KR20200085003A - Vacuum Insulation Part Dividing Device And Superconducting Cable Having The Same - Google Patents
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Abstract
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 unit partitioning device and a superconducting cable having the same. In more detail, the present invention divides the vacuum section for vacuum insulation of the cooling section of the superconducting cable into a plurality of sections in the longitudinal direction of the superconducting cable, thereby releasing the vacuum of the vacuum section for maintenance of the superconducting cable or when the vacuum is destroyed. It relates to a vacuum unit partitioning device and a superconducting cable having the same, which can greatly shorten the working time and the cost required to re-vacuum the vacuum unit, and to rapidly implement the present function of the superconducting cable.
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 has been widely used and studied in various fields, including power transmission technology using superconductors, medical technology, nuclear fusion basic 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 method commonly used as a cryogenic cooling method includes a cooling unit for cooling using a refrigerant such as liquid nitrogen circulating outside the cooling container in which a cooling target is accommodated, and a method for providing a vacuum unit for vacuum insulation outside the cooling unit is used. Can.
초전도 전력 시스템은 극저온에서 초전도체의 저항이 제로에 수렴하는 특성을 사용하여 상대적으로 낮은 전압에서도 많은 양의 전류를 송전할 수 있다는 장점이 있다.The superconducting power system has an advantage in that a large amount of current can be transmitted even at a relatively low voltage by using a characteristic in which the resistance of the superconductor converges to zero at cryogenic temperatures.
초전도 케이블을 구성하는 초전도체의 초전도 조건을 조성하기 위해서는 초전도체를 구비하는 코어부의 극저온 환경이 보장되어야 한다.In order to create the superconducting conditions of the superconductor constituting the superconducting cable, the cryogenic environment of the core portion having the superconductor 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 condition that is a superconducting condition of the superconductor, the superconducting cable flows a cryogenic liquid refrigerant through a cooling unit in the form of a cooling channel outside the core, and further forms a vacuum unit outside the cooling channel to vacuum-insulate the cooling unit. As a method for preventing heat intrusion from the outside, the cryogenic state of the core portion provided 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.The method of forming the vacuum part inside the superconducting cable secures a separation space capable of forming a vacuum and physically prevents contact between the inner and outer surfaces of the separation space by providing a plurality of spacers inside the space, A method of evacuating the separation space can be used.
상기 진공부를 진공화하는 작업은 초전도 케이블의 외부 금속관 내부의 빈공간을 펌프 등을 사용하여 펌핑하는 방법으로 수행될 수 있다.The operation of evacuating the vacuum unit may be performed by a method of pumping the empty space inside the outer 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. Further, a sensor or the like for measuring the temperature of the cooling unit may be mounted on the surface of the inner metal tube, for example, to artificially release the vacuum of the vacuum unit for damage or maintenance of the sensor or damage the external metal tube, thereby destroying the vacuum state of the vacuum unit. If possible, the vacuum must be formed again in the vacuum section, but the vacuuming operation to restart the superconducting power system may take 1 to 2 weeks in proportion to the unit installation length bordering the junction box, so it acts as a great 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 section for vacuum insulation of the cooling section of the superconducting cable into a plurality of sections in the longitudinal direction of the superconducting cable, releases the vacuum of the vacuum section for maintenance of the superconducting cable, or regenerates the vacuum section when the vacuum is destroyed. An object of the present invention is to solve the problem of providing a vacuum unit partitioning device and a superconducting cable having the same, which can greatly reduce the working time required for republication and the cost thereof, and to rapidly implement the present 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 problem, the present invention is a core portion which is sequentially provided with a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer and a superconducting shielding layer; In order to cool the core portion, it is provided on the outside of the core portion to form a cooling portion through which a cryogenic refrigerant flows, and an inner metal tube of a corrugated structure in which bones and floors made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction; In order to vacuum-insulate the inner metal tube, an outer metal tube having a corrugated structure in which a vacuum part in a vacuum state is formed outside the inner metal tube, and bones and floors made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in a longitudinal direction; And the outer metal pipe is divided at predetermined intervals, and is mounted between the divided outer metal pipes to divide the vacuum portion inside the outer metal pipe. A superconducting cable can be provided.
이 경우, 상기 진공부 구획장치는 복수 개가 초전도 케이블의 길이방향으로 이격되어 장착될 수 있다.In this case, a plurality of the vacuum unit partitioning devices may be mounted 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.In addition, the vacuum unit partitioning device may be mounted 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.In addition, the vacuum unit partitioning device may include an 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 unit partitioning device is mounted to surround the outer surface of the inner metal tube, and includes a metal sheet to flatten the outer surface of the inner metal tube, and the heat insulating member may be mounted on 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, the sealing member may further include at least one sealing member mounted in a circumferential direction to seal between the inner surface and the outer surface of the metal sheet.
또한, 상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재 내면에 형성된 안착홈에 안착될 수 있다.In addition, the sealing member is configured in an O-ring shape, it may be seated in a seating groove formed on the inner surface of the heat insulating 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 unit partitioning device is a pair of closing members for closing and connecting a space between a metal cover member mounted on the insulating member and both ends of the cover member and a pair of the outer metal pipes, respectively. It may be further provided.
여기서, 상기 마감부재는 'ㄱ'자 단면 형상의 링부재일 수 있다.Here, the closing member may be a ring member having a cross-sectional shape of an'a' 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 unit partitioning device is made of a metallic material by closing and connecting a space between a cover member made of a metal material mounted on an upper portion of the heat insulating member and both ends of the cover member and the ends of a pair of external metal tubes, respectively. A corrugated structure in which the bone and the floor are repeated may further include a corrugated member.
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 gap between the valley and the floor may be smaller than the gap between the valley and the floor 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 is made of aluminum or stainless steel, and the thickness may be 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, a pair of the corrugated members may be welded to the cover member and the pair of external metal tubes, respectively.
또한, 상기 단열부재 외면과 상기 커버부재 내면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함할 수 있다.In addition, the sealing member may further include at least one sealing member mounted in a circumferential direction to seal between the outer surface 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 an O-ring shape, and may be seated in a seating groove formed on an outer surface of the heat insulating 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 unit partitioning device may be configured by dividing the outer metal tube in the state where the outer metal tube is mounted outside the inner metal tube and connecting the inner metal tube with each end of the divided 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 heat insulating member may be made of PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene, Teflon) 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 configured by coating a spring of high elasticity with a fluorine resin insert or 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 problem, the present invention is a vacuum unit partitioning device for partitioning the vacuum unit of the superconducting cable, the cooling unit through which the refrigerant of the superconducting cable flows is provided inside, and the corrugation is repeated in the valleys and floors. A metal sheet mounted on the outer surface of the inner metal tube of the structure; An insulating member mounted outside the metal sheet; Includes; a cover member mounted on the outside of the heat insulating member, the outer metal tube of the corrugated structure is mounted to form a vacuum outside the inner metal tube and repeats the valley and the floor is divided in the longitudinal direction of the superconducting cable, divided Each end of the outer metal tube and the cover member are connected, it is possible to provide a vacuum unit partitioning device characterized in that the vacuum unit is partitioned inside each outer 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 unit partitioning 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 closing member may be a ring member having a cross-sectional shape of an'a' 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 unit partitioning device may further include a pair of corrugated members having a corrugated structure in which both ends of the cover member and each end of the pair of external metal tubes are repeated, and the valley and the floor are repeated. have.
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 corrugated member may have a gap between the corrugated floor and the floor, and may be smaller than the corrugated inner corrugated pipe or the outer metal corrugated floor and floor.
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 heat insulating member may be made of PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene, Teflon) 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 heat insulating member or between the outer surface of the heat insulating member and the inner surface of the heat insulating member, and the sealing member is made of a high elastic metal spring. It can be constructed by coating the resin with an insert or a fluororesin.
그리고, 상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재의 외면 또는 내면에 형성된 안착홈에 안착될 수 있다.Further, the sealing member is configured in an O-ring shape, and may be seated in a seating groove formed on an outer surface or an 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 unit partitioning device according to the present invention and the superconducting cable having the same, a plurality of vacuum units for vacuum insulation of the cooling unit of the superconducting cable can be divided into a plurality 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 unit partitioning device according to the present invention and the superconducting cable having the same, the vacuum of the vacuum unit is released for maintenance of the superconducting cable, or when the vacuum is destroyed, the working time to re-vacuum the vacuum unit and accordingly The cost 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.1 shows a multi-stage stripped perspective view of an end of a superconducting cable of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in FIG. 1.
Figure 3 shows a vacuum unit partition device installed on the superconducting cable of the present invention.
Figure 4 shows a cross-sectional view of one embodiment of the vacuum unit partitioning device with the core portion of the superconducting cable of the present invention removed, and Figure 5 shows its cross-sectional perspective view.
6 to 11 illustrate a process of mounting the vacuum unit partitioning device shown in FIGS. 4 and 5.
12 is a sectional view showing another embodiment of the vacuum sectioning device in a state where the core portion of the superconducting cable of the present invention is removed.
13 and 14 illustrate a process of mounting the vacuum unit partitioning device shown in FIG. 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 accompanying 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 to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention is sufficiently conveyed to those skilled in the art. Throughout the specification, the same reference numbers refer to the same components.
도 1은 본 발명의 초전도 케이블(100)의 단부의 다단 탈피된 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 초전도 케이블의 단면도를 도시한다.1 shows a multi-stage stripped perspective view of an end of the
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
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.The components constituting the superconducting cable are sequentially reviewed as follows. The former 110 serves as a frame for forming a shape while providing a place for mounting a flat, flat and long superconductor around the former 110, and may be a path through which an accident current flows. The former 110 may have a shape in which a plurality of copper (Cu)
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 the copper (Cu)
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
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. 1 and 2 show that a total of two layers of
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 Figures 1 and 2, the superconducting conductor layer 130 is shown as an example consisting of two layers of the first
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 of the
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 inner
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
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
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.In addition, a
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.The outer surface of the
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
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
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
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
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.An
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
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, the outer peripheral surface of the
따라서, 반사율이 높은 금속 필름 재질로 인하여 복사에 의한 열교환 또는 열침입을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to obtain an effect of preventing heat exchange or heat intrusion due to radiation due to a metal film material having a high reflectance.
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
상기 진공부(500)는 상기 단열부(400) 외측에 이격 공간을 형성하고, 상기 이격 공간을 진공화시키는 방법으로 형성할 수 있다. The
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
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
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
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
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
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 portion of the superconducting cable or the maintenance of the inside is finished, the vacuuming operation of the vacuum portion is performed by a method such as a long suction for vacuuming the
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 is provided with a vacuum unit partitioning device for dividing or dividing a plurality of vacuum sections of one superconducting cable to perform vacuum release of the vacuum sections for each section. Delayed explanation for this.
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
도 3은 본 발명의 초전도 케이블에 설치된 진공부 구획장치(900)를 도시한다.Figure 3 shows a vacuum
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 portion, the superconducting cable flows a cryogenic liquid refrigerant inside the
본 발명은 초전도 케이블의 하나의 포설구간에서 진공부(500)를 복수 개로 구획할 수 있도록 진공부 구획장치(900)를 구비한다.The present invention includes a vacuum
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
이하, 본 발명에 따른 초전도 케이블 진공부 구획장치(900)의 구조를 자세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the superconducting cable vacuum
도 4는 본 발명의 초전도 케이블의 코어부를 제거한 상태에서의 진공부 구획장치(900)의 하나의 실시예의 단면도를 도시하며, 도 5는 그 단면 사시도를 도시한다.4 shows a cross-sectional view of one embodiment of a
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 is 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 outside the core part to form a
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
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 addition, in order to mount the vacuum
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
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 the
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
상기 금속시트(910)는 내부 금속관(300)의 마루 상단 부분을 연결하도록 용접되어 장착될 수 있다.The
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.The
따라서, 본 발명의 진공부 구획장치(900)는 상기 내부 금속관(300)에 부착된 금속시트(910) 외면에 장착되는 단열부재(920)를 더 구비할 수 있다.Therefore, the vacuum
상기 단열부재(920)는 단열효과가 우수한 비금속 재질로 구성될 수 있다.The
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.Fluorine resin may be applied to the
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, can be applied in cryogenic environments, has a very low coefficient of friction, excellent electrical insulation, and PCTFE has excellent mechanical properties and better gas shielding properties than PTFE. Therefore, a suitable material may be selected and applied according to the shape of the
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
상기 커버부재(940) 역시 금속 재질로 구성될 수 있다.The
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 the vacuum from being lost due to a fine gap between the
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
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
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.4 and 5, each of the sealing
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.And, the vacuum
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
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.Since the
이를 위하여, 분할된 외부 금속관(600)의 양 단부와 진공부 구획장치(900)를 연결하기 위한 마감부재(950)가 구비될 수 있다.To this end, a finishing
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 closing
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.4 and 5, the finishing
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 closing
도 6 내지 도 11은 도 4 및 도 5에 도시된 진공부 구획장치(900)를 장착하는 과정을 도시한다.6 to 11 illustrate a process of mounting the vacuum
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 illustrated in FIG. 6, a position for mounting the vacuum
상기 금속시트(910)를 코러게이션 구조의 내부 금속관(300) 외면에 장착하는 방법으로 용접 등이 사용될 수 있음은 전술한 바와 같다.It is as described above that welding may be used as a method of mounting the
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 Figure 7, the
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 insulating
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 the method of cutting the
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. Then, as shown in FIG. 10, after the
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
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 unit for dividing a plurality of
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.12 shows a cross-sectional view of another embodiment of the
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, the
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
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
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 gap between the valley and the floor formed on the surface of the
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.The
그리고, 상기 주름부재(970) 역시 커버부재(940) 또는 상기 외부 금속관(600)과 용접 등의 방법으로 기밀성을 확보하며 접합될 수 있다.In addition, the
도 13 및 도 14는 도 12에 도시된 진공부 구획장치(900)를 장착하는 과정을 도시한다.13 and 14 illustrate a process of mounting the vacuum
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.The
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 unit partitioning device according to the present invention and the superconducting cable having the same, the vacuum unit for vacuum insulation of the cooling unit of the superconducting cable can be divided into a plurality of longitudinal sections of the superconducting cable, and For maintenance, it is possible to release the vacuum of the vacuum unit or to reduce the working time and the cost of re-vacuumization of the vacuum unit when the vacuum is destroyed.
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 variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can do it. Therefore, if the modified implementation basically includes the components of the claims of the present invention, it should be considered that all are 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: inner metal tube
500: vacuum unit
600: external metal tube
900: vacuum unit compartment
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 구획하는 진공부 구획장치;를 포함하는 초전도 케이블.A core portion 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 portion, it is provided on the outside of the core portion to form a cooling portion through which a cryogenic refrigerant flows, and an inner metal tube of a corrugated structure in which bones and floors made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in the longitudinal direction;
In order to vacuum-insulate the inner metal tube, an outer metal tube having a corrugated structure in which a vacuum part in a vacuum state is formed outside the inner metal tube, and bones and floors made of aluminum or stainless steel are repeatedly formed in a longitudinal direction; And
The outer metal pipe is divided at predetermined intervals, and is mounted between the divided outer metal pipes, a vacuum unit partitioning device for partitioning the vacuum portion inside the outer metal pipe.
상기 진공부 구획장치는 복수 개가 초전도 케이블의 길이방향으로 이격되어 장착되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to claim 1,
The vacuum unit partition device is a superconducting cable, characterized in that a plurality of spaced apart in the longitudinal direction of the superconducting cable.
상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관의 외면 및 분할된 한 쌍의 상기 외부 금속관의 단부를 연결하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to claim 1,
The vacuum section partition device is a superconducting cable, characterized in that mounted to connect the outer surface of the inner metal tube and the ends of the paired outer metal tube.
상기 진공부 구획장치는 상기 내부 금속관 외면과 한 쌍의 외부 금속관의 단부 사이에 장착되는 단열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.According to claim 3,
The vacuum unit partition device is a superconducting cable, characterized in that it comprises an insulating member mounted between the inner metal tube outer surface and the ends of the pair of outer metal tubes.
상기 진공부 구획장치는 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.According to claim 4,
The vacuum unit partitioning device is mounted 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, wherein the heat insulating member is mounted on the metal sheet superconducting cable.
상기 단열부재 내면과 상기 금속시트 외면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method of claim 5,
A superconducting cable further comprising at least one sealing member mounted in a circumferential direction to seal between the inner surface of the heat insulating 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.The method of claim 6,
The sealing member is composed of an O-ring, superconducting cable, characterized in that seated in the seating groove formed on the inner surface of the heat insulating 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 claim 4,
The vacuum unit partitioning device further comprises a pair of closing members for closing and connecting a space between a metal cover member mounted on the insulating member and both ends of the cover member and a pair of outer metal pipes, respectively. Superconducting cable, characterized in that provided.
상기 마감부재는 'ㄱ'자 단면 형상의 링부재인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method of claim 8,
The closing member is a superconducting cable, characterized in that the ring member of the'a' cross section shape.
한 쌍의 상기 마감부재는 상기 커버부재와 한 쌍의 상기 외부 금속관에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method of claim 8,
A pair of the finishing member is a superconducting cable, characterized in that each welded to the cover member and the pair of the outer metal tube.
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 claim 4,
The vacuum unit partitioning device is made of a metal material and is connected to each other by closing and connecting a space between a cover member made of a metal material mounted on an upper portion of the heat insulating member and both ends of the cover member and the ends of the pair of external metal pipes, respectively. Superconducting cable, characterized in that it further comprises a corrugated structure of the corrugated structure repeating the floor.
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.The method of claim 11,
The corrugated member is made of aluminum or stainless steel, and the distance between the ribs and the floor is less than the gap between the ribs and the floor 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.The method of claim 11,
The corrugated member is made of aluminum or stainless steel, and the superconducting cable, characterized in that the thickness is 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.The method of claim 11,
A superconducting cable, characterized in that the pair of corrugated members are welded to the cover member and the pair of external metal tubes, respectively.
상기 단열부재 외면과 상기 커버부재 내면 사이를 밀폐하기 위하여 원주 방향으로 장착되는 적어도 하나의 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method of claim 11,
A superconducting cable further comprising at least one sealing member mounted in a circumferential direction to seal between the outer surface of the heat insulating 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.The method of claim 11,
The sealing member is composed of an O-ring form, superconducting cable, characterized in that seated in the seating groove formed on the outer surface of the heat insulating 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.The method of claim 16,
The vacuum unit partitioning device is a superconducting cable characterized in that the outer metal tube is mounted on the outside of the inner metal tube by dividing the outer metal tube and connecting the inner metal tube with each end of the divided outer 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 claim 4,
The insulating member is a superconducting cable, characterized in that it is made of PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene, Teflon) 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. The method of claim 6 or 15,
The sealing member is a superconducting cable, characterized in that the spring is made of a high-elasticity metal material coated with fluororesin with an insert or fluororesin.
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 구획장치.In the vacuum section partition device for partitioning the vacuum section of the superconducting cable,
A metal sheet mounted on an outer surface of an inner metal tube of a corrugated structure in which a cooling unit through which the refrigerant of the superconducting cable flows is provided therein and the valleys and floors are repeated;
An insulating member mounted outside the metal sheet;
Includes; a cover member mounted to the outside of the heat insulating member,
The outer metal tube of the corrugated structure, which is mounted to form a vacuum on the outside of the inner metal tube and repeats valleys and floors, is divided in the longitudinal direction of the superconducting cable, and each end of the divided outer metal tube and the cover member are connected. , A vacuum unit partitioning device characterized in that the vacuum units inside each external metal tube are partitioned.
상기 진공부 구획장치는 상기 커버부재의 양 단부와 한 쌍의 상기 외부 금속관의 각각의 단부를 연결하는 한 쌍의 마감부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 20,
The vacuum unit partitioning device further comprises a pair of finishing members connecting both ends of the cover member and each end of the pair of external metal tubes.
상기 마감부재는 'ㄱ'자 단면 형상의 링부재인 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 21,
The closing member is a vacuum unit partitioning device, characterized in that the ring member having a'a' cross section.
상기 진공부 구획장치는 상기 커버부재의 양 단부와 한 쌍의 상기 외부 금속관의 각각의 단부를 연결하며, 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조의 한 쌍의 주름부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 20,
The vacuum unit partitioning device is characterized in that it further comprises a pair of corrugated members having a corrugated structure that connects both ends of the cover member and each end of the pair of external metal tubes, and the valleys and floors are repeated. Vacuum unit compartment.
상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되며, 상기 주름부재의 골과 마루의 간격이 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 골과 마루의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 23,
The corrugated member is made of aluminum or stainless steel, and the gap between the ribs and the floor of the corrugated member is smaller than the gap between the ribs and the floor of the inner metal tube or the outer metal tube.
상기 주름부재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되며, 상기 주름부재의 두께가 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 23,
The corrugated member is made of aluminum or stainless steel, and the thickness of the corrugated member is smaller than the thickness of the inner metal tube or the outer metal tube.
상기 단열부재는 PTFE(Poly Tetra Fluoroe Thylene, 테프론) 또는 PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 20,
The insulating member is PTFE (Poly Tetra Fluoroe Thylene, Teflon) or PCTFE (Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene) material, characterized in that the vacuum unit partition device.
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 구성되는 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 20,
At least one sealing member is provided in a circumferential direction between the outer surface of the metal sheet and the inner surface of the heat insulating member or between the outer surface of the heat insulating member and the inner surface of the heat insulating member, and the sealing member is made of a high elastic metal spring made of fluorine resin. Vacuum unit partition device characterized in that it is configured by coating with an insert or fluorine resin.
상기 실링부재는 오링 형태로 구성되고, 상기 단열부재의 외면 또는 내면에 형성된 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 하는 진공부 구획장치.The method of claim 27,
The sealing member is formed in an O-ring shape, the vacuum unit partition device, characterized in that seated in the seating groove formed on the outer or inner surface of the heat insulating member.
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