JP5780626B2 - 超伝導送電システム - Google Patents
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Description
前記炭酸ガス、
アルゴン、
キセノンを含む希ガス(ただし、ネオンを除く)、
前記条件合うフロンガス、
炭化水素系ガス、
上記の混合ガスの少なくとも1つを含む。
前記外管は、第1のフィードスルーを備え、
前記内管は、第2のフィードスルーを備え、
前記第1のフィードスルーの真空側の電極に一端が接続され、他端が対向する前記第2のフィードスルーの一側に接続される、互いに電気絶縁された、一又は複数本の第1のリードと、
前記第1のリードに前記第2のフィードスルーの他側で一端が接続され、他端が前記複数の超伝送テープ線材の一端にそれぞれ接続される、互いに電気絶縁された、複数本の第2のリードを有し、
前記複数の第2のリードと前記複数の超伝送テープ線材との接続部は押さえ構造とした構成としてもよい。
予め定められた所定のガスを導入しガス置換を行い、真空引きを行い、
その後、前記内管を冷却する、
上記工程を含む断熱2重管の真空排気方法が提供される。
1)超伝導送電システムの断熱二重管の内管支持、
2)ケーブル収縮に応じた画像処理装置と移動式架台、
3)超伝導ケーブルの固定、
4)断熱2重管の真空排気、
5)超伝導テープ線材電流の均一化
について提案する。
図1は、本発明の例示的な第1の実施形態の構成を示す図である。図1には、断熱二重管の内管支持構成が開示されている。内管は、直管部101と、直管部101端部を接続するベローズ管102からなり、外管103は直管からなる。内管と外管の間の真空断熱部105には、アルミニウム等が被着された複数のシートからなる多層輻射シールド膜(不図示)を備えている。なお、内管の内側には電気絶縁部を介して超伝導ケーブル(例えば酸化物材料等の等高温超電導体からなる)が収容され、超伝導ケーブル内側に液体窒素温度の冷媒を通過させるようにしてもよい。
図2は、本発明の例示的な第2の実施形態の構成を示す図である。カメラ220が、クライオスタット210(断熱真空容器)内に配置され、超伝導ケーブル201の収縮・膨張に応じて動くカメラ対象物212を撮影し、撮影した画像情報(デジタルイメージ情報)を制御装置230に送信することでカメラ対象物212の位置をモニタする。カメラ対象物212は、超伝導ケーブル端部の端末支持部211に接続され、超伝導ケーブル長手方向に沿って架空延在された直線状の接続部材216の端部に配置さる。カメラ対象物212が移動すると、制御装置230内のCPU(不図示)で実行される画像処理ソフトウエアは、カメラ対象物212の移動を認識し、駆動装置240に移動(方向と移動量)を指示し、制御装置230からの指示にしたがって駆動装置240はクライオスタット210を可動方向に移動させる。超伝導ケーブル201が収縮しカメラ対象物212が図2の右側に移動した場合、駆動装置240は、カメラ220を含むクライオスタット210全体を図の右側に移動させる。超伝導ケーブル201が膨張しカメラ対象物212が図2の左側に移動した場合、駆動装置240は、カメラ220を含むクライオスタット210全体を図の左側に移動させる。超伝導ケーブル201の温度変化による収縮・膨脹に伴う熱応力が超伝導ケーブル201に発生しないようにする。クライオスタット210は例えば液体窒素温度まで冷却され、カメラ対象物212は低温では動作しないので、超伝導ケーブル201から熱絶縁部材(隔室)214を介して常温側に設置され、熱絶縁部材214に設けられた窓215を通じて、カメラ対象物212を撮像する。クライオスタット210には、LEDなどのカメラ対象物212を照射する照明機器213が設けられている。なお、LED等の照明機器213を熱絶縁部材(隔室)214に、カメラ220の撮影方向を照射するようにしてもよい。
図3は、本発明の例示的な第3の実施形態の構成を示す図である。超伝導ケーブル301をケーブルの長さ方向に対して中心部で内管(図1の101)に固定する。超伝導ケーブル301は、図1に示したように、断熱2重管(図2の202)の内管(図1の内管101、ベローズ管102)内に設置されている。
図4は、本発明の例示的な第4の実施形態の構成を示す図である。断熱2重管の真空断熱部(真空)405(内管外側と外管内側の領域)に炭酸ガスを導入し、炭酸ガス置換を行う。2回から3回程度行うと、ほとんどが炭酸ガスになる。その後、冷却を行う。炭酸ガスは、液体窒素温度では固化するため、高真空になる。
b)フロンガス(種類が多いので、上記の条件合うガスを選ぶ)
c)炭化水素系ガス(エタン、プロパン、ブタン等)
d)以上の混合ガス等。
図5(A)は、炭酸ガス置換後、内管を液体窒素温度で冷却したときに真空度の時間変化を示す(Aポイント、U字形状、Bポイント)。図5(B)は、真空中の残留ガス質量分析結果を示す。図5(A)は、2010年6月1日から6月5日まで行った実験時の真空度の変化を示している。横軸は時間であり、縦軸は真空度(単位はPa)である。冷却を開始すると(Cooling Down)、真空度が高くなり、最終的には3.7x10^−4[Pa]まで到達した。これは、従来の方法より一桁高く、断熱性能が極めて高くなる。
図8は、本発明の例示的な第5の実施形態の構成を示す図である。常温で銅ケーブルと接続するターミナル501は、大気側と真空の間のフィードスルー1(502)に接続されており、内部は真空504となっている。一つのターミナル501に接続された複数本の銅リード1(503)は、超伝導ケーブルを納めたパイプ(外管)511に取り付けられているフィードスルー1(502)の真空側の電極512に接続されている。この場合、それぞれの銅リード1(503)は互いに電気絶縁されている。超伝導ケーブルは、液体窒素などの冷媒中にあり、超伝導テープ線材507で構成されている。超伝導テープ線材507は、その形状から曲げることができる方向(向き)が決まっており、取り回しに不便となる場合がある。本実施形態では、超伝導テープ線材507は銅リード2(506)と接続されている。こうすることで、銅リード2(506)を介して容易に目的とする場所に曲げたりして接続することができる。このようにして、それぞれの超伝導テープ線材に長さが揃った同リードが接続することが重要である。中部大学の実験装置には全てこの構造が組み込まれてきた。
12 超伝導導体部
13 電気絶縁部
14 真空断熱部
15 内管(第1パイプ)
16 外管(第2パイプ)
17 PVC防食層
101 内管
102 ベローズ管
103 外管
104 内管支持部
105 真空断熱部
201 超伝導ケーブル
202 断熱2重管
203 ベローズ管部
210 クライオスタット
211 端末支持部
212 カメラ対象物
213 照明装置
214 熱絶縁部材(隔室)
215 窓
220 カメラ
230 制御装置
240 駆動装置
301 超伝導ケーブル
302、303 自由支持端末
304 内管への固定支持部
401 内管
402 ベローズ管
403 外管
404 内管支持
405 真空
501 ターミナル
502 フィードスルー1
503 銅リード1
504 真空
505 フィードスルー2
506 銅リード2
507 超伝導テープ線材
508 接続部(押さえ構造部)
509 冷媒
510 内管
511 外管
512 電極
Claims (15)
- 管内に超伝導ケーブルが設置される内管と、前記内管を管内に収容する外管とを備えた断熱2重管を備え、
クライオスタット内において、前記超伝導ケーブル端部にカメラで撮像される対象物を接続し、
前記クライオスタットと熱絶縁された箇所に設置され、窓を通して前記クライオスタット内の前記対象物を撮像するカメラと、
前記カメラで取得された前記対象物の画像データを解析し移動を検出する制御装置と、
前記制御装置で前記対象物の移動を検出した場合、前記クライオスタット全体を移動させる駆動装置と、
を備えた、超伝導送電システム。 - 前記対象物を照明する照明装置を備えた請求項1記載の超伝導送電システム。
- 前記外管に接続するベローズ管を備えた請求項1記載の超伝導送電システム。
- 前記対象物は、前記超伝導ケーブル端部の支持部に接続され、前記超伝導ケーブル長手方向に沿って延在された直線状の接続部材の端部に配置される、請求項1又は2記載の超伝導送電システム。
- 前記超伝導ケーブルの両端に、前記超伝導ケーブル長手方向に可動自在な自由支持端末を備えている、請求項1記載の超伝導送電システム。
- 前記超伝導ケーブルの両端の中間で、前記超伝導ケーブルは前記内管に固定支持される請求項1に記載の超伝導送電システム。
- 前記外管内に収容され、前記内管端部に接続され、前記超伝導ケーブルを内側に収容するベローズ管を備えた、請求項1記載の超伝導送電システム。
- 前記超伝導ケーブルは、複数の超伝導テープ線材を有し、
前記外管は、第1のフィードスルーを備え、
前記内管は、第2のフィードスルーを備え、
前記第1のフィードスルーの真空側の電極に一端が接続され、他端が対向する前記第2のフィードスルーの一側に接続される、互いに電気絶縁された、一又は複数本の第1のリードと、
前記第1のリードに前記第2のフィードスルーの他側で一端が接続され、他端が前記複数の超伝導テープ線材の一端にそれぞれ接続される、互いに電気絶縁された、複数本の第2のリードを有し、
前記複数の第2のリードと前記複数の超伝導テープ線材との接続部は押さえ構造とされる、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の超伝導送電システム。 - 前記内管を支持する内管支持部材を備え、前記内管支持部材が前記内管と前記外管とに固定されている、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の超伝導送電システム。
- 前記断熱2重管の前記内管と前記外管の間の領域に、液体窒素温度よりも高い温度で固化し、その時の飽和蒸気圧の低い、予め定められた所定のガスを導入してガス置換を行い、真空ポンプで真空引きした上で、前記内管を前記液体窒素温度に冷却して前記ガスを固化させ、真空度を上げる、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の超伝導送電システム。
- 前記ガスは、炭酸ガスを含む請求項10に記載の超伝導送電システム。
- 前記ガスが、
炭酸ガス、
アルゴン、キセノンを含む希ガス(ただし、ネオンを除く)、
フロンガス、
炭化水素系ガス、
上記の混合ガスの少なくとも1つを含む請求項10記載の超伝導送電システム。 - 管内に超伝導ケーブルが設置される内管と、前記内管を管内に収容する外管とを備えた断熱2重管の前記内管と前記外管の間の領域に、
液体窒素温度よりも高い温度で固化し、その時の飽和蒸気圧の低い、予め定められた所定のガスを導入してガス置換を行い、真空ポンプで真空引きした上で、前記内管を前記液体窒素温度に冷却して前記ガスを固化させ、真空度を上げる、断熱2重管の真空排気方法。 - 前記ガスは、炭酸ガスを含む請求項13記載の断熱2重管の真空排気方法。
- 前記ガスが、
炭酸ガス、
アルゴン、キセノンを含む希ガス(ただし、ネオンを除く)、
フロンガス、
炭化水素系ガス、
上記の混合ガスの少なくとも1つを含む請求項14記載の断熱2重管の真空排気方法。
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