JP2001006456A - 超電導ケーブル - Google Patents

超電導ケーブル

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JP2001006456A
JP2001006456A JP11176031A JP17603199A JP2001006456A JP 2001006456 A JP2001006456 A JP 2001006456A JP 11176031 A JP11176031 A JP 11176031A JP 17603199 A JP17603199 A JP 17603199A JP 2001006456 A JP2001006456 A JP 2001006456A
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superconducting cable
wire
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Masayuki Hirose
正幸 広瀬
Takahito Masuda
孝人 増田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却効果が高く、絶縁破壊を防止でき、曲げ
に対する超電導線の歪みが低減できる超電導ケーブルと
その製造方法を提供する。 【解決手段】 フォーマー2は組み合わせて円筒形とな
るように、フォーマーを構成する分割部材は、横断面に
おいて対向する2辺が同心円の部分円弧である台形状を
した長尺体である。また超電導線1は、冷媒通路3を構
成するフォーマー2に挿入される。これにより超電導線
1は冷却効果が増大される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却効果を向上で
きる超電導ケーブルとその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に超電導ケーブルは、断熱管の内側
に単芯或いは大容量を確保するために複数本撚り合わせ
たケーブルコアを挿入して成る。図2は、ケーブルコア
の部分断面を示す。ケーブルコアは、内側からフォーマ
ー2・超電導線1・絶縁体4から成り、その上に遮蔽層
・保護層(共に図示せず)を被覆している。断熱管は、
内管・外管の2重の金属管からなり、内管の内側に上記
ケーブルコアを挿入している。上記フォーマー2の内側
と、内管と各ケーブルコアとの間隙には、各々冷媒を流
入している。
【0003】ケーブルコアにおいて、最内部のフォーマ
ー2は予め円筒状に形成された銅などの金属管で、その
内側は、液体窒素などの冷媒が流動する冷媒通路3であ
る。超電導線1は、銀または銀合金シースの内部にセラ
ミック材を注入して圧延してから伸線にし、それを複数
本集めて銀または銀合金シースで包括し、更に伸ばして
テープ状や丸状にした素線から構成される。このような
超電導素線は、フォーマー2の外表面に図2(A)に示
すように積層構造を成してスパイラル状に巻き付けられ
ている。また図2(B)は、丸線の超電導線1をフォー
マー2の外周にスパイラル状に配置したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の超電導線1
は、フォーマー2を介して冷却されるため冷却効率が悪
い。そこで超電導線1が直接冷媒に接するためには、フ
ォーマー2の内側に挿入することが考えられるが、長尺
な超電導ケーブルにおいてはパイプ形状のフォーマー2
内に超電導線1を挿入する際の抵抗が大きく、現実的で
ない。また超電導線1に短絡電流が流れると、超電導か
ら常電導に移行して抵抗が大きくなる。すると超電導線
1は発熱し、その熱がケーブルコアの内部に含浸してい
る冷媒(液体窒素)に伝わり、液体窒素が気化する。そ
こで発生した気体の窒素が絶縁体4中で空隙となり、高
い電位がかかるとその空隙で放電が発生し、絶縁体4が
破壊される恐れがある。更にフォーマー2上に超電導線
1が巻回されているため、超電導ケーブルに曲げや引っ
張りが加わると、フォーマー2の曲げや引っ張りに従っ
た歪みが超電導線1に生じることになる。
【0005】本発明は、かかる実情に鑑み、冷却効果が
高く、絶縁破壊を防止でき、曲げに対する超電導線の歪
みが低減できる超電導ケーブルとその製造方法を提供し
ようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明超電導ケーブル
は、超電導線と冷媒とを直接接触させることで冷却効果
を改善するもので、その特徴は、超電導線と、分割され
た部材を組み合わせて冷媒通路を形成するフォーマー
と、絶縁体とを有し、超電導線をフォーマーの内側に挿
入したことにある。上記フォーマーは組み合わせて円筒
状となるように、フォーマーを構成する分割部材は、横
断面において対向する2辺が同心円の部分円弧である台
形状である長尺体であることが好ましい。なおフォーマ
ーの内側には超電導線を配置するため、フォーマーの内
径は、超電導線の外径よりも大きくする。
【0007】更に超電導線に短絡電流が流れたときに発
生する熱によりケーブルコア内の冷媒が気化して、その
空隙に放電が発生して絶縁体が破壊されるのを防止する
ために、フォーマーは、絶縁体内の冷媒が気化しない温
度上昇範囲に留める熱容量を備えるものが好適である。
【0008】本発明超電導ケーブルの製造方法は、超電
導線の外周で分割部材を円筒状に組み合わせることによ
り、超電導線との間に冷媒通路を構成するフォーマーを
形成する工程を具えることを特徴とする。この製造方法
により超電導線は、挿入による抵抗で阻害されることな
くフォーマーの内側に超電導線を挿入することが可能
で、製造された超電導ケーブルは、上記形成したフォー
マーの内側に超電導線が挿入された構造になる。なお超
電導線は、フォーマーの内部に冷媒を介して配置される
ため自在に動くことができ、超電導ケーブルに曲げなど
が加えられた際に生じる歪みが低減できる。
【0009】上記製造方法でフォーマーの形成時、フォ
ーマーが円筒状を維持し易いように超電導線の外周に長
手方向に沿って、フォーマーの内周に沿った支持部材を
設けることが望ましい。この支持部材は、フォーマーの
内径に適合した外径を有するスパイラル状に構成してお
き、予めボビンなどに巻き付けて、超電導線の外周にボ
ビンを回して支持部材を配置していくとよい。またフォ
ーマーの形成は、成形が容易であるようにフォーマーの
分割部材をらせん状により合わせて円筒状に構成するこ
とが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明超電導ケーブルのケーブルコアの部
分断面図である。基本的な構成は図2に示す従来のもの
と同様であるが、本発明の特徴とするところは、図1に
示すように超電導線1をフォーマー2の内部に配置した
点にある。以下その点を中心に説明する。
【0011】本発明は、図1に示すようにフォーマー2
の内側(冷媒通路3)に超電導線1を挿入して配置した
ものである。フォーマー2の外周には、絶縁体4を被覆
している。
【0012】超電導線1は、テープ状の素線を撚り合わ
せたものや1本或いは複数本の丸線の集合体でもよい。
これらは、冷媒通路3に冷媒を流入することで、超電導
線1が冷媒中に浮いた状態になる。冷媒通路3に満たす
冷媒は、液体窒素や液体ヘリウムなどが適する。
【0013】フォーマー2は複数の分割部材から構成さ
れる。これら分割部材は、組み合わせて円筒状の管にな
るように、横断面が対向する2辺が同心円の部分円弧で
ある台形状の長尺体である。この長尺体をらせん状に撚
り合わせて円筒状に成形する。円筒状に形成したフォー
マー2は、その外表面に形状保護の為に押さえ用のステ
ンレステープなどの導体バインダーを巻回する。ここで
フォーマー2は、超電導線1に短絡電流が流れた時に発
生する熱をフォーマー2表面付近の冷媒に伝えないよう
に、絶縁体4内の冷媒が気化しない温度に留める熱容量
を備える。
【0014】上記超電導ケーブルのケーブルコアは、フ
ォーマー2の分割部材を組み合わせて円筒状を形成する
のと同時に、その内側に超電導線1を挿入していく。つ
まり超電導線1を中心としてその外周をフォーマー2で
包囲していく。これによりフォーマーと超電導線との間
に冷媒通路が構成される。このときフォーマーが円筒状
を維持しにくいようであれば、超電導線1の外周に長手
方向に支持部材(図示せず)を配置してからフォーマー
2を形成すると良い。この支持部材はフォーマーの内径
に適合した外径を有するスパイラル状である。超電導線
1に配置するには、予めボビンなどに巻き付けておくと
取り付けやすい。支持部材は、ボビンを超電導線1の外
周に沿って長手方向に回しながら配置していく。フォー
マー2の内径よりも超電導線1の外径が小さいので、支
持部材は、超電導線1の周方向に間隔を空けられて配置
される。支持部材によってフォーマー2の分割部材はガ
イドされて円筒状が形成され、フォーマー2の内側に超
電導線1を配置した構造となる。その上に遮蔽層・保護
層(図示せず)を設け、断熱管(図示せず)に挿入す
る。
【0015】こうして、超電導線1は冷媒に直接接する
ことができ、フォーマー2の内側に超電導線1を挿入し
た長尺な超電導ケーブルを容易に製造できる。
【0016】
【発明の効果】以上、説明したように本発明超電導ケー
ブルによれば、冷媒が直接超電導線に接するので冷却効
果が向上できるという優れた効果を奏し得る。超電導線
は、外周を固定部材に直接覆われておらず流動体中に浮
いた状態であることから自在に動き、曲げや引っ張り時
の歪みが低減できる。フォーマーは、分割させることで
長尺な超電導ケーブルにおいて超電導線をフォーマー形
成時に同時にその内に挿入することができ、作業性が高
い。またその作業は、超電導線の挿入時の抵抗が少なく
容易である。更にフォーマーを超電導線の外周に配置す
ることで、フォーマーの厚みによって冷却効果を低減さ
れることはない。そのためフォーマーは、超電導線に短
絡電流が流れることによる温度上昇を絶縁体に伝達しな
い熱容量を有する体積に構成することが可能である。な
おフォーマー分割部材を円筒状状に形成する際に、スパ
イラル状の支持部材を介在させることで、フォーマー分
割部材自身で円筒状が維持しにくい場合でも、確実に形
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明超電導ケーブルのケーブルコアの部分横
断面図である。
【図2】(A)は超電導線がテープ状である従来の超電
導ケーブルにおけるケーブルコアの部分横断面図で、
(B)は超電導線が丸線である従来の超電導ケーブルに
おけるケーブルコアの部分横断面図である。
【符号の説明】
1 超電導線 2 フォーマー 3 冷媒通路 4 絶
縁体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導線と、分割部材を組み合わせて冷
    媒通路を形成するフォーマーと、絶縁体とを有し、 前記超電導線は、フォーマーの内側に挿入されている、
    ことを特徴とする超電導ケーブル。
  2. 【請求項2】 フォーマーを構成する分割部材は、横断
    面において対向する2辺が同心円の部分円弧である台形
    状で、組み合わせて円筒状になることを特徴とする請求
    項1記載の超電導ケーブル。
  3. 【請求項3】 フォーマーは、超電導線に短絡電流が流
    れたときに発生する熱により絶縁体内の冷媒が気化しな
    い温度上昇に留める熱容量を備えることを特徴とする請
    求項1記載の超電導ケーブル。
  4. 【請求項4】 超電導線の外周で分割部材を円筒状に組
    み合わせることにより、超電導線との間に冷媒通路を構
    成するフォーマーを形成する工程を具えることを特徴と
    する超電導ケーブルの製造方法。
  5. 【請求項5】 フォーマーの形成時に、超電導線の外周
    に長手方向に沿って支持部材を設けることを特徴とする
    請求項4記載の超電導ケーブルの製造方法。
  6. 【請求項6】 支持部材は、フォーマーの内径に適合し
    た外径を有するスパイラル状であることを特徴とする請
    求項5記載の超電導ケーブルの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2010519679A (ja) * 2007-02-09 2010-06-03 アメリカン スーパーコンダクター コーポレーション 故障電流制限htsケーブルおよびその構成方法

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