JPH0817265A - Superconductive cable - Google Patents

Superconductive cable

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JPH0817265A
JPH0817265A JP6150178A JP15017894A JPH0817265A JP H0817265 A JPH0817265 A JP H0817265A JP 6150178 A JP6150178 A JP 6150178A JP 15017894 A JP15017894 A JP 15017894A JP H0817265 A JPH0817265 A JP H0817265A
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JP
Japan
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layer
heat insulating
tube
superconducting
heat insulation
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Pending
Application number
JP6150178A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Tanaka
悟 田中
Yoshisuke Iwata
善輔 岩田
Fumio Arakawa
文生 荒川
Kazuhiko Ogimoto
和彦 荻本
Koichi Saiki
光一 斉木
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Electric Power Development Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Development Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0817265A publication Critical patent/JPH0817265A/en
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    • 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

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an excellent bending property, and improve the maximum working pressure of cooling medium by using a tubular body of synthetic resin reinforced with a layer including metal reinforcement strips for a heat insulation tube in which a superconductive conductor is inserted to form an ultra-low temperature cooling medium passage. CONSTITUTION:For a superconductive conductor 1, a first and a second superconductive layers 12, 14 are laminated on a copper foamer 11 through an electric insulation layer 13. A heat insulation tube 2 is composed of an inner heat insulation tube 21, a heat insulation layer 22 of laminated vacuum heat insulation material, an outer heat insulation tube 23 of an aluminum corrugated tube, and a corrosion-proofing layer 24 of polyvinyl chloride. The tube 21 comprises a first metal reinforcement strip layer 3 of an ethylene propylene rubber tube 31 having plural stainless rectangular strips 32 spirally wound on the inner and outer side of it, and a second metal reinforcement strip layer 33 having plural stainless C-type strips spirally wound on it. and its inner working pressure can be set at 10Mpa. Liquid nitrogen is supplied as ultra-low temperature cooling medium through a passage between the tube 2 and the conductor 1, and through the inner part 43 of the foamer 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超電導ケーブルに関し、
特に陸上および海底に敷設できる超電導ケーブルに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a superconducting cable,
In particular, it relates to a superconducting cable that can be laid on land and on the sea floor.

【０００２】[0002]

【従来の技術およびその課題】超電導ケーブルにおいて
は、送電電流を流すための超電導導体を液体窒素や液体
ヘリウム等の極低温冷媒で冷却して超電導導体を超電導
状態に保持する必要がある。したがって、超電導ケーブ
ルは、図４に示すように、断熱管４１内に超電導導体４
２が内挿されており、断熱管４１と超電導導体４２との
間に極低温冷媒を通流させる流路４３が設けられている
構成を有している。したがって、流路４３は、断熱管４
１により外界から遮断されている。超電導導体４２は、
金属管からなるフォーマー４２ａ上に第１の超電導層４
２ｂ、電気絶縁層４２ｃ、第２の超電導層４２ｄを順次
積層してなるものである。フォーマー４２ａは金属管か
らなるので、フォーマー４２ａ内部も極低温冷媒の流路
４３となる。断熱管４１は、波付け管からなる内側断熱
管４１ａ上に断熱層４１ｂが形成され、その外側に波付
け管からなる外側断熱管４１ｃが被せられ、さらにその
上に防食層４１ｄが形成されてなるものである。2. Description of the Related Art In a superconducting cable, it is necessary to cool a superconducting conductor for passing a transmission current with a cryogenic refrigerant such as liquid nitrogen or liquid helium to keep the superconducting conductor in a superconducting state. Therefore, as shown in FIG. 4, the superconducting cable has the superconducting conductor 4 inside the heat insulating pipe 41.
2 is inserted, and a flow path 43 for allowing a cryogenic refrigerant to flow is provided between the heat insulating pipe 41 and the superconducting conductor 42. Therefore, the flow path 43 is formed by the heat insulating pipe 4.
It is shielded from the outside world by 1. The superconducting conductor 42 is
The first superconducting layer 4 is formed on the former 42a made of a metal tube.
2b, an electrically insulating layer 42c, and a second superconducting layer 42d are sequentially laminated. Since the former 42a is made of a metal tube, the inside of the former 42a also serves as the flow path 43 for the cryogenic refrigerant. In the heat insulating pipe 41, the heat insulating layer 41b is formed on the inner heat insulating pipe 41a made of a corrugated pipe, the outer heat insulating pipe 41c made of a corrugated pipe is covered on the outer side thereof, and the anticorrosion layer 41d is further formed thereon. It will be.

【０００３】流路４３を通流する極低温冷媒である液体
窒素の温度は絶対温度７７Ｋ程度、液体ヘリウムの温度
は絶対温度４．５Ｋ程度である。極低温冷媒は断熱管４
１を介して外界から伝わってくる熱や、第１および第２
の超電導層４２ｂ，４２ｄおよび電気絶縁層４２ｃ等に
おいて僅かではあるが発生する熱によって温度上昇を生
じる。極低温冷媒の温度が高くなると、ある温度で液体
から気体に気化して、極低温冷媒の熱伝導率が極端に低
下し、安定して超電導導体４２を冷却ができなくなる。
このように、極低温冷媒の使用温度には上限があるの
で、通常極低温冷媒を流路４３に一定速度で強制的に流
して、極低温冷媒が使用温度上限を超えないようにして
いる。極低温冷媒を通流させると、この流れに伴って超
電導導体の両端において極低温冷媒の圧力降下が生じ
る。したがって、極低温冷媒を強制的に循環させるため
には、この循環で生じる圧力降下以上の圧力で冷媒供給
手段である冷却ステーションから流路４３内に極低温冷
媒を流入させなければならない。The temperature of liquid nitrogen, which is a cryogenic refrigerant flowing through the flow path 43, is about 77K in absolute temperature, and the temperature of liquid helium is about 4.5K in absolute temperature. Cryogenic refrigerant is heat insulation pipe 4
Heat transmitted from the outside world through the first, the first and second
A slight amount of heat is generated in the superconducting layers 42b and 42d, the electric insulating layer 42c, etc., but the temperature rises. When the temperature of the cryogenic refrigerant becomes high, the liquid is vaporized into a gas at a certain temperature, the thermal conductivity of the cryogenic refrigerant is extremely lowered, and the superconducting conductor 42 cannot be cooled stably.
As described above, since the use temperature of the cryogenic refrigerant has an upper limit, the cryogenic refrigerant is normally forced to flow in the flow path 43 at a constant speed so that the cryogenic refrigerant does not exceed the use temperature upper limit. When the cryogenic refrigerant is caused to flow, a pressure drop of the cryogenic refrigerant occurs at both ends of the superconducting conductor along with this flow. Therefore, in order to forcibly circulate the cryogenic refrigerant, it is necessary to flow the cryogenic refrigerant from the cooling station, which is the refrigerant supply means, into the flow path 43 at a pressure equal to or higher than the pressure drop caused by the circulation.

【０００４】図５に極低温冷媒を強制的に循環させるシ
ステムの一例を示す。このシステムは、図４に示す構成
を有する２本の超電導ケーブル４４と、極低温冷媒を超
電導ケーブルに供給して循環させる２つの冷却ステーシ
ョン４５から構成されており、矢印の方向に極低温冷媒
が流れて循環している。ここで、超電導ケーブル４４の
入口および出口における極低温冷媒の温度をそれぞれＴ
１，Ｔ２、超電導ケーブル４４の両端での極低温冷媒の
温度差を△Ｔとし、超電導ケーブル４４の入口および出
口における極低温冷媒の圧力をそれぞれＰ１，Ｐ２、超
電導ケーブル４４の両端での極低温冷媒の圧力差を△Ｐ
とすると、これらの値には以下の式（１）、式（２）の
ような関係が成立する。FIG. 5 shows an example of a system for forcibly circulating a cryogenic refrigerant. This system is composed of two superconducting cables 44 having the configuration shown in FIG. 4 and two cooling stations 45 for supplying and circulating the cryogenic refrigerant to the superconducting cable. It flows and circulates. Here, the temperature of the cryogenic refrigerant at the inlet and the outlet of the superconducting cable 44 is T
1, T2, the temperature difference of the cryogenic refrigerant at both ends of the superconducting cable 44 is ΔT, the pressures of the cryogenic refrigerant at the inlet and the outlet of the superconducting cable 44 are P1 and P2, and the cryogenic temperatures at both ends of the superconducting cable 44, respectively. Refrigerant pressure difference is ΔP
Then, the relations such as the following equations (1) and (2) are established for these values.

【０００５】 ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１ …式（１） ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２ …式（２） 超電導体材料として、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系を
はじめとするいわゆる高温超電導体材料を用いた場合、
極低温冷媒に液体窒素を使用することが可能である。こ
の場合、上記式（１）、式（２）において、Ｔ１は液体
窒素の０．１ＭＰａにおける凝固点の６３Ｋよりも高い
値に、Ｔ２は使用する高温超電導体の超電導状態が維持
できる上限である臨界温度未満の値に、Ｐ１は内側断熱
管４１ａの常時耐内圧強度を考慮した値に、Ｐ２は上限
使用温度領域（Ｔ１〜Ｔ２の間）で液体窒素がガス化し
ない範囲で低い値に設定される。例えば、Ｔ１＝７０
Ｋ，Ｔ２＝７７Ｋ，Ｐ１＝２．０ＭＰａ，Ｐ２＝０．５
ＭＰａに設定すると、式（１）および式（２）より、Δ
Ｔ＝７Ｋ，ΔＰ＝１．５ＭＰａとなる。ΔT = T2-T1 (Equation (1)) ΔP = P1-P2 (Equation (2)) As the superconductor material, a so-called high-temperature superconductor material such as Bi-Sr-Ca-Cu-O system was used. If
It is possible to use liquid nitrogen as the cryogenic refrigerant. In this case, in the above formulas (1) and (2), T1 is a value higher than 63K which is the freezing point of liquid nitrogen at 0.1 MPa, and T2 is the upper limit that can maintain the superconducting state of the high temperature superconductor to be used. P1 is set to a value lower than the temperature, P1 is set to a value in consideration of the constant internal pressure resistance strength of the inner heat insulating pipe 41a, and P2 is set to a low value in a range where liquid nitrogen is not gasified in the upper limit operating temperature range (between T1 and T2). It For example, T1 = 70
K, T2 = 77K, P1 = 2.0 MPa, P2 = 0.5
When set to MPa, from Equation (1) and Equation (2), Δ
T = 7K and ΔP = 1.5 MPa.

【０００６】ところで、図５において、冷却ステーショ
ン４５の間隔が長くなると、超電導ケーブル４４から除
去すべき熱量、すなわち断熱管を介して外界から流入し
た熱と、超電導ケーブル内部において発生した熱の和が
増大する。除去すべき熱量が増大しても、それに伴って
ΔＴも大きくできれば、極低温冷媒を循環させる流量を
あまり増加させる必要はないが、ΔＴは上記の如く、超
電導ケーブルに使用する極低温冷媒および超電導体材料
の種類によってほぼ決まる値であり、大きく変える余地
はあまりない。したがって、除去すべき熱量の増大に伴
って、極低温冷媒の流量も増大させなければならない。By the way, in FIG. 5, when the interval between the cooling stations 45 becomes long, the amount of heat to be removed from the superconducting cable 44, that is, the sum of the heat flowing from the outside through the heat insulating tube and the heat generated inside the superconducting cable. Increase. Even if the amount of heat to be removed increases, if ΔT can be increased accordingly, it is not necessary to increase the flow rate of circulating the cryogenic refrigerant so much. However, ΔT is the cryogenic refrigerant and the superconducting cable used for the superconducting cable as described above. The value is almost determined by the type of body material, and there is not much room for significant changes. Therefore, the flow rate of the cryogenic refrigerant must be increased as the amount of heat to be removed increases.

【０００７】超電導ケーブルのサイズが同じ、より厳密
には極低温冷媒の流路の断面積が同じである場合に極低
温冷媒の流量を増やすと、結果としてΔＰが大きくな
る。すなわち、超電導ケーブルのサイズを大きくするこ
となく、冷却ステーション間隔を長くしようとすると、
必然的にΔＰが増大してしまう。When the superconducting cables have the same size, more strictly speaking, when the flow path of the cryogenic refrigerant has the same cross-sectional area, increasing the flow rate of the cryogenic refrigerant results in a large ΔP. That is, if you try to lengthen the cooling station interval without increasing the size of the superconducting cable,
Inevitably, ΔP will increase.

【０００８】一方、超電導ケーブルの中間に設置できる
冷却ステーションの数は各種の制約を受ける。陸上敷設
の超電導ケーブルでは、一般にコストの高い冷却ステー
ションの数はなるべく減らす傾向にあり、海底敷設の超
電導ケーブルでは中間の海底部に冷却ステーションを設
置することは現状の技術レベルにおいてまったく不可能
である。したがって、ΔＰを増大することが許容されれ
ば、冷却ステーション間隔を増大させることが可能とな
る。ΔＰを増大することは、式（１）および式（２）よ
りＰ１を大きくすることであり、これは内側断熱管の常
時耐内圧強度を向上させる必要があることを意味する。On the other hand, the number of cooling stations that can be installed in the middle of the superconducting cable is subject to various restrictions. Land-based superconducting cables tend to reduce the number of cooling stations, which are generally expensive, as far as possible. Submarine-laid superconducting cables do not allow cooling stations to be installed in the middle seabed at all at the current level of technology. . Therefore, if it is allowed to increase ΔP, the cooling station interval can be increased. Increasing ΔP means increasing P1 from the equations (1) and (2), which means that it is necessary to improve the constant internal pressure resistance of the inner heat insulating pipe.

【０００９】しかしながら、図４に示す従来の超電導ケ
ーブルでは、断熱管４１を構成する内側断熱管４１ａお
よび外側断熱管４１ｃは、ステンレスまたはアルミニウ
ムからなる波付け管である。このため、断熱管４１全体
で屈曲性には優れているが、成形加工において管の肉厚
に制約がある。したがって、その制約により常時耐内圧
強度を自由に向上させることができない。However, in the conventional superconducting cable shown in FIG. 4, the inner heat insulating pipe 41a and the outer heat insulating pipe 41c constituting the heat insulating pipe 41 are corrugated pipes made of stainless steel or aluminum. Therefore, the heat insulating pipe 41 as a whole is excellent in flexibility, but the wall thickness of the pipe is limited in the molding process. Therefore, the internal pressure resistance strength cannot always be freely improved due to the restriction.

【００１０】図６は従来の超電導ケーブルの他の例を示
す。図６に示す超電導ケーブルは、断熱管４１の内側断
熱管４１ａおよび外側断熱管４１ｃがそれぞれステンレ
スまたはアルミニウムからなる直管で構成されている。
このような構成によれば、管の肉厚についての制約は受
けないので、図４に示す断熱管を大きく上回る常時耐内
圧強度を得ることができる。しかしながら、図６に示す
断熱管は屈曲性がなく、輸送する上でもドラム巻きする
ことができない。したがって、十数ｍずつ分割して敷設
場所まで輸送し、現地で一連に接続しなければならな
い。したがって、図６に示す超電導ケーブルは海底敷設
することができない。FIG. 6 shows another example of a conventional superconducting cable. In the superconducting cable shown in FIG. 6, the inner heat insulating pipe 41a and the outer heat insulating pipe 41c of the heat insulating pipe 41 are straight pipes made of stainless steel or aluminum.
With such a configuration, since there is no restriction on the wall thickness of the pipe, it is possible to obtain a constant internal pressure resistance strength far exceeding that of the heat insulating pipe shown in FIG. However, the heat insulating tube shown in FIG. 6 is not flexible and cannot be wound on a drum for transportation. Therefore, it has to be divided into ten meters and transported to the installation site and connected in series at the site. Therefore, the superconducting cable shown in FIG. 6 cannot be laid on the seabed.

【００１１】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、屈曲性に優れており、しかも極低温冷媒の使用最
大圧力を高くできる超電導ケーブルを提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a superconducting cable which is excellent in flexibility and which can increase the maximum working pressure of the cryogenic refrigerant.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、管状体からな
るフォーマー上に超電導層が形成されてなる超電導導体
と、内側断熱管上に断熱層が形成され、前記超電導導体
が内挿される断熱管と、前記断熱管と前記超電導導体と
の間に形成された極低温冷媒流路とを具備し、前記内側
断熱管は、合成樹脂製の管状体の内側および／または外
側に金属補強条で構成される層が形成されてなることを
特徴とする超電導ケーブルを提供する。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a superconducting conductor in which a superconducting layer is formed on a former made of a tubular body, and a heat insulating layer is formed on an inner heat insulating tube. A pipe, and a cryogenic refrigerant flow path formed between the heat insulating pipe and the superconducting conductor, wherein the inner heat insulating pipe is a metal reinforcing strip inside and / or outside a synthetic resin tubular body. Provided is a superconducting cable, which is characterized in that it is formed of layers.

【００１３】ここで、フォーマーとしては、ステンレ
ス、アルミニウム等からなる管状体を用いることができ
る。フォーマーは管状体の場合は、超電導ケーブルの使
用時にはフォーマー内部にも極低温冷媒が通流させる。Here, as the former, a tubular body made of stainless steel, aluminum or the like can be used. When the former is a tubular body, the cryogenic refrigerant also flows inside the former when the superconducting cable is used.

【００１４】超電導層を構成する超電導体材料として
は、ビスマス系、タリウム系の超電導体等を用いること
ができる。また、超電導層は、ＡｇやＡｇ合金からなる
金属シース内に超電導体材料を充填してなるシーステー
プ等により構成することができる。超電導層を複数形成
した場合、各層間の電気絶縁層は、半合成紙テープの積
層体等により構成することができる。As the superconductor material forming the superconducting layer, bismuth-based or thallium-based superconductors can be used. Further, the superconducting layer can be composed of a sheath tape or the like in which a metal sheath made of Ag or an Ag alloy is filled with a superconducting material. When a plurality of superconducting layers are formed, the electrically insulating layer between the layers can be composed of a laminated body of semi-synthetic paper tape or the like.

【００１５】外側断熱管としては、アルミ波付け管等を
用いることができる。断熱層を構成する材料としては、
積層真空断熱材等を用いることができる。断熱管の外側
には、必要に応じてポリ塩化ビニル等からなる防食層を
形成してもよい。また、防食層の外側にクッション層お
よび鉄線鎧層を設けることにより、海底敷設に応用する
ことができる。An aluminum corrugated pipe or the like can be used as the outer heat insulating pipe. As a material for forming the heat insulating layer,
A laminated vacuum heat insulating material or the like can be used. If necessary, an anticorrosion layer made of polyvinyl chloride or the like may be formed on the outside of the heat insulating tube. Further, by providing a cushion layer and an iron wire armor layer outside the anticorrosion layer, it can be applied to seabed laying.

【００１６】内側断熱管は、合成樹脂製の管状体の内側
および／または外側に複数の金属補強条で構成される層
が形成されてなるものである。合成樹脂製の管状体に
は、耐内圧強度は低いが極低温冷媒温度においても熱収
縮能力に起因する亀裂が生じることのない材料、例えば
エチレンプロピレンゴム、架橋ポリエチレン等を用いる
ことができる。金属補強条としては、ステンレス、炭素
鋼等からなる平角条や略Ｃ型条、鋼帯、インターロック
管、略Ｓ型条等を用いることができる。また、複数の金
属補強条で構成される層は、例えば、複数の略Ｃ型条を
用い、隣り合う略Ｃ型条を配置する向きを変え、その端
部同士を係合させて繋げて構成することができる。この
金属補強条で構成される層は、複数形成してもよい。The inner heat-insulating pipe is formed by forming a layer composed of a plurality of metal reinforcing strips inside and / or outside a tubular body made of synthetic resin. For the tubular body made of synthetic resin, it is possible to use a material which has a low internal pressure resistance but does not cause cracks due to the heat shrinkability even at a cryogenic refrigerant temperature, such as ethylene propylene rubber and crosslinked polyethylene. As the metal reinforcing strip, a rectangular strip made of stainless steel or carbon steel, a substantially C-shaped strip, a steel strip, an interlock pipe, a substantially S-shaped strip, or the like can be used. Further, the layer composed of a plurality of metal reinforcing strips is formed by using, for example, a plurality of substantially C-shaped strips, changing the direction in which adjacent substantially C-shaped strips are arranged, and engaging and connecting the ends thereof. can do. A plurality of layers composed of the metal reinforcing strips may be formed.

【００１７】[0017]

【作用】本発明の超電導ケーブルは、合成樹脂製の管状
体の内側および／または外側に金属補強条で構成される
層が形成されてなる内側断熱管上に断熱層が形成され、
その断熱層上に外側断熱層が包被されてなり、超電導導
体が内挿される断熱管を具備することを特徴としてい
る。In the superconducting cable of the present invention, a heat insulating layer is formed on an inner heat insulating tube formed by forming a layer made of metal reinforcing strips inside and / or outside a tubular body made of synthetic resin,
An outer heat insulating layer is covered on the heat insulating layer, and a heat insulating tube having a superconducting conductor inserted therein is provided.

【００１８】内側断熱管が合成樹脂製の管状体の内側お
よび／または外側に金属補強条で構成される層が形成さ
れてなるので、超電導ケーブル全体として屈曲性に優れ
たものとなる。したがって、長尺の超電導ケーブルを製
造した後に連続してドラムに巻き取ることができ、しか
もドラムに巻き取った状態で容易に輸送することができ
る。Since the inner heat-insulating tube is formed by forming a layer made of metal reinforcing strips inside and / or outside a tubular body made of synthetic resin, the superconducting cable as a whole has excellent flexibility. Therefore, after manufacturing a long superconducting cable, it can be continuously wound on a drum, and can be easily transported in a state wound on the drum.

【００１９】また、この内側断熱管は、金属補強条で構
成される層が合成樹脂製の管状体に極低温冷媒の内圧に
耐える強度を付与しているので、従来のものよりもはる
かに高い耐内圧強度を有する。このため、超電導ケーブ
ルの入口圧力Ｐ１を高くすることが可能となり、冷却ス
テーション設置間隔を広げることができる。Further, in this inner heat insulating pipe, the layer constituted by the metal reinforcing strips gives the synthetic resin tubular body sufficient strength to withstand the internal pressure of the cryogenic refrigerant, so that it is much higher than the conventional one. Has internal pressure resistance. Therefore, the inlet pressure P1 of the superconducting cable can be increased, and the cooling station installation interval can be widened.

【００２０】さらに、複数の金属補強条で構成される層
自体では、極低温冷媒が外部に漏れてしまうが、合成樹
脂製の管状体があるために、内側断熱管としては、極低
温冷媒を外部に漏らすことはない。Further, in the layer itself composed of a plurality of metal reinforcing strips, the cryogenic refrigerant leaks to the outside, but because of the tubular body made of synthetic resin, the cryogenic refrigerant is used as the inner heat insulating pipe. There is no leakage to the outside.

【００２１】このように、合成樹脂製の管状体と複数の
金属補強条で構成される層との相互関係により、高い耐
内圧強度および優れた屈曲性を発揮させることができ
る。As described above, due to the mutual relationship between the tubular body made of synthetic resin and the layer composed of a plurality of metal reinforcing strips, high internal pressure resistance and excellent flexibility can be exhibited.

【００２２】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【００２３】（実施例１）図１は本発明の超電導ケーブ
ルの一実施例を示す断面図である。図中１は超電導導体
を示す。超電導導体は、銅製のフォーマー１１上に第１
の超電導層１２、電気絶縁層１３、および第２の超電導
層１４が順次積層されて構成されている。第１および第
２の超電導層１２，１４は、Ａｇシース内にＢｉ1.6 Ｐ
ｂ0.4 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx の組成を持つ酸化物超電
導体が充填されたシーステープで構成されている。電気
絶縁層１３は半合成紙テープの積層体で構成されてい
る。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the superconducting cable of the present invention. In the figure, 1 indicates a superconducting conductor. The superconducting conductor is firstly placed on the copper former 11.
The superconducting layer 12, the electric insulating layer 13, and the second superconducting layer 14 are sequentially laminated. The first and second superconducting layers 12 and 14 are made of Bi 1.6 P in the Ag sheath.
b 0.4 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O x It is composed of a sheath tape filled with an oxide superconductor. The electric insulating layer 13 is composed of a laminated body of semi-synthetic paper tapes.

【００２４】図中２は断熱管を示す。断熱管２は、内側
断熱管２１と、その外側に設けられた断熱層２２と、そ
れを包被する外側断熱管２３と、その外側に設けられた
防食層２４とから構成されている。内側断熱管２１は、
図２および図３に示すように、厚さ５mmのエチレンプロ
ピレンゴム管３１と、その内側および外側に厚さ１．５
mm、幅１０mmの複数のステンレス製平角条３２を螺旋巻
きして形成してなる第１の金属補強条層３２と、第１の
金属補強条層３２上に厚さ１．５mm、幅１０mmの複数の
ステンレス製略Ｃ型条を螺旋巻きして形成してなる第２
の金属補強条層３３とから構成されている。第２の金属
補強条層３２は、隣り合う略Ｃ型条が向きを変えて配置
され、その端部同士が係合して繋がるようにして設けら
れている。この内側断熱管２１は、破壊内圧強度が２０
ＭＰａ程度であり、常時使用内圧は１０ＭＰａとするこ
とが可能である。In the figure, 2 indicates a heat insulating tube. The heat insulating pipe 2 is composed of an inner heat insulating pipe 21, a heat insulating layer 22 provided on the outer side thereof, an outer heat insulating pipe 23 covering the heat insulating layer 22, and an anticorrosive layer 24 provided on the outer side thereof. The inner heat insulating pipe 21 is
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the ethylene propylene rubber pipe 31 having a thickness of 5 mm and the thickness 1.5 inside and outside
mm, width 10 mm, and a first metal reinforcing strip layer 32 formed by spirally winding a plurality of stainless steel flat strips 32, and a thickness of 1.5 mm and a width of 10 mm on the first metal reinforcing strip layer 32. Second formed by spirally winding a plurality of stainless steel C-shaped strips
And the metal reinforcing strip layer 33. The second metal reinforcing strip layer 32 is provided such that adjacent substantially C-shaped strips are arranged with their orientations changed, and the ends thereof are engaged and connected. This inner heat insulating pipe 21 has a breaking internal pressure strength of 20.
It is about MPa, and it is possible to constantly set the internal pressure to 10 MPa.

【００２５】断熱層２２は、積層真空断熱材により構成
されており、外側断熱管２３には、アルミ波付け管が用
いられている。さらに、防食層２４は、ポリ塩化ビニル
により構成されている。The heat insulating layer 22 is made of a laminated vacuum heat insulating material, and the outer heat insulating tube 23 is an aluminum corrugated tube. Furthermore, the anticorrosion layer 24 is made of polyvinyl chloride.

【００２６】超電導導体１は断熱管２内に内挿されてお
り、断熱管２と超電導体１との間に形成されている流路
３には、極低温冷媒として液体窒素が通流されている。
また、超電導導体１のフォーマー１１内部にも液体窒素
が通流されている。The superconducting conductor 1 is inserted in the heat insulating tube 2, and the flow path 3 formed between the heat insulating tube 2 and the superconductor 1 is filled with liquid nitrogen as a cryogenic refrigerant. There is.
Liquid nitrogen is also passed through the inside of the former 11 of the superconducting conductor 1.

【００２７】上記構成を有する超電導ケーブルは、最大
使用内圧（図５における超電導ケーブル入口の圧力）Ｐ
１＝１０ＭＰａ、最低使用内圧（図５における超電導ケ
ーブル出口の圧力）Ｐ２＝０．５ＭＰａであり、式
（２）より圧力降下ΔＰ＝９．５ＭＰａである。また、
最低使用温度（図５における超電導ケーブル入口の温
度）Ｔ１＝７０Ｋ、最高使用温度（図５における超電導
ケーブル出口の温度）Ｔ２＝７７Ｋであり、式（１）よ
り温度上昇ΔＴ＝７Ｋである。この数値から冷却ステー
ション間隔を算出すると、この超電導ケーブルの冷却ス
テーション間隔は９５kmとすることができる。The superconducting cable having the above structure has a maximum working internal pressure (pressure at the superconducting cable inlet in FIG. 5) P.
1 = 10 MPa, the minimum working internal pressure (pressure at the superconducting cable outlet in FIG. 5) P2 = 0.5 MPa, and the pressure drop ΔP = 9.5 MPa from the equation (2). Also,
The minimum operating temperature (the temperature of the superconducting cable inlet in FIG. 5) T1 = 70K, the maximum operating temperature (the temperature of the superconducting cable outlet in FIG. 5) T2 = 77K, and the temperature increase ΔT = 7K from the equation (1). When the cooling station interval is calculated from this numerical value, the cooling station interval of this superconducting cable can be set to 95 km.

【００２８】また、防食層２４の外径は約２００mmであ
り、この防食層２４の外側にクッション層と鉄線鎧層を
施すことにより、海底部が９０km程度のケーブル長で海
底敷設も可能となる。The outer diameter of the anticorrosion layer 24 is about 200 mm. By providing a cushion layer and an iron wire armor layer on the outside of the anticorrosion layer 24, it is possible to lay the seabed with a cable length of about 90 km at the seabed. .

【００２９】（比較例１）図４に示す超電導ケーブル
は、内側断熱管４１ａを除いては図１に示す実施例１の
超電導ケーブルと同じ構成を有している。この超電導ケ
ーブルでは、内側断熱管４１ａとして厚さ０．８mmであ
るステンレス製波付け管を用いている。(Comparative Example 1) The superconducting cable shown in FIG. 4 has the same structure as the superconducting cable of Example 1 shown in FIG. 1 except for the inner heat insulating tube 41a. In this superconducting cable, a corrugated stainless steel pipe having a thickness of 0.8 mm is used as the inner heat insulating pipe 41a.

【００３０】上記構成を有する超電導ケーブルは、破壊
内圧強度が４ＭＰａ以上である。しかしながら、４ＭＰ
ａ以上では、内圧による内側断熱管の変形が、内圧を除
去したときに内側断熱管が完全に復元できないレベルま
で接近するので、常時使用内圧は最高でも約２ＭＰａし
かとれない。また、この超電導ケーブルは、最大使用内
圧Ｐ１＝２ＭＰａ、最低使用内圧Ｐ２＝０．５ＭＰａで
あるので、式（２）より圧力降下ΔＰ＝１．５ＭＰａで
ある。また、最低使用温度Ｔ１＝７０Ｋ、最高使用温度
Ｔ２＝７７Ｋであるので、式（１）より温度上昇ΔＴ＝
７Ｋである。さらに、超電導導体、液体窒素の流路のサ
イズ、および断熱管の断熱性能は図１に示す超電導ケー
ブルと同一であるので、液体窒素の流量も同一である。
したがって、この数値から冷却ステーション間隔を算出
すると、この超電導ケーブルの冷却ステーション間隔
は、ΔＰの減少に比例して短くなり１５kmとなる。The superconducting cable having the above structure has a breaking internal pressure strength of 4 MPa or more. However, 4MP
Above a, the deformation of the inner heat-insulating pipe due to the internal pressure approaches the level at which the inner heat-insulating pipe cannot be completely restored when the inner pressure is removed, so the internal pressure at all times can be at most about 2 MPa. Further, since this superconducting cable has the maximum working internal pressure P1 = 2 MPa and the minimum working internal pressure P2 = 0.5 MPa, the pressure drop ΔP = 1.5 MPa from the equation (2). Further, since the minimum operating temperature T1 = 70K and the maximum operating temperature T2 = 77K, the temperature rise ΔT = from the equation (1).
It is 7K. Furthermore, since the superconducting conductor, the size of the liquid nitrogen flow path, and the heat insulating performance of the heat insulating tube are the same as those of the superconducting cable shown in FIG. 1, the liquid nitrogen flow rate is also the same.
Therefore, when the cooling station interval is calculated from this numerical value, the cooling station interval of this superconducting cable is shortened in proportion to the decrease of ΔP to be 15 km.

【００３１】（比較例２）図６に示す超電導ケーブル
は、内側断熱管４１ａを除いては図１に示す実施例１の
超電導ケーブルと同じ構成を有している。この超電導ケ
ーブルでは、内側断熱管４１ａとして厚さ５mmであるス
テンレス製直管を用いている。Comparative Example 2 The superconducting cable shown in FIG. 6 has the same structure as the superconducting cable of Example 1 shown in FIG. 1 except for the inner heat insulating tube 41a. In this superconducting cable, a stainless steel straight pipe having a thickness of 5 mm is used as the inner heat insulating pipe 41a.

【００３２】上記構成を有する超電導ケーブルは、その
常時使用内圧が図１に示す超電導ケーブルと同様に１０
ＭＰａとすることが可能である。これにより、冷却ステ
ーション間隔も図１に示す超電導ケーブルと同様に９５
kmとすることができる。しかしながら、内側断熱管４１
ａは内径が１２０mmの直管で肉厚も５mmあるため、屈曲
性が悪く、長尺のものをドラムに巻き取りながら製造す
ることはできず、ドラムごと輸送することが不可能であ
る。したがって、十数ｍ程度のものを敷設現場で接続し
なければならない。The superconducting cable having the above structure has a constant internal pressure of 10% as in the superconducting cable shown in FIG.
It can be MPa. As a result, the cooling station spacing is 95% as in the superconducting cable shown in FIG.
Can be km. However, the inner insulation pipe 41
Since a has a straight tube with an inner diameter of 120 mm and a wall thickness of 5 mm, it has poor flexibility and cannot be manufactured while winding a long product on a drum, and it is impossible to transport it together with the drum. Therefore, it is necessary to connect a cable of about a dozen meters at the laying site.

【００３３】[0033]

【発明の効果】以上説明した如く本発明の超電導ケーブ
ルは、合成樹脂製の管状体の内側および／または外側に
複数の金属補強条で構成される層が形成されてなる内側
断熱管を設けたもので、極低温冷媒の断熱管の使用内圧
をより高くすることができ、それにより、冷却ステーシ
ョン間隔を広げることができる。したがって、１００km
程度の冷却ステーション間隔を必要とする海底敷設超電
導ケーブルの実現が可能になる。また、本発明の超電導
ケーブルは、屈曲性に優れるので、長尺での超電導ケー
ブルの製造および輸送が容易である。As described above, the superconducting cable of the present invention is provided with the inner heat-insulating pipe in which the layer made of a plurality of metal reinforcing strips is formed inside and / or outside the tubular body made of synthetic resin. However, it is possible to increase the working internal pressure of the heat insulating pipe of the cryogenic refrigerant, thereby increasing the cooling station interval. Therefore, 100 km
It is possible to realize a submarine laid superconducting cable that requires a certain cooling station interval. In addition, since the superconducting cable of the present invention has excellent flexibility, it is easy to manufacture and transport the superconducting cable in a long length.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の超電導ケーブルの一実施例を示す断面
図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a superconducting cable of the present invention.

【図２】本発明の超電導ケーブルの内側断熱管の一部を
示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a part of an inner heat-insulating tube of the superconducting cable of the present invention.

【図３】本発明の超電導ケーブルの内側断熱管の一部を
示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a part of an inner heat insulating tube of the superconducting cable of the present invention.

【図４】従来の超電導ケーブルの一例を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional superconducting cable.

【図５】従来の超電導ケーブルを用いたシステムを示す
概略図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a system using a conventional superconducting cable.

【図６】従来の超電導ケーブルの他の例を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing another example of a conventional superconducting cable.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…超電導導体、２…断熱管、３…流路、１１…フォー
マー、１２…第１の超電導層、１３…電気絶縁層、１４
…第２の超電導層、２１…内側断熱管、２２…断熱層、
２３…外側断熱管、２４…防食層、３１…エチレンプロ
ピレンゴム管、３２…ステンレス製平角条、３３…第２
の金属補強条層、４３…流路。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Superconducting conductor, 2 ... Adiabatic tube, 3 ... Flow path, 11 ... Former, 12 ... First superconducting layer, 13 ... Electrical insulating layer, 14
... second superconducting layer, 21 ... inner heat insulating tube, 22 ... heat insulating layer,
23 ... Outer heat-insulating pipe, 24 ... Anticorrosion layer, 31 ... Ethylene propylene rubber pipe, 32 ... Stainless rectangular strip, 33 ... Second
Metal reinforcing strip layer, 43 ... Flow path.

フロントページの続き (72)発明者 荒川 文生 東京都中央区銀座６丁目15番１号 電源開 発株式会社工務部内 (72)発明者 荻本 和彦 東京都中央区銀座６丁目15番１号 電源開 発株式会社開発計画部内 (72)発明者 斉木 光一 東京都中央区銀座６丁目15番１号 電源開 発株式会社技術開発部内Continuation of the front page (72) Inventor Fumio Arakawa 6-15-1, Ginza, Chuo-ku, Tokyo Power supply development Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiko Ogimoto 6-15-1, Ginza, Chuo-ku, Tokyo Power supply opening Development Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Saiki 6-15-1, Ginza, Chuo-ku, Tokyo Power Development Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】管状体からなるフォーマー上に超電導層が
形成されてなる超電導導体（１）と、 内側断熱管（２）上に断熱層（２２）が形成され、前記
超電導導体（１）が内挿される断熱管（２）と、 前記断熱管（２）と前記超電導導体（１）との間に形成
された極低温冷媒流路（４３）とを具備し、 前記内側断熱管（２１）は、合成樹脂製の管状体（３
１）の内側および／または外側に金属補強条で構成され
る層が形成されてなることを特徴とする超電導ケーブ
ル。1. A superconducting conductor (1) having a superconducting layer formed on a former made of a tubular body, and a heat insulating layer (22) formed on an inner heat insulating pipe (2), said superconducting conductor (1) An inner heat insulating pipe (21), comprising: a heat insulating pipe (2) to be inserted; and a cryogenic refrigerant flow channel (43) formed between the heat insulating pipe (2) and the superconducting conductor (1). Is a synthetic resin tubular body (3
A superconducting cable characterized in that a layer composed of a metal reinforcing strip is formed inside and / or outside of 1).
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Cited By (3)

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JP2008287896A (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Furukawa Electric Co Ltd:The Superconductive cable
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