JPH0520937A - 超電導導体 - Google Patents
超電導導体Info
- Publication number
- JPH0520937A JPH0520937A JP3167925A JP16792591A JPH0520937A JP H0520937 A JPH0520937 A JP H0520937A JP 3167925 A JP3167925 A JP 3167925A JP 16792591 A JP16792591 A JP 16792591A JP H0520937 A JPH0520937 A JP H0520937A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- superconducting
- conductor
- superconductive
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力損失が小さく冷却特性と超電導安定性の
よい超電導導体を提供する。 【構成】 超電導線１と冷却管３とを互いに撚りあわせ
て外管５に収納し、超電導線相互間の空間と冷却管内に
冷媒を流す冷媒流路６を形成した構成とする。また、冷
却管にＣｕＮｉ材を用いる。
よい超電導導体を提供する。 【構成】 超電導線１と冷却管３とを互いに撚りあわせ
て外管５に収納し、超電導線相互間の空間と冷却管内に
冷媒を流す冷媒流路６を形成した構成とする。また、冷
却管にＣｕＮｉ材を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温流体を強制的に
循環することにより冷却する超電導導体に関する。
循環することにより冷却する超電導導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】超臨界ヘリウムのような単相流の極低温
流体の強制対流を利用して冷却する強制冷却型の超電導
導体の１つにケーブルインコンジット型超電導導体があ
る。これは、例えばＮｂとＳｎあるいは、ＮｂとＴｉ及
びＣｕから構成された超電導線を数本づつ多数回、数百
本撚りあわせてＳＵＳ材やインコロイ材、Ｔｉ材などの
強固な管内に通して超電導線以外の管内壁とで囲まれた
空間を冷媒が流れるようにしたものである。又、管内の
超電導線が電磁力によって管内で動くことにより常電導
遷移（クエンチ）することを防ぐため、管内全断面積に
対する管内の冷媒流路面積の占める割合（以下ボイド率
と称する）ができるだけ小さくなるように、管の径をし
ごいて小さくしている。この構成により超電導線の冷却
に寄与する表面積を格段に増加させ冷却性能を増すとと
もに、高電流密度を達成し超電導導体の機械的剛性をあ
げようとしている。
流体の強制対流を利用して冷却する強制冷却型の超電導
導体の１つにケーブルインコンジット型超電導導体があ
る。これは、例えばＮｂとＳｎあるいは、ＮｂとＴｉ及
びＣｕから構成された超電導線を数本づつ多数回、数百
本撚りあわせてＳＵＳ材やインコロイ材、Ｔｉ材などの
強固な管内に通して超電導線以外の管内壁とで囲まれた
空間を冷媒が流れるようにしたものである。又、管内の
超電導線が電磁力によって管内で動くことにより常電導
遷移（クエンチ）することを防ぐため、管内全断面積に
対する管内の冷媒流路面積の占める割合（以下ボイド率
と称する）ができるだけ小さくなるように、管の径をし
ごいて小さくしている。この構成により超電導線の冷却
に寄与する表面積を格段に増加させ冷却性能を増すとと
もに、高電流密度を達成し超電導導体の機械的剛性をあ
げようとしている。
【０００３】一方、この構成の導体では、冷却周長が非
常に大きいため水力直径が小さくなり、冷媒流量を増す
と急激に圧力損失が増加する。この不都合をなくすた
め、例えば、ＩＥＥＥ Transactions on Magnetics Vo
l.24 No.2, pp.1307, March, 1988に示すように、冷媒
流路を複数にし、一方は、圧力損失の小さい流路断面積
を確保するようにしている。
常に大きいため水力直径が小さくなり、冷媒流量を増す
と急激に圧力損失が増加する。この不都合をなくすた
め、例えば、ＩＥＥＥ Transactions on Magnetics Vo
l.24 No.2, pp.1307, March, 1988に示すように、冷媒
流路を複数にし、一方は、圧力損失の小さい流路断面積
を確保するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
超電導導体では、管内の超電導線が通電時に発生する強
大な電磁界により動かないよう、ボイド率を極力小さく
している。このため、導体の圧力損失は非常に大きくな
る。そこで圧力損失の小さい流路を同一導体断面内に別
途設け強制冷却型導体の欠点である初期冷却特性を向上
させる試みがなされている。
超電導導体では、管内の超電導線が通電時に発生する強
大な電磁界により動かないよう、ボイド率を極力小さく
している。このため、導体の圧力損失は非常に大きくな
る。そこで圧力損失の小さい流路を同一導体断面内に別
途設け強制冷却型導体の欠点である初期冷却特性を向上
させる試みがなされている。
【０００５】これらの導体構成は、ケーブルインコンジ
ット型超電導導体の特徴である超電導線の直接冷却と、
間接冷却の併用であり、圧力損失の小さい流路を同一導
体断面内に確保するため、ますます直接冷却部のボイド
率が小さくなる。この結果、所定の冷媒流速が確保でき
なくなり直接冷却の利点である高い熱伝導特性が得られ
ず超電導安定性の劣化を生じることになる。
ット型超電導導体の特徴である超電導線の直接冷却と、
間接冷却の併用であり、圧力損失の小さい流路を同一導
体断面内に確保するため、ますます直接冷却部のボイド
率が小さくなる。この結果、所定の冷媒流速が確保でき
なくなり直接冷却の利点である高い熱伝導特性が得られ
ず超電導安定性の劣化を生じることになる。
【０００６】更に、このような構成の流路は、導体断面
の四角コーナー部又は、導体中央部に設けられており、
間接冷極をおこなう場合でも、導体断面内において冷媒
との伝熱距離が異なるため断面却の温度分布を生じやす
くなる。このため、超電導線を流れる電流の偏流や常電
導遷移した場合の分流の不均一を生じるなどの問題があ
った。そこで本発明の目的は、圧力損失が小さく冷却特
性のすぐれた高い超電導安定性を有する超電導導体を提
供することにある。
の四角コーナー部又は、導体中央部に設けられており、
間接冷極をおこなう場合でも、導体断面内において冷媒
との伝熱距離が異なるため断面却の温度分布を生じやす
くなる。このため、超電導線を流れる電流の偏流や常電
導遷移した場合の分流の不均一を生じるなどの問題があ
った。そこで本発明の目的は、圧力損失が小さく冷却特
性のすぐれた高い超電導安定性を有する超電導導体を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の超電
導導体においては、複数本撚りあわせた超電導線をいく
つかのブロックに分割し、そのブロック毎に冷却管を配
して、それらの束を撚りあわせながらまとめて１つの外
管内納めた構成とする。
導導体においては、複数本撚りあわせた超電導線をいく
つかのブロックに分割し、そのブロック毎に冷却管を配
して、それらの束を撚りあわせながらまとめて１つの外
管内納めた構成とする。
【０００８】
【作用】上記、技術手段をとることにより、超電導線と
冷却管の伝熱距離を極力一様に保ち、間接冷却と直接冷
却の両面から超電導線を冷却する。又、冷却管を配する
ことにより流路断面積を確保し、圧力損失を小さくして
初期冷却特性を向上させる。
冷却管の伝熱距離を極力一様に保ち、間接冷却と直接冷
却の両面から超電導線を冷却する。又、冷却管を配する
ことにより流路断面積を確保し、圧力損失を小さくして
初期冷却特性を向上させる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図１及び図２に示す一実施例
について説明する。
について説明する。
【００１０】例えば、Ｎｂ3 Ｓｎのような化合物系超電
導線材と安定化材Ｃｕから構成される超電導線１は、複
数本撚りあわされて超電導線の撚線集合体（サブケーブ
ル）２を構成する。サブケーブル２は、冷却管３と撚り
あわされてケーブル４を構成し、更にケーブル４は６〜
７本撚りあわされてＳＵＳ管などの機械的強度の高い外
管５に挿入される。外管５と超電導線１の空間および冷
却管３の内部を超臨界ヘリウムのような単相流の冷媒の
冷媒流路６として使用する。外管５の外周は電気絶縁の
為の絶縁材７でおおわれている。冷却管３は、ＣｕＮｉ
管のように高電気抵抗率を有する材料を使用したり、熱
伝導率の高いＣｕやＡｌ材を使用した管の表面に交流損
失防止用として高電気抵抗率の電気絶縁被膜をコーティ
ングしたものなどが用いられる。
導線材と安定化材Ｃｕから構成される超電導線１は、複
数本撚りあわされて超電導線の撚線集合体（サブケーブ
ル）２を構成する。サブケーブル２は、冷却管３と撚り
あわされてケーブル４を構成し、更にケーブル４は６〜
７本撚りあわされてＳＵＳ管などの機械的強度の高い外
管５に挿入される。外管５と超電導線１の空間および冷
却管３の内部を超臨界ヘリウムのような単相流の冷媒の
冷媒流路６として使用する。外管５の外周は電気絶縁の
為の絶縁材７でおおわれている。冷却管３は、ＣｕＮｉ
管のように高電気抵抗率を有する材料を使用したり、熱
伝導率の高いＣｕやＡｌ材を使用した管の表面に交流損
失防止用として高電気抵抗率の電気絶縁被膜をコーティ
ングしたものなどが用いられる。
【００１１】次に、このように構成した本実施例の超電
導導体の作用を説明する。超電導線１と冷却管３の距離
をできうる限り短かくすることにより伝熱距離を小さく
できる。このことは、超電導線１からの発熱をすみやか
に除熱しなければならないので超電導安定性の向上がは
かれることを意味する。又、冷却管３を１本にした場
合、管径は、かなり大きくなり、流速をかせぐために
は、流量を多く流す必要が生じ圧損が大きくなる。ま
た、まわりの超電導線１の撚線と比較すると剛性がかな
り異なる。このため導体製作時に生じる製作性や作業性
の問題が生じる。しかしながら冷却管３を複数本に分割
し、ハンドリングし易い寸法にした場合、管径が大きく
なく流速をかせぐために流量はあまり多く必要でなく圧
損も大きくはならなす。更に撚線と比較して寸法、剛性
ともに類似した値をとることは、容易であり、又、水力
直径を等価にすることも可能である。また冷却管３を複
数本に分割することにより、管径が小さくなるため冷却
管の肉厚を薄くすることができる。超電導線１及び冷却
管３は、交流損失防止のため先に述べたように図示して
いない絶縁被膜でおおわれている。
導導体の作用を説明する。超電導線１と冷却管３の距離
をできうる限り短かくすることにより伝熱距離を小さく
できる。このことは、超電導線１からの発熱をすみやか
に除熱しなければならないので超電導安定性の向上がは
かれることを意味する。又、冷却管３を１本にした場
合、管径は、かなり大きくなり、流速をかせぐために
は、流量を多く流す必要が生じ圧損が大きくなる。ま
た、まわりの超電導線１の撚線と比較すると剛性がかな
り異なる。このため導体製作時に生じる製作性や作業性
の問題が生じる。しかしながら冷却管３を複数本に分割
し、ハンドリングし易い寸法にした場合、管径が大きく
なく流速をかせぐために流量はあまり多く必要でなく圧
損も大きくはならなす。更に撚線と比較して寸法、剛性
ともに類似した値をとることは、容易であり、又、水力
直径を等価にすることも可能である。また冷却管３を複
数本に分割することにより、管径が小さくなるため冷却
管の肉厚を薄くすることができる。超電導線１及び冷却
管３は、交流損失防止のため先に述べたように図示して
いない絶縁被膜でおおわれている。
【００１２】又、冷却管３は、円断面形状である必要は
なく、例えば図３のように外表面に凹凸溝７のあるスワ
ロール断面のような伝熱特性を向上させる形状の管を用
いることも考えられる。ただし、表面に鋭利な突起状の
ある配管は、超電導線１の損傷をまねくため用いるべき
ではない。
なく、例えば図３のように外表面に凹凸溝７のあるスワ
ロール断面のような伝熱特性を向上させる形状の管を用
いることも考えられる。ただし、表面に鋭利な突起状の
ある配管は、超電導線１の損傷をまねくため用いるべき
ではない。
【００１３】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
圧力損失が小さく冷却特性のすぐれた高い超電導安定性
を有する超電導導体を得ることができる。
圧力損失が小さく冷却特性のすぐれた高い超電導安定性
を有する超電導導体を得ることができる。
【図１】本発明の実施例の超電導導体の断面図。
【図２】図１の超電導導体の階層構造を示す図。
【図３】本発明の冷却管の他の実施例を示す断面図。
１…超電導線 ２…サブケーブル
３…冷却管 ５…外管
６…冷媒流路
Claims (2)
- 【請求項１】 超電導線と冷却管とを互いに撚りあわせ
て外管に収納し、超電導線相互間の空間と冷却管内に冷
媒を流す冷媒流路を形成したことを特徴とする超電導導
体。 - 【請求項２】 冷却管にＣｕＮｉ材を用いたことを特徴
とする請求項１記載の超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167925A JPH0520937A (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | 超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167925A JPH0520937A (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | 超電導導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0520937A true JPH0520937A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15858605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3167925A Pending JPH0520937A (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | 超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0520937A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06108371A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-19 | Teijin Ltd | 高機能合成繊維の染色方法 |
| JP2013235982A (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導コイル、超電導コイル装置及び超電導コイルの製造方法 |
-
1991
- 1991-07-09 JP JP3167925A patent/JPH0520937A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06108371A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-19 | Teijin Ltd | 高機能合成繊維の染色方法 |
| JP2013235982A (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導コイル、超電導コイル装置及び超電導コイルの製造方法 |
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