JP2019096560A - 超電導ケーブル - Google Patents
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Abstract
Description
超電導線材を有する超電導ケーブルコアと、
前記超電導ケーブルコアを収容し、内管と外管とを有する二重管構造の断熱管と、
を備え、
前記断熱管は、前記内管と前記外管の間に真空層を有し、
前記内管の外周には、断熱材が複数積層されてなる多層断熱材が設けられ、
複数の前記断熱材において、外層の断熱材の厚みが、内層の断熱材の厚みよりも厚い構成を採る。
図1は、本発明に係る一実施の形態の超電導ケーブルの概略断面図であり、図2は、超電導ケーブルのケーブルコアの構成の一例を示す図である。
多層断熱材150は所謂、スーパーインシュレーション(Super Insulation:SI)と呼ばれるものであり、外部から輻射による熱侵入を防止する。
このように構成される超電導ケーブル100では、多層断熱材150は、図3に示すように、断熱内管130の外周に、断熱材161、162、163、164を順に巻き付けることで設けられる。
本実施の形態の超電導ケーブル100によれば、超電導線材113、115を有する超電導ケーブルコア110と、超電導ケーブルコア110を収容し、断熱内管130と断熱外管140とを有する二重管構造の断熱管120とを有する。断熱管120は、断熱内管130と断熱外管140の間に真空層122を有し、断熱内管130の外周には、断熱材161〜164が複数積層されてなる多層断熱材150が設けられる。
多層断熱材150を構成する複数のシート状の断熱材(161〜164)において、金属膜を蒸着した金属蒸着シート171と、不織布シート181〜184との間に、酸化ケイ素からなる酸化ケイ素層を有しても良い。酸化ケイ素は、水蒸気や酸素の透過を防ぐ高いバリア性を発揮することで知られている。
図5に示す、断熱材161Aは、シート状であり、樹脂に金属膜を蒸着した金属蒸着シート171と、金属蒸着シート171上に設けられた不織布シート181Aと、これら金属蒸着シート161Aと不織布シート181Aとの間に、酸化ケイ素層190を有する。
酸化ケイ素層190は、金属蒸着シート161Aと不織布シート181Aとのそれぞれに接して設けられているが、少なくとも一方に接して設けられても良い。
酸化ケイ素層190は、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素或いは亜酸化ケイ素の何れかの酸化ケイ素により層状に構成されてもよい。
すなわち、変形例161Aの断熱材161Aは、不織布シート186上に順に、金属蒸着シート171、酸化ケイ素層190、不織布シート181Aがそれぞれ接して積層されることにより構成されている。
多層断熱材150Aは、断熱材161Aと、それぞれ断熱材161Aと厚みの異なる断熱材162A〜164Aとを有する。
すなわち、断熱材162A〜164Aでは、それぞれ調整用の不織布シート186に接して設けられた金属蒸着シート171上に、酸化ケイ素層190と、不織布シート182A〜184Aとが積層されている。なお、断熱材162A〜164Aのそれぞれの調整用の不織布シート186は無くても良い。
断熱材161A〜164Aにおける不織布シート181A〜184Aは、不織布シート181A、182A、183A、184Aの順に厚く構成されている。
金属蒸着シート171をPETフィルムにAlを蒸着した厚み12μmのシートとし、これに不織布シート181〜184として厚さ100、150、200、300μmのポリエステルメッシュをそれぞれ設けて多層断熱材150の各層を構成する断熱材161〜164を製作した。二重構造の断熱管における断熱内管130として外径70mのアルミコルゲート管を適用し、断熱外管140として外径130mmのアルミコルゲート管を適用した。断熱内管130内に超電導ケーブルコア110を収容し、断熱内管130の外周に、厚みの異なる断熱材161〜164を、厚みの薄い断熱材161から順に、1/2ラップ巻きで積層して多層断熱材150を形成して図1に示す超電導ケーブル100を適用した実施例1の超電導ケーブルを作製した。実施例1の多層断熱材150では、断熱材161〜164に巻き付けシワが生じなかった。
実施例1と同様に、金属蒸着シート171をPETフィルムにAlを蒸着した厚み12μmのシートとし、これに不織布シートとして厚さ300μmのポリエステルメッシュをに設けて、多層断熱材の層を構成する断熱材を製作した。二重構造の断熱管における断熱内管130として外径70mのアルミコルゲート管を適用し、断熱外管140として外径130mmのアルミコルゲート管を適用した。断熱内管130内に超電導ケーブルコア110を収容し、断熱内管130の外周に、厚みが同じ断熱材を順に1/2ラップ巻きで積層して多層断熱材150を形成し比較例1の超電導ケーブルを作製した。比較例1の多層断熱材では、断熱材に巻き付けシワが生じた。この比較例1の超電導ケーブルに対して、実施例1と同様の方法で、単位時間で超電導ケーブルに侵入した熱侵入量を計算した。熱侵入量は、1.5W/mであった。
この結果、実施例1は、比較例1と比較して、断熱内管の外周に設けられる多層断熱材において、最外層の断熱材164の厚みが、最内層の断熱材161の厚みよりも厚くなるように、最内層側から順次積層される層の厚みを厚くすることにより、超電導ケーブルとしての熱侵入量を低くできた。
110 ケーブルコア
111 フォーマ
112、114 押えテープ
113、115 超電導線材
120 断熱管
122 真空層
130 断熱内管
140 断熱外管
150、150A 多層断熱材
161、161A、162、162A、163、163A、164、164A 断熱材
171 金属蒸着シート
171a 樹脂層
171b、171c 金属層
181、181A、182、182A、183、183A、184、184A、186 不織布シート
190 酸化ケイ素層
超電導線材を有する超電導ケーブルコアと、
前記超電導ケーブルコアを収容し、内管と外管とを有する二重管構造の断熱管と、
を備え、
前記断熱管は、前記内管と前記外管の間に真空層を有し、
前記内管の外周には、断熱材が複数積層されてなる多層断熱材が巻き付けられ、
複数の前記断熱材において、外層の断熱材の厚みが、内層の断熱材の厚みよりも厚い構成を採る。
Claims (5)
- 超電導線材を有する超電導ケーブルコアと、
前記超電導ケーブルコアを収容し、内管と外管とを有する二重管構造の断熱管と、
を備え、
前記断熱管は、前記内管と前記外管の間に真空層を有し、
前記内管の外周には、断熱材が複数積層されてなる多層断熱材が設けられ、
複数の前記断熱材において、外層の断熱材の厚みが、内層の断熱材の厚みよりも厚い、
超電導ケーブル。 - 前記断熱材は、樹脂に金属膜を蒸着した金属蒸着シートと、前記金属蒸着シート上に設けられた不織布シートとを有し、
前記多層断熱材における各層の前記断熱材において、前記金属蒸着シートはそれぞれ同じ厚みであり、前記不織布シートの厚みが異なる、
請求項1記載の超電導ケーブル。 - 前記断熱材は、前記金属蒸着シートと前記不織布シートとの間に酸化ケイ素からなる層を有する、
請求項2記載の超電導ケーブル。 - 前記多層断熱材では、複数の前記断熱材によりそれぞれ構成される複数の層の厚みが、前記超電導ケーブルコア側から積層される順に厚い、
請求項1から3のいずれか一項に記載の超電導ケーブル。 - 前記多層断熱材において積層される複数の前記断熱材の前記金属蒸着シート同士の間隔が、前記多層断熱材の内層側から外層側に大きくなるように、複数の前記断熱材は、それぞれ異なる厚みの前記不織布シートを有する、
請求項2または3に記載の超電導ケーブル。
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