WO2007119654A1 - 超電導ケーブルの製造方法 - Google Patents

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WO2007119654A1
WO2007119654A1 PCT/JP2007/057443 JP2007057443W WO2007119654A1 WO 2007119654 A1 WO2007119654 A1 WO 2007119654A1 JP 2007057443 W JP2007057443 W JP 2007057443W WO 2007119654 A1 WO2007119654 A1 WO 2007119654A1
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layer
heat insulating
tube
insulating material
core
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Application number
PCT/JP2007/057443
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yuichi Ashibe
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries, Ltd. filed Critical Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/14—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by the disposition of thermal insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a superconducting cable comprising a cable core having a superconducting conductor layer and a heat insulating tube for housing the core.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a superconducting cable that can reduce moisture contained in an electrical insulating layer provided on the outer periphery of a superconducting conductor layer or a heat insulating material layer provided in a heat insulating tube.
  • This superconducting cable 100 has a configuration in which three cores 110 are housed in a heat insulating tube 120.
  • Each core 110 is composed of a former 111, a superconducting conductor layer 112, an electric insulating layer 113, and an external superconducting layer 114 in order from the center.
  • the former 111 is formed by twisting strands of normal conducting material such as copper, and a superconducting conductor layer 112 is formed on the former 111 by winding a superconducting wire in a spiral manner in multiple layers.
  • a typical superconducting wire is a tape-like one in which a plurality of filaments made of an oxide superconducting material are arranged in a silver sheath.
  • An insulating paper 113 such as kraft paper or a semi-synthetic insulating paper such as PPLP (registered trademark) is wound on the superconducting conductor layer 112 to form an electrical insulating layer 113.
  • the external superconducting layer 114 is formed by winding the superconducting wire.
  • a protective layer 115 is formed by winding an insulating paper such as kraft paper on the external superconducting layer 114, and the cable core 110 is manufactured.
  • the heat insulating pipe 120 has a double structure including an inner pipe 121 and an outer pipe 122.
  • the two pipes 121 and 122 are a flat pipe having a smooth surface or a corrugated pipe having excellent flexibility. Is used (see Patent Document 1).
  • a heat insulating material (not shown) is wound around the outer periphery of the inner tube 121, and a heat insulating material layer is provided between the inner tube 121 and the outer tube 122.
  • a typical insulation is super insulation (trade name) in which aluminum is deposited on the surface of a polyester film.
  • a vacuum is drawn between 121 and the outer tube 122.
  • An anticorrosion layer 123 is provided outside the heat insulating tube 120.
  • the superconducting cable 100 including the cable core 110 and the heat insulating tube 120 is used during operation.
  • a space formed between the inner peripheral surface of the inner pipe 121 and the outer peripheral surface of the core 110 is filled with a cooling medium such as liquid nitrogen and distributed to cool the superconducting conductor layer 112 and the outer superconducting layer 114.
  • the electric insulating layer 113 is in a state of being impregnated with the refrigerant.
  • Patent Document 2 describes that aluminum is extruded on the outer periphery of a cable core to form an inner tube (see Patent Document 2 FIG. 6). After the heat insulating material is wound around the outer periphery of these inner tubes, the outer tube is provided on the outer periphery of the heat insulating material layer in the same manner as the inner tube.
  • Patent Document 1 JP 2001-4076 A
  • Patent Document 2 JP 2001-67950 A
  • the formation of the inner tube and the outer tube is usually performed in the atmosphere. Therefore, during the formation of the inner and outer pipes, the electrical insulation layer provided in the cable core and the heat insulation layer provided on the outer periphery of the inner pipe absorb moisture in the air, and the electric insulation layer and the heat insulation layer are excessive. There is a problem that it may contain moisture.
  • Insulating paper often used as a material for forming an electrical insulating layer or an insulating material including insulating paper tends to absorb moisture when exposed to the air, which is likely to absorb moisture. Therefore, even if an insulating material that has been dried in advance is used, the electrical insulation layer absorbs moisture in the atmosphere by forming the electrical insulation layer and the inner tube in the atmosphere. In addition, when the inner tube is provided on the outer periphery of the core, the moisture contained in the electrical insulating layer escapes to the outside. If the electric insulation layer contains excessive moisture, when the refrigerant is filled in the inner tube in this state, the moisture in the insulation layer is cooled and solidified by the refrigerant, and the solidified product transports the refrigerant.
  • a cooling system equipped with a tank, a refrigerator, etc. is placed on the power supply line using the superconducting cable, and the refrigerant adjusted to an appropriate temperature and transport pressure by the cooling system is caped. If the refrigerant is heated up due to intrusion heat or friction during transportation, the refrigerant is discharged from the cable and returned to the cooling system!
  • This cooling system, the inner pipe of the superconducting cable, and the refrigerant transport pipe connecting them form a refrigerant transport path. There may be a part with a relatively small cross-sectional area in the refrigerant transport path.
  • the refrigerant transport path is blocked. There is a fear. If the refrigerant transport path is blocked, the appropriate temperature refrigerant cannot be supplied to the superconducting cable, and the core cannot be cooled properly. Therefore, the superconducting conductor layer and the external superconducting layer cannot be maintained in the superconducting state, and in the worst case, the operation of the line must be stopped.
  • some heat insulating materials which are the material for forming the heat insulating material layer, absorb moisture when exposed to the atmosphere, as in the case of the above insulating materials. Therefore, when the heat insulating material layer and the outer tube are formed in the air, the heat insulating material layer may absorb moisture in the air. When moisture is present in the heat insulating material layer, the vaporization of the moisture may reduce the vacuum degree of the heat insulating tube. After the outer tube is formed on the outer periphery of the heat insulating material layer, the water in the heat insulating material layer can be substantially removed by evacuating the inner tube and the outer tube.
  • the moisture content of the heat insulating material layer is large, it takes a long time for the evacuation. For example, vacuuming between the inner tube and the outer tube is performed by heating the entire cable and sucking from one end side of the cable. For this reason, long superconducting cables of several hundred meters to several kilometers require a long time for evacuation in the first place, but if the moisture content in the heat insulating material layer is large, more water is vaporized and exhausted. Time is required. If the time is shortened, moisture remains, which may vaporize and lower the vacuum. Since the heat insulation pipe is required to maintain an ultra-high vacuum state for a long period of time, it is necessary to sufficiently drain the water that causes a decrease in the degree of vacuum.
  • a main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a superconducting cable that can contain a water content of an electric insulating layer and a heat insulating material layer and can manufacture a superconducting cable.
  • the present invention reduces the moisture content in the electrical insulating layer and the heat insulating material layer by making a vacuum state before forming the inner tube and the outer tube, and subsequently maintains the vacuum state while maintaining the vacuum state.
  • the above objective is achieved by forming tubes and outer tubes.
  • the method for producing a superconducting cable of the present invention has a double structure comprising a cable core having an electrical insulating layer on the outer periphery of a superconducting conductor layer, an inner tube and an outer tube, and a heat insulating tube for housing the core. It is a superconducting cable that has the following steps 1-3.
  • the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention is a superconducting device comprising a cable core having a superconducting conductor layer, a double structure composed of an inner tube and an outer tube, and a heat insulating tube for housing the core. It manufactures conducting cables and has the following processes of ⁇ and ⁇ .
  • the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention includes both a step relating to moisture reduction of the electrical insulating layer and formation of an inner tube, and a step relating to moisture reduction of the heat insulating material layer and formation of an outer tube.
  • the superconducting cable manufacturing method of the present invention has a double structure consisting of a cable core having an electrical insulating layer on the outer periphery of a superconducting conductor layer, an inner tube and an outer tube, and a heat insulating tube that accommodates the core.
  • a superconducting cable comprising the following steps 1-5.
  • the present invention manufactures a superconducting cable having a cable core having a superconducting conductor layer and a heat insulating tube for housing the core.
  • a superconducting cable is basically formed by forming a cable core and then forming a heat insulation pipe on its outer periphery, or forming a cable core and a heat insulation pipe separately, and then inserting the core into the heat insulation pipe.
  • the insulation tube is evacuated.
  • a superconducting cable is laid in a state where the heat insulation pipe is vacuumed, a power supply line is constructed, a refrigerant is introduced into the heat insulation pipe, and the line is operated with the refrigerant flowing.
  • a configuration in which a central force also has a former, a superconducting conductor layer, and an electrical insulating layer in this order can be given.
  • an external superconducting layer made of a superconducting material Similar to the superconducting conductor layer on the outer periphery of the electric insulating layer, an external superconducting layer made of a superconducting material, a structure having a protective layer on the outer periphery, and between the superconducting conductor layer and the electric insulating layer, the electric insulating layer and the outer superconducting layer, A structure having a semiconductive layer between them can be obtained.
  • the former is formed in a solid shape or a hollow shape from a normal conductive material, for example, a conductive metal material such as copper or aluminum. More specifically, for example, a plurality of coated copper wires having an insulating layer such as enamel are twisted and formed.
  • the superconducting conductor layer is formed, for example, by winding a wire made of an oxide superconducting material, typically a superconducting material, typically a 2223 series superconducting material, around the former in a single layer or multiple layers.
  • an interlayer insulating layer may be provided.
  • the interlayer insulating layer is provided by winding an insulating paper such as kraft paper.
  • An electrical insulating layer is formed on the outer periphery of the superconducting conductor layer.
  • the insulating material forming the electrical insulation layer may be plastic, but it is easy to impregnate the coolant. What contains the insulating paper represented by the soft paper is suitable. Specific examples include insulating paper such as kraft paper and semi-synthetic insulating paper made of insulating paper and plastic film. As the semi-synthetic insulating paper, for example, PPLP (registered trademark) in which a polypropylene film is laminated on kraft paper can be used. Since these insulating materials using insulating paper are likely to absorb moisture when exposed to the atmosphere, it is preferable to reduce the moisture content by drying before forming the electrical insulating layer.
  • drying method examples include spraying dry air on the insulating material, heating the insulating material, and placing the insulating material in a container and evacuating.
  • the electrical insulating layer is formed by winding such an insulating material around the outer periphery of the superconducting conductor layer.
  • the insulating material is, for example, in a tape shape (strip shape) so as to be easily wound.
  • the inner semiconductive layer may be formed by winding carbon paper or the like on the outer periphery of the superconducting conductor layer.
  • the electrical insulating layer is formed on the outer periphery of the internal semiconductive layer.
  • the external superconducting layer may be formed by winding a wire made of a superconducting material into a single layer or multiple layers in the same manner as the superconducting conductor layer.
  • the outer semiconductive layer may be formed by winding carbon paper or the like on the outer periphery of the electric insulating layer. At this time, the external superconducting layer is formed on the outer periphery of the external semiconductive layer.
  • the protective layer when a protective layer is provided on the outer periphery of the external superconducting layer, the protective layer may be formed by winding insulating paper such as kraft paper on the outer periphery of the external superconducting layer.
  • the heat insulation pipe for housing the cable core having the above configuration will be described later.
  • the cable core which has an electrically insulating layer is obtained by the above-mentioned procedure.
  • the cable core is subjected to a treatment for reducing moisture contained in the electrical insulating layer. Therefore, in the present invention, the cable core is allowed to be produced in the atmosphere.
  • the present invention proposes heating the cable core in a vacuum state as the moisture reduction process. By heating the cable core, moisture contained in the electrical insulating layer is efficiently vaporized, and by evacuation, the vaporized gas (water vapor) can be efficiently removed outside the core.
  • a dry container that can be evacuated and heated is used.
  • a heating device for heating the core If the cable core is wound around a drum, it can be easily stored in a dry container even if it is long.
  • the drying container is rotatably arranged on the bottom surface of the main body, and includes a turntable on which the drum is mounted and a driving device that rotates the turntable. The driving device rotates the turntable to rotate the drum. It is possible to rotate the cable core so that the cable core is fed out to the inner pipe forming device side described later.
  • a structure in which a drum and a turntable are integrated may be used.
  • the cable core is wound around one drum after formation, and is wound around the drum of the turntable, or the formed core is wound around the drum of the turntable.
  • the main body that houses the cable core shall be sealed by closing the lid.
  • the heating unit may be arranged inside the main body, but may be arranged outside the main body and the lid part to heat the cable core via the main body and the lid part.
  • a pipe is arranged along the outer periphery of the main body and the lid, and a configuration in which a heating fluid such as heated steam is introduced and distributed through the pipe, and a heater is arranged on the outer periphery of the main body and the lid, etc. Can be mentioned.
  • the cable core is housed in the main body, the lid is closed and the inside of the main body is sealed, and then the core is heated by the heating unit, This is done by evacuating the inside of the main unit with a vacuum device.
  • a high vacuum such as electrical insulating layer is properly determined in Yogu adiabatic pipe as long as being Drying (1 X 10- 3 ⁇ 1 X 10- 5 Pa extent)
  • a relatively low vacuum may be used.
  • a specific example is about IX 10- 1 ⁇ 10Pa.
  • the specific water content of the dried electrical insulating layer is about 3% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less.
  • the production method of the present invention can be applied not only to the production of a single-core cable having one cable core in a heat insulating pipe, but also to the production of a multi-core cable having two or more cable cores.
  • a multi-core cable usually after forming a cable core, a predetermined number of cores are twisted and stored in a heat insulating tube. Therefore, when manufacturing a multi-core cable, a predetermined number of cores may be twisted together and subjected to the moisture reduction treatment, and then the core subjected to the moisture reduction treatment may be twisted together. In the latter case, it is preferable to prepare a predetermined number of the cores that have been subjected to the moisture reduction treatment and subsequently perform twisting in a vacuum state.
  • a twisting machine used for twisting the core is disposed in a twisting vacuum chamber, and the vacuum chamber is maintained in the same vacuum state as the drying container.
  • a plurality of cores are housed in one drying container to perform the moisture reduction treatment, and the drying container is connected to the twisting vacuum chamber so that each core is supplied to the twisting machine.
  • Each core is housed in a separate drying container to perform the above moisture reduction process, and these drying containers are connected to the twisting vacuum chamber so that each drying capacity can be supplied to the twisting machine.
  • the vacuum device provided in the drying container is adjusted so that each drying container and the vacuum chamber for twisting have the same degree of vacuum.
  • a vacuum device may be provided in the twisting vacuum chamber so that the degree of vacuum can be adjusted.
  • the drying container and the twisting vacuum chamber may be connected by a guide pipe that maintains a vacuum state similar to that of the drying container, and the cable core may be introduced into the vacuum chamber through the pipe.
  • a guide roller may be provided inside the guide pipe, and the cable core may be sent out to the twister side.
  • the cable core (including a twisted product) obtained as described above is accommodated in a heat insulating tube.
  • This heat insulation pipe has a double structure consisting of an inner pipe and an outer pipe, and a vacuum is drawn between the inner pipe and the outer pipe.
  • a heat insulating material layer such as a heat insulating material is provided on the outer periphery of the inner tube.
  • an inner tube forming method an extrusion method in which an inner tube forming material is extruded and formed on the outer periphery of the cable core, or a plate-like material that forms the inner tube on the outer periphery of the core is arranged, and a plate-like member is formed. There is a welding method in which both edges of the two are butted and welded together.
  • an inner tube is formed using an extruder.
  • the inner tube is formed so that the inner peripheral surface of the inner tube is in close contact with the outer peripheral surface of the core, the space capacity surrounded by the outer peripheral surface of the core and the inner peripheral surface of the inner tube is insufficient, and the refrigerant is sufficiently supplied.
  • an extruder that can form an inner tube having a sufficient space between them. More specifically, an extruder capable of forming a cylindrical inner tube having a predetermined clearance between the outer peripheral surface of the core and the inner peripheral surface of the inner tube is used.
  • the forming material include metal materials with excellent flexibility such as lead and aluminum, and metal materials with excellent strength such as stainless steel.
  • a supply machine that supplies a plate-shaped material, a forming machine that curves the supplied plate-shaped material, and a welding machine that welds a seam of the plate-shaped material are used to connect the inner pipe.
  • the welding method it is formed so as to be an inner tube having a predetermined space, similarly to the above extrusion method.
  • the forming material includes a metal plate having excellent strength such as stainless steel.
  • an inner pipe forming device such as an extruder or a welding machine is arranged.
  • the extruder is connected to the drying container so that the portion where the core is inserted in the extruder is maintained in the same vacuum state as the drying container.
  • a guide pipe that maintains the same vacuum state as that of the drying container may be connected between the vacuum container and the extruder, and the cable core may be introduced into the extruder through this pipe.
  • a guide roller may be provided inside the guide pipe, and the core may be sent out to the extruder side.
  • the inner tube that has passed through the extruder is exposed to the atmosphere. Therefore, when the end portion is open, the cable core located at the end portion of the inner pipe may absorb moisture in the atmosphere. Therefore, it is preferable to seal the end of the inner tube so that the end of the cable core is not exposed to the atmosphere. The same applies to the welding method described later.
  • the degree of vacuum is substantially equal. Therefore, for example, the atmosphere in which the drying container and the portion where the cable core is inserted in the extruder may be the same, or in the case where the two are separated, the degree of vacuum of the both is the same. Good.
  • a vacuum device common to the drying container and the extruder is used so that the degree of vacuum is approximately the same.
  • a separate vacuum device is provided, and each vacuum device is adjusted so that the degree of vacuum is the same.
  • the degree of vacuum of each vacuum device may be varied within an allowable range. The matters described in this stage are the same in the case of the welding process described later.
  • an inner pipe forming device such as the above-described supply machine, molding machine, or welder is disposed in the inner pipe forming vacuum chamber, and this vacuum chamber is connected to the drying container. It can be mentioned that the same vacuum state is maintained.
  • the vacuum device provided in the drying container is adjusted so that each drying container and the inner tube forming vacuum chamber have the same degree of vacuum.
  • This vacuum chamber may also be equipped with a separate vacuum device so that the degree of vacuum can be adjusted.
  • a guide pipe that maintains a vacuum state similar to that of the drying container may be connected between the drying container and the inner tube forming vacuum chamber, and the cable core may be introduced into the vacuum chamber through the pipe. . Even if you have a guide roller inside the guide pipe, send the core to the inner tube forming device side.
  • the inner tube formed by the above-described extrusion method or welding method has a smooth flat tube with no irregularities on the surface.
  • the inner tube may be a flat tube, but it is excellent in flexibility when it is a corrugated tube having a corrugated surface.
  • irregularities are formed on the surface of the flat tube by a corrugating machine.
  • the corrugating process may be performed in a vacuum state, but since it is performed after the cable core is covered with the inner tube, it may be performed in the atmosphere.
  • corrugating is performed in a vacuum state, for example, a corrugator is disposed in the inner tube forming vacuum chamber.
  • a core-integrated housing in which the cable core is housed in the inner tube is obtained.
  • the electrical insulation layer of the cable core in the obtained core-integrated article is reduced in moisture content by the moisture reduction treatment, and the reduced state is maintained by subsequently forming the inner tube in a vacuum state.
  • the A heat insulating material is wound around the outer periphery of such a core-integrated material to form a heat insulating material layer, and an outer tube is formed on the outer periphery thereof.
  • the outer tube may be formed by extrusion as with the inner tube, or may be formed by welding.
  • the material for forming the outer tube may be the same as that of the inner tube, and may be the same as or different from the inner tube.
  • the outer tube may be the same shape as the inner tube or a different shape, whether it is a flat tube or a corrugated tube.
  • the heat insulating material include a material obtained by laminating a plastic mesh and a metal foil, for example, super insulation (hereinafter referred to as SI) in which aluminum is deposited on the surface of a polyester film. like this
  • SI super insulation
  • the heat insulating material is preferably in the form of a tape (strip shape) so that it can be easily wound around the outer periphery of the inner tube.
  • the SI and the heat insulating material are easy to absorb moisture! For this reason, when the heat insulating material layer is formed in the atmosphere, or when the outer tube is formed in the air after the heat insulating material layer is formed, the moisture content of the heat insulating material layer may increase. Therefore, in the present invention, it is proposed to form the heat insulating material layer and the outer tube in a vacuum state to reduce the moisture content of the heat insulating material layer. That is, in the present invention, the outer tube is formed without exposing the heat insulating material layer to the atmosphere after the heat insulating material layer is formed.
  • a winding machine that winds the heat insulating material around the outer periphery of the inner tube is disposed in the vacuum chamber for forming the heat insulating material layer, and the heat insulating material is wound.
  • This vacuum chamber is provided with a vacuum device capable of evacuation.
  • the inner tube is wound around a drum, and the drum is rotated, introduced into the vacuum chamber, and sent to the winding machine.
  • the inlet of the inner tube in the vacuum chamber has a sealing structure that does not break the vacuum state of the vacuum chamber.
  • the drum may be stored in a vacuum chamber.
  • the inner tube When forming the heat insulating material layer, the inner tube may be a core-integrated material in which a cable core is accommodated or in a state in which the core is accommodated.
  • the inner pipe When forming a thermal insulation material layer in a state where the core is housed in the inner pipe, the inner pipe is produced and wound around the drum, and the inner pipe is drawn out from the drum force and is placed on the outer circumference of the inner pipe. After forming the outer pipe on the outer periphery of the heat insulating material layer, the cable core is housed in the inner pipe.
  • the winding machine can use the equipment normally used for forming the heat insulating material layer.
  • the degree of vacuum during the formation of the heat insulating material layer may be a relatively low vacuum that is as high as that required for a heat insulating tube as long as the heat insulating material layer is appropriately dried.
  • a specific example is about IX 10- 1 ⁇ 10Pa.
  • the outer tube is formed while maintaining this vacuum state.
  • the method and material for forming the outer tube may be the same as those for the inner tube described above. In other words, use extrusion methods and welding methods, and use metal materials such as aluminum, lead, and stainless steel.
  • an outer tube may be formed by arranging an outer tube forming device such as an extruder or a welder so that a vacuum state similar to the vacuum chamber for forming the heat insulating material layer is maintained.
  • the portion where the insulating material integrated body including the heat insulating material layer is inserted on the outer periphery of the inner tube in the extruder is the same as the vacuum chamber for forming the heat insulating material layer.
  • the extruder is connected to the same vacuum chamber so that the vacuum state is maintained.
  • a guide that maintains a vacuum state similar to that in the vacuum chamber is connected between the vacuum chamber and the extruder, and the insulation-integrated material is introduced into the extruder through the pipe.
  • a guide roller may be provided inside the guide pipe, and the inner pipe may be sent to the extruder side.
  • the outer tube that has passed through the extruder is exposed to the atmosphere.
  • the heat insulating material layer located at the end portion of the outer pipe may absorb moisture in the atmosphere. Therefore, it is preferable to seal between the inner tube and the outer tube at the end portions of the inner tube and the outer tube so that the heat insulating material layer does not come into contact with the atmosphere. The same applies to the welding method described later.
  • an outer tube forming device such as a supply machine, a molding machine, and a welding machine is arranged in the outer tube forming vacuum chamber.
  • the vacant chamber is configured to be maintained in the same vacuum state as the vacuum chamber for forming a heat insulating material layer.
  • the vacuum device provided in the heat insulating material layer forming vacuum chamber is adjusted so that the heat insulating material layer forming vacuum chamber and the outer tube forming vacuum chamber have the same degree of vacuum.
  • the vacuum chamber for forming the outer tube may be provided with a separate vacuum device so that the degree of vacuum can be adjusted.
  • a guide pipe that maintains the same vacuum state as the heat insulation material layer forming vacuum chamber is connected between the two vacuum chambers, and the insulating material integrated container is connected to the vacuum tube chamber for forming the outer tube through this pipe. It is good also as a structure made to introduce in.
  • the guide pipe may be provided with a guide roller, and the heat insulating material integrated product may be sent to the outer tube forming apparatus side.
  • the outer tube formed by the above-described extrusion method or welding method is a flat tube like the inner tube.
  • the outer tube may be a flat tube or a corrugated tube.
  • a corrugating machine is used as in the case of the inner tube.
  • the corrugating process may be performed in a vacuum state, but since it is performed after the heat insulating material layer is covered with the outer tube, it may be performed in the atmosphere.
  • a corrugator is disposed in a vacuum chamber for forming an outer tube.
  • an outer tube integrated product having an outer tube on the outer periphery of the heat insulating material layer is obtained.
  • the heat insulating material layer is formed in a vacuum state to reduce the moisture content, and subsequently the outer tube is formed in a vacuum state to reduce the reduced state. Is maintained.
  • a vacuum is drawn between the inner tube and the outer tube. If the inner pipe does not have a cable core, the core is sent out using a feeding device such as a pair of endless tracks, and the core is housed in the outer pipe integrated container. In this way, a superconducting cable in which the cable core is housed in the heat insulating tube is obtained.
  • the superconducting cable obtained as described above is evacuated to a predetermined degree of vacuum between the inner tube and the outer tube using a vacuum device.
  • the evacuation time can be reduced.
  • the moisture content is low, a high degree of vacuum can be reached in a relatively short time, and a high vacuum state can be maintained for a long time after sealing the heat insulating tube.
  • the heat-insulated pipe of the superconducting cable obtained by the present invention production process Oite 1.3 X 10- 3 MPa at room temperature (l.0 X 10- 5 torr) of about vacuum, even after sealing, at room temperature the vacuum state of about 0.6 7MPa (5.0 X 10- 3 torr ) can be maintained.
  • This evacuation is performed by winding the superconducting cable around a drum and winding it around the drum, so that even if the cable is long, both ends are arranged relatively close. Force Evacuation (evacuation) can be performed, and the evacuation time can be further shortened.
  • it if it is wound on a drum, it can be stored in a warehouse or transported to the laying site after evacuation.
  • the superconducting cable is in a state where the moisture content in the electrical insulating layer and the heat insulating material layer is reduced. Therefore, this superconducting cable can reach a desired degree of vacuum in a short time, and the vacuuming time can be shortened. Moreover, in the power supply line using this superconducting cable, the moisture contained in the electrical insulating layer is solidified during operation, and the solidified moisture does not block the refrigerant transport path and maintains a high vacuum state for a long time. It has a special effect.
  • the line is constructed with a superconducting cable in which the heat insulating pipe is evacuated, the line is operated by filling and circulating a refrigerant such as liquid nitrogen in the inner pipe.
  • the manufacturing method of the present invention in which the inner tube is formed so that the moisture content of the electrical insulation layer is reduced and maintained, the superconducting cable with a moisture content of the electrical insulation layer of 0.1% by mass or less is very small.
  • Such a superconducting cable can effectively prevent moisture contained in the electrical insulation layer from being solidified by the refrigerant during operation and blocking the refrigerant transport path by the solidified moisture.
  • the superconducting cable in which the moisture content of the heat insulating material layer is extremely low is provided by the manufacturing method of the present invention in which the outer tube is formed so that the moisture content of the heat insulating material layer is reduced and the state is maintained. be able to.
  • Such a superconducting cable can shorten the evacuation time as compared with the conventional case when evacuating the inner tube and the outer tube after forming the outer tube.
  • the superconducting cable that has been evacuated maintains a high vacuum state for a long time.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention that reduces moisture contained in an electrical insulating layer and forms an inner tube in a vacuum state.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention in which the moisture content of a heat insulating material layer is reduced and an outer tube is formed in a vacuum state.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a three-conductor packaged superconducting cable.
  • This manufacturing method is to manufacture a superconducting cable 100 having a cable core 110 having a superconducting conductor layer 112 as shown in FIG. 3 and a heat insulating tube 120 for housing the core 110.
  • the core 110 includes a former 111, a superconducting conductor layer 112, an electrically insulating layer 113, an outer superconducting layer 114, and a protective layer 115 in order of central force, and the heat insulating tube 120 has a double structure in which the inner tube 121 and the outer tube 122 also have force.
  • the present invention is particularly characterized in that a specific treatment is performed on the electrical insulating layer 113 and that the inner tube 121 of the heat insulating tube 120 is formed under specific conditions.
  • the superconducting cable is formed by the following steps: core formation ⁇ moisture reduction treatment of the electrical insulating layer ⁇ formation of the heat insulating tube. Note that after the heat insulating tube is formed, the heat insulating tube is evacuated. The superconducting cable including the vacuum heat insulation pipe is laid to construct a power supply line, and this line circulates a refrigerant such as liquid nitrogen between the inner pipe 121 of the heat insulation pipe 120 and the core 110. Drive.
  • a refrigerant such as liquid nitrogen between the inner pipe 121 of the heat insulation pipe 120 and the core 110.
  • the cable core 110 is formed in order from the center.
  • the former 111 is formed.
  • the form 111 is a core member that retains the shape of the superconducting conductor layer 112.
  • the former 111 becomes a flow path and has a function of suppressing damage to the conductor layer 112.
  • the former 111 has a stranded wire structure formed by twisting a plurality of coated wires each having a copper wire coated with an enamel insulation coating.
  • a superconducting conductor layer 112 is formed on the outer periphery of the former 111.
  • a Bi2223-based Ag alloy sheath tape wire manufactured by pressure sintering is used, and this tape wire is formed on the former 111 in multiple layers (four layers in this example). .
  • the winding direction of each layer is sszz in order of inner layer side force.
  • an electrical insulating layer 113 is formed on the outer periphery of the superconducting conductor layer 112.
  • an inner semiconductive layer (not shown) is provided on the inner peripheral side of the electrical insulating layer 113. Therefore, carbon paper is wound on the superconducting conductor layer 112 to form an internal semiconductive layer.
  • An electric insulating layer 113 is formed on the inner semiconductive layer.
  • the electrical insulating layer 113 is formed by winding an insulating material in multiple layers around the inner semiconductive layer.
  • PPLP registered trademark
  • the electrical insulating layer 113 is formed in a paper chamber where the humidity can be adjusted.
  • the humidity of the paper chamber is 20-30%.
  • the electrical insulating layer 113 that is, the former 111, the superconducting conductor layer 112, the inner semiconducting layer, the outer semiconducting layer described later, the outer superconducting layer 114, the protective layer 115, and the core are twisted in a normal atmosphere. To do.
  • the external superconducting layer 114 is formed on the outer periphery of the electrical insulating layer 113.
  • the external superconducting layer 114 is substantially the same size as the superconducting conductor layer 112 in AC transmission, and reverse current is induced to cancel the magnetic field generated by the superconducting conductor layer 112 to prevent leakage of the magnetic field to the outside. It functions as a shield, and can be used as a return path when the superconducting conductor layer 112 is used as a forward path in DC power transmission.
  • an external semiconductive layer (not shown) is provided on the outer peripheral side of the electrical insulating layer 113.
  • the external superconducting layer 114 is formed by winding a tape wire made of a superconducting material obtained by the same pressure sintering method as the superconducting conductor layer 112 on the external semiconductive layer in multiple layers (two layers in this example). To do.
  • the winding direction of each layer is S-S.
  • a protective layer 115 is formed on the outer periphery of the external superconducting layer 114.
  • the protective layer 115 mechanically protects the outer superconducting layer 114 and is formed of an insulating material to electrically insulate the superconducting layer 114 from the heat insulating tube (inner tube 121), thereby insulating the heat insulating tube. It is possible to prevent the induced current and return current from being shunted to 120. Therefore, in this example, the protective layer 115 is formed by winding a kraft paper on the external superconducting layer 114. [0046] Twisting of core>
  • the cable core 110 is formed.
  • three cores 110 such as a three-core cable as shown in FIG. 3 are prepared, and these cores 110 are twisted with a twisting machine to form a twisted product.
  • the obtained twisted product is wound up on a drum.
  • the twisted product of the core 110 is subjected to a treatment for reducing the moisture content of the electrical insulating layer 113.
  • the electrical insulating layer 113 is formed using an insulating material that has been dried in advance, but after that, the outer peripheral layers of the electrical insulating layer 113 are formed in the atmosphere.
  • the insulating layer 113 absorbs moisture during formation. Therefore, after forming the twisted product, a treatment for reducing or removing moisture contained in the electrical insulating layer 113 is performed. In particular, this process is performed in a vacuum state.
  • the inner tube 121 is continuously formed while maintaining the vacuum state at the time of the above treatment in order to prevent the electric insulating layer 113 from absorbing moisture again when the inner tube 121 of the heat insulating tube 120 is formed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention.
  • the apparatus includes a drying container 10 that can store a cable core (twisted product 1) and that can be evacuated and heated, and an extruder 20 that forms an inner tube on the outer periphery of the core fed from the drying container 10. And a guide pipe 30 disposed between the drying container 10 and the extruder 20 and connecting the two. Drying container 10 can store twisted product 1 wound around drum D
  • a bottomed cylindrical main body 11 A bottomed cylindrical main body 11, a lid (not shown) that can be opened and closed with respect to the main body 11, a vacuum device V that evacuates the inside of the main body 11 with the lid closed, and a main body 11
  • the drying container 10 can seal the inside of the main body 11 by closing the lid with respect to the main body 11. In addition, by driving the vacuum device V in a sealed state, the inside of the main body 11 is evacuated.
  • the heating steam is introduced from the supply unit 13 connected to the pipe 12, and the pipe is By circulating the heating steam through 12, the twisted product 1 can be heated through the main body 11 and the lid.
  • Drum D is mounted on the bottom of the main unit 11 and is a turntable that can rotate freely (fig.
  • the turntable is rotated by the driving device M. By this rotation, the twisted product 1 wound around the drum D can be sequentially sent out to the extruder 20 side.
  • a separate delivery device may be arranged in the main body 11 near the opening to which the pipe is connected.
  • the guide pipe 30 connected to the drying container 10 has a configuration in which the internal space has a common atmosphere with the main body 11, and when the main body 11 is in a vacuum state, the vacuum state is similarly maintained.
  • a valve (not shown) is provided on the drying container 10 side of the guide pipe 30 so that the gas flow between the pipe 30 and the container 10 can be stopped.
  • the guide pipe 30 includes a guide roller (not shown) that feeds the core.
  • the extruder 20 connected to the guide pipe 30 has an outer periphery of the twisted product 1 that has passed through the pipe 30 while maintaining the same vacuum state as the main body 11 in the same manner as the pipe 30 when the main body 11 is in a vacuum state.
  • an inner pipe can be formed.
  • the extruder 20 is connected to the pipe 30 so that the space where the twisted product 1 is inserted in the extruder 20 has an atmosphere in common with the main body 11.
  • the inner tube is formed in a cylindrical shape having a predetermined clearance between the outer peripheral surface of the core 110 (twisted product) and the inner peripheral surface of the inner tube 121. It is supposed to be possible.
  • the twisted product 1 in which the moisture content of the electrical insulating layer is reduced in the drying container 10 is sent to the extruder 20 through the guide pipe 30 in the vacuum state, and an inner tube is formed on the outer periphery thereof to form a dough. Wind up on ram D. Where the twisted product 1 is inserted in this extruder 20, more specifically,
  • the introduction loca for introducing the twisted product 1 and the space to the discharge port are in a vacuum state.
  • aluminum is used as a material for forming the inner tube.
  • the core integrated body 2 having an inner tube on the outer periphery of the twisted body 1 is exposed to the atmosphere after passing through the extruder 20. Therefore, the end of the inner tube is sealed so that the twisted material does not absorb moisture again. In this way, by forming the inner tube in a vacuum state following the moisture reduction process, the electrical insulating layer is maintained in a state where moisture is reduced.
  • a corrugator (not shown) is provided downstream of the extruder 20 (drum D side).
  • the flat tube formed by the extruder 20 is corrugated by a corrugator so that the inner tube becomes a corrugated tube.
  • the corrugator is provided, but the inner tube may be a flat tube without providing the corrugator.
  • the corrugated core integrated object 2 is wound on the drum D.
  • a heat insulating material layer is formed on the outer periphery of the core integrated product 2.
  • a super-insulation (trade name) in which aluminum is vapor-deposited on the surface of a polyester film is used as a heat insulating material, and the core-integrated material 2 wound by rotating the drum D is fed out.
  • the heat insulating material is wound around the outer periphery of the core integrated body 2 by a rotating machine to form a heat insulating material layer.
  • an outer tube is formed on the outer periphery of the heat insulating material layer.
  • the formation of the heat insulating material layer Subsequently, an outer tube is formed.
  • the outer tube is formed by welding. Specifically, a supply machine that supplies plate-like material, a molding machine that curves the supplied plate-like material, and a welding machine that welds the seam of the plate-like material are prepared, and the stainless steel plate is removed from the supply machine. Then, it is placed on the outer periphery of the heat insulating material layer, this plate is bent by a molding machine, and the seam is welded by a welding machine to form a flat tube.
  • a corrugator is arranged downstream of the welding machine, and the corrugator is used to corrugate the flat tube to form an outer tube of the corrugated tube.
  • the outer tube may be a flat tube without providing a collector.
  • the cable integrated product including the outer tube is wound up with a separately prepared drum after formation.
  • the inner and outer pipes are sealed at the ends of the inner and outer pipes.
  • the outer tube may be formed by extrusion in the same manner as the inner tube.
  • an anticorrosion layer is further provided on the outer periphery of the outer tube.
  • Polysalt rubber is used as the material for forming the anticorrosion layer
  • the drum force is fed out from the cable integrated body
  • the anticorrosive layer is formed by extruding the forming material onto the outer periphery of the outer tube by a general extruder.
  • the heat insulating tube is evacuated in the superconducting cable. Vacuuming is performed with the superconducting cable wound around the drum. Specifically, a vacuum device prepared separately is connected to both ends of the superconducting cable, and suction (exhaust) is performed from both sides. When the heat insulation tube reaches a predetermined degree of vacuum, the evacuation is stopped and both ends of the heat insulation tube are sealed. By this process, a superconducting cable having a vacuum heat insulating tube is obtained.
  • the superconducting cable obtained by the above procedure is laid and used for the power supply line.
  • This line is operated by circulating a refrigerant such as liquid nitrogen in the inner pipe.
  • a refrigerant such as liquid nitrogen in the inner pipe.
  • the moisture contained in the electrical insulating layer is reduced as compared with the cable obtained by the conventional method. Therefore, even if the inner pipe is filled with refrigerant and the electric insulation layer is impregnated with refrigerant during line operation, When the moisture content is solidified by the refrigerant and the solidified product is transported by the refrigerant to close the refrigerant transport path, it is possible to effectively prevent the trouble.
  • the outer pipe of the heat insulating pipe is formed while maintaining the reduced state.
  • This manufacturing method is to manufacture a superconducting cable 100 as shown in FIG. 3 in the same manner as in Example 1 above.
  • the outer tube 122 of the heat insulating material layer and the heat insulating tube 120 is formed under specific conditions. It has the characteristics.
  • the method for forming a heat insulating tube will be mainly described.
  • Example 1 the case where the heat insulating material layer is formed in the atmosphere has been described.
  • the heat insulating material layer is formed in the air, the heat insulating material layer may absorb moisture excessively. Therefore, in this example, the heat insulating material layer is formed in a vacuum state so that the moisture content of the heat insulating material layer is reduced. Then, the outer tube 122 is continuously formed while maintaining this vacuum state to prevent the heat insulating material layer from absorbing moisture again when the outer tube 122 is formed.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention.
  • This device can accommodate the winder 40 of the insulation material I and can be evacuated, and an inner pipe (insulation material integrated material) having a heat insulation layer fed from the vacuum chamber 50. 4) includes an extruder 21 that forms an outer tube on the outer periphery, and a guide pipe 31 that is disposed between the vacuum chamber 50 and the extruder 21 and connects the two.
  • the winding machine 40 includes a pad 41 that sequentially feeds the wound heat insulating material I to the outer periphery of the inner pipe 3, and a base 42 that rotatably holds the pad 41.
  • One pedestal 42 is provided with a plurality of pads 41 (two in FIG. 2), and has a through-hole through which the inner tube 3 is inserted at the center thereof. A plurality of such pedestals 42 are arranged along the traveling direction of the inner tube 3 (two are shown in FIG. 2) to form a winding machine group.
  • These winding machines 40 include a driving device (not shown) and automatically wind the heat insulating material around the outer periphery of the inner pipe 3 where the through-hole force is generated.
  • the heat insulating material can be wound in multiple layers on the outer periphery of the inner pipe 3.
  • the vacuum chamber 50 in which the winding machine 40 is accommodated is guided by the vacuum device V that evacuates the inside and the inner tube 3. And a discharge port through which the heat insulating material integrated body 4 with the heat insulating material layer formed is discharged to the extruder 21 side.
  • the vacuum chamber 50 is driven by the vacuum device V to
  • a feeding device (not shown) is arranged on each of the introduction port side and the discharge port side. With this feeding device, the inner tube 3 is introduced into the vacuum chamber 50, and the insulating material integrated body 4 is extruded into the extruder 21. Can be sent out.
  • the inlet has a plug part (not shown) that can be freely opened and closed, and the vacuum chamber 50 can be sealed by closing the plug part and a valve (not shown) of a guide pipe 31 described later.
  • the guide pipe 31 connected to the vacuum chamber 50 has a configuration in which the internal space becomes an atmosphere common to the vacuum chamber 50, and the vacuum state is similarly maintained when the vacuum chamber 50 is in a vacuum state. is there.
  • a valve is provided on the vacuum chamber side of the guide pipe 31 so that the gas flow between the Neuve 31 and the vacuum chamber 50 can be stopped.
  • the guide pipe 31 may be provided with a guide roller for feeding the insulating material integrated article 4 to the extruder side.
  • the heat insulating material integrated through the pipe 31 is maintained in the same vacuum state as the vacuum chamber 50 as in the case of the noise 31.
  • An outer tube is formed on the outer periphery of the enclosure 4. Specifically, the extruder 21 is connected to the pipe 31 so that the space where the heat insulating material integrated body 4 is inserted in the extruder 21 has a common atmosphere with the vacuum chamber 50.
  • the extruder 21 used in this example is similar to the extruder 20 used in Example 1 (see FIG. 1) between the outer peripheral surface of the heat insulating material integrated body 4 and the inner peripheral surface of the outer tube.
  • the outer tube can be formed in a cylindrical shape having a predetermined clearance.
  • the inner pipe 3 is introduced into the vacuum chamber 50 by the delivery device, A heat insulating material layer is formed on the outer periphery of the inner pipe 3 through the winding machine 40.
  • the heat insulating material layer is formed in a vacuum atmosphere, it effectively suppresses excessive moisture content during the formation of the layer that is difficult to absorb moisture compared to the case where it is formed in the air. be able to.
  • the heat insulating material contains moisture in advance, the moisture is easily vaporized and released to the outside of the heat insulating material by making a vacuum state.
  • the insulating material integrated body 4 having a heat insulating material layer in which moisture is reduced in the vacuum chamber 50 is sent to the extruder 21 through the guide pipe 31 in the vacuum state, and is externally attached to the outer periphery thereof.
  • Form a tube In the extruder 21, the place where the insulating material integrated body 4 is inserted, more specifically, the space to the introduction loca discharge port for introducing the integrated body 4 is in a vacuum state as in the vacuum chamber 50. .
  • stainless steel is used as a material for forming the outer tube.
  • the outer tube integrated body 5 in which the outer tube is formed on the outer periphery of the heat insulating material layer is exposed to the atmosphere after passing through the extruder 21.
  • the end portions of the inner tube and the outer tube are sealed between the inner tube and the outer tube so that the heat insulating material layer does not absorb moisture again.
  • the heat insulating material layer is maintained in a state where water content is reduced by subsequently forming the outer tube in a vacuum state.
  • the A corrugator (not shown) is placed downstream of the extruder 21 (drum D side).
  • the flat tube formed by the extruder 21 is corrugated by a corrugator so that the outer tube becomes a corrugated tube.
  • the outer tube may be a flat tube without providing a corrugator.
  • the corrugated outer tube integrated body 5 is formed and wound up with a separately prepared drum D.
  • the inner pipe 3 may be in a state in which the cable core is accommodated as in the first embodiment, or may be in a state in which the core is not accommodated.
  • the cable core may be formed according to the procedure of the first embodiment, or a cable core formed by a procedure similar to the conventional method may be used. the latter
  • the cable core may be inserted and arranged in the heat insulation pipe by using a core feeding device such as a pair of endless tracks. Then, when the cable core is housed, a superconducting cable can be obtained by providing an anticorrosion layer on the outer periphery of the outer tube in the same manner as in the first embodiment.
  • the obtained superconducting cable is evacuated in the same manner as in Example 1 above.
  • the moisture contained in the heat insulating material layer is reduced as compared with that obtained by the conventional method. Therefore, when evacuating the heat insulating tube, the time can be shortened. Further, since the moisture content of the heat insulating material layer is relatively small, a predetermined degree of vacuum can be reached in a short time. Furthermore, since the water content of the heat insulating material layer is relatively small, the degree of vacuum attainment and the degree of stop vacuum can be improved. Accordingly, since the degree of reduction in the degree of vacuum is reduced after sealing the heat insulating tube, the superconducting cable obtained by the above procedure can maintain a high vacuum state for a long period of time.
  • the superconducting cable may be manufactured by combining the first embodiment and the second embodiment. That is, after producing the cable core, the moisture content of the electrical insulating layer is reduced by vacuum and heating in the drying container 10 (Fig. 1), and the internal state is maintained by the extruder 20 (same as above) while maintaining this vacuum state. Form a tube. Next, the core-integrated housing 2 (same) in which the cable core is housed in the inner tube is introduced into the vacuum chamber 50 (Fig. 2), and a heat insulating material layer is formed on the outer periphery of the inner tube in a vacuum state. Reduce moisture content of the material layer. An outer tube is formed by the extruder 21 (same as this) while maintaining this vacuum state.
  • the superconducting cable obtained by the above procedure can shorten the time required for evacuating the heat insulating tube and can further increase the degree of vacuum achieved.
  • such a superconducting cable can maintain a high vacuum state for a long period of time, while the refrigerant transport path is hardly blocked during operation.
  • the method for manufacturing a superconducting cable of the present invention can be suitably used for manufacturing a superconducting cable used for AC power transmission or DC power transmission.

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Abstract

超電導導体層の外周に電気絶縁層を有するケーブルコアが、内管と外管とからなり、両管の間に断熱材層を有する断熱管に収納された超電導ケーブルの製造において、コアを乾燥容器に収納して加熱した後真空引きし、電気絶縁層中の含有水分を低減し、この乾燥容器と同様の真空状態が維持される押出機にて内管を形成することにより、電気絶縁層に含有される水分が少ない超電導ケーブルを製造することができる超電導ケーブルの製造方法を提供する。  

Description

明 細 書
超電導ケーブルの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、超電導導体層を有するケーブルコアと、このコアを収納する断熱管とを 具える超電導ケーブルの製造方法に関するものである。特に、超電導導体層の外周 に設けられる電気絶縁層や断熱管内に設けられる断熱材層の含有水分を低減する ことができる超電導ケーブルの製造方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、電力ケーブルとして、超電導ケーブルが検討されて ヽる。超電導ケーブルと して、例えば、図 3に示す構成のものが提案されている。この超電導ケーブル 100は、 3心のケーブルコア 110を断熱管 120内に収納させた構成であり、各コア 110は、中心 から順にフォーマ 111、超電導導体層 112、電気絶縁層 113、外部超電導層 114、保護 層 115を具える。フォーマ 111は、銅などの常電導材料力もなる素線を撚り合せて形成 され、このフォーマ 111上に超電導線材を多層に螺旋状に卷回して超電導導体層 11 2が形成される。超電導線材としては、酸化物超電導材料からなる複数本のフィラメン トが銀シース中に配されたテープ状のものが代表的である。超電導導体層 112の上 にクラフト紙などの絶縁紙や PPLP (登録商標)などの半合成絶縁紙を卷回して電気絶 縁層 113が形成され、この電気絶縁層 113の上に上述のような超電導線材を卷回して 外部超電導層 114が形成される。更に、外部超電導層 114の上にクラフト紙などの絶 縁紙を卷回して保護層 115が形成され、ケーブルコア 110が作製される。
[0003] 断熱管 120は、内管 121と外管 122とからなる二重構造であり、両管 121, 122は、表面 が平滑なフラット管や可撓性に優れる波付き管 (コルゲート管)が利用される (特許文 献 1参照)。内管 121の外周には断熱材 (図示せず)が卷回されて、内管 121と外管 122 との間に断熱材層を具える構成である。断熱材としては、ポリエステルフィルムの表面 にアルミニウムを蒸着したスーパーインシュレーション (商品名)が代表的である。内管
121と外管 122との間は真空引きされる。断熱管 120の外側には、防食層 123を具える 。このようなケーブルコア 110と断熱管 120とを具える超電導ケーブル 100は、運転時、 内管 121の内周面とコア 110の外周面との間に形成される空間に液体窒素などの冷 媒を充填、流通して超電導導体層 112や外部超電導層 114を冷却する。このとき、電 気絶縁層 113は、冷媒に含浸された状態である。
[0004] 上記断熱管にケーブルコアを収納させた状態とするには、コアの外周に断熱管を 形成することが挙げられる。特許文献 2には、ケーブルコアの外周にステンレス板を配 置し、コアを覆うように板を湾曲させ、板の両端縁を付き合わせて継ぎ目を溶接機な どで溶接して、コアの外周にフラット管力もなる内管を形成することや、溶接後にこの 内管をコルグータに導入して波付き管とすることが記載されている (特許文献 2図 4参 照)。また、特許文献 2には、ケーブルコアの外周にアルミニウムを押し出して内管を 形成することが記載されている (特許文献 2図 6参照)。これら内管の外周に断熱材を 卷回した後、上記内管と同様にして、断熱材層の外周に外管を設ける。
[0005] 特許文献 1：特開 2001-4076号公報
特許文献 2：特開 2001-67950号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上記内管や外管の形成は、通常、大気中にて行う。そのため、内管や外管を形成 中、ケーブルコアに具える電気絶縁層や、内管の外周に具える断熱材層が空気中の 水分を吸湿して、電気絶縁層や断熱材層が過度に水分を含む恐れがあるという問題 がある。
[0007] 電気絶縁層の形成材料によく利用される絶縁紙や絶縁紙を含む絶縁材は、吸湿し 易いものが多ぐ大気に曝されると、吸湿してしまう。そのため、予め乾燥させた絶縁 材を用いても、電気絶縁層の形成や内管の形成を大気中で行うことで、電気絶縁層 は大気中の水分を吸湿してしまう。また、コアの外周に内管が設けられると電気絶縁 層の含有水分は、外部に逃げに《なる。そして、電気絶縁層が過度の水分を含有し ている場合、この状態で内管内に冷媒が充填されると、絶縁層中の水分が冷媒に冷 却されて固化し、この固化物により冷媒輸送路を閉塞させる恐れがある。ここで、超電 導ケーブルを用いた電力供給線路にぉ 、て、タンクや冷凍機などを具えた冷却シス テムを配置し、冷却システムにて適切な温度や輸送圧力に調整させた冷媒をケープ ルに供給し、侵入熱や輸送時の摩擦などにより昇温した冷媒をケーブルから排出し て冷却システムに戻すと!、つた冷媒の循環供給が提案されて!、る。この冷却システム と超電導ケーブルの内管とこれらを接続する冷媒輸送用の配管とで冷媒輸送路が構 築される。冷媒輸送路には、比較的断面積が小さい箇所が存在することがあり、冷媒 の流通に伴って固化した水分 (氷)がこのような箇所に輸送されると、冷媒輸送路を詰 まらせる恐れがある。冷媒輸送路が閉塞されると、適切な温度の冷媒を超電導ケー ブルに供給できず、コアを適切に冷却できなくなる。そのため、超電導導体層や外部 超電導層を超電導状態に維持できなくなり、最悪の場合、線路の運転を停止しなけ ればならない。
[0008] 一方、断熱材層の形成材料である断熱材も、上記絶縁材と同様に大気に曝される と、吸湿してしまうものがある。そのため、断熱材層の形成や外管の形成を大気中で 行うことで、断熱材層は大気中の水分を吸湿する恐れがある。そして、断熱材層中に 水分が存在する場合、この水分が気化すると断熱管の真空度を低下させる恐れがあ る。断熱材層は、その外周に外管を形成した後、内管と外管との間を真空引きするこ とで、断熱材層中の水分を概ね除去することができる。しかし、断熱材層の含有水分 が多いと、上記真空引きに多大な時間を要する。内管と外管との間の真空引きは、例 えば、ケーブル全体を加熱すると共に、ケーブルの一端側から吸引することで行う。 そのため、数百 m〜数 kmといった長尺な超電導ケーブルでは、そもそも真空引きに 長時間を要するが、断熱材層中の含有水分が多いと、全ての水分を気化して排気す るのにより多くの時間が必要となる。時間を短縮させると水分が残留し、この水分が気 化して真空度を低下させる恐れがある。断熱管は、長期間に亘り超高真空状態を維 持することが要求されるため、真空度の低下の原因となる水分は、十分に排出させる 必要がある。時間を短縮させる方法として加熱温度を上げることが考えられる。しかし 、ケーブルコアの形成部材には耐熱温度が低いものがあり、内管内にコアを収納さ せた状態で加熱する場合、コアの損傷防止を考慮すると、加熱温度の上昇には限界 がある。
[0009] そこで、本発明の主目的は、電気絶縁層や断熱材層の含有水分がより少な!、超電 導ケーブルを製造することができる超電導ケーブルの製造方法を提供することにある 課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、内管や外管の形成前において、真空状態とすることで電気絶縁層や断 熱材層中の含有水分を低減させ、引き続いてその真空状態を保持したまま、内管や 外管を形成することで、上記目的を達成する。
[0011] 本発明超電導ケーブルの製造方法は、超電導導体層の外周に電気絶縁層を有す るケーブルコアと、内管と外管とからなる二重構造であり、このコアを収納する断熱管 とを具える超電導ケーブルを製造するものであり、以下の 1〜3の工程を具える。
1 超電導導体層の外周に、絶縁紙を用いた絶縁材を卷回して電気絶縁層を形成 し、ケーブルコアを形成する工程
2 第一の真空状態で、ケーブルコアを加熱し、電気絶縁層中の含有水分を低減 する工程
3 上記 2の第一の真空状態を保持したまま、ケーブルコアの外周に内管を形成す る工程
[0012] また、本発明超電導ケーブルの製造方法は、超電導導体層を有するケーブルコア と、内管と外管とからなる二重構造であり、このコアを収納する断熱管とを具える超電 導ケーブルを製造するものであり、以下の Ι,Πの工程を具える。
I 第二の真空状態で、内管の外周に、断熱材を卷回して断熱材層を形成し、断熱 材層中の含有水分を低減する工程
II 上記 Iの第二の真空状態を保持したまま、断熱材層の外周に外管を形成するェ 程
[0013] 更に、本発明超電導ケーブルの製造方法は、上記電気絶縁層の水分低減及び内 管の形成に関する工程と、上記断熱材層の水分低減及び外管の形成に関する工程 との双方を具える。具体的には、本発明超電導ケーブルの製造方法は、超電導導体 層の外周に電気絶縁層を有するケーブルコアと、内管と外管とからなる二重構造で あり、このコアを収納する断熱管とを具える超電導ケーブルを製造するものであって、 以下の 1〜5の工程を具える。
1 超電導導体層の外周に、絶縁紙を用いた絶縁材を卷回して電気絶縁層を形成 し、ケーブルコアを形成する工程
2 第一の真空状態で、ケーブルコアを加熱し、電気絶縁層中の含有水分を低減 する工程
3 上記 2の真空状態を保持したまま、ケーブルコアの外周に内管を形成する工程
4 第二の真空状態で、内管の外周に、断熱材を卷回して断熱材層を形成し、断熱 材層中の含有水分を低減する工程
5 上記 4の真空状態を保持したまま、断熱材層の外周に外管を形成する工程
[0014] 以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明は、超電導導体層を具えるケーブルコアと、このコアを収納する断熱管とを 具える超電導ケーブルを製造する。このような超電導ケーブルは、基本的には、ケー ブルコアを形成した後、その外周に断熱管を形成する、或いはケーブルコアと断熱 管とを別途形成した後、断熱管にコアを挿入させることで製造する。ケーブルコアが 断熱管内に収納された状態とした後、断熱管の真空引きを行う。通常、断熱管が真 空引きされた状態で超電導ケーブルを布設して電力供給線路を構築し、断熱管に 冷媒を導入させ、冷媒を流通させた状態で線路の運転を行う。
[0015] ケーブルコアの基本的構成としては、中心力も順に、フォーマ、超電導導体層、電 気絶縁層を有する構成が挙げられる。電気絶縁層の外周に超電導導体層と同様に 超電導材料からなる外部超電導層、その外周に保護層を有する構成、更に、超電導 導体層と電気絶縁層との間、電気絶縁層と外部超電導層との間に半導電層を有す る構成とすることがでさる。
[0016] フォーマは、常電導材料、例えば、銅やアルミニウムなどの導電性の金属材料にて 中実状又は中空状に形成する。より具体的には、例えば、エナメルなどの絶縁層を 具える被覆銅線を複数本撚り合わせて形成する。超電導導体層は、例えば、超電導 材料、代表的には ΒΪ2223系超電導材料と ヽつた酸化物超電導材料からなる線材を 上記フォーマの外周に単層又は多層に卷回して形成する。超電導導体層を多層と する場合、層間絶縁層を設けてもよい。層間絶縁層は、例えば、クラフト紙などの絶 縁紙を卷回して設ける。この超電導導体層の外周に電気絶縁層を形成する。電気絶 縁層を形成する絶縁材は、プラスチックなども考えられるが、冷媒が含浸され易いクラ フト紙に代表される絶縁紙を含むものが好適である。具体的には、クラフト紙といった 絶縁紙、絶縁紙とプラスチックフィルムとからなる半合成絶縁紙などが挙げられる。半 合成絶縁紙は、例えば、クラフト紙にポリプロピレンフィルムをラミネートした PPLP (登 録商標)が利用できる。これら絶縁紙を用いた絶縁材は、大気中に曝すと吸湿し易い ため、電気絶縁層を形成する前に乾燥させて、含有水分を低減させることが好ましい 。乾燥方法としては、絶縁材に乾燥空気を吹き付けたり、絶縁材を加熱したり、絶縁 材を容器に入れて真空引きを行うなどが挙げられる。電気絶縁層は、このような絶縁 材を超電導導体層の外周に卷回して形成する。絶縁材は、例えば、卷回し易いよう にテープ状 (帯状)としておく。超電導導体層の外周に内部半導電層を具える場合、 内部半導電層は、超電導導体層の外周にカーボン紙などを卷回して形成することが 挙げられる。このとき、電気絶縁層は、この内部半導電層の外周に形成する。電気絶 縁層の外周に外部超電導層を具える場合、外部超電導層は、上記超電導導体層と 同様に超電導材料からなる線材を単層又は多層に卷回して形成することが挙げられ る。電気絶縁層の外周に外部半導電層を具える場合、外部半導電層は、電気絶縁 層の外周にカーボン紙などを卷回して形成することが挙げられる。このとき、外部超 電導層は、この外部半導電層の外周に形成する。更に、外部超電導層の外周に保 護層を具える場合、保護層は、外部超電導層の外周にクラフト紙などの絶縁紙を卷 回して形成することが挙げられる。上記構成を具えるケーブルコアを収納する断熱管 については、後述する。
上述の手順により、電気絶縁層を有するケーブルコアが得られる。本発明では、こ のケーブルコアに対して、電気絶縁層に含有される水分を低減する処理を行う。その ため、本発明では、上記ケーブルコアの作製を大気中にて行うことを許容する。本発 明は、上記水分の低減処理として、真空状態でケーブルコアを加熱することを提案 する。ケーブルコアを加熱することで、電気絶縁層中に含まれる水分を効率よく気化 し、かつ真空引きを行うことで、気化したガス (水蒸気)を効率よくコアの外部に除去で きる。この水分低減処理を行うには、例えば、真空引き及び加熱が可能な乾燥容器 を用いる。乾燥容器としては、ケーブルコアを収納可能な有底の筒状の本体と、本体 に対して開閉自在に取り付けられる蓋部と、蓋部を閉じた状態で本体内部を真空引 きする真空装置と、コアを加熱する加熱手段とを具えるものが挙げられる。ケーブル コアは、ドラムに巻き付けておくと、長尺な場合であっても簡単に乾燥容器に収納で きる。このとき、乾燥容器は、本体の底面に回転自在に配置され、上記ドラムが搭載 されるターンテーブルと、ターンテーブルを回転させる駆動装置とを具え、駆動装置 によりターンテーブルを回転させることでドラムを回転させ、ケーブルコアが後述する 内管形成装置側に繰り出される構成とすることが挙げられる。ドラムとターンテーブル とが一体となった構成のものを利用してもよい。このとき、ケーブルコアは、例えば、形 成後一且別のドラムに巻き付けておき、ターンテーブルのドラムに巻き直したり、形成 されたコアがターンテーブルのドラムに巻き取られるようにする。ケーブルコアを収納 する本体は、蓋部を閉じることで密閉されるものとする。加熱部は、本体内部に配置 させてもよいが、本体や蓋部の外部に配置し、本体や蓋部を介してケーブルコアを 加熱する構成してもよい。後者の場合、本体や蓋部の外周に沿って配管を配置し、こ の配管に加熱蒸気などの加熱流体を導入して流通する構成、本体や蓋部の外周に ヒータを配置する構成などが挙げられる。このような乾燥容器を用いて電気絶縁層の 含有水分を低減するには、ケーブルコアを本体内に収納して蓋部を閉めて本体内部 を密閉した後、加熱部によりコアを加熱すると共に、真空装置により本体内部を真空 引きすることで行う。この水分低減処理において真空度は、電気絶縁層が適切に乾 燥される程度であればよぐ断熱管に求められるような高真空 (1 X 10— 3〜1 X 10— 5Pa程 度)にしなくても比較的低真空でよい。具体的には、 I X 10―1〜 10Pa程度が挙げられる 。乾燥させた電気絶縁層の具体的な水分含有量は、 3質量％以下程度、好ましくは、 0.1質量％以下が挙げられる。
本発明製造方法は、断熱管内にケーブルコアを 1心具える単心ケーブルだけでなく 、ケーブルコアを 2心以上具える多心ケーブルの製造にも適用することができる。多 心ケーブルを製造する場合、通常、ケーブルコアを形成した後、所定数のコアを撚り 合わせた状態で断熱管に収納する。そこで、多心ケーブルを製造する場合、所定数 のコアを撚り合わせてカゝら上記水分低減処理を施してもょ ヽし、上記水分低減処理 を施したコアを撚り合わせてもよい。後者の場合、上記水分低減処理を施したコアを 所定数用意し、引き続いて真空状態で撚り合せを行うことが好ましい。多数条のケ一 ブルコアを真空状態にて撚り合わせるには、例えば、コアの撚り合せに用いられる撚 合機を撚合用真空室に配置させ、この真空室を上記乾燥容器と同様の真空状態が 維持されるように構成する。このとき、複数のコアを一つの乾燥容器に収納して上記 水分低減処理を行い、撚合用真空室にこの乾燥容器を接続して、撚合機に各コアが 供給されるようにしたり、各コアをそれぞれ別の乾燥容器に収納して上記水分低減処 理を行い、撚合用真空室にこれら複数の乾燥容器を接続して、撚合機に各乾燥容 器力 各コアが供給されるようにする。乾燥容器に具える真空装置は、各乾燥容器と 撚合用真空室とが同程度の真空度となるように調整する。撚合用真空室に別途真空 装置を具えて、真空度を調整できるようにしてもよい。乾燥容器と撚合用真空室との 間は、乾燥容器と同様の真空状態が維持されるガイドパイプで接続し、このパイプを 介してケーブルコアを同真空室に導入する構成としてもよい。ガイドパイプの内部に ガイドローラを具えて、ケーブルコアを撚合機側に送り出すようにしてもよい。このよう に多心ケーブルの場合、ケーブルコアの形成後、撚り合せ及び水分低減処理を真 空状態で行ってもよいし、コアの形成及び撚り合せ後、水分低減処理を真空状態で 行ってもよい。
[0019] 上述のようにして得られたケーブルコア (撚り合せられた撚合物も含む)は、断熱管 に収納させる。この断熱管は、内管と外管とからなる二重構造であり、内管と外管との 間が真空引きされる。内管の外周には、断熱材カゝらなる断熱材層を具える。そして、 ケーブルコアを断熱管に収納させた状態とするにあたり、本発明では、上述のように 真空状態にて電気絶縁層を乾燥させた後、この真空状態を保持したまま、コアの外 周に内管を形成することを提案する。即ち、本発明では、水分低減処理後において 、ケーブルコアを大気に曝すことなく内管を形成する。
[0020] 内管の形成方法としては、ケーブルコアの外周に内管の形成材料を押し出して形 成する押出方法や、コアの外周に内管を形成する板状材を配置し、板状材の両縁部 を突き合わせ、その継ぎ目を溶接することで形成する溶接加工方法が挙げられる。 前者押出方法では、押出機を用いて内管を形成する。ここで、コアの外周面に内管 の内周面が密着するように内管を形成すると、コアの外周面と内管の内周面とで囲ま れる空間容量が不足し、冷媒を十分に流通できなくなる恐れがある。従って、上記空 間が十分な容量を有する内管を形成できるような押出機を利用することが好ましい。 より具体的には、コアの外周面と内管の内周面との間に所定のクリアランスを有する ような筒状の内管を形成可能な押出機を利用する。押し出しにより内管を形成する場 合、形成材料には、鉛やアルミニウムなどの可撓性に優れる金属材料やステンレスな どの強度に優れる金属材料が挙げられる。一方、後者溶接加工方法では、例えば、 板状材を供給するサプライ機と、供給された板状材を湾曲させる成形機と、板状材の 継ぎ目を溶接する溶接機とを用いて内管を形成する。溶接加工方法の場合も上記 押出方法と同様に、所定の空間を有する内管となるように形成する。溶接加工により 内管を形成する場合、形成材料には、ステンレスなどの強度に優れる金属板が挙げ られる。
[0021] 真空状態で水分低減処理を行った後、この真空状態を維持したまま上述のような 内管の形成を行うには、例えば、上記乾燥容器と同様の真空状態が維持されるよう に押出機や溶接機といった内管形成装置を配置する。押出機を用いて内管を形成 する場合、押出機においてコアが挿通される箇所が乾燥容器と同様の真空状態に 維持されるように乾燥容器に押出機を接続する。真空容器と押出機との間に、乾燥 容器と同様の真空状態が維持されるガイドパイプを接続し、このパイプを介してケー ブルコアを押出機に導入する構成としてもよい。ガイドパイプの内部にガイドローラを 具えて、コアを押出機側に送り出すようにしてもよい。なお、押出機を通過した内管は 、大気中に曝される。従って、その端部が開放されていると、内管端部に位置するケ 一ブルコアは、大気中の水分を吸湿することが考えられる。そこで、内管の端部は、 ケーブルコアの端部が大気に触れな 、ように密閉しておくことが好まし 、。このことは 、後述する溶接加工方法でも同様である。
[0022] なお、乾燥容器と同様の真空状態が維持されるとは、実質的に真空度が等しいこと を言う。従って、例えば、乾燥容器と押出機においてケーブルコアが挿通される箇所 とが共通する雰囲気としてもよいし、両者が分離された雰囲気の場合、両者の真空度 が同程度となるようにしていればよい。前者の場合、例えば、乾燥容器と押出機とに 共通する真空装置を用いて真空度が同程度となるようにする。後者の場合、それぞ れ別個の真空装置を具えておき、真空度が同程度となるように各真空装置を調整す る。また、許容できる範囲において、各真空装置の真空度を異ならせてもよい。この 段に記載の事項は、後述する溶接加工の場合も同様である。
[0023] 一方、溶接加工により内管を形成する場合、上述したサプライ機、成形機、溶接機 といった内管形成装置を内管形成用真空室に配置させ、この真空室を上記乾燥容 器と同様の真空状態が維持されるように構成することが挙げられる。乾燥容器に具え る真空装置は、各乾燥容器と内管形成用真空室とが同程度の真空度となるように調 整する。この真空室にも別途真空装置を具えて、真空度を調整できるようにしてもよ い。乾燥容器と内管形成用真空室との間には、乾燥容器と同様の真空状態が維持さ れるガイドパイプを接続し、このパイプを介してケーブルコアを同真空室に導入させる 構成としてもよい。ガイドパイプの内側にガイドローラを具えて、コアを内管形成装置 側に送り出すようにしてもょ 、。
[0024] 上述した押出方法又は溶接加工方法により形成された内管は、表面に凹凸が無く 平滑なフラット管となる。内管は、フラット管でもよいが、表面に凹凸を有する波付き管 (コルゲート管)とすると可撓性に優れる。内管を波付き管とする場合、波付け加工機（ コルグータ)によりフラット管の表面に凹凸が形成される。波付け加工は、真空状態で 行ってもよいが、ケーブルコアが内管に覆われた後に行うため、大気中で行ってもよ い。波付け加工を真空状態で行う場合、例えば、内管形成用真空室にコルグータを 配置する。
[0025] 上記工程により、ケーブルコアが内管内に収納されたコア一体ィ匕物を得る。特に、 得られたコア一体ィ匕物においてケーブルコアの電気絶縁層は、水分低減処理により 含有水分が低減され、引き続いて真空状態で内管を形成することで、その低減され た状態が維持される。このようなコア一体ィ匕物の外周に断熱材を卷回して断熱材層 を形成し、その外周に外管を形成する。外管は、内管と同様に押し出しにて形成した り、溶接加工を利用して形成するとよい。外管の形成材料も内管と同様のものを用い るとよく、内管と同種でも、異種でもよい。また、外管は、フラット管でもコルゲート管で もよぐ内管と同じ形状でも異なる形状でもよい。断熱材としては、プラスチックメッシュ と金属箔とを積層してなる材料、例えば、ポリエステルフィルムの表面にアルミニウム を蒸着したスーパーインシュレーション (以下、 SIと呼ぶ)などが挙げられる。このような 断熱材は、内管の外周に卷回し易 、ようにテープ状 (帯状)とすることが好ま 、。
[0026] 上記 SIと 、つた断熱材は、吸湿し易!、。そのため、大気中で断熱材層を形成したり 、断熱材層形成後、大気中で外管を形成すると、断熱材層の含有水分が多くなる恐 れがある。そこで、本発明では、断熱材層の形成及び外管の形成を真空状態で行い 、断熱材層の含有水分を低減することを提案する。即ち、本発明では、断熱材層の 形成後に断熱材層を大気に曝すことなく外管を形成する。
[0027] 真空状態で断熱材層の形成を行うには、例えば、内管の外周に断熱材を卷回する 卷回機を断熱材層形成用真空室に配置させ、断熱材の卷回を行うことが挙げられる 。この真空室には、真空引きが可能な真空装置を具えておく。内管は、例えば、ドラ ムに巻き付けておき、ドラムを回転させて真空室に導入し、卷回機に送り込まれるよう に構成する。このとき、真空室において内管の導入口は、真空室の真空状態が破ら れないようなシール構造としておく。或いは、上記ドラムを真空室に収納させてもよい 。断熱材層の形成を行う際、内管は、ケーブルコアが収納されたコア一体ィ匕物でも、 コアが収納されて 、な 、状態でもよ 、。内管内にコアが収納されて 、な 、状態で断 熱材層の形成を行う場合、内管を作製してドラムに巻き付け、このドラム力ゝら内管を引 き出し、内管の外周に断熱材層、その外周に外管を形成後、内管内にケーブルコア を収納する。卷回機は、断熱材層の形成に通常用いられている装置を利用すること 力できる。断熱材層の形成時における真空度は、断熱材層が適切に乾燥される程度 であればよぐ断熱管に求められるような高真空でなぐ比較的低真空でよい。具体 的には、 I X 10―1〜 10Pa程度が挙げられる。
[0028] そして、本発明では、上記のように真空状態で断熱材層を形成した後、この真空状 態を保持したまま、外管の形成を行う。外管の形成方法や形成材料は、上述した内 管と同様とするとよい。つまり、押出方法や溶接加工方法を利用したり、アルミニウム や鉛、ステンレスなどの金属材料を利用する。また、上記断熱材層形成用真空室と 同様の真空状態が維持されるように押出機や溶接機といった外管形成装置を配置さ せて外管の形成を行うとよい。例えば、押出機を用いて外管を形成する場合、押出 機において内管の外周に断熱材層を具える断熱材一体ィ匕物が挿通される箇所が断 熱材層形成用真空室と同様の真空状態に維持されるように同真空室に押出機を接 続する。この真空室と押出機との間に、同真空室と同様の真空状態が維持されるガイ ドバイプを接続し、このパイプを介して断熱材一体ィ匕物を押出機に導入する構成とし てもよい。また、ガイドパイプの内部にガイドローラを具えて、内管を押出機側に送り 出すようにしてもよい。なお、押出機を通過した外管は、大気中に曝される。従って、 その端部が開放されていると、外管端部に位置する断熱材層は、大気中の水分を吸 湿する恐れがある。そこで、内管及び外管の端部において内管と外管との間は、断 熱材層が大気に触れないように密閉しておくことが好ましい。このことは、後述する溶 接加工方法でも同様である。
[0029] 一方、溶接加工により外管を形成する場合、例えば、内管のときと同様にサプライ 機、成形機、溶接機といった外管形成装置を外管形成用真空室に配置させ、この真 空室が上記断熱材層形成用真空室と同様の真空状態に維持されるように構成する。 上記断熱材層形成用真空室に具える真空装置は、断熱材層形成用真空室と外管 形成用真空室とが同程度の真空度となるように調整する。外管形成用真空室にも別 途真空装置を具えて、真空度を調整できるようにしてもよい。両真空室の間には、断 熱材層形成用真空室と同様の真空状態が維持されるガイドパイプを接続し、このパ イブを介して断熱材一体ィ匕物を外管形成用真空室に導入させる構成としてもよい。 ガイドパイプには、ガイドローラを具えて、断熱材一体化物を外管形成装置側に送り 出すようにしてもよい。
[0030] 上述した押出方法又は溶接方法により形成された外管は、内管と同様にフラット管 となる。外管も内管と同様に、フラット管でも波付き管でもよい。外管を波付き管とする 場合、内管の場合と同様に波付け加工機 (コルグータ)を用いる。波付け加工は、真 空状態で行ってもよいが、断熱材層が外管に覆われた後に行うため、大気中で行つ てもよい。波付け加工を真空状態で行う場合、例えば、外管形成用真空室にコルゲ ータを配置する。
[0031] 上記工程により、断熱材層の外周に外管を具える外管一体化物を得る。特に、得ら れた外管一体ィ匕物において断熱材層は、真空状態で形成されることで含有水分が 低減され、引き続いて真空状態で外管を形成することで、その低減された状態が維 持される。このような外管一体ィ匕物において、予め内管にケーブルコアを具える場合 、後述のように内管と外管との間を真空引きする。内管にケーブルコアを具えていな い場合、一対の無限軌道などといった送り出し装置を利用してコアを送り出し、外管 一体ィ匕物にコアを収納する。このようにして断熱管内にケーブルコアが収納された超 電導ケーブルを得る。
[0032] 上述のようにして得られた超電導ケーブルに対し、真空装置を用いて、内管と外管 との間を所定の真空度に真空引きする。このとき、断熱材層の形成及び外管の形成 を上述のように真空状態で行う本発明製造方法を適用すると、上記真空引きの時間 を短縮することができる。また、含有水分が少ないことから比較的短時間で高真空度 に到達することができ、断熱管の封止後において長期に亘り、高真空状態を維持で きる。例えば、本発明製造方法により得られた超電導ケーブルの断熱管は、常温に おいて 1.3 X 10— 3MPa(l.0 X 10— 5torr)程度の真空状態、封止後においても、常温で 0.6 7MPa(5.0 X 10— 3torr)程度の真空状態を維持できる。この真空引きは、上記超電導ケ 一ブルをドラムに卷回し、このドラムに卷回した状態で行うと、ケーブルが長尺であつ ても両端が比較的近くに配置されるため、ケーブルの両端側力 真空引き (排気)を 行え、真空引き時間をより短縮できる。また、ドラムに卷回しておくと、真空引き後、そ のまま倉庫に保存したり、布設現場に搬送することができる。
[0033] 上記電気絶縁層の含有水分の低減及び特定条件での内管の形成と、断熱材層の 含有水分の低減及び特定条件での外管の形成とを合わせて行うことで、得られた超 電導ケーブルは、電気絶縁層及び断熱材層の含有水分が低減された状態である。 従って、この超電導ケーブルは、短い時間で所望の真空度に到達することができ、真 空引きの時間を短縮することができる。また、この超電導ケーブルを用いた電力供給 線路では、運転時、電気絶縁層の含有水分が固化し、この固化した水分により冷媒 輸送路が閉塞することがなぐかつ長期に亘り高真空状態が維持されるという格別の 効果を奏する。
[0034] 上記断熱管が真空引きされた超電導ケーブルにて線路を構築した後、内管内に液 体窒素などの冷媒を充填、流通させて、線路を運転する。
発明の効果
[0035] 上述したように本発明超電導ケーブルの製造方法によれば、ケーブル作製時、真 空状態にして電気絶縁層や断熱材層の含有水分を低減することで、水分が過度に 含まれることによる不具合を効果的に防止できる。例えば、電気絶縁層の含有水分を 低減し、その状態が維持されるように内管を形成する本発明製造方法により、電気絶 縁層の水分含有量が 0.1質量％以下といった非常に少ない超電導ケーブルを提供 することができる。このような超電導ケーブルは、運転時、電気絶縁層に含有された 水分が冷媒により固化し、固化した水分により冷媒輸送路が閉塞されることを効果的 に防止できる。
[0036] また、断熱材層の含有水分を低減し、その状態が維持されるように外管を形成する 本発明製造方法により、断熱材層の水分含有量が非常に少ない超電導ケーブルを 提供することができる。このような超電導ケーブルは、外管形成後、内管と外管との間 を真空引きする際、真空引き時間を従来よりも短縮することができる。また、真空引き された超電導ケーブルは、長期に亘り高真空状態が維持される。
図面の簡単な説明
[0037] [図 1]図 1は、電気絶縁層の含有水分を低減すると共に、真空状態で内管を形成する 本発明超電導ケーブルの製造方法に用いられる装置の概略構成図である。
[図 2]図 2は、断熱材層の含有水分を低減すると共に、真空状態で外管を形成する本 発明超電導ケーブルの製造方法に用いられる装置の概略構成図である。
[図 3]図 3は、 3心一括型の超電導ケーブルの横断面図である。
符号の説明
[0038] 1 撚合物 2 コア一体化物 3 内管 4 断熱材一体化物 5 外管一体化物
10 乾燥容器 11 本体 12 配管 13 供給部
20,21 押出機 30,31 ガイドパイプ 40 卷回機 41 パット 42 台座
50 真空室
100 超電導ケーブル 110 コア 111 フォーマ 112 超電導導体層
113 電気絶縁層 114 外部超電導層 115 保護層 120 断熱管 121 内管 外管 123 防食層
発明を実施するための最良の形態
[0039] 以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明においては、同一要素 には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の ものと必ずしも一致して 、な 、。
実施例 1
[0040] まず、電気絶縁層の含有水分を低減する処理を行った後、この低減させた状態を 維持させたまま断熱管の内管を形成する本発明製造方法について説明する。この製 造方法は、図 3に示すような超電導導体層 112を有するケーブルコア 110と、このコア 1 10を収納する断熱管 120とを具える超電導ケーブル 100を製造するものである。コア 1 10は、中心力 順にフォーマ 111、超電導導体層 112、電気絶縁層 113、外部超電導 層 114、保護層 115を具え、断熱管 120は、内管 121と外管 122と力もなる二重構造であ る。そして、本発明では、特に、電気絶縁層 113に特定の処理を行う点、及び断熱管 1 20のうち内管 121を特定条件で形成する点に特徴を有する。このような本発明製造方 法は、コアの形成→電気絶縁層の水分低減処理→断熱管の形成と!/、つた手順で上 記超電導ケーブルを形成する。なお、断熱管形成後、断熱管は、真空引きされる。そ して、真空断熱管を具える超電導ケーブルは、布設されて電力供給線路を構築し、 この線路は、断熱管 120の内管 121とコア 110との間に液体窒素などの冷媒を流通し て運転される。以下、超電導ケーブルの製造手順を具体的に説明する。
[0041] [コアの形成]
<フォーマの形成 >
ケーブルコア 110は、中心から順に形成する。まず、フォーマ 111を形成する。フォー マ 111は、超電導導体層 112を保形する芯となる部材であり、事故電流が導体層 112 に流れた場合にその分流路となり、導体層 112の損傷を抑制する機能を有する。この フォーマ 111は、銅線にエナメルの絶縁被覆を施した被覆素線を複数撚り合わせて 形成した撚り線構造である。
[0042] <超電導導体層の形成 >
次に、フォーマ 111の外周に超電導導体層 112を形成する。超電導導体層 112には 、加圧焼結法により製造された Bi2223系 Ag合金シーステープ線材を用い、このテー プ線材をフォーマ 111の上に多層 (本例では 4層)に卷回して形成する。各層の卷回方 向は、内層側力 順に s-s-z-zである。 [0043] <電気絶縁層の形成 >
次に、超電導導体層 112の外周に電気絶縁層 113を形成する。本例では、電気絶 縁層 113の内周側に内部半導電層 (図示せず)を具える。そこで、超電導導体層 112の 上にカーボン紙を卷回して内部半導電層を形成する。この内部半導電層の上に電 気絶縁層 113を形成する。電気絶縁層 113は、絶縁材を内部半導電層の外周に多層 に卷回して形成する。絶縁材は、ポリプロピレンとクラフト紙とが接合された PPLP (登 録商標)を用い、卷回前に予め乾燥処理を施している。電気絶縁層 113の形成は、湿 度の調整が可能な紙卷室で行う。本例では、紙卷室の湿度を 20〜30%としている。 電気絶縁層 113以外、即ち、フォーマ 111、超電導導体層 112、内部半導電層、後述 する外部半導電層、外部超電導層 114、保護層 115の形成、及びコアの撚り合せは、 通常の大気中にて行う。
[0044] <外部超電導層の形成 >
次に、電気絶縁層 113の外周に外部超電導層 114を形成する。外部超電導層 114は 、交流送電において、超電導導体層 112とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導さ れて超電導導体層 112がっくる磁場を相殺し、外部への磁場の漏洩を防止するシー ルドとして機能し、直流送電において、超電導導体層 112を往路とする場合、帰路と して利用することができる。本例では、電気絶縁層 113の外周側に外部半導電層 (図 示せず)を具える。そこで、電気絶縁層 113の上にカーボン紙を卷回して外部半導電 層を形成し、この外部半導電層の上に外部超電導層 114を形成する。外部超電導層 114は、上記超電導導体層 112と同様の加圧焼結法で得られた超電導材料からなる テープ線材を外部半導電層の上に多層 (本例では 2層)に卷回して形成する。各層の 卷回方向は、 S-Sである。
[0045] く保護層の形成 >
次に、外部超電導層 114の外周に保護層 115を形成する。この保護層 115は、外部 超電導層 114の機械的保護を図ると共に、絶縁材にて形成することで、超電導層 114 と断熱管 (内管 121)との間を電気的に絶縁し、断熱管 120に誘導電流や帰路電流が 分流されることを防ぐことができる。そこで、本例では、外部超電導層 114の上にクラフ ト紙を卷回して保護層 115を形成する。 [0046] くコアの撚り合せ〉
上記によりケーブルコア 110が形成される。本例では、図 3に示すような 3心ケーブル とするベぐこのようなコア 110を 3条用意し、これらのコア 110を撚合機で撚り合わせて 撚合物を形成する。得られた撚合物は、ドラムに巻き取る。本例では、撚合物とした 力 コア 110を 1心具える単心ケーブルとする場合、コア 110を 1条用意し、ドラムに卷 回させておくとよい。
[0047] [電気絶縁層の含有水分の低減]
次に、上記コア 110の撚合物に、電気絶縁層 113の含有水分を低減させる処理を施 す。本例では、予め乾燥された絶縁材を用いて電気絶縁層 113を形成しているが、そ の後、電気絶縁層 113の外周の各層を大気中で形成しているため、これらの層の形 成中に絶縁層 113は、吸湿してしまう。そこで、撚合物の形成後、電気絶縁層 113の 含有水分を低減或いは除去する処理を行う。特に、この処理は、真空状態で行う。そ して、断熱管 120のうち内管 121の形成時に電気絶縁層 113が再度吸湿することを防 止するべぐ上記処理時の真空状態を保持したまま、引き続いて内管 121を形成する
[0048] <装置の説明 >
まず、上記水分低減処理及び内管の形成に用いられる装置を説明し、次に具体的 手順を説明する。図 1は、本発明超電導ケーブルの製造方法に用いられる装置の概 略構成図である。この装置は、ケーブルコア (撚合物 1)が収納でき、かつ真空引き及 び加熱が可能な乾燥容器 10と、乾燥容器 10から送り出されたコアの外周に内管を形 成する押出機 20と、乾燥容器 10と押出機 20との間に配置されて、両者を接続するガ イドパイプ 30とを具える。乾燥容器 10は、ドラム Dに巻き付けられた撚合物 1を収納可
1
能な有底筒状の本体 11と、本体 11に対して開閉自在に取り付けられる蓋部 (図示せ ず)と、蓋部を閉じた状態において本体 11内部を真空引きする真空装置 Vと、本体 11
1 の外周及び蓋部の外周に配されて、加熱蒸気が流通される配管 12とを具える。この 乾燥容器 10は、本体 11に対して蓋部を閉じることで本体 11内部を密閉することができ る。また、密閉状態で真空装置 Vを駆動することで、本体 11内部を真空状態にするこ
1
とができる。更に、上記配管 12に接続される供給部 13から加熱蒸気を導入して、配管 12に加熱蒸気を流通させることで、本体 11や蓋部を介して、撚合物 1を加熱すること ができる。本体 11の底面には、ドラム Dが搭載され、回転自在なターンテーブル (図
1
示せず)が配置され、このターンテーブルは、駆動装置 Mにより回転される。この回転 により、ドラム Dに巻き付けられた撚合物 1を順次押出機 20側に送り出すことができる
1
。撚合物 1をガイドパイプ 30により確実に挿入できるように、本体 11おいてパイプが接 続される開口部近傍に別途送り出し装置を配置させてもよい。乾燥容器 10に接続さ れるガイドパイプ 30は、その内部空間が本体 11と共通する雰囲気となる構成であり、 本体 11を真空状態としたとき、同様に真空状態が保持される構成である。ガイドパイ プ 30の乾燥容器 10側にはバルブ (図示せず)を具えており、パイプ 30と容器 10との間 で気体の流通を停止できるようにしている。また、ガイドパイプ 30の内部には、コアの 送り出しを行うガイドローラ (図示せず)を具える。ガイドパイプ 30に接続される押出機 2 0は、本体 11を真空状態としたとき、パイプ 30と同様に本体 11と同様の真空状態を保 持したまま、パイプ 30を経た撚合物 1の外周に内管を形成することができる構成であ る。具体的には、押出機 20において撚合物 1が挿通される箇所の空間が本体 11と共 通する雰囲気となるようにパイプ 30に押出機 20を接続させている。本例で用いた押出 機 20は、図 3に示すようにコア 110(撚合物)の外周面と内管 121の内周面との間に所定 のクリアランスを有する筒状に内管を形成できるものとしている。
<処理の手順 >
上記図 1に示す装置を用いて、電気絶縁層の含有水分を低減させる処理手順を説 明する。まず、乾燥容器 10の蓋部を開け、撚合物 1が巻き付けられたドラム Dを本体 1
1
1の底部に配されるターンテーブルに載せ、蓋部を閉めて本体 11を密閉する。このと き、ガイドパイプ 30のバルブを閉じておき、パイプ 30と容器 10とを分離しておく。この 状態で、供給部 13から加熱蒸気を導入し、配管 12に加熱蒸気を流通させ、乾燥容器 10を介して撚合物 1を加熱する。この加熱により、撚合物 1の電気絶縁層中の含有水 分が気化して、本体 11内に放出される。加熱蒸気を流通して所定時間経過後、供給 部 13と配管 12との間に設けられたバルブを閉じると共に、真空装置 Vと本体 11との間
1
に設けられたバルブを開け、真空装置 Vを駆動して、本体 11内を真空引きして真空
1
状態とする。この真空引きにより、上記本体 11内に放出された水分は、乾燥容器 10外 に放出され、電気絶縁層中に再度浸入されることを防止する。真空装置 Vを駆動し
1 た状態で、ガイドパイプ 30のバルブを開けて、パイプ 30内及び押出機 20も本体 11と 同様の真空状態となるようにする。電気絶縁層 113の含有水分が十分低減された状 態となつたら、ガイドパイプ 30を介して撚合物 1を押出機 20に送り、撚合物 1の外周に 内管を形成する。
[0050] [断熱管の形成]
<内管の形成 >
乾燥容器 10内で電気絶縁層の含有水分の低減を行った撚合物 1は、上記真空状 態にあるガイドパイプ 30を介して押出機 20に送り出し、その外周に内管を形成してド ラム Dに巻き取る。この押出機 20において撚合物 1が挿通される箇所、より具体的に
2
は撚合物 1を導入する導入ロカも排出口までの空間は、乾燥容器 10と同様に真空状 態としている。本例では、内管の形成材料にアルミニウムを用いる。内管形成中は、 真空装置 V
1を適宜駆動し、真空状態が維持されるようにしておく。撚合物 1の外周に 内管を具えるコア一体ィ匕物 2は、押出機 20を通過後、大気中に曝される。そこで、内 管の端部は、撚合物が再度吸湿しないように密閉しておく。このように、水分低減処 理に引き続いて真空状態で内管を形成することで、電気絶縁層は、水分が低減され た状態が維持される。なお、押出機 20の下流側 (ドラム D側)には、コルグータ (図示せ
2
ず)を配置し、押出機 20で形成されたフラット管に、コルグータで波付け加工を施し、 内管が波付け管となるようにしている。本例では、コルグータを設けたが、コルグータ を設けず、内管をフラット管としてもよい。波付け加工されたコア一体ィ匕物 2は、ドラム Dで巻き取られる。
2
[0051] <断熱材層の形成 >
次に、コア一体化物 2の外周に断熱材層を形成する。本例では、断熱材としてポリ エステルフィルムの表面にアルミニウムを蒸着したスーパーインシュレーション (商品 名)を用い、ドラム Dを回転させて巻き取ったコア一体ィ匕物 2を繰り出し、一般的な卷
2
回機により上記断熱材をコア一体ィ匕物 2の外周に卷回して断熱材層を形成する。
[0052] <外管の形成 >
次に、断熱材層の外周に外管を形成する。本例では、上記断熱材層の形成に引き 続いて外管を形成する。本例において外管の形成は、溶接加工により行う。具体的 には、板状材を供給するサプライ機と、供給された板状材を湾曲させる成形機と、板 状材の継ぎ目を溶接する溶接機とを具えておき、サプライ機からステンレス板を供給 して、断熱材層の外周に配置し、成形機によりこの板を湾曲させ、溶接機により継ぎ 目を溶接することで、フラット管を形成する。更に、溶接機の下流側にコルグータを配 置し、コルグータにてフラット管に波付け加工を施し、波付け管の外管を形成する。コ ルグータを設けず、外管をフラット管としてもよい。外管を具えるケーブル一体化物は 、形成後、別途用意したドラムで巻き取る。なお、内管及び外管の端部において、内 管と外管との間を密閉している。また、本例では、外管を溶接加工により形成している 力 上記内管と同様に押し出しにより形成してもよい。
[0053] <防食層の形成 >
本例では、外管の外周に更に防食層を設ける。防食層の形成材料には、ポリ塩ィ匕 ビュルを用い、ドラム力 上記ケーブル一体ィ匕物を繰り出し、一般的な押出機により 上記形成材料を外管の外周に押し出して防食層を形成する。以上の工程により、断 熱管にケーブルコアが収納された超電導ケーブルを得る。得られた超電導ケーブル は、防食層を形成後、別途用意したドラムに巻き取る。
[0054] [断熱管の真空引き]
次に、上記超電導ケーブルにおいて断熱管の真空引きを行う。真空引きは、超電 導ケーブルがドラムに巻き取られた状態で行う。具体的には、別途用意した真空装 置を超電導ケーブルの両端側に接続し、両側カゝら吸引 (排気)することで行う。断熱管 が所定の真空度に到達したら、真空引きを止め、断熱管の両端部を封止する。この 工程により、真空断熱管を具える超電導ケーブルを得る。
[0055] [線路の運転]
上記手順により得られた超電導ケーブルは、布設して電力供給線路に用いられる。 この線路は、内管内に液体窒素などの冷媒を流通して、運転される。上記本発明製 造方法により得られた超電導ケーブルでは、電気絶縁層に含有される水分が従来の 方法により得られたケーブルと比較して低減されている。そのため、線路運転時、内 管に冷媒を充填して電気絶縁層が冷媒に含浸された状態となっても、絶縁層中の含 有水分が冷媒により固化され、この固化物が冷媒により輸送されて冷媒輸送路を閉 塞するといつた不具合を効果的に防止することができる。
実施例 2
[0056] 次に、含有水分が低減されるように断熱材層を形成した後、この低減させた状態を 維持させたまま断熱管の外管を形成する本発明製造方法につ！、て説明する。この製 造方法は、上記実施例 1と同様に図 3に示すような超電導ケーブル 100を製造するも のであり、特に、断熱材層及び断熱管 120のうち外管 122を特定条件で形成する点に 特徴を有する。ここでは、断熱管の形成方法を中心に説明する。
[0057] 上記実施例 1では、断熱材層を大気中で形成する場合を説明した。しかし、断熱材 の材質によっては、大気中の水分を吸湿し易いものがあり、断熱材層を大気中で形 成すると、断熱材層が過度に吸湿してしまうことがある。そこで、本例では、断熱材層 の含有水分が低減されるように、断熱材層を真空状態で形成する。そして、外管 122 の形成時に断熱材層が再度吸湿することを防止するべぐこの真空状態を保持した まま、引き続いて外管 122を形成する。
[0058] <装置の説明 >
まず、上記断熱材層及び外管の形成に用いられる装置を説明し、次に具体的手順 を説明する。図 2は、本発明超電導ケーブルの製造方法に用いられる装置の概略構 成図である。この装置は、断熱材 Iの卷回機 40を収納でき、かつ真空引きが可能な真 空室 50と、真空室 50から送り出された断熱材層を具える内管 (断熱材一体ィ匕物 4)の 外周に外管を形成する押出機 21と、真空室 50と押出機 21との間に配置されて、両者 を接続するガイドパイプ 31とを具える。卷回機 40は、巻き付けられた断熱材 Iを内管 3 の外周に順次繰り出すパット 41と、パット 41を回転自在に保持する台座 42とを具える 。一つの台座 42には、複数のパット 41が配置され (図 2では 2個)、その中心部に内管 3 が挿通される貫通孔を具える。このような台座 42を内管 3の進行方向に沿って複数（ 図 2では 2個示す)配置させて卷回機群が構成される。これら卷回機 40は、図示しない 駆動装置を具えており、貫通孔力 出た内管 3の外周に断熱材を自動的に卷回する 。これら卷回機 40により、内管 3の外周には、断熱材を多層に卷回することができる。 卷回機 40が収納される真空室 50は、内部を真空引きする真空装置 Vと、内管 3が導 入される導入口と、断熱材層が形成された断熱材一体化物 4を押出機 21側に排出す る排出口とを具える。この真空室 50は、真空装置 Vを駆動することで、その内部を真
2
空状態にすることができる。導入口側及び排出口側にはそれぞれ、図示しない送り 出し装置を配置させており、この送り出し装置により、内管 3を真空室 50に導入すると 共に、断熱材一体ィ匕物 4を押出機 21に送り出すことができる。導入口は、開閉自在な 栓部 (図示せず)を具えており、栓部及び後述するガイドパイプ 31のバルブ (図示せず) を閉じることで真空室 50を密閉状態とすることができる。真空室 50に接続されるガイド パイプ 31は、その内部空間が真空室 50と共通する雰囲気となる構成であり、真空室 5 0を真空状態としたとき、同様に真空状態が保持される構成である。ガイドパイプ 31の 真空室側にはバルブを具えており、ノイブ 31と真空室 50との間で気体の流通を停止 できるようにして 、る。ガイドパイプ 31の内部に断熱材一体ィ匕物 4を押出機側に送り出 すガイドローラを具えてもよい。このガイドパイプ 31に接続される押出機 21は、真空室 50を真空状態としたとき、ノイブ 31と同様に真空室 50と同様の真空状態を保持したま ま、パイプ 31を経た断熱材一体ィ匕物 4の外周に外管を形成することができるように構 成されている。具体的には、押出機 21において断熱材一体ィ匕物 4が挿通される箇所 の空間が真空室 50と共通する雰囲気となるようにパイプ 31に押出機 21を接続させて いる。本例で用いた押出機 21は、実施例 1で用いた押出機 20(図 1参照)と同様に、断 熱材一体ィ匕物 4の外周面と外管の内周面との間に所定のクリアランスを有する筒状に 外管を形成できるものである。
く形成手順〉
《断熱材層の形成》
上記図 2に示す装置を用いて、断熱材層及び外管を形成する手順を説明する。ま ず、導入口の栓部及びガイドパイプ 31のバルブを閉じて、パイプ 31と真空室 50とを分 離し、真空室 50を密閉する。この状態で、真空装置 Vを駆動して、真空室 50内を真
2
空引きして真空状態とする。所定の真空状態となったら、内管 3を真空室 50に導入し た際に真空室 50の真空状態が破られな 、ように導入口をシールし、導入口から真空 室 50に内管 3を導入する。内管 3は、別途作製しておき、ドラム Dに巻き取っておく。
3
そして、ドラム Dを回転させると共に、送り出し装置により真空室 50に内管 3を導入し、 卷回機 40を通過させて、内管 3の外周に断熱材層を形成する。このとき、断熱材層は 、真空雰囲気下にて形成されるため、大気中にて形成される場合と比較して吸湿し にくぐ層形成中に過度に水分を含むことを効果的に抑制することができる。また、断 熱材が事前に水分を含んでいたとしても真空状態とすることでこの水分は気化されて 断熱材の外部に放出され易い。従って、水分を低減した状態にある断熱材を用いる ことができると共に、真空状態で断熱材層を形成するため、形成中においても断熱材 層の含有水分を低減することができる。断熱材層形成中は、真空装置 V
2を適宜駆動 して、真空状態が維持されるようにしておく。断熱材層の形成を開始したら、ガイドパ イブ 31のバルブも開けて、パイプ 31内及び押出機 21も真空室 50と同様の真空状態と なるよう〖こする。そして、断熱材層が形成された断熱材一体化物 4の外周に外管を形 成する。
[0060] 《外管の形成》
真空室 50内にて水分の低減が行われた断熱材層を具える断熱材一体ィ匕物 4は、上 記真空状態にあるガイドパイプ 31を介して押出機 21に送り出し、その外周に外管を 形成する。この押出機 21において断熱材一体ィ匕物 4が挿通される箇所、より具体的 には一体ィ匕物 4を導入する導入ロカ 排出口までの空間は、真空室 50と同様に真空 状態としている。本例では、外管の形成材料にステンレスを用いる。断熱材層の外周 に外管を形成した外管一体化物 5は、押出機 21を通過後、大気中に曝される。そこで 、内管及び外管の端部において内管と外管との間は、断熱材層が再度吸湿しないよ うに密閉しておく。このように、断熱材層を水分が低減された状態にて形成した後、引 き続いて真空状態にて外管を形成することで、断熱材層は、水分が低減された状態 が維持される。なお、押出機 21の下流側 (ドラム D側)にコルグータ (図示せず)を配置
4
し、押出機 21により形成されたフラット管に、コルグータにて波付け加工を施し、外管 が波付け管となるようにしている。コルグータを設けず、外管をフラット管としてもよい。 波付け加工された外管一体ィ匕物 5は、形成後、別途用意したドラム Dで巻き取る。
4
[0061] 内管 3は、実施例 1のようにケーブルコアを収納させた状態としてもよいし、コアを収 納させていない状態としてもよい。前者の場合、ケーブルコアは実施例 1の手順に従 つて形成してもよいし、従来と同様の手順にて形成されたものを利用してもよい。後者 の場合、上記手順により断熱管を形成した後、一対の無限軌道といったコアの送り出 し装置などを利用して、断熱管にケーブルコアを挿入配置させるとよい。そして、ケー ブルコアを収納させた状態としたら、上記実施例 1と同様にして外管の外周に防食層 を設けることで、超電導ケーブルが得られる。
[0062] 得られた超電導ケーブルは、上記実施例 1と同様にして真空引きを行う。このとき、 上記手順により得られた超電導ケーブルでは、断熱材層に含有される水分が従来の 方法により得られたものと比較して低減されている。そのため、断熱管を真空引きす る際、その時間を短縮することができる。また、断熱材層の含有水分が比較的少ない ことで、短い時間で所定の真空度に到達することができる。更に、断熱材層の含有水 分が比較的少ないことで、真空到達度や止め真空度を改善することができる。従って 、断熱管を封止後、真空度の低減度合いが小さくなるため、上記手順により得られた 超電導ケーブルでは、長期に亘り高真空状態を維持することができる。
実施例 3
[0063] 超電導ケーブルの作製にあたり、上記実施例 1と実施例 2とを合わせて行ってももち ろんよい。即ち、ケーブルコアを作製した後、乾燥容器 10(図 1)にて真空及び加熱に より、電気絶縁層の含有水分を低減し、この真空状態を保持したまま押出機 20(同)に より内管を形成する。次に、ケーブルコアが内管内に収納されたコア一体ィ匕物 2(同） を真空室 50(図 2)に導入して、真空状態で内管の外周に断熱材層を形成し、断熱材 層の含有水分を低減する。この真空状態を保持したまま押出機 21(同)により外管を 形成する。
[0064] 上記手順により得られた超電導ケーブルは、上述のように断熱管の真空引き時間 を短縮できると共に、達成真空度をより高くすることができる。また、このような超電導 ケーブルでは、運転時、冷媒輸送路が閉塞することがほとんどないだけでなぐ高真 空状態を長期に亘り維持することができる。
産業上の利用可能性
[0065] 本発明超電導ケーブルの製造方法は、交流送電又は直流送電に利用される超電 導ケーブルの製造に好適に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 超電導導体層の外周に電気絶縁層を有するケーブルコアと、内管と外管とからなる 二重構造であり、このコアを収納する断熱管とを具える超電導ケーブルの製造方法 であって、
超電導導体層の外周に、絶縁紙を用いた絶縁材を卷回して電気絶縁層を形成し、 ケーブルコアを形成する工程と、
第一の真空状態で、前記ケーブルコアを加熱し、電気絶縁層中の含有水分を低減 する工程と、
前記第一の真空状態を保持したまま、ケーブルコアの外周に内管を形成する工程 とを具えることを特徴とする超電導ケーブルの製造方法。
[2] 更に、第二の真空状態で、内管の外周に断熱材を卷回して断熱材層を形成し、断 熱材層中の含有水分を低減する工程と、
前記第二の真空状態を保持したまま、断熱材層の外周に外管を形成する工程とを 具えることを特徴とする請求項 1に記載の超電導ケーブルの製造方法。
[3] 内管及び外管の少なくとも一方は、押し出しにより形成することを特徴とする請求項
1又は 2に記載の超電導ケーブルの製造方法。
[4] 内管及び外管の少なくとも一方は、金属材料からなる板状材を溶接して形成するこ とを特徴とする請求項 1又は 2に記載の超電導ケーブルの製造方法。
[5] 超電導導体層を有するケーブルコアと、内管と外管とからなる二重構造であり、この コアを収納する断熱管とを具える超電導ケーブルの製造方法であって、
第三の真空状態で、前記内管の外周に断熱材を卷回して断熱材層を形成し、断熱 材層中の含有水分を低減する工程と、
前記第三の真空状態を保持したまま、断熱材層の外周に外管を形成する工程とを 具えることを特徴とする超電導ケーブルの製造方法。
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