. 예를 들면, 큰 전력이 요구될 경우에는, 도전율이 높은 재료로 이루어지는 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부를 접속하고, 도전율이 낮은 재료로 이루어지는 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부를 이탈시키고, 작은 전력이 요구될 경우는, 상기와 반대로 도전율이 높은 재료로 이루어지는 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부를 이탈시키고, 도전율이 낮은 재료로 이루어지는 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부를 접속시키면 좋다. 또한, 인출 도체부의 길이 방향으로 단면적이 똑같으며, 길이 방향으로 도전율이 다른 재료로 이루어지는 인출 도체부를 복수 구비하고, 접속하는 인출 도체부를 선택함으로써, 출입력되는 전력을 변화시켜도 좋다.
그 외, 도 2(c)에 도시하는 인출 도체부(40C)와 같이, 상온측 도체부(42)의 길이 방향에 있어서 단면적이 다른 것을 이용해도 좋다. 이 인출 도체부(40C)의 상온측 도체부(42)는 길이(d3)로, 단면적(S31)이 작은 부분과, 단면적(S32)이 큰 부분을 갖는다. 또한, 이들 인출 도체부(40A, 40B, 40C)를 짝지워서 복수 구비할 경우, 어느 것이나 단면적(S)과 길이(d)의 비(S/d)가 일정해지도록 해 둔다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서는, 상온측 도체부를 진공 단열조에 상시 고정해 두는 예를 설명했지만, 이 예 및 후술하는 실시예 3에서는, 상온측 도체부가 진공 단열조에 상시 고정되지 않는 예를 설명한다. 도 3은, 본 발명 전력 인출 구조이며 진공 단열조에 상온측 도체부가 관통 삽입 가능한 삽입 구멍을 갖는 예를 개시하는 개략적인 구성도이다. 이 예에 도시하는 본 발명 전력 인출 구조는, 초전도 기기에 제공되는 초전도부(10)가 수납되는 냉매조(20)와, 이 냉매조(20)의 외주를 덮도록 배치되는 진공 단열조(30)와, 일단측이 상온측에 배치되고, 타단측이 초전도부(10)에 접속되어서, 저온측과 상온측 사이에서 전기적 도통을 이루는 것이 가능한 인출 도체부(40)를 갖춘다. 인출 도체부(40)는 저온측에 배치되어 초전도부(10)에 접속되는 저온측 도체부(41)와, 상온측에 배치되어 저온측 도체부(41)에 대하여 착탈 가능한 상온측 도체부(42)를 구비한다. 저온측 도체부(41)는 냉매조(20)에 고정되어, 일단이 냉매조(20) 내측에, 타단이 냉매조(20)의 외측에 있는 진공 단열조(30)에 돌출해서 배치된다. 또한, 저온측 도체부(41)에 있어서 냉매조(20)의 고정 개소에는, 저온측 밀봉부(21)를 마련하고 있다. 이와 같은 점은, 실시예 1과 같은 구성이며, 다른 점은, 본 예로 사용한 인출 도체부(40)의 상온측 도체부(42)가 진공 단열조(30)에 상시 고정되지 않고 있는 것에 있다. 이하, 이 점을 중심으로 설명한다.
본 예로 사용한 인출 도체부(40)는 실시예 1과 같은 구성의 것을 이용했다. 즉, 상온측 도체부(42)로서 소정의 단면적을 갖는 막대 형상체를 이용하고, 저온측 도체부(41)로서 막대 형상의 상온측 도체부(42)가 결합 가능한 통형상체에서, 내주면에 복수의 탄성 접촉자(도시하지 않음)를 갖는 것을 이용했다. 따라서, 이 인출 도체부(40)는 실시예 1과 같이, 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)에 집어넣는 것으로 탄성 접촉자를 거쳐서 양자가 접속되어서 도통 상태가 되고, 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)로부터 뽑는 것으로 비 도통 상태가 된다.
그리고, 이 예에 도시하는 진공 단열조(30)는 상기 단열조(30)의 표리를 관통하고, 상온측 도체부(42)가 관통 삽입 가능한 삽입 구멍(35A)을 갖고 있다. 삽입 구멍(35A)은 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)에 접속시킬 때, 상온측 도체부(42)가 관통 삽입 배치되고, 접속 후, 상온측 도체부(42)가 고정된다. 상온측 도체부(42)의 고정 개소에는, 실시예 1과 같이, 진공 단열조(30)의 진공 상태의 유지 등을 목적으로서, 상온측 밀봉부(31)을 마련하고 있다. 한편, 상온측 도체부(42)와 저온측 도체부(41)를 떼어내서 비 접속 상태로 할 경우, 상온측 도체부(42)를 진공 단열조(30)에 고정해 두지 않고, 조(30)의 외부에 놓아둔다. 이때, 삽입 구멍(35A)은, 진공 단열조(30)의 진공 상태를 유지하기 위해, 커버(36)로 막아 둔다. 본 예에 있어서 커버(36)는 FRP로 형성했다.
상기 구성을 구비하는 본 발명 전력 인출 구조는, 삽입 구멍(35A)에 상온측 도체부(42)를 관통 삽입시켜서 저온측 도체부(41)에 접속하는 것으로, 인출 도체부(40)가 도통 상태가 되고, 저온측 도체부(41)로부터 상온측 도체부(42)를 이탈시킴으로써, 인출 도체부(40)가 비 도통 상태가 된다. 그 때문에, 실시예 1과 같이 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)의 접속수를 변화시키는 것으로, 인출 도체부(40)의 도체 단면적을 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 필요로 되는 전력에 응한 도체 단면적이 되도록 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속하고, 사용하지 않은 인출 도체부의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속시키지 않는 것으로, 복수의 인출 도체부(40)를 구비하고 있어도, 사용하지 않은 인출 도체부를 통한 열 침입을 방지할 수 있다. 이렇게 본 발명 전력 인출 구조는, 요구에 따라 도체 단면적을 용이하게 변경 가능하고, 또한 지나친 열 침입을 방지할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 인출 도체부를 2개 마련했을 경우를 도시하고 있지만, 1개로도 좋고, 3개 이상 마련해도 좋다. 또한, 상온측 도체부를 저온측 도체부에 접속시킬 때, 삽입 구멍의 덮개를 열어, 진공 단열조 내를 상온상압(대기압)으로 되돌리고 나서 실행한다. 그리고, 접속해서 상온측 도체부를 진공 단열조에 고정한 후, 진공 단열조를 소정의 진공도로 진공 소개를 실행하면 좋다. 또한, 상온측 도체부와 저온측 도체부를 떼어낼 때도 마찬가지로 진공 단열조 내를 상온상압으로 되돌리고, 다시 진공 소개를 실행하면 좋다.
(실시예 3)
상기 실시예 2에서는, 진공 단열조만을 갖춘 예를 개시했지만, 이 예에서는, 진공 단열조와 별도로 보조 단열조를 갖춘 예를 설명한다. 도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명 전력 인출 구조이며 상온측 도체부가 관통 삽입 배치되는 보조 단열조를 구비하는 예를 개시하는 개략적인 구성도이며, 도 4(a)는 상온측 도체부의 길이가 짧은 예, 도 4(b)는 상온측 도체부의 길이가 긴 예를 도시한다. 이 예에 도시하는 본 발명 전력 인출 구조는, 기본적 구조는 실시예 2와 같아서, 삽입 구멍(35B)이 진공 단열조(30)의 표면으로부터 냉매조(20)에 걸쳐서 마련되고, 이 구멍(35B)의 내주측 공간을 진공 상태로 유지하는 보조 단열조(37)를 구비하는 점이 다르다. 이하, 이 같은 점을 중심으로 설명한다.
본 예에 있어서 삽입 구멍(35B)은, 아래와 같이 형성했다. 저온측 도체부(41), 상온측 도체부(42)가 관통 삽입 가능한 통형상 부재를 준비하고, 이 통형상 부재의 개구부에 대응한 구멍을 진공 단열조(30), 냉매조(20) 각각에 마련한다. 통형상 부재는, 강도가 뛰어난 스테인리스제 파이프를 이용했다. 그리고, 진공 단열조(30)와 냉매조(20) 사이에 통형상 부재를 배치하고, 통형상 부재의 한쪽의 개구부를 진공 단열조(30)의 구멍에 용접 등에 의해 고정하고, 다른쪽의 개구부를 냉매조(20)의 구멍에 용접 등에 의해 고정하는 것으로 삽입 구멍(35B)을 형성했다. 본 예에서는, 이 삽입 구멍(35B)의 외주측, 즉, 진공 단열조(30)에 배치되는 쪽에는, 냉매조(20)나 진공 단열조(30)로의 열전도를 저감하기 위해, FRP 등의 열전도성이 낮은 재료로 피복층(38)을 형성했다.
이 삽입 구멍(35B)의 냉매조측에 저온 도체부(41)를 고정하고 있다. 즉, 저온측 도체부(41)는 일단이 냉매조(20), 타단이 냉매조(20)의 외측에 있는 삽입 구멍(35B)의 내주측 공간[보조 단열조(37) 내]에 배치된다. 본 예에서는, 냉매조(20)로부터 삽입 구멍(35B)의 내주측 공간[보조 단열조(37) 내]에 냉매가 누설하거나, 저온측 도체부(41)와 냉매조(20)나 삽입 구멍(35)이 전기적으로 접속되거나 하는 것을 방지하거나, 삽입 구멍(35) 근방의 열전도성을 저감하기 위해, 저온측 도체부(41)의 외주에 FRP와 같은 열 절연성, 전기 절연성이 뛰어난 재료로 저온측 밀봉부(21)를 마련하고 있다.
그리고, 이 삽입 구멍(35B)의 내주측 공간을 진공 상태로 유지하기 위해, 보조 단열조(37)를 마련하고 있다. 본 예에서는, 보조 단열조(37)의 일부로서 삽입 구멍(35B)의 내주측 공간을 포함하고, 보조 단열조(37)의 외부를 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 진공 단열조(30)의 표면으로부터 돌출시켜 마련하고 있다. 이 보조 단열조(37)는 진공 단열조(30)와 같이 스테인리스로 형성하고, 상기 단열조(30)로부터 돌출되게 한 부분은, 용접으로 진공 단열조(30)에 고정하고 있다. 또한, 이 돌출시킨 부분에는, 상온측 도체부(42)를 관통 삽입할 수 있게 제 2 삽입 구멍(35C)을 마련하고 있다. 제 2 삽입 구멍(35C)은, 상온측 도체부(42)를 저온측 도체부(41)에 접속시킬 때, 상온측 도체부(42)가 관통 삽입 배치되고, 접속 후, 상온측 도체부(42)가 고정된다. 따라서, 고정된 상온측 도체부(42)의 외주에는, 상온인 외부에 배치되는 일부를 제외하고, 보조 단열조(37)가 존재한다. 상온측 도체부(42)의 고정 개소에는, 실시예 1,2와 같이, 진공 단열조(30)의 진공 상태의 유지 등을 목적으로서, 상온측 밀봉부(31)를 마련하고 있다. 한편, 상온측 도체부(42)와 저온측 도체부(41)를 비 접속 상태로 할 경우, 실시예 2와 같이 상온측 도체부(42)를 진공 단열조(30)에 고정해 두지 않고, 조(30)의 외부에 놓아둔다. 이때, 제 2 삽입 구멍(35C)은, 진공 단열조(30)의 진공 상태를 유지하기 위해, FRP 등으로 형성한 커버(도시하지 않음)로 막아 둔다.
상기 구성을 구비하는 본 발명 전력 인출 구조는, 삽입 구멍(35B), 제 2 삽입 구멍(35C)에 상온측 도체부(42)를 관통 삽입시켜서 저온측 도체부(41)에 접속하는 것으로, 인출 도체부(40)가 도통 상태가 되고, 저온측 도체부(41)로부터 상온측 도체부(42)를 이탈시킴으로써, 인출 도체부(40)가 비 도통 상태가 된다. 그 때문에, 실시 예 2와 같이 본 발명 전력 인출 구조는, 요구에 따라 도체 단면적을 용이하게 변경 가능하고, 또한 지나친 열 침입을 방지할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 인출 도체부를 하나만 도시하고 있지만, 실시예 1,2에 도시하는 바와 같이 2개로도 좋고, 3개 이상 마련해도 좋다. 또한, 상온측 도체부를 저온측 도체부에 접속시킬 때, 제 2 삽입 구멍의 커버를 열어, 보조 단열조 내를 상온상압(대기압)으로 되돌리고나서 실행한다. 그리고, 상온측 도체부와 저온측 도체부를 접속해서 상온측 도체부를 보조 단열조에 고정한 후, 보조 단열조만을 소정의 진공도로 진공 소개를 실행하면 좋다. 또한, 상온측 도체부와 저온측 도체부를 떼어낼 때도 마찬가지로 보조 단열조 내부만을 상온상압으로 되돌리고, 다시 진공 소개를 실행하면 좋다. 본 예에서는, 실시예 2와 달리, 진공 단열조와 별도로 보조 단열조를 구비하는 것으로, 인출 도체부의 착탈 시에, 진공이 파괴되는 보조 단열조의 진공 소개만을 다시 하면 좋고, 진공 단열조는, 진공 상태를 유지한 재로 있는 것이 가능하다. 또한, 보조 단열조의 크기는, 인출 도체부의 크기, 길이에 따라 적절하게 변경하면 좋고, 예컨대, 상온측 도체부(42)가 짧을 경우, 보조 단열조(37)의 길이[도 4에서는 진공 단열조(30)로부터 도출되는 길이]는 도 4(a)에 도시하는 바와 같이 짧게 하면 좋고, 상온측 도체부(42)가 길 경우, 보조 단열조(37)의 길이[도 4에서는 진공 단열조(30)로부터 돌출되는 길이]는 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 길게 하면 좋다.
(적용예 1)
상기 실시예 1에 도시하는 본 발명 전력 인출 구조의 적용예를 설명한다. 이 예에서는, 초전도 케이블 선로의 단말 구조로서, 본 발명 전력 인출 구조를 형성했을 경우를 설명한다. 도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명 전력 인출 구조를 구비하는 초전도 케이블 선로의 단말 부분의 개략적인 구성도이며, 도 5(a)는 교류 송전 선로의 경우, 도 5(b)는 직류 송전 선로의 경우를 도시한다.
본 예에서는, 도 7에 도시하는 3심 일괄형의 초전도 케이블을 이용한 선로를 사용했다. 즉, 3심의 케이블 코어(102)를 단열관(101) 내에 수납한 초전도 케이블(100)을 이용한다. 각 코어(102)는 중심으로부터 순서대로 포머(200), 제 1 초전도층(201), 전기 절연층(202), 제 2 초전도층(203), 보호층(204)을 갖고 있고, 제 1 초전도층(201) 및 제 2 초전도층(203)은, 비스무스(Bismuth)계 산화물과 같은 초전도 재료로 구성되다. 단열관(101)은, 외관(101a)와 내관(101b)으로 이루어지는 이중 구조로, 어느 것이나 스테인리스제의 주름관으로 이루어진다. 양쪽관(101a, 101b)의 사이는, 소정의 진공도로 진공 배기 됨과 동시에, 슈퍼인슐레이션(상품명)과 같은 단열재로 이루어지는 단열층을 구비한다. 또한, 내관(101b) 내의 공간(103)은 제 1 초전도층(201), 제 2 초전도층(203)을 냉각하는 액체 질소와 같은 냉매가 유통되는 냉매 유통로이다. 단열관(101)의 외주에는, 방식층(104)을 구비한다. 또한, 도 5(a) 및 도 5(b)에서는, 2심의 케이블 코어(102)만 도시하고 있지만, 실제로는 3심이 존재한다.
이러한 초전도 케이블(100)을 이용한 케이블 선로의 단말 부분에는, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시하는 것과 같은 단말 구조가 형성된다. 이 단말 구조는, 초전도 케이블(100)의 단부와, 이 케이블 단부를 수납하는 종단 접속 하우징(50)으로 구성된다. 종단 접속 하우징(50)은 각 코어(102)의 단부가 수납되는 종단 냉매조(51, 52)와, 이들 종단 냉매조(51, 52)의 외주를 덮도록 배치되는 종단 진공 단열조(53)를 구비한다. 각 코어(102)의 단부는, 단계적으로 제거되어 제 1 초전도층(201), 제 2 초전도층(203)이 노출되어, 각각 종단 냉매조(51, 52)에 도입된다. 이 예에서는, 제 1 초전도층에 동과 같은 도전성 재료로 되는 리드부(61)를 내장하는 부싱(60)을 접속시키고 있다. 이 부싱(60)의 상온측에는, 자기관(62)이 배치된다. 또한, 제 1 초전도층(201)에 있어서 종단 냉매조(51)와 종단 냉매조(52) 사이의 근방에 배치되는 개소의 외주에는 에폭시 유닛(63)을 배치하고 있다. 또한, 제 1 초전도층(201)에 동 등의 상 전도 재료로 이루어지는 접속 도체를 접속시켜서, 이 접속 도체를 종단 냉매조(51)에 도입시켜 부싱(60)의 리드부(61)에 접속시켜도 좋다. 여기까지의 구성은 종래와 같다. 이 예의 특징이라고 하는 것은, 제 2 초전도층(203)에 상술한 분할 구조의 인출 도체부(40)를 구비하는 점에 있다. 본 예에서는, 3심의 코어의 제 2 초전도층(203)을 접속한 단락부(70)에 인출 도체부(40)를 배치시키고 있다. 도 5(a) 및 도 5(b)에서는, 2개의 인출 도체부를 도시하고 있지만, 하나로도 좋고, 3개 이상 구비하고 있어도 좋다.
이 구성에 의해, 예를 들어, 이 초전도 케이블 선로를 3상 교류 선로로서 이용할 경우, 각 코어(102)의 제 1 초전도층(201)을 초전도 도체로서, 제 2 초전도층(203)을 초전도 실드층으로서 사용한다. 그 때문에, 교류 송전의 경우, 제 2 초전도층(203)은 대지(對地) 전압이 필요하게 된다. 거기에서, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이 대지 전압을 이루는데 필요한 만큼만 인출 도체부(40)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속시키고, 사용하지 않은 인출 도체부(402)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 이탈시켜 둔다. 또한, 본 예에서는, 접속시킨 인출 도체부(40)의 상온측 도체부(42)에는, 접지선(44)을 접속해서 접지하고 있다. 또한, 교류 송전에서는, 선로의 단말의 단말 구조만을 접지하면 좋고, 이미 한쪽의 단말 구조에 구비되는 인출 도체부(40)는 이탈시켜서, 비 도통 상태로서 두면 좋다.
한편, 도 5(a)에 도시하는 3상 교류 송전으로부터 단극 직류 송전으로 변경하는 요구가 있을 때, 초전도 케이블(100)에 있어서, 예를 들어, 1개의 코어의 제 1 초전도층(201)을 왕로, 이 코어의 제 2 초전도층(203)을 귀로, 나머지의 2개 코어를 예비선으로서 사용할 경우를 생각한다. 이때, 귀로로서 이용하는 제 2 초전도층(203)은, 왕로로서 이용하는 제 1 초전도층(201)과 동등한 크기의 전류가 흐른다. 즉, 도 5(a)에 표시되는 교류 송전의 경우와 비교하여, 제 2 초전도층(203)에 흐르는 전류가 커진다. 거기에서, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이 교류 송전의 경우에 이탈되어 있던 인출 도체부(40)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속하는 것으로, 필요한 전류를 흘리는데 충분한 도체 단면적을 확보할 수 있다. 또한, 직류 송전에서는, 선로의 양단부에 있어서 인출 도체부를 도통 상태로 할 필요가 있다. 거기에서, 비 도통 상태로 있던 이미 한쪽의 인출 도체부도 도통 상태로 한다.
반대로, 도 5(b)에 도시하는 직류 송전으로부터 교류 송전으로 변경하는 요구가 있을 때는, 대지 전압에 필요한 도체 단면적을 확보하기 위해, 한쪽의 인출 도체부(40)의 저온측 도체부(41)와 상온측 도체부(42)를 접속시켜서 도통 상태로 하여 다른쪽을 이탈시켜서 비 도통 상태로 하면 좋다. 즉, 직류 송전에 있어서 도통 상태로 한 양쪽 인출 도체부 중, 한쪽이 떼어내져, 비 도통 상태로 한다.
이렇게 본 발명 인출 구조를 이용함으로써, 직류 송전으로부터 교류 송전, 또는 교류 송전으로부터 직류 송전으로 용이하게 변경할 수 있다. 또한, 사용하지 않은 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부는, 이탈시켜 두기 때문에, 이 이탈시킨 인출 도체부를 통한 열 침입을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 본 예에서는, 단극 송전의 경우를 설명했지만, 쌍극 직류 송전으로 변경하는 것도 물론 가능하다. 쌍극 송전을 실행할 경우, 하나의 코어의 제 1 초전도층(201)을 정극 선로, 다른 코어의 제 1 초전도층(201)을 부극 선로, 이들 2개의 코어의 제 2 초전도층(203)을 중성선으로 하고, 나머지의 코어는 예비선으로서 사용하는 것을 들 수 있다. 이때, 제 2 초전도층(203)에는, 언밸런스 전류가 흐른다. 따라서, 언밸런스 전류에 필요로 되는 도체 단면적이 되도록 인출 도체부의 착탈을 실행하면 좋다.
또한, 이 예에서는, 제 2 초전도층에만 인출 도체부를 마련한 구성을 설명했지만, 제 1 초전도층에만 인출 도체부를 마련해도 좋고, 제 1 초전도층 및 제 2 초전도층의 쌍방에 인출 도체부를 마련해도 물론 좋다. 제 1 초전도층에만 인출 도체부를 마련했을 경우, 예컨대, 교류 송전 선로로서 요구되는 전력의 증감에 따라 인출 도체부의 착탈을 실행하는 것으로, 원하는 도체 단면적을 확보할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 초전도층의 쌍방에 인출 도체부를 마련했을 경우, 예컨대, 직류 송전 선로로서 요구되는 전력의 증감에 따라 제 1 초전도층에 접속되는 인출 도체부 및 제 2 초전도층에 접속되는 인출 도체부의 착탈을 실행하는 것으로, 원하는 도체 단면적을 확보할 수 있다.
덧붙여, 상기 적용예에서는, 초전도 케이블 선로의 단말 구조를 설명했지만, 선로 도중의 임의의 개소에 있어서, 실시예 1 내지 실시예 3에 도시하는 인출 도체부를 제 1 초전도층이나 제 2 초전도층에 접속하고, 선로의 임의의 개소로부터 전력의 인출이 가능한 구성으로서도 좋다.
(적용예 2)
상기 실시예 1에 도시하는 본 발명 전력 인출 구조의 다른 적용예를 설명한다. 이 예에서는, 초전도 변압기에 본 발명 전력 인출 구조를 구비하는 구성을 설명한다. 도 6은 본 발명 전력 인출 구조를 구비하는 초전도 변압기의 개략적인 구성도이다. 초전도 변압기는, 초전도부(10)(초전도 코일)와, 초전도부(10)가 수납되는 냉매조(20)와, 냉매조(20)의 외주를 덮도록 배치되는 진공 단열조(30)를 구비하고, 초전도 코일에 있어서, 저온측과 상온측 사이에서 전력의 출,입력을 실행하는 개소에는 각각, 실시예 1에 도시하는 인출 도체부(40)를 구비한다. 이 구성에 의해, 인출 도체부(40)의 접속 상태를 조정하는 것으로, 초전도 코일에 공급하는 전류나 초전도 코일로부터 인출되는 전류에 따라 도체 단면적을 변화시킬 수 있다. 또한, 사용하지 않은 인출 도체부의 저온측 도체부와 상온측 도체부는, 이탈시켜 두기 때문에, 이 이탈시킨 인출 도체부를 통한 열 침입을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 본 예에서는, 상온측에서 저온측으로 전력이 공급되는 쪽, 저온측에서 상온측으로 전력이 공급되는 쪽의 각각 2개의 인출 도체부를 구비하는 예(양측에서 합계 4개의 인출 도체부를 구비하는 예)를 설명했지만, 한 쪽에 하나만(양측에서 합계 2개)으로도 좋고, 한 쪽에 3개 이상(양측에서 합계 6개 이상)의 인출 도체부를 구비하고 있어도 좋다.
본 발명 전력 인출 구조는, 초전도 기기에 있어서 저온측과 상온측 사이에서 전력의 수수를 실행하는 개소에 형성하는 것이 바람직하다. 적용되는 초전도 기기로서는, 초전도 케이블, 초전도 전력 저장 장치, 초전도 한류기, 초전도 변압기 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명 전력 인출 구조는, 직류 송전용 또는 교류 송전용의 초전도 케이블 선로에 있어서 단말 구조로서 형성해도 좋고, 선로 도중의 임의의 개소에 마련하는 것도 가능하다. 이러한 전력 인출 구조를 구비하는 본 발명 초전도 케이블 선로는, 교류 송전 선로에서 직류 송전 선로로의 변경, 직류 송전 선로에서 교류 송전 선로로의 변경을 용이하게 실행할 수 있다. 또한, 송배전 루트(route)의 변경이나 요구 전력의 변경에도 간단하게 대응할 수 있다.

Claims (10)

  1. 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입력 또는 출력을 실행하는 초전도 기기의 전력 인출 구조에 있어서,
    초전도 기기에 제공되는 초전도부가 수납되는 냉매조와,
    상기 냉매조의 외주를 덮도록 배치되는 진공 단열조와,
    일단측이 상온측에 배치되고, 타단측이 초전도부에 접속되어서 저온측과 상온측 사이에서 전기적 도통을 이루는 것이 가능한 인출 도체부를 구비하며,
    상기 인출 도체부는 초전도부에 접속되는 저온측 도체부와, 상온측에 배치되는 상온측 도체부를 갖고, 저온측 도체부와 상온측 도체부가 착탈 가능한 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    인출 도체부를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    저온측 도체부의 일단은 초전도부에 접속되고, 타단은 진공 단열조에 배치되며,
    상온측 도체부의 일단은 진공 단열조에 배치되고, 타단은 상온인 외부에 배치되며, 이 상온측 도체부는 상기 저온측 도체부에 대하여 진공 단열조의 진공 상태를 유지한 상태에서 착탈 가능하며,
    진공 단열조에는 저온측 도체부와 상온측 도체부의 착탈에 따라 신축 가능한 신축부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    저온측 도체부의 일단은 초전도부에 접속되고, 타단은 냉매조의 외측에 배치되며,
    진공 단열조에는 상온측 도체부가 관통 삽입 가능한 삽입 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    삽입 구멍은 진공 단열조의 표면으로부터 냉매조에 걸쳐서 마련되고,
    진공 단열조에는 상기 삽입 구멍의 내주측 공간을 진공 상태로 유지하는 보조 진공조가 마련되고 있는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상온측 도체부는 막대 형상체이고,
    저온측 도체부는 상온측 도체부를 결합 가능한 통형상체이며,
    저온측 도체부 및 상온측 도체부의 적어도 한쪽에는, 저온측 도체부에 상온측 도체부를 결합시켰을 때, 양자를 접속시키는 탄성 접촉자를 갖는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상온측 도체부는 막대 형상체이고, 길이 방향의 단면적이 부분적으로 상이한 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    초전도 기기는 초전도 케이블인 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    초전도부는 제 1 초전도층과, 제 1 초전도층의 외주에 마련되는 전기 절연층을 거쳐서 제 1 초전도층과 동축 형상으로 배치되는 제 2 초전도층의 2층으로 이루 어지고,
    제 1 초전도층 및 제 2 초전도층 중 적어도 한쪽에 인출 도체부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 전력 인출 구조.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항의 전력 인출 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 케이블 선로.
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