KR20140109425A

KR20140109425A - 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조

Info

Publication number: KR20140109425A
Application number: KR1020147018963A
Authority: KR
Inventors: 다츠오 나카니시; 마사유키 히로세
Original assignee: 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-09-15
Also published as: WO2013105364A1; JP5810925B2; JP2013143823A; CN104040815A

Abstract

도체부의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하며, 상온 절연형 초전도 케이블에 적절한 접속 구조를 제공한다. 상온 절연형 초전도 케이블(100)은, 초전도 도체층(112)을 갖는 도체부(110)와 도체부(110)를 수납하며, 초전도 도체층(112)을 냉각하는 냉매가 유통하는 단열관(120)과, 단열관(120)의 외측에 형성되는 주 전기 절연층을 구비한다. 이 초전도 케이블(100)의 접속 구조(1)는, 단열관(120)의 단부로부터 인출된 도체부(110)와, 접속 대상의 인출 도체(30)를 전기적으로 접속하는 접속부(10)와, 접속부(10)를 수납하는 단열 용기(20)를 구비한다. 접속부(10)는, 인출 도체(30)와 단열 용기(20)에 대하여 도체부(110)의 열 수축에 의한 가동을 허용하도록, 도체부(110)와 인출 도체(30)를 플렉시블 도체(12)에 의해 전기적으로 접속함으로써, 구성되어 있다.

Description

상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조{CONNECTING STRUCTURE FOR ROOM-TEMPERATURE INSULATION TYPE SUPERCONDUCTIVE CABLE}

본 발명은 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조에 관한 것이며, 상온 절연형 초전도 케이블의 도체부와 접속 대상의 도체를 전기적으로 접속하는 구조에 관한 것이다.

초전도 케이블은, 기존의 전력 케이블(예, CV 케이블이나 OF 케이블 등의 상전도 케이블)과 비교하여, 대용량의 전력을 저손실로 송전할 수 있으므로, 에너지 절약 기술로서 기대되고 있다. 최근에는, 초전도 케이블을 포설하여, 실제의 송전선에 이용하는 실증 시험이 실행되고 있다.

초전도 케이블에는, 주 전기 절연층이 상온으로 보지되는 상온 절연 형태의 것(예를 들면, 특허문헌 1의 단락 [0003] 및 도 2, 특허문헌 2의 도 4를 참조)과 주 전기 절연층도 냉매(예를 들면, 액체 질소(LN₂))의 온도로 냉각되는 저온 절연형의 것(예를 들면, 특허문헌 1의 단락 [0004] 및 도 3, 특허문헌 2의 도 3 및 도 5 참조)이 있다. 상온 절연형에서는, 초전도 도체층의 외측에 주 전기 절연층을 갖지 않는 도체부가 단열관에 수납되며, 이 단열관의 외측에 주 전기 절연층이 형성된다. 저온 절연형에서는, 초전도 도체층의 외측에 주 전기 절연층을 갖는 도체부(소위, 케이블 코어)가 단열관에 1개 또는 복수 수납된다. 주 전기 절연층이란, 케이블의 정격 전압이 인가되며, 그 전압에 대하여 절연에 필요한 절연 강도를 갖는 절연층이다. 단열관에는, 통상 내관과 외관을 갖는 이중관 구조의 단열관이 이용된다. 또한, 단열성을 높이기 위해서, 내관과 외관 사이의 공간을 진공 흡인하여 진공 단열층을 형성하거나, 또한 내관과 외관 사이에 슈퍼 인슐레이션과 같은 단열재를 배치하거나 하는 것이 실행되고 있다.

그런데, 초전도 케이블을 이용하여 선로를 구축하는 경우, 선로의 도중에 초전도 케이블끼리를 접속하는 중간 접속 구조나, 선로의 종단에서 초전도 케이블과 다른 전력 기기(예, 상전도 케이블)를 접속하는 단말 접속 구조가 필요하게 된다(이하, 중간 접속 구조 및 단말 접속 구조를 간단하게 접속 구조라 부름). 예를 들면, 특허문헌 3 내지 특허문헌 6에는, 저온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조에 관한 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제 1996-64041 호 공보 일본 특허 공개 제 2006-59695 호 공보 일본 특허 공개 제 2006-197702 호 공보 일본 특허 공개 제 2007-287388 호 공보 일본 특허 공개 제 2006-221877 호 공보 일본 특허 공개 제 2006-196628 호 공보

초전도 케이블은, 사용시에 단열관에 냉매를 유통시켜, 냉매에 의해 도체부가 극저온으로 냉각되기 때문에, 도체부가 수축한다. 예를 들면, 상온으로부터 액체 질소 온도(약 -200℃)로 냉각했을 때, 도체부가 약 0.3% 수축한다. 즉, 100m 당 30㎝ 정도의 열 수축이 생기고, 500m에서는 1.5m 정도의 열 수축이 생긴다. 통상, 초전도 케이블의 양 단부에는 중간 접속 구조 또는 단말 접속 구조가 형성되며, 종단 접속 상자(단열 용기)에 도체부가 고정된다. 그 때문에, 열 수축에 의해 도체부에 응력이 작용하여, 초전도 도체가 데미지를 받을 우려가 있다. 또한, 초전도 케이블의 굽힘부에서는, 도체부의 열 수축에 의해서 도체부가 단열관 내관을 압박하여, 단열관이 측압을 받음으로써, 침입열이 증가한다. 그 때문에, 초전도 케이블에서는, 열 수축 대책이 필요하게 된다.

열 수축 대책으로서는, 도체부의 열 수축을 흡수하여, 열 수축에 의한 응력을 완화하는 것이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, 복수의 케이블 코어를 일괄하여 단열관에 수납한 다심 구조의 초전도 케이블에 있어서, 복수의 코어를 서로 꼬고, 꼬임에 느슨함을 갖게 함으로써, 열 수축을 흡수하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 6에는, 초전도 케이블의 단말 접속 구조에 있어서, 종단 접속 상자가 초전도 케이블의 열 수축을 따라서 이동할 수 있도록 대차에 탑재하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 상기한 특허문헌에 기재된 열 수축 대책 기술은 저온 절연형 초전도 케이블에 있어서의 것이다. 1개의 도체부를 단열관에 수납한 구성의 단심 상온 절연형 초전도 케이블에서는, 도체부의 서로 꼬임에 느슨함을 갖게 하는 구조는 채용할 수 없다. 초전도 케이블의 단말 접속 구조에 있어서, 종단 접속 상자(단열 용기)를 초전도 케이블의 열 수축에 의해서 이동시키는 것은 곤란하다. 또한, 단열 용기가 이동하면 불편을 일으킬 우려도 있다.

구체적으로는, 단열 용기를 이동 가능하게 함으로써, 단열 용기에 고정된 도체부의 열 수축에 의한 응력을 완화할 수 있다. 그러나, 단열 용기에는 단열관이 접속되며, 단열관의 외관은 상온으로 유지되므로, 도체부의 열 수축에 따라서 단열 용기가 이동하면, 단열관의 외관에 응력이 인가되는 등 상온부가 영향을 받는다.

따라서, 상온 절연형 초전도 케이블에 있어서, 상기한 열 수축 대책 이외의 방법으로, 도체부의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하며, 열 수축의 영향을 저감할 수 있는 접속 구조가 요구되고 있다.

그래서, 본 발명의 목적의 하나는 도체부의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하며, 상온 절연형 초전도 케이블에 적절한 접속 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조는, 상온 절연형 초전도 케이블의 도체부와 접속 대상의 도체(이하, 단순히 「접속 대상」이라 부르는 경우가 있음)를 전기적으로 접속하는 구조이다. 상온 절연형 초전도 케이블(이하, 단순히 「초전도 케이블」이라 부르는 경우가 있음)은 초전도 도체층을 갖는 도체부와, 도체부를 수납하고, 초전도 도체층을 냉각하는 냉매가 유통하는 단열관과, 단열관의 외측에 형성되는 주 전기 절연층을 구비한다. 이러한 접속 구조는, 단열관의 단부로부터 인출된 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 접속부와, 접속부를 수납하는 단열 용기를 구비한다. 그리고, 접속부는, 접속 대상과 단열 용기에 대하여 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 접속 대상과 단열 용기에 대하여 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 접속부를 구비함으로써, 냉각시의 도체부의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 접속 구조는 열 수축에 의한 응력을 완화하여, 열 수축에 의해서 도체부(초전도 도체)가 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.

또한, 열 수축시에 따른 응력을 완화함으로써, 중간 접속 구조나 단말 접속 구조에 마련되는 종래 필요했던 도체부를 단열 용기에 구속하기 위한 고정 부재를 간소화(생략화)할 수 있다. 또한, 초전도 케이블의 굽힘부에 있어서, 도체부의 열 수축에 의해서, 단열관이 측압을 받는 것에 의한 침입열의 증가도 억제할 수 있다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 한 형태로서는, 접속 대상이 상온측으로 인출되는 인출 도체인 것을 들 수 있다.

이러한 구성은, 접속 대상이 인출 도체이며, 본 발명의 접속 구조를 초전도 케이블과 다른 전력 기기를 접속하는 단말 접속 구조에 적용했을 경우이다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 한 형태로서는, 접속 대상이 다른 상온 절연형 초전도 케이블의 도체부인 것을 들 수 있다.

이러한 구성은, 접속 대상이 다른 초전도 케이블의 도체부이며, 본 발명의 접속 구조를 초전도 케이블끼리를 접속하는 중간 접속 구조에 적용했을 경우이다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 한 형태로서는, 도체부와 접촉하고, 도체부를 미끄럼 운동시켜 안내하는 가이드 부재를 단열 용기 내에 구비하는 것을 들 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 도체부를 가이드 부재에 따라서 미끄럼 운동시켜, 가이드 부재에 의해 도체부의 가동 방향을 소정의 방향(도체부가 열 수축하는 방향)으로 규제할 수 있다. 가이드 부재는 동, 알루미늄 등의 금속 및 그 합금, 및 스테인리스강과 같은 금속 재료, 또는 FRP 등의 복합 재료나 PTFE 등의 수지 재료로 형성하는 것이 가능하다. 가이드 부재는 도체부의 일부와 접촉하여, 도체부의 가동 방향을 규제할 수 있는 것이면, 형상은 문제되지 않는다. 또한, 가이드 부재는 단열 용기 내에 고정하면 좋다.

상기 구성에 있어서, 가이드 부재가 도체부를 미끄럼 운동 가동으로 수용하는 통형상체인 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 단열 용기 내에 배치된 통형상체에 도체부가 미끄럼 운동 가능하게 수용됨으로써, 이러한 통형상체에 의해 도체부를 기계적으로 서포트할 수 있다. 또한, 도체부가 가동할 때에, 도체부를 통형상체를 따라서 안내할 수 있다. 통형상체는 동, 알루미늄 등의 금속 및 그 합금, 및 스테인리스강과 같은 금속 재료, 또는 FRP 등의 복합 재료나 PTFE 등의 수지 재료로 형성하는 것이 가능하다. 통형상체는 단열 용기 내에 고정하여도 고정하지 않아도 좋지만, 고정하지 않는 경우는, 통형상체가 단열 용기 내에 위치하도록 통형상체의 이동 범위를 규제하는 것이 바람직하다. 통형상체를 단열 용기 내에 고정하지 않는 경우, 접속 대상이 인출 도체이면, 인출 도체에 고정하고, 접속 대상이 다른 초전도 케이블의 도체부이면, 어느 한쪽의 도체부에 고정하는 것을 들 수 있다.

가이드 부재를 구비하는 상기 형태에 있어서, 단열 용기 내에 도체부의 미끄럼 운동을 보조하는 미끄럼 운동 보조 부재를 구비하는 것을 들 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 미끄럼 운동 보조 부재를 구비함으로써, 도체부를 부드럽게 미끄럼 운동시킬 수 있다. 초전도 케이블은, 사용시에 냉각됨으로써 도체부가 열 수축할 뿐만 아니라, 유지 보수시 등에는 냉매의 유통을 정지하여, 도체부가 상온으로 되돌려지거나 사용시라도, 예를 들면 도체부에 이상시 전류(단락 전류 등)가 흐르는 등 하여, 도체부가 온도 상승하기 때문에, 도체부가 열 신장한다. 가이드 부재에 도체부를 미끄럼 운동시키는 구성으로 했을 경우, 특히 통형상체에 도체부를 미끄럼 운동 가능하게 수용했을 경우는, 도체부가 열 신장할 때에, 도체부가 가이드 부재에 걸려 국소적으로 좌굴하는 것을 고려할 수 있다. 그래서, 미끄럼 운동 보지 부재에 의해, 도체부의 열 신장하는 방향의 미끄럼 운동을 용이하게 함으로써, 도체부의 미끄럼 운동을 부드럽게 하는 것이 바람직하다. 미끄럼 운동 보조 부재로서는, 예를 들면 스프링을 사용하는 것을 들 수 있다.

통형상체를 구비하는 상기 형태에 있어서, 통형상체의 적어도 일부가 도전 재료로 형성되며, 도체부가 통형상체와 전기적으로 접속되어 있으며, 도체부가 통형상체를 거쳐서 접속 대상과 전기적으로 접속되어 있는 것을 들 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 통형상체를 거쳐서 도체부와 접속 대상이 전기적으로 접속되어 있으므로, 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 것이 가능하다. 도전 재료로서는, 구리, 알루미늄 등의 금속 및 그 합금과 같은 상전도 재료나, 초전도 재료를 들 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 도전 재료가 초전도 재료라도 좋다. 통형상체의 일부가 초전도 재료로 형성되어 있는 것에 의해, 도체부와 접속 대상 사이를 저손실로 접속할 수 있다. 이 경우, 통형상체는 상전도 재료와 초전도 재료를 조합하여도 좋으며, 예를 들면 상전도 재료로 형성한 통형상체의 외주면에 초전도 선재를 배치하여 납땜 부착하는 것을 들 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 도체부와 통형상체가 멀티콘택트에 의해 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 도체부와 통형상체가 멀티콘택트에 의해 전기적으로 접속되어 있음으로써, 도체부와 통형상체 사이의 전기적 접속을 유지하기 쉽다.

또는, 상기 구성에 있어서, 도체부와 통형상체가 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 도체부와 통형상체가 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있음으로써, 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 통형상체를 전기적으로 접속하는 것이 가능하다. 플렉시블 도체로서는, 예를 들면 편조선을 사용하는 것을 들 수 있다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 한 형태로서는, 도체부의 가동역을 규제하는 스토퍼를 구비하는 것을 들 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 스토퍼를 구비함으로써, 도체부의 가동역을 규제하고, 도체부가 허용 범위를 초과하여 과잉으로 가동하는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해 예를 들면 접속부가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도체부가 통형상체를 거쳐서 접속 대상과 전기적으로 접속되어 있는 상기 형태에 있어서는, 도체부가 통형상체로부터 빠지지 않도록 스토퍼를 마련함으로써, 도체부와 통형상체와의 접속 면적을 확보할 수 있어서, 도체부와 접속 대상과의 사이의 전류 유로를 확보할 수 있다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 일 형태로서는, 도체부와 접속 대상이 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 들 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 도체부와 접속 대상이 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있음으로써, 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 것이 가능하다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조는, 접속 대상과 단열 용기에 대해서 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 접속부를 구비함으로써, 냉각시의 도체부의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 접속 구조는 열 수축에 의한 응력을 완화하여, 열 수축에 의해서 도체부(초전도 도체)가 손상받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 열 수축시의 응력을 완화함으로써, 중간 접속 구조나 단말 접속 구조에 마련되는 도체부를 구속하기 위한 고정 부재를 간소화할 수 있다. 또한, 초전도 케이블의 굽힘부에 있어서, 도체부의 열 수축에 의해서, 단열관이 즉압을 받는 것에 의한 침입열의 증가도 억제할 수 있다. 또한, 상온 절연형 초전도 케이블에서는, 단열관이 도체부와 동 전위(同電位)로 되며, 단열관과 도체부 사이에 이격을 확보할 필요가 없다. 그 때문에, 접속 구조에 있어서, 단열 용기와 접속부 사이에 접속부의 시공을 가능하게 하는 공간을 확보하기만 하여도 좋고, 저온 절연형 초전도 케이블과 비교하여, 콤팩트한 접속부로 하는 것이 가능하다.

도 1은 상온 절연형 초전도 케이블의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 상온 절연형 초전도 케이블의 다른 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 전체 개략 구성도이다.
도 4는 실시예 1의 접속 구조에 있어서의 접속부의 개략 구성도이다.
도 5는 실시예 2의 접속 구조에 있어서의 접속부의 개략 구성도이다.
도 6은 실시예 3의 접속 구조에 있어서의 접속부의 개략 구성도이다.
도 7은 실시예 4의 접속 구조에 있어서의 접속부의 개략 구성도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일 또는 상당한 부재에는 동일한 도면부호를 이용한다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 상온 절연형 초전도 케이블의 구조에 대하여 설명한다.

[상온 절연형 초전도 케이블 (1)]

도 1은 상온 절연형 초전도 케이블의 일 예를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 초전도 케이블(101)은 초전도 도체층(112)을 갖는 1개의 도체부(110)와, 도체부(110)를 수납하는 단열관(120)을 구비하고, 단열관(120)의 내측에는, 초전도 도체층(112)을 냉각하는 냉매가 유통한다. 또한, 단열관(120)의 외측에 주 전기 절연층(130)이 형성되어 있으며, 상온에서 절연을 실행하는 구조이다.

도체부(110)는, 대표적으로는, 중심으로부터 순차적으로 포머(111), 초전도 도체층(112), 보호층(115)을 갖는다. 포머(111)는 초전도 도체층(112)의 지지체에 이용되며, 예를 들면 구리나 알루미늄 등의 상전도 재료, FRP 등의 절연성 복합 재료나 PTFE 등의 절연성 수지 재료로 형성되어 있다. 포머의 구체적인 형태로서는, 에나멜 등의 절연 피복을 갖는 복수의 금속선을 서로 꼰 연선 등의 중실체, 절연 파이프나 금속 파이프, 금속 띠를 나선 형상으로 권회하여 통형상으로 형성된 나선 띠 등의 중공체를 들 수 있다. 포머를 금속 파이프 등의 중공체로 했을 경우, 그 내부 공간도 냉매의 유로에 이용하는 것이 가능하다.

또한, 포머를, 상전도 재료의 금속선을 서로 꼰 연선이나 금속 파이프로 했을 경우, 이상시 전류(단락 전류 등)의 유로에 이용하는 것이 가능하다.

초전도 도체층(112)은, 예를 들면 산화물 초전도 도체를 이용한 테이프 상태의 초전도 선재로 형성되어 있다. 초전도 선재로서는, 예를 들면 비스머스계 초전도 선재나 이트륨계 초전도 선재를 들 수 있다. 초전도 도체층(112), 복수의 초전도 선재를 포머(111)의 외주에 나선 형상으로 권회함으로써 형성하고 있으며, 단층 또는 다층 구조로 하여도 좋다. 또한, 포머(111)와 초전도 도체층(112) 사이에 쿠션층(도시하지 않음)을 개재시켜도 좋다. 쿠션층은 크라프트지 등을 권회함으로써 형성할 수 있다.

초전도 도체층(112)의 외주에는 보호층(115)이 형성되어 있다. 보호층(115)은, 그 내측에 배치된 초전도 도체층(112) 등을 단열관(120)과 전기적으로 절연하는 동시에, 기계적으로 보호하기 위한 것이며, 그라프트지 등을 권회함으로써 형성하고 있다. 여기서, 도체부(110)(초전도 도체층(112))와 단열관(120)은, 중간 접속 구조나 단말 접속 구조 등의 임의의 개소에서 전기적으로 연결되어 있으며, 동 전위이다. 초전도 도체층(112)의 외측에 마련된 보호층(115)에 의한 전기적인 절연은, 초전도 도체층(112)에 흐르는 주 전류를 단열관(120)에 분류시키지 않기 위한(단열관(120)과의 불안정한 접촉점을 형성시키지 않음) 것이며, 절연에 필요한 두께를 갖지 않아도 좋다. 초전도 케이블(101)의 주 절연은 단열관(120)의 외측에 마련된 주 전기 절연층(130)에 의해 확보된다.

단열관(120)은 내관(121)과 외관(122)을 갖는 이중 구조이며, 내관(121)과 외관(122) 사이에 진공 단열층이 형성된 진공 단열관이다. 그리고, 단열관(120)(내관(121)) 내에 도체부(110)가 수납되며, 단열관(120)(내관(121))에는, 도체부(110)의 초전도 도체층(112)을 냉각하여 초전도 상태로 유지하기 위한 냉매(예를 들면, 액체 질소나 액체 헬륨 등의 액체 냉매, 질소 가스나 헬륨 가스 등의 기체 냉매)가 유통한다.

내관(121) 및 외관(122)은 스테인리스강, 알루미늄이나 그 합금 등으로 형성되어 있다. 또한, 단열관(120)에 굴곡성을 부여하기 위해서, 내관(121) 및 외관(122)의 전체 길이에 걸쳐서 콜게이트 가공을 실시하여도 좋다. 그 외에, 내관(121)과 외관(122) 사이에 슈퍼 절연 등의 단열재나 공간을 배치함으로써, 단열성을 보다 높이는 것이 가능하다. 본 예에서는, 내관(121) 및 외관(122)이 스테인리스제의 콜게이트 관이다.

단열관(120)(외관(122))의 외측에는, 주 전기 절연층(130)이 형성되어 있다. 주 전기 절연층(130)은, 기존의 상전도 케이블로 실적(實績)이 있으며, 상온에서의 전기 절연 강도가 뛰어난 재료, 대표적으로는 CV 케이블에 사용되고 있는 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등의 절연성 수지 재료를 사용할 수 있다. 주 전기 절연층(130)은, 단열관(120)(외관(122))의 외측에 가교 폴리에틸렌 등의 절연성 수지 재료를 압출에 의해 피복함으로써 형성할 수 있다. 또한, 주 전기 절연층(130)의 내측 또는 외측에는, 상전도 케이블과 마찬가지로, 내부 반도전층 또는 외부 반도전층(도시하지 않음)을 주 전기 절연층(130)과 동시에 압출에 의해 형성하여도 좋다. 주 전기 절연층(130)의 외측에는, 도시하지 않지만, 구리나 알루미늄 등의 금속 및 반도전층으로 구성되는 차폐부(차폐층)나, 비닐이나 폴리에틸렌 등의 시스(sheath)를 실시하는 것이 바람직하다. 이 차폐부는 주로 전계 차폐층으로서 기능한다. 한편, 시스는 차폐부에 야기하는 전위에 대한 전기적 절연 성능을 갖는 동시에, 기계적인 보호층으로서 기능한다. 이들 기능은 상전도 케이블과 동일하다.

또한, 이러한 예에서는, 단열관(120)(외관)과 주 전기 절연층(130) 사이에 상전도 재료로 형성된 외부 도체(131)를 갖는다. 이 외부 도체(131)는, 초전도 케이블의 접속 구조(초전도 케이블의 중간 접속 구조나 단말 접속 구조)를 형성하는 개소에서, 포머(111) 및 초전도 도체층(112)과 전기적으로 접속되며, 이상시 전류(단락 전류 등)의 분류로서 기능한다. 외부 도체(131)는 구리, 알루미늄, 은 등을 사용할 수 있다. 외부 도체(131)는, 예를 들면 구리 연선으로 이루어지는 세그먼트 도체 등 기존의 상전도 케이블의 도체에 준한 부재를 외관(122)에 권회함으로써 형성할 수 있다.

이와 같은 외부 도체(131)를 구비함으로써, 이상시 전류의 유로를 충분히 확보할 수 있어서, 큰 이상시 전류가 흐르는 것에 의한 포머(111) 및 초전도 도체층(112)의 온도 상승을 저감하여, 단열관(120)으로 유통하는 냉매의 온도 상승을 저감할 수 있다.

또한, 주 전기 절연층(130)의 외측에는, 포설용의 텐션 멤버를 마련하거나, 또한 그 외측에 방식층 등을 마련하여도 좋다(도시하지 않음).

[상온 절연형 초전도 케이블(2)]

도 2는 상온 절연형 초전도 케이블의 다른 일 예를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 초전도 케이블(102)은, 관형상 지지 부재(140)를 구비하는 점이, 도 1에 도시하는 상기한 초전도 케이블(101)과 상이하며, 기본적인 구성은 초전도 케이블(101)과 동일하므로, 이하에서는 차이점을 중심으로 하여 설명한다.

초전도 케이블(102)에서는, 단열관(120)(외관(122))에 주 전기 절연층(130)이 형성되어 있지 않으며, 단열관(120)(외관(122))의 외측에 배치되는 관형상 지지 부재(140)의 외측에 주 전기 절연층(130)이 형성되어 있다. 즉, 관형상 지지 부재(140)는, 그 외측에 형성되는 주 전기 절연층(130)을 지지하는 부재이며, 이 부재에 의해 최고로 얻어지는 특성은 강도이다. 또한, 초전도 케이블(102)에 가요성을 갖게 하기 위해서, 관형상 지지 부재(140)도 가요성을 갖는 것이 바람직하며, 이상의 점을 고려하여, 관형상 지지 부재(140)에는, 알루미늄(그 합금을 포함함)제의 스트레이트관이나, 스테인리스제의 콜게이트 관을 매우 바람직하게 사용할 수 있다. 그 외에, 관형상 지지 부재(140)를 수지 등의 비금속 재료로 형성하여도 좋다. 관형상 지지 부재(140)를 상전도 재료로 형성했을 경우, 상기한 초전도 케이블(101)의 외부 도체(131)와 마찬가지로 포머(111) 및 초전도 도체층(112)과 전기적으로 접속함으로써, 이상시 전류의 분류로로서 기능시키는 것도 가능하다.

또한, 관형상 지지 부재(140)와 주 전기 절연층(130) 사이에는, 도시하는 바와 같이, 상전도 재료로 형성된 외부 도체(131)를 형성하여도 좋다. 이러한 외부 도체(131)는, 상기한 초전도 케이블(101)의 외부 도체(131)와 마찬가지로 포머(111) 및 초전도 도체층(112)과 전기적으로 접속함으로써, 이상시 전류의 분류로로서 기능한다. 또한, 단열관(120)(외관(122))의 외주에는, 도시하지 않지만, 단열관(120)을 보호하는 보호층 등을 형성하여도 좋다.

그 외에, 주 전기 절연층(130)의 외측에, 차폐 및 시스 등을 실시하거나 상기한 텐션 멤버나 방식층(防食層) 등을 마련하여도 좋다(도시하지 않음).

이와 같은 관형상 지지 부재(140)를 구비함으로써, 도체부(110)를 포함하는 단열관(120)과 주 전기 절연층(130)을 포함하는 관형상 지지 부재(140)를 별개로 취급할 수 있다.

다음에, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조의 전체 개략 구성을 설명한다. 도 3에 도시하는 접속 구조(1)는 초전도 케이블의 단말 접속 구조의 일 예이다. 이 접속 구조(1)는 초전도 케이블(100)의 도체부(110)와 상온측으로 인출되는 인출 도체(30)(접속 대상)를 전기적으로 접속하는 접속부(10)와, 접속부(10)를 수납하는 단열 용기(20)를 구비한다. 초전도 케이블(100)은, 예를 들면 도 1이나 도 2에 도시하는 상기한 초전도 케이블(101)이나 초전도 케이블(102)이다.

이 예에서는, 초전도 케이블(100)의 단부가 절연관(insulating tube)(200)에 삽입되고, 초전도 케이블(100)의 단부의 외주를 덮는 절연관(200)으로부터 상기 케이블(100)의 단열관(120)이 외부에 노출되며, 이 단열관(120)의 단부로부터 도체부(110)가 인출되어 있다. 그리고, 도체부(110)와 인출 도체(30)와의 접속부(10)가 절연관(200)의 외부에 마련되어 있으며, 이러한 접속부(10)를 수납하도록, 단열 용기(20)가 형성되어 있다.

절연관(200)은 기존의 상전도 케이블의 단말 접속 구조에 사용되고 있는 것과 동일하며, 예를 들면 자기제 또는 폴리머제나 수지(예를 들면 에폭시 수지)제의 것을 사용할 수 있다.

초전도 케이블(100)의 단부는 주 전기 절연층 등이 제거되어, 단열관(120)이 노출되어 있으며, 선단부에 있어서, 도체부(110)가 단열관(120)의 단부로부터 인출되어 있다. 인출된 도체부(110)에는, 단말 처리가 실시되어, 단말 부재(후술함)가 장착되어 있다. 이 부위에서는, 보호층 등이 제거되어, 초전도 도체층(112)이 노출되어 있으며, 초전도 도체층(112)에 대하여 단말 부재가 전기적으로 접속되는 동시에, 단말 부재에 의해서 초전도 도체층(112)이 기계적으로 보호된다. 여기서, 초전도 도체층(112)이 다층 구조인 경우는, 단말 처리에 의해서, 초전도 도체층을 계단 형상으로 노출시킨다. 또한, 단열관(120)의 단부는 단열 용기(20)에 접속되며, 단열관(120)의 내측과 단열 용기(20)의 내측의 냉매 유통 공간이 연통하고 있다.

인출 도체(30)는 일단측이 단열 용기(20)에 수납되며, 단열관(120)의 단부로부터 인출된 도체부(110)(초전도 도체층(112))와 전기적으로 접속되어 있으며, 타단측이 단열 용기(20)의 외부(상온측)에 인출되어 있다. 상온측으로 인출된 인출 도체(30)에는, 다른 전력 기기(도시하지 않음)가 접속된다. 인출 도체(30)는, 예를 들면 구리나 알루미늄 등의 상전도 재료로 형성되어 있다. 이 예에서는, 인출 도체(30)의 인출 방향이 도체부(110)의 연장 방향에 대하여 직교하고 있지만, 이러한 방향은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 인출 도체(30)에 있어서의 단열 용기(20)측의 외주면에는, 외부로부터의 침입열을 저감하는 단열 부재(32)가 마련되어 있다. 그리고, 인출 도체(30)의 단열 부재(32)와 초전도 케이블(100)의 단열관(120)이 단열 용기(20)와 접속되는 구조가 된다.

인출 도체(30)와 단열 용기(20) 사이에 전류가 흐르지 않도록, 인출 도체(30)와 단열 용기(20) 사이에는 절연 부재(도시하지 않음)가 개재되어 있다. 이 절연 부재는 인출 도체(30)와 단열 부재(32) 사이에 마련하여도 좋다. 예를 들면, 현지에서 접속 구조를 조립하는 경우, 미리 공장 등에서, 인출 도체(30) 상에 절연 부재를 형성하고, 그 상부에 단열 부재(32)를 형성하여 두고, 현지에서는, 이 인출 도체(30)를 단열 용기(20)에 마련된 끼워맞춤부(22)에 삽입하여, 인출 도체(30)와 단열 용기(20)를 끼워맞춤시킨다. 이와 같이 인출 도체(30)가 단열 부재(32)를 구비함으로써, 현지에서의 접속 구조의 조립이 용이하게 된다. 또한, 도시하는 바와 같이, 인출 도체(30)의 단열 부재(32)와 단열 용기(20)의 끼워맞춤부(22)를 중복시킴으로써, 외부로부터의 침입열을 억제할 수 있다. 여기에서는 마찬가지로 단열 용기(20)와 단열관(120)과의 접속 개소나 단열 용기(20)와 냉매 배관(220)과의 접속 개소에 있어서도, 단열관(120)이나 냉매 배관(220)과 단열 용기(20)를 끼워맞춤시켜, 중복시키고 있다. 단열 부재(32)의 외주에 플랜지부를 형성하여 두고, 이 플랜지부를 끼워맞춤부(22)에 접촉시켜, 위치 결정에 이용하거나 이 플랜지부를 단열 용기(20)(끼워맞춤부(22))에 고정하여도 좋다.

단열 용기(20)는 그 내측이 단열관의 내측과 연통하고 있으며, 단열관(120)으로 유통하는 냉매가 충전된다. 단열 용기(20)는, 단열 성능이 뛰어난 구조, 예를 들면 단열관(120)과 마찬가지로, 내부 용기와 외부 용기를 갖는 이중 구조이며, 내부 용기와 외부 용기 사이에 진공 단열층이 형성된 진공 단열 용기를 사용할 수 있다. 단열 용기(20)(내부 용기 및 외부 용기)는 스테인리스강, 알루미늄이나 그 합금 등으로 형성되어 있다. 또한, 이 단열 용기(20)는 대지에 대하여 움직이지 않도록 고정되어 있다.

단열 용기(20)에는, 단열관(120)으로 유통하는 냉매를 냉각 시스템(도시하지 않음)으로 이송하기 위한 냉매 배관(220)이 접속되어 있다. 상온 절연형 초전도 케이블의 경우, 고 전압부인 초전도 도체층(112)의 외측에 주 전기 절연층을 갖지 않기 때문에, 단열관(120)이 고 전위이다. 따라서, 단열관(120)이 접속되는 단열 용기(20)나, 단열 용기(20)에 접속되는 냉매 배관(220)도 고 전위이다. 이것에 대하여, 냉각 시스템은 통상, 접지부(저 전압부)에 마련되므로 저 전위이다. 그 때문에, 냉매 배관(220)을 냉각 시스템에 직접 접속했을 경우, 전압을 인가할 수 없게 되는(지락 상태로 되어 이상 전류가 흐르는 상태가 됨) 것에 의해, 송배 전선로로서 성립하지 않는다. 그래서, 이러한 예에서는, 냉매 배관(220)과 냉각 시스템에 접속되는 냉매 배관(230)을 전기적으로 절연한 상태로 접속하기 때문에, 냉매 배관(220)과 냉매 배관(230)을 절연 조인트(225)를 거쳐서 접속되어 있다. 냉매 배관(220, 230)은, 단열관(120)과 마찬가지로, 이중관 구조의 진공 단열관을 사용할 수 있다. 절연 조인트(225)에는, 그 외측에 단열부(226)가 마련되어 있다.

그리고, 본 발명의 접속 구조에 있어서, 가장 특징으로 하는 점은, 접속부가, 접속 대상과 단열 용기에 대하여 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하도록 구성되어 있는 점이다. 즉, 도 3에 도시하는 상기한 접속 구조(1)를 예를 들면, 접속부(10)가, 인출 도체(30)와 단열 용기(20)에 대하여 도체부(110)의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부(110)와 인출 도체(30)를 전기적으로 접속하도록 구성되어 있다. 이하, 이러한 접속부(10)를 실현하기 위한 구성을 설명한다.

<실시예 1>

도 4는 접속 구조(1)에 있어서의 접속부(10)의 일 예이다. 이 예에서는, 도체부(110)(초전도 도체층(112))와 인출 도체(30)를 도전 재료로 이루어지는 플렉시블 도체(12)에 의해 전기적으로 접속함으로써, 접속부를 구성하고 있다. 이것에 의해, 도체부(110)가 냉각시에 열 수축하여도, 플렉시블 도체(12)가 추종하므로, 도체부(110)의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 예에서는, 단말 처리에 의해, 초전도 도체층(112)이 노출된 도체부(110)에 상전도 재료로 이루어지는 단말 부재(11)가 장착되어 있다. 단말 부재(11)는 도체부(110)(초전도 도체층(112))가 삽입되는 삽입 구멍을 갖고, 이 삽입 구멍에 도체부(110)의 선단부를 삽입하여, 납땜 부착, 초전도 도체층(112)과 전기적으로 접속되는 동시에, 초전도 도체층(112)을 기계적으로 보호한다. 플렉시블 도체(12)는 편조선이며, 그 양단에 접속 단자가 마련되어 있다. 그리고, 단말 부재(11)에 마련된 접속 단자와 플렉시블 도체(12) 중 한쪽의 접속 단자를 접속하고, 인출 도체(30)에 마련된 접속 단자와 플렉시블 도체(12) 중 다른쪽의 접속 단자를 접속하여, 플렉시블 도체(12)에 의해서 전류를 흘릴 수 있는 접속 구조로 한다. 이것에 의해, 도체부(110)와 인출 도체(30)를 전기적으로 접속하고 있다. 접속 단자끼리의 접속은, 예를 들면 납땜 부착이나 압착에 의해 실행되고 있다. 도체부(110)(초전도 도체층(112))의 선단부에 단말 부재(11)를 땜납으로 접합하여 단말 처리함으로써, 초전도 도체층(112)을 형성하는 초전도 선재를 기계적으로 고정하는 동시에, 플렉시블 도체(12)와의 전기적인 접속을 확실히 할 수 있다. 또한, 플렉시블 도체(12)와의 접속 작업을 실행하기 쉽다.

또한, 단열 용기(20)는 단열관(120)과 접속되며, 도체부(110)와 동 전위로 되기 때문에, 도면에서는 생략하고 있지만, 단열 용기(20)의 외측에는 절연 부재가 마련되며, 절연 거리를 확보하고 있다. 또한, 단열관(120)의 내관이 콜게이트 관이기 때문에, 단열 용기(20)에 접속된 단열관(120)의 내관이 냉각되어 열 수축하여도, 그것을 흡수할 수 있으므로, 단열관(120)이 열 수축의 영향을 받는 일은 거의 없다. 이 예에서는, 단말 부재(11)를 상전도 재료로 형성하고 있지만, 단말 부재(11)의 일부에 초전도 재료를 이용하여도 좋다.

또한, 이 예에서는, 도체부(110)의 가동역을 규제하는 스토퍼(15)를 구비하는 경우가 생긴다. 스토퍼의 일 예로서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 단말 부재(11)는 도체부(110)가 삽입되는 삽입 구멍의 개구부에 칼라부를 구비하고, 또한 상기 칼라부에 대향하여 스토퍼(15)가 단열 용기(20) 내에 절연 부재(도시하지 않음)를 거쳐서 마련된다. 이러한 구성에 의해 도체부(110)가 열 수축했을 때에 도체부(110)에 장착된 단말 부재(11)의 칼라부가 스토퍼(15)에 접촉 고정된다. 이것에 의해, 단말 부재(11)가 단열관(120)에 인입하는 것을 방지할 수 있다.

<실시예 2>

도 5는 접속 구조(1)에 있어서의 접속부(10)의 다른 일 예이며, 통형상체(13)를 구비하는 점이 도 4에 도시하는 상기의 실시예(1)의 접속부(10)와 상이하다. 통형상체(13)는 도체부(110)의 선단부를 미끄럼 운동 가능하게 수용하며, 단열 용기(20) 내에 절연 부재(도시하지 않음)를 거쳐서 고정되어 있다. 또한, 통형상체(13)는 구리나 알루미늄 등의 상전도 재료로 형성되어 있으며, 도체부(110)에 장착된 단말 부재(11)와 접촉함으로써 전류를 흘릴 수 있는 접속 구조에 의해, 도체부(110)와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 통형상체(13)와 인출 도체(30)를 플렉시블 도체(12)에 의해 전기적으로 접속함으로써, 도체부(110)가 통형상체(13)를 거쳐서 인출 도체(30)와 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 접속부(10)의 구성에 의하면, 도체부(110)가 통형상체(13)에 미끄럼 운동 가능하게 수용되어 있기 때문에, 도체부(110)가 열 수축할 때에 통형상체(13)를 따라서 이동할 수 있으므로, 도체부(110)의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 즉, 통형상체(13)는 도체부(110)를 기계적으로 서포트하는 동시에, 도체부(110)의 가동 방향을 도체부(110)가 열 신축하는 방향(도체부(110)의 길이 방향)으로 규제하는 가이드 부재로서 기능한다.

이 예에서는, 통형상체(13)를 상전도 재료로 형성하고 있지만, 통형상체(13)는 일부를 초전도 재료로 형성하여도 좋고, 예를 들면 상전도 재료로 형성한 통형상체(13)의 외주면에 초전도 선재를 배치하여도 좋다. 통형상체(13)와 인출 도체(30)는, 플렉시블 도체(12) 대신에, 판형상이나 봉형상 등의 도체로 접속하여도 좋다. 도체부(110)(단말 부재(11))와 통형상체(13)는, 예를 들면 멀티콘택트 등의 전류를 흘릴 수 있는 접속 구조에 의해 전기적으로 접속하는 것을 들 수 있다. 그 외에, 다른 플렉시블 도체를 준비하여, 플렉시블 도체의 일단을 단말 부재(11)의 상면에, 타단을 통형상체(13)의 내주면에 각각 접속하여, 플렉시블 도체에 의해서 전류를 흘릴 수 있는 접속 구조에 의해, 도체부(110)(단말 부재(11))와 통형상체(13)를 전기적으로 접속하여도 좋다.

또한, 이 예에서는, 단열 용기(20) 내에 도체부(110)의 미끄럼 운동을 보조하는 미끄럼 운동 보조 부재(14)를 구비한다. 유지 보수시 등 도체부(110)가 온도 상승했을 때, 도체부(110)가 열 수축으로부터 열 신장으로 변하여, 도체부(110)가 통형상체(13)에 걸려서 국소적으로 좌굴할 가능성이 있다. 그래서, 보조 미끄럼 운동 부재(14)에 의해, 도체부(110)의 열 신장하는 방향의 미끄럼 운동을 용이하게 함으로써, 도체부(110)가 열 신장할 때에 도체부(110)의 미끄럼 운동이 부드럽게 되도록 하고 있다. 이 예에서는, 미끄럼 운동 보조 부재(14)에 인장 스프링을 사용하고 있으며, 열 신장하는 방향(도면 중 상방향)으로 도체부(110)를 부세하도록 스프링(14)을 통형상체(13) 내에 배치하고 있다.

또한, 이 예에서는, 도체부(110)의 가동역을 규제하는 스토퍼(15)를 구비한다. 구체적으로는, 도체부(110)가 삽입되는 통형상체(13)의 일단측 개구부에 직경 방향 내측으로 돌출하도록 스토퍼(15)가 마련되어 있으며, 도체부(110)가 열 수축했을 때에 도체부(110)에 장착된 단말 부재(11)가 스토퍼(15)에 접촉 고정된다. 이것에 의해, 도체부(110)가 통형상체(13)로부터 빠지는 일이 없이, 도체부(110)(단말 부재(11))와 통형상체(13)와의 접속 면적을 확보할 수 있고, 도체부(110)와 인출 도체(13) 사이의 전류 유로를 확보할 수 있다.

<실시예 3>

도 6은 접속 구조(1)에 있어서의 접속부(10)의 또 다른 일 예이며, 인출 도체(30)의 인출 방향이 도체부(110)의 연장 방향인 점이 도 5에 도시하는 상기한 실시예 2의 접속부(10)와 상이하다. 이 예에서는, 인출 도체(30)의 선단부에 통형상체(13)가 장착되며, 이 인출 도체(30)에 고정됨으로써, 통형상체(13)가 단열 용기(20)에 고정되어 있다. 또한, 통형상체(13)가 도전 재료로 형성되어 있으며, 도체부(110)가 통형상체(13)를 거쳐서 인출 도체(30)와 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 이러한 예에서는, 실시예 2의 접속부(10)와 마찬가지로, 도체부(110)가 열 신장하는 방향으로 도체부(110)의 미끄럼 운동을 보조하는 인장 스프링(14)이 통형상체(13) 내에 배치되어 있는 동시에, 도체부(110)의 가동역을 규제하는 스토퍼(15)가 통형상체(13)에 마련되어 있다. 이 스프링(14)에 의해, 도체부(110)의 열 신장하는 방향의 미끄럼 운동을 용이하게 함으로써, 도체부(110)의 미끄럼 운동을 부드럽게 할 수 있다. 또한, 스토퍼(15)에 의해, 도체부(110)가 통형상체(13)로부터 빠지는 일이 없이, 도체부(110)(단말 부재(11))와 통형상체(13)와의 접속 면적을 확보할 수 있고, 도체부(110)와 인출 도체(13) 사이의 전류 유로를 확보할 수 있다.

또한, 이 예에서는, 통형상체(13)를 도전 재료로 형성하고, 통형상체(13)를 거쳐서 도체부(110)와 인출 도체(30)가 전기적으로 접속되어 있지만, 이 통형상체(13)를 FRP 등의 복합 재료나 PTFE 등의 절연성 수지 재료로 형성하여도 좋다. 이 경우, 예를 들면 도 4에 도시하는 상기한 실시예 1의 접속부(10)와 마찬가지로, 도체부(110)와 인출 도체(30)를 도전 재료로 이루어지는 플렉시블 도체(편조선)에 의해 전기적으로 접속함으로써, 접속부(10)를 구성하여도 좋다. 예를 들면, 스프링(14) 대신에 플렉시블 도체를 배치하거나, 또는 스프링(14)과 플렉시블 도체를 병렬로 배치해서, 도체부(110)와 인출 도체(30)를 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속하는 것을 들 수 있다. 이러한 구성에 의해서, 통형상체(13)를 구비함으로써, 통형상체(13)에 의해 도체부(110)를 기계적으로 서포트할 수 있고, 도체부(110)가 열 신축할 때에 도체부(110)를 통형상체(13)를 따라서 안내할 수 있다.

상기한 실시예 1 내지 3에서는, 본 발명의 접속 구조(1)를 단말 접속 구조에 적용했을 경우에 있어서의 접속부(10)의 구성 예를 설명했지만, 실시예 1 내지 3의 접속 구조(1)에 있어서의 접속부(10)의 구성은 초전도 케이블끼리를 접속하는 중간 접속 구조에 적용하는 것도 가능하다.

<실시예 4>

도 7은 중간 접속 구조에 적용했을 경우의 접속 구조에 있어서의 접속부의 일 예이며, 접속 대상이 다른 상전도 초전도 케이블의 도체부인 점이 도 4 내지 도 6에 도시하는 상기한 실시예 1 내지 3의 접속부(10)와 상이하다.

이러한 예에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 접속 대상이 다른 초전도 케이블(100)의 도체부(110)이며, 한쪽(도면 중 좌측)의 초전도 케이블(100)의 도체부(110)(초전도 도체층(112))와 다른쪽(도면 중 우측)의 초전도 케이블(100)의 도체부(110)(초전도 도체층(112))를 전기적으로 접속하는 접속부(10)가 단열 용기(20)에 수납되어 있다. 양쪽의 도체부(110)에는, 실시예 1의 접속부(10)와 마찬가지로, 상전도 재료로 이루어지는 단말 부재(11)가 장착되어 있으며, 양쪽의 도체부(110)가 맞대어진 상태로 통형상체(13)에 미끄럼 운동 가능하게 수용되어 있다. 통형상체(13)는, 실시예 2의 접속부(10)와 마찬가지로, 상전도 재료로 형성되어 있으며, 양 도체부(110)에 장착된 단말 부재(11)와 전기적으로 접속됨으로써, 양 도체부(110)와 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 한쪽의 도체부(110)가 통형상체(13)를 거쳐서 다른쪽의 도체부(110)(접속 대상)와 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 통형상체(13)는, 도시하지 않는 절연 재료로 이루어지는 지지 부재에 의해서, 단열 용기(20) 내에 고정되어 있다. 이 접속부(10)의 구성에 의하면, 양 도체부(110)가 통형상체(13)에 미끄럼 운동 가능하게 수용되어 있기 때문에, 양 도체부(110)가 열 수축할 때에 통형상체(13)를 따라서 이동할 수 있으므로, 양 도체부(110)의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 여기서, 도 7에 있어서, 단열관(120)이나 단열 용기(20)의 외측에는 절연 처리가 실시되며, 주 전기 절연층이나 보강 절연층이 형성되어 있지만, 도시를 생략하고 있다. 또한, 양 초전도 케이블(100)의 단열관(120)의 단부는 각각 단열 용기(20)에 접속되며, 각 단열관(120)의 내측과 단열 용기(20)의 내측의 냉매 유통 공간이 연통하고 있으며, 양 단열관(120)이 단열 용기(20)에서 접속되는 구조가 된다.

이 예에서는, 통형상체(13)를 상전도 재료로 형성하고 있지만, 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 통형상체(13)의 일부를 초전도 재료로 형성하여도 좋으며, 예를 들면 상전도 재료로 형성한 통형상체(13)의 외주면에 초전도 선재를 배치하여도 좋다. 또한, 통형상체(13)를 다른쪽의 도체부(110)에 고정하고, 한쪽의 도체부(110)만이 통형상체(13)에 미끄럼 운동 가능하게 수용되어 있는 구성으로 하여도 좋으며, 이와 같은 구성에 있어서도, 열 수축할 때에 한쪽의 도체부(110)가 통형상체(13)를 따라서 이동할 수 있으므로, 도체부(110)의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 또한, 통형상체(13)를 어느 한쪽의 도체부(110)에 장착된 단말 부재(11)와 일체화함으로써, 전류의 흐르는 접속 부재를 줄일 수 있다. 또한, 이 경우, 통형상체(13)도 도체부(110)의 열 수축에 의해서 도체부(110)와 함께 이동하므로, 단열 용기(20) 내에 가이드 부재(도시하지 않음)를 마련하고, 그 가이드 부재를 따라서 통형상체(13)를 미끄럼 운동시켜 안내하는 형태를 들 수 있다. 도체부(110)(단말 부재(11))와 통형상체(13)는, 예를 들면 멀티콘택트 등의 전류를 흘릴 수 있는 접속 구조에 의해 전기적으로 접속하는 것을 들 수 있다.

또한, 이러한 예에서는, 실시예 2의 접속부(10)와 마찬가지로, 도체부(110)가 열 신장하는 방향으로 도체부(110)의 미끄럼 운동을 보조하는 인장 스프링(14)이 통형상체(13) 내에 배치되어 있다. 구체적으로는, 스프링(14)은, 열 신장하는 방향에 각 도체부(110)를 부세하는, 즉 각 도체부(110)를 서로 근접하는 방향으로 인장하도록 마련되어 있다. 이 스프링(14)에 의해, 양 도체부(110)의 열 신장하는 방향의 미끄럼 운동을 용이하게 함으로써, 양 도체부(110)가 열 신장할 때의 미끄럼 운동을 부드럽게 할 수 있다.

또한, 이 예에서는, 양 도체부(110)가 삽입되는 통형상체(13)의 양단 개구부에, 실시예 2의 접속부(10)와 마찬가지로, 스토퍼(15)가 마련되어 있으며, 양 도체부(110)가 열 수축했을 때에 양 도체부(110)에 장착된 단말 부재(11)가 스토퍼(15)에 접촉 고정된다. 이 스토퍼(15)에 의해, 양 도체부(110)가 통형상체(13)로부터 빠지는 일이 없이, 도체부(110)(단말 부재(11))와 통형상체(13)와의 접속 면적을 확보할 수 있으며, 한쪽의 도체부(110)와 다른쪽의 도체부(110)와의 사이의 전류 유로를 확보할 수 있다.

도 7에 도시하는 상기한 실시예 4의 접속부(10)에서는, 통형상체(13)를 도전 재료로 형성하고, 통형상체(13)를 거쳐서 도체부(110)끼리가 전기적으로 접속되어 있지만, 이 통형상체(13)를 FRP 등의 복합 재료나 PTFE 등의 절연성 수지 재료로 형성하여도 좋다. 이 경우, 도체부(110)끼리를, 예를 들면 도 4에 도시하는 상기한 실시예 1의 접속부(10)와 마찬가지로, 도전 재료로 이루어지는 플렉시블 도체(편조선)에 의해 전기적으로 접속함으로써, 접속부(10)를 구성하여도 좋다. 예를 들면, 스프링(14)과 플렉시블 도체를 배치하거나, 또는 스프링(14)과 플렉시블 도체를 병렬로 배치하여, 도체부(110)끼리를 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속하는 것을 들 수 있다. 이 구성에 의해서도, 통형상체(13)를 구비함으로써, 통형상체(13)에 의해 도체부(110)를 기계적으로 서포트할 수 있어서, 도체부(110)가 열 신축할 때에 도체부(110)를 통형상체(13)를 따라서 안내할 수 있다.

이상 설명한 본 발명에 따른 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조에 의하면, 접속 대상과 단열 용기에 대하여 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 접속부를 구비함으로써, 냉각시의 도체부의 열 수축을 흡수하는 것이 가능하다. 따라서, 열 수축에 의한 응력을 완화하고, 열 수축에 의해서 도체부(초전도 도체)가 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 승온시에 도체부가 열 신장하여도, 도체부의 신장을 흡수하는 것이 가능하며, 도체부의 열 신축에 의한 가동을 허용할 수 있다.

또한, 열 수축시의 응력을 완화함으로써, 중간 접속 구조나 단말 접속 구조에 마련되는 도체부를 구속하기 위한 고정 부재를 간소화할 수 있는 동시에, 초전도 케이블의 굽힘부에 있어서, 도체부의 열 수축에 의해서, 단열관이 즉압을 받는 것에 의한 침입열의 증가도 억제할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태는 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이 적절히 변경하는 것이 가능하며, 본 발명의 범위는 상술한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 미끄럼 운동 보조 부재인 스프링(14)의 위치나 형태를 적절히 변경하여도 좋다. 구체적인 예로서는, 도 5에 도시하는 접속 구조(1)에 있어서, 도체부(110)의 외주에 플랜지를 장착하여 두고, 압축 스프링의 일단측을 단열 용기(20)에 고정하고, 타단측을 상기 플랜지에 접촉시키는 것으로도, 도체부(110)를 열 신장하는 방향으로 부세하는 것이 가능하다.

본 발명의 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조는, 상온 절연형 초전도 케이블을 이용한 선로를 구축하는 경우에, 중간 접속 구조나 단말 접속 구조에 매우 바람직하게 이용하는 것이 가능하다.

1 : 접속 구조
10 : 접속부
11 : 단말 부재
12 : 플렉시블 도체(편조선)
13 : 통형상체(가이드 부재)
14 : 스프링(미끄럼 운동 보조 부재)
15 : 스토퍼
20 : 단열 용기
22 : 끼워맞춤부
30 : 인출 도체(접속 대상)
32 : 단열 부재
100, 101, 102 : 상온 절연형 초전도 케이블
110 : 도체부
111 : 포머
112 : 초전도 도체층
115 : 보호층
120 : 단열관
121 : 내관
122 : 외관
130 : 주 전기 절연층
131 : 외부 도체
140 : 관형상 지지 부재
200 : 절연관
220, 230 : 냉매 배관
225 : 절연 조인트
226 : 단열부

Claims

초전도 도체층을 갖는 도체부와, 상기 도체부를 수납하고, 상기 초전도 도체층을 냉각하는 냉매가 유통하는 단열관과, 상기 단열관의 외측에 형성되는 주 전기 절연층을 구비하는 상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서,
상기 단열관의 단부로부터 인출된 상기 도체부와 접속 대상을 전기적으로 접속하는 접속부와,
상기 접속부를 수납하는 단열 용기를 구비하고,
상기 접속부는, 상기 접속 대상과 상기 단열 용기에 대하여 상기 도체부의 열 수축에 의한 가동을 허용하면서 상기 도체부와 상기 접속 대상을 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 접속 대상이, 상온측으로 인출되는 인출 도체인 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 접속 대상이, 다른 상온 절연형 초전도 케이블의 도체부인 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도체부와 접촉하고, 상기 도체부를 미끄럼 운동시켜 안내하는 가이드 부재를 상기 단열 용기 내에 구비하는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 4 항에 있어서,
상기 가이드 부재가 상기 도체부를 미끄럼 운동 가능하게 수용하는 통형상체인 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 단열 용기 내에 상기 도체부의 미끄럼 운동을 보조하는 미끄럼 운동 보조 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 5 항에 있어서,
상기 통형상체의 적어도 일부가 도전 재료로 형성되며,
상기 도체부가 상기 통형상체와 전기적으로 접속되어 있으며,
상기 도체부가, 상기 통형상체를 거쳐서, 상기 접속 대상과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 7 항에 있어서,
상기 도전 재료의 일부가 초전도 재료인 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 도체부와 상기 통형상체가 멀티콘택트(multicontact)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 도체부와 상기 통형상체가 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도체부의 가동역을 규제하는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도체부와 상기 접속 대상이 플렉시블 도체에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
상온 절연형 초전도 케이블의 접속 구조.