JP5019118B2 - 超電導ケーブル端部の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルコアが収納されるパイプの端部にプーリングアイを装着して超電導ケーブルの端部を形成する方法に関する。

一般に、超電導ケーブルは、断熱管内に単心又は多心のケーブルコアが収納された構成を有する。このようなケーブルは、その布設後に液体窒素などの冷媒をケーブル内に流し、超電導導体を臨界温度以下に冷却して利用される。

ところで、液体窒素で超電導ケーブルを冷却する場合、ケーブルは、常温状態に比べて収縮する。そして、通常は、ケーブルの両端部は中間接続部や終端接続部が構成されるため、撚り合わせたケーブルコアが収縮すると撚りが締まる。

このケーブルコアの収縮により、ケーブルコアに軸方向の応力（引張応力）がかかってしまうと、超電導導体がダメージを受け、超電導特性が低下してしまうことがある。そのため、超電導ケーブルには、この収縮を吸収する構成が必要となる。

従来、このようなケーブルコアの収縮を吸収する手段として、予めケーブルコアの撚り合わせに弛みを持たせておくことが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２）。

特許文献１には、撚り合わされた複数のケーブルコアの外周に、内管および外管を備える断熱管を形成する超電導ケーブルの製造方法が開示されている。この製造方法は、ケーブルコアの外周に内管を形成した後、この内管をコルゲート成形する。そして、コルゲート成形速度をケーブルコアの供給速度以下として、ケーブルコアの撚りに冷却時の熱収縮分を吸収できる弛みを生じさせるようになっている。

特許文献２には、複数心のケーブルコアの撚り合わせ時にケーブルコア間にスペーサを設ける技術が開示されている。そして、この撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する前に、スペーサを取り除き、撚りを弛ませた状態で断熱内管内にケーブルコアを収納するようになっている。

ところで、ケーブルを管路内に布設する場合、布設方法には、ケーブルを管路に押し込む方法と、引っ張る方法とがある。ケーブルを押し込みにより布設する場合、ケーブルには圧縮力がかかるため、ケーブルコアの弛みは殆ど無くならない利点がある。

しかしながら、例えば、キャタピラでケーブルを挟んで、管路内にケーブルを押し込む場合、ケーブルの側面に当てたシューを動かすことによって推進力を得るが、この推進力はシューの摩擦にたよるため、大きな推進力が得られないという欠点もある。

従って、ケーブルを押し込みにより布設する方法は、ケーブルが短い場合には、適しているが、長尺ケーブルに対しては、作業が困難となる問題がある。

また、ケーブルを引っ張って布設する場合、ケーブルには、引張張力が作用するため、ケーブルが短い場合には、ケーブルコアが伸びて、撚りの弛みが無くなってしまう問題はほとんど生じないが、長尺ケーブルの場合には、ケーブルの重量が重くなるので、摩擦抵抗が大きくなり、ケーブルコアが伸びやすい。このようにケーブルコアが伸びてしまうと、撚りの弛みが無くなってしまう。

以上のように、長尺ケーブルを管路内に布設する場合、押し込む方法でも、引っ張る方法でも、問題が生じるが、ケーブルが、引っ張りによっても、なるべく伸びない構造にすれば、引っ張る方法により長尺ケーブルの布設が可能となる。

そこで、特許文献３にも開示されているように、テンションメンバーを用いることにより、ケーブルを管路に布設するときに生じる引張張力に対する伸びを抑えて、ケーブルコアの弛みがなるべく無くならないようにしている。

特許文献３に開示されているテンションメンバーは、複数本のテープ状ステンレス線を用い、断熱管の外周を、テンションメンバーで覆う構成となっている。このテンションメンバーは、複数本のテープ状ステンレス線を並列させて所定のピッチで断熱管の外面に螺旋状に巻き付けて、ケーブル全長に亘ってケーブルを覆う構成になっている。

特開2001-67950号公報 特開2002-216555号公報 特開2006-59695号公報

上記したように、超電導ケーブルにテンションメンバーを設けることによって、布設時にケーブルが引っ張られても、ケーブルコアがなるべく伸びないようにすることができる。しかしながら、テンションメンバーも弾性体なので、僅かに伸びが生じる場合がある。

特に、ケーブル長が長くなればなるほど、ケーブルが重たくなるため、摩擦抵抗も大きくなる。従って、布設管路内の勾配が大きい場合や、布設管路に湾曲した部分がある場合には、抵抗がさらに大きくなり、テンションメンバーが伸びる場合がある。

このように、テンションメンバーが伸びてしまうと、ケーブルコアの弛みが小さくなっていき、ケーブルコアに引張応力がかかり過ぎると超電導導体が切れてしまい、超電導ケーブルとしての機能が達成できなくなる。

また、既設管路にケーブルを布設する場合、管路径には制約があるのでケーブルの二重管の径も制約される。そのため、ケーブルを引っ張る際に生じるケーブルコアの伸びを考慮した弛み量を持たせるには限界がある。

そこで、本発明は、ケーブルを引っ張る際に生じるケーブルコアの伸びを考慮した弛み量に限界があっても、ケーブルの引っ張りに対して、ケーブルコアの弛み量を常に維持できるように、超電導ケーブル端部を形成する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、長尺なケーブルを引張りにより布設する場合でも、パイプ(断熱管)内の軸方向の少なくとも一端部に、ケーブルコアをパイプ軸方向内方へ押圧する圧縮ばねを配置することにより、ケーブルコアの弛みの状態を維持できるという知見を得た。

本発明は、パイプ内に圧縮ばねを配置するとともに、ケーブルコアが収納されるパイプの端部にプーリングアイを装着して超電導ケーブルの端部を形成する方法である。

前記圧縮ばねにより、パイプ内のケーブルコアは、常に軸方向内方に向けて押圧される。その結果、パイプが伸びても、その伸びは圧縮ばねが伸びることにより吸収されるので、ケーブルコアの弛み状態は維持される。

以下、超電導ケーブルの端部形成方法について、具体的に説明する。まず、ケーブルコアの端部に、パイプ内を移動可能なコア支持部材、圧縮ばね、プーリングアイを構成するばね支持部材および圧縮治具を順次パイプ軸方向外方に向けて配置する。

次に、パイプを動かないように固定した状態で、この圧縮治具により、ばね支持部材とコア支持部材とを近接させて圧縮ばねをパイプ内に収まるまで圧縮させる。このとき、ばね支持部材をコア支持部材に向けて押し付けていくことにより圧縮ばねをパイプ内に収まるまで圧縮させることができる。

そして、圧縮治具で圧縮ばねの圧縮状態を維持したまま、パイプの端部と、ばね支持部材とを固定することにより、パイプ内におけるコア支持部材とばね支持部材との間に、コア支持部材を介してケーブルコアを押圧する圧縮ばねを圧縮状態で配置する。

ケーブルコアが収納されるパイプとしては、例えば、二重のコルゲート管で構成される断熱管およびこの断熱管の軸方向端部に接続される保護管などが挙げられる。

本発明の圧縮ばねを備える超電導ケーブルでは、ケーブルコアは、多心撚り合わせ構造である場合に好適である。多心撚り合わせ構造のケーブルであれば、ケーブルコアをパイプの軸方向内方に向けて圧縮することで、ケーブル布設前の状態において、元々の弛み状態を維持できるのはもちろんのこと、さらに、弛みを大きくすることもできる。

多心撚り合わせケーブルコアの代表例としては、３心撚り合わせ構造のケーブルコアが挙げられる。なお、単心ケーブルでも、パイプ内でコアを蛇行させることで弛みを形成できるので、圧縮ばねを設けることにより、この弛みを維持できる。

コア支持部材は、例えば、パイプの内径より小さい外径を有する円板状部材とすることができる。この円板状部材には、端部が段剥ぎされたケーブルコアのフォーマの端部を固定するための挿入孔を形成することが好ましい。なお、フォーマをコア支持部材に固定する場合、フォーマの端部に圧縮スリーブを固定し、この圧縮スリーブをコア支持部材に固定することがさらに好ましい。

パイプの端部開口部は、内部にケーブルコアを配置させた状態で、プーリングアイにより塞ぐ構成となっている。本発明では、パイプ内にケーブルコアと、コア支持部材と、圧縮状態の圧縮ばねとを配置させた状態で、プーリングアイでパイプを塞ぐ構成となっている。

プーリングアイは、パイプに固定されるプーリングアイ本体と、このプーリングアイ本体に取り付けられプーリングキャップとを備える構成とすることができる。さらに、プーリングアイ本体は、圧縮ばねの軸方向端部を支持しながらパイプの開口部を覆った状態で直接パイプに固定されるばね支持部材と、このばね支持部材を覆い、プーリングキャップが取り付けられるキャップ取付部とを備える構成とすることが好ましい。

プーリングアイ本体をキャップ取付部とばね支持部材とにより構成する場合には、ばね支持部材をパイプに固定することにより、圧縮ばねがパイプ内に圧縮状態で配置できる。

圧縮ばねは、コイルばねから構成することが好ましい。圧縮ばねは、コア支持部材に一端を圧接させ、他端をプーリングアイのばね支持部材に圧接させることにより、自由長に対して所定の圧縮率で圧縮された状態で、パイプ内に配設される。

パイプ内に圧縮ばねを圧縮状態で配設することにより、この圧縮ばねの反発力で、ケーブルコアの端部を支持するコア支持部材に、パイプの軸方向内方に向けて押圧力が付与される。コア支持部材が、圧縮ばねによる押圧力を受けると、ケーブルコアも軸方向内方に向けて押圧力を受ける。

ケーブルに取り付けられたプーリングアイを牽引してケーブルを管路内に布設する場合、ケーブルのパイプ(断熱管)やこのパイプ外周に配設されるテンションメンバーが伸びたときには、この伸びに伴って圧縮ばねが伸びる。そして、圧縮ばねが伸びても、圧縮ばねは、自由長の状態ではないので、ケーブルコアは圧縮ばねにより常時押圧力を受けた状態になり、ケーブルコアの弛み状態は維持される。

このように、ケーブルを牽引して布設する場合、ケーブルのパイプが伸びても、この伸びは、圧縮ばねの伸びで吸収され、しかも、ケーブルコアは圧縮ばねにより常時押圧力を受けた状態になるので、ケーブルコアの弛みが小さくなることはなく、超電導性能の低下は生じない。

さらに、圧縮ばねは、コア支持部材とプーリングアイとの間に配置する際、一つの圧縮ばねを設けるようにしてもよいし、複数の圧縮ばねを設けるようにしてもよい。

なお、前記したコア支持部材と圧縮ばねは、ケーブルコアの一端側だけに設けてもよいし、ケーブルコアの両端側に設けてもよい。ケーブルコアの両端側に圧縮ばねを設ける場合、各圧縮ばねは同じばね定数であってもよいし、異なるばね定数としてもよい。

圧縮ばねをコイルばねとする場合には、コイルの内部に長尺なガイド棒を配置し、このガイド棒の一端をコア支持部材に着脱可能に取付けることが好ましい。そして、ばね支持部材および後記する螺子軸受け部材は、ガイド棒に対して摺動可能な構成にする。

このようにガイド棒を設けることにより、圧縮ばねを自由長の状態から圧縮させる際に、圧縮ばねはガイド棒で案内されながら圧縮される。その結果、圧縮ばねを、パイプ内で、径方向外方に曲がらないように圧縮させることができる。

ガイド棒は、プーリングキャップをプーリングアイ本体に取り付ける際にパイプ内から外すことができる。また、ガイド棒は、キャップの取り付けの妨げにならない長さまで切断して、ガイド棒をパイプ内およびプーリングアイ本体に配置させたままプーリングキャップを取り付けてもよい。

さらに、圧縮ばねの外側に、圧縮ばねが圧縮される際のガイドとなるガイド板を設けるようにしてもよい。圧縮ばねとしてコイルばねを用いる場合には、このコイルの外形に沿った筒状部材を半割り状態にしたものを用いることができる。このように、ガイド板を設けることによっても、圧縮ばねを、パイプ径方向外方に曲がらないように圧縮させることができる。さらに、ガイド板に半割れの筒状体を用いることにより、圧縮ばねの圧縮状態を視認しながら行え、パイプとばね支持部材との溶接作業が行い易くなる。

圧縮ばねを所定の圧縮率まで圧縮させる圧縮治具としては、螺子軸と、螺子軸の一端部に取り付けられるハンドル部と、螺子軸の他端部に取り付けられるベアリング部と、螺子軸に螺合されるナット部と、ベアリング部が嵌合され、ばね支持部材に圧接させる螺子軸受け部材とを備える構成とすることができる。

このように構成した圧縮治具を用いる場合、ナット部を固定しておき、ハンドル部を回転させることにより、螺子軸をナット部に対して軸方向に移動させる。螺子軸と螺子軸受け部材とは、ベアリング部を介して接続されているので、螺子軸の移動により、螺子軸受け部材は、ベアリング部によって回転することなく軸方向に移動する。そして、この螺子軸受け部材は、ばね支持部材に圧接されているので、螺子軸受け部材に移動により、ばね支持部材が軸方向に移動し、圧縮ばねを圧縮する。

このように構成した圧縮治具を用いることより、螺子軸を回転させるだけで、ばね支持部材をコア支持部材に対して移動させて圧縮ばねを圧縮させることができる。しかも、この圧縮治具を用いることにより、圧縮ばねの圧縮状態を維持したまま、パイプとプーリングアイのばね支持部材とを接続固定することができる。

そして、圧縮ばねを備える超電導ケーブルを管路内に布設する場合は、超電導ケーブルのプーリングアイを牽引して布設することができる。そして、布設管路内に超電導ケーブルを布設した後は、プーリングアイと圧縮ばねとコア支持部材とを取り除いて超電導ケーブルの端部を処理する。

プーリングアイを牽引して超電導ケーブルを管路内に引き込んでいる際、ケーブルに引張力が作用して、ケーブルが伸びる場合が生じても、パイプ内では、圧縮ばねのみがこのパイプの伸びを吸収して伸び、ケーブルコアの弛みの状態は維持される。よって、ケーブルの布設作業中にケーブルが伸びても、圧縮ばねによる伸びの吸収で、ケーブルの超電導性能の低下は生じない。

本発明の超電導ケーブルの端部形成方法によれば、パイプ内の、コア支持部材とプーリングアイとの間に、圧縮ばねを所望の圧縮率で圧縮させた状態で確実に配設できる。その結果、この圧縮ばねの押圧力により、パイプ内のケーブルコアを、コア支持部材を介して常に軸方向内方に向けて押圧するので、パイプが伸びてもケーブルコアの弛みの状態を維持できる。

さらに、本発明の超電導ケーブルの端部形成方法によれば、ケーブルコアの弛みを、ケーブルコアをパイプ内に入れる際に持たせるようにするだけでなく、パイプ内にケーブルコアを配置した後、圧縮治具を用いて圧縮ばねをパイプ内に押し込んでいくことにより、圧縮ばねはコア支持部材を介してケーブルコアを押圧することになり、さらにケーブルコアの弛みを大きくできる。

そして、ケーブルの布設作業が完了した後、プーリング(プーリングキャップ、プーリングアイ本体)と圧縮ばねとコア支持部材とを外し、ケーブルの端末を組み立てることができる。このとき、圧縮治具を用いて、プーリングアイのばね支持部材を支持しながら、ばね支持部材をパイプから離し、徐々に圧縮ばねを伸ばしていくことにより、圧縮ばねが急激に自由長に戻るのを阻止できる。超電導ケーブルは、圧縮ばねを取り除いても、ケーブルコアの弛みの状態は維持されているので、ケーブルの端末処理後に、パイプ内のケーブルコアを冷却してケーブルコアが収縮しても超電導性能は維持できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。本実施形態では、断熱管内に３心のケーブルコアが撚り合わされた状態で収納された超電導ケーブルの端部構造と、その製造方法について説明する。

本実施形態では、ケーブルコアを断熱管内に配置する際に、予め、冷却時の熱収縮を吸収できる弛みを持たせた状態で配置する。このケーブルコアの弛みは、前記した特許文献１または特許文献２などに示す公知の技術を用いて行う。

まず、本実施形態で用いるケーブルの構成を説明する。図１４に示すように、この超電導ケーブル100は、３心のケーブルコア10と、そのコア10を収納する断熱管20とから構成される。

各コア10は、中心から順に、フォーマ（芯材）11、超電導導体層12、絶縁層13、超電導シールド層14、保護層15を有する。

一方、断熱管20は、内管21および外管22を備える２重管からなり、内外管21、22の間に真空断熱層が構成される。内管21および外管22は、いずれもコルゲート管で構成される。真空断熱層内には、プラスチックメッシュと金属箔を積層したいわゆるスーパーインシュレーション（商品名）が配置されている。さらに、外管の外側には、順次、防食層23、抗張力材(テンションメンバー)（図示せず）、保護被覆層（図示せず）が形成される。

そして、ケーブル100の両端部の構造は、図１に示すような構造になっている。図１では、ケーブル100の一端側のみを示しているが、ケーブル100の他端側も同じ構造になっている。

断熱管20の両端部は、図１に示すように、コルゲート管から構成される内管21および外管22の軸方向両端部のそれぞれに内側接続管24と外側接続管25とが溶接されており、これら内側接続管24と外側接続管25との間で形成される開口部を、真空ポート26を有するリング状部材27で封鎖した状態になっている。リング状部材27の真空ポート26には、フレキシブルチューブ28が装着されている。

本実施形態では、断熱管20は、内管21、外管22、内側接続管24、外側接続管25、リング状部材27によって、真空断熱層が形成される。

リング状部材27は、所定の厚みを有しており、その外周面の軸方向の一端側が外側接続管25と溶接され、他端側が第一保護管31の一端部と溶接されている。そして、この第一保護管31の他端部に、コルゲート管からなる第二保護管32の一端部が溶接され、さらに、この第二保護管32の他端部に、第三保護管33が溶接されている。これら第一保護管31と第二保護管32と第三保護管33により、断熱管20からはみ出してしまうケーブルコア10やフレキシブルチューブ28を覆う保護管3を構成する。

本実施形態のケーブル100は、保護管3の端部にプーリングアイ4を固定する構造となっている。そして、保護管3の内部に、ケーブルコア10の端部に取り付けられるコア支持部材5と、このコア支持部材5とプーリングアイ4との間に配置される圧縮ばね6とを収納している。

プーリングアイ4は、プーリングアイ本体41と、このプーリングアイ本体41に取り付けられるプーリングキャップ42とを備える。さらに、プーリングアイ本体41は、圧縮ばね6が支持されるばね支持部材43と、プーリングキャップ42が装着されるキャップ取付部44とから構成されている。

ばね支持部材43は、円板状の部材から形成され、外周部に軸方向一方側に突出する筒状フランジ43aが形成されている。さらに、ばね支持部材43には、後記するガイド棒7が挿通される第一挿通孔が３つ形成されている。ばね支持部材43の筒状フランジ43aの先端部を第三保護管33に溶接する。この溶接により、断熱管20と保護管3とばね支持部材43により密閉空間が形成される。

キャップ取付部44は、ばね支持部材43が嵌合される筒部44aと、この筒部44aの一端側を閉鎖する閉鎖部44bと、この閉鎖部44bの中心部から筒部44aとは軸方向反対方向に突出し、プーリングキャップ42と螺子締めされる螺子部44cとを備える。閉鎖部44bには、ガイド棒7が挿通する第二挿通孔が３つ形成されている。キャップ取付部44は、ばね支持部材43に嵌合した後、図示していないが断熱管20と保護管3の上に巻き付けた抗張力材(ステンレステープ)に溶接される。

プーリングキャップ42は、キャップ取付部44の螺子部44cと螺合する雌螺子部42aを備え、雌螺子部42aの開口部とは反対側に牽引部42bが形成されている。

コア支持部材5は、円板状の支持部51と、この支持部51の外周部に形成される筒状のフランジ部52とを備えている。フランジ部52の外径は、第二保護管32の内径よりもやや小さくなるように形成し、コア支持部材5が第二保護管32内を軸方向に摺動できるようになっている。さらに、フランジ部52は、支持部51に対して軸方向両端側に突出させている。

コア支持部材5の支持部51には、後記する圧縮スリーブ8の螺子部81が挿通される挿通孔が３つ形成されるとともに、これら挿通孔より径方向外側に、後記するガイド棒7の先端部が螺子込められる螺子穴が３つ形成されている。

各ケーブルコア10の端部は、段剥ぎされており、露出されたフォーマに圧縮スリーブ8が固定されている。圧縮スリーブ8は、フォーマが挿入される挿入部82と、挿入部82とは軸方向反対側に形成される螺子部81とを備える。この螺子部81を、コア支持部材5の挿通孔に挿通させた状態で、螺子部81にナット83を締め付けて、コア支持部材5とケーブルコア10とが固定された状態になる。

ガイド棒7は、圧縮ばね6を圧縮させる際のガイドとなる。ガイド棒7は、第三保護管33にプーリングアイ4のプーリングキャップ42を取り付けるまでは、図３に示すように、第三保護管33の開口部から、軸方向外方に向けて、この第三保護管33の長さの２倍以上が突出する長さを有している。そして、図１の状態では、キャップ取付部44の第二挿通孔に挿通された状態となるように、ガイド棒7を切断している。その長さは、プーリングアイ本体41のキャップ取付部44にプーリングキャップ42を取り付けたときに、プーリングキャップ42に当たらないように第二挿通孔からやや突出させた長さにしている。

このガイド棒7の外側に、圧縮ばね6が配置される。圧縮ばね6は、コア支持部材5とプーリングアイ本体41のばね支持部材43とにより挟持されて圧縮された状態となっている。

圧縮ばね6は、コア10を、断熱管20の伸びに関係無くコア10の所定の弛み状態が維持できるようにコア支持部材5を介して押圧する押圧力(通常は数百kg)が得られる反発力となるまで圧縮させている。この圧縮ばね6の反発力により、ケーブルコア10は、コア支持部材5を介して軸方向内方に向けて押圧されることになる。

以上のように、本実施形態の超電導ケーブル100は、圧縮ばね6によりケーブルコア10に軸方向内方への押圧力が作用するので、例えば、ケーブル牽引時に断熱管20が伸びたとしても、ケーブルコア10の弛み状態は維持される。また、圧縮ばね6の反発力の大きさによっては、保護管3内に圧縮ばね6を配置させてプーリングアイ4の取り付けが完了したときに、ケーブルコア10の弛みを、圧縮ばね6が配置される前の弛み状態よりも、さらに大きくすることも可能となる。

なお、図示していないが、断熱管20と保護管3の上に、抗張力材を巻き付けている。抗張力材としては、ステンレステープを用いている。ステンレステープを断熱管20の上に巻き付ける前に、断熱管20の谷部(凹部)を谷埋め材で埋めて、断熱管20の外面を平滑にする。そして、表面が平滑になった断熱管20の外周に、複数本のステンレステープを並列させて所定のピッチで螺旋状に巻き付ける。これらステンレステープの両端部は、プーリングアイ本体41のキャップ取付部44に溶接する。

本実施形態にかかる超電導ケーブルの製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。

(1)３本のケーブルコア10を撚り合わせ、撚り合わされた３心のケーブルコア10の外周に内管21を形成する(図２参照)。

(2)内管21の外側にスーパーインシュレーション(図示せず)を配置し、スーパーインシュレーションの外側に外管22を形成する(図２参照)。

(3)内管21の端部に内側接続管24を接続し、外管22の端部に外側接続管25を接続した後、内側接続管24と外側接続管25とで形成さる開口部に真空ポート26付きのリング状部材27を溶接し、断熱管20の真空層を作る。そして、内管21と外管22の間に形成される空間を真空ポート26から真空引きする(図２参照)。

(4)各コア10の端部に圧縮スリーブ8を取り付け、圧縮スリーブ8の螺子部81をコア支持部材5の挿通孔に挿通してナット83の締め付けにより、圧縮スリーブ8をコア支持部材5に固定する(図２参照)。

(5)第一保護管31と第二保護管32と第三保護管33を溶接により接続して保護管3を形成し、この保護管3でリング状部材27と各コア10とコア支持部材5とを覆い、保護管3をリング状部材27に溶接する(図２参照)。

(6)３本のガイド棒7をコア支持部材5の螺子穴に螺子締めするとともに、これらガイド棒７の下方に、円筒を半割れにして形成したガイド板71を配置させる。このガイド板71は、第三保護管33の端部下端を覆うように配置する(図３参照)。ガイド板71を配設することにより、圧縮ばね6を曲げずに縮めることができる。また、ガイド板71は、円筒を半割れした形状なので、圧縮ばね6の収縮状態を視認しながら作業が行える。しかも、半割れ形状であるので、圧縮ばね6の圧縮力を保持したまま溶接できる。

(7)自由長状態の圧縮ばね6を、３本のガイド棒7が内部に配置されるように、これらガイド棒7とガイド板71に沿って保護管3の内部に挿入し、圧縮ばね6の端部をコア支持部材5に当接させる(図３参照)。圧縮ばね6は、自由長の状態では、端部をコア支持部材5に当接させたときに、図３のように第三保護管33から大きく突出した状態になっている。

(8)プーリングアイ本体41のばね支持部材43に形成した第一挿通孔にガイド棒7を挿通させ、ばね支持部材43を圧縮ばね6の端部に当接させる(図４参照)。

(9)ばね支持部材43における圧縮ばね6を配置した側と軸方向反対側に、圧縮治具9を配置させる(図５参照)。

圧縮治具9は、図５から図１１に示すように、螺子軸91と、螺子軸91の一端部に取り付けられるハンドル部92と、螺子軸91の他端部に取り付けられるベアリング部93と、螺子軸91に螺合されるナット部94と、ベアリング部93が嵌合され、ばね支持部材43に圧接させる螺子軸受け部材95とを備える。

螺子軸91は、台形ねじで形成されている。台形ねじにすると、圧縮力が大きくても、芯がずれ難くなる。螺子軸91の一端部には、台形ねじの外径より小径の第一段部91aが形成され、この第一段部91aは、断面が円形をしている。この第一段部91aをベアリング部93に挿入する。第一段部91aには、図１０に示すように、止め輪91cが嵌められる止め輪溝91dが形成されている。螺子軸91の他端部には、台形ねじの外径より小径の第二段部91bが形成され、この第二段部91bは、図８に示すように、断面が四角形状の部分を有している。この第二段部91bの四角形部分を図９に示すように、ハンドル部92の中心に形成した貫通孔92aに挿入する。

ハンドル部92は、図９に示すように、中心に四角形の貫通孔92aが形成されており、この貫通孔92aに螺子軸91の第二段部91bを挿入することにより、第二段部91bの角形部分とハンドル部92の角形部分が噛み合うようになっている。そして、ハンドル部92の回転に伴って、螺子軸91が回転する。

螺子軸91の第一段部91aが挿入されるベアリング部93は、図１０に示すように、スラスト軸受部93aと、ラジアル軸受部93bと、ラジアル軸受部93bを覆うキャップ93cとを有する。キャップ93cは、一端側が閉鎖され、ラジアル軸受部93bが嵌合される筒状部93dと、この筒状部93dの閉鎖面から突出し、筒状部93dより小径で断面円形の突出部93eとを有する。

ナット部94は、図６および図１１に示すように、ブロックナット94aと、このブロックナット94aが固定される固定台94bとを有する。この固定台94bは、地面に固定され、ブロックナット94aは、固定台94bに螺子止めされる。ブロックナット94aは、台形ねじと螺合する雌螺子が形成されている。

螺子軸受け部材95は、図６に示すように、ベアリング部93の突出部93eが嵌合される嵌合孔95aが形成され、嵌合孔95aにおける突出部93eが嵌合される側とは軸方向反対側に鍔部95bが形成されている。この鍔部95bには、ガイド棒7が挿通される挿通孔95cが３つ形成されている。嵌合孔95aにベアリング部93の突出部93eを嵌合し、ベアリング部93の筒状部93dの閉鎖面を螺子軸受け部材95に当接させる。具体的には、ベアリング部93に螺子軸受け部材95を取り付けた状態で、ハンドル部92を回転させて、螺子軸91をばね支持部材43に向けて押し出していき、螺子軸受け部材95の鍔部95bの平面部を、図５に示すように、ばね支持部材43に圧接させる。このとき、螺子軸受け部材95の挿通孔95cにガイド棒7を挿通させることにより、ばね支持部材43に対する螺子軸受け部材95の位置決めが行える。

(10)次に、図１２に示すように、さらに、ハンドル部92を回転させて、螺子軸91を、ナット部94に対してばね支持部材43側に移動させる。螺子軸91と螺子軸受け部材95とは、ベアリング部93を介して接続されているので、螺子軸91の回転移動により、螺子軸受け部材95は、ベアリング部93によって回転することなく、ガイド棒７に案内されながら軸方向に移動する。そして、この螺子軸受け部材95は、ばね支持部材43に圧接されているので、螺子軸受け部材95の移動により、ばね支持部材43が軸方向に移動し、圧縮ばね6を圧縮する。

圧縮ばね6は、ばね支持部材43を介して所定の反発力が得られる位置で、かつ、保護管3内に完全に収納される位置まで圧縮していく。具体的には、圧縮ばね6は、自由長状態の圧縮ばね6の一端をコア支持部材5のフランジ部52の端面に当接させ、他端をばね支持部材43に当接させながら、保護管3内に収納できる長さまで圧縮する。

このように螺子軸91を回転させるだけで、ばね支持部材43をコア支持部材5に対して押圧する方向に移動させて圧縮ばね6を圧縮させることができる。

(11)圧縮治具9で圧縮ばね6とばね支持部材43とを支持したまま、ばね支持部材43を保護管3に溶接する(図１２参照)。圧縮ばね6を圧縮した状態で、ばね支持部材43を第三保護管33に溶接することにより、保護管3の内部にコア支持部材5と圧縮状態の圧縮ばね6とが収納された状態になる。

また、保護管3とばね支持部材43とを溶接する際、保護管3のばね支持部材43との接続部分は、外面がフラットに仕上がるように溶接する。このように、同じ外径となるように溶接することにより、後の工程で防食やテンションメンバーを被覆するときに障害とならない。

(12)断熱管20と保護管3との上に、ステンレステープを巻き付ける。

(13)圧縮治具9を取り外し、プーリングアイ本体41のキャップ取付部44に形成した第二挿通孔にガイド棒7を挿通させ、キャップ取付部44をばね支持部材43に嵌め合わした後(図１３参照)、このキャップ取付部44の筒部44aにステンレステープの端部を１本ずつ溶接する。

(14)ガイド棒を所定の長さに切断し、キャップ取付部44にプーリングキャップ42を取り付ける(図１参照)。なお、ガイド棒7は、コア支持部材5から取り外してもよい。

以上の工程に従って、本実施形態にかかる超電導ケーブル100が製造される。そして、プーリングアイ4が取り付けられたケーブル100を、布設現場まで搬送する。

超電導ケーブル100を管路内に布設する場合は、超電導ケーブル100のプーリングアイ4を牽引することにより行う。そして、布設管路内に超電導ケーブルを布設した後は、プーリングアイ4と圧縮ばね6とコア支持部材5とを取り除いて超電導ケーブルの端部を処理する。

圧縮ばね6とコア支持部材5とを取り除く場合には、プーリングキャップ42とプーリングアイ本体41のキャップ取付部44とを取り外した後、圧縮治具9を用いて、プーリングアイ4のばね支持部材43を支持しながら、ばね支持部材をパイプから離し、徐々に圧縮ばねを伸ばしていく。このように圧縮ばねを取り外すので、圧縮ばねが急激に自由長に戻るのを阻止できる。

ケーブルを現地で管路に布設する場合、プーリングアイ4を牽引することにより、ケーブルの断熱管20が伸びたときは、断熱管20に連続する保護管3内の圧縮ばね6が伸びて、断熱管20や保護管3の伸びを吸収することができる。その結果、ケーブルを牽引により布設しても、断熱管20内のケーブルコア10の弛みは、出荷状態と同じ状態に維持でき、超電導性能の低下は阻止できる。

本発明の超電導ケーブルの端部形成方法は、超電導ケーブルを製造する分野において好適に利用することができる。

本発明の超電導ケーブルの端部構造を示す部分断面図である。 超電導ケーブルの製造工程における端部構造説明図である。 超電導ケーブルの製造工程における端部構造説明図である。 超電導ケーブルの製造工程における端部構造説明図である。 超電導ケーブルの製造工程における端部構造説明図である。 本発明の超電導ケーブルの端部形成方法に用いる圧縮治具の全体構成図である。 圧縮治具の螺子軸の部分側面図である。 圧縮治具の螺子軸の第二段部側から見た正面図である。 圧縮治具のハンドル部の正面図である。 圧縮治具の螺子軸が挿通された状態のベアリング部の断面図である。 圧縮治具のナット部のナットの斜視図である。 超電導ケーブルの製造工程における端部構造説明図である。 超電導ケーブルの製造工程における端部構造説明図である。 超電導ケーブルの横断面図である。

符号の説明

100 超電導ケーブル
10 ケーブルコア
11 フォーマ 12 超電導導体層 13 絶縁層
14 超電導シールド層 15 保護層
20 断熱管
21 内管 22 外管 23 防食層
24 内側接続管 25 外側接続管 26 真空ポート
27 リング状部材 28 フレキシブルチューブ
3 保護管
31 第一保護管 32 第二保護管 33 第三保護管
4 プーリングアイ
41 プーリングアイ本体
42 プーリングキャップ 42a 雌螺子部 42b 牽引部
43 ばね支持部材 43a 筒状フランジ
44 キャップ取付部 44a 筒部 44b 閉鎖部 44c 螺子部
5 コア支持部材 51 支持部 52 フランジ部
6 圧縮ばね
7 ガイド棒 71 ガイド板
8 圧縮スリーブ 81 螺子部 82 挿入部 83 ナット
9 圧縮治具
91 螺子軸
91a 第一段部 91b 第二段部 91c 止め輪 91d 止め輪溝
92 ハンドル部 92a 貫通孔
93 ベアリング部 93a スラスト軸受部 93b ラジアル軸受部
93c キャップ 93d 筒状部 93e 突出部
94 ナット部 94a ブロックナット 94b 固定台
95 螺子軸受け部材 95a 嵌合孔 95b 鍔部 95c 挿通孔

Claims (3)

1. ケーブルコアが収納されるパイプの端部にプーリングアイを装着して超電導ケーブルの端部を形成する方法であって、
   ケーブルコアの端部に、パイプ内を移動可能なコア支持部材、圧縮ばね、プーリングアイを構成するばね支持部材および圧縮治具を順次パイプ軸方向外方に向けて配置し、
   圧縮ばねの外側に、圧縮ばねが圧縮される際のガイドとなるガイド板を配置して、
   圧縮治具により、ばね支持部材とコア支持部材とを近接させて圧縮ばねをパイプ内に収まるまで圧縮させ、
   圧縮治具で圧縮ばねの圧縮状態を維持したまま、パイプの端部と、ばね支持部材とを固定することにより、
   パイプ内におけるコア支持部材とばね支持部材との間に、コア支持部材を介してケーブルコアを押圧する圧縮ばねを圧縮状態で配置することを特徴とする超電導ケーブル端部の形成方法。
2. 圧縮治具が、螺子軸と、螺子軸の一端部に取り付けられるハンドル部と、螺子軸の他端部に取り付けられるベアリング部と、螺子軸に螺合されるナット部と、ベアリング部が嵌合され、ばね支持部材に圧接させる螺子軸受け部材とを備え、螺子軸の、ナット部に対する軸方向の移動で、ばね支持部材をコア支持部材に対して進退移動させることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル端部の形成方法。
3. 圧縮ばねが、コイルばねから構成され、このコイルばねの内部にガイド棒を配置し、このガイド棒の一端をコア支持部材に着脱可能に取付けるとともに、ばね支持部材および螺子軸受け部材を、ガイド棒に対して摺動可能な構成にしていることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル端部の形成方法。

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