JPH01309212A - 超電導ケーブルの冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超電導電カケ−プル、特に極低温超電導電
カケ−プルの冷却方法と冷却システムを有する極低温超
電導電カケ−プルに関する。

［従来の技術］ 一般的な超電導電カケ−プルを第２図を参照して説［Ｊ
ｌする。導体３の内部に冷媒通路１を有し絶縁体４Ｓよ
び外部遮蔽層５を被覆してなる超電導ケーブルｌｌか、
外部冷媒通路６を形成する外周を断熱材８で被覆された
ステンレス等からなる外部冷媒管７内に挿入されて構成
されている。

この超電導ケーブル１１を冷却する場合、先ず導体内部
の冷媒管２内の冷媒通路ｌに、冷媒を流してケーブル内
部より徐々に冷却していくが、例えば冷媒が液体窒素の
ような極低温冷媒の場合、ケーブル布設時の大気中の温
度と冷媒である液体窒素の温度との間には約２２０℃も
の大きな温度差かある。一方、ケーブルには熱容量があ
るので、ケーブル全体が所定の温度まて冷却されるには
非常に時間が掛かるものとなっている。

したがって、冷媒温度を徐々に下げながらケーブルシス
テム全体の温度を下げるようにすることが必要であり、
ケーブルシステム全体を所定の温度までに冷却するのに
は通常１〜２週間の期間が必要とされている。また、こ
の冷却時間を短縮するために、当初から所定温度に近い
冷媒を充填したときには、先ずケーブル内側即ち、導体
３のみか急速に冷却されて導体３が急激に熱収縮を起こ
すことになる。しかし、ケーブル外部遮蔽層５や外部冷
媒管７等は導体３はと急激には冷却されないので、導体
３の熱収縮量と外部冷媒管７の長さ方向の熱収量量に大
きな差が生じてしまう。さらに、ケーブル両端で導体３
と外部冷媒管７を固定する不動点があるため、導体３が
外部冷媒管７の強度に負けて伸びるか、または外部冷媒
管７が導体３の収縮力に負けて縮むかのいずれかになり
破壊の原因となる。一般に、外部冷媒管７は金属バイブ
である例えば、ステンレスパイプで形成されているため
、結果として内部冷媒管２を含む導体３か伸び切り、最
終的にはこれか破断した状態となる。

［発明が解決しようとする課題］ このように、従来の極低温超電導ケーブルの冷却方法で
は、大気温度と所定冷媒との間の温度差が非常に大きい
ため、急激にケーブルシステムを冷却すると冷媒管およ
び導体を破断してしまうため、どうしても数日のオーダ
ーの時間を掛けて徐冷を行なう必要があった。

この発明は、このような点に鑑みてなされたものて、よ
り早く極低温超電導ケーブルシステムの冷却を行なうこ
とができる冷却方法と冷却システムを有する極低湿部電
導ケーブルを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用］この発明ては
、ケーブル導体中心に冷媒管を設け、ケーブル外周にも
外部冷媒管により外部冷媒通路を改行して、これらに液
体ヘリウムまたは液体窒素の冷媒を流して冷却する極低
温超電導ケーブルにおいて、冷却開始時には、外部冷媒
通路の一端から冷媒を流入させて先ず冷媒往路による外
部からケーブル導体を冷却し、続いて上記外部冷媒通路
の他端側からケーブル導体中心に設けた冷媒管に冷媒を
還流させて冷媒復路により内部からケーブル導体を冷却
するようにしたことを特徴とする超電導ケーブルの冷却
方法、およびケーブル外周に外部冷媒通路を形成する外
部冷媒管内に内部突起を形成し、この中にケーブル導体
中心に冷媒管を有する超電導ケーブルをスネーク状に布
設した超電導ケーブルである。

したかって、何ら超電導ケーブルに破断等を発生するこ
となくシステム全体の冷却を行なうことが回部となり、
冷却時間を大幅に短縮することができる。

［実　施　例］ 以下、図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。第１
図は極低温超電導ケーブルの横断面図、第２図は極低温
超電導ケーブルの長さ方向の断面図である。なお、第２
図は挿入された超電導ケーブルが１本として示しである
。外周をＵｒ熱材８で被覆された、例えばステンレス材
の外部冷媒管７内に、冷媒通路ｌを有する内部冷媒管２
を内部に挿入した導体３の外周に絶縁体４および外部遮
蔽層５を被覆した超電導ケーブル１１が挿入され布設さ
れて構成される。この超電導ケーブル１１と外部冷媒管
７との間の空間か外部冷媒通路６を形成する。

このように形成された極低温超電導ケーブルを布設後ケ
ーブルシステムを冷却６する当り、先ず、外部冷媒通路
６の一端側の送端部から所定の冷媒、例えば、液体窒素
を流入させ、矢印で示すように他端側の冷媒受端部から
ケーブル内部冷媒通路ｌに還流するように流入させ、再
度送端部側へ戻すように流して冷却する方法を行なう。

即ち、外部冷媒通路６を冷媒往路、内部冷媒管２を冷媒
復路に形成して冷媒を流すようにするのである。

すると、冷媒による冷却は先ず外部冷媒管７が冷却され
、その温度か急激に低下して熱収縮が生じる。このとき
、超電導ケーブル１１は少なくともケーブル両端部では
ケーブル導体３および外部冷媒管７が固定されているた
め不動点が存在し、このため内部冷媒管２を含む導体３
．絶縁体４および外部遮蔽層５のケーブルコアには収縮
力が生じる。このとき、一般に外部冷媒管７の曲げ剛性
の方か強いため、超電導ケーブル１１のケーブルコアは
外部冷媒管７内で座屈を生しることになる。

その後、ケーブル全体が所定の温度まで冷却され、定常
の状態の形状に戻る。

さらに、この例では外部冷媒管７を、第３図に示すよう
にフランジ９を有する管７ａの端部の内側に突起１０を
形成した外部冷媒管７ａを使用する。このフランジ９は
他の外部冷媒管７ａと接続するためのつなぎ部である。

そして、この外部冷媒管７ａ内に超電導ケーブル１１か
挿入され布設されて構成される。したかって、超電導ケ
ーブル１１は最初からスネーク状に蛇行して設置される
ことになる。

このように構成された極低温超電導ケーブルは、冷却す
る際に、上記例と同様に一端の冷媒送端側から冷媒であ
る、例えば液体窒素を冷媒往路に流入させ、他端側の冷
媒受端部から超電導ケーブル１１の内部冷媒管を通して
送端側に戻すように還流して冷却するとき、外部冷媒管
７ａの熱収縮によって生じる超電導ケーブル１１の座屈
を、外部冷媒管７ａに設けた内部突起ｌＯにより、この
突起ｌＯを支点とした自己スネークを円滑に形成するよ
うにしているので、冷却によって生じる座屈を容易に吸
収することがてき、超電導ケーブル１１あるいは外部冷
却管７ａを何ら破壊することがない。

［発明の効果］ 以−Ｌ説明したとおり、この発明の極低温超電導ケーブ
ルの冷却方法によれば、先ず冷却開始時において往路を
形成する外部冷媒管から冷却することにより、超電導ケ
ーブルに何らの破断等の損傷を与えることなく冷却する
ことか回部となる。

また、システム全体の冷却時間を内外から冷却するので
大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷却方法に使用する極低温超電導ケ
ーブルの横断面図、 第２図は、極低温ａ主導ケーブルの長さ方向の断面図、 第３図は、他の例を示す外部冷媒管内に超電導ケーブル
をスネーク状に布設した長手方向の断面図である。 ｌ・・・・・・内部冷媒通路 ２・・・・・・内部冷媒管 ３・・・・・・導体 ４・・・・・・外部遮蔽層 ５・・・・・・外部冷媒通路 ６・・・・・・外部冷媒通路 ７・・・・・・外部冷媒管 ８・・・・・・断熱層 ９・・・・・・外部冷媒管継部 １０・・・・・・内部突起 １１・・・・・・超電導ケーブル 第３図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーブル導体中心に冷媒管を設け、ケーブル外周に
   も外部冷媒管により外部冷媒通路を設置して、これらに
   液体ヘリウムまたは液体窒素の冷媒を流して冷却する極
   低温超電導ケーブルにおいて、 冷却開始時には、先ず冷媒往路となるを外部冷媒通路の
   一端から冷媒を流入させて外部からケーブル導体を冷却
   し、続いて上記外部冷媒通路の他端側からケーブル導体
   中心に設けた内部冷媒管に冷媒を還流させて冷媒復路に
   より内部からケーブル導体を冷却するようにしたことを
   特徴とする超電導ケーブルの冷却方法。 ２、ケーブル外周に外部冷媒通路を形成する外部冷媒管
   内に内部突起を形成し、この中にケーブル導体中心に冷
   媒管を有する超電導ケーブルをスネーク状に布設した超
   電導ケーブル。