JP2003194267A - 可撓性冷媒輸送管及び超電導電力ケーブル - Google Patents

可撓性冷媒輸送管及び超電導電力ケーブル

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JP2003194267A
JP2003194267A JP2001396963A JP2001396963A JP2003194267A JP 2003194267 A JP2003194267 A JP 2003194267A JP 2001396963 A JP2001396963 A JP 2001396963A JP 2001396963 A JP2001396963 A JP 2001396963A JP 2003194267 A JP2003194267 A JP 2003194267A
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tube
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JP2001396963A
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Kenji Goto
謙次 後藤
Takashi Saito
隆 斉藤
Shigeo Nagaya
重夫 長屋
Naoji Kajima
直二 鹿島
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Fujikura Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
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Fujikura Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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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  • Thermal Insulation (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性に優れ、熱伝導の少ない超電導電力ケ
ーブルを提供する。 【解決手段】 内管と外管を有する超電導ケーブルに使
用される冷媒輸送管において、内管と外管の両管の間に
配置するスペーサーを複数の細素線を撚り合わせた撚線
型スペーサーとする。細素線には熱伝導率が低く、ガス
発生の少ない材料を使用する。引張強度の高い材料を細
素線の芯線として使用すれば、引張強度と伝熱特性の両
方に優れ、しかも可撓性にも優れた冷媒輸送管とするこ
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】この発明は、液体窒素等の冷
媒を輸送する冷媒輸送管の改良及びその輸送管を使用し
た超電導電力ケーブルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、超電導ケーブルに使用される冷媒
管路は、”直線部分には直管を用い、曲げが必要な部分
にはフレキシブル管を用いる”という手法を採用してお
り、現場の状況に応じて管路をつなぎ合わせる作業が必
要となっていた。直管を用いたケースでは、、現場の状
況に応じて接続工事を必要とすることから、超電導ケー
ブルを実際に敷設する際にはマンホールからの挿入が難
しいという欠点を有していた。マンホールからの挿入で
はなく一定長さ(例えば、5〜20m)の直管分だけ穴
を掘るとともに、直管同士をつなぎ合わせる作業を必要
とした。また、直管の輸送についても、トラック等の輸
送手段による長さの制約を受けてしまうことになる。さ
らに、敷設区間内に曲線部が存在すると、曲線部に分断
された直線箇所ごとに掘削工事を必要としていた。曲線
部にコルゲート管を用いてフレキシブルにするための工
夫が、例えば特開平10−288293号公報、特開平
9−170697号公報、あるいは特開平9−1520
89号公報等で提案されている。
【0003】特開平10−288293号公報には、内
管と外管との間に断熱材を挟んだ冷媒管であって、内管
の周囲に断熱材を配置した上に複数本のスペーサーを断
熱材外周に均等に配置したものが提案されている。この
例ではスペーサーが単線であることから、スペーサーと
して採用した材料の特性によって冷媒管の種々の特性が
制約されることになる。また、スペーサーが単線である
ことからスペーサーと内管、外管との接触面積も大きく
なるとともに、曲げ性も単線形状によって制約を受けて
しまうことになる。
【0004】特開平9−170697号公報には、上記
の単線のスペーサーを帯状体と組み合わせることによ
り、スペーサーのズレを防止するようにしたものが提案
されている。この場合もスペーサーが単線であるが故に
同様な問題がある。これらの提案では真空断熱層を1〜
3mm程度としていることから、単線のスペーサーを採
用していると考えられるが、真空層を5mm以上に厚く
した場合には、単線スペーサーを採用したことによる問
題点はより顕著な障害になると考えられる。
【0005】特開平9−152089号公報には、コル
ゲートのスパイラルピッチ方向と逆にして断熱材を内管
と外管との間に挟み込んだ構を採用している。しかし、
断熱材といえども熱伝導は真空(10-4Torr)に比
較して2桁以上大きくなることから、スペーサーと内・
外管との接触面積をできる限り小さくする必要がある
が、単線のスペーサーである限りスペーサーと内・外管
との接触面積が大きくなってしまうとともに、外管から
の熱伝導が大きくなり、内管内を流れる冷媒の温度上昇
につながるという問題がある。
【0006】また、特開平11−7844号公報には、
スペーサーとして円筒体を採用して長手方向の排気経路
を確保した構造が提案されているが、円筒体におけるス
ペーサーと内・外管との接触面積は単線のスペーサーの
場合と同じである。また、円筒体では管路全体に曲げ歪
みが加わった場合には、屈曲を起こすことが考えられ、
真空断熱層の厚さ変動要因にもなることから、熱侵入量
が増大するおそれがあり、冷媒管の性能低下を招くので
問題である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであって、内管と外管との間にスペーサ
ーを挟んだ冷媒輸送管であって、断熱効果を高めるため
スペーサーと内・外管との接触面積を極力小さくし、真
空断熱層の厚さが厚くなっても曲げ特性が損なわれず、
曲げ歪みが加わった場合でも屈曲を起こすことがなく、
しかも冷媒輸送管として可撓性に富んだ冷媒輸送管及び
この冷媒輸送管を使用した超電導電力ケーブルを提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の可撓性冷媒輸送管は内管と外管の間を真空
にした超電導ケーブルに使用される冷媒管路であって、
前記両管の間に複数の細素線を撚り合わせた撚線型スペ
ーサーを配置した可撓性冷媒輸送管とした。このような
構造の冷媒輸送管とすることにより、スーペーサーと内
・外管との接触面積が小さくなるので熱伝導が少なくな
り、しかも可撓性を維持することが可能となるので、曲
線部の超電導導体ケーブルとして好適である。また、本
発明の超電導電力ケーブルは前記本発明の冷媒輸送管を
使用し可撓性に富んだ電力ケーブルである。
【0009】本発明の冷媒輸送管では、前記撚線型スペ
ーサーの細素線を低熱伝導率材料により構成するのが好
ましい。内管と外管との間の熱伝導を極力少なくするた
めである。また、本発明の冷媒輸送管では、前記撚線型
スペーサーを引張強度の強い芯線の周囲に熱伝導率の低
い素線を配置して構成したものであっても良い。内管と
外管との間の熱伝導を極力少なくし、しかも可撓性を高
めて施工を容易にするとともに、引張強度も確保するた
めである。さらに、本発明の冷媒輸送管では、内管と外
管との間に断熱材を挿入したものであってもよい。内管
と外管との間に断熱材を挿入することにより、熱伝導を
一層少なくするためである。
【0010】本発明の超電導電力ケーブルは、前記本発
明の冷媒輸送管を使用した電力ケーブルである。本発明
の超電導電力ケーブルは、外気からの伝熱量が極めて少
なく、しかも可撓性に富んでいるので敷設施工が容易で
ある利点を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明を具
体的に説明する。図1は、本発明の冷媒輸送管を使用し
た超電導電力ケーブルの断面の一例を示す図である。本
発明の超電導電力ケーブル10は、コルゲート加工した
フレキシブルなステンレス鋼からなる内管2と外管4と
の間に、複数の細素線を撚り合わせた撚線型のスペーサ
ー5が配置され、内管2が常に外管4と同心の位置関係
にあり、内管2と外管4との間を一定間隔に保つと同時
に、内管2と外管4との間の空間を真空に保って真空断
熱層3を形成している。外管の表面には耐食性の保護被
覆6が施されている。このように内管2、外管4、スペ
ーサー5及び保護被覆6によって本発明の冷媒輸送管が
構成され、さらにこの冷媒輸送管の中に超電導導体1が
配置されて超電導電力ケーブル10が構成されている。
【0012】(第1の実施の形態)図2は、本発明の冷
媒輸送管の第1の実施形態におけるスペーサー5の外観
図であり、図3は図2のスペーサーの線A−A’に沿っ
た断面図である。図に示すように第1の実施形態におけ
るスペーサー5は、5本の細素線5aを撚り合わせて紐
状としたものを用いている。細素線5aの材料は、熱伝
導率が低く、しかもガス放出の少ない材料で構成するこ
とが好適である。すなわち、ガス放出率が10-2(Pa・m
3/s・m2)以下の材料が好ましい。この構成により真空引
きの効率が向上し、内・外管の間の真空度の維持に効果
的である。熱伝導率が低くガス放出の少ない材料の具体
例としては、ネオプレン、 バイトン、フッ素樹脂(ポ
リテトラフルオルエチレン)、ポリスチロール、ポリ塩
化ビニル、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アラ
ルダイト、GFRPなどの合成ゴム・樹脂の他に、ガラ
スファイバーなどが挙げられる。
【0013】細素線5aの太さは特に制限はなく、内管
と外管との間の間隔や冷媒輸送管の直径に応じて0.2
〜2mm程度の範囲で適宜選択すればよい。撚り合わせ
る細素線5aの数にも特に制限はなく、例えば内管と外
管との間の間隔にあわせて3〜37本程度使用すればよ
い。このような複数の細素線5aを紐状に撚り合わせて
スペーサー5とする。4〜12本のスペーサー5を内管
の周囲の対象な位置に配置する。
【0014】複数の細素線を紐状に撚り合わせたスペー
サーを採用することにより、スペーサー材料の曲げ性を
高めることができるため、超電導電力ケーブルを敷設す
る際に冷媒輸送管全体に曲げ歪みが加わった場合でも屈
曲を起こすことはなく、真空断熱層の厚さ変動要因とは
ならない。また、スペーサーと内管・外管との接触面積
が小さくなるので、外気からの熱移動量が増大するおそ
れもなく、冷媒輸送管としての性能低下を招くことはな
い。また、複数の細素線を紐状に撚り合わせることによ
り、図示するように各細線と細線との間、及び各細線と
内管・外管との間には螺旋状の空隙が生じるので、真空
断熱層を形成する際の真空引き行程において、排気を助
ける効果が発揮され排気時間の短縮がはかれる。
【0015】(第2の実施形態)図4は、本発明の冷媒
輸送管の第2の実施形態におけるスペーサー5の断面図
である。第2の実施形態においては撚線型のスペーサー
として、引張強度の強い芯線7の周囲に熱伝導率の低い
細素線5aを配置した構成とした。図4では1本の芯線
7の周囲に5本の細素線5aを配置した例を示してい
る。もちろん芯線7は複数あっても良い。
【0016】芯線7の材質としては鋼線、ステンレス線
あるいはアルミニウム線等の金属線が使用できる。熱伝
導の観点からは、これら金属線は熱伝導率の低い樹脂で
被覆して使用することが好ましい。細素線5aとして
は、前述の熱伝導率が低く、ガス放出の少ない材料を使
用すればよい。
【0017】スペーサーを上記のように構成することに
より、強度的要素と断熱的要素を兼ね備えたスペーサー
とすることができる。その上、曲げ性に富み、内・外管
との接触面積が少なく、排気効果にも優れた特性を維持
することができる。
【0018】(第3の実施形態)本発明の冷媒輸送管の
第3の実施形態は、上記第1及び第2の実施形態におい
て、さらに内管と外管との間に断熱層を設けたものであ
る。断熱層としては、アルミニウム蒸着フィルムやガラ
ステープなどを積層したものが利用できる。断熱層を配
置する位置は、内管と外管の間であればどこでもよい。
すなわち、内管の上に断熱層を配置して、その断熱層と
外管との間にスペーサを配置してもよく、あるいは内管
に接してスペーサを配置し、スペーサーと外管との間に
断熱層を配置してもよい。断熱層を併用することによ
り、熱伝導を一層少なくすることが可能となる。
【0019】(第4の実施形態)第4の実施形態は、上
記第1〜第3の実施形態に示した冷媒輸送管を使用した
超電導電力ケーブルである。本発明の超電導電力ケーブ
ルは、スペーサーとして撚り線型のスペーサーを採用し
ているので可撓性に富んでいる。また、スペーサーと内
・外管との接触面積が少ないので外気からの熱移動が少
なく、断熱性能に優れた超電導電力ケーブルとなる。ま
た、スペーサーに引張り強度に優れた材料を併用すれ
ば、強度及び断熱性能を併せ持つ超電導電力ケーブルと
なる。
【0020】
【作用】本発明は、内管と外管を有する超電導ケーブル
に使用される冷媒輸送管において、前記両管の間に配置
するスペーサーを複数の細素線を撚り合わせた撚線型ス
ペーサーとして、可撓性に向上を図ったものである。ス
ペーサーと内管・外管との接触面積も小さくなるので、
熱伝導を少なくすることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒輸送管に使用する
スペーサーを撚り線構造としたことにより、スペーサー
材料の可撓性が改善され、この冷媒輸送管を使用した超
電導電力ケーブルの曲線部の施工が容易となる。また、
スペーサーと内管・外管との接触面積も小さくなるの
で、熱伝導を少なくすることができ、超電導電力ケーブ
ルとしての性能が向上する。さらに、撚り線の材料を種
々選択して組み合わせることにより、強度特性と断熱特
性ともに優れた性能の超電導電力ケーブルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の超電導ケーブルの断面図である。
【図2】 本発明の可撓性冷媒輸送管に使用するスペー
サーの外観図である。
【図3】 本発明の可撓性冷媒輸送管に使用するスペー
サーの一例を示す断面図である。
【図4】 本発明の可撓性冷媒輸送管に使用するスペー
サーの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・超電導導体、2・・・・・内管、3・・・・・真空断熱
層、4・・・・・外管、5・・・・・スペーサー、6・・・・・保護被
覆、7・・・・・芯線、10・・・・・冷媒輸送管。
フロントページの続き (72)発明者 斉藤 隆 東京都江東区木場1丁目5番1号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 長屋 重夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 鹿島 直二 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 Fターム(参考) 3H036 AA02 AB33 AB43 3H111 AA02 BA03 CA13 CA16 CB14 CB24 DA03 DB09 DB24 5G321 AA99 BA01 CA16 CB02 CB08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内管と外管の間を真空にした超電導ケー
    ブルに使用される冷媒管路であって、前記両管の間に複
    数の細素線を撚り合わせた撚線型スペーサーを配置して
    なることを特徴とする可撓性冷媒輸送管。
  2. 【請求項2】 前記撚線型スペーサーの細素線が低熱伝
    導率材料からなることを特徴とする請求項1に記載の可
    撓性冷媒輸送管。
  3. 【請求項3】 前記撚線型スペーサーが引張強度の強い
    芯線の周囲に熱伝導率の低い素線を配置してなることを
    特徴とする請求項1に記載の可撓性冷媒輸送管。
  4. 【請求項4】 内管と外管の間に断熱材を挿入してなる
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項
    に記載の可撓性冷媒輸送管。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか1項に
    記載の可撓性冷媒輸送管の内部に超電導導体を具備して
    なることを特徴とする超電導電力ケーブル。
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