JP2000040428A - 超電導バスライン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】要求絶縁性能を満足し、超電導ケーブルが冷却
媒体によって十分に冷却され超電導状態から常電導状態
に戻りがたいという高安定性を有する、フレキシブルで
コンパクトな超電導バスラインを提供する。 【解決手段】フレキシブルチューブ内に配置した超電導
ケーブル１の絶縁処理を、超電導ケーブル１に超電導ケ
ーブル１の長さと同じ幅を有するとともにクレープ処理
を施した絶縁材９を断面渦巻き状に、かつ、クレープ方
向と超電導ケーブル１の長手方向とが直交する向きに巻
き付けて施した。図では２回巻きの例を示してあるが、
絶縁材９をこのように巻き付けることにより、従来のス
パイラルにラップさせつつテーピングする方式のラップ
しろを減らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核融合装置や超電
導エネルギー貯蔵装置等において、超電導コイルと電源
とを超電導ケーブルを使用して接続する超電導バスライ
ンで、複雑な曲部を有する送電ルートに対応可能なフレ
キシビリティを有する超電導バスラインに関する。

【０００２】

【従来の技術】フレキシブルチューブに超電導ケーブル
と冷媒とを通す超電導バスラインにおいては、フレキシ
ブルチューブに対する超電導ケーブルの絶縁方法として
一般的に行われている方法として、テープ状の絶縁材を
超電導ケーブル表面にスパイラルにラップさせつつテー
ピングして巻き付けていく方法がある。図４は、従来の
超電導バスラインにおける超電導ケーブルの絶縁の構成
を示すケーブル長手方向断面図である。図４において、
１は超電導ケーブル、１０は絶縁材である。絶縁材１０
を１／２ラップの２回巻きで超電導ケーブル１に巻き付
けた例を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】超電導バスラインは、
超電導状態から常電導状態に戻り難いという高安定性
と、絶縁に対する高信頼性とが要求されている。そのた
めには、超電導ケーブルが冷却媒体によって十分に冷却
され、信頼できる十分な絶縁が施されている必要があ
る。

【０００４】従来の方法により絶縁を施した場合、次の
ような問題点があった。 １．超電導ケーブルに直に絶縁を施した場合、超電導ケ
ーブル表面が絶縁材で覆われるので、冷媒が超電導ケー
ブルに直に接しないため冷却が十分にされないという問
題があった。 ２．超電導バスラインは、複雑な曲部を有する送電ルー
トに対応できるように、また、現地工事短縮のために工
場で製作して輸送ドラムに巻き付けて輸送し、現地で巻
き戻しして敷設できるようにフレキシビリティが要求さ
れるが、超電導ケーブルにテーピングによる絶縁を行っ
た場合、輸送時や現地敷設時での何回かの曲げ戻しによ
ってテーピング絶縁がずれて絶縁の信頼性が損なわれる
恐れがあるという問題があった。

【０００５】３．フレキシブルな超電導バスラインは、
通常、超電導ケーブルに絶縁を施したものをフレキシブ
ルチューブに引き込む方法で製作されるが、この引き込
み作業時にテーピング絶縁がずれて絶縁の信頼性が損な
われる恐れがあるという問題があった。 ４．従来のテーピングによる絶縁は、ラップ巻きして沿
面絶縁距離を確保しなければならないので、ラップする
分だけ絶縁厚みが厚くなる。従って、超電導ケーブルを
冷媒で十分に冷却するために、絶縁厚みが厚くなる分フ
レキシブルチューブの内径を大きくしなければならず、
フレキシブルチューブの外径が大きくなり超電導バスラ
インがコンパクトでなくなるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、要
求絶縁性能を満足し、超電導ケーブルが冷却媒体によっ
て十分に冷却され超電導状態から常電導状態に戻り難い
という高安定性を有する、フレキシブルでコンパクトな
超電導バスラインを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、フレキシブルチューブと、該フ
レキシブルチューブの内部に配置した超電導ケーブルと
を具備し、前記超電導ケーブルを冷却する冷媒を前記フ
レキシブルチューブ内に通流させる超電導バスラインに
おいて、前記超電導ケーブルの前記フレキシブルチュー
ブに対する絶縁処理を、前記超電導ケーブルに前記超電
導ケーブルの長さと同じ幅を有する絶縁紙を断面渦巻き
状に巻き付けることにより施すようにした。

【０００８】また、上記の超電導バスラインにおいて、
絶縁紙としてクレープ処理を施した絶縁紙を使用し、ク
レープ方向と超電導ケーブルの長手方向とが直交する向
きに前記絶縁紙を超電導ケーブルに巻き付けて絶縁処理
を施すようにした。また、上記の超電導バスラインにお
いて、前記のクレープ処理を施した絶縁紙と高分子絶縁
フィルムとを重ねて超電導ケーブルに巻き付けて絶縁処
理を行うようにした。

【０００９】また、上記の超電導バスラインにおいて、
超電導ケーブルと絶縁紙との間に、概略円形の断面と前
記超電導ケーブルと同等以上のフレキシビリティとを有
するスペーサを、前記超電導ケーブルの長手方向に沿っ
て配置するようにした。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施例にかか
る超電導バスラインにおける超電導ケーブルの絶縁の構
成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はケーブル
長手方向断面図である。図１において、１は超電導ケー
ブル、９はクレープ処理を施した絶縁材である。図１で
は、超電導ケーブル１の長さと同じ幅を有する絶縁材９
を断面渦巻き状に２回巻き付けた例を示してあるが、超
電導ケーブル１に絶縁材９をこのように巻き付けること
により従来のラップしろを減らすことができ、フレキシ
ブルチューブの内径を大きくする必要がなく、超電導バ
スラインをコンパクトにすることができる。

【００１１】また、通常、超電導ケーブルの長さと同じ
幅を有する絶縁材を超電導ケーブルに断面渦巻き状に巻
き付ける場合、絶縁材の剛性によりケーブルのフレキシ
ビリティが損なわれるか、またはケーブルを曲げたとき
に絶縁材が座屈破壊してしまうおそれがある。従って、
これを避けるために、絶縁材９としてクレープ処理を施
した絶縁材９を使用し、絶縁材９のクレープ方向と超電
導ケーブルの長手方向が直交するように巻き付けて絶縁
処理を行うことにより、絶縁材９が座屈破壊を起こさ
ず、かつ超電導ケーブルのフレキシビリティを損なわな
いようにすることができる。

【００１２】図２は、この発明の実施例にかかる超電導
バスラインの全体の構成を示す図であり、（ａ）は部分
斜視図、（ｂ）は断面図である。図２において、１は絶
縁処理を施した超電導ケーブル、２は最内管、３は第２
管、４は第３管、５は第４管、６は第５管である。この
超電導バスラインは、核融合実験装置等の装置本体に収
納された超電導コイルと電源との間の送電路として使用
されるもので、電源容量の低減、現地工事の短縮、装置
周辺の空間の確保をはかるものである。超電導ケーブル
１は、アルミニウム安定化Ｎb Ｔi 超電導線を使用し、
冷媒としては液体ヘリウムを使用している。超電導ケー
ブル１と冷媒とを通す断熱多重管としては、５重同軸の
ステンレス製フレキシブルチューブを用いている。図２
（ｂ）において、最内管２に絶縁処理を施した超電導ケ
ーブル１を挿入し、冷却のために温度４．５Ｋレベルの
液体ヘリウムを流している。この超電導バスラインの超
電導ケーブル１は、正負一対のケーブルが絶縁セパレー
トを挟んで一体となっている。液体ヘリウムは、最内管
２を通って超電導ケーブル１を冷却した後、折り返して
第２管３を通って戻ってくる。第４管５には温度８０Ｋ
レベルのヘリウムガスを流している。これは、温度４Ｋ
レベルの第２管３への外部からの侵入熱低減のための熱
シールド用である。第３管４および第５管６は、真空断
熱のための真空層である。

【００１３】図３は、この発明の異なる実施例にかかる
超電導バスラインにおける超電導ケーブルの構成を示す
断面図である。図３において、１は超電導ケーブル、７
はスペーサ、８は絶縁材である。絶縁強化のために、絶
縁紙（例えば、デュポン社製のノーメックス紙で厚さ
０．１３mmのもの）とポリイミドフィルム（例えば、デ
ュポン社製のカプトンで厚さ０．０７５mmのもの）など
の高分子絶縁フィルムとを重ねたものを使用している。
この絶縁材８を超電導ケーブル１の長さと同じ幅を有す
るものとして、超電導ケーブル１に断面渦巻き状に巻き
付けることにより、フレキシビリティを損なわずに絶縁
を強化することが可能となる。

【００１４】また、超電導ケーブル１と絶縁材８との間
に、断面形状が概略円形のスペーサ７を配置している。
スペーサ７としては例えばポリテトラフルオルエチレン
等の丸棒を用い、これを断面形状が方形の超電導ケーブ
ル１の４側面に長手方向の全長に沿わせて配置し、図示
しない綿糸等の紐で縛って固定した後、絶縁材８を断面
渦巻き状に巻き付けて絶縁処理している。なお、この実
施例では、３７mm×３７mmの方形断面を有する超電導ケ
ーブル１の４側面に、直径６mm程度のポリテトラフルオ
ルエチレンからなる丸棒状のスペーサ７を設けるように
した。このスペーサ７を配置することにより、冷媒が超
電導ケーブル１に直接接して流れる間隙を確保すること
ができ、超電導ケーブル１のフレキシビリティを損なわ
ずに冷却性能がアップし、超電導状態から常電導状態へ
戻りがたく高安定性を得ることができる。また、スペー
サ７の断面が円形であるので超電導バスラインの曲げ戻
しに対して方向性がなく、スペーサ７と超電導ケーブル
１との接触部も線であるので超電導ケーブル１の液体ヘ
リウムとの接触面を覆う面積を最小限とすることができ
る。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明１によれば、超電導ケー
ブルのフレキシブルチューブに対する絶縁処理を、前記
超電導ケーブルに前記超電導ケーブルの長さと同じ幅を
有する絶縁材を断面渦巻き状に巻き付けることにより施
すことで、絶縁厚さを必要最小限とすることができるの
で、フレキシブルチューブの内径を小さくすることが可
能となり、コンパクトな超電導バスラインを得ることが
できる。また、フレキシブルチューブの最内管の内径が
従来のラッピングによる絶縁を用いた超電導バスライン
と同じとした場合には、冷媒の流れる間隙をより大きく
確保できるので、冷却性能を向上することができる。冷
媒の流路を大きくとれることにより、小さい圧力損失で
の運転ができ、液化機などの負担を軽減することができ
る。また、絶縁を施した超電導ケーブルをフレキシブル
チューブに引き込むときや、超電導バスラインの曲げ戻
しの際に絶縁材のずれを起こすおそれが皆無となる。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、通常クレ
ープ紙は絶縁作業をし易いように、巻き付け時にクレー
プが伸びる方向に使用するが、あえてこれと直角方向に
して超電導ケーブルに巻き付けて使用することにより、
フレキシビリティを有する超電導バスラインを供給する
ことができる。また、請求項３の発明によれば、クレー
プ紙は絶縁耐力があまり高くないため、クレープ紙と絶
縁耐力の高い高分子フィルムとを重ねて使用することに
より、より高電圧に耐えることができる。また、高分子
フィルムだけで絶縁した場合は、高分子フィルムは薄く
て、絶縁作業時や超電導ケーブル引き込み時に傷つき易
いが、クレープ紙と重ねて使用することにより高分子フ
ィルムが傷つく恐れがなくなる。

【００１７】また、請求項４の発明によれば、超電導ケ
ーブルの冷却媒体である液体ヘリウムが超電導ケーブル
に接して流れる間隙を確保することができ、しかもスペ
ーサの断面が概略円形であるので、超電導バスラインの
曲げ戻しに対して方向性無く追従することができ、スペ
ーサと超電導ケーブルとの接触も線であるので、スペー
サで超電導ケーブルの冷却面を覆う面積を最小限とする
ことができ、冷却性能が高く、超電導状態から常電導状
態へ戻りがたい高信頼性と高安定性を有する超電導バス
ラインを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる超電導バスラインに
おける超電導ケーブルの絶縁の構成を示す図であり、
（ａ）は断面図、（ｂ）はケーブル長手方向断面図であ
る。

【図２】この発明の実施例にかかる超電導バスラインの
全体の構成を示す図であり、（ａ）は部分斜視図、
（ｂ）は断面図である。

【図３】この発明の異なる実施例にかかる超電導バスラ
インにおける超電導ケーブルの絶縁の構成を示す断面図
である。

【図４】従来の超電導バスラインにおける超電導ケーブ
ルの絶縁の構成を示すケーブル長手方向断面図である。

【符号の説明】

１…超電導ケーブル、２…最内管、３…第２管、４…第
３管、５…第４管、６…第５管、７…スペーサ、８，９
…絶縁材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレキシブルチューブと、該フレキシブル
   チューブの内部に配置した超電導ケーブルとを具備し、
   前記超電導ケーブルを冷却する冷媒を前記フレキシブル
   チューブ内に通流させる超電導バスラインにおいて、前
   記超電導ケーブルの前記フレキシブルチューブに対する
   絶縁処理を、前記超電導ケーブルに前記超電導ケーブル
   の長さと同じ幅を有する絶縁紙を断面渦巻き状に巻き付
   けることにより施したことを特徴とする超電導バスライ
   ン。
2. 【請求項２】請求項１に記載の超電導バスラインにおい
   て、絶縁紙としてクレープ処理を施した絶縁紙を使用
   し、クレープ方向と前記超電導ケーブルの長手方向とが
   直交する向きに前記絶縁紙を超電導ケーブルに巻き付け
   て絶縁処理したことを特徴とする超電導バスライン。
3. 【請求項３】請求項２に記載の超電導バスラインにおい
   て、前記のクレープ処理を施した絶縁紙と高分子絶縁フ
   ィルムとを重ねて超電導ケーブルに巻き付けて絶縁処理
   を行ったことを特徴とする超電導バスライン。
4. 【請求項４】請求項１に記載の超電導バスラインにおい
   て、超電導ケーブルと絶縁紙との間に、概略円形の断面
   と前記超電導ケーブルと同等以上のフレキシビリティと
   を有するスペーサを、前記超電導ケーブルの長手方向に
   沿って配置したことを特徴とする超電導バスライン。