JP3672650B2 - 断熱管および超電導ケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導ケーブル、このようなケーブルなどに好適な断熱管および断熱管に用いるスペーサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より知られている超電導ケーブルとして図３に示すものがある。
これは断熱管にケーブルコア５を内蔵したものである。コア５は中心から順に、フォーマ６、超電導導体７、電気絶縁層８、および磁気シールド９を具え、断熱管は内管１と外管２の間にスーパーインシュレーション３が内蔵されている。また、内管１と外管２の間にはその間隔を保持するためにスペーサ４も内蔵されている。
このスペーサ４は例えば複数の紐状体で構成され、スーパーインシュレーション３の外周に螺旋状に巻回して配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の断熱管では一般に内管と外管をコルゲート管としているため、波打つ内管の外周に細い紐状体を巻回するのは困難である。また、巻回後に各紐状体の間隔を保持することができず、内管と外管の間でスペーサの配置が偏る恐れがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解消するためになされたもので、内管と外管との間に断熱材とスペーサとが内蔵された断熱管であって、このスペーサが帯状体と紐状体を一体化したものであることを特徴とする。
ここで、帯状体はメッシュ構造とすることが望ましい。内管と外管の間は一般に真空引きされるため、その際のパスを確保するためである。
スペーサの配置は内管の外周にスペーサが螺旋状に巻回することが好適である。
また、上記の断熱管内に超電導導体を具えるケーブルコアが内蔵されたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより具体的に説明する。
〔断熱管〕
（内管と外管）
内管と外管およびこれら間で断熱層を形成する。
内管と外管はいずれもコルゲート管を用いれば可撓性を確保し易い。もちろん、波付け加工されていない通常のパイプでもよい。材質には一般に金属管が用いられる。
【０００６】
（断熱材）
断熱材は特に限定しないがスーパーインシュレーションが好適である。スーパーインシュレーションは、一般に金属箔と合成繊維製でメッシュ構造の編組体とを積層したシート状の断熱材で、内管の外周に巻回されている。
【０００７】
（スペーサ）
＜全体構成＞
図１に示すように、細い紐状体4Aと幅の広い帯状体4Bとを一体化した構造である。この構成によりスペーサ全体の幅を広くし、コルゲート管の表面にも巻回し易くできる。また、紐状体4Aを複数本とした場合でも、各紐状体4Aは帯状体4Bに一体化されているため、間隔を維持することができる。
＜紐状体＞
内管と外管の間隔を保持する役割を果たすもので、これらの間隔を確保できる径であればよい。材質はフッ素樹脂，ポリアミド系樹脂，ガラス繊維，ＧＦＲＰロッドなどの低熱伝導性材料を用いることで断熱性を確保できる。さらに、機械的強度（側圧で押し潰されない強度）が得られるものであればよい。例えば、ステンレス線（金属の中では低熱伝導性）単体、もしくはステンレス線の表面にポリエチレン，フッ素樹脂などを被覆したものを用いれば低熱伝導で高強度のスペーサを構成できる。
【０００８】
＜帯状体＞
紐状体のずれを防止すると共に、スペーサ全体としての幅を広くし、コルゲート管など起伏の大きい部材に巻回する際の作業性を確保する。特に、帯状体の幅（スペーサの幅）をコルゲート管の波長よりも大きくすれば、コルゲート管の谷部にスペーサが落ち込むことなく容易に巻回できる。
内管と外管の間は通常真空引きされるため、その際のパスを確保するためにメッシュ構造のものが好適である。メッシュのサイズはスペーサ自体の強度や真空パスを考慮して適宜な大きさとすればよい。
また、帯状体を構成する各繊維は、スペーサの強度が維持できる限り細い方が軽量化が図れる。材質は紐状体と同様にフッ素樹脂，ポリアミド系樹脂，ガラス繊維などを用いることが機械的強度と低熱伝導性の点で望ましい。
【０００９】
＜紐状体と帯状体の一体化＞
紐状体と帯状体の一体化は、帯状体を構成する繊維と紐状体とを編組することや２枚の帯状体の間に紐状体を挟み込んで接着すること等が挙げられる。紐状体は帯状体の長手方向に沿って一体化することの他、波状に配置して一体化してもよい。
＜スペーサの配置＞
スペーサを内管と外管の間に配置する手段は螺旋状に巻回することが製造上容易で望ましい。例えば、内管の外周にスペーサをギャップ巻きあるいは突き合わせ巻きする。なお、紐状体を複数本用いた場合でもこれらの間隔は帯状体との一体化により保持されているため、スペーサを内管の外周に縦添えしてもよい。
スペーサ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。即ち、▲１▼内管と断熱材の間、▲２▼断熱材と外管の間、▲３▼これらの双方、のいずれでもよい。内管と断熱材の間にスペーサを配置した場合は断熱性の点で、断熱材と外管の間にスペーサを配置した場合は断熱材の保持、機械的保護の点で効果的である。断熱材の内周と外周の双方にスペーサを配置すれば、内管と外管の間隔が若干大きくなるものの、断熱性と断熱材の保護・保持性に優れた断熱管が得られる。
【００１０】
〔超電導ケーブル〕
上記の断熱管にケーブルコアを内蔵して超電導ケーブルを構成する。コアは例えば図３に示したものと同様で、中心から順にフォーマ、超電導導体、電気絶縁層、および磁気シールドを具える。フォーマ内部と内管とコアの間とが液体窒素など冷媒の流路となる。ケーブルコアは１本でも複数でもよい。
【００１１】
【実施例】
実際に本発明断熱管に用いるスペーサを作製した。
作製したスペーサを図１に示す。（Ａ）は２本の紐状体4Aを並列した状態で帯状体4Bに一体化したもの、（Ｂ）は１本の紐状体4Aを帯状体4Bと一体化したものである。紐状体4A、帯状体4Bの構成繊維はいずれも中実のものを用い、これらを編組することで両者を一体化した。
【００１２】
具体的なサイズや材質などは次の通りである。

【００１３】
図１（Ａ）記載のスペーサを内管と外管内にスーパーインシュレーションを具える断熱管内に配置した。
断熱管内の構造を図２に示す。図示のように、内管１の上にスーパーインシュレーション３が巻かれ、その上にスペーサ４が巻回されている。即ち、スペーサはスーパーインシュレーション３と外管２の間に配置されている。スペーサ４の両端部はテープ等でバインドしてずれないように固定した（図示せず）。そして、これらを外管２内に挿入して断熱管を構成する。
内管と外管にコルゲート管を用いたが、容易にスペーサを巻回することができた。特に、断熱管に曲げを与えた後でも、スペーサが偏ったりスペーサを構成する紐状体の間隔が変わることもなかった。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、断熱管に帯状体に紐状体を一体化したスペーサを用いることで次の効果が得られる。
コルゲート管など起伏の大きい部材にも巻回し易い。従って、機械巻きが行え、長尺の断熱管も容易に製造できる。
スペーサが内管と外管の間で偏在することを防止し、両管の間隔を確実に確保できる。
スーパーインシュレーションなどの断熱材の上にスペーサを巻回すれば、断熱材の保護と保持を図ることができる。
従って、特に曲げ時の侵入熱量を低減化することができる。
また、本発明断熱管を用いることで信頼性の高い断熱層を有する超電導ケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明断熱管に用いるスペーサを示し、（Ａ）は紐状体を２本用いたスペーサの平面図、（Ｂ）は紐状体を１本としたスペーサの平面図。
【図２】本発明断熱管の縦断面図。
【図３】従来の超電導ケーブルの内部構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 内管 ２ 外管 ３ スーパーインシュレーション ４ スペーサ
4A 紐状体 4B 帯状体 ５ ケーブルコア ６ フォーマ ７ 超電導導体
８ 電気絶縁層 ９ 磁気シールド

Claims (6)

1. コルゲート内管とコルゲート外管との間に断熱材とスペーサとが内蔵された断熱管であって、
   前記スペーサは複数本の紐状体が帯状体の長手方向に並列するように配置されて、帯状体に一体化されているものであり、
   前記帯状体の幅は、コルゲート内管の波長よりも大きいことを特徴とする断熱管。
2. スペーサの帯状体がメッシュ構造であることを特徴とする請求項１記載の断熱管。
3. スペーサの紐状体を低熱伝導材料で構成したことを特徴とする請求項１記載の断熱管。
4. 内管の外周にスペーサが螺旋状に巻回されていることを特徴とする請求項１記載の断熱管。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の断熱管内に超電導導体を具えるケーブルコアが内蔵されたことを特徴とする超電導ケーブル。
6. コルゲート内管とコルゲート外管とからなる断熱管に配置される断熱管用スペーサであって、
   複数本の紐状体が帯状体の長手方向に並列するように配置されて、帯状体に一体化されており、
   前記帯状体の幅がコルゲート内管の波長よりも大きいことを特徴とする断熱管用スペーサ。

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