多心一括型超電導ケーブルの製造方法
【課題】冷却時、熱収縮を十分吸収することができる多心一括型超電導ケーブルの製造方法を提供する。
【解決手段】多心一括型超電導ケーブル100の３心のケーブルコア10は、弛み無く撚り合わされたケーブルコア10を、その端部の少なくとも一方が、断熱管内に収納されるケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上出るように断熱管20の内部に収納する。そして、ケーブルコア10の端部を断熱管20内に押し込むことにより撚りに冷却時の熱収縮を吸収する弛みを形成する。さらに、冷却時にケーブルコア10の熱収縮量の大きい部分は、断熱管の径方向への弛み量を、熱収縮量の小さい部分より大きくしておくことにより、ケーブルコア10がケーブルの長さ方向へ挙動することをできるだけ抑制する。
【解決手段】多心一括型超電導ケーブル100の３心のケーブルコア10は、弛み無く撚り合わされたケーブルコア10を、その端部の少なくとも一方が、断熱管内に収納されるケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上出るように断熱管20の内部に収納する。そして、ケーブルコア10の端部を断熱管20内に押し込むことにより撚りに冷却時の熱収縮を吸収する弛みを形成する。さらに、冷却時にケーブルコア10の熱収縮量の大きい部分は、断熱管の径方向への弛み量を、熱収縮量の小さい部分より大きくしておくことにより、ケーブルコア10がケーブルの長さ方向へ挙動することをできるだけ抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のケーブルコアが撚り合わされた状態で断熱管に収納された多心一括型超電導ケーブルに関するものである。特に、断熱管に充填される冷媒によりケーブルコアが冷却されて熱収縮を起こしても、熱収縮を十分に吸収して、ケーブルコアに必要以上の応力が発生するのを防止することができる多心一括型超電導ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多心一括型超電導ケーブルは、超電導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備える。このような多心一括型超電導ケーブルは、ケーブルコアの超電導層を超電導状態とするために、布設後に、断熱管内に液体窒素などの冷媒を充填させてケーブルコアを冷却するようになっている。
【０００３】
断熱管内のケーブルコアは、常温(約３００Ｋ)から約８０Ｋ以下（冷媒が液体窒素の場合、約７７Ｋ）の極低温に冷却されると、約０．３％熱収縮してしまう。例えば、ケーブル１００ｍごとに３０ｃｍ程度の熱収縮を生じる。
【０００４】
通常、多心一括型超電導ケーブルの両端部には、ケーブル同士を接続する中間接続部や、多心一括型超電導ケーブルと常温側に配置される電力機器とを接続する終端接続部が設けられ、ケーブルは両端末および所定の位置で固定される。従って、複数のケーブルコアが撚り合わされた多心ケーブルでは、ケーブルコアが冷却により収縮すると、ケーブルコアが少なくとも両端末部で固定されているために、撚りが締まる方向にケーブルコアが動く。
【０００５】
その結果、ケーブルコアは、ケーブル軸方向の応力と、側圧よる径方向の応力とが生じ、このような応力が過大になると、超電導層が破損して多心一括型超電導ケーブルとして機能できなくなる虞がある。
【０００６】
従って、従来から、上記熱収縮を吸収する構成を備える多心一括型超電導ケーブルが提案されている。熱収縮を吸収する構成としては、例えば、熱収縮を吸収する弛みを持たせるように撚り合わせた複数のケーブルコアを断熱管内に収納するようにしている。
【０００７】
撚りに弛みを持たせる手段としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている方法が挙げられる。特許文献１に開示されている撚り合わせの方法は、３心のケーブルコアの中心に熱収縮の大きい介在物を挿入しながらケーブルコアを撚り合せる。このように介在物を挿入することにより、各ケーブルコアを、介在物が挿入されず、弛みが無い状態で撚った状態に比較して、各ケーブルコアが径方向に広がった状態で撚り合わすことができる。そして、ケーブルコアを冷却した時には、ケーブルコアの熱収縮に伴って介在物も熱収縮させることにより、撚り合わされた３心ケーブルコアを、撚り合わせた径が小さくなる方向に変化させて、熱収縮を吸収するようになっている。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている撚り合わせの方法は、まず、３心のケーブルコアの間にテープ状のスペーサーを配置しながら、これらケーブルコアを撚り合せる。次に、この撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する前にスペーサーを取り除いて、撚りを弛ませた状態でケーブルコアを断熱管に収納する。
【０００９】
特許文献２に開示されている撚り合わせの方法では、断熱管の内部にケーブルコアを収納する前に、ケーブルコア間のスペーサーが除去されるので、断熱管に収納されたケーブルコアは、スペーサーに拘束されることなく撚りに弛みを持たせることができる。その結果、撚り合わされたケーブルコアは、この弛みで冷却時の熱収縮を吸収することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１３４６２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したケーブルコアを撚り合わせる方法では、ケーブルコアを撚り合せる際に、撚りに弛みを持たせるための部材と設備が別途必要となる。しかも、ケーブルを製造する工程において、撚りに弛みを持たせる工程が必要となるので、ケーブル製造時の製造ラインが長くなるという不具合もある。特に、特許文献１に開示されている撚り合わせの方法では、ケーブル全長に亘る介在物が必要となりコストが高くなる問題がある。また、特許文献２の方法では、スペーサーを繰り返して使用したとしても、スペーサーを挿入したり、取り外したりする大掛かりな設備が必要となり、ケーブルコアを撚り合わすための製造ラインが長くなるだけでなく、複雑となる問題がある。
【００１２】
また、通常、断熱管は、二重のコルゲート管で構成されているため、軸方向に伸び易い。従って、ケーブル布設時に、ケーブルが引っ張られると断熱管が伸びてしまう虞がある。このとき、弛みを持たせて撚り合わされたケーブルコアが断熱管内に収納されている場合、このように断熱管が伸びると、断熱管内に収納されているケーブルコアは、一端側から引っ張られて弛みが無くなってしまう。その結果、ケーブルコアを冷却した時、ケーブルコアは十分な熱収縮の吸収が得られなくなり、ケーブルコアに前記した過大な応力が生じてしまう。
【００１３】
そこで、従来から、布設時に断熱管が伸びてしまうのを抑制するために、断熱管の外周にテンションメンバを設けていた。しかし、テンションメンバを設ける作業は、煩雑で、時間を要し、コストも高くなるという問題がある。しかも、テンションメンバを設けた分だけ、ケーブルの全体径が大きくなるという問題もある。
【００１４】
ところで、前記した特許文献１および特許文献２に開示されている撚り合わせの方法では、ケーブルコアの撚りの弛み量がケーブルコアの長さ全長に亘って均等になるようにケーブルコアの撚りに弛みを持たせている。
【００１５】
しかし、ケーブルコアは、通常、断熱管の一端側から冷媒を供給し、他端側から冷媒を排出させるようになっており、ケーブルコアは、冷媒入口から冷媒出口に向かって順次冷却されていくので、冷媒入口側と冷媒出口側の冷媒の温度が異なる。このようにしてケーブルコアを冷却する場合、ケーブルコアの長さ方向の温度分布が一様でないため、ケーブルコアの熱収縮量も長さ方向で異なる。
【００１６】
即ち、ケーブルコアの冷媒入口側で冷却される部分は、冷媒温度が最も低いので熱収縮量が大きい。反対に、ケーブルコアの冷媒出口側で冷却される部分は、入口から出口に至るまでに冷媒とケーブルコアとが熱交換されていくので、冷媒温度が入口側に比べて高くなり、熱収縮量が入口側よりも小さい。
【００１７】
その結果、ケーブルコアの撚りに弛みを持たせても、ケーブルコアの熱収縮量がケーブル長さ方向で均一では無いので、ケーブルコアは、長さ方向での挙動が生じてしまう。このケーブルコアの挙動は、ケーブルの接続部での挙動にも繋がり、ケーブルコアの端部で、応力集中がおこり、破損に繋がる虞がある。
【００１８】
特に、ケーブルコアの撚りの弛み量を、ケーブルコアの長さ方向にほぼ均等になるようにすると、冷媒入口側の熱収縮量の大きい箇所のケーブルコアは、弛みが無い状態まで先に収縮しようとする。このようにケーブルコアの冷媒入口側が先に熱収縮すると、ケーブルコアの温度の高い冷媒出口側の収縮があまりされていない部分を冷媒入口側に引っ張ることになり、ケーブルコアが動く。そして、このケーブルコアの動きは、冷媒出口側の冷却が完了する際には、ケーブルコアの冷媒入口側を冷媒出口側に引っ張る動きをする。このように、ケーブルコアは、冷却時に複雑な挙動を示すことになり、特に、固定されていない接続部を設けた場合には、この挙動によってケーブルコアあるいは超電導線材が破損する虞がある。
【００１９】
以上のように、本発明は、ケーブルコアの撚り合わせに弛みを形成するための設備が複雑となることなく、超電導ケーブルの冷却時に、撚り合わされたケーブルコアの熱収縮を十分に吸収できる弛みを持たせることができる多心一括型超電導ケーブルの製造方法を提供することを主目的とする。
【００２０】
また、本発明は、必要とする所定のケーブルコアの熱収縮量に合わせてケーブルコアの撚りの弛み量を各ケーブルの端部ごとに任意に設定することにより、ケーブルコアを冷却する時のケーブルコアの長手方向への移動量をできるだけ小さくできる多心一括型超電導ケーブルおよびその製造方法を提供することを他の目的とする。
【００２１】
また、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、テンションメンバを設けることなく、ケーブルを布設できながら、ケーブルコアの撚りの弛みも確実に形成できるようにすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、弛み無く撚り合わされた複数のケーブルコアを、ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管で覆うとともに、ケーブルコアを断熱管で覆うときに、ケーブルコアの端部が断熱管の少なくとも一端側からケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上出るようにする第一工程と、この第一工程の後で、断熱管から出ているケーブルコアの少なくとも前記熱収縮量の長さを断熱管の内部に押し込むことにより、断熱管内のケーブルコアに、冷却時の熱収縮を吸収する弛みを持たせる第二工程とを有する。
【００２３】
なお、本発明の第一工程で、複数のケーブルコアを弛み無く撚り合わせるとは、意図的に熱収縮を吸収するように弛ませないで撚り合せることをいい、各ケーブルコアの間に隙間が生じてもよい。
【００２４】
また、ケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量は、ケーブル冷却時に、ケーブルコアに作用する張力が、許容張力以下となるような熱収縮を吸収できる弛み量が得られる収縮量をいう。従って、弛みの形成は、熱収縮しても応力が生じないように弛みを形成してもよいし、許容応力が発生するように弛みを形成するようにしてもよい。なお、この許容応力は、ケーブルの特性に応じて設定することができる。
【００２５】
さらに、本発明で、断熱管の端部から出るケーブルコアの長さを、必要とする所定の熱収縮量の長さ以上としているのは、この断熱管から突出するケーブルコアの長さは、通常、熱収縮に必要な長さだけでなく、ケーブルコアの接続処理に必要な長さを含むからである。
【００２６】
本発明の第二工程においてケーブルコアを断熱管内へ押し込んだ場合、ケーブルコアは、コアの撚りが広がる方向に弛みながら押し込まれる。即ち、撚り合わされたケーブルコアのそれぞれは、その殆どが波のようにカーブしながら蛇行した状態となっているので、撚り合わされたケーブルコアを断熱管内に押し込むと、各コアは、その曲げ径が小さくなる方向に変形していき、撚り合わされたケーブルコアは、撚りが径方向外方に向けて広がる方向に動く。
【００２７】
また、第一工程において断熱管から出すケーブルコアの長さは、断熱管の一方の開口部のみから、冷却時に断熱管内で熱収縮するケーブルコアの全熱収縮量の長さ以上を出すようにしてもよいし、断熱管の両端開口部から所定の長さを出すようにしてもよい。この場合、突出した長さを合計した時に全熱収縮量以上となるように所定の長さを出すことができる。例えば、一方の長さを他方の長さよりも長くなるようにしてもよいし、同じ長さとしてもよい。
【００２８】
また、本発明の撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルの製造方法における前記第一工程は、次の工程を含むようにすることもできる。
【００２９】
ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管を形成する工程と、複数のケーブルコアを弛み無く撚り合わせる工程と、断熱管を布設し、布設された断熱管の内部に、前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、前記熱収縮量の長さ以上が断熱管の少なくとも一端側から出るように収納する工程とを有するようにする。
【００３０】
即ち、断熱管を形成する工程とケーブルコアを弛み無く撚り合わせる工程とは別々に行い、まず、断熱管を布設し、布設された断熱管の内部に、前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、前記熱収縮量の長さ以上が断熱管の少なくとも一端側から出るように収納する。
【００３１】
なお、撚り合わされたケーブルコアを断熱管の内部に収納する場合、ケーブルコアを断熱管の内部に引き込むようにしてもよいし、押し込むようにしてもよい。
【００３２】
以上の本発明の超電導ケーブルの製造方法は、ケーブル製造後でも、ケーブル布設後でも、ケーブルコアに弛みを持たす加工をすることができるので、ケーブル製造時にケーブルコアの撚りに弛みを持たせる必要が無くなる。その結果、ケーブル製造時の製造ラインが長くなったり、設備が増えて製造ラインが複雑になったりすることなく、簡単にケーブルを製造できながら、ケーブルコアの撚りに確実に弛みを持たせることができる。
【００３３】
また、従来では、ケーブルを布設する前に既にケーブルコアの撚りに弛みを持たせていたので、ケーブル布設時に撚りの弛みが無くならないように、テンションメンバなどで断熱管を固定する必要があった。しかしながら、本発明の製造方法によれば、布設後に撚りに弛みを持たせることが可能となるので、テンションメンバを不要に、または、テンションメンバを少なくできる。その結果、本発明の製造方法では、断熱管と共にケーブルコアに引張力を印加することが可能となるし、ケーブル全体の径を小さくしてコンパクト化が図れる。また、テンションメンバが不要になった場合には、不要になったスペース分を、断熱管の真空部に用いて、この真空部を厚くすることができるので、断熱管の外部からの侵入熱の低減が可能となる。
【００３４】
本発明の製造方法では、断熱管と、撚り合わされたケーブルコアとを別々に形成して、撚り合わされたケーブルコアを断熱管内に収納する場合には、断熱管と撚り合わされたケーブルコアとを布設現場に別々に搬送して、断熱管を布設した後に、ケーブルコアを断熱管内に引き込むことができる。この場合、断熱管とケーブルコアとを個別に布設現場に搬送することができるので、断熱管の真空状態が維持されていなくても、この真空状態が維持されていないことをケーブルコアを断熱管内に収納する前に発見でき、ケーブルコアが無駄にならない。
【００３５】
また、ケーブルを布設する際に、断熱管を地中に埋めた状態にして、この断熱管内にケーブルコアを引き込むようにすると、この断熱管を布設路にすることができる。
【００３６】
ところで、ケーブルコアの冷却温度は、長手方向において温度勾配を有して異なるため、従来のように、一定の冷却温度（冷媒入口側温度）でケーブルコアの全長が熱収縮したとして熱収縮量を換算した場合の長さよりも実際は熱収縮量は小さい。従って、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブルコアを断熱管内に押し込む全体量は、各冷却温度に応じたケーブルコアの各部分の熱収縮量や許容応力（許容張力）を考慮して決定することが好ましい。
【００３７】
さらに、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法において、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量は、超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管の一端側でのケーブルコアの押し込み量が、冷媒の出口側となる断熱管の他端側でのケーブルコアの押し込み量以上となるようにすることが好ましい。
【００３８】
このようにケーブルコアの断熱管内への押し込み量を、冷却時の冷媒注入方向に基づいて決定することにより、冷却時に先に温度が低下して大きく熱収縮するケーブルコア部分の径方向への撚りの弛み量を大きくし、熱収縮量の小さい部分の径方向への撚りの弛み量を小さくできるので、熱収縮に伴うケーブルコアの長さ方向の動きを抑制できる。
【００３９】
また、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量が大きい側を、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口側とし、断熱管内への押し込み量の小さい側を、冷媒出口側としてもよい。
【００４０】
このように、冷却時の冷媒注入方向を、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量に基づいて決定することにより、冷却時に先に温度が低下して大きく熱収縮するケーブルコア部分の径方向への撚りの弛み量を大きくし、熱収縮量の小さい部分の径方向への撚りの弛み量を小さくできるので、熱収縮に伴うケーブルコアの長さ方向の動きを抑制できる。
【００４１】
以上のように、熱収縮量の大きい部分の撚りの弛み量を熱収縮量の小さい部分よりも大きくすることにより、熱収縮時には、ケーブルコアは、殆ど径方向へ向けて収縮し、長さ方向への挙動は小さくなる。
【００４２】
このように本発明では、冷媒の温度勾配に合わせて熱収縮を吸収する撚りの弛み量を調整することができるので、ケーブルコア全体の長さ方向への動きを最小限にすることができる。その結果、ケーブル接続部でのケーブルコアの移動量をできるだけ小さくして、ケーブルコアの挙動による損傷を防止することができる。
【００４３】
また、本発明の撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルは、断熱管内のケーブルコアが、冷却時のケーブルコアの熱収縮を吸収するための撚りの弛みを有しており、この弛みの断熱管の径方向への弛み量は、ケーブルの長さ方向で異なることを特徴とする。
【００４４】
撚り合わされたケーブルコアの撚りの弛み量を、ケーブルの長さ方向で異なるようにしているので、ケーブルコアの熱収縮量の大きい部分は、撚りの弛み量を大きくし、熱収縮量の小さい部分は、撚りの弛み量を小さくすることができる。
【００４５】
即ち、熱収縮量の大きい部分の撚りの弛み量を大きくすることにより、熱収縮時には、ケーブルコアは、径方向への移動のみが生じ、長さ方向への移動をできるだけ小さくすることができる。
【００４６】
その結果、ケーブルコアの熱収縮による長さ方向への挙動をできるだけ小さくすることができ、ケーブルコアの挙動による損傷を防止できる。
【００４７】
特に、前記ケーブルコアの断熱管の径方向への弛み量は、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口近くの弛み量が冷媒出口近くの弛み量以上であることが好ましい。冷媒入口近くのケーブルコアは、最も低い温度の冷媒で冷却されることから、熱収縮量も一番大きい。従って、熱収縮量の大きい部分のケーブルコアの撚りの弛み量を熱収縮量の小さい部分よりも大きくしておけば、ケーブルコアの長さ方向への挙動を小さくすることができる。
【００４８】
なお、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法および多心一括型超電導ケーブルにおいて、ケーブルコアを撚り合わせる本数は、２心、３心、４心など何れの本数でもよい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブル製造時には、ケーブルコアを弛みが無い状態で撚り合わすので、製造ラインが長くなったり、設備が増えて製造ラインが複雑になったりすることなく、簡単にケーブルを製造できる。しかも、本発明では、ケーブルコアの撚りに確実に弛みを持たせることができる。
【００５０】
さらに、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブルコアを弛み無く撚り合わせた状態で布設した後に、撚りに弛みを持たせることができるので、テンションメンバを設けることなくケーブルを布設できる場合がある。その結果、テンションメンバを不要にできながら、布設後冷却前においてケーブルコアの熱収縮を吸収するための弛みを確実に保持することができる。
【００５１】
従って、テンションメンバを不要にできる場合には、コストの低廉化が図れるし、ケーブルの全体径を小さくしてコンパクト化が図れる。また、ケーブルの全体径を従来と同じ大きさにする場合には、断熱管の径を大きくして、断熱管の真空部の径方向の厚みを大きくできるので、断熱効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法の実施の形態を説明する。本実施形態では、断熱管の製造と３心のケーブルコアを撚り合わせる作業とを別々に工場で行い、断熱管内に３心のケーブルコアを撚り合わせた状態で収納する作業を布設現場で行う場合の超電導ケーブルの製造方法について説明する。ケーブルコアを冷却した時のケーブルコアの熱収縮を吸収する弛みを、ケーブルコアの撚りに持たせる作業は布設現場で行う。
【００５３】
本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法で得られる本発明の多心一括型超電導ケーブル100は、図２に示すように、３心のケーブルコア10と、そのケーブルコア10を収納する断熱管20とから構成されている。
【００５４】
各ケーブルコア10は、中心から順に、フォーマ（芯材）11、超電導導体層12、絶縁層13、超電導シールド層14、保護層15を有する。
【００５５】
一方、断熱管20は、内管21および外管22を備える二重管からなり、内外管21、22の間に真空断熱層が構成される。内管21および外管22は、いずれもコルゲート管で構成されている。真空断熱層内には、プラスチックメッシュと金属箔を積層したいわゆるスーパーインシュレーション（商品名）が配置されている。さらに、外管の外側には、順次、防食層23、保護被覆層（図示せず）が形成される。
【００５６】
断熱管20における内管21内部は、ケーブルコア10を冷却する液体窒素などの冷媒を充填する冷媒流通路となっている。
【００５７】
本実施形態の多心一括型超電導ケーブルは、上記構成を有する複数のケーブルコア10が撚り合わされた状態で前記断熱管20内に収納されている。
【００５８】
次に、上記多心一括型超電導ケーブルを製造する方法について図１に基づいて説明する。本実施形態では、前記したように３本のケーブルコアを撚り合わせる工程と、断熱管のみを製造する工程とを工場で行い、撚り合わせたケーブルコアを断熱管の内部に収納する工程以降を布設現場で行う。
【００５９】
図１は、本発明多心一括型超電導ケーブルの製造工程を示す概略説明図であり、工程Ａは、工場において別々に製造された断熱管と撚り合わされたケーブルコアとを布設現場に搬送し、布設された断熱管の内部に撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程、工程Ｂは、断熱管の開口部から出ているケーブルコアを断熱管の内部に押し込むために、布設されたケーブルコアの端部に治具を配置する工程、工程Ｃは、ケーブルコアを前記治具で断熱管内に押し込む工程である。
【００６０】
＜撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程Ａ＞
まず、撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程Ａについて説明する。
【００６１】
(1)工場において、二重の断熱管20を製造する。断熱管20は、まず、内管21を形成する。内管21は、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。また、内管21の内径（コルゲート管の最小径）は、ケーブルコア10の撚りに所定の弛み量を持たせられる内径としている。ここで、所定の弛み量とは、断熱管20内のケーブルコア10が、冷却時の熱収縮を十分吸収できる弛み量をいう。
【００６２】
断熱管20の内管21の外周にスーパーインシュレーションを被覆し、さらに、その外周を覆うように、外管22を形成していく。外管22も、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。
【００６３】
(2)工場において、３心のケーブルコア10を弛みが無い状態で撚り合わせる。
【００６４】
(3)撚り合わされたケーブルコア10を、断熱管20の内管21内に引き込んでいく。なお、断熱管20の端部には、コルゲート管から成る保護管24が取り付けられている。保護管24は、断熱管20の端部に固定されているフランジ25とフランジ25に取り付けられている真空ポート26とを覆う。断熱管20にケーブルコア10を収納するとき、図１では、断熱管20の一方の端部についてのみ記載しているが、断熱管20の両端からケーブルコア10を突出させる。
【００６５】
この突出量は、両方の突出量の合計が断熱管20内に収納されるケーブルコア10が冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上となるように突出させる。本実施形態では、超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管20の一端部でのケーブルコア10の突出量(押し込み量)が、冷媒の出口側となる断熱管20の他端部でのケーブルコア10の突出量(押し込み量)以上となるようにしている。または、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量が大きい側を、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口側とし、断熱管内への押し込み量の小さい側を、冷媒出口側としている。
【００６６】
また、断熱管20の内管21の内径（コルゲート管の最小径）は、ケーブルコア10の撚りに所定の弛み量を持たせられる内径としている。ここで、所定の弛み量とは、断熱管20内のケーブルコア10が、冷却時の熱収縮を十分吸収できる弛み量をいう。
【００６７】
(4)断熱管20の内部にケーブルコア10を収納する工程が終了した時点で、図１の工程Ａに示すように、断熱管20の一端からケーブルコア10が突出した状態となる。図１の工程Ａでは、ケーブルコア10の端部は、保護管24で覆われた状態になっている。本実施形態では、断熱管20の端部から突出しているケーブルコア10を、後のケーブルコアの押し込み工程で、ケーブル接続処理のために必要な長さを残して押し込むようにしている。
【００６８】
ケーブルコア10の断熱管20からの突出量は、前記したように、両端部から突出させるようにしてもよいが、ケーブルコア10の全熱収縮量分を一端側から突出させるようにしてもいい。両端部から突出させた方がケーブルコア10を断熱管20内に入れ易い。
【００６９】
断熱管20の両端部からケーブルコア10を突出させる場合、その突出量は、冷媒入口側となる断熱管20の端部からのケーブルコア10の突出量を、冷媒出口側の突出量よりも大きくすることが好ましいが、冷媒出口側の突出量を大きくしてもよいし、同じ長さにしてもよく、超電導ケーブルの設計に合わせて突出量を決定することができる。
【００７０】
また、撚り合わせたケーブルコア10を断熱管20の内部に収納する場合、弛み無く撚り合わされたケーブルコア10を断熱管20の内管21で覆っていき、その後に、外管22を形成してもよい。この場合、内管21でケーブルコア10を覆う工程では、内管21は、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。
【００７１】
そして、断熱管20の内管21の外周にスーパーインシュレーションを被覆し、さらに、その外周に、外管22を被せていく。外管22で内管21を覆う工程でも、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。
【００７２】
＜撚り合わせたケーブルコアの端部に押し込み用の治具を配置する工程Ｂ＞
工程Ａが終了して、断熱管20の一端からケーブルコア10が突出した状態となった後、保護管24を取り除いて、断熱管20の開口部から突出したケーブルコア10の端部に押し込み用治具4を配置する（工程Ｂ）。
【００７３】
この押し込み用治具4は、図１では、簡略して開示しているが、ケーブルコア10の端部において、接続処理用の長さ分を覆う筒部41と、この筒部41の一端に固定され、ケーブルコア10の一部を挟持する筒状の挟持部42とを有する。そして、図示していないが、この挟持部42と筒部41とを支持し、ケーブルの長さ方向に移動可能な支持部を設けて、この支持部を断熱管20の内部に向けて移動させることにより、ケーブルコア10を押し込むようなっている。
【００７４】
挟持部42と筒部41は、ケーブルコア10の端部から挿通させ、筒部41でケーブルコア10の接続処理用の長さ分を覆った状態で、挟持部42をケーブルコア10の所定の押し込み量が得られる位置に固定する。挟持部42を断熱管20の内部に向けて移動させることにより、ケーブルコア10が断熱管20の内部に押し込まれるようになっている。
【００７５】
＜撚り合わせたケーブルコアの端部を断熱管内に押し込む工程Ｃ＞
そして、図１の工程Ｂの状態から、押し込み用治具4を用いて、ケーブルコア10を断熱管の内部に押し込んでいく（工程Ｃ）。この押し込み工程では、断熱管20から出ている前記熱収縮量の長さのケーブルコア10を断熱管20の内部に押し込み、ケーブル接続処理用に必要な長さは、断熱管20から突出させた状態にする。
【００７６】
ケーブルコア10を断熱管20の内部へ押し込んだ場合、ケーブルコア10は、図１の工程Ｃの状態図に示すように、断熱管20の内部において、撚りが広がる方向に弛みながら押し込まれる。
【００７７】
そして、このケーブルコア10の押し込みにより、断熱管20内のケーブルコア10に、冷却時の熱収縮を吸収する弛みを持たせることができる。
【００７８】
なお、このケーブルコアの押し込み工程においては、断熱管20の両端部に押し込み用治具4を設けて、押し込みを行う。
【００７９】
以上のように、本実施形態の製造方法で多心一括型超電導ケーブルを製造することにより、ケーブル製造時には、ケーブルコアを弛みが無い状態で撚り合わすので、製造ラインが長くなったり、設備が増えて製造ラインが複雑になったりすることなく、簡単にケーブルを製造できる。しかも、本発明では、ケーブルコアの撚りに確実に弛みを持たせることができる。
【００８０】
さらに、ケーブルコアを弛み無く撚り合わせた状態で布設した後に、撚りに弛みを持たせることができるので、テンションメンバを不要にできる場合があり、テンションメンバを不要とした場合には、コストの低廉化が図れるし、ケーブルの全体径を小さくしてコンパクト化が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明多心一括型超電導ケーブルは、交流送電又は直流送電といった電力供給に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明多心一括型超電導ケーブルの製造方法の製造工程を示す説明図であり、工程Ａは撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程、工程Ｂは撚り合わせたケーブルコアの端部に押し込み用の治具を配置する工程、工程Ｃは撚り合わせたケーブルコアの端部を断熱管内に押し込む工程を示す。
【図２】本発明多心一括型超電導ケーブルの製造方法で得られた多心一括型超電導ケーブルの断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
100 多心一括型超電導ケーブル
10 ケーブルコア
11 フォーマ 12 超電導導体層 13 絶縁層
14 超電導シールド層 15 保護層
20 断熱管
21 内管 22 外管 23 防食層 24 保護管
25 フランジ 26 真空ポート
4 押し込み用治具 41 筒部 42 挟持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のケーブルコアが撚り合わされた状態で断熱管に収納された多心一括型超電導ケーブルに関するものである。特に、断熱管に充填される冷媒によりケーブルコアが冷却されて熱収縮を起こしても、熱収縮を十分に吸収して、ケーブルコアに必要以上の応力が発生するのを防止することができる多心一括型超電導ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多心一括型超電導ケーブルは、超電導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備える。このような多心一括型超電導ケーブルは、ケーブルコアの超電導層を超電導状態とするために、布設後に、断熱管内に液体窒素などの冷媒を充填させてケーブルコアを冷却するようになっている。
【０００３】
断熱管内のケーブルコアは、常温(約３００Ｋ)から約８０Ｋ以下（冷媒が液体窒素の場合、約７７Ｋ）の極低温に冷却されると、約０．３％熱収縮してしまう。例えば、ケーブル１００ｍごとに３０ｃｍ程度の熱収縮を生じる。
【０００４】
通常、多心一括型超電導ケーブルの両端部には、ケーブル同士を接続する中間接続部や、多心一括型超電導ケーブルと常温側に配置される電力機器とを接続する終端接続部が設けられ、ケーブルは両端末および所定の位置で固定される。従って、複数のケーブルコアが撚り合わされた多心ケーブルでは、ケーブルコアが冷却により収縮すると、ケーブルコアが少なくとも両端末部で固定されているために、撚りが締まる方向にケーブルコアが動く。
【０００５】
その結果、ケーブルコアは、ケーブル軸方向の応力と、側圧よる径方向の応力とが生じ、このような応力が過大になると、超電導層が破損して多心一括型超電導ケーブルとして機能できなくなる虞がある。
【０００６】
従って、従来から、上記熱収縮を吸収する構成を備える多心一括型超電導ケーブルが提案されている。熱収縮を吸収する構成としては、例えば、熱収縮を吸収する弛みを持たせるように撚り合わせた複数のケーブルコアを断熱管内に収納するようにしている。
【０００７】
撚りに弛みを持たせる手段としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている方法が挙げられる。特許文献１に開示されている撚り合わせの方法は、３心のケーブルコアの中心に熱収縮の大きい介在物を挿入しながらケーブルコアを撚り合せる。このように介在物を挿入することにより、各ケーブルコアを、介在物が挿入されず、弛みが無い状態で撚った状態に比較して、各ケーブルコアが径方向に広がった状態で撚り合わすことができる。そして、ケーブルコアを冷却した時には、ケーブルコアの熱収縮に伴って介在物も熱収縮させることにより、撚り合わされた３心ケーブルコアを、撚り合わせた径が小さくなる方向に変化させて、熱収縮を吸収するようになっている。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている撚り合わせの方法は、まず、３心のケーブルコアの間にテープ状のスペーサーを配置しながら、これらケーブルコアを撚り合せる。次に、この撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する前にスペーサーを取り除いて、撚りを弛ませた状態でケーブルコアを断熱管に収納する。
【０００９】
特許文献２に開示されている撚り合わせの方法では、断熱管の内部にケーブルコアを収納する前に、ケーブルコア間のスペーサーが除去されるので、断熱管に収納されたケーブルコアは、スペーサーに拘束されることなく撚りに弛みを持たせることができる。その結果、撚り合わされたケーブルコアは、この弛みで冷却時の熱収縮を吸収することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１３４６２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したケーブルコアを撚り合わせる方法では、ケーブルコアを撚り合せる際に、撚りに弛みを持たせるための部材と設備が別途必要となる。しかも、ケーブルを製造する工程において、撚りに弛みを持たせる工程が必要となるので、ケーブル製造時の製造ラインが長くなるという不具合もある。特に、特許文献１に開示されている撚り合わせの方法では、ケーブル全長に亘る介在物が必要となりコストが高くなる問題がある。また、特許文献２の方法では、スペーサーを繰り返して使用したとしても、スペーサーを挿入したり、取り外したりする大掛かりな設備が必要となり、ケーブルコアを撚り合わすための製造ラインが長くなるだけでなく、複雑となる問題がある。
【００１２】
また、通常、断熱管は、二重のコルゲート管で構成されているため、軸方向に伸び易い。従って、ケーブル布設時に、ケーブルが引っ張られると断熱管が伸びてしまう虞がある。このとき、弛みを持たせて撚り合わされたケーブルコアが断熱管内に収納されている場合、このように断熱管が伸びると、断熱管内に収納されているケーブルコアは、一端側から引っ張られて弛みが無くなってしまう。その結果、ケーブルコアを冷却した時、ケーブルコアは十分な熱収縮の吸収が得られなくなり、ケーブルコアに前記した過大な応力が生じてしまう。
【００１３】
そこで、従来から、布設時に断熱管が伸びてしまうのを抑制するために、断熱管の外周にテンションメンバを設けていた。しかし、テンションメンバを設ける作業は、煩雑で、時間を要し、コストも高くなるという問題がある。しかも、テンションメンバを設けた分だけ、ケーブルの全体径が大きくなるという問題もある。
【００１４】
ところで、前記した特許文献１および特許文献２に開示されている撚り合わせの方法では、ケーブルコアの撚りの弛み量がケーブルコアの長さ全長に亘って均等になるようにケーブルコアの撚りに弛みを持たせている。
【００１５】
しかし、ケーブルコアは、通常、断熱管の一端側から冷媒を供給し、他端側から冷媒を排出させるようになっており、ケーブルコアは、冷媒入口から冷媒出口に向かって順次冷却されていくので、冷媒入口側と冷媒出口側の冷媒の温度が異なる。このようにしてケーブルコアを冷却する場合、ケーブルコアの長さ方向の温度分布が一様でないため、ケーブルコアの熱収縮量も長さ方向で異なる。
【００１６】
即ち、ケーブルコアの冷媒入口側で冷却される部分は、冷媒温度が最も低いので熱収縮量が大きい。反対に、ケーブルコアの冷媒出口側で冷却される部分は、入口から出口に至るまでに冷媒とケーブルコアとが熱交換されていくので、冷媒温度が入口側に比べて高くなり、熱収縮量が入口側よりも小さい。
【００１７】
その結果、ケーブルコアの撚りに弛みを持たせても、ケーブルコアの熱収縮量がケーブル長さ方向で均一では無いので、ケーブルコアは、長さ方向での挙動が生じてしまう。このケーブルコアの挙動は、ケーブルの接続部での挙動にも繋がり、ケーブルコアの端部で、応力集中がおこり、破損に繋がる虞がある。
【００１８】
特に、ケーブルコアの撚りの弛み量を、ケーブルコアの長さ方向にほぼ均等になるようにすると、冷媒入口側の熱収縮量の大きい箇所のケーブルコアは、弛みが無い状態まで先に収縮しようとする。このようにケーブルコアの冷媒入口側が先に熱収縮すると、ケーブルコアの温度の高い冷媒出口側の収縮があまりされていない部分を冷媒入口側に引っ張ることになり、ケーブルコアが動く。そして、このケーブルコアの動きは、冷媒出口側の冷却が完了する際には、ケーブルコアの冷媒入口側を冷媒出口側に引っ張る動きをする。このように、ケーブルコアは、冷却時に複雑な挙動を示すことになり、特に、固定されていない接続部を設けた場合には、この挙動によってケーブルコアあるいは超電導線材が破損する虞がある。
【００１９】
以上のように、本発明は、ケーブルコアの撚り合わせに弛みを形成するための設備が複雑となることなく、超電導ケーブルの冷却時に、撚り合わされたケーブルコアの熱収縮を十分に吸収できる弛みを持たせることができる多心一括型超電導ケーブルの製造方法を提供することを主目的とする。
【００２０】
また、本発明は、必要とする所定のケーブルコアの熱収縮量に合わせてケーブルコアの撚りの弛み量を各ケーブルの端部ごとに任意に設定することにより、ケーブルコアを冷却する時のケーブルコアの長手方向への移動量をできるだけ小さくできる多心一括型超電導ケーブルおよびその製造方法を提供することを他の目的とする。
【００２１】
また、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、テンションメンバを設けることなく、ケーブルを布設できながら、ケーブルコアの撚りの弛みも確実に形成できるようにすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、弛み無く撚り合わされた複数のケーブルコアを、ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管で覆うとともに、ケーブルコアを断熱管で覆うときに、ケーブルコアの端部が断熱管の少なくとも一端側からケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上出るようにする第一工程と、この第一工程の後で、断熱管から出ているケーブルコアの少なくとも前記熱収縮量の長さを断熱管の内部に押し込むことにより、断熱管内のケーブルコアに、冷却時の熱収縮を吸収する弛みを持たせる第二工程とを有する。
【００２３】
なお、本発明の第一工程で、複数のケーブルコアを弛み無く撚り合わせるとは、意図的に熱収縮を吸収するように弛ませないで撚り合せることをいい、各ケーブルコアの間に隙間が生じてもよい。
【００２４】
また、ケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量は、ケーブル冷却時に、ケーブルコアに作用する張力が、許容張力以下となるような熱収縮を吸収できる弛み量が得られる収縮量をいう。従って、弛みの形成は、熱収縮しても応力が生じないように弛みを形成してもよいし、許容応力が発生するように弛みを形成するようにしてもよい。なお、この許容応力は、ケーブルの特性に応じて設定することができる。
【００２５】
さらに、本発明で、断熱管の端部から出るケーブルコアの長さを、必要とする所定の熱収縮量の長さ以上としているのは、この断熱管から突出するケーブルコアの長さは、通常、熱収縮に必要な長さだけでなく、ケーブルコアの接続処理に必要な長さを含むからである。
【００２６】
本発明の第二工程においてケーブルコアを断熱管内へ押し込んだ場合、ケーブルコアは、コアの撚りが広がる方向に弛みながら押し込まれる。即ち、撚り合わされたケーブルコアのそれぞれは、その殆どが波のようにカーブしながら蛇行した状態となっているので、撚り合わされたケーブルコアを断熱管内に押し込むと、各コアは、その曲げ径が小さくなる方向に変形していき、撚り合わされたケーブルコアは、撚りが径方向外方に向けて広がる方向に動く。
【００２７】
また、第一工程において断熱管から出すケーブルコアの長さは、断熱管の一方の開口部のみから、冷却時に断熱管内で熱収縮するケーブルコアの全熱収縮量の長さ以上を出すようにしてもよいし、断熱管の両端開口部から所定の長さを出すようにしてもよい。この場合、突出した長さを合計した時に全熱収縮量以上となるように所定の長さを出すことができる。例えば、一方の長さを他方の長さよりも長くなるようにしてもよいし、同じ長さとしてもよい。
【００２８】
また、本発明の撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルの製造方法における前記第一工程は、次の工程を含むようにすることもできる。
【００２９】
ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管を形成する工程と、複数のケーブルコアを弛み無く撚り合わせる工程と、断熱管を布設し、布設された断熱管の内部に、前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、前記熱収縮量の長さ以上が断熱管の少なくとも一端側から出るように収納する工程とを有するようにする。
【００３０】
即ち、断熱管を形成する工程とケーブルコアを弛み無く撚り合わせる工程とは別々に行い、まず、断熱管を布設し、布設された断熱管の内部に、前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、前記熱収縮量の長さ以上が断熱管の少なくとも一端側から出るように収納する。
【００３１】
なお、撚り合わされたケーブルコアを断熱管の内部に収納する場合、ケーブルコアを断熱管の内部に引き込むようにしてもよいし、押し込むようにしてもよい。
【００３２】
以上の本発明の超電導ケーブルの製造方法は、ケーブル製造後でも、ケーブル布設後でも、ケーブルコアに弛みを持たす加工をすることができるので、ケーブル製造時にケーブルコアの撚りに弛みを持たせる必要が無くなる。その結果、ケーブル製造時の製造ラインが長くなったり、設備が増えて製造ラインが複雑になったりすることなく、簡単にケーブルを製造できながら、ケーブルコアの撚りに確実に弛みを持たせることができる。
【００３３】
また、従来では、ケーブルを布設する前に既にケーブルコアの撚りに弛みを持たせていたので、ケーブル布設時に撚りの弛みが無くならないように、テンションメンバなどで断熱管を固定する必要があった。しかしながら、本発明の製造方法によれば、布設後に撚りに弛みを持たせることが可能となるので、テンションメンバを不要に、または、テンションメンバを少なくできる。その結果、本発明の製造方法では、断熱管と共にケーブルコアに引張力を印加することが可能となるし、ケーブル全体の径を小さくしてコンパクト化が図れる。また、テンションメンバが不要になった場合には、不要になったスペース分を、断熱管の真空部に用いて、この真空部を厚くすることができるので、断熱管の外部からの侵入熱の低減が可能となる。
【００３４】
本発明の製造方法では、断熱管と、撚り合わされたケーブルコアとを別々に形成して、撚り合わされたケーブルコアを断熱管内に収納する場合には、断熱管と撚り合わされたケーブルコアとを布設現場に別々に搬送して、断熱管を布設した後に、ケーブルコアを断熱管内に引き込むことができる。この場合、断熱管とケーブルコアとを個別に布設現場に搬送することができるので、断熱管の真空状態が維持されていなくても、この真空状態が維持されていないことをケーブルコアを断熱管内に収納する前に発見でき、ケーブルコアが無駄にならない。
【００３５】
また、ケーブルを布設する際に、断熱管を地中に埋めた状態にして、この断熱管内にケーブルコアを引き込むようにすると、この断熱管を布設路にすることができる。
【００３６】
ところで、ケーブルコアの冷却温度は、長手方向において温度勾配を有して異なるため、従来のように、一定の冷却温度（冷媒入口側温度）でケーブルコアの全長が熱収縮したとして熱収縮量を換算した場合の長さよりも実際は熱収縮量は小さい。従って、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブルコアを断熱管内に押し込む全体量は、各冷却温度に応じたケーブルコアの各部分の熱収縮量や許容応力（許容張力）を考慮して決定することが好ましい。
【００３７】
さらに、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法において、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量は、超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管の一端側でのケーブルコアの押し込み量が、冷媒の出口側となる断熱管の他端側でのケーブルコアの押し込み量以上となるようにすることが好ましい。
【００３８】
このようにケーブルコアの断熱管内への押し込み量を、冷却時の冷媒注入方向に基づいて決定することにより、冷却時に先に温度が低下して大きく熱収縮するケーブルコア部分の径方向への撚りの弛み量を大きくし、熱収縮量の小さい部分の径方向への撚りの弛み量を小さくできるので、熱収縮に伴うケーブルコアの長さ方向の動きを抑制できる。
【００３９】
また、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量が大きい側を、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口側とし、断熱管内への押し込み量の小さい側を、冷媒出口側としてもよい。
【００４０】
このように、冷却時の冷媒注入方向を、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量に基づいて決定することにより、冷却時に先に温度が低下して大きく熱収縮するケーブルコア部分の径方向への撚りの弛み量を大きくし、熱収縮量の小さい部分の径方向への撚りの弛み量を小さくできるので、熱収縮に伴うケーブルコアの長さ方向の動きを抑制できる。
【００４１】
以上のように、熱収縮量の大きい部分の撚りの弛み量を熱収縮量の小さい部分よりも大きくすることにより、熱収縮時には、ケーブルコアは、殆ど径方向へ向けて収縮し、長さ方向への挙動は小さくなる。
【００４２】
このように本発明では、冷媒の温度勾配に合わせて熱収縮を吸収する撚りの弛み量を調整することができるので、ケーブルコア全体の長さ方向への動きを最小限にすることができる。その結果、ケーブル接続部でのケーブルコアの移動量をできるだけ小さくして、ケーブルコアの挙動による損傷を防止することができる。
【００４３】
また、本発明の撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルは、断熱管内のケーブルコアが、冷却時のケーブルコアの熱収縮を吸収するための撚りの弛みを有しており、この弛みの断熱管の径方向への弛み量は、ケーブルの長さ方向で異なることを特徴とする。
【００４４】
撚り合わされたケーブルコアの撚りの弛み量を、ケーブルの長さ方向で異なるようにしているので、ケーブルコアの熱収縮量の大きい部分は、撚りの弛み量を大きくし、熱収縮量の小さい部分は、撚りの弛み量を小さくすることができる。
【００４５】
即ち、熱収縮量の大きい部分の撚りの弛み量を大きくすることにより、熱収縮時には、ケーブルコアは、径方向への移動のみが生じ、長さ方向への移動をできるだけ小さくすることができる。
【００４６】
その結果、ケーブルコアの熱収縮による長さ方向への挙動をできるだけ小さくすることができ、ケーブルコアの挙動による損傷を防止できる。
【００４７】
特に、前記ケーブルコアの断熱管の径方向への弛み量は、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口近くの弛み量が冷媒出口近くの弛み量以上であることが好ましい。冷媒入口近くのケーブルコアは、最も低い温度の冷媒で冷却されることから、熱収縮量も一番大きい。従って、熱収縮量の大きい部分のケーブルコアの撚りの弛み量を熱収縮量の小さい部分よりも大きくしておけば、ケーブルコアの長さ方向への挙動を小さくすることができる。
【００４８】
なお、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法および多心一括型超電導ケーブルにおいて、ケーブルコアを撚り合わせる本数は、２心、３心、４心など何れの本数でもよい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブル製造時には、ケーブルコアを弛みが無い状態で撚り合わすので、製造ラインが長くなったり、設備が増えて製造ラインが複雑になったりすることなく、簡単にケーブルを製造できる。しかも、本発明では、ケーブルコアの撚りに確実に弛みを持たせることができる。
【００５０】
さらに、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法は、ケーブルコアを弛み無く撚り合わせた状態で布設した後に、撚りに弛みを持たせることができるので、テンションメンバを設けることなくケーブルを布設できる場合がある。その結果、テンションメンバを不要にできながら、布設後冷却前においてケーブルコアの熱収縮を吸収するための弛みを確実に保持することができる。
【００５１】
従って、テンションメンバを不要にできる場合には、コストの低廉化が図れるし、ケーブルの全体径を小さくしてコンパクト化が図れる。また、ケーブルの全体径を従来と同じ大きさにする場合には、断熱管の径を大きくして、断熱管の真空部の径方向の厚みを大きくできるので、断熱効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法の実施の形態を説明する。本実施形態では、断熱管の製造と３心のケーブルコアを撚り合わせる作業とを別々に工場で行い、断熱管内に３心のケーブルコアを撚り合わせた状態で収納する作業を布設現場で行う場合の超電導ケーブルの製造方法について説明する。ケーブルコアを冷却した時のケーブルコアの熱収縮を吸収する弛みを、ケーブルコアの撚りに持たせる作業は布設現場で行う。
【００５３】
本発明の多心一括型超電導ケーブルの製造方法で得られる本発明の多心一括型超電導ケーブル100は、図２に示すように、３心のケーブルコア10と、そのケーブルコア10を収納する断熱管20とから構成されている。
【００５４】
各ケーブルコア10は、中心から順に、フォーマ（芯材）11、超電導導体層12、絶縁層13、超電導シールド層14、保護層15を有する。
【００５５】
一方、断熱管20は、内管21および外管22を備える二重管からなり、内外管21、22の間に真空断熱層が構成される。内管21および外管22は、いずれもコルゲート管で構成されている。真空断熱層内には、プラスチックメッシュと金属箔を積層したいわゆるスーパーインシュレーション（商品名）が配置されている。さらに、外管の外側には、順次、防食層23、保護被覆層（図示せず）が形成される。
【００５６】
断熱管20における内管21内部は、ケーブルコア10を冷却する液体窒素などの冷媒を充填する冷媒流通路となっている。
【００５７】
本実施形態の多心一括型超電導ケーブルは、上記構成を有する複数のケーブルコア10が撚り合わされた状態で前記断熱管20内に収納されている。
【００５８】
次に、上記多心一括型超電導ケーブルを製造する方法について図１に基づいて説明する。本実施形態では、前記したように３本のケーブルコアを撚り合わせる工程と、断熱管のみを製造する工程とを工場で行い、撚り合わせたケーブルコアを断熱管の内部に収納する工程以降を布設現場で行う。
【００５９】
図１は、本発明多心一括型超電導ケーブルの製造工程を示す概略説明図であり、工程Ａは、工場において別々に製造された断熱管と撚り合わされたケーブルコアとを布設現場に搬送し、布設された断熱管の内部に撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程、工程Ｂは、断熱管の開口部から出ているケーブルコアを断熱管の内部に押し込むために、布設されたケーブルコアの端部に治具を配置する工程、工程Ｃは、ケーブルコアを前記治具で断熱管内に押し込む工程である。
【００６０】
＜撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程Ａ＞
まず、撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程Ａについて説明する。
【００６１】
(1)工場において、二重の断熱管20を製造する。断熱管20は、まず、内管21を形成する。内管21は、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。また、内管21の内径（コルゲート管の最小径）は、ケーブルコア10の撚りに所定の弛み量を持たせられる内径としている。ここで、所定の弛み量とは、断熱管20内のケーブルコア10が、冷却時の熱収縮を十分吸収できる弛み量をいう。
【００６２】
断熱管20の内管21の外周にスーパーインシュレーションを被覆し、さらに、その外周を覆うように、外管22を形成していく。外管22も、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。
【００６３】
(2)工場において、３心のケーブルコア10を弛みが無い状態で撚り合わせる。
【００６４】
(3)撚り合わされたケーブルコア10を、断熱管20の内管21内に引き込んでいく。なお、断熱管20の端部には、コルゲート管から成る保護管24が取り付けられている。保護管24は、断熱管20の端部に固定されているフランジ25とフランジ25に取り付けられている真空ポート26とを覆う。断熱管20にケーブルコア10を収納するとき、図１では、断熱管20の一方の端部についてのみ記載しているが、断熱管20の両端からケーブルコア10を突出させる。
【００６５】
この突出量は、両方の突出量の合計が断熱管20内に収納されるケーブルコア10が冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上となるように突出させる。本実施形態では、超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管20の一端部でのケーブルコア10の突出量(押し込み量)が、冷媒の出口側となる断熱管20の他端部でのケーブルコア10の突出量(押し込み量)以上となるようにしている。または、ケーブルコアの断熱管内への押し込み量が大きい側を、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口側とし、断熱管内への押し込み量の小さい側を、冷媒出口側としている。
【００６６】
また、断熱管20の内管21の内径（コルゲート管の最小径）は、ケーブルコア10の撚りに所定の弛み量を持たせられる内径としている。ここで、所定の弛み量とは、断熱管20内のケーブルコア10が、冷却時の熱収縮を十分吸収できる弛み量をいう。
【００６７】
(4)断熱管20の内部にケーブルコア10を収納する工程が終了した時点で、図１の工程Ａに示すように、断熱管20の一端からケーブルコア10が突出した状態となる。図１の工程Ａでは、ケーブルコア10の端部は、保護管24で覆われた状態になっている。本実施形態では、断熱管20の端部から突出しているケーブルコア10を、後のケーブルコアの押し込み工程で、ケーブル接続処理のために必要な長さを残して押し込むようにしている。
【００６８】
ケーブルコア10の断熱管20からの突出量は、前記したように、両端部から突出させるようにしてもよいが、ケーブルコア10の全熱収縮量分を一端側から突出させるようにしてもいい。両端部から突出させた方がケーブルコア10を断熱管20内に入れ易い。
【００６９】
断熱管20の両端部からケーブルコア10を突出させる場合、その突出量は、冷媒入口側となる断熱管20の端部からのケーブルコア10の突出量を、冷媒出口側の突出量よりも大きくすることが好ましいが、冷媒出口側の突出量を大きくしてもよいし、同じ長さにしてもよく、超電導ケーブルの設計に合わせて突出量を決定することができる。
【００７０】
また、撚り合わせたケーブルコア10を断熱管20の内部に収納する場合、弛み無く撚り合わされたケーブルコア10を断熱管20の内管21で覆っていき、その後に、外管22を形成してもよい。この場合、内管21でケーブルコア10を覆う工程では、内管21は、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。
【００７１】
そして、断熱管20の内管21の外周にスーパーインシュレーションを被覆し、さらに、その外周に、外管22を被せていく。外管22で内管21を覆う工程でも、板状のステンレスを連続して、管状に変形させながら端部を溶接し、さらに、コルゲート管に加工する。
【００７２】
＜撚り合わせたケーブルコアの端部に押し込み用の治具を配置する工程Ｂ＞
工程Ａが終了して、断熱管20の一端からケーブルコア10が突出した状態となった後、保護管24を取り除いて、断熱管20の開口部から突出したケーブルコア10の端部に押し込み用治具4を配置する（工程Ｂ）。
【００７３】
この押し込み用治具4は、図１では、簡略して開示しているが、ケーブルコア10の端部において、接続処理用の長さ分を覆う筒部41と、この筒部41の一端に固定され、ケーブルコア10の一部を挟持する筒状の挟持部42とを有する。そして、図示していないが、この挟持部42と筒部41とを支持し、ケーブルの長さ方向に移動可能な支持部を設けて、この支持部を断熱管20の内部に向けて移動させることにより、ケーブルコア10を押し込むようなっている。
【００７４】
挟持部42と筒部41は、ケーブルコア10の端部から挿通させ、筒部41でケーブルコア10の接続処理用の長さ分を覆った状態で、挟持部42をケーブルコア10の所定の押し込み量が得られる位置に固定する。挟持部42を断熱管20の内部に向けて移動させることにより、ケーブルコア10が断熱管20の内部に押し込まれるようになっている。
【００７５】
＜撚り合わせたケーブルコアの端部を断熱管内に押し込む工程Ｃ＞
そして、図１の工程Ｂの状態から、押し込み用治具4を用いて、ケーブルコア10を断熱管の内部に押し込んでいく（工程Ｃ）。この押し込み工程では、断熱管20から出ている前記熱収縮量の長さのケーブルコア10を断熱管20の内部に押し込み、ケーブル接続処理用に必要な長さは、断熱管20から突出させた状態にする。
【００７６】
ケーブルコア10を断熱管20の内部へ押し込んだ場合、ケーブルコア10は、図１の工程Ｃの状態図に示すように、断熱管20の内部において、撚りが広がる方向に弛みながら押し込まれる。
【００７７】
そして、このケーブルコア10の押し込みにより、断熱管20内のケーブルコア10に、冷却時の熱収縮を吸収する弛みを持たせることができる。
【００７８】
なお、このケーブルコアの押し込み工程においては、断熱管20の両端部に押し込み用治具4を設けて、押し込みを行う。
【００７９】
以上のように、本実施形態の製造方法で多心一括型超電導ケーブルを製造することにより、ケーブル製造時には、ケーブルコアを弛みが無い状態で撚り合わすので、製造ラインが長くなったり、設備が増えて製造ラインが複雑になったりすることなく、簡単にケーブルを製造できる。しかも、本発明では、ケーブルコアの撚りに確実に弛みを持たせることができる。
【００８０】
さらに、ケーブルコアを弛み無く撚り合わせた状態で布設した後に、撚りに弛みを持たせることができるので、テンションメンバを不要にできる場合があり、テンションメンバを不要とした場合には、コストの低廉化が図れるし、ケーブルの全体径を小さくしてコンパクト化が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明多心一括型超電導ケーブルは、交流送電又は直流送電といった電力供給に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明多心一括型超電導ケーブルの製造方法の製造工程を示す説明図であり、工程Ａは撚り合わせたケーブルコアを断熱管内に収納する工程、工程Ｂは撚り合わせたケーブルコアの端部に押し込み用の治具を配置する工程、工程Ｃは撚り合わせたケーブルコアの端部を断熱管内に押し込む工程を示す。
【図２】本発明多心一括型超電導ケーブルの製造方法で得られた多心一括型超電導ケーブルの断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
100 多心一括型超電導ケーブル
10 ケーブルコア
11 フォーマ 12 超電導導体層 13 絶縁層
14 超電導シールド層 15 保護層
20 断熱管
21 内管 22 外管 23 防食層 24 保護管
25 フランジ 26 真空ポート
4 押し込み用治具 41 筒部 42 挟持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルの製造方法であって、
弛み無く撚り合わされた複数のケーブルコアを、ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管で覆うとともに、ケーブルコアを断熱管で覆うときに、ケーブルコアの端部が断熱管の少なくとも一端側からケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上出るようにする第一工程と、
この第一工程の後で、断熱管から出ているケーブルコアの少なくとも前記熱収縮量の長さを断熱管の内部に押し込むことにより、断熱管内のケーブルコアに、冷却時の熱収縮を吸収する弛みを持たせる第二工程とを有することを特徴とする多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記第一工程は、
ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管を形成する工程と、
複数のケーブルコアを弛み無く撚り合わせる工程と、
断熱管を布設し、布設された断熱管の内部に、前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、前記熱収縮量の長さ以上が断熱管の少なくとも一端側から出るように収納する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項３】
超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管の一端側でのケーブルコアの押し込み量が、冷媒の出口側となる断熱管の他端側でのケーブルコアの押し込み量以上となるようにしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項４】
ケーブルコアの断熱管内への押し込み量が大きい側を、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口側とし、断熱管内への押し込み量の小さい側を、冷媒出口側とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項５】
撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルであって、
断熱管内のケーブルコアは、冷却時のケーブルコアの熱収縮を吸収する撚りの弛みを有しており、この弛みの断熱管の径方向への弛み量は、ケーブルの長さ方向で異なることを特徴とする多心一括型超電導ケーブル。
【請求項６】
前記ケーブルコアの断熱管の径方向への弛み量は、超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管の一端側での弛み量が、冷媒の出口側となる断熱管の他端側での弛み量以上であることを特徴とする請求項５に記載の多心一括型超電導ケーブル。
【請求項１】
撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルの製造方法であって、
弛み無く撚り合わされた複数のケーブルコアを、ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管で覆うとともに、ケーブルコアを断熱管で覆うときに、ケーブルコアの端部が断熱管の少なくとも一端側からケーブルコアが冷却時に必要とする所定の熱収縮量の長さ以上出るようにする第一工程と、
この第一工程の後で、断熱管から出ているケーブルコアの少なくとも前記熱収縮量の長さを断熱管の内部に押し込むことにより、断熱管内のケーブルコアに、冷却時の熱収縮を吸収する弛みを持たせる第二工程とを有することを特徴とする多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記第一工程は、
ケーブルコアの撚りに所定の弛み量を持たせられる内径を有する断熱管を形成する工程と、
複数のケーブルコアを弛み無く撚り合わせる工程と、
断熱管を布設し、布設された断熱管の内部に、前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、前記熱収縮量の長さ以上が断熱管の少なくとも一端側から出るように収納する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項３】
超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管の一端側でのケーブルコアの押し込み量が、冷媒の出口側となる断熱管の他端側でのケーブルコアの押し込み量以上となるようにしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項４】
ケーブルコアの断熱管内への押し込み量が大きい側を、断熱管内へ冷媒を供給する冷媒入口側とし、断熱管内への押し込み量の小さい側を、冷媒出口側とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多心一括型超電導ケーブルの製造方法。
【請求項５】
撚り合わされた複数のケーブルコアの外周を、断熱管で覆った多心一括型超電導ケーブルであって、
断熱管内のケーブルコアは、冷却時のケーブルコアの熱収縮を吸収する撚りの弛みを有しており、この弛みの断熱管の径方向への弛み量は、ケーブルの長さ方向で異なることを特徴とする多心一括型超電導ケーブル。
【請求項６】
前記ケーブルコアの断熱管の径方向への弛み量は、超電導ケーブルの冷却時において冷媒の入口側となる断熱管の一端側での弛み量が、冷媒の出口側となる断熱管の他端側での弛み量以上であることを特徴とする請求項５に記載の多心一括型超電導ケーブル。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１３０２９８（Ｐ２００８−１３０２９８Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１２２３５（Ｐ２００６−３１２２３５）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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