WO2015122310A1 - 真空断熱管の接続構造 - Google Patents

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vacuum heat
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diameter
pipe
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中山　亮
八木　正史
隆治 三觜
軍 滕
勁 劉
朋哉 野村
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古河電気工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/34—Cable fittings for cryogenic cables

Definitions

  • the present invention relates to a connection structure of a vacuum heat insulating tube having an inner tube and an outer tube, and in which an annular space between both tubes is evacuated.
  • connection structure of a vacuum heat insulating tube having an inner tube and an outer tube a connection structure is proposed in which the vacuum heat insulating cylinders in which the ends of the double tube are sealed are fitted to each other (for example, Patent Documents). 1).
  • the connection between the vacuum heat insulating cylinders is a loose connection through a sealing material, and a getter material is arranged to maintain the vacuum degree of the vacuum heat insulating layer.
  • the conventional superconducting cable vacuum insulation tube connection structure includes flange connection, bayonet connection, and weld connection.
  • the advantages and disadvantages of each structure are summarized as follows.
  • the merit of the flange connection is that construction is easy, and the disadvantage is that the diameter of the vacuum heat insulating tube becomes thick and the vacuum cannot be separated.
  • the advantage of the bayonet connection is that it is easy to construct and can be separated into vacuums.
  • the demerit is that the diameter of the vacuum heat insulating tube becomes thicker and only the straight line is constructed.
  • the merit of welding connection is that the connecting portion of one vacuum heat insulating tube and the other vacuum heat insulating tube can have the same diameter. Disadvantages are two on-site welds (inner tube, outer tube) and large heat penetration.
  • the present invention is a connection structure of a vacuum heat insulating pipe having an inner pipe and an outer pipe, and the annular space between both pipes being evacuated, and expanding the inner pipe of one vacuum heat insulating pipe, The outer tube of the vacuum heat insulating tube is reduced in diameter so that it can be inserted into the inner tube of one of the vacuum heat insulating tubes, and the enlarged diameter portion of the inner tube and the reduced diameter portion of the outer tube are connected by welding. To do.
  • the diameter of the inner tube of one vacuum insulation tube was expanded and the outer tube of the other vacuum insulation tube was reduced in diameter so that it could be inserted into the inner tube of one vacuum insulation tube.
  • the diameter can be formed equally.
  • a sealing material may be provided between the enlarged diameter portion of the inner tube and the reduced diameter portion of the outer tube.
  • the enlarged diameter portion of the inner tube may have an enlarged taper tube, and the enlarged taper tube may have a tapered portion and a straight tube portion.
  • the reduced diameter portion of the outer tube may have a reduced diameter tapered tube, and the reduced diameter tapered tube may have a straight tube portion and a tapered portion.
  • the diameter of the inner tube of one vacuum heat insulating tube is expanded and the outer tube of the other vacuum heat insulating tube is reduced in diameter so that it can be inserted into the inner tube of one vacuum heat insulating tube.
  • the outer tubes can be formed to have the same outer diameter.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a superconducting cable.
  • FIG. 2 is a view showing a connection structure for a vacuum heat insulating tube according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3D are diagrams showing an assembling procedure of the connection structure of the vacuum heat insulating tube.
  • FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 3 according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a superconducting cable 1.
  • the superconducting cable 1 is a single core type in which a single cable core 70 is housed in a vacuum heat insulating tube 80.
  • the cable core 70 includes a former 71, a superconducting conductor layer 72, an electric insulating layer 73, a superconducting shield layer 74, It is composed of a normal conducting shield layer 75, a protective layer 76, and the like.
  • the former 71 is a winding core for forming the cable core 70 and is made of a normal conductive wire such as a copper wire, for example.
  • Superconducting conductor layer 72 is formed by spirally winding a plurality of superconducting wires on former 71.
  • the superconducting conductor layer 72 is constantly supplied with a transmission current during operation.
  • the superconducting wire constituting the superconducting conductor layer 72 has, for example, a laminated structure in which an intermediate layer, a superconducting layer, a protective layer, and the like are sequentially formed on a tape-like metal substrate.
  • the electrically insulating layer 73 is formed by winding on the superconducting conductor layer 72.
  • the electrical insulating layer 73 is made of, for example, insulating paper, semi-synthetic paper in which insulating paper and a polypropylene film are joined.
  • Superconducting shield layer 74 is formed by spirally winding a plurality of superconducting wires on electrical insulating layer 73. In the superconducting shield layer 74, substantially the same current as the conductor current flows in an opposite phase by electromagnetic induction during steady operation.
  • the superconducting wire constituting the superconducting shield layer 74 can be the same as the superconducting conductor layer 72.
  • the normal conductive shield layer 75 is formed by winding a normal conductive wire material such as a copper wire on the superconductive shield layer 74.
  • the normal conducting shield layer 75 is shunted with an accident current flowing in the superconducting shield layer 74 when a short circuit accident occurs.
  • the protective layer 76 is made of, for example, insulating paper, polymer nonwoven fabric, or the like, and is formed by winding on the normal conductive shield layer 75.
  • the vacuum heat insulating tube 80 accommodates the cable core 70 and is a double ring comprising an inner tube 81 filled with a refrigerant such as liquid nitrogen and an outer tube 82 disposed so as to cover the outer periphery of the inner tube 81. It has a structure.
  • the inner pipe 81 and the outer pipe 82 are, for example, stainless corrugated pipes.
  • a multilayer heat insulating layer 83 made of a laminated body of polyethylene films deposited with aluminum is interposed, and kept in a vacuum state.
  • the outer circumference of the outer tube 82 is covered with a protective coating layer 84 such as polyethylene.
  • FIG. 2 schematically shows the connection structure of the vacuum heat insulating tube according to the present embodiment.
  • the vacuum heat insulating tube 80 of the superconducting cable 1 is connected by the connection structure according to the present embodiment. It is wound around a drum and shipped from the factory. When laying on site, it is necessary to send out using a belt conveyor (not shown). Therefore, it is desirable that the connection part 100 of the vacuum heat insulating tube 80 is uniform with the vacuum heat insulating tube 80 and is substantially equal to or smaller than the outer diameter of the vacuum heat insulating tube 80.
  • one vacuum heat insulating tube 80A includes an inner tube 81A and an outer tube 82A.
  • the outer tube 82A of one vacuum heat insulating tube 80A extends linearly, and the inner tube 81A has an enlarged diameter.
  • the enlarged diameter portion 181 of the inner tube 81A includes a tapered portion 181A having an enlarged diameter, and a parallel portion (straight tube portion) 181B having an enlarged diameter in parallel with the outer tube 82A.
  • the tip of the parallel portion 181B is closed to the end of the outer tube 82A, and the annular space 182 surrounded by the inner tube 81B and the outer tube 82B is evacuated.
  • the other vacuum heat insulating tube 80B includes an inner tube 81B and an outer tube 82B.
  • the inner tube 81B of the other vacuum heat insulating tube 80B extends linearly, and the outer tube 82B has a reduced diameter.
  • the reduced diameter portion 183 includes a tapered portion 183A having a reduced diameter and a parallel portion (straight tube portion) 183B having a reduced diameter parallel to the inner tube 81B.
  • the tip of the parallel portion 183B is closed to the end of the inner tube 81B, and the annular space 184 surrounded by the inner tube 81B and the outer tube 82B is evacuated.
  • a fin portion 181C is formed at the tip of the parallel portion 181B of one vacuum heat insulating tube 80A, and the fin portion 181C contacts the tapered portion 183A of the other vacuum heat insulating tube 80B.
  • a fin portion 183C is formed at the tip of the parallel portion 183B of the other vacuum heat insulating tube 80B, and the fin portion 183C contacts the tapered portion 181A of the one vacuum heat insulating tube 80A.
  • An O-ring (seal material) 185 is interposed between the parallel portion 181B of one vacuum heat insulating tube 80A and the parallel portion 183B of the other vacuum heat insulating tube 80B.
  • the O-ring 185 is disposed in order to lengthen the heat intrusion path of the abutting portion, suppress heat intrusion, and prevent leakage of liquid nitrogen flowing in the inner tube 81.
  • tube 80B are joined by welding.
  • An O-ring 185 is covered and accommodated inside the welded portion.
  • the fin portion 183C of the other vacuum heat insulating tube 80B is in contact with the taper portion 181A of the one vacuum heat insulating tube 80A and is in close contact with the taper portion 181A.
  • An O-ring 185 is covered and accommodated inside the contact portion.
  • the outer periphery of the outer tube 82 is covered with the above-described protective coating layer 84 such as polyethylene.
  • a part of the protective coating layer 84 is removed except for the connection portion 100 of the vacuum heat insulating tube 80, and a vacuum port 165A is provided on the outer periphery of the outer tube 82A of the removed portion 84A. Vacuum is drawn through the vacuum port 165A, and the annular space 182 surrounded by the inner tube 81 and the outer tube 82 is evacuated.
  • the vacuum port 165A has an opening 166A formed integrally with the outer tube 82, and a lid 167A fitted to the opening 166A. Between the lid 167A and the opening 166A, an O A ring (seal material) 168A is interposed.
  • a part of the protective coating layer 84 is removed except for the connection portion 100 of the vacuum heat insulating tube 80, and a vacuum port 165B is provided on the outer periphery of the outer tube 82B of the removed portion 84B. Vacuum is drawn through the vacuum port 165B, and the annular space 184 surrounded by the inner tube 81 and the outer tube 82 is evacuated.
  • the vacuum port 165B has an opening 166B formed integrally with the outer tube 82, and a lid 167B fitted to the opening 166B. Between the lid 167B and the opening 166B, an O A ring (seal material) 168B is interposed.
  • a protective coating layer 84 is provided on the outer periphery of the outer tube 82, and the vacuum ports 165 ⁇ / b> A and 165 ⁇ / b> B are provided in the outer tube 82 within the outer diameter of the protective coating layer 84.
  • the inner pipe 81 and the outer pipe 82 are corrugated, and the diameters of the vacuum ports 165A and 165B taking into account bending are defined.
  • the length ⁇ L of the vacuum ports 165A and 165B in the longitudinal direction of the vacuum heat insulating tube 80 is set such that the allowable bending diameter of the vacuum heat insulating tube 80 is XD. ⁇ L ⁇ 2 ⁇ XD / 100 It is configured to satisfy the relationship. That is, in determining the diameters of the vacuum ports 165A and 165B, it is desirable that the corrugated strain ⁇ L is less than 1% with respect to the length L of the bent portion.
  • the manufacturing procedure of the connection structure of the vacuum heat insulating tube 80 will be described with reference to FIG.
  • the inner tube 81 and the outer tube 82 constituting the vacuum heat insulating tube 80 are corrugated tubes (corrugated tubes) made of stainless steel.
  • the heat insulating pipes (corrugated pipes) 81 and 82 are cut in the factory.
  • a straight pipe 171 is welded A to an outer pipe 82A constituting one vacuum heat insulating pipe 80A. Further, the straight pipe 172 is welded B to the inner pipe 81B constituting the other vacuum heat insulating pipe 80B.
  • an enlarged diameter tapered tube 173 is welded C to the inner tube 81A constituting one of the vacuum heat insulating tubes 80A.
  • the diameter-expanded taper tube 173 constitutes a diameter-expanded portion 181 of the inner tube 81A, and includes a tapered portion 181A having a diameter increased in a tapered shape and a parallel portion 181B expanded in parallel with the outer tube 82A.
  • the straight pipe 171 connected to the outer pipe 82A and the diameter-expanded tapered pipe 173 connected to the inner pipe 81A are welded D to form a closed annular space 182.
  • a reduced diameter tapered tube 174 is welded E to the outer tube 82B constituting the other vacuum heat insulating tube 80B.
  • the diameter-reduced taper tube 174 constitutes a diameter-enlarged portion 181 of the outer tube 82A, and includes a tapered portion 183A that is enlarged in a taper shape and a parallel portion 183B that is enlarged in parallel with the inner tube 81A.
  • the straight pipe 172 connected to the inner pipe 81B and the reduced diameter tapered pipe 174 connected to the outer pipe 82B are welded F to form a closed annular space 184.
  • an O-ring 185 is interposed between the parallel portion 181B of one vacuum heat insulating tube 80A and the parallel portion 183B of the other vacuum heat insulating tube 80B, and the O-ring 185 is covered. Then, the parallel portion 181B of one vacuum heat insulating tube 80A and the tapered portion 183A of the other vacuum heat insulating tube 80B are welded G.
  • FIG. 3D is on-site alignment.
  • the diameter-increasing taper pipe 173 is connected to one vacuum heat insulating pipe 80A, and the diameter-decreasing taper pipe 174 entering the inside of the diameter-increasing taper pipe 173 is connected to the other vacuum heat insulating pipe 80B. Since these are fitted and connected, the cross-sectional areas of the metal pipes of the welded part are equal on the left and right sides, and the amount of heat inflow becomes uniform, so that the workability of welding is improved. In addition, since the vacuum ports 165A and 165B are disposed in the vacuum sections 182 and 184 of this structure, respectively, and evacuated, the reliability of the degree of vacuum over the entire length can be improved.
  • the heights of the vacuum ports 165A and 165B are within the outer diameter of the protective coating layer 84 (about 25 mm together with the corrugated wave height), and even if the vacuum ports 165A and 165B are disposed, the vacuum ports 165A and 165B are outside the protective coating layer 84. Since it does not protrude, the same diameter of the vacuum heat insulating tube 80 is maintained. In the present embodiment, the process shown in FIG. 3D is performed on site. In the field welding, there are obtained effects that the welding G is only required at one place, the length adjustment of the inner pipe 81 and the outer pipe 82 is unnecessary, and the connection with the same diameter is possible.
  • FIG. 4 shows another embodiment.
  • the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the procedure shown in FIG. 4A is the same as the procedure shown in FIG. 3A.
  • a straight pipe 271 is welded A to an outer pipe 82A constituting one vacuum heat insulating pipe 80A.
  • the length of the straight pipe 271 is longer than the length of the straight pipe 171 in FIG. 3B.
  • an enlarged diameter tapered tube 173 is welded C to the inner tube 81A constituting one of the vacuum heat insulating tubes 80A.
  • the enlarged diameter tapered pipe 173 has the same shape as that shown in FIG.
  • the straight pipe 271 connected to the outer pipe 82A and the diameter-expanded taper pipe 173 connected to the inner pipe 81A are welded D to form a closed annular space 182.
  • the configuration in which the straight pipe 172 and the reduced diameter tapered pipe 174 in the other vacuum heat insulating pipe 80B are connected is the same as that shown in FIG.
  • an O-ring 185 is interposed between the parallel portion 181B of one vacuum heat insulating tube 80A and the parallel portion 183B of the other vacuum heat insulating tube 80B. Covering the ring 185, the distal end portion of the straight pipe 271 of one vacuum heat insulating tube 80A and the tapered portion 183A of the other vacuum heat insulating tube 80B are welded H.
  • the amount of heat inflow is due to the presence of a long straight pipe 271 (extending structure) in one of the butted portions of one vacuum heat insulating pipe 80A and the other vacuum heat insulating pipe 80B.
  • the specific heat of the welded portion can be made constant at both ends, and the workability of welding is improved. Further, as shown in FIG. 4D, a substantially V-shaped space is formed when the front end portion of the straight tube 271 and the tapered portion 183A of the other vacuum heat insulating tube 80B are brought into contact with each other. Therefore, welding H becomes easy.
  • the length of the butted portion is preferably 30 to 40 cm in view of bending characteristics and heat penetration.
  • FIG. 5 shows another embodiment.
  • one vacuum heat insulating tube 80A includes an inner tube 81A and an outer tube 82A extending in parallel.
  • the other vacuum heat insulating tube 80B includes an inner tube 81B and an outer tube 82B extending in parallel.
  • the outer tube 82A of one vacuum heat insulating tube 80A is longer than the inner tube 81A, and the inner tube 81B of the other vacuum heat insulating tube 80B is formed longer than the outer tube 82B.
  • the inner tube 81A and the outer tube 82A constituting one of the vacuum heat insulating tubes 80A are connected by welding A and B with an enlarged diameter tapered tube 173. Further, the inner tube 81B and the outer tube 82B of the other vacuum heat insulating tube 80B are connected by welding C and D with a reduced diameter tapered tube 174.
  • the diameter-expanded taper tube 173 includes a tapered portion 181A having a diameter increased in a tapered shape, and a parallel portion (straight tube portion) 181B having a diameter increased in parallel with the outer tube 82A.
  • the reduced diameter tapered tube 174 includes a tapered portion 183A having a tapered diameter and a parallel portion (straight tube portion) 183B having a diameter expanded in parallel with the inner tube 81A.
  • an O-ring 185 is interposed between the parallel portion 181B of the vacuum heat insulating tube 80A and the parallel portion 183B of the vacuum heat insulating tube 80B, and the space between each parallel portion 181 and 183B is They are connected by welding E.
  • the straight pipes 171, 172, and 271 are unnecessary and the structure is simplified as compared with the embodiments of FIGS.
  • a diameter-expanded taper tube 173 is connected to one vacuum heat insulating tube 80A, and a diameter-reduced taper tube 174 entering the inside of the diameter-expanded taper tube 173 is connected to the other vacuum heat-insulated tube 80B, and these taper tubes 173, 174 are connected. Since the cross-sectional areas of the metal pipes of the welded portion are equal on the left and right sides, and the inflow of heat is uniform, the welding workability is improved. In the present embodiment, the process shown in FIG. 5C is performed on site.

Abstract

　一方の真空断熱管と他方の真空断熱管の接続部が、同径に接続できる真空断熱管の接続構造を提供する。　一方の真空断熱管の内管８１Ａを拡径し、他方の真空断熱管の外管８２Ｂを一方の真空断熱管の内管８１Ａ内に挿入可能に縮径し、内管８１Ａの拡径部と外管８２Ｂの縮径部の間を溶接接続した。

Description

真空断熱管の接続構造
　本発明は、内管と外管を有し、両方の管の間の環状空間が真空とされた真空断熱管の接続構造に関する。
　従来、内管と外管を有する真空断熱管の接続構造として、二重管の端部を封じ切った真空断熱筒同士を嵌合するように接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。真空断熱筒同士の接続はシール材を介した遊合接続で、真空断熱層の真空度維持のためにゲッター材を配置している。
特開平１１－１９３８９９号公報
　従来の超電導ケーブルの真空断熱管の接続構造として、フランジ接続、バイヨネット接続、溶接接続が挙げられる。各構造のメリット、デメリットをまとめると以下のようになる。フランジ接続のメリットは、施工が容易であり、デメリットは、真空断熱管の径が太くなり、真空の区切りができない。バイヨネット接続のメリットは、施工が容易であり、真空の区切りができる。ただしデメリットは、真空断熱管の径が太くなり、直線のみの施工となる。溶接接続のメリットは、一方の真空断熱管と他方の真空断熱管の接続部を同径にすることができる。デメリットは、現地溶接が２箇所必要（内管、外管）となり、熱侵入が大きい。
　そして、特許文献１では、一方の真空断熱管と、他方の真空断熱管の接続部が同径にならないという問題がある。超電導ケーブルはドラム出荷時に巻きつけ、布設時にベルトコンベアを用いた送り出しが必要であるため、真空断熱管の接続部は、同径であることが望ましい。
　そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、一方の真空断熱管と他方の真空断熱管の接続部が、同径に接続できる真空断熱管の接続構造を提供することにある。
　この明細書には、２０１４年２月１２日に出願された日本国特許出願・特願２０１４－０２４７９１の全ての内容が含まれる。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、施工が容易かつ真空の区切りが出来るバイヨネット接続と、同径接続が可能な溶接接続を組み合わせれば、超電導ケーブルに適した断熱管接続構造を提供できるとの結論に至った。
　本発明は、内管と外管を有し、両方の管の間の環状空間が真空とされた真空断熱管の接続構造であって、一方の真空断熱管の内管を拡径し、他方の真空断熱管の外管を一方の真空断熱管の内管内に挿入可能に縮径し、前記内管の拡径部と前記外管の縮径部の間を、溶接接続したことを特徴とする。
　一方の真空断熱管の内管を拡径し、他方の真空断熱管の外管を一方の真空断熱管の内管内に挿入可能に縮径したため、両方の真空断熱管の外管同士は、外径を等しく形成することができる。
　本発明は、前記内管の拡径部と前記外管の縮径部の間に、シール材を有してもよい。
　また本発明は、前記内管の拡径部は拡径テーパー管を有し、拡径テーパー管はテーパー部と直管部とを有してもよい。
　また本発明は、前記外管の縮径部は縮径テーパー管を有し、縮径テーパー管は直管部とテーパー部とを有してもよい。
　本発明によれば、一方の真空断熱管の内管を拡径し、他方の真空断熱管の外管を一方の真空断熱管の内管内に挿入可能に縮径したため、両方の真空断熱管の外管同士は、外径を等しく形成することができる。
図１は、超電導ケーブルを示した斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る真空断熱管の接続構造を示す図である。 図３Ａ～Ｄは、真空断熱管の接続構造の組み付け手順を示す図である。 図４は、別実施の形態に係る図３相当図である。 図５は、別実施の形態に係る図３相当図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　図１は、超電導ケーブル１を示した図である。
　この超電導ケーブル１は、真空断熱管８０内に一心のケーブルコア７０が収納された単心型であり、ケーブルコア７０は、フォーマ７１、超電導導体層７２、電気絶縁層７３、超電導シールド層７４、常電導シールド層７５、保護層７６等により構成されている。
　フォーマ７１は、ケーブルコア７０を形成するための巻心であり、例えば、銅線等の常電導線材で構成される。フォーマ７１には、短絡事故時に超電導導体層７２に流れる事故電流が分流される。
　超電導導体層７２は、フォーマ７１の上に複数の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。超電導導体層７２には、運転時には常時送電電流が流される。超電導導体層７２を構成する超電導線材には、例えば、テープ状の金属基板上に中間層、超電導層、保護層等が順に形成された積層構造が備えられている。
　電気絶縁層７３は、超電導導体層７２の上に巻回することにより形成される。電気絶縁層７３は、例えば、絶縁紙、絶縁紙とポリプロピレンフィルムを接合した半合成紙などで構成されている。
　超電導シールド層７４は、電気絶縁層７３の上に複数の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。超電導シールド層７４には、定常運転時に電磁誘導によって導体電流とほぼ同じ電流が逆位相で流れる。超電導シールド層７４を構成する超電導線材には、超電導導体層７２と同様のものを適用できる。
　常電導シールド層７５は、超電導シールド層７４の上に銅線などの常電導線材を巻回することにより形成される。常電導シールド層７５には、短絡事故時に超電導シールド層７４に流れる事故電流が分流される。
　保護層７６は、例えば、絶縁紙、高分子不織布などで構成され、常電導シールド層７５の上に巻回することで形成される。
　真空断熱管８０は、ケーブルコア７０を収容するとともに、例えば液体窒素などの冷媒が充填される内管８１と、内管８１の外周を覆うように配設された外管８２からなる二重環構造を有している。
　内管８１及び外管８２は、例えばステンレス製のコルゲート管である。内管８１と外管８２の間には、例えばアルミを蒸着したポリエチレンフィルムの積層体で構成された多層断熱層８３が介在され、真空状態に保持される。また、外管８２の外周はポリエチレンなどの保護被覆層８４で被覆されている。
　図２は、本実施の形態に係る真空断熱管の接続構造を模式的に示す。
　超電導ケーブル１の真空断熱管８０は、図２に示すように、本実施形態による接続構造によって、接続されている。そして、ドラムに巻きつけられて工場出荷される。現場での布設時には、ベルトコンベア（不図示）を用いた送り出しが必要である。そのため、真空断熱管８０の接続部１００は、真空断熱管８０と一様であって、この真空断熱管８０の外径と略同径以下であることが望ましい。
　本実施の形態では、一方の真空断熱管８０Ａは、内管８１Ａ及び外管８２Ａを備えている。一方の真空断熱管８０Ａの外管８２Ａは直線的に延出し、内管８１Ａは拡径されている。内管８１Ａの拡径部１８１は、テーパー状に拡径したテーパー部１８１Ａと、外管８２Ａと平行に拡径した平行部（直管部）１８１Ｂとを備えている。
　平行部１８１Ｂの先端は、外管８２Ａの端部に閉じられ、内管８１Ｂ及び外管８２Ｂで囲まれた環状空間１８２は、真空とされている。
　また、他方の真空断熱管８０Ｂは、内管８１Ｂ及び外管８２Ｂを備えている。
　他方の真空断熱管８０Ｂの内管８１Ｂは直線的に延出し、外管８２Ｂは縮径されている。この縮径部１８３は、テーパー状に縮径したテーパー部１８３Ａと、内管８１Ｂと平行に縮径した平行部（直管部）１８３Ｂとを備えている。
　平行部１８３Ｂの先端は、内管８１Ｂの端部に閉じられ、内管８１Ｂ及び外管８２Ｂで囲まれた環状空間１８４は、真空とされている。
　また、一方の真空断熱管８０Ａの平行部１８１Ｂの先端には、ヒレ部１８１Ｃが形成され、ヒレ部１８１Ｃは、他方の真空断熱管８０Ｂのテーパー部１８３Ａに当接する。他方の真空断熱管８０Ｂの平行部１８３Ｂの先端には、ヒレ部１８３Ｃが形成され、ヒレ部１８３Ｃは、一方の真空断熱管８０Ａのテーパー部１８１Ａに当接する。
　一方の真空断熱管８０Ａの平行部１８１Ｂと、他方の真空断熱管８０Ｂの平行部１８３Ｂの間には、Ｏリング（シール材）１８５が介装されている。Ｏリング１８５は、突き合わせ部の熱侵入経路を長くし、熱侵入を抑えるため、かつ内管８１内を流れる液体窒素の漏出を防止するために配置される。
　そして、一方の真空断熱管８０Ａのヒレ部１８１Ｃと、他方の真空断熱管８０Ｂのテーパー部１８３Ａとの間が溶接により接合されている。この溶接部の内側に、Ｏリング１８５が覆われて収容されている。
　また、他方の真空断熱管８０Ｂのヒレ部１８３Ｃは、一方の真空断熱管８０Ａのテーパー部１８１Ａに当接し、テーパー部１８１Ａに密着している。この当接部の内側に、Ｏリング１８５が覆われて収容されている。
　真空断熱管８０の接続部１００を除いて、外管８２の外周は上述したポリエチレンなどの保護被覆層８４で被覆されている。
　一方の真空断熱管８０Ａでは、真空断熱管８０の接続部１００以外でも、保護被覆層８４の一部が除去され、この除去部分８４Ａの外管８２Ａの外周に真空口１６５Ａが設けられている。この真空口１６５Ａを通じて真空引きされ、内管８１及び外管８２で囲まれた環状空間１８２が真空とされている。
　真空口１６５Ａは、外管８２と一体的に形成された開口部１６６Ａと、開口部１６６Ａに嵌合される蓋部１６７Ａを有し、この蓋部１６７Ａと開口部１６６Ａとの間には、Ｏリング（シール材）１６８Ａが介装されている。
　他方の真空断熱管８０Ｂでは、真空断熱管８０の接続部１００以外でも、保護被覆層８４の一部が除去され、この除去部分８４Ｂの外管８２Ｂの外周に真空口１６５Ｂが設けられている。この真空口１６５Ｂを通じて真空引きされ、内管８１及び外管８２で囲まれた環状空間１８４が真空とされている。
　真空口１６５Ｂは、外管８２と一体的に形成された開口部１６６Ｂと、開口部１６６Ｂに嵌合される蓋部１６７Ｂを有し、この蓋部１６７Ｂと開口部１６６Ｂとの間には、Ｏリング（シール材）１６８Ｂが介装されている。
　外管８２の外周には、保護被覆層８４を有し、各真空口１６５Ａ，１６５Ｂは、保護被覆層８４の外径内に収まって外管８２に設けられている。
　本実施の形態では、内管８１及び外管８２をコルゲート状にした上で、曲げを考慮に入れた真空口１６５Ａ、１６５Ｂの径を規定する。
　真空断熱管８０の長手方向における真空口１６５Ａ，１６５Ｂの長さδＬは、真空断熱管８０の許容曲径をＸＤとしたとき、
　　　δＬ＜２πＸＤ／１００
の関係を満たすように構成されている。
　すなわち、真空口１６５Ａ、１６５Ｂの径の決定に当たっては、曲げ部の長さＬに対してコルゲートの歪δＬが１％未満に収まることが望ましい。そのため、ケーブル外径をφＤ、許容曲げ半径をＲ＝ＸＤとすれば、
　　　（δＬ／２πＸＤ）×１００＜１［％］
　という不等式が成り立つ。
　ここで、公知例ではＸ＝１５（Ｒ＝１５Ｄ）、φＤ＝１５０ ｍｍであり、真空口１６５Ａ、１６５Ｂの径の条件は、１４１ｍｍ未満となる。
　つぎに、図３を参照し、真空断熱管８０の接続構造の製造手順を説明する。
　真空断熱管８０を構成する内管８１及び外管８２は、図３Ａに示すように、ステンレス製のコルゲート管（波付管）である。まず、工場内において、断熱管（波付管）８１、８２を切断する。
　つぎに、図３Ｂに示すように、一方の真空断熱管８０Ａを構成する外管８２Ａに直管１７１を溶接Ａする。また、他方の真空断熱管８０Ｂを構成する内管８１Ｂに直管１７２を溶接Ｂする。
　ついで、図３Ｃに示すように、一方の真空断熱管８０Ａを構成する内管８１Ａに、拡径テーパー管１７３を溶接Ｃする。
　拡径テーパー管１７３は、内管８１Ａの拡径部１８１を構成し、テーパー状に拡径したテーパー部１８１Ａと、外管８２Ａと平行に拡径した平行部１８１Ｂとを備えている。そして、外管８２Ａに接続した直管１７１と、内管８１Ａに接続した拡径テーパー管１７３とを溶接Ｄし、閉じた環状空間１８２を形成する。
　また、他方の真空断熱管８０Ｂを構成する外管８２Ｂに、縮径テーパー管１７４を溶接Ｅする。縮径テーパー管１７４は、外管８２Ａの拡径部１８１を構成し、テーパー状に拡径したテーパー部１８３Ａと、内管８１Ａと平行に拡径した平行部１８３Ｂとを備える。そして、内管８１Ｂに接続した直管１７２と、外管８２Ｂに接続した縮径テーパー管１７４とを溶接Ｆし、閉じた環状空間１８４を形成する。
　また、図３Ｄに示すように、一方の真空断熱管８０Ａの平行部１８１Ｂと、他方の真空断熱管８０Ｂの平行部１８３Ｂとの間に、Ｏリング１８５を介装し、このＯリング１８５を覆って、一方の真空断熱管８０Ａの平行部１８１Ｂと、他方の真空断熱管８０Ｂのテーパー部１８３Ａとを溶接Ｇする。図３Ｄは、現場合わせである。
　本実施の形態では、一方の真空断熱管８０Ａに拡径テーパー管１７３を接続し、他方の真空断熱管８０Ｂに、上記拡径テーパー管１７３の内側に進入する縮径テーパー管１７４を接続し、これらを嵌合接続するため、左右で溶接部の金属管の断面積が等しくなり、熱の流入量が均一になるため、溶接の施工性が向上する。
　また、本構造の真空区画１８２、１８４に、各々真空口１６５Ａ、１６５Ｂを配置し、各々真空引きするため、全長での真空度の信頼性を向上できる。また、真空口１６５Ａ、１６５Ｂの高さは、保護被覆層８４の外径内に収まり（コルゲート波高さと合わせて２５ｍｍ程度）、真空口１６５Ａ、１６５Ｂを配置しても、保護被覆層８４の外に突出しないため、真空断熱管８０の同径が維持される。
　本実施の形態では、図３Ｄに示す工程が、現場で実施される。現地溶接において、溶接Ｇが一箇所で済むこと、内管８１と外管８２の長さ調整が不要であること、同径の接続が可能であるという効果が得られる。
　図４は、別の実施の形態を示す。
　図３と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。図４Ａに示す手順は、図３Ａに示す手順と同一である。
　図４Ｂにおいて、一方の真空断熱管８０Ａを構成する外管８２Ａに直管２７１を溶接Ａする。この直管２７１の長さは、図３Ｂに直管１７１の長さよりも長く形成される。
　つぎに、図４Ｃに示すように、一方の真空断熱管８０Ａを構成する内管８１Ａに、拡径テーパー管１７３を溶接Ｃする。拡径テーパー管１７３は、図３に示すものと形状が同一である。そして、外管８２Ａに接続した直管２７１と、内管８１Ａに接続した拡径テーパー管１７３とを溶接Ｄし、閉じた環状空間１８２を形成する。
　他方の真空断熱管８０Ｂにおける直管１７２と、縮径テーパー管１７４を接続した構成は、図３に示すものと同一である。
　本実施の形態では、図４Ｄに示すように、一方の真空断熱管８０Ａの平行部１８１Ｂと、他方の真空断熱管８０Ｂの平行部１８３Ｂとの間に、Ｏリング１８５を介装し、このＯリング１８５を覆って、一方の真空断熱管８０Ａの直管２７１の先端部と、他方の真空断熱管８０Ｂのテーパー部１８３Ａとを溶接Ｈする。
　本実施の形態では、一方の真空断熱管８０Ａと、他方の真空断熱管８０Ｂとの突き合わせ部において、一方に長さの長い直管２７１（伸び出し構造）が存在することにより、熱の流入量が左右で均一にされ、溶接部の比熱を両端部で一定にすることができ、溶接の施工性が向上する。また、図４Ｄに示すように、直管２７１の先端部と、他方の真空断熱管８０Ｂのテーパー部１８３Ａとを突き合せたとき、略Ｖ字の空間が形成される。したがって、溶接Ｈが容易になる。この突き合わせ部の長さは曲げ特性及び熱侵入を考えると３０～４０ｃｍであることが好ましい。
　図５は、別の実施の形態を示す。なお、図５において、図３と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
　図５Ａにおいて、一方の真空断熱管８０Ａは、平行に延びた内管８１Ａ及び外管８２Ａを備えている。また、他方の真空断熱管８０Ｂは、平行に延びた内管８１Ｂ及び外管８２Ｂを備えている。一方の真空断熱管８０Ａの外管８２Ａは、内管８１Ａよりも長く、他方の真空断熱管８０Ｂの内管８１Ｂは、外管８２Ｂよりも長く形成されている。
　ついで、図５Ｂに示すように、一方の真空断熱管８０Ａを構成する内管８１Ａ及び外管８２Ａを、拡径テーパー管１７３で、溶接Ａ、Ｂにより連結する。また、他方の真空断熱管８０Ｂの内管８１Ｂ及び外管８２Ｂを、縮径テーパー管１７４で、溶接Ｃ、Ｄにより連結する。拡径テーパー管１７３は、テーパー状に拡径したテーパー部１８１Ａと、外管８２Ａと平行に拡径した平行部（直管部）１８１Ｂとを備えている。縮径テーパー管１７４は、テーパー状に拡径したテーパー部１８３Ａと、内管８１Ａと平行に拡径した平行部（直管部）１８３Ｂとを備えている。
　つぎに、図５Ｃに示すように、真空断熱管８０Ａの平行部１８１Ｂと、真空断熱管８０Ｂの平行部１８３Ｂとの間に、Ｏリング１８５が介装され、各平行部１８１、１８３Ｂ間が、溶接Ｅにより連結されている。
　本実施の形態では、図３、図４の実施形態と比較して、直管１７１、１７２、２７１が不要であり、構造が簡素化される。
　一方の真空断熱管８０Ａに拡径テーパー管１７３を接続し、他方の真空断熱管８０Ｂに、上記拡径テーパー管１７３の内側に進入する縮径テーパー管１７４を接続し、これらテーパー管１７３、１７４を嵌合接続するため、左右で溶接部の金属管の断面積が等しくなり、熱の流入量が均一になるため、溶接の施工性が向上する。
　本実施の形態では、図５Ｃに示す工程が、現場で実施される。現地溶接において、溶接Ｅが一箇所で済むこと、内管８１と外管８２の長さ調整が不要であること、同径の接続が可能である等の効果が得られる。
　また、内管８１と外管８２がコルゲート状となっているため、接続部１００に可とう性を付与できるという効果が得られる。
　１　超電導ケーブル
　７０　ケーブルコア
　８０、８０Ａ、８０Ｂ　真空断熱管
　８１、８１Ａ、８１Ｂ　内管
　８２、８２Ａ、８２Ｂ　外管
　８４　保護被覆層
　１００　接続部
　１６５Ａ、１６５Ｂ　真空口
　１８１　拡径部
　１８１Ａ　テーパー部
　１８１Ｂ　平行部（直管部）
　１８１Ｃ、１８３Ｃ　ヒレ部
　１８３　縮径部
　１８３Ａ　テーパー部
　１８３Ｂ　平行部（直管部）

Claims (4)

  1. 　内管と外管を有し、両方の管の間の環状空間が真空とされた真空断熱管の接続構造であって、一方の真空断熱管の内管を拡径し、他方の真空断熱管の外管を一方の真空断熱管の内管内に挿入可能に縮径し、前記内管の拡径部と前記外管の縮径部の間を、溶接接続したことを特徴とする真空断熱管の接続構造。
  2. 　前記内管の拡径部と前記外管の縮径部の間に、シール材を有することを特徴とする請求項1に記載の真空断熱管の接続構造。
  3. 　前記内管の拡径部は拡径テーパー管を有し、拡径テーパー管はテーパー部と直管部とを有することを特徴とする請求項1又は２に記載の真空断熱管の接続構造。
  4. 　前記外管の縮径部は縮径テーパー管を有し、縮径テーパー管は直管部とテーパー部とを有することを特徴とする請求項1乃至３の何れか一項に記載の真空断熱管の接続構造。
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