JP2019033056A - Superconductive cable, and liquified natural gas transportation system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、超電導ケーブル及び液化天然ガス輸送システムに関する。 The present disclosure relates to superconducting cables and liquefied natural gas transport systems.
極低温で超電導となる超電導線材を導体として用いた超電導ケーブルは、大電流を低損失で送電可能なケーブルとして実用化が進められている。超電導材の超電導性を保つために、超電導材を極低温に保つ必要がある。
特許文献１及び２には、超電導材の周囲に液体窒素などの冷媒を流して超電導材を冷却し、かつ超電導材の周囲に断熱層を充填した真空空間（真空層）を形成することで、外部からの侵入熱を低減するようにした超電導ケーブルが開示されている。
Superconducting cables using superconducting wires that become superconducting at cryogenic temperatures as conductors are being put into practical use as cables capable of transmitting large currents with low loss. In order to maintain the superconductivity of the superconducting material, it is necessary to keep the superconducting material at a very low temperature.
In Patent Documents 1 and 2, by flowing a refrigerant such as liquid nitrogen around the superconducting material to cool the superconducting material, and forming a vacuum space (vacuum layer) filled with a heat insulating layer around the superconducting material, There has been disclosed a superconducting cable that reduces intrusion heat from the outside.
超電導ケーブルの熱負荷は、超電導材の交流損失と外部からの熱侵入との和となる。交流損失は通電時にのみ発生するが、熱侵入は常に発生しており、真空層の真空度を上げるほど熱侵入を低減できる。予め真空ポンプで超電導ケーブルの真空層を真空引きしておき、超電導ケーブルの設置時には真空ポンプは切り離される。
しかし、超電導ケーブルを長時間使用すると、超電導ケーブルの断熱配管からアウトガスが放出されて真空度は低下してしまう。真空度が低下すると熱侵入量が大きく増加するため、定期的に真空引きするなどの煩雑なメンテナンスが必要となるという問題がある。
The heat load of the superconducting cable is the sum of the AC loss of the superconducting material and the heat penetration from the outside. Although AC loss occurs only during energization, heat penetration always occurs, and heat penetration can be reduced as the degree of vacuum of the vacuum layer is increased. The vacuum layer of the superconducting cable is evacuated in advance with a vacuum pump, and the vacuum pump is disconnected when the superconducting cable is installed.
However, when the superconducting cable is used for a long time, outgas is released from the heat insulating piping of the superconducting cable, and the degree of vacuum is lowered. If the degree of vacuum decreases, the amount of heat penetration greatly increases, and there is a problem that complicated maintenance such as regular evacuation is required.
一実施形態に係る目的は、上記課題に鑑み、超電導ケーブルへの熱侵入を抑制するために、真空引きなどの煩雑なメンテナンスを不要とすることにある。 In view of the above problems, an object of one embodiment is to eliminate complicated maintenance such as evacuation in order to suppress heat intrusion into a superconducting cable.
（１）一実施形態に係る超電導ケーブルは、
外管と、
前記外管の内部に設けられる内管と、
前記内管の内部に設けられ、フォーマと該フォーマの外周に設けられる超電導材とを含むコア部と、
前記外管の外周に設けられる第１断熱層と、
を備え、
前記内管の内部に冷媒が充填され、前記外管と前記内管との間に形成される空間に液化天然ガスが充填される。
(1) A superconducting cable according to an embodiment is:
An outer tube,
An inner tube provided inside the outer tube;
A core portion provided inside the inner pipe, including a former and a superconducting material provided on an outer periphery of the former;
A first heat insulating layer provided on the outer periphery of the outer tube;
With
The inner tube is filled with a refrigerant, and the space formed between the outer tube and the inner tube is filled with liquefied natural gas.
上記（１）の構成によれば、内管の内部に充填された冷媒によってコア部を冷却し、かつ外管と内管との間に形成される空間に極低温の液化天然ガスが充填されることで、コア部への熱侵入量を大幅に低減できる。従って、真空層の形成による断熱構造が不要となり、定期的な真空引きなどのメンテナンスが不要になる。
また、エネルギ源として広く用いられる既存の液化天然ガスを用いるので、天然ガスを冷却するための冷凍機は不要であり、また、外管の外周に設けられる第１断熱層は、液化天然ガスの保冷に用いられる断熱材をそのまま用いればよいため低コスト化できる。
また、熱侵入量を低減することで、低減された熱侵入量に相当する分だけ超電導ケーブルに循環される冷媒を冷却するための冷凍機能力を低減でき、超電導ケーブルに循環する冷媒量も低減できる。
さらに、冷媒循環量を低減できれば、冷媒循環ポンプなどを含む冷却システムを低コスト化できる。
According to the configuration of (1) above, the core portion is cooled by the refrigerant filled in the inner pipe, and the space formed between the outer pipe and the inner pipe is filled with cryogenic liquefied natural gas. As a result, the amount of heat penetration into the core can be greatly reduced. Therefore, a heat insulating structure by forming a vacuum layer is not necessary, and maintenance such as regular evacuation is unnecessary.
In addition, since existing liquefied natural gas widely used as an energy source is used, a refrigerator for cooling the natural gas is unnecessary, and the first heat insulating layer provided on the outer periphery of the outer pipe is made of liquefied natural gas. Since the heat insulating material used for cold insulation may be used as it is, the cost can be reduced.
Also, by reducing the amount of heat penetration, the refrigeration function for cooling the refrigerant circulated through the superconducting cable can be reduced by an amount corresponding to the reduced amount of heat penetration, and the amount of refrigerant circulated through the superconducting cable is also reduced. it can.
Furthermore, if the amount of refrigerant circulation can be reduced, the cost of a cooling system including a refrigerant circulation pump can be reduced.
（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記コア部は、前記超電導材の外周に設けられる電気絶縁層を含む。
上記（２）の構成によれば、超電導材の外周に電気絶縁層を設けることで、超電導材からの部分放電の発生を抑制でき、これによって、エネルギ消費効率の低下を抑制できる。
(2) In one embodiment, in the configuration of (1),
The core portion includes an electrical insulating layer provided on the outer periphery of the superconducting material.
According to the configuration of the above (2), by providing the electrical insulating layer on the outer periphery of the superconducting material, it is possible to suppress the occurrence of partial discharge from the superconducting material, thereby suppressing the reduction in energy consumption efficiency.
（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記内管の外周に設けられる第２断熱層を備える。
上記（３）の構成によれば、内管の外周に第２断熱層を設けることで、内管内側への熱侵入をさらに抑制できる。
(3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2),
A second heat insulating layer is provided on the outer periphery of the inner tube.
According to the configuration of (3) above, by providing the second heat insulating layer on the outer periphery of the inner tube, heat penetration into the inner tube can be further suppressed.
（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記内管は１個の内管で構成されると共に、前記内管は前記外管の内部で前記外管と同心状に配置される。
上記（４）の構成によれば、内管を１個とし、かつ内管を外管の内部で外管と同心状に配置することで、内管の構成を簡素化できる。
(4) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (3),
The inner tube is constituted by one inner tube, and the inner tube is disposed concentrically with the outer tube inside the outer tube.
According to the configuration of (4), the configuration of the inner tube can be simplified by using one inner tube and arranging the inner tube concentrically with the outer tube inside the outer tube.
（５）一実施形態では、前記（４）の構成において、
前記コア部は、前記超電導材の外周に設けられる電気絶縁層を含み、
前記フォーマの外周に複数の前記超電導材と複数の前記電気絶縁層とが前記フォーマの径方向に沿って交互に設けられる。
上記（５）の構成によれば、比較的小容量の直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用でき、かつコア部をコンパクト化できる。これによって、超電導ケーブルの直径を縮小できる。
(5) In one embodiment, in the configuration of (4),
The core portion includes an electrical insulating layer provided on the outer periphery of the superconducting material,
A plurality of the superconducting materials and a plurality of the electrical insulating layers are alternately provided on the outer periphery of the former along the radial direction of the former.
According to the configuration of (5) above, it can be applied to relatively small-capacity DC power transmission (bipolar power transmission) and three-phase AC power transmission, and the core portion can be made compact. Thereby, the diameter of the superconducting cable can be reduced.
（６）一実施形態では、前記（４）の構成において、
前記内管の内部に複数のコア部が設けられると共に、
前記複数のコア部は前記内管の軸方向に沿って配置される。
上記（６）の構成によれば、１個の内管の中に複数のコア部を設けることで、超電導ケーブルの構成を簡素化しつつ、直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用可能な超電導ケーブルとすることができる。
(6) In one embodiment, in the configuration of (4),
A plurality of core portions are provided inside the inner pipe,
The plurality of core portions are arranged along the axial direction of the inner tube.
According to the configuration of (6) above, by providing a plurality of core parts in one inner pipe, the configuration of the superconducting cable can be simplified and applied to DC power transmission (bipolar power transmission) and three-phase AC power transmission. A superconducting cable.
（７）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
複数の前記内管が前記外管の内部に設けられると共に、前記複数の内管は前記外管の軸方向に沿って配置される。
上記（７）の構成によれば、外管の内部に複数の内管を備えることで、大容量の直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用可能な超電導ケーブルとすることができる。
(7) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (3),
The plurality of inner pipes are provided inside the outer pipe, and the plurality of inner pipes are arranged along the axial direction of the outer pipe.
According to the configuration of (7) above, a superconducting cable applicable to large-capacity DC power transmission (bipolar power transmission) and three-phase AC power transmission can be provided by providing a plurality of inner tubes inside the outer tube.
（８）一実施形態では、前記（７）の構成において、
前記複数の内管の各々の内部に前記コア部が設けられる。
上記（８）の構成によれば、複数の内管の内部に夫々コア部を設けることで、大容量の直流送電（双極送電）や３相交流送電可能な超電導ケーブルとすることができる。
(8) In one embodiment, in the configuration of (7),
The core portion is provided inside each of the plurality of inner pipes.
According to the configuration of (8) above, a superconducting cable capable of large-capacity direct current power transmission (bipolar power transmission) and three-phase alternating current power transmission can be provided by providing a core portion inside each of the plurality of inner pipes.
（９）一実施形態では、前記（１）〜（８）の何れかの構成において、
前記冷媒が液体窒素である。
液化天然ガスの温度は常圧下で−１６０℃程度であり、液体窒素の温度は常圧下で−１９６℃である。従って、液体窒素の外側に液化天然ガスを充填することで、液体窒素より外気との温度差を縮めることができ、これによって、外部からの侵入熱を低減できる。さらに、液化天然ガスが気化することで、液体窒素が超電導材から受ける熱を液化天然ガスが吸収でき、これによって、液体窒素の温度上昇を抑制できる。
(9) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (8),
The refrigerant is liquid nitrogen.
The temperature of liquefied natural gas is about −160 ° C. under normal pressure, and the temperature of liquid nitrogen is −196 ° C. under normal pressure. Therefore, by filling the outside of liquid nitrogen with liquefied natural gas, the temperature difference from the outside air can be reduced more than liquid nitrogen, thereby reducing the intrusion heat from the outside. Furthermore, since the liquefied natural gas is vaporized, the liquefied natural gas can absorb the heat received by the liquid nitrogen from the superconducting material, and thereby the temperature rise of the liquid nitrogen can be suppressed.
（１０）一実施形態に係る液化天然ガス輸送システムは、
前記（１）〜（９）の何れかの構成を有する超電導ケーブルと、
前記超電導ケーブルの一端側に設けられた液化天然ガス供給源と、
前記液化天然ガス供給源と前記超電導ケーブルの前記外管と前記内管との間に形成される空間との間に設けられる第１配管と、
前記超電導ケーブルの他端側に設けられた需要先と、
前記空間と前記需要先との間に設けられる第２配管と、
を備え、
前記液化天然ガス供給源から液化天然ガスを前記超電導ケーブルを介して前記需要先に輸送するように構成される。
(10) A liquefied natural gas transport system according to an embodiment includes:
A superconducting cable having any one of the constitutions (1) to (9);
A liquefied natural gas supply source provided at one end of the superconducting cable;
A first pipe provided between the liquefied natural gas supply source and a space formed between the outer pipe and the inner pipe of the superconducting cable;
A customer provided on the other end of the superconducting cable; and
A second pipe provided between the space and the customer;
With
The liquefied natural gas is transported from the liquefied natural gas supply source to the customer through the superconducting cable.
上記（１０）の構成によれば、コア部を冷却する冷媒の外側に極低温の液化天然ガスが充填されることで、コア部への熱侵入量を大幅に低減できる。従って、真空層による断熱構造が不要となり、定期的な真空引きなどのメンテナンスが不要になる。
また、外部の侵入熱を吸収して気化した液化天然ガスは、輸送終端側の需要先に送り、需要先でそのままエネルギ源として利用できるので、エネルギ消費効率を向上できる。
According to the configuration of (10) above, since the cryogenic liquefied natural gas is filled outside the refrigerant that cools the core portion, the amount of heat penetration into the core portion can be greatly reduced. Therefore, the heat insulation structure by a vacuum layer becomes unnecessary, and maintenance, such as regular vacuuming, becomes unnecessary.
Further, the liquefied natural gas that has been vaporized by absorbing external intrusion heat can be sent to the demand end on the transportation end side and used as it is as an energy source at the demand end, so that energy consumption efficiency can be improved.
一実施形態によれば、超電導ケーブルへの熱侵入を抑制するために、真空引きなどの煩雑なメンテナンスが不要になる。また、既存の冷熱源である液化天然ガスを利用することで、エネルギ消費効率を向上できると共に、液化天然ガスの輸送も同時に行うことができる。 According to one embodiment, in order to suppress heat intrusion into the superconducting cable, complicated maintenance such as evacuation becomes unnecessary. Further, by using liquefied natural gas, which is an existing cold heat source, energy consumption efficiency can be improved and liquefied natural gas can be transported at the same time.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of other constituent elements.
図１〜図４は、幾つかの実施形態に係る超電導ケーブル１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を示す。
図１〜図４において、超電導ケーブル１０は外管１２と外管１２の内部に設けられる内管１４と、を備える２重管構造を有する。内管１４の内部には、フォーマ（巻芯）１６とフォーマ１６の外周に設けられる超電導材１８とを含むコア部２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が設けられる。外管１２の外周に断熱層２２（第１断熱層）が設けられ、内管１４の内部に冷媒ｒが充填され、外管１２と内管１４との間に形成される空間に液化天然ガスＬＮＧが充填される。
1 to 4 show a superconducting cable 10 (10A, 10B, 10C, 10D) according to some embodiments.
1 to 4, the
上記構成によれば、内管１４の内部に冷媒ｒが充填され、外管１２と内管１４との間に形成される空間に極低温の液化天然ガスＬＮＧが充填されることで、コア部２０への熱侵入量を大幅に低減できる。従って、真空層の形成による断熱構造が不要となり、定期的な真空引きなどのメンテナンスが不要になる。
また、エネルギ源として広く用いられる既存の液化天然ガスを用いるので、天然ガスを冷却するための冷凍機は不要であり、また、外管１２の外周に設けられる断熱層２２は、液化天然ガスの保冷に用いられる断熱材（例えば、発泡硬質ウレタンフォーム、グラスウール等）をそのまま用いればよいため低コスト化できる。
According to the above configuration, the
In addition, since existing liquefied natural gas widely used as an energy source is used, a refrigerator for cooling the natural gas is unnecessary, and the
また、熱侵入量を低減することで、低減された熱侵入量に相当する分だけ超電導ケーブル１０に循環される冷媒ｒを冷却するための冷凍機能力を低減でき、超電導ケーブル１０に循環する冷媒量も低減できる。
さらに、冷媒循環量を低減できれば、冷媒循環ポンプなどを含む冷媒ｒの冷却システムを低コスト化できる。
In addition, by reducing the amount of heat penetration, the refrigeration function for cooling the refrigerant r circulated through the
Furthermore, if the refrigerant circulation amount can be reduced, the cost of the refrigerant r cooling system including the refrigerant circulation pump can be reduced.
一実施形態では、図１〜図４に示すように、コア部２０は超電導材１８の外周に設けられる電気絶縁層２４を含む。
この実施形態によれば、超電導材１８の外周に電気絶縁層２４を設けることで、超電導材１８からの部分放電の発生を抑制でき、これによって、超電導ケーブル１０のエネルギ消費効率の低下を抑制できる。
なお、通常、フォーマ１６と超電導材１８との間にも電気絶縁層が設けられる。この電気絶縁層は、図１〜図４において、その図示は省略されている。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 to 4, the
According to this embodiment, by providing the electrical insulating
Normally, an electrical insulating layer is also provided between the former 16 and the
一実施形態では、図１〜図４に示すように、内管１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の外周に断熱層２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）（第２断熱層）を備える。断熱層２６として、例えばポリエチレンフィルムの積層体などを用いることができる。
この実施形態によれば、内管１４（１４ａ〜１４ｃ）の外周に断熱層２６（２６ａ〜２６ｃ）を設けることで、内管内側への熱侵入をさらに抑制できる。
In one Embodiment, as shown in FIGS. 1-4, the heat insulation layer 26 (26a, 26b, 26c) (2nd heat insulation layer) is provided in the outer periphery of the inner pipe 14 (14a, 14b, 14c). As the
According to this embodiment, by providing the heat insulating layer 26 (26a to 26c) on the outer periphery of the inner tube 14 (14a to 14c), it is possible to further suppress heat intrusion into the inner tube.
一実施形態では、図１に示すように、フォーマ１６は中実体を用いることができる。あるいは、２点鎖線で示すように内部に中空部２８を形成したパイプ状のフォーマとしてもよい。パイプ状のフォーマは中空部２８を冷媒の流路としても利用できる。
一実施形態では、フォーマ１６を単に超電導材１８の支持体として用いるのであれば、樹脂などの非導電性材料で構成してもよいし、フォーマ１６に異常時の電流の分流路としての機能も持たせるのであれば、銅やアルミニウムなどの常電導性の金属材料で構成してもよい。
また、中実体のフォーマ１６として、エナメルなどの絶縁被膜を備える複数の金属線を撚り合わせたものも用いることができる。
In one embodiment, the former 16 may use a solid as shown in FIG. Or it is good also as a pipe-form former which formed the
In one embodiment, if the former 16 is simply used as a support for the
Further, as the solid former 16, a twisted piece of a plurality of metal wires having an insulating coating such as enamel can be used.
一実施形態では、図１及び図２に示す超電導ケーブル１０（１０Ａ、１０Ｂ）のように、内管１４は１個の内管で構成されると共に、１個の内管１４は外管１２の内部で外管１２と同心状に配置される。
図１に示す超電導ケーブル１０（１０Ａ）は、１個の内管１４の内部に１個のフォーマ１６と１個の超電導材１８とを有する１個のコア部２０を備える。
図２に示す超電導ケーブル１０（１０Ｂ）は、１個の内管１４の内部に１個のフォーマ１６と複数の超電導材１８とを有する１個のコア部２０を備える。
In one embodiment, like the superconducting cable 10 (10A, 10B) shown in FIGS. 1 and 2, the
A superconducting cable 10 (10 </ b> A) shown in FIG. 1 includes one
A superconducting cable 10 (10B) shown in FIG. 2 includes one
これらの実施形態によれば、内管１４を１個とし、かつ内管１４を外管１２の内部で外管１２と同心状に配置することで、内管１４の構成を簡素化できる。この実施形態では、図１に示す超電導ケーブル１０（１０Ａ）は、コア部２０が１層の超電導材１８を有し、直流送電（単極送電）に用いることができる。
図２に示す超電導ケーブル１０（１０Ｂ）は、コア部２０が３層の超電導材１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）を有し、３相交流送電に用いることができる。
また、コア部２０が２層の超電導材１８を有するときは、直流送電（双極送電）に用いることができる。
According to these embodiments, the configuration of the
The superconducting cable 10 (10B) shown in FIG. 2 has a
Moreover, when the
一実施形態では、図２に示す超電導ケーブル１０（１０Ｂ）のように、コア部２０は、フォーマ１６の外周に複数の超電導材１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）と複数の電気絶縁層２４とがフォーマ１６の径方向に沿って交互に設けられる。
この実施形態によれば、比較的小容量の直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用でき、かつコア部２０をコンパクト化できる。これによって、超電導ケーブル１０の直径を縮小できる。
図２に示す超電導ケーブル１０（１０Ｂ）は、コア部２０が３層の超電導材１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）を有するため、３相交流送電に用いることができる。
In one embodiment, like the superconducting cable 10 (10B) shown in FIG. 2, the
According to this embodiment, it can be applied to relatively small-capacity DC power transmission (bipolar power transmission) and three-phase AC power transmission, and the
The superconducting cable 10 (10B) shown in FIG. 2 can be used for three-phase AC power transmission because the
一実施形態では、図３及び図４に示す超電導ケーブル１０（１０Ｃ、１０Ｄ）のように、内管１４の内部に複数のコア部２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が設けられると共に、複数のコア部２０（２０ａ〜２０ｃ）は内管１４の軸方向に沿って配置される。これらの実施形態では、フォーマ１６と超電導材１８とを含む複数のコア部２０（２０ａ〜２０ｃ）が互いに独立して設けられる。
図３に示す超電導ケーブル１０（１０Ｃ）は、１個の内管１４の内部に、夫々フォーマ１６と超電導材１８とを有する３個の独立したコア部２０（２０ａ〜２０ｃ）が設けられる。
In one embodiment, like the superconducting cable 10 (10C, 10D) shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of core portions 20 (20a, 20b, 20c) are provided inside the
The superconducting cable 10 (10C) shown in FIG. 3 is provided with three independent core portions 20 (20a to 20c) each having a former 16 and a
この実施形態によれば、１個の内管１４の中に複数のコア部２０（２０ａ〜２０ｃ）を設けることで、超電導ケーブル１０の構成を簡素化しつつ、直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用可能な超電導ケーブルとすることができる。
According to this embodiment, by providing a plurality of core portions 20 (20a to 20c) in one
一実施形態では、図４に示す超電導ケーブル１０（１０Ｄ）のように、複数の内管１４（１４ａ〜１４ｃ）が外管１２の内部に設けられると共に、複数の内管１４は外管１２の軸方向に沿って配置される。
この実施形態によれば、外管１２の内部に複数の内管１４（１４ａ〜１４ｃ）を備えることで、大容量の直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用可能な超電導ケーブルとすることができる。
In one embodiment, like the superconducting cable 10 (10D) shown in FIG. 4, a plurality of inner tubes 14 (14a to 14c) are provided inside the
According to this embodiment, by providing a plurality of inner pipes 14 (14a to 14c) inside the
一実施形態では、図４に示す超電導ケーブル１０（１０Ｄ）のように、複数の内管１４（１４ａ〜１４ｃ）の内部に夫々独立したコア部２０（２０ａ〜２０ｃ）が設けられる。
図４に示す超電導ケーブル１０（１０Ｄ）は、３個の内管１４（１４ａ〜１４ｃ）の内部に、夫々フォーマ１６と超電導材１８とを有する独立したコア部２０が夫々１個ずつ設けられる。
この実施形態によれば、複数の内管１４の内部に夫々独立した１個のコア部２０（２０ａ〜２０ｃ）を設けることで、大容量の直流送電（双極送電）や３相交流送電に適用可能な超電導ケーブルとすることができる。
In one embodiment, like the superconducting cable 10 (10D) shown in FIG. 4, independent core portions 20 (20a to 20c) are provided inside the plurality of inner tubes 14 (14a to 14c), respectively.
In the superconducting cable 10 (10D) shown in FIG. 4, one
According to this embodiment, by providing one independent core part 20 (20a-20c) inside each of the plurality of
一実施形態では、図４に示す超電導ケーブル１０（１０Ｄ）のように、複数の内管１４（１４ａ〜１４ｃ）の外周に夫々断熱層２６（２６ａ〜２６ｃ）が設けられる。これによって、各内管の内側への熱侵入をさらに抑制できる。 In one embodiment, like the superconducting cable 10 (10D) shown in FIG. 4, the heat insulation layer 26 (26a-26c) is provided in the outer periphery of the some inner tube 14 (14a-14c), respectively. Thereby, the heat penetration | invasion to the inner side of each inner pipe | tube can further be suppressed.
一実施形態では、図１〜図４に示す超電導ケーブル１０（１０Ａ〜１０Ｄ）のように、冷媒ｒとして液体窒素を内管１４の内部に充填する。
液化天然ガスＬＮＧの温度は常圧下で−１６０℃程度であり、液体窒素の温度は常圧下で−１９６℃である。従って、液体窒素の外側に液化天然ガスＬＮＧを充填することで、液体窒素より外気との温度差を縮めることができ、これによって、外部からの侵入熱を低減できる。さらに、液化天然ガスが気化することで、液体窒素が超電導材１８から受ける熱を液化天然ガスが吸収でき、これによって、液体窒素の温度上昇を抑制できる。
In one embodiment, liquid nitrogen is filled into the
The temperature of liquefied natural gas LNG is about −160 ° C. under normal pressure, and the temperature of liquid nitrogen is −196 ° C. under normal pressure. Therefore, by filling the outside of liquid nitrogen with liquefied natural gas LNG, the temperature difference from the outside air can be reduced more than liquid nitrogen, thereby reducing the intrusion heat from the outside. Furthermore, the liquefied natural gas is vaporized, so that the liquefied natural gas can absorb the heat received by the liquid nitrogen from the
一実施形態に係る液化天然ガス輸送システム３０は、図１に示すように、超電導ケーブル１０（１０Ａ〜１０Ｄ）を利用して液化天然ガスを輸送する輸送システムである。
図１において、超電導ケーブル１０の一端側に液化天然ガス供給源３２を備え、液化天然ガス供給源３２と超電導ケーブル１０の外管１２と内管１４との間に形成される空間とに接続する配管３４（第１配管）が設けられる。
また、超電導ケーブル１０の他端側に需要先３６を備え、超電導ケーブル１０の外管１２と内管１４との間に形成される空間と接続する需要先３６の配管３８（第２配管）が設けられる。
A liquefied natural
In FIG. 1, a liquefied natural
A pipe 38 (second pipe) of the
上記構成において、液化天然ガス供給源３２から液化天然ガスＬＮＧを超電導ケーブル１０を介して需要先３６に輸送するように構成される。
液化天然ガスＬＮＧが超電導ケーブル１０の内部を輸送される間、内部からの侵入熱を吸収するため、内管１４の内側を極低温に保持できる。
In the above configuration, the liquefied natural gas LNG is transported from the liquefied natural
While the liquefied natural gas LNG is transported inside the
上記構成によれば、コア部２０を冷却する冷媒ｒの外側に極低温の液化天然ガスＬＮＧが充填されることで、コア部２０への熱侵入量を大幅に低減できる。従って、真空層の形成による断熱が不要となり、定期的な真空引きなどのメンテナンスが不要になる。
冷熱源として既存の液化天然ガスを用いるので、天然ガスを冷却する冷凍機は不要であり、また、外管１２の外周に設けられる断熱層２２は、液化天然ガスの保冷に用いられる既存の断熱材を用いればよく低コスト化できる。
また、外部の侵入熱を吸収して気化した液化天然ガスは、輸送終端側の需要先に送り、需要先でそのままエネルギ源として利用できるので、エネルギ消費効率を向上できる。
According to the above configuration, since the cryogenic liquefied natural gas LNG is filled outside the refrigerant r that cools the
Since the existing liquefied natural gas is used as the cold heat source, a refrigerator for cooling the natural gas is unnecessary, and the
Further, the liquefied natural gas that has been vaporized by absorbing external intrusion heat can be sent to the demand end on the transportation end side and used as it is as an energy source at the demand end, so that energy consumption efficiency can be improved.
一実施形態では、液化天然ガス供給源３２及び需要先３６は液化天然ガスの貯留タンクを含む。
一実施形態では、図１に示すように、配管３４にポンプ４０が設けられ、液化天然ガス供給源３２の貯留タンクに貯留された液化天然ガスＬＮＧは、ポンプ４０によって超電導ケーブル１０を介して需要先３６貯留タンクに輸送される。外部からの侵入熱又は冷媒ｒから受け取った熱で気化した天然ガスは需要先３６で上記貯留タンクに放出され、そのままエネルギ源として利用できる。
In one embodiment, the liquefied
In one embodiment, as shown in FIG. 1, a
一実施形態では、冷媒ｒとして液体窒素以外に、液体ヘリウム、液体水素、液体酸素等の極低温冷媒を使用できる。 In one embodiment, a cryogenic refrigerant such as liquid helium, liquid hydrogen, or liquid oxygen can be used as the refrigerant r in addition to liquid nitrogen.
一実施形態によれば、液化天然ガスによって超電導ケーブルへの熱侵入を抑制でき、真空引きなどの煩雑なメンテナンスを不要にできる。また、既存の冷熱源である液化天然ガスを利用することで、エネルギ消費効率を向上できると共に、液化天然ガスの輸送も同時に行うことができる。 According to one embodiment, heat penetration into the superconducting cable can be suppressed by liquefied natural gas, and complicated maintenance such as evacuation can be eliminated. Further, by using liquefied natural gas, which is an existing cold heat source, energy consumption efficiency can be improved and liquefied natural gas can be transported at the same time.
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ） 超電導ケーブル
１２ 外管
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ） 内管
１６ フォーマ
１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ） 超電導材
２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ） コア部
２２ 断熱層（第１断熱層）
２４ 電気絶縁層
２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ） 断熱層（第２断熱層）
２８ 中空部
３０ 液化天然ガス輸送システム
３２ 液化天然ガス供給源
３４ 配管（第１配管）
３６ 需要先
３８ 配管（第２配管）
４０ ポンプ
ＬＮＧ 液化天然ガス
ｒ 冷媒
10 (10A, 10B, 10C, 10D)
24 Electrical insulation layer 26 (26a, 26b, 26c) Thermal insulation layer (second thermal insulation layer)
28
36
40 Pump LNG Liquefied natural gas r Refrigerant
Claims (10)
前記外管の内部に設けられる内管と、
前記内管の内部に設けられ、フォーマと該フォーマの外周に設けられる超電導材とを含むコア部と、
前記外管の外周に設けられる第１断熱層と、
を備え、
前記内管の内部に冷媒が充填され、前記外管と前記内管との間に形成される空間に液化天然ガスが充填されることを特徴とする超電導ケーブル。 An outer tube,
An inner tube provided inside the outer tube;
A core portion provided inside the inner pipe, including a former and a superconducting material provided on an outer periphery of the former;
A first heat insulating layer provided on the outer periphery of the outer tube;
With
A superconducting cable, wherein the inner tube is filled with a refrigerant, and a space formed between the outer tube and the inner tube is filled with liquefied natural gas.
前記フォーマの外周に複数の前記超電導材と複数の前記電気絶縁層とが前記フォーマの径方向に沿って交互に設けられることを特徴とする請求項４に記載の超電導ケーブル。 The core portion includes an electrical insulating layer provided on the outer periphery of the superconducting material,
5. The superconducting cable according to claim 4, wherein a plurality of the superconducting materials and a plurality of the electrical insulating layers are alternately provided on an outer periphery of the former along a radial direction of the former.
前記複数のコア部は前記内管の軸方向に沿って配置されることを特徴とする請求項４に記載の超電導ケーブル。 A plurality of core portions are provided inside the inner pipe,
The superconducting cable according to claim 4, wherein the plurality of core portions are arranged along an axial direction of the inner tube.
前記超電導ケーブルの一端側に設けられた液化天然ガス供給源と、
前記液化天然ガス供給源と前記超電導ケーブルの前記外管と前記内管との間に形成される空間との間に設けられる第１配管と、
前記超電導ケーブルの他端側に設けられた需要先と、
前記空間と前記需要先との間に設けられる第２配管と、
を備え、
前記液化天然ガス供給源から液化天然ガスを前記超電導ケーブルを介して前記需要先に輸送するように構成されることを特徴とする液化天然ガス輸送システム。 The superconducting cable according to any one of claims 1 to 9,
A liquefied natural gas supply source provided at one end of the superconducting cable;
A first pipe provided between the liquefied natural gas supply source and a space formed between the outer pipe and the inner pipe of the superconducting cable;
A customer provided on the other end of the superconducting cable; and
A second pipe provided between the space and the customer;
With
A liquefied natural gas transport system configured to transport liquefied natural gas from the liquefied natural gas supply source to the customer through the superconducting cable.
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