TWI508403B - 超導裝置之終端設備 - Google Patents

Description

超導裝置之終端設備

本發明關於一種超導裝置之終端設備。更特別地，本發明係關於一種能夠最大限度地減少用於分離液態冷凍劑、氣態冷凍劑或室溫絕緣材料等分隔組件的使用，從而能夠防止配置在各個分隔組件等上的O型圈等氣密組件破損的超導裝置之終端設備。

由於超導體在一定溫度下的電阻接近於零，因此即使在低電壓條件下也具有大的電流傳輸能力。

具備這種超導體的超導設備，為了形成和保持極低溫環境，使用通過氮氣等冷凍劑進行冷卻的方法及/或形成真空層的隔熱方法。這種超導設備例如可以為超導電纜。

通過這種超導設備傳送的電流可以通過超導設備用終端結構體與常溫環境的導體線連接。

為了防止超導體等所處的環境從極低溫環境突然改變為常溫環境時所產生的問題，超導設備用終端結構體可以使用如下方法，在極低溫環境和常溫環境之間確保充分的溫度梯度的情況下，將超導體連接在導體線上，並將導體線引出至常溫環境。

由此，根據溫度，從上端向下端方向分隔為常溫部、溫度 梯度部、極低溫部，其中，極低溫部內收容有極低溫的液態冷凍劑，溫度梯度部中，氣態冷凍劑以極低溫和常溫之間的溫度梯度收容在液態冷凍劑的上側，常溫部以常溫環境構成。

由此，與超導體連接的導體線可以經過極低溫部、溫度梯度部以及常溫部，逐漸從極低溫環境移至常溫環境。

通過這種超導設備用終端結構體能夠緩解溫度急劇變化導致的絕緣破損的可能性，並可以將由超導體供給的電流傳送至常溫的導體側。

但是，這種超導設備用終端結構體存在如下問題。

韓國公開特許10-2011-0005534號(以下稱為「習知技術1」)採用了利用密封板(附圖標記261)分隔成極低溫部和溫度梯度部，以物理方式分隔極低溫的液態冷凍劑和具有溫度梯度的氣態冷凍劑的結構，但是難以保障暴露在極低溫冷凍劑中的密封板和與密封板一起設置的氣密構件(O型圈等)等的氣密性或其耐久性，因此，不優選利用人工結構物等隔離極低溫的液態冷凍劑和氣態冷凍劑的方法。

此外，揭露了用於收容液態冷凍劑和氣態冷凍劑的第二管體220和第三管體260可以形成為一體結構，此時雖然有可能避免與密封板設置在一起的氣密構件(O型圈等)等的氣密性等問題，但是無法根據需要調節收容在密封板下側的液態冷凍劑的液面。即，即使液態冷凍劑收容在密封板下側，但不優選液態冷凍劑直接接觸於密封板等結構。

但是，習知技術1沒有揭露用來防止收容在密封板下側的液態冷凍劑的液面上升而直接接觸於密封板的結構。

此外，韓國公開特許10-2011-0085717號(以下稱為「習知技術2」)中，為了進一步提高超導設備用終端結構體的溫度梯度部的可組裝性、結構強度、絕緣強度，將溫度梯度部的導體的組裝連接結構和絕緣結構改善成新方式，並將溫度梯度部構成為可拆卸的結構。但是習知技術2與習知技術1相同地，由於用於分隔極低溫部和溫度梯度部的間隔構件(附圖標記14)直接暴露在極低溫液態冷凍劑中，因此，難以保障與間隔構件一起設置的氣密構件(O型圈等)等的氣密性或其耐久性，而且與習知技術1相同地，沒有揭露用來防止液態冷凍劑的液面接觸間隔構件(附圖標記14)的液面位置調節方法。

此外，日本公開特許特開2011-160641號(以下稱為「習知技術3」)採用了在內部壓力容器(附圖標記22)的下側收容有液態冷凍劑層(附圖標記5)，其上側收容有冷凍劑氣體(附圖標記4)的結構。由於習知技術3在收容有液態冷凍劑的極低溫層和收容有氣態冷凍劑的溫度梯度部之間沒有使用密封板或間隔構件等隔離結構物，因此可能不存在密封板或間隔構件本身或用於安裝密封板或間隔構件而配置的O型圈等氣密構件直接暴露在極低溫的液態冷凍劑中所產生的問題，但是習知技術3的超導設備用終端結構體，雖然作為常溫部的高電壓引出部(附圖標記13)被收容在溫度梯度部(附圖標記12)內的冷凍劑氣體層(附圖標記4)和凸緣(flange，附圖標記6)分隔，但沒有揭露在極低溫部(附圖標記11)和溫度梯度部(附圖標記12)之間對液態冷凍劑的液面位置進行調節的方法。

因此，當液態冷凍劑的液面非正常地上升時，用於分隔常溫部和溫度梯度部的凸緣(附圖標記6)有可能暴露在極低溫的液態冷凍劑 中，因此，同樣地，難以保障用於進行氣密的氣密構件等的氣密性或其耐久性。

此外，習知技術3沒有揭露配置在極低溫部和溫度梯度部的導體線和套管貫穿凸緣(flange，附圖標記6)延伸到常溫部(附圖標記13)，並且常溫部(附圖標記13)從溫度梯度部(附圖標記12)可拆卸地構成的內容，因此難以與其他的外部設備連接。

此外，嘗試著省略用於儲存液態冷凍劑的極低溫部和用於儲存氣態冷凍劑的溫度梯度部之間的隔壁、凸緣或間隔板等分隔構件，而確保上述的氣密保障性或氣密構件的耐久性。

即，日本公開公報特開2011-40705號(以下稱為「習知技術4」)介紹了省略用於儲存液態冷凍劑的極低溫部和用於儲存氣態冷凍劑的溫度梯度部之間的隔壁、凸緣或間隔板等分隔構件的同時，人工調節液態冷凍劑的液面位置的方法。

即，設置用於調節冷凍劑槽(附圖標記13)內的液態冷凍劑13l液面13f的液面調節單元(附圖標記21)，當液面位置上升時，通過液面調節單元(附圖標記21)向溫度梯度部強制供給氣態冷凍劑，以阻斷液態冷凍劑的液面(ls)接近於極低溫部和溫度梯度部等。但是，當在溫度梯度部設置其他的氣體供給管等時，有可能在需要保證氣密的溫度梯度部的氣密可靠性出現問題。

此外，由於習知技術4也沒有揭露配置在極低溫部和溫度梯度部的導體線和套管延伸到常溫部，並且常溫部從溫度梯度部可拆卸地構成的內容，因此難以與其他的外部設備連接。

此外，韓國公開特許10-2007-0102651號(以下稱為「習知技術5」)中試圖通過縮小冷凍劑槽11的內表面11a與套管10的外側表面之間的間隙來使液面自然地位於溫度梯度部，但其只是在特定實驗條件下才能適用的數值條件，存在無法進行普及的局限性，考慮到確保凸緣等的耐久性或氣密性等，而無法成為理想的方法。由此，習知技術5也沒有揭露用於主動降低液態冷凍劑的液面位置的液面位置調節單元，因此有可能發生上述的問題。

此外，習知技術5也沒有揭露配置在極低溫部和溫度梯度部的導體線和套管延伸到常溫部，並且常溫部從溫度梯度部可拆卸地構成的內容，因此，同樣難以與其他的外部設備連接。

本發明提供一種超導裝置之終端設備，其省略了構成超導裝置之終端設備且用於對容納液態冷凍劑的極低溫部和容納氣態冷凍劑的溫度梯度部進行分隔的分隔組件等，同時能夠解決液態冷凍劑的液面非正常地接近室溫部側所產生的問題。

本發明提供一種超導裝置之終端設備，包含：冷凍劑容器，包含形成於其下部的極低溫部與形成於極低溫部上方的溫度梯度部，極低溫部其中容納有液態冷凍劑，溫度梯度部其中容納具有溫度梯度的氣態冷凍劑；密封組件，用於密封冷凍劑容器的上端；室溫部管體，設置在密封組件的上側，以構成容納絕緣油或絕緣氣體的室溫部；真空容器，包圍冷凍劑容器的除了上部局部以外的部位；以及導體線，在冷凍劑容器的液體冷凍劑內連接於超導裝置的超導體，貫通密封組件並向室溫部管體延伸。

真空容器以使冷凍劑容器的上端下部區域暴露於外部的方式包圍冷凍劑容器。

暴露于真空容器的外部的冷凍劑容器的上端下部區域的高度為，使容納在冷凍劑容器內的液態冷凍劑的液面處於包裹導體線的套管的下端部和密封組件之間的尺寸。

超導裝置之終端設備，更包含設置在溫度梯度部或極低溫部的至少一個液面位置調節裝置，以便透過氣化液面上的液態冷凍劑使液面位於預設範圍內。

液面位置調節裝置包含設置在構成溫度梯度部的冷凍劑容器外表面上的電加熱器。

在構成溫度梯度部的冷凍劑容器外表面彼此間隔配置有多個液面位置調節裝置。

超導裝置之終端設備更包含用於控制液面位置調節裝置的控制部，控制部控制液面位置調節裝置使容納在冷凍劑容器內的液態冷凍劑的液面位於預設範圍內。

預設範圍的下限為，設置在導體線的下部的套管上的複數個箔電極中位於最上側位置的箔電極的高度。

預設範圍的上限為，設置在溫度梯度部上的液面位置調節裝置的下端的高度。

在構成溫度梯度部的冷凍劑容器的外周表面上彼此間隔配置有多個液面位置調節裝置，以及預設範圍的上限為，溫度梯度部上裝設的多個液面位置調節裝置中設置在最下端的液面位置調節裝置的下端的高 度。

另一方面，本發明提供一種超導裝置之終端設備，包含：冷凍劑容器，下部容納有液態冷凍劑，在液態冷凍劑上部容納有氣態冷凍劑；第一導體線，連接在超導設備的超導體，下部被浸漬在容納于冷凍劑容器內的液態冷凍劑中，上部向容納有氣態冷凍劑的冷凍劑容器的上部延伸；密封組件，用於密封冷凍劑容器的上端；第二導體線，藉由密封組件可拆卸地連接於第一導體線，並向上側延伸；室溫部管體，可拆卸地安裝在密封組件上，包裹第二導體線，並且其中容納有絕緣油或絕緣氣體；以及真空容器，用於對冷凍劑容器的容納空間中的容納有液態冷凍劑的容納空間以及容納有氣態冷凍劑的容納空間的局部進行真空隔熱。

在密封組件的中心部設置有導電性連接器，以彼此耦合第一導體線與第二導體線。

超導裝置之終端設備更包含至少一個電加熱器，設置在冷凍劑容器的上部的外周邊表面並選擇性地發熱，以調節容納在冷凍劑容器中容納的液態冷凍劑的液面位置。

在冷凍劑容器的外周表面上設置有彼此間隔的電加熱器，電加熱器中的一部分電加熱器設置在真空容器內側，另一部分電加熱器設置在暴露於真空容器外側的冷凍劑容器的外周表面上。

超導裝置之終端設備更包含用於控制電加熱器的控制部，控制部進行控制，使多個電加熱器中的至少一個電加熱器的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量不同于其餘電加熱器，或者使多個電加熱器的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量相同。

控制部進行控制，使配置在暴露於真空容器外側的冷凍劑容器外表面上的電加熱器的動作時間長於其餘的電加熱器的動作時間。

控制部進行控制，使配置在暴露於真空容器外側的冷凍劑容器外表面上的電加熱器的動作起始時間點早于其餘的電加熱器的動作起始時間點。

控制部進行控制，使配置在暴露於真空容器外側的冷凍劑容器外周表面上的電加熱器的單位時間發熱量大於其餘的電加熱器的單位時間發熱量。

另一方面，本發明提供一種超導裝置之終端設備，包含：極低溫部，用於容納液態冷凍劑，而與超導體連接且外側設有套管的導體線的下部浸漬在液體冷凍劑內；溫度梯度部，與極低溫部連通，容納具有溫度梯度的氣態冷凍劑，並且導體線從極低溫部向上側延伸配置；室溫部，與溫度梯度部分隔，極低溫部和溫度梯度部的導體線延伸並被引出，其中極低溫部和溫度梯度部的局部被真空隔熱，溫度梯度部的上端下部的局部區域暴露於外部。

本發明超導裝置之終端設備更包含設置在溫度梯度部或極低溫部上的至少一個電加熱器，以便透過氣化液態冷凍劑的液面上的液態冷凍劑，使容納在極低溫部的液態冷凍劑的液面位於預設範圍內。

電熱加熱器中的至少一個電熱加熱器安裝在溫度梯度部中的暴露在外部的區域。

室溫部可從溫度梯度部拆卸。

室溫部和溫度梯度部被密封組件分隔，並且室溫部和溫度 梯度部分別具備導體線，各個導體線藉由密封組件可拆卸地彼此耦合。

12‧‧‧超導體

110‧‧‧連接部

120‧‧‧連接導體

130‧‧‧接頭

210‧‧‧導體線

220‧‧‧套管

222‧‧‧下端部

2221‧‧‧箔電極

300‧‧‧冷凍劑容器

310‧‧‧下部區域

320‧‧‧上端

400‧‧‧真空容器

500‧‧‧液面位置調節裝置

510、520、530‧‧‧液面位置調節裝置

600‧‧‧密封組件

610‧‧‧導電性連接器

700‧‧‧室溫部管體

710‧‧‧下端

810‧‧‧第二導體線

820‧‧‧套管

1000‧‧‧終端設備

ls‧‧‧液面

g‧‧‧氣態冷凍劑

l‧‧‧液態冷凍劑

A‧‧‧室溫部

B‧‧‧溫度梯度部

C‧‧‧極低溫部

R1‧‧‧預設範圍

R2‧‧‧預設範圍

h‧‧‧高度

第1圖為表示本發明第一實施例的超導裝置之終端設備的剖面示意圖。

第2圖為表示本發明第二實施例的超導裝置之終端設備的剖面示意圖。

第3圖為表示本發明第三實施例的超導裝置之終端設備的剖面示意圖。

第4圖為表示本發明第四實施例的超導裝置之終端設備的剖面示意圖。

以下參照附圖詳細說明本發明的較佳實施例的超導裝置之終端設備，但本發明並非限定於在此說明的實施例，而是可以以其他形態具體實施。在此說明的實施例是為了使公開的內容變得徹底和完善，並且向所屬領域的技術人員充分傳達本發明的思想而提供的。說明書全文中相同的附圖標記表示相同的構成要素。

依照本發明，超導裝置的終端設備不需要任何的分隔組件以用以分隔容納有液態冷凍劑的極低溫部和容納氣態冷凍劑的溫度梯度部，還可解決液態冷凍劑的液面非正常地接近室溫部時所產生的問題

第1圖為表示本發明第一實施例的超導裝置之終端設備的剖面示意圖。

本發明第一實施例的超導裝置之終端設備1000包含：極低溫部C，用於容納液態冷凍劑1，導體線210的下部浸漬在液體冷凍劑內，導體線210連接超導體且包含安裝於其外部周邊上的套管220；溫度梯度部B，與極低溫部C連通，且其中容納氣態冷凍劑以具有溫度梯度，導體線 210從極低溫部C向上側延伸；以及室溫部A，與溫度梯度部B分隔，包含從極低溫部C和溫度梯度部B延伸並被引出的導體線210，其中極低溫部C和溫度梯度部B的局部處於真空隔熱，溫度梯度部B的頂端下部的局部區域暴露於外部。

超導裝置的終端設備1000被劃分為：極低溫部C，在極低溫的液態冷凍劑1內浸漬有導體線210，導體線連接在構成超導設備的超導體上；溫度梯度部B，在氣態冷凍劑g內部配置有導體線，氣態冷凍劑從容納於極低溫部C的液態冷凍劑的液面ls開始，隨著高度的上升而具有一定的溫度梯度；室溫部A，與溫度梯度部B分隔，在室溫環境下容納有絕緣油或絕緣氣體，並且，導體線延伸並被引出。

由於用於容納極低溫液態冷凍劑的極低溫部C和用於容納氣態冷凍劑的溫度梯度部B具有相互連通的結構，因此，容納在極低溫部C的液態冷凍劑的液面ls可以根據液態冷凍劑的溫度以及內部壓力而進行升降。

極低溫部C和溫度梯度部B可以理解為，容納液態冷凍劑的冷凍劑容器300被液面ls位置分隔的區域。

導體線210連接在超導體12側。在此，導體線210連接在超導體12側應理解為，包含導體線210透過連結部、接頭、或其他連接部等連接單元直接與超導體連接的情況，以及透過以下說明的連接導體等間接連接的情況。

極低溫部C內，構成超導設備核心的超導體12的端部和用於連接此端部的連接導體120在連接部110連接，並且在連接部110連接 的連接導體120可以透過接頭130等與導體線210形成電連接。

雖然第1圖中未圖示，在連接部110附近可以具備絕緣支撐物，以消除熱收縮可能導致的應力。

接頭130能夠提供連接導體120因溫度發生水準方向收縮或伸長時可穩定地與導體線210等連接的結構，例如，接頭130可以包含柔軟材質的編織線連接組件等。

連接在接頭130上的導體線210向冷凍劑容器300的上端方向延伸。

導體線210可以由銅(Cu)或鋁(Al)材質構成，並且外側可以具備套管220。當然，導體線210可以是省去了套管220的裸導體形態。

作為金屬等導電性材料的示例，銅(Cu)或鋁(Al)等即使接近超導設備所使用的冷凍劑溫度，例如當作為冷凍劑使用液氮時接近液氮的溫度，電阻也較小。

套管220可以是不銹鋼管的外側被乙烯丙烯橡膠(ethylene propylene rubber)或纖維增強塑膠(FRP)等絕緣材料包裹的形態。

另外，套管的外周的長度方向上端部和下端部222上，朝向垂直於傾斜面的方向可配置有箔電極2221，配置箔電極2221的部位可以具有錐形狀。

配置在套管220上的箔電極2221可以作為電場緩和手段。

配置在極低溫部C的液態冷凍劑l和溫度梯度部B的氣態冷凍劑g可以儲存在用於容納冷凍劑的冷凍劑容器300內，冷凍劑容器可 以由強度優異的不銹鋼等金屬構成。

冷凍劑容器300可具備，下部容納液態冷凍劑l，其上部容納氣態冷凍劑g，並且導體線210的下部被浸漬的結構。

此外，容納在冷凍劑容器300下部的液態冷凍劑l的液面ls可以根據內部溫度或壓力而升降。當液態冷凍劑為液氮時，氣態冷凍劑g可以是氣氮。

本發明的超導裝置之終端設備1000可具備密封組件600，用於將溫度梯度部B以與室溫部A分隔的狀態密封。

冷凍劑容器300的上端可以具有開放的結構，用於密封冷凍劑容器300，密封組件600可以採用耐候性、耐腐性強的塑膠、即環氧樹脂(epoxy)等材質。

以密封組件600為分界，溫度梯度部B上側可以具備室溫部A。

室溫部A，內側可以延伸配置導體線210，並且可具備室溫部管體700，室溫部管體700包裹導體線210，在內部容納有絕緣油或絕緣氣體(空氣或SF6氣體等)。室溫部管體700可以由聚合物(polymer)材質構成。

經過室溫部A的導體線210可以最大限度地減小溫度變化引起的衝擊，並且向外部引出。

與習知技術不同，由於本發明的超導裝置之終端設備1000採用了在極低溫部C和溫度梯度部B之間不使用其他的凸緣組件、隔壁或密封材等的結構，因此能夠緩解凸緣組件、隔壁或密封材等因暴露在液態 冷凍劑中而引起的硬化或破損的問題。

因此，用於容納極低溫部C和溫度梯度部B的冷凍劑的冷凍劑容器300的上部，液面ls高度可以主要根據液態冷凍劑的溫度或壓力升降。當然，當溫度梯度部B內的氣態冷凍劑的溫度或壓力急劇變化時，也可能對液面ls高度產生一定影響。

本發明的超導裝置之終端設備1000省略了用於分隔極低溫部C和溫度梯度部B的組件。當液態冷凍劑l的液面ls非正常上升時，液面ls有可能達到用於分隔和密封室溫部A和溫度梯度部B的密封組件600。當極低溫狀態的液態冷凍劑接近密封組件600時，密封組件或其O型圈等氣密性或耐久性有可能產生問題，因此可以使冷凍劑容器的局部露出於外部，從而能夠以人工方式對冷凍劑容器300中的溫度梯度部上側的局部區域施加來自外部環境的熱滲透或吸熱，以使容納在冷凍劑容器300內的液態冷凍劑l的液面ls能夠保持在預設範圍內。

本發明的超導裝置之終端設備可以具備真空容器400，真空容器400以使冷凍劑容器300上端的下部區域310的局部暴露於外部的方式包圍冷凍劑容器300，其中，冷凍劑容器300中容納有極低溫的液態冷凍劑l和氣態冷凍劑g。

其中，冷凍劑容器300的上端的下部區域310是指具備密封組件600的冷凍劑容器300的上端以下的區域，以下稱為「冷凍劑容器300的上端下部區域310」。

第1圖表示的實施例中，真空容器延伸至冷凍劑容器300的上部，從而可以對冷凍劑進行真空隔熱。

如第1圖所示，真空容器400並不包圍冷凍劑容器300的整體，而是以使冷凍劑容器300的上端下部區域310暴露一定程度的方式包圍冷凍劑容器300。

當冷凍劑容器300的上端下部區域310暴露於外部即室溫環境時，有可能發生來自溫度相對於極低溫狀態的冷凍劑高的外部環境的熱傳遞或熱滲透。

由於這種結構，可以使沒有被真空容器遮蔽的冷凍劑容器300的上部的局部區域，即上端區域暴露在室溫環境中。

當使冷凍劑容器300的上部的上端下部區域310暴露在室溫中時，有可能發生從室溫環境向真空容器側的直接熱滲透。

透過這種人工的熱滲透方式，此區域內側的氣態冷凍劑進行吸熱，使液面ls降低一定程度，從而能夠防止液態冷凍劑l的液面ls接近密封組件600或O型圈等氣密組件。

用於冷卻超導體的冷凍劑可以使用氮氣，由於氮氣的沸點達到-196度，因此只要容納有氣態冷凍劑的冷凍劑容器300的上部局部區域暴露在室溫環境中，就能夠透過吸熱實現液態冷凍劑的氣化和液面ls的降低。

即，透過使冷凍劑容器300的上部局部暴露在室溫環境中，傳遞到冷凍劑容器300的熱量能夠被利用在液面ls附近的液態冷凍劑的氣化過程中。

此外，由於冷凍劑容器300的上部局部暴露在室溫環境中而傳遞到冷凍劑容器300的熱主要使液面ls附近的液態冷凍劑發生氣化， 從而能夠起到阻止或緩解液面ls上升的作用。當然，部分熱量一定程度上起到加熱溫度梯度部內側的氣態冷凍劑的作用。

此時，暴露於外部的冷凍劑容器300的上端下部區域310的高度h與冷凍劑容器300的上端下部區域310的表面積成比例，暴露於室溫環境中的表面積與單位時間傳遞到冷凍劑側的熱量成比例。因此，冷凍劑容器300的上端下部區域310的高度h可以根據外部環境的溫度等設定，以使容納在冷凍劑容器300內的液態冷凍劑的液面位於用於包裹導體線的套管的下端部和密封組件600之間的範圍內。當然，當液面接近密封組件600的附近時，有可能產生氣密性等問題，因此優選在密封組件600下方留有足夠的空間。

第2圖是表示本發明的超導裝置之終端設備1000的另一實施例的截面圖。省略與第1圖的說明重複的部分。

如上，由於本發明的超導裝置之終端設備1000不使用用於分隔極低溫部C和溫度梯度部B的其他的凸緣組件、隔壁或密封組件，因此能夠省略用於保持氣密性的氣密組件等。此外，如第1圖所示，可以具備透過調節真空容器的真空隔熱範圍以自然地防止液面ls上升的結構。

但是，當僅依賴從室溫環境傳遞的自然的熱滲透時，在外部環境發生急劇變化的情況下，冷凍劑液面ls的調節功能有可能不充分。

因此，第2圖所示的本發明的超導裝置之終端設備1000具備液面位置調節裝置500，以防止液面ls向分隔室溫部A和溫度梯度部B的密封組件600側非正常上升的現象。

液面位置調節裝置可以是加熱裝置或冷卻裝置。本發明中 對液面位置調節裝置為加熱裝置的情況進行詳細說明。但這並不是排除本發明使用冷卻裝置的情況。

以下，對本發明的超導裝置之終端設備中作為液面位置調節裝置使用加熱裝置，更具體地是使用電加熱器的方法進行說明。

液面位置調節裝置500可以設置在冷凍劑容器300上，是透過加熱冷凍劑容器300來調節液態冷凍劑的液面ls位置的電加熱器，以便防止在冷凍劑容器300內發生液態冷凍劑的液面ls接近密封組件600側的現象，而且，電加熱器可以粘貼在冷凍劑容器300外表面。電加熱器可以是帶式加熱器(band heater)。

液面位置調節裝置500可以選擇性地進行動作，以使液態冷凍劑的液面ls保持在預設範圍R1內。

具體地，作為液面位置調節裝置500的電加熱器可以設置在冷凍劑容器300的外表面，並且，產生於電加熱器的熱量主要透過金屬材質的冷凍劑容器300傳導以使液面附近的液氮發生氣化，從而能夠降低液面ls的高度。

其中，預設範圍R1的下端可以是設置在套管的下部的多個箔電極2221中位於最上側的箔電極的高度以上，以防止配置在導體線210的套管220的下端部222上的多個箔電極2221中位於最上側的箔電極(foil electrode)2221因液面的降低而暴露在氣態冷凍劑中。

即，其理由是將用於緩和電場的箔電極所處的環境保持在液態冷凍劑中。

此外，預設範圍R1的上端可以是液面位置調節裝置500的 下端。

即，優選控制成，使液面ls位置不上升至帶式加熱器等液面位置調節裝置的下端以上的高度。

其理由是，當作為液面位置調節裝置500的電加熱器配置在低於液面ls的位置時，即使驅動電加熱器，電加熱器提供的熱量也不使用於液面上的液態冷凍劑的氣化，而只會提高容納在低於液面的液態冷凍劑的溫度。

第2圖所示的超導裝置之終端設備1000可以包含控制液面位置調節裝置500的控制部，控制部可以控制液面位置調節裝置500以使液態冷凍劑的液面ls位於預設範圍內，而如上所述，預設範圍的下限是配置在第一導體的下部的套管內的多個電容器中配置在最上側的箔電極的位置以上，並且，預設範圍的上限可以是配置在溫度梯度部B的液面位置調節裝置500的下端。

此外，本發明的超導裝置之終端設備1000可以具備一個以上的溫度檢測部或壓力檢測部(未圖示)。

溫度檢測部可以是在室溫部A、溫度梯度部B以及極低溫部C上隔著間隔配置的多個溫度感測器，壓力檢測部可以是配置在溫度梯度部B以及極低溫部C上的壓力感測器。

溫度檢測部或壓力檢測部可以是為了檢測極低溫部C、溫度梯度部B、或室溫部A內部的冷凍劑或絕緣材料的內部溫度或內部壓力而設置。

根據被溫度檢測部或壓力檢測部檢測的溫度、冷凍劑或絕 緣材料的內部溫度或內部壓力，能夠間接檢測液態冷凍劑的液面ls位置，並根據這些液面ls的位置資訊，超導裝置之終端設備1000的控制部能夠精密地控制液面位置調節裝置500。

由超導裝置之終端設備1000的控制部控制液面位置調節裝置500時的控制係數可以是液面位置調節裝置500的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量等。

作為由控制部控制液面位置調節裝置500時的控制係數，單位時間發熱量可以透過調節向構成液面位置調節裝置500的加熱器提供的電能大小的方法進行調節。

第3圖表示本發明的超導裝置之終端設備1000的另一實施例。省略與第1圖和第2圖的說明重複的部分。

第3圖所示的超導裝置之終端設備1000與第2圖所示的實施例的不同點在於，具備多個用於人工調節液面ls位置的液面位置調節裝置500。

第3圖所示的實施例表示在冷凍劑容器300外表面設置3個第一至第三液面位置調節裝置510、520、530。

第一至第三液面位置調節裝置510、520、530可以沿著導體線210的配置方向隔著間隔配置在冷凍劑容器300的外表面。

當同時驅動第一至第三液面位置調節裝置510、520、530時，使單位時間發熱量最大化，從而能夠迅速地調節液態冷凍劑的液面ls位置。

此外，也可以採用以下方法，第一至第三液面位置調節裝 置510、520、530中，將特定的液面位置調節裝置作為主要液面位置調節裝置，其餘的液面位置調節裝置作為輔助液面位置調節裝置。

例如，可以用以下方式控制，在第一至第三液面位置調節裝置510、520、530中，將第一液面位置調節裝置510作為主要液面位置調節裝置常時驅動或單獨驅動，將第二液面位置調節裝置520和第三液面位置調節裝置530作為輔助液面位置調節裝置。

此外，第3圖所示的實施例與第1圖和第2圖所示的實施例相同，包圍冷凍劑容器300的真空容器至少可以包圍冷凍劑容器300的局部。

此外，第一液面位置調節裝置510配置在暴露於室溫環境中的冷凍劑容器300的外側表面，第二液面位置調節裝置520和第三液面位置調節裝置530配置在真空容器的內側。

由此，暴露在室溫環境中的第一液面位置調節裝置510可以作為冷凍劑容器300從室溫環境吸熱的手段使用，同時也可以作為產生降低液面所不足的熱量的手段使用。

此外，與設置在真空容器內側的第二液面位置調節裝置520和第三液面位置調節裝置530不同，暴露在室溫環境中的第一液面位置調節裝置510

由於暴露在外部，因此能夠容易地保持或維修等。因此，作為動作時間長或動作頻率大的主要的液面位置調節裝置，優選使用暴露在真空容器外側的電加熱器，而不是設置在真空容器內側的電加熱器。

但是，將用於容納冷凍劑的冷凍劑容器300的局部暴露在 室溫環境中的方法並不一定與以電加熱器形態構成的液面位置調節裝置500同時採用，也可以單獨採用。即，根據設置超導裝置之終端設備1000的地區的氣候或天氣變化等選擇性地採用或同時採用。

例如，在季節變化不大的地區，可以以對暴露在室溫環境中的冷凍劑容器300的面積等進行最優化處理的方式進行控制，以使冷凍劑的液面ls位置處於前述的預設範圍內，當季節變化或晝夜溫差的影響對室溫環境的溫度變化較大時，可以輔助性地添加電加熱器形態的液面位置調節裝置500，從而主動調節液態冷凍劑的液面ls位置。

用於設置第一液面位置調節裝置510的冷凍劑容器300的外表面是可以發生從室溫環境的熱滲透的外部暴露範圍，並且根據在室溫環境中的吸熱量和第一液面位置調節裝置510的發熱量，能夠迅速且有效地對液態冷凍劑的液面位置進行調節。

因此，當液面ls非正常上升時，第二液面位置調節裝置520、第三液面位置調節裝置530與第一液面位置調節裝置510一起動作，以迅速將液面ls高度調節到預設範圍內。

因此，用於控制作為本發明的超導裝置之終端設備的液面位置調節裝置的電加熱器的控制部的控制方式可以是，使配置在暴露於真空容器外側的冷凍劑容器外表面上的電加熱器的動作時間長於其餘的電加熱器的動作時間，或配置在暴露於真空容器外側的冷凍劑容器外表面上的電加熱器的動作起始時間點早于其餘的電加熱器的動作起始時間點，或暴露在真空容器外側的、配置在冷凍劑容器外表面的電加熱器的單位時間發熱量大於其餘的電加熱器的單位時間發熱量。

當配置多個液面位置調節裝置500時，當每個電加熱器具有相同的功率時，單位時間發熱量也可以取決於多個液面位置調節裝置500中的進行動作中的液面位置調節裝置500的數量，但是，當構成液面位置調節裝置510的電加熱器的功率是可調節時，也可以透過調節構成單一液面位置調節裝置500的電加熱器的功率的方法來調節單位時間發熱量。

此外，用於控制液面位置調節裝置的控制部可以獨立地控制每個液面位置調節裝置，並且，可以控制為，多個液面位置調節裝置中的至少一個液面位置調節裝置的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量與其餘的液面位置調節裝置不同，因此，第一至第三液面位置調節裝置510、520、530可以分別被控制為，動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量等相互不同。

當然，控制部也可以控制為，第一至第三液面位置調節裝置510、520、530的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量等相同。

總而言之，可以根據設置超導裝置之終端設備1000的室溫環境來設定用於調節液面ls位置的液面位置調節裝置500的功率、數量或位置，並可以調節暴露在室溫環境中的冷凍劑容器300的面積等。

如第3圖所示實施例也同樣，液面位置調節裝置500可以選擇性地進行動作以使液態冷凍劑的液面ls保持在預設範圍R2內。

其中，預設範圍R2的下端可以是設置在套管下部的多個箔電極2221中位於最上側的箔電極的高度以上，以防止配置在導體線210的套管220的下端部222的多個箔電極2221中位於最上側的箔電極2221因液面的降低而暴露在氣態冷凍劑中。並且，與第2圖所示的實施例相同， 預設範圍R2的上端可以是多個液面位置調節裝置中位於最下端的液面位置調節裝置530的下端。

第4圖表示本發明的超導裝置之終端設備1000的另一實施例。

省略與第1圖至第3圖中的說明重複的部分。

第4圖表示的實施例與第1圖至第3圖所示的實施例不同點在於，室溫部A具備可從溫度梯度部B分離的結構。

第4圖所示的超導裝置之終端設備1000可以包含：冷凍劑容器300，下部容納有液態冷凍劑，液態冷凍劑的液面上部容納有氣態冷凍劑；第一導體線210，與超導設備的超導體12連接，下部被容納在冷凍劑容器內的液態冷凍劑l浸漬，上部向容納有氣態冷凍劑的冷凍劑容器300的上部延伸；密封組件600，用於密封冷凍劑容器300的上端；第二導體線810，透過密封組件600可拆卸地連接於第一導體線210，並向上側延伸；室溫部管體700，可拆卸地安裝在密封組件上，包裹第二導體線810，並且內部容納有絕緣油或絕緣氣體；真空容器400，用於對冷凍劑容器300的容納空間中的容納液態冷凍劑的容納空間以及容納氣態冷凍劑的容納空間的局部進行真空隔熱。

第1圖至第3圖所示的實施例中，與超導設備的超導體連接的導體線具備貫通密封組件600並向室溫部A側延伸的結構。

即，第1圖至第3圖所示的超導裝置之終端設備1000按照區域分隔為室溫部A、溫度梯度部B、極低溫部C，並且，由於導體線為一個，因此室溫部A和溫度梯度部B的分離並不容易。

由於第1圖至第3圖所示的超導裝置之終端設備1000不能分離導體線等，因此，當與外部設備或其他的連接盒連接時，有可能導致終端結構變得複雜，並佔用大容積，且有可能導致絕緣脆弱部位的增加。

因此，第1圖至第3圖所示的超導裝置之終端設備1000與外部設備連接時，導致終端結構變得複雜，佔用大容積，且有可能導致絕緣脆弱部位的增加。

為了解決這種問題，第4圖所示的實施例構成為，溫度梯度部B和室溫部A可拆卸。

即，採用以密封組件600為分界，可拆卸室溫部A的方式。

為了使室溫部A從溫度梯度部B可拆卸，不能形成為，如第1圖至第3圖所示的實施例中沿著極低溫部C、溫度梯度部B、以及室溫部A配置並向室溫環境引出的單一的導體線。

因此，第4圖所示的實施例中，將第一導體線210配置在極低溫部C和溫度梯度部B，即冷凍劑容器300側，並以密封組件600為介質，將第二導體線810配置在構成室溫部A的室溫部管體700側。然後，採用將第一導體線210和第二導體線810在密封組件600連接的方法。

即，可以採用將配置在超導裝置之終端設備1000的導體線分割成兩個導體線210、810的方法，以分隔用於儲存冷凍劑並被密封組件600密封的冷凍劑容器300和室溫部A。

此外，構成本發明的超導裝置之終端設備1000的密封組件600可以具備導電性連接器610，以對第一導體線210和第二導體線810進行相互結合並進行電連接。

密封組件600可以由環氧樹脂等材質構成，導電性連接器610可以由上下方向貫通密封組件600的導電性金屬材質構成。

第一導體線210和第二導體線810可以透過螺栓等連接件分別結合在導電性連接器610的上表面和下表面。

此外，冷凍劑容器300的上端和室溫部管體700的下端可以具有凸緣結構，以使冷凍劑容器300的上端320、密封組件600的邊緣以及室溫部管體700的下端710可透過螺栓等連接件結合在一起。

配置在室溫部A內部並連接在密封組件600上的第二導體線810也可以具備套管820，室溫部管體700內部可以容納有絕緣油或絕緣氣體。

由此，構成室溫部A的第二導體線810和室溫部管體700可以從密封組件600分離，從而能夠地容易與其他外部設備連接，並且不需單獨的連接盒，也能夠容易地變更終端連接盒的用途。

本發明的超導裝置之終端設備透過將冷凍劑容器的上端區域的局部暴露在室溫環境中，從而能夠一定程度上緩解液面上升引起的問題。

此外，本發明的超導裝置之終端設備根據設置超導裝置之終端設備的環境來調節暴露在真空容器外部的冷凍劑容器的面積等，從而能夠根據室溫環境使液態冷凍劑的液面高度最優化。

此外，由於本發明的超導裝置之終端設備能夠緩解液面的上升，因此能夠改善密封組件或O型圈等氣密組件因暴露在極低溫的冷凍劑中而可能產生的氣密性或耐久性等問題。

此外，由於本發明的超導裝置之終端設備具備作為液面位置調節裝置的電加熱器等，因此能夠人工調節液態冷凍劑的液面位置。

此外，本發明的超導裝置之終端設備，由於構成室溫部的室溫部管體和配置在其內部的導體線能夠從用於密封冷凍劑容器的密封組件等拆卸，因此，容易與其他設備連接，可以不需要單獨的連接盒等，也能夠容易實現終端連接盒的用途變更。

雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

12‧‧‧超導體

110‧‧‧連接部

120‧‧‧連接導體

130‧‧‧接頭

210‧‧‧導體線

220‧‧‧套管

222‧‧‧下端部

2221‧‧‧箔電極

300‧‧‧冷凍劑容器

310‧‧‧下部區域

400‧‧‧真空容器

600‧‧‧密封組件

700‧‧‧室溫部管體

1000‧‧‧終端設備

ls‧‧‧液面

g‧‧‧氣態冷凍劑

l‧‧‧液態冷凍劑

A‧‧‧室溫部

B‧‧‧溫度梯度部

C‧‧‧極低溫部

h‧‧‧高度

Claims (23)

1. 一種超導裝置之終端設備，包含：一冷凍劑容器，包含形成於其下部的一極低溫部與形成於該極低溫部上方的一溫度梯度部，該極低溫部其中容納有一液態冷凍劑，該溫度梯度部其中容納具有溫度梯度的一氣態冷凍劑；一密封組件，用於密封該冷凍劑容器的上端；一室溫部管體，設置在該密封組件的上側，以構成容納絕緣油或絕緣氣體的室溫部；一真空容器，包圍該冷凍劑容器的除了上部局部以外的部位；以及一導體線，在該冷凍劑容器的該液體冷凍劑內連接超導裝置的一超導體，貫通該密封組件並向該室溫部管體延伸。
2. 如請求項1所述之超導裝置之終端設備，其中該真空容器以使該冷凍劑容器的上端下部區域暴露於外部的方式包圍該冷凍劑容器。
3. 如請求項2所述之超導裝置之終端設備，其中暴露于該真空容器的外部的該冷凍劑容器的上端下部區域的高度為，使容納在該冷凍劑容器內的該液態冷凍劑的液面處於包裹該導體線的套管的下端部和該密封組件之間的尺寸。
4. 如請求項1所述之超導裝置之終端設備，更包含設置在該 溫度梯度部或該極低溫部的至少一個液面位置調節裝置，以便透過氣化該液面上的該液態冷凍劑使液面位於預設範圍內。
5. 如請求項4所述之超導裝置之終端設備，其中該液面位置調節裝置包含，設置在構成該溫度梯度部的該冷凍劑容器外表面上的電加熱器。
6. 如請求項5所述之超導裝置之終端設備，其中在構成該溫度梯度部的該冷凍劑容器外表面彼此間隔配置有多個該液面位置調節裝置。
7. 如請求項4所述之超導裝置之終端設備，更包含用於控制該液面位置調節裝置的一控制部，該控制部控制該液面位置調節裝置使容納在該冷凍劑容器內的液態冷凍劑的液面位於預設範圍內。
8. 如請求項7所述之超導裝置之終端設備，其中該預設範圍的下限為，設置在該導體線的下部的套管上的複數個箔電極中位於最上側位置的箔電極的高度。
9. 如請求項7所述之超導裝置之終端設備，其中該預設範圍的上限為，設置在該溫度梯度部上的液面位置調節裝置的下端的高度。
10. 如請求項9所述之超導裝置之終端設備，其中在構成該溫度梯度部的該冷凍劑容器的外周表面上彼此間隔配置有多個液面位置調節裝置，以及該預設範圍的上限為，該溫度 梯度部上裝設的該些液面位置調節裝置中設置在最下端的液面位置調節裝置的下端的高度。
11. 一種超導裝置之終端設備，包含：一冷凍劑容器，下部容納有一液態冷凍劑，在該液態冷凍劑上部容納有一氣態冷凍劑；一第一導體線，連接超導設備的一超導體，下部被浸漬在容納于該冷凍劑容器內的該液態冷凍劑中，上部向容納有該氣態冷凍劑的該冷凍劑容器的上部延伸；一密封組件，用於密封該冷凍劑容器的上端；一第二導體線，藉由該密封組件可拆卸地連接於該第一導體線，並向上側延伸；一室溫部管體，可拆卸地安裝在該密封組件上，包裹該第二導體線，並且其中容納有絕緣油或絕緣氣體；以及一真空容器，用於對該冷凍劑容器的容納空間中的容納有該液態冷凍劑的容納空間以及容納有該氣態冷凍劑的容納空間的局部進行真空隔熱。
12. 如請求項11所述之超導裝置之終端設備，其中在該密封組件的中心部設置有一導電性連接器，以彼此耦合該第一導體線與該第二導體線。
13. 如請求項11所述之超導裝置之終端設備，更包含至少一個電加熱器，設置在該冷凍劑容器的上部的外周邊表面並選擇性地發熱，以調節容納在該冷凍劑容器中容納的該液 態冷凍劑的液面位置。
14. 如請求項13所述之超導裝置之終端設備，其中在該冷凍劑容器的外周表面上設置有彼此間隔的電加熱器，電加熱器中的一部分電加熱器設置在該真空容器內側，另一部分電加熱器設置在暴露於該真空容器外側的該冷凍劑容器的外周表面上。
15. 如請求項14所述之超導裝置之終端設備，更包含用於控制電加熱器的一控制部，該控制部進行控制，使多個電加熱器中的至少一個電加熱器的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量不同于其餘電加熱器，或者使多個電加熱器的動作起始時間點、動作時間、單位時間發熱量相同。
16. 如請求項15所述之超導裝置之終端設備，其中該控制部進行控制，使配置在暴露於該真空容器外側的該冷凍劑容器外表面上的電加熱器的動作時間長於其餘的電加熱器的動作時間。
17. 如請求項15所述之超導裝置之終端設備，其中該控制部進行控制，使配置在暴露於該真空容器外側的該冷凍劑容器外表面上的電加熱器的動作起始時間點早于其餘的電加熱器的動作起始時間點。
18. 如請求項15所述之超導裝置之終端設備，其中該控制部進行控制，使配置在暴露於該真空容器外側的該冷凍劑容 器外周表面上的電加熱器的單位時間發熱量大於其餘的電加熱器的單位時間發熱量。
19. 一種超導裝置之終端設備，包含：一極低溫部，用於容納一液態冷凍劑，而與一超導體連接且外側設有套管的一導體線的下部浸漬在該液體冷凍劑內；一溫度梯度部，與該極低溫部連通，容納具有溫度梯度的一氣態冷凍劑，並且該導體線從該極低溫部向上側延伸配置；一室溫部，與該溫度梯度部分隔，該極低溫部和該溫度梯度部的導體線延伸並被引出，其中該極低溫部和該溫度梯度部的局部被真空隔熱，該溫度梯度部的上端下部的局部區域暴露於外部。
20. 如請求項19所述之超導裝置之終端設備，更包含設置在該溫度梯度部或該極低溫部上的至少一個電加熱器，以便透過氣化該液態冷凍劑的液面上的液態冷凍劑，使容納在該極低溫部的液態冷凍劑的液面位於預設範圍內。
21. 如請求項20所述之超導裝置之終端設備，其中電熱加熱器中的至少一個電熱加熱器安裝在該溫度梯度部中的暴露在外部的區域。
22. 如請求項19所述之超導裝置之終端設備，其中該室溫部可從該溫度梯度部拆卸。
23. 如請求項19所述之超導裝置之終端設備，其中該室溫部和該溫度梯度部被一密封組件分隔，並且該室溫部和該溫度梯度部分別具備導體線，各個導體線藉由該密封組件可拆卸地彼此耦合。