KR20070094775A - 초전도 기기의 저온 용기 - Google Patents

초전도 기기의 저온 용기 Download PDF

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KR20070094775A
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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 조립 작업성이 우수한 초전도 기기의 저온 용기, 및 이 저온 용기를 구비하는 초전도 케이블의 단말 구조체를 제공한다. 본 발명에 있어서는, 저온측에 배치되는 초전도 케이블의 단부와, 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입출력을 행하는 부싱(10)과, 케이블의 단부와 부싱(10)을 접속하는 접속부(2)와, 접속부(2)가 수납되는 종단 접속 박스(3)를 구비한다. 종단 접속 박스(3)는 부싱(10)의 저온측 단부와 접속부(2)가 수납되고, 이들을 냉각하는 냉매가 충전되는 냉매조(20)와, 이 냉매조(20)의 외주를 덮도록 배치되는 진공조(30)를 구비한다. 그리고, 진공조(30)에는 부싱(10)의 유무에 관계없이 진공상태를 보유유지 가능한 제 1 진공부(31)를 구비한다.

Description

초전도 기기의 저온 용기{LOW TEMPERATURE CONTAINER OF SUPERCONDUCTING APPARATUS}
본 발명은 저온측과 상온측 사이에서 전력을 주고받는 부싱을 수납하는 초전도 기기의 저온 용기, 및 이 저온 용기를 구비하는 초전도 케이블의 단말 구조체에 관한 것이다. 특히, 조립 작업성이 우수한 초전도 기기의 저온 용기에 관한 것이다.
종래에는 초전도 케이블의 단말 구조체로서 예를 들어 도 5에 도시한 구조의 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 단말 구조체는 저온측과 상온측 사이에서 전력을 주고받는 데에 이용되는 것이며, 초전도 케이블의 단부(端部)로부터 인출한 케이블 코어(100)에 접속된다. 구체적으로는 이 단말 구조체는 코어(100)로부터 노출시킨 초전도 도체(100a)와, 초전도 도체(100a)와 상온측에 설치되는 도체(도시하지 않음)와의 사이에서 전기적 도통을 취하는 부싱(101)과, 부싱(101)의 저온측 단부 및 초전도 도체(100a)와 부싱을 접속하는 접속부(110)가 수납되는 냉매조(102)와, 이 냉매조(102)의 외주를 덮도록 배치되는 진공조(103)와, 진공조(103) 의 상온측에 돌출되게 설치되는 애관(碍管)(104)을 구비한다.
부싱(101)은 중심부에, 초전도 도체(100a)와 접속부(110)를 개재하여 전기적으로 접속되는 도체부(101a)를 갖고, 도체부(101a)의 주위에 FRP로 형성된 고체 절연층(101b)을 피복한 구성이며, 냉매조(102)로부터 애관(104)에 걸쳐서 수납된다. 이 예에서는 초전도 도체(100a)에 구리 등의 상전도(常電導) 재료로 이루어지는 접속도체(120)를 접속하고, 접속부(110)를 개재하여 이 접속도체(120)와 부싱(101)의 도체부(101a)를 접속시키고 있다. 부싱(101)의 외주에는 플랜지(101c), 플랜지(101d)를 갖고 있고, 부싱(101)는 이들 플랜지(101c, 101d)를 개재하여 냉매조(102), 진공조(103)에 고정된다.
냉매조(102)에는 부싱(101)이나 접속부(110), 접속도체(120)를 냉각하는 액체 질소 등의 액체 냉매가 충전된다. 진공조(103)에는 저온측의 냉매조(102)와 상온측의 애관(104)과의 사이를 연결하도록 통 형상으로 형성되어, 그 내측에 부싱(101)이 삽통(揷通)되는 중간 진공부(103a)를 설치하여 상온측으로부터 저온측으로의 열 침입의 저감을 도모하고 있다. 즉, 진공조(103)의 일부는 중간 진공부(103a)와, 외층 진공부(103b)를 구비하는 이중 구조로 되어 있다. 애관(104) 내에는 절연유나 SF6 가스 등의 절연 유체가 충전된다.
특허문헌 1. 일본 공개특허공보 제 2002-238144 호
발명의 요약
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 상기 종래의 단말 구조체에서는 조립에 시간이 걸리기 때문에 작업성의 향상이 요망되고 있다. 특히, 포설 현장에 있어서의 작업의 경감이 요망되고 있다.
종래의 단말 구조체의 조립 작업은 초전도 케이블과 부싱의 접속 작업, 냉매조의 조립 작업, 진공조의 조립 작업, 부싱을 냉매조 및 진공조에 고정하는 작업, 진공조의 진공배기 작업이라는 순서로 행해진다. 즉, 상기 종래의 단말 구조체에서는 부싱의 구성요소[도 5의 경우, 플랜지(101c, 101d)]가 냉매조나 진공조의 일부를 구성한다. 그 때문에, 부싱을 냉매조나 진공조에 고정하고 나서가 아니면 진공배기를 행할 수 없다. 한편, 초전도 케이블 등의 초전도 기기에서 사용되는 액체 질소 등과 같은 냉매는 매우 저온(액체 질소의 경우 77K)이기 때문에, 진공조에는 우수한 단열성, 즉 진공도가 높을 것이 요구된다. 또, 단열성을 향상하기 위하여 진공조 내에 통상적으로 수퍼 인슐레이션(등록상표) 등과 같은 단열재를 배치시킨다. 이 때, 단말 구조체를 포설 현장에서 조립하는 경우, 이 단열재는 진공배기를 행하기까지의 동안에 대기중에 폭로되어 수분 등을 포함하는 경우가 있다. 따라서, 높은 진공도를 얻기 위해서는 진공배기에 장시간이 걸린다.
진공배기의 시간을 단축하기 위하여, 대상물을 가열하여, 대상물에 함유되는 수분 등을 기화하는 베이킹을 행하는 것이 유효하다. 그러나, 상기 단말 구조체는 비교적 큰 것이기 때문에, 베이킹용의 기기(히터나 전원 등)도 대규모의 것이 필요하게 된다. 따라서, 베이킹용의 기기 등을 포설 현장으로 반송하기가 곤란하다. 또, 베이킹을 행할 때, 상기와 같이 초전도 케이블과 부싱을 접속한 상태에서 행하 기 때문에, 베이킹 온도를 너무 높게 하면 이들 단말 구조체의 구성요소, 특히 초전도 케이블의 전기 절연층 등이 가열에 의하여 손상될 우려가 있다. 그래서, 전기 절연층 등의 손상을 방지하기 위하여, 베이킹은 비교적 저온(예를 들어, 70℃ 정도)에서 행해야만 한다. 따라서, 베이킹을 행하였다고 하더라도 진공배기에는 시간이 걸린다.
또한, 포설 현장에서 진공배기를 행하는 경우, 진공누설(리크) 등의 사고를 상정하여 예비품을 준비할 필요도 있어, 포설 현장으로의 반송부재가 많아진다.
상기 초전도 케이블의 단말 구조체뿐만 아니라 초전도 케이블 선로를 구축할 때에 이용되는 초전도 기기, 예를 들어 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치에 있어서도 진공배기는 부싱을 냉매조나 진공조에 배치하고 나서 행해지고 있어, 마찬가지로 조립 작업성의 향상이 요망되고 있다.
그래서, 본 발명의 주된 목적은 조립 작업성이 우수한 초전도 기기의 저온 용기, 및 이 저온 용기를 구비하는 초전도 케이블의 단말 구조체를 제공하는 데에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은 포설 현장에 반송하기 쉬운 초전도 기기의 저온 용기를 제공하는 데에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명은 부싱의 유무에 관계없이 진공 상태를 보유유지할 수 있는 진공부를 설치함으로써 상기 목적을 달성한다. 즉, 본 발명은 저온측에 배치되는 초전도부의 단부와, 이 초전도부에 접속되어 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입출력을 행하는 부싱과의 접속부를 수납하는 초전도 기기의 저온 용기로서, 상기 부싱의 저 온측 단부와 접속부가 수납되고, 이들을 냉각하는 냉매가 충전되는 냉매조와, 이 냉매조의 외주를 덮도록 배치되는 진공조를 구비하는 것으로 한다. 그리고, 본 발명의 가장 특징으로 하는 바는 부싱의 유무에 관계없이 진공 상태를 보유유지할 수 있는 제 1 진공부를 진공조에 구비하는 데에 있다.
본 발명의 저온 용기는 부싱의 유무에 관계없이 진공배기를 행할 수 있도록 부싱의 구성요소를 냉매조나 진공조의 일부로 하지 않는 진공부를 구비한다. 이 구성에 의하여, 적어도 이 진공부의 진공배기를 미리 공장 등에서 행할 수 있어, 포설 현장에서의 작업, 특히 진공 처리 시간을 단축할 수 있다. 특히, 이 진공부의 용적을 가능한 한 크게 해 두면, 포설 현장에서의 작업을 더 경감, 단축하여 조립 작업성을 더 향상하는 것을 도모할 수 있다. 초전도 케이블의 경우, 저온 용기가 비교적 대형이기 때문에, 이 구성에 의한 작업 효율 향상의 효과가 현저하다.
부싱의 구성요소를 냉매조, 진공조의 일부로 하는 종래의 초전도 케이블의 단말 구조체에서는 상기와 같이 포설 현장에서의 조립 작업, 특히 진공배기에 시간이 걸린다. 또, 베이킹을 행함으로써 진공배기의 시간을 어느 정도 짧게 할 수 있더라도 베이킹용 기기의 반송에 시간이 걸린다. 그래서, 포설 현장에서 냉매조나 진공조를 조립하는 것이 아니라, 공장에서 미리 조립해 두고, 조립한 상태에서 포설 현장으로 반송하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 종래의 단말 구조체에서는 부싱을 냉매조 및 진공조에 고정시킨 상태에서 진공배기를 행하기 때문에, 반송시에 부싱의 상온측 단부를 돌출시킨 상태가 되어, 높이 제한에 의하여 반송이 어렵다는 것도 생각할 수 있다. 특히, 돌출시킨 단부의 외주에 애관을 배치해 둠으로 써 더 대형화된다. 이에 대하여, 본 발명의 저온 용기에서는 상기 진공부를 구비함으로써 부싱을 냉매조나 진공조에 고정시키고 있지 않더라도 진공부를 진공 상태로 할 수 있기 때문에, 진공부를 미리 공장에서 진공배기할 수 있으면서, 반송할 때, 부싱을 냉매조나 진공조에 고정시켜 둘 필요가 없다. 그 때문에, 본 발명의 저온 용기는 반송할 때의 높이 제한을 완화할 수 있다. 또, 상기 진공부를 진공배기할 때, 냉매조 내에 부싱이나 접속부, 보강 절연층 등이 존재하지 않는 상태로 할 수 있기 때문에, 베이킹의 온도를 고온으로 할 수 있어, 진공 처리 시간을 더 단축하는 것도 가능하다. 이하에 본 발명의 구성을 더 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체 전체의 개략 구성을 도시한 부분 절결도,
도 2는 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체에 있어서 1심의 케이블 코어 근방의 개략 구성을 도시한 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체에 있어서 부싱 부분의 개략 구성을 도시한 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체에 있어서, (A)는 핸드홀부 근방의 개략 구성을 도시한 부분 단면도, (B)는 냉매조에 대하여 근접하여 분리 가능한 기구를 구비하는 지지기구의 개략 구성을 도시한 부분 단면도, (C)는 이 지지기구에 있어서 냉매조에 접촉부를 구비하는 경우의 개략 구성을 도시한 부분 단면 도,
도 5는 종래의 초전도 케이블의 단말 구조체를 도시한 개략 구성도.
본 발명의 저온 용기를 적용하는 초전도 기기로서는 초전도 재료로 이루어지는 초전도부를 구비하는 여러 종류의 것을 이용할 수 있다. 예를 들어 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 한류 소자 등을 들 수 있다.
초전도 케이블은 초전도부를 갖는 케이블 코어와, 코어를 수납하는 단열관을 구비하는 구성의 것을 들 수 있다. 케이블 코어의 더 구체적인 구성으로서는 중심에서부터 순서대로 포머, 제 1 초전도층, 전기 절연층, 제 2 초전도층, 보호층을 구비하는 것을 들 수 있다. 전기 절연층의 외주에 설치하는 제 2 초전도층은 초전도 실드층이나 귀로 도체 등으로서 이용한다. 또, 초전도 케이블은 이와 같은 케이블 코어를 1심 구비하는 단심(單心) 케이블이어도 되고, 복수 심을 구비하는 다심(多心) 케이블이어도 된다. 그 외에 초전도 케이블은 직류 송전용 케이블이어도 되고, 교류 송전용 케이블이어도 된다. 물론 공지의 초전도 케이블을 이용해도 된다.
상기 초전도부의 단부에는 접속부를 개재하여 부싱을 접속한다. 부싱은 저온측의 초전도부와 상온측에 설치한 도체와의 사이에서 전력을 주고받는 부재이며, 전력의 입력, 전력의 출력, 전력의 입출력 양쪽의 어느 하나를 행한다. 구체적인 구성으로서는 상기 초전도 기기에 구비하는 초전도부와 전기적 도통을 취하는 것이 가능한 도체부와, 이 도체부의 외주에 피복되는 고체 절연층을 구비하는 것으로 한다. 부싱의 도체부로서는 구리나 알루미늄(모두 77K의 비저항 ρ=2×10-7Ω·㎝) 등과 같이, 초전도 기기의 사용 온도(냉매 온도), 예를 들어, 냉매로서 액체 질소를 이용하는 경우, 액체 질소의 온도 근방에서도 전기적 저항이 작은 금속 등의 도전성 재료로 형성하면 된다. 고체 절연층은 전기 절연성이 우수한 수지 재료, 예를 들어 에틸렌 프로필렌 고무 등의 절연 고무 재료여도 되는데, 섬유 강화 플라스틱(FRP)이 특히 전기 절연 성능이 높아서 바람직하다. 이 부싱은 부싱의 일단(一端)(저온측 단부)을 후술하는 저온 용기에 수납하고, 부싱의 타단(他端)(상온측 단부)을 저온 용기에 돌출되게 설치시킨 애관에 수납하거나, 상온의 외부에 배치한다. 애관 내에는 절연유나 SF6 등의 전기 절연성이 우수한 절연 액체, 절연 가스 등의 절연 유체를 충전시킨다. 또, 부싱의 중간부에는 그 외주에 저온 용기에 고정하는 플랜지를 설치해 둔다. 플랜지는 후술하는 제 1 진공부가 진공상태를 유지한 상태에서, 저온 용기에 고정 가능한 것으로 한다. 이 부싱과 초전도부의 단부는 전기적으로 접속 가능한 접속부를 개재하여 접속한다. 이 접속부는 실드 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 초전도부에 구리 등의 상전도 재료로 이루어지는 접속도체를 접속하고, 접속도체와 부싱을 접속부로 접속시켜도 된다.
이들 부싱의 저온측 단부 및 접속부는 저온 용기에 수납된다. 저온 용기는 이들을 냉각하는 냉매가 충전되는 냉매조와, 이 냉매조의 외주를 덮도록 배치되는 진공조를 구비한다. 냉매조는 부싱의 저온측 단부나 접속부가 수납되는 본체부와, 부싱이 수납 배치되는 관 형상부를 구비하는 구성을 들 수 있다. 본체부는 상기 각 부분, 개소를 수납할 수 있는 크기를 갖도록 설치하고, 관 형상부는 부싱이 삽통 가능한 크기를 갖도록 설치한다. 또, 관 형상부는 플랫 관으로 형성해도 되는데, 가요성을 갖는 벨로즈관으로 일부를 형성하면, 냉매조가 냉매에 의하여 냉각되어 열 수축할 때의 수축을 흡수할 수 있어 바람직하다. 이 냉매조에는 냉매로서 액체 냉매, 기체 냉매, 액체 냉매와 기체 냉매 양쪽 중 어느 하나를 충전한다. 기체 냉매로서는 예를 들어 질소 가스, 헬륨 가스 등을 들 수 있고, 액체 냉매로서는 예를 들어 액체 질소, 액체 헬륨 등을 들 수 있다. 기액의 양 냉매를 충전하는 경우, 동일한 종류의 것이어도 되고 다른 종류의 것이어도 된다. 또, 기액의 양 냉매를 충전하는 경우, 저온측에 액체 냉매가 충전되는 액체 냉매 영역을 설정하고, 이 액체 냉매 영역보다 상온측에 기체 냉매가 충전되는 기체 냉매 영역을 설정하면 된다. 냉매조 및 후술하는 진공조는 강도가 우수한 스테인리스 등의 금속에 의하여 형성하면 된다.
본 발명의 저온 용기에서는 냉매조의 외주면과 진공조의 내주면으로 둘러싸인 공간에 있어서 진공배기 후에 진공 상태를 유지한 채로 부싱의 삽통이 가능한 구성을 구비한다. 구체적으로는 본 발명의 저온 용기는 진공조 내의 공간에 있어서 부싱이 삽통되는 개소에, 진공 상태를 보유유지하면서 부싱의 삽통이 가능한 제 1 진공부를 구비한다. 본 발명의 저온 용기는 상기 제 1 진공부를 구비함으로써 미리 공장 등에서 냉매조 및 진공조를 조립해 두고, 포설 현장에서 부싱과 초전도부와의 접속 작업을 행할 수 있다. 또, 부싱과 초전도부의 접속 작업을 냉매조 내에서 행하는 경우, 냉매조 및 진공조에는 핸드홀부를 설치해 두는 동시에, 핸드홀부를 개방했을 때 제 1 진공부의 진공 상태가 보유유지되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 냉매조, 특히 접속부가 배치되는 본체부에 개폐가 자유로운 냉매조 핸드홀부를 설치하고, 진공조에 있어서 이 냉매조 핸드홀부에 대응한 위치에 개폐가 자유로운 진공조 핸드홀부를 설치한다. 그리고, 핸드홀부의 개폐에 관계없이, 상기 제 1 진공부의 진공 상태를 유지할 수 있도록 진공조 내를 구획짓는 것이 바람직하다. 구체적으로는 진공조와 냉매조를 연결하는 통 형상의 구획벽을 설치하고, 상기 진공조 핸드홀부의 개구부의 바깥쪽에 이 구획벽의 한쪽(진공조 측)의 개구부가 위치하고, 상기 냉매조 핸드홀부의 개구부의 바깥쪽에 이 구획벽의 다른쪽(냉매조 측)의 개구부가 위치하도록 구획벽을 진공조 및 냉매조에 고정하는 것을 들 수 있다. 이 구성에 의하여, 핸드홀부의 개구부를 개방할 때, 제 1 진공부의 진공이 파괴되는 일이 없다. 그리고, 이 구획벽의 내주면과, 진공조 핸드홀부의 외면과, 냉매조 핸드홀부의 내면으로 둘러싸인 영역을 제 2 진공부로 하면 된다. 이 제 2 진공부는 냉매조 내에서 접속 작업 등을 행하기 전에 진공배기해 두면, 진공조 핸드홀부를 개방함으로써 진공이 파괴되는데, 제 2 진공부 부분만큼 진공배기를 행하면 되므로, 제 1 진공부는 공장 등에서 미리 진공배기된 고진공 상태를 거의 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 저온 용기는 핸드홀부를 구비함으로써 포설 현장에 있어서 초전도부와 부싱의 접속 작업을 용이하게 행할 수 있기 때문에, 본 발명의 저온 용기를 반송할 때, 부싱을 냉매조나 진공조에 고정해 둘 필요가 없어, 높이에 관한 제한을 완화할 수 있다.
냉매조 핸드홀부는 냉매조에 설치한 개구부와, 이 개구부를 기밀하게 보유유지 가능하고 개폐가 자유로운 덮개부를 구비하는 구성을 들 수 있다. 진공조 핸드홀부로서는 진공조에 있어서 냉매조 핸드홀부에 대응하는 위치에 설치한 개구부와, 이 개구부를 기밀하게 보유유지 가능하고 개폐가 자유로운 덮개부를 구비하는 구성을 들 수 있다. 그리고, 상기 통 형상의 구획벽의 한쪽의 개구부가 냉매조의 개구부의 바깥쪽에 위치하고, 그 구획벽의 다른쪽 개구부가 진공조의 개구부의 바깥쪽에 위치하도록 구획벽을 냉매조와 진공조에 고정한다. 이 때, 구획벽은 냉매조에 접속됨으로써, 냉매조에 냉매가 충전되면, 이 냉매에 의하여 냉각되어 열 수축이 생긴다. 이 열 수축에 의한 냉매조나 진공조 등의 파손을 방지하기 위하여 구획벽에는 열 수축을 흡수 가능한 기구를 구비하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 구획벽의 적어도 일부를 가요성을 갖는 벨로즈관 등에 의하여 구성하는 것을 들 수 있다.
상기 냉매조의 외주에는 냉매조를 덮도록 진공조를 구비한다. 그리고, 이 진공조 내의 공간은 연속된 일체의 공간으로 하는 것이 아니라 상기와 같이 독립된 복수의 공간으로 구획지어, 복수의 진공부를 구비하는 구성으로 해도 된다. 구체적으로는 부싱의 구성요소를 저온 용기의 구성요소로 하지 않는 제 1 진공부 외에, 핸드홀부를 덮도록 설치하는 제 2 진공부를 구비해도 된다. 이 구성에 의하여, 냉매조나 진공조가 조립되어 진공배기를 행한 상태에서 부싱의 배치나 접속부의 형성 등과 같은 작업을 행할 수 있어, 포설 현장에서의 진공처리를 더 단축할 수 있다.
진공조는 내부를 소정의 진공도로 진공배기하는 것만으로도 상관없으나, 이 진공배기와 함께, 수퍼 인슐레이션(상품명) 등의 단열재를 배치하여 단열층을 형성하고, 이 단열재에 의하여 복사열의 반사가 행해지도록 구성해도 된다. 제 2 진공부에서는 냉매조 내에 접속부를 형성한 후, 냉매조 핸드홀부의 개구부를 덮개부로 닫고 나서 진공배기를 행하거나 단열재의 배치를 행하면 된다.
또한, 진공조에는 냉매조를 진공조에 지지 가능한 지지기구를 구비해 두면, 반송이나 포설시 등에서의 진동에 의한 파손을 방지할 수 있다. 이 지지기구로서 예를 들어, 진공조와 냉매조 사이를 연결하도록 지지부재를 고정시키는 구성의 경우, 이 지지부재를 거쳐 냉매조 측에 열 전도가 행해질 우려가 있다. 그래서, 진공조와 냉매조에 고정시키는 지지부재를 설치하는 경우, 지지부재는 열 전도성이 낮은 재료, 예를 들어 FRP 등의 수지 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또는 지지기구로서 반송이나 포설시에 진공조와 냉매조를 연결하도록 배치할 수 있고, 초전도 기기를 사용하는 중에 냉매조로부터 분리할 수 있는 구성의 것을 이용하면, 지지기구를 거친 냉매조 측으로의 열 전도를 방지할 수 있어 더 바람직하다. 이와 같은 지지기구의 구체적인 구성으로서는 진공조를 형성하는 벽부에 진퇴 가능하게 관통 배치되는 축부와, 이 축부에 접속되고, 축부의 진퇴 이동에 따라 냉매조에 접촉 가능하고 냉매조로부터 떼어낼 수 있는 접촉부를 구비하는 것을 들 수 있다. 이 때, 진공조에는 제 1, 제 2 진공부와 다른 공간에 구획지어진 제 3 진공부를 구비해 두고, 이 제 3 진공부는 축부의 이동에 따라서 제 1 진공부나 제 2 진공부의 진공이 깨지지 않도록 구비하는 것이 적절하다. 이와 같은 제 3 진공부를 구비함으로써 축부는 제 1 진공부나 제 2 진공부의 진공 상태를 보유유지한 채로 냉매조에 접촉부를 근접하여 분리시킬 수 있으면서, 지지기구를 거친 냉매조 측으로의 열 전도를 방지할 수 있다. 제 3 진공부는 냉매조와 진공조를 연결하도록 구획벽을 설치하고, 냉매조, 진공조, 구획벽으로 둘러싸인 공간으로 해도 되며, 바닥이 있는 가요성 용기를 진공조에 고정하여, 이 용기 내의 공간으로 해도 된다. 후자의 경우, 진공조를 형성하는 벽부에 축부를 관통시키고, 제 3 진공부를 형성하는 용기 내에 축부를 삽입하여 이 용기의 바닥부에 축부를 고정하여, 바닥부를 접촉부로 해도 되며, 바닥부에 축부를 고정하지 않고, 바닥부를 관통시켜서 축부의 단부를 돌출시키고, 축부의 관통 부분을 바닥부에 기밀하게 고정하여, 바닥부로부터 돌출시킨 축부의 단부에 별도로 접촉부를 설치해도 된다. 그리고, 축부를 이동시킬 때, 가요성 용기를 변형시키는 구성으로 하면 된다. 이 진퇴 이동 가능한 접촉부를 갖는 지지기구는 상기와 같이 초전도 기기를 사용하는 중에 접촉부가 냉매조에 비접촉이 되도록 해도 되는데, 사용중에도 지진 대책 등을 고려하여 냉매조를 더 안정시켜서 보유유지하고 싶을 경우, 접촉부를 냉매조에 접촉시킨 상태로 해도 된다. 이 때, 접촉부에 있어서 적어도 냉매조에 접하는 면을 열 전도성이 낮은 재료, 예를 들어 FRP 등으로 형성하면, 지지기구를 거친 냉매조 측으로의 열 전도를 저감할 수 있다. 접촉부 및 축부 중 어느 쪽이나 열 전도성이 낮은 재료로 형성하는 것이 더 바람직하다. 또한, 제 3 진공부는 제 1 진공부와 동일한 정도의 진공도가 되도록 진공배기를 행해도 되고, 제 1 진공부보다 낮은 진공도로 진공배기를 행해도 된다. 또, 제 3 진공부는 축부의 이동에 의하여 제 3 진공부의 진공 상태가 파괴되지 않도록, 즉 진공배기한 상태가 유지되도록 진공조에 대하여 축부를 기밀하게 배치하는 것이 바람직하다.
상기 구성을 구비하는 본 발명의 저온 용기는 특히 초전도 케이블의 종단(終端) 접속 박스로서 적절히 이용할 수 있다. 즉, 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체는 저온측에 배치되는 초전도 케이블의 단부와, 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입출력을 행하는 부싱과, 상기 초전도 케이블의 단부와 부싱을 접속하는 접속부와, 이 접속부가 수납되는 종단 접속 박스를 구비한다. 그리고, 종단 접속 박스로서 상기 제 1 진공부를 갖는 저온 용기를 이용한다.
(발명의 효과)
본 발명의 저온 용기는 진공조에 부싱의 유무에 관계없이 진공 상태가 유지되는 진공부를 구비함으로써, 미리 공장 등에서 고진공으로 진공배기를 행할 수 있어, 포설 현장에서의 작업성을 향상한다. 또, 제 1 진공부는 반송할 때, 냉매조나 진공조에 부싱을 고정하고 있지 않더라도 진공 상태가 유지되기 때문에, 부싱을 부착하고 있지 않은 상태에서 본 발명의 저온 용기를 반송할 수 있어, 높이 제한 등과 같은 반송시의 문제를 저감한다. 특히, 냉매조 및 진공조에 핸드홀부를 설치하는 동시에, 제 1 진공부로부터 격리하도록 제 2 진공부를 설치함으로써, 제 1 진공부의 진공 상태를 유지하면서, 제 2 진공부를 거쳐 포설 현장에 있어서 부싱과 초전도부와의 접속 작업 등을 용이하게 행할 수 있다.
이하에 본 발명의 실시형태를 설명한다.
<구성>
도 1∼도 3은 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체의 개략 구성을 도시한 것으로서, 도 1은 단말 구조체 전체를 도시한 부분 절결도이고, 도 2는 1심의 케이블 코어 근방의 부분 단면도이며, 도 3은 부싱 부분을 확대하여 도시한 단면도이다. 이 단말 구조체는 상온측과 초전도 케이블(1)의 단부가 배치되는 저온측과의 사이에서, 부싱(10)을 거쳐 전력의 입출력을 행하는 것이다. 구체적으로는 초전도 케이블(1)의 단부와, 케이블(1)에 갖는 초전도 도체(51)에 접속되어 저온측과 상온측 사이에서 전기적 도통을 취하는 부싱(10)과, 케이블(1)의 단부와 부싱(10)을 접속하는 접속부(2)와, 접속부(2)가 수납되는 종단 접속 박스(저온 용기)(3)를 구비한다. 종단 접속 박스(3)는 부싱(10)의 일단(저온측 단부) 및 접속부(2)가 수납되고, 이들을 냉각하는 냉매가 충전되는 냉매조(20)와, 이 냉매조(20)의 외주를 덮도록 배치되는 진공조(30)를 구비한다. 진공조(30)의 상온측에는 애관(40)이 돌출되게 설치되고, 내부에 부싱(10)의 타단(상온측 단부)이 수납된다. 그리고, 이 단말 구조체의 가장 특징으로 하는 바는 진공조(30) 내의 공간이 복수의 다른 공간으로 구획지어져 있어, 부싱(10)의 유무에 관계없이 진공 상태를 보유유지 가능한 진공부[제 1 진공부(31)], 후술하는 제 2 진공부(32), 제 3 진공부(33)를 갖는 점에 있 다. 이하에 각 구성을 상세하게 설명한다.
본 예에서 이용한 초전도 케이블(1)은 3개의 케이블 코어(50)를 합쳐서 꼰 것을 단열관 내에 수납한 3심 케이블이다. 각 코어(50)는 중심에서부터 순서대로 포머, 초전도 도체(제 1 초전도층)(51), 전기 절연층, 제 2 초전도층, 보호층을 구비한다. 단열관은 냉매(본 예에서는 액체 질소)가 충전되는 내관과, 그 외주를 덮도록 배치되는 외관으로 이루어지는 이중 구조이며, 내관과 외관 사이가 소정의 진공도로 진공배기된 것이다. 각 코어(50)는 단부에 있어서 각각 단을 벗겨 초전도 도체(51)가 노출되고, 접속 슬리브(52a)를 개재하여 구리로 된 접속도체(52)가 접속되며, 이 접속도체(52)를 냉매조(20)에 도입시키고 있다. 노출시킨 초전도 도체(51), 접속 슬리브(52a), 접속도체(52)의 외주에는 보강 절연층(53)을 설치하고 있다. 또, 접속도체(52)의 일부의 외주에는 에폭시 유닛(54)을 배치하고, 에폭시 유닛(54)에 갖는 플랜지(54a)를 냉매조(20)에 고정시킴으로써, 초전도 도체(51)의 위치를 고정하고 있다. 이들 코어(50)의 단부, 보조 절연층(53), 에폭시 유닛(54)의 일부는 냉매(본 예에서는 액체 질소)가 충전되는 접속용 냉매조(55)에 수납된다. 접속용 냉매조(55)의 외주를 덮도록 접속용 진공조(56)가 배치된다. 접속용 냉매조(55)와 접속용 진공조(56) 사이는 단열재가 배치되고, 소정의 진공도로 진공배기된 단열층이 형성된다. 또한, 도 2에서는 1심의 코어만 나타내고 있으나, 나머지 2심도 마찬가지로 접속 처리가 실시되어, 도 1에 도시한 바와 같이 접속용 냉매조(55), 접속용 진공조(56)에 수납되고, 접속부(2)가 냉매조(20)에 수납된다.
본 예에서 이용한 부싱(10)은 초전도 도체(51)와 전기적 도통을 취하는 것이 가능한 도체부(11)와, 도체부(11)의 외주에 피복되는 고체 절연층(12)을 구비한다. 초전도 도체(51)[본 예에서는 접속도체(52)를 중개하여]와 부싱(10)의 도체부(11)는 접속부(2)를 개재하여 접속한다. 도체부(11)는 액체 질소의 온도 근방에 있어서 전기적 저항이 작은 구리로 이루어진 것을 이용하였다. 고체 절연층(12)은 전기 절연성이 우수한 FRP로 형성하였다. 이 부싱(10)의 중간부의 외주에는 부싱(10)을 냉매조(20)에 고정하기 위한 플랜지(13)를 설치하고 있으며, 플랜지(13)의 한쪽 면이 냉매조 측에, 다른 면이 애관(40) 측에 배치되고, 진공조(30) 내에는 배치되지 않는다. 이 배치에 의하여, 플랜지(13)는 냉매조(20)의 상온측을 밀봉하는 밀봉부재로서 기능하는 동시에, 저온측의 냉매조(20)와 상온측의 애관(40)과의 경계가 된다. 초전도 도체(51)와 부싱(10)의 저온측 단부가 접속되는 접속부(2)에는 실드 구조를 구비하고(도시하지 않음), 부싱(10)의 상온측 단부에는 구리로 된 상부 실드(14)(도 3 참조)를 설치하고 있다.
본 예에 있어서 냉매조(20)는 부싱(10)의 저온측 단부, 접속부(2), 접속 도체(52)의 일부가 수납되는 본체부(21)와, 부싱(10)이 삽통 배치되는 관 형상부(22)를 구비한다(모두 스테인리스제). 본체부(21)는 부싱(10)의 저온측 단부, 접속부(2), 접속도체(52)의 일부를 수납 가능한 크기를 갖는 용기이며, 내부에 액체 질소가 충전된다. 또, 본체부(21)에는 액체 질소를 냉각하기 위한 냉동기가 접속되거나 순환 냉각을 행할 때, 액체질소의 공급 배관 및 배출 배관이 접속된다(모두 도시하지 않음). 관 형상부(22)는 부싱(10)을 삽통 배치 가능한 크기를 갖는 통 형상이며, 저온측을 플랫 관으로 형성하고, 상온측의 일부를 벨로즈관으로 형성하 고 있다. 이 관 형상부(22)에는 저온측(플랫 관)에 액체 질소, 상온측(플랫 관의 일부, 벨로즈관, 벨로즈관보다 위쪽)에 질소 가스가 충전되고, 가압장치 등을 배치하지 않고 기액 양쪽 냉매의 경계가 플랫 관 내의 공간에 존재하도록 관 형상부(22)의 크기를 조정하고 있다. 관 형상부(22)의 일부를 벨로즈관으로 형성함으로써, 냉매가 충전되어 이 냉매에 의하여 냉각되어 냉매조(20)에 열 수축이 생겼을 때, 벨로즈관이 변형됨으로써 이 수축을 흡수할 수 있다. 또, 본 예에서는 벨로즈관 내에 질소 가스를 충전시키고 있음으로써, 벨로즈관은 변형되기 쉽다. 또한, 관 형상부(22)를 기액 양쪽 냉매를 충전시키는 구성으로 함으로써, 저온측과 상온측 사이에 있어서 온도 구배를 충분히 취할 수 있다. 관 형상부(22)의 상온측 단부에는 부싱(10)의 플랜지(13)를 고정하기 위한 플랜지(23)를 구비한다. 이 플랜지(23)는 후술하는 진공조(30)에의 고정부재로서도 이용된다.
본체부(21)에 있어서 접속도체(52)가 도입되는 개소는 에폭시 유닛(54)의 삽통구멍을 갖는 플랜지(57)를 배치한다. 즉, 에폭시 유닛(54) 및 플랜지(57)는 냉매조(20)의 저온측을 밀봉하는 밀봉부재로서 기능한다. 또, 플랜지(57)는 동시에 진공조(30)를 밀봉하는 밀봉부재로서도 기능한다.
또한, 본 예에서는 본체부(21)에 냉매조 핸드홀부(24)를 구비한다. 도 4의 (A)는 핸드홀부의 부분 확대 단면도이고, (B)는 지지기구의 부분 확대 단면도이다. 이 핸드홀부(24)는 냉매조(20)의 본체부(21)에 설치된 개구부(25)와, 이 개구부(25)를 기밀하게 밀봉할 수 있고, 개폐가 자유로운 덮개부(26)를 구비하는 구성이다. 즉, 냉매조(20)는 부싱(10)의 플랜지(13)(도 3 참조)가 플랜지(23)(도 3 참 조)에 고정되고, 또한 에폭시 유닛(54)(도 2 참조) 및 플랜지(57)(도 2 참조)가 냉매조(20)의 저온측 개구부에 고정된 후에도, 덮개부(26)를 개방함으로써 냉매조(20)의 내부를 개방할 수 있고, 덮개부(26)를 닫음으로써 밀폐할 수 있다.
진공조(30)에는 냉매조 핸드홀부(24)에 대응한 개소에 진공조 핸드홀부(34)를 구비한다. 이 핸드홀부(34)는 진공조(30)에 설치된 개구부(35)와, 이 개구부(35)를 기밀하게 밀봉할 수 있고, 개폐가 자유로운 덮개부(36)를 구비하는 구성이다. 그리고, 덮개부(36)를 개방하였을 때, 진공조(30)의 대부분[후술하는 제 1 진공부(31)]이 진공 상태를 유지할 수 있는 구성으로 하고 있다. 구체적으로는 냉매조(20)에 있어서 핸드홀부(24)와 진공조(30)에 있어서 핸드홀부(34)를 연결하도록 통 형상의 구획벽(38)을 설치하고, 구획벽(38)의 외주측의 공간과, 구획벽(38)의 내주측의 공간을 구획짓고 있다. 구체적으로는 냉매조(20)의 개구부(25)보다 바깥쪽(외주)에 구획벽(38)의 한쪽(냉매조 측)의 개구부가 위치하고, 진공조(30)의 개구부(35)보다 바깥쪽(외주)에 구획벽(38)의 다른쪽(진공조 측)의 개구부가 위치하도록 구획벽(38)을 냉매조(20)의 외주면, 진공조(30)의 내주면에 고정시키고 있다. 이 구성에 의하여, 제 1 진공부(31)의 진공 상태를 유지하면서, 덮개부(26, 36)의 개폐를 행할 수 있다. 본 예에 있어서 구획벽(38)은 가요성을 갖는 벨로즈관(38a)과, 플랫 관(38b)을 직렬적으로 접속시켜서 형성하고 있으며, 벨로즈관(38a)의 일단측을 진공조(30)의 내면에 고정하고, 플랫 관의 일단측을 냉매조(20)의 외면에 고정하고 있다. 이 벨로즈관(38a)이 변형함으로써, 냉매에 의해 냉각되어 냉매조(20)에 열 수축이 생겼을 때, 수축을 흡수할 수 있다.
상기 냉매조(20)의 외주를 덮도록 진공조(30)가 배치된다. 이 진공조(30) 내의 공간은 연속된 하나의 공간으로 하는 것이 아니라 복수의 다른 공간으로 구획짓고 있다. 구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 진공부(31), 제 2 진공부(32), 제 3 진공부(33)라는 복수의 공간으로 구획지어져 있다.
제 1 진공부(31)는 부싱(10)의 외주 및 냉매조(20)의 아래쪽에 설치되고, 진공조(30) 내의 공간의 대부분을 차지하는 공간이다. 구체적으로는 냉매조(20)의 플랜지부(23)의 내면, 관 형상부(22)의 외주면, 본체부(21)의 외주면, 구획벽(38)(도 4 참조)의 외주면 및 진공조(30)의 내주면으로 둘러싸인 공간이다. 즉, 제 1 진공부(31)는 그 구성요소에 부싱(10)의 구성요소를 포함하지 않는다. 이 구성에 의하여 제 1 진공부(31)는 부싱(10)의 유무에 관계없이 진공 상태가 유지된다.
제 2 진공부(32)는 도 4에 나타낸 바와 같이 접속부(2)를 형성할 때 등에 이용되는 핸드홀부(24, 34) 근방에 설치되는 공간이며, 제 1 진공부(31)의 진공 상태를 유지하면서 냉매조(20)의 개방을 가능하게 하는 공간이다. 구체적으로는 냉매조(20)의 덮개부(26)의 외면, 구획벽(38)의 내주면, 진공조(30)의 덮개부(36)의 내면으로 둘러싸인 공간이다. 이와 같이 진공부(31)와 독립된 공간을 갖는 제 2 진공부(32)를 설치함으로써, 덮개부(26, 36)의 개폐에 관계없이 제 1 진공부(31)는 진공 상태를 유지할 수 있다.
여기서, 본 예에 나타낸 단말 구조체에서는 수송시 등에서 냉매조(20)가 진공조(30) 내에서 진동하거나 함으로써, 냉매조(20)나 냉매조 지지기구(67)(후술함) 가 파괴되는 것을 방지하기 위하여 지지기구(60)를 설치하고 있다. 지지기구(60)는 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이 냉매조(20)의 본체부(21)에 접촉 가능한 접촉부(61)와, 이 접촉부(61)를 냉매조(20)에 근접, 냉매조(20)로부터 분리시키는 것이 가능한 축부(62)를 구비한다. 축부(62)는 일부의 외주에 나사를 설치하여, 진공조(30)에 나사 결합시키고 있다. 진공조(30)에는 이 축부(62)에 설치한 나사가 나사 결합되는 나사구멍부를 구비한다. 그리고, 축부(62)의 나사를 조이거나 느슨하게 하거나 하면 축부(62)가 진퇴함으로써, 냉매조(20)에 대하여 접촉부(61)를 근접하게 분리시킨다. 이 때, 접촉부(61)의 이동에 따라, 진공조(30)에 설치한 나사 구멍부로부터 제 1 진공부의 진공 상태가 깨질 우려가 있다. 그래서, 본 예에서는 진공조(30)의 내주면에 있어서 축부(62)를 삽통 배치시키는 개소에 바닥이 있는 벨로즈관(63)을 고정하고, 벨로즈관(63)의 내주면, 바닥부(64)의 내면, 진공조(30)의 내주면으로 둘러싸인 공간을 제 3 진공부(33)로서 구비한다. 이 제 3 진공부(33)는 제 1 진공부(31)와 다른 공간을 갖는다. 그리고, 벨로즈관(63)의 바닥부(64)로부터 축부(62)의 단부가 돌출하도록 축부(62)를 배치하고, 이 축부(62)의 단부에 접촉부(61)를 설치하고 있다. 즉, 지지기구(60)에 있어서 나사가 설치된 축부(62)의 일단은 진공조(30)의 나사 구멍부에 나사 결합되고, 축부(62)의 중간은 진공조(30)를 관통하여 벨로즈관(63) 내에 삽통 배치되고, 축부의 타단은 벨로즈관(63)의 바닥부(64)를 관통하여, 축부(62)에 있어서 이 관통 부분이 바닥부(64)에 기밀하게 고정되고, 바닥부(64)로부터 돌출된 축부(62)의 단부에 접촉부(61)를 구비한다. 따라서, 접촉부(61)는 제 1 진공부(31)에 배치된다. 그리고, 축부(62)의 진 퇴 이동에 따라 벨로즈관(63)을 변형시켜서, 접촉부(61)를 냉매조(20)에 대하여 근접하게 분리시킨다. 이와 같은 제 3 진공부(33)를 설치함으로써, 제 1 진공부(31)의 진공 상태, 및 제 2 진공부(32)의 진공 상태를 유지하면서 접촉부(61)의 이동을 가능하게 한다. 또, 제 3 진공부(33)는 접촉부(61)의 이동 상태에 관계없이 진공 상태가 유지되도록 진공배기되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 냉매조(20)의 외주에 단열재를 배치하는 경우, 접촉부(61)를 냉매조(20)에 접속시킴으로써, 단열재 층을 파괴할 우려가 있다. 그래서, 도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이 냉매조(20)에 접촉부(61)의 접촉부(65)를 설치해 두고, 이 접촉부(65)를 제외한 개소에 단열재 층(66)을 설치해도 된다. 이들 지지기구(60)나 접촉부(65)는 강도가 우수한 동시에 열 전도성이 낮은 FRP와 같은 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
<조립 순서>
다음으로, 이와 같은 단말 구조체의 조립 순서를 설명한다. 먼저, 공장 등에 있어서 종단 접속 박스(3)의 조립을 행한다. 맨처음에 냉매조(20)를 조립한다. 구체적으로는 냉매조(20)의 본체부(21)의 구성부재에 관 형상부(22)의 구성부재를 붙인다. 또, 핸드홀부(24)의 개구부(25)에 덮개부(26)를 고정한다. 따라서, 냉매조(20)를 조립한 상태에서는 냉매조(20)에 있어서 부싱(10)이 삽통 배치되는 상온측, 및 접속도체(52)나 에폭시 유닛이 삽통 배치되는 저온측이 개방된 상태이다. 또한, 붙이기 위해서는 볼트 등의 체결부재를 적절히 이용하면 된다. 이하의 순서에서도 동일하다.
냉매조(20)를 조립한 후, 필요에 따라서 냉매조(20)의 외주에 단열재를 배치 한다. 그리고, 냉매조(20)의 외주를 덮도록 진공조(30)를 조립한다. 구체적으로는 냉매조(20)에 설치된 핸드홀부(24)의 개구부(25)의 바깥쪽에 구획벽(38)을 붙인다. 또, 냉매조(20)의 본체부(21)의 아래쪽을 덮도록 진공조(30)의 구성부재(30d)를 배치하고, 본체부(21)의 위쪽을 덮도록 진공조(30)의 구성부재(30m)를 배치한다. 이 진공조(30)에 있어서 초전도 케이블 측에 배치되는 개소(도 2에서 우측)에는 냉매조(20)의 외주를 덮도록 벨로즈관을 접속시킨다. 이 벨로즈관의 개구부에는 플랜지(57)를 고정시키고, 진공조(30)에 있어서 초전도 케이블이 접속되는 저온측을 밀봉한다. 또한, 상기 진공조(30)에 벨로즈관을 설치함으로써, 냉매조(20)에 냉매가 충전되어 냉매조(20)가 열 수축이 생겼을 때, 이 벨로즈관이 변형되어 수축을 흡수함으로써 냉매조(20)의 파괴 등이라는 문제를 방지할 수 있다. 또, 진공조(30)를 형성하는 부재(30m)의 일부는 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 구획벽(38)의 외주를 덮도록 배치하고, 부재(30m)에 설치된 개구부(35)가 구획벽(38)의 개구부의 안쪽에 위치하도록 구획벽(38)을 부재(30m)에 고정시킨다. 개구부(35)에는 덮개부(36)를 고정해 둔다. 덮개부(36)의 고정에 의하여 제 2 진공부(32)가 되는 공간이 형성된다.
구성부재(30m)의 위쪽(상온측)에는 냉매조(20)의 관 형상부(22)의 외주를 덮도록 구성부재(30u)를 붙인다. 구성부재(30u)의 상온측 단부에는 냉매조(20)의 플랜지(23)를 고정하는 고정부(30a)를 갖고 있고, 이 고정부(30a)와 플랜지(23)를 고정함으로써, 진공조(30)의 상온측을 밀봉하여, 제 1 진공부(31)가 되는 공간이 형성된다. 고정부와 플랜지(23) 사이에는 시일 부재를 배치하여, 제 1 진공부(31)가 기밀하게 보유유지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 지지기구(60)를 구비하는 경우, 바닥이 있는 벨로즈관(63)의 바닥부(64)에 축부(62)를 삽통하여 기밀하게 고정하고, 벨로즈관(63)의 개구부를 구성부재(30d)에 용접 등에 의해 고정시켜 둔다. 이 고정에 의하여, 제 3 진공부(33)가 되는 공간이 형성된다. 또, 구성부재(30d)에 있어서 축부(62)를 삽통시키는 개소에는 나사부를 설치해 둔다. 이 지지기구(60) 이외에도 냉매조(20)의 지지기구(67)를 구비해도 된다. 이 지지기구(67)는 도 2에 나타낸 바와 같이 진공조(30)에 대하여 냉매조(20)를 매달아 지지하는 형식의 것이고, 지지기구(60)와 달리, 냉매조(20)와 진공조(30) 사이를 항상 연결시킨 상태로 하는 구성이다. 따라서, 지지기구(67)는 열 전도성이 낮은 FRP와 같은 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
진공조(30)의 조립 후, 진공조(30)의 제 1 진공부(31), 제 2 진공부(32), 제 3 진공부(33)를 소정의 진공도로 진공배기한다. 특히, 적어도 제 1 진공부(31)는 고진공으로 진공배기해 둔다. 이 때, 냉매조(20) 내 등에는 초전도 케이블 등이 수납되어 있지 않기 때문에, 고온에서의 베이킹이 가능해서, 진공 처리 시간의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 제 2 진공부(32)는 핸드홀부(24, 35)를 개방할 때에 진공이 깨지기 때문에, 어느 정도 낮은 진공이어도 된다. 또, 이 구조에서는 제 1 진공부(31)가 진공 단열층의 대부분을 차지하기 때문에, 제 1 진공부(31)가 고진공이면, 제 3 진공부(33)의 진공도는 어느 정도 낮아도 된다. 그리고, 적어도 제 1 진공부(31)가 진공배기된 상태의 종단 접속 박스(3)를 포설 현장 등에 반송한다.
본 예에 나타낸 종단 접속 박스(3)는 반송할 때, 지지기구(60, 67)를 구비함으로써, 반송에 따른 진동에 의하여 냉매조(20) 등이 파손되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또, 이 종단 접속 박스(3)는 부싱(10)을 냉매조(20), 진공조(30)에 고정시키지 않더라도 제 1 진공부(31)의 진공 상태를 유지할 수 있기 때문에, 반송시, 부싱(10)을 고정시킬 필요가 없다. 따라서, 높이 제한 등이라는 반송시의 규제가 완화된다.
포설 현장 등에 반송된 종단 접속 박스(3)에 있어서 냉매조(20)의 상온측의 개구부로부터 부싱(10)을 삽통 배치하고, 부싱(10)에 구비하는 플랜지(13)를 냉매조(20)의 플랜지(23)에 고정한다. 플랜지(13, 20) 사이에도 시일 부재 등을 배치하여, 냉매조(20), 애관(40)이 기밀하게 보유유지되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 초전도 케이블의 단부의 단을 벗겨 초전도 도체(51)와 접속도체(52)를 접속 슬리브(52a)로 접속한 후, 접속도체(52)의 외주에 에폭시 유닛(54)을 배치하고, 접속도체(52)를 플랜지(57)의 삽통구멍에 삽통시켜서, 에폭시 유닛(54)을 플랜지(57)에 고정한다. 그리고, 핸드홀부(34, 24)를 뚫어, 접속도체(52)와 부싱(10)을 접속시키는 등의 접속 처리나 보강 절연층(53)을 형성하는 등의 처리를 행한다. 이들 처리가 끝나면, 냉매조 핸드홀부(24)의 덮개부(26) 및 진공조 핸드홀부(34)의 덮개부(36)로 개구부(25, 35)를 닫아, 제 2 진공부(32)의 진공배기를 행한다.
이와 같이 종단 접속 박스(3)를 이용하면, 종래와 같이 접속 처리 등을 행한 후에 냉매조(20)나 진공조(30)를 구축하는 것이 아니라, 미리 종단 접속 박스(30)를 구축해 두고 나서 접속 처리 등을 행할 수 있다. 또, 접속 처리 등의 처리를 행함에 있어서 제 1 진공부(31)는 진공 상태를 유지한 채로 할 수 있어, 처리후, 제 2 진공부(32)만을 진공배기하면 되므로, 포설 현장에서의 진공 처리 작업의 부담을 경감할 수 있다.
초전도 도체(51)나 접속 슬리브(52a)의 외주에도 보강 절연층(53)을 설치하고, 접속용 냉매조(55)를 플랜지(57)에 고정하고, 그 외주에 접속용 진공조(56)를 진공조(30)에 고정하여, 접속용 진공조(56) 내도 소정의 진공도로 진공배기를 행한다. 부싱(10)의 상온측의 외주에는 애관(40)을 배치한다. 그리고, 냉매조(20)에 액체 질소 및 질소 가스를 충전하고, 접속용 냉매조(55)에 액체 질소를 충전하고, 애관(40)에 SF6 또는 절연유를 충전함으로써, 초전도 케이블의 단말 구조체가 완성된다.
또한, 지지기구(60)를 구비하는 경우, 소정의 위치에 종단 접속 박스(3)를 배치시키면, 축부(62)를 느슨하게 하여 접촉부(61)를 냉매조(20)로부터 떼어놓으면 된다. 또, 종단 접속 박스(3)는 초전도 케이블(1)이 열 수축할 때, 이 수축에 따라서 이동할 수 있도록 도 1에 나타낸 바와 같이 대차(臺車)(70) 등에 탑재시켜도 된다.
또, 본 예에서는 본 발명의 저온 용기를 초전도 케이블의 종단 접속 박스로서 이용하는 경우를 설명하였으나, 본 발명의 저온 용기는 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치의 초전도부를 수납하는 용기로서도 이용할 수 있다.
본 발명의 저온 용기는 초전도 기기에 있어서 저온측과 상온측 사이를 접속하는 접속요소의 수납에 적절하게 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 저온 용기는 초전도 케이블의 종단 접속 박스에 적합하다. 또, 본 발명의 초전도 케이블의 단말 구조체는 초전도 케이블의 종단부에 적절하게 이용할 수 있다. 이 단말 구조체는 직류 송전, 교류 송전의 어느 것에나 적용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 저온측에 배치되는 초전도부의 단부와, 이 초전도부에 접속되어 저온측과 상온측 사이에서 전력의 입출력을 행하는 부싱과의 접속부를 수납하는 초전도 기기의 저온 용기에 있어서,
    상기 부싱의 저온측 단부와 접속부가 수납되고, 이들을 냉각하는 냉매가 충전되는 냉매조와,
    이 냉매조의 외주를 덮도록 배치되는 진공조를 구비하고,
    상기 진공조는 부싱의 유무에 관계없이 진공 상태를 보유유지 가능한 제 1 진공부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 저온 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    냉매조에는, 개폐가 자유로운 냉매조 핸드홀부를 갖고 있고,
    진공조에는, 상기 냉매조 핸드홀부에 대응한 위치에 개폐가 자유로운 진공조 핸드홀부를 갖고 있으며,
    또한 진공조에는, 이들 핸드홀부 사이를 연결하는 구획벽과, 상기 양 핸드홀부로 둘러싸인 제 2 진공부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 저온 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    구획벽에는, 냉매조가 냉매에 의해서 열 수축할 때의 수축을 흡수하는 수축 흡수 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 저온 용기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    진공조에는, 냉매조를 지지 가능한 지지기구를 갖고 있고,
    이 지지기구는, 진공조의 표리(表裏)를 관통하여 배치되는 축부와, 이 축부에 접속되는 동시에, 축부의 이동에 따라 냉매조에 접촉 가능하고 냉매조로부터 분리 가능한 접촉부를 구비하며,
    또한, 진공조에는, 접촉부의 이동 상태에 관계없이 진공 상태를 보유유지 가능한 제 3 진공부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 저온 용기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    초전도 기기는 초전도 케이블, 초전도 변압기, 초전도 한류기, 초전도 전력 저장 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는
    초전도 기기의 저온 용기.
  6. 초전도 케이블의 단말 구조체에 있어서,
    저온측에 배치되는 초전도 케이블의 단부와,
    저온측과 상온측 사이에서 전력의 입출력을 행하는 부싱과,
    상기 초전도 케이블의 단부와 부싱을 접속하는 접속부와,
    상기 접속부가 수납되는 종단 접속 박스를 구비하며,
    상기 종단 접속 박스가 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 저온 용기인 것을 특징으로 하는
    초전도 케이블의 단말 구조체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    초전도 케이블은 단심 케이블 또는 다심 케이블인 것을 특징으로 하는
    초전도 케이블의 단말 구조체.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    초전도 케이블은 직류 송전용 케이블 또는 교류 송전용 케이블인 것을 특징으로 하는
    초전도 케이블의 단말 구조체.
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