KR20100092106A - 초전도 케이블 종단 접속함 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초전도 케이블 종단 접속함에 관한 것으로서, 액체질소와 상온의 오일 사이에 온도구배구간을 형성하면서 상기 온도구배구간의 압력을 유지할 수 있게 구성한 초전도 케이블 종단 접속함을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 케이블 종단 접속함은 초전도 케이블의 초전도체가 위치하며 액체질소가 채워진 냉각용기와, 상기 냉각용기에 연통되며 내부에 단말도체가 위치하는 단열관과, 상기 단말도체가 관통한 상태로 상기 단열관이 연통된 부위에 위치하며 상기 단열관을 폐쇄함으로써 상기 단열관에 온도구배구간을 형성하는 플랜지를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
초전도 케이블 종단 접속함, 온도구배구간, 플랜지, 금속 실, 단열관

Description

초전도 케이블 종단 접속함{Superconducting Cable Terminal Connection Box}
본 발명은 초전도 케이블 종단 접속함에 관한 것으로서, 특히 액체질소와 상온의 오일 사이에 온도구배구간을 형성하면서 상기 온도구배구간의 압력을 유지할 수 있게 구성한 것이다.
초전도 현상이란 극저온상태에서 도체에 흐르는 저항이 0인 특성을 말하며, 초전도 케이블은 이러한 특성을 구현하기 위해 제작된 전력케이블이다. 이와 같은 초전도 현상을 구현하기 위해서 액체질소를 사용하며 도체는 액체질소의 극저온에 의해 초전도체의 특성을 갖는다.
한편, 초전도 케이블의 단부에는 종단 접속함이 장착되며 종단 접속함에서 초전도 케이블의 초전도체와 외부로 연장된 단말도체가 연결된다.
이와 같이 단말도체와 초전도 케이블의 초전도체를 연결함에 있어서, 단말도체의 둘레에 채워진 오일과 초전도 케이블에 채워진 액체질소 사이에 온도구배 구간을 형성하여 액체질소의 온도상승을 막아 초전도 특성을 유지한다.
한편, 종래 기술에 따른 대한민국 공개특허공보 제2007-0102651호(발명의 명 칭 : 초전도 케이블의 단말 구조)에 기술된 내용에 따르면, 초전도 케이블의 초전도체와 접속된 단말도체는 둘레를 부싱이 감싼 상태로 냉매용기를 관통해 외부로 연장된 구조이며, 온도구배구간을 형성하기 위해 냉매용기와 부싱의 사이에 간격을 형성하고, 가스질소가 상기 온도구배공간으로 유입되어 온도구배를 형성할 수 있도록 부싱과 냉매용기 사이에 실리콘 부재의 링 또는 블록을 위치한다.
하지만, 온도구배공간의 하부에 위치한 실리콘 부재의 링 또는 블록은 극저온 상태에 위치함으로써, 파손될 경우에 초전도 케이블 내부로 이물질이 침투하여 초전도 성능을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 액체질소가 채워진 냉각용기와 단말도체를 지지하는 플랜지 사이를 가스질소가 통과할 수 있는 유동통로를 확보하여 온도구배구간의 내부압력을 유지하며, 또한 극저온 상태에 안정적인 접합구조를 갖는 초전도 케이블 종단 접속함을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 케이블 종단 접속함은 초전도 케이블의 초전도체가 위치하며 액체질소가 채워진 냉각용기와, 상기 냉각용기에 연통되며 내부에 단말도체가 위치하는 단열관과, 상기 단말도체가 관통한 상태로 상기 단열관이 연통된 부위에 위치하며 상기 단열관을 폐쇄함으로써 상기 단열관에 온도구배구간을 형성하는 플랜지를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 플랜지에는 가장자리를 따라 다수 개의 구멍이 형성되고, 상기 플랜지는 상기 구멍을 관통한 볼트가 체결되어 상기 냉각용기에 결합되며, 상기 플랜지의 가장자리에 형성된 다수 개의 구멍 안쪽에는 홈이 원주를 따라 형성되고 상기 홈 안에 금속 실이 충진된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 금속 실은 인듐 실이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 홈의 계면 조도는 1.6 내지 6.3㎛이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 초전도 케이블 종단 접속함은 액체질소가 채워진 냉각용기와 온도구배구간 사이를 플랜지로 폐쇄하며 액체질소에서 발생한 가스질소만이 플랜지를 통해 온도구배구간으로 유입될 수 있게 구성하고 있다. 이와 같이 온도구배구간으로 유입된 가스질소는 온도구배구간의 압력을 유지하면서 온도구배구간과 냉매용기 사이의 압력평형상태를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 초전도 케이블 종단 접속함은 플랜지 접합에 메탈 실을 사용함으로써, 극저온 조건에서 메탈 실이 파손되지 않으며, 또한 조도를 미세 가공하여 가스질소만 통과하도록 구성하고 있다.
아래에서는 본 발명에 따른 초전도 케이블 종단 접속함의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 초전도 케이블 종단 접속함을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플랜지 접합부위를 나타낸 상세도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 초전도 케이블 종단 접속함(100)은 액체질소(115)가 채워지며 냉동기(113)가 장착된 냉각용기(110)와, 상기 냉각용기(110)의 상부 측으로 단말도체(151)가 위치하도록 형성된 단열관(150)을 포함하며, 상기 단열관(150)의 내부에 단말도체(151)가 위치하고 상기 단말도체(151)는 냉각용기(110) 의 내부에서 초전도 케이블(120)의 초전도체(121)와 접속된다.
이와 같은 구조에 있어서, 냉각용기(110)와 단열관(150)의 사이에 플랜지(160)가 위치하며 상기 플랜지(160)는 냉각용기(110)에 결합된다. 이때 단말도체(151)는 상기 플랜지(160)를 관통한 상태로 단말도체(151)의 둘레를 절연체(152)가 감싸며 절연체(152)는 플랜지(160)와 완전 밀폐된 구조를 갖는다.
한편, 플랜지(160)는 통상적으로 원주를 따라 다수 개의 구멍(161)이 형성되며, 플랜지(160)의 구멍(161)이 냉각용기(110)에 형성된 구멍(111)과 맞춰진 상태에서 볼트(165)가 관통하고 볼트(165)의 단부에 너트(167)가 체결된 상태로, 너트(167)가 조여지면서 결합된다.
여기에서, 플랜지(160)의 가장자리를 따라 형성된 구멍(161)들 안쪽에는 V홈(163)이 형성되며, 상기 V홈(163)의 안쪽에 메탈 실인 인듐 실(170)이 충진된다. 상기 상기 V홈(163)의 내측 계면 조도는 1.6 내지 6.3㎛로 가공되며, 조도 1.6 내지 6.3㎛로 가공된 V홈(163)에 인듐 실(170)이 충진된 상태에서 플랜지(160)를 냉각용기(110)에 결합한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 초전도 케이블 종단 접속함(100)에 있어서, 액체질소에서 기화된 가스질소는 그 분자의 크기가 1.09㎛로서, 플랜지(160)와 냉각용기(110)의 사이로 유입되지만, 인듐 실(170)과 냉각용기(110)의 사이로는 통과하지 못하게 된다. 다만, 1.6 내지 6.3㎛로 가공된 V홈(163)과 인듐 실(170) 사이의 계면을 통해 플랜지(160)를 통과한다.
여기에서 조도가 1.6㎛ 미만일 경우에는 가스질소 분자가 원활하게 통과하기 에 어려움이 있으며, 6.3㎛를 초과할 경우에는 액체질소(115)가 통과할 수 있다.
한편, 단열관(150)의 상부에는 상온 상태의 오일(141)이 채워지며, 오일의 아래는 온도구배구간(130)으로서, 플랜지(160)를 통과한 가스질소는 온도구배구간(130)에 채워지면서 온도구배구간(130)의 내부압력을 상승시켜 냉각용기(110) 내부의 압력과 온도구배구간(130)의 내부압력을 평형상태로 유지할 수 있다.
또한, 인듐 실(170)은 극저온 상태에서도 물질적인 변화가 거의 없어 파손되지 않으며, 설사 파손되더라도 플랜지(160)의 상면에 위치하며 가스질소가 온도구배구간(130)으로 유동하기 때문에 인듐 실(170)이 파손되면서 발생한 이물질이 냉각용기(110)로 유입되지 않는다.
한편, 앞에서 설명한 초전도 케이블 종단 접속함에는 플랜지(160)의 가장자리를 따라 V홈(163)이 형성되는 것으로 설명하였으나, V홈(163)을 대신하여 U홈과 같은 다양한 형상의 홈이 형성되더라도 무방하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 초전도 케이블 종단 접속함을 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 플랜지 접합부위를 나타낸 상세도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 초전도 케이블 종단 접속함 110 : 냉각용기
111 : 구멍 113 : 냉동기
115 : 액체질소 120 : 초전도 케이블
121 : 초전도체 130 : 온도구배구간
141 : 오일 150 : 단열관
151 : 단말도체 152 : 절연체
160 : 플랜지 161 : 구멍
165 : 볼트 167 : 너트
163 : V홈 170 : 인듐 실

Claims (4)

  1. 초전도 케이블(120)의 초전도체(121)가 위치하며 액체질소(115)가 채워진 냉각용기(110)와,
    상기 냉각용기(110)에 연통되며 내부에 단말도체(151)가 위치하는 단열관(150)과,
    상기 단말도체(151)가 관통한 상태로 상기 단열관(150)이 연통된 부위에 위치하며 상기 단열관(150)을 폐쇄함으로써 상기 단열관(150)에 온도구배구간(130)을 형성하는 플랜지(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블 종단 접속함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지(160)에는 가장자리를 따라 다수 개의 구멍(161)이 형성되고, 상기 플랜지(160)는 상기 구멍(161)을 관통한 볼트(165)가 체결되어 상기 냉각용기(110)에 결합되며, 상기 플랜지(160)의 가장자리에 형성된 다수 개의 구멍(161) 안쪽에는 홈(163)이 원주를 따라 형성되고 상기 홈(163) 안에 금속 실이 충진된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블 종단 접속함.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 실은 인듐 실(170)인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블 종단 접속함.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈(163)의 계면 조도는 1.6 내지 6.3㎛인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블 종단 접속함.
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