JP2006179355A - Evacuation method and evacuation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気コンダクタンスが低い排気対象を真空引きする方法および装置ならびにこの方法を利用可能な超電導ケーブル線路に関する。特に、長尺な超電導ケーブルの断熱管を真空引きする方法に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for evacuating an exhaust target having a low exhaust conductance, and a superconducting cable line capable of using this method. In particular, the present invention relates to a method for evacuating a heat insulating tube of a long superconducting cable.
従来の、排気対象を真空引きする技術に関しては、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。この文献は、具体的には、排気対象として超電導ケーブルの断熱配管に関する技術を開示している。この断熱配管は、図７に示すようにコルゲート内管211および外管212とからなる断熱管内を真空層としたものである。内外管の間の空間（以下、断熱管内という）には、ポリプロピレンのメッシュとアルミニウム箔の積層体213で構成される、いわゆるスーパーインシュレーションが配置されている。そして、コルゲート内管211および外管212の間に形成される断熱管内は真空引きして真空に保持されている。
As a conventional technique for evacuating an exhaust target, for example, a technique described in Patent Document 1 is known. Specifically, this document discloses a technique related to heat insulation piping of a superconducting cable as an exhaust target. As shown in FIG. 7, this heat insulation pipe has a heat insulation pipe made of a corrugated
断熱管の端部において、コルゲート管210は、ストレート内管221および外管222からなるストレート二重管220に接続されており、コルゲート内管211にはストレート内管221が、コルゲート外管212にはストレート外管222がそれぞれ接続されている。また、ストレート二重管220の端部は環状の端面板223で封止されている。この端面板223には排気ポート230が形成されている。この排気ポート230を、端面板223の周方向に複数設けることで排気抵抗を軽減することができ、断熱管内の排気をより一層効率化することができる。
At the end of the heat insulating pipe, the
しかし、超電導ケーブルの断熱管に利用されるような排気対象を排気する場合、次のような問題があった。 However, when exhausting an exhaust target used for a heat insulation pipe of a superconducting cable, there are the following problems.
（１）真空引きに非常に時間がかかる。
超電導ケーブルの断熱管は、ケーブルの小径化のために、断熱管の内管と外管との間隔が小さいことに加えて、主として輻射熱の侵入防止のため、断熱管内にはスーパーインシュレーション（商品名）が配置されている。そのため、密閉空間から密閉空間外に気体を排出する容易性、つまり、排気コンダクタンスが極めて低い。特に、超電導ケーブルの断熱管は、断熱管内に求められる真空度が高いため、長期間におよぶ真空引きが必要となる。
(1) It takes a very long time to vacuum.
In order to reduce the diameter of the superconducting cable, the superconducting cable has a small space between the inner tube and the outer tube, and in addition, super insulation (product) Name) is arranged. Therefore, the ease of discharging gas from the sealed space to the outside of the sealed space, that is, the exhaust conductance is extremely low. In particular, since the heat insulation pipe of the superconducting cable has a high degree of vacuum required in the heat insulation pipe, evacuation over a long period of time is required.
一般に、超電導ケーブルの断熱管の真空引きは、工場において超電導ケーブルの作製後、ケーブルドラムに巻回してから行う。この真空引きは、超電導ケーブルの一端側に真空ポンプを接続して行う。真空引きの際、真空ポンプが接続されるケーブルの一端側では、断熱管内の気体が真空ポンプに吸引されて所定の真空度を達成するが、他端側においては、排気コンダクタンスが低いために所定の真空度を達成しにくい。このため、時間経過に伴って他端側の気体が、真空ポンプを接続した一端側に移動し、断熱管内全体の真空度を下げる。 In general, evacuation of a heat insulating tube of a superconducting cable is performed after the superconducting cable is manufactured and wound around a cable drum in a factory. This evacuation is performed by connecting a vacuum pump to one end of the superconducting cable. At the time of evacuation, the gas in the heat insulating tube is sucked into the vacuum pump at one end of the cable to which the vacuum pump is connected, and a predetermined degree of vacuum is achieved. It is difficult to achieve the degree of vacuum. For this reason, with the passage of time, the gas on the other end side moves to one end side to which the vacuum pump is connected, and the degree of vacuum in the entire heat insulating tube is lowered.
従って、超電導ケーブルの断熱管の真空度を、ケーブル全体にわたって所定の真空度となるよう真空引きするためには多大な時間が必要となる。具体的には、数百ｍ級の超電導ケーブルの真空引きには、数ヶ月の時間が必要となる。 Therefore, it takes a lot of time to evacuate the heat insulation tube of the superconducting cable so that the entire cable has a predetermined degree of vacuum. Specifically, several months are required to evacuate a superconducting cable of several hundred meters.
（２）排気対象の敷設・運転現場において、真空引きを行うことが実用上できない。
超電導ケーブルの断熱管を含む長尺な管は、真空引き後に、スーパーインシュレーションを構成する部材から断熱管内に気体が放出されることがある。また、断熱管外の空間から水素分子などの気体が断熱管内に流入することがある。これらのことより、所定の真空度に真空引きされた断熱管内の真空度が低下するために、断熱効果が低下することがある。その対策として、断熱管内を所定の真空度に維持するために、再び真空引きすることが想定される。さらに、同様の理由により、所定の真空度に真空引きした断熱管を含む超電導ケーブルにおいて、ケーブルの敷設後も真空ポンプを接続して適宜真空引きを行うことも考えられる。
(2) It is practically impossible to perform evacuation at the laying / operation site for exhaust.
In a long tube including a heat insulating tube of a superconducting cable, gas may be released from a member constituting the super insulation into the heat insulating tube after evacuation. In addition, gas such as hydrogen molecules may flow into the heat insulation pipe from the space outside the heat insulation pipe. From these things, since the degree of vacuum in the heat insulation pipe evacuated to a predetermined degree of vacuum is lowered, the heat insulation effect may be lowered. As a countermeasure, it is assumed that the evacuation is performed again in order to maintain the inside of the heat insulating tube at a predetermined degree of vacuum. Furthermore, for the same reason, in a superconducting cable including a heat insulating tube evacuated to a predetermined degree of vacuum, it is conceivable that a vacuum pump is connected and evacuated appropriately after the cable is laid.
しかし、長尺の超電導ケーブルの断熱管を真空引きするための真空ポンプは、非常に大きいために、超電導ケーブル線路の敷設現場および運転現場に真空ポンプを運び、適宜真空引きを行うことは現実的ではない。 However, since the vacuum pump for evacuating the heat insulation pipe of a long superconducting cable is very large, it is realistic to carry the vacuum pump to the laying site and operation site of the superconducting cable line and to evacuate appropriately. is not.
そこで、本発明の主目的は、排気コンダクタンスの低い排気対象、特に超電導ケーブルの断熱管を所定の真空度に真空引きする際に、効率的に真空引きできる真空引き方法および装置を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide an evacuation method and apparatus that can efficiently evacuate an object to be evacuated with a low exhaust conductance, particularly when evacuating a heat insulating tube of a superconducting cable to a predetermined degree of vacuum. is there.
また、本発明の別の目的は、排気コンダクタンスの低い排気対象を、敷設現場において真空引きする方法および装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for evacuating an exhaust target having a low exhaust conductance at a construction site.
本発明の他の目的は、真空度の低下を抑制可能な断熱管を有する超電導ケーブル線路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a superconducting cable line having a heat insulating tube capable of suppressing a decrease in the degree of vacuum.
本発明は、真空引きの対象を排気コンダクタンスの低い排気対象ではなく排気コンダクタンスの高い予備空間とし、この予備空間と排気対象の連通による圧力平衡を利用することにより上記の目的を達成する。 The present invention achieves the above-mentioned object by making the target of evacuation not a target for exhausting with a low exhaust conductance but a spare space with a high exhaust conductance and utilizing pressure balance due to the communication between the spare space and the target for exhaust.
本発明真空引き方法は、以下の工程を具えることを特徴とする方法である。
１．排気コンダクタンスの低い排気対象を用意する工程。
２．排気対象の容積以上の容積を有し、且つ排気対象よりも排気コンダクタンスの高い予備空間を用意する工程。
３．排気対象の真空度を、排気対象の所定の真空度よりも高くなるように真空引きする工程。
４．予備空間と排気対象とを連通する工程。
５．予備空間の真空度と排気対象の真空度とが平衡状態に移行する過程で、排気対象の真空度を所定の真空度とする工程。
The evacuation method of the present invention comprises the following steps.
1. A process for preparing an exhaust target with low exhaust conductance.
2. A step of preparing a spare space having a volume equal to or larger than the volume of the exhaust target and having a higher exhaust conductance than the exhaust target.
3. A step of evacuating the vacuum level of the exhaust target so as to be higher than a predetermined vacuum level of the exhaust target.
4). A process of communicating the spare space and the exhaust target.
5. A step of setting the degree of vacuum of the exhaust target to a predetermined degree of vacuum in a process in which the degree of vacuum of the preliminary space and the degree of vacuum of the target of exhaustion shift to an equilibrium state.
本発明の真空引き方法を使用することにより、排気コンダクタンスの低い排気対象を直接真空引きするよりも、排気対象の真空度を所定の真空度とするために必要な時間を短縮することができる。 By using the evacuation method of the present invention, it is possible to reduce the time required for setting the degree of vacuum of the exhaust target to a predetermined degree of vacuum rather than directly evacuating the exhaust target having a low exhaust conductance.
以下、本発明の真空引き方法をより詳しく説明する。 Hereinafter, the vacuuming method of the present invention will be described in more detail.
排気対象は、排気コンダクタンスが低い排気対象であれば、その構成は限定されない。排気対象としては、例えば、超電導ケーブルの断熱管が挙げられる。超電導ケーブルの断熱管は排気コンダクタンスが低く、前記断熱管の真空度を所定の真空度に真空引きするために時間がかかる。また、断熱管に要求される真空度が非常に高いことも、真空引きに時間がかかる要因である。 The configuration of the exhaust target is not limited as long as the exhaust target has a low exhaust conductance. Examples of the exhaust target include a heat insulating pipe of a superconducting cable. The heat insulation pipe of the superconducting cable has a low exhaust conductance, and it takes time to evacuate the heat insulation pipe to a predetermined degree of vacuum. In addition, a very high degree of vacuum required for the heat insulating tube is a factor that takes time for evacuation.
予備空間は、排気対象に連通させる空間のことで、排気対象の排気コンダクタンスよりも高い排気コンダクタンスを有し、排気対象の容積以上の容積を有するものであれば、種々の形状、材質、機構のものが利用できる。予備空間の形状としては、立方体、直方体、円筒、球など種々の形状が選択できる。材質は、真空引きした際にガスの排出が少なく、予備空間を次述する目標真空度に真空引きしたときに、変形しにくい強度を有する材質、例えば、金属材料が好適である。具体的には、ステンレス製の立方形容器が挙げられる。さらに、予備空間は真空度測定器を具えることが好ましい。真空度測定器を具えることで、排気時の予備空間内の真空度を容易に調整できる。 The spare space is a space that communicates with the exhaust target, and has an exhaust conductance that is higher than the exhaust conductance of the exhaust target and has a volume that is greater than or equal to the volume of the exhaust target. Things are available. As the shape of the spare space, various shapes such as a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder, and a sphere can be selected. The material is preferably a material having a strength that does not easily deform when the vacuum is drawn to the target degree of vacuum described below, for example, a metal material, when the vacuum is evacuated. Specifically, a stainless steel cubic container is exemplified. Furthermore, the spare space preferably comprises a vacuum measuring device. By providing a vacuum measuring device, the degree of vacuum in the spare space during exhaust can be easily adjusted.
予備空間は、排気対象の所定の真空度よりも高い真空度（以下、目標真空度という）に真空引きされる空間である。予備空間の目標真空度は、排気対象の真空度を所定の真空度とする工程において、排気対象と予備空間とが平衡に達する過程で排気対象の真空度が所定の真空度以上となるように、予め計算により求めた真空度である。 The spare space is a space that is evacuated to a degree of vacuum higher than a predetermined degree of vacuum to be exhausted (hereinafter referred to as a target degree of vacuum). The target vacuum level of the preliminary space is set so that the vacuum level of the exhaust target becomes equal to or higher than the predetermined vacuum level in the process in which the exhaust target and the preliminary space reach equilibrium in the process of setting the vacuum level of the exhaust target to the predetermined vacuum level. The degree of vacuum obtained in advance by calculation.
予備空間の容積は、排気対象の容積よりも大きいことが好ましい。予備空間の容積は排気対象の容積よりも小さくても良いが、その場合、排気対象を所定の真空度とするために要求される目標真空度が極めて高くなる。また、予備空間を真空引きする回数が複数回に及ぶ可能性が考えられる。予備空間の容積は、より好ましくは、予備空間に要求される目標真空度を実用的な範囲に収めることを考慮に入れて、例えば、排気対象の容積の100倍である。具体的には、500ｍの単位長を有する超電導ケーブルの断熱管内の容積が約2ｍ3であり、予備空間の容積を断熱管内の容積の100倍とした場合、200ｍ3である。これは、5.8ｍ角の立方体の容積に相当する。 The volume of the spare space is preferably larger than the volume of the exhaust target. The volume of the spare space may be smaller than the volume of the exhaust target, but in that case, the target vacuum required for setting the exhaust target to a predetermined vacuum is extremely high. In addition, there is a possibility that the number of times that the spare space is evacuated reaches several times. More preferably, the volume of the spare space is, for example, 100 times the volume of the exhaust target in consideration of keeping the target vacuum required for the spare space within a practical range. Specifically, the volume of the superconducting cable having a unit length of 500 m is about 2 m 3 , and when the volume of the spare space is 100 times the volume of the heat insulating pipe, it is 200 m 3 . This corresponds to the volume of a cube of 5.8m square.
予備空間は、排気対象１つに対して、１つとしても良いし、複数としても良い。複数とした場合、排気対象から複数の配管を通じて複数の予備空間に並列に接続しても良いし、予備空間を配管を通じて直列に接続して一連の予備空間を形成し、排気対象を直列接続した予備空間の端部に配管を通じて接続しても良いし、並列および直列を組み合わせて接続しても良い。予備空間を複数とすることで予備空間の容積を大きくすることができない状態（例えば、予備空間の配置箇所が複雑な形状である場合）であるときに好適である。 One spare space may be provided for one exhaust target, or a plurality of spare spaces may be provided. In the case of a plurality, the exhaust target may be connected in parallel to a plurality of spare spaces through a plurality of pipes, or the spare spaces are connected in series through the pipes to form a series of spare spaces, and the exhaust targets are connected in series. You may connect to the edge part of a reserve space through piping, and you may connect combining parallel and series. It is suitable when the spare space cannot be increased in volume by using a plurality of spare spaces (for example, when the spare space is arranged in a complicated shape).
真空引き工程としては、例えば、真空ポンプを使用する方法が挙げられる。真空ポンプは、バルブを具える配管を通じて予備空間に接続され、バルブによって予備空間との連通・非連通を調節される。真空引き工程においては、予備空間を真空引きした後、予備空間と排気対象とを連通することで、排気対象を直接真空引きして所定の真空度とするよりも真空ポンプを駆動する時間を短縮することができる。なぜなら、排気対象は排気コンダクタンスが低いため真空引きに時間がかかるが、予備空間は排気コンダクタンスが高いため短時間で真空引きすることができるからである。 As a vacuum drawing process, the method of using a vacuum pump is mentioned, for example. The vacuum pump is connected to the spare space through a pipe including a valve, and communication / non-communication with the spare space is adjusted by the valve. In the evacuation process, after the evacuation space is evacuated, the evacuation space is communicated with the object to be evacuated, so that the time required for driving the vacuum pump is shortened compared to directly evacuating the object to be evacuated to a predetermined vacuum can do. This is because, although the exhaust target has a low exhaust conductance, it takes time to evacuate, but the spare space has a high exhaust conductance, so it can be evacuated in a short time.
真空引き工程は、予備空間の真空度が予め計算により求めた目標真空度を達成した時点で終了しても良いし、目標真空度を超える真空度としても良い。 The evacuation step may be terminated when the degree of vacuum in the preliminary space has reached the target degree of vacuum obtained by calculation in advance, or may be a degree of vacuum exceeding the target degree of vacuum.
連通工程としては、例えば、排気対象と予備空間を配管で接続して、各配管の連通・非連通をバルブにより調節することが挙げられる。排気対象と予備空間との連通により、排気対象と予備空間との圧力が平衡状態に移行する。 As the communication step, for example, the exhaust target and the spare space are connected by piping, and communication / non-communication of each piping is adjusted by a valve. Due to the communication between the exhaust target and the spare space, the pressure between the exhaust target and the spare space shifts to an equilibrium state.
連通によって圧力平衡に移行する工程において、排気対象と予備空間とが圧力平衡に達したときに配管のバルブを閉じて連通を終了しても良いし、排気対象の真空度が所定の真空度に達した時点で連通を終了しても良い。連通の終了時に、排気対象と予備空間との接続自体を切り離しても良い。 In the process of shifting to pressure equilibrium by communication, when the exhaust target and the spare space reach pressure equilibrium, the valve of the piping may be closed to terminate the communication, and the degree of vacuum of the exhaust target is set to a predetermined vacuum level. Communication may be terminated when the time is reached. At the end of communication, the connection itself between the exhaust target and the spare space may be disconnected.
本発明の真空引き方法において、真空引きする工程は、排気対象と予備空間とを連通する工程の後に行っても良いし、前記連通する工程の前に行ってもよい。 In the evacuation method of the present invention, the step of evacuating may be performed after the step of communicating the exhaust target and the spare space, or may be performed before the step of communicating.
次に、本発明真空引き装置は、以下に示す排気対象と予備空間とを具え、前記排気対象と予備空間とを連通することによって、排気対象の真空度を所定の真空度に真空引きすることを特徴とする真空引き装置である。
（１）排気対象よりも排気コンダクタンスが高く、且つ排気対象の容積以上の容積および排気対象の所定の真空度よりも高い真空度を有する予備空間。
（２）排気対象と予備空間とを連通可能にする連通機構。
Next, the vacuum evacuation apparatus of the present invention includes the following exhaust target and preliminary space, and evacuates the exhaust target to a predetermined vacuum level by communicating the exhaust target with the preliminary space. Is a vacuum evacuation device.
(1) Preliminary space having a higher exhaust conductance than the exhaust target, a volume greater than the volume of the exhaust target, and a degree of vacuum higher than a predetermined vacuum level of the exhaust target.
(2) A communication mechanism that enables communication between the exhaust target and the spare space.
本発明の真空引き装置を使用することにより、排気コンダクタンスの低い排気対象を直接真空引きするよりも、排気対象の真空度を所定の真空度とするために必要な時間を短縮することができる。また、排気対象の保管・運搬・利用の際、排気対象と予備空間との連通に伴う両者の圧力平衡を利用して排気対象を所定の真空度に到達させるために、真空ポンプなどの機械を使用することなく、排気対象を適宜真空引きすることができる。 By using the evacuation device of the present invention, it is possible to reduce the time required for setting the degree of vacuum of the evacuation target to a predetermined degree of vacuum rather than directly evacuating the evacuation target having a low exhaust conductance. In addition, when storing, transporting and using the exhaust target, a machine such as a vacuum pump is used to reach the exhaust target to a predetermined degree of vacuum by utilizing the pressure balance between the exhaust target and the spare space. Without being used, the exhaust target can be evacuated as appropriate.
以下、本発明の真空引き装置をより詳しく説明する。 Hereinafter, the vacuuming device of the present invention will be described in more detail.
本発明の真空引き装置は、予備空間と、排気対象と予備空間とを連通する連通機構とを具える。この排気対象と予備空間の構成は、上述した本発明真空引き方法における排気対象および排気空間と共通である。この真空引き装置に関して、さらに補足説明を行なう。 The vacuum evacuation apparatus of the present invention includes a spare space and a communication mechanism that communicates the exhaust target and the spare space. The configuration of the exhaust target and the spare space is the same as the exhaust target and the exhaust space in the above-described evacuation method of the present invention. Further supplementary explanation will be given regarding this vacuuming device.
ここでの排気対象は、いまだ真空引きされていないものでも良いし、予めある程度の真空度に真空引きされているものであってもよい。 The exhaust target here may not be evacuated yet, or may be evacuated to a certain degree of vacuum in advance.
排気対象がいまだ真空引きされていないものの場合、予備空間の容積は、排気対象の容積よりも大きいことが好ましい。例えば、予備空間の容積を排気対象の容積の100倍とすると、容積と圧力との関係から予備空間の目標真空度を低くすることができて好ましい。 When the exhaust target is not yet evacuated, it is preferable that the volume of the spare space is larger than the volume of the exhaust target. For example, if the volume of the spare space is 100 times the volume of the exhaust target, it is preferable because the target vacuum degree of the spare space can be lowered from the relationship between the volume and the pressure.
排気対象が予めある程度の真空引きされているものの場合、予備空間の容積は、本発明装置で真空引きする際における排気対象の真空度を考慮に入れて決定する。好ましくは、予備空間の容積は排気対象の容積と同じか、またはそれ以上の容積である。本発明装置で真空引きする際における排気対象の真空度が、所定の真空度に近い真空度を達成している場合は、予備空間の容積は排気対象の容積よりも小さくても良い。 In the case where the exhaust target is evacuated to some extent in advance, the volume of the spare space is determined in consideration of the degree of vacuum of the exhaust target when evacuating with the apparatus of the present invention. Preferably, the volume of the spare space is equal to or larger than the volume of the exhaust target. When the degree of vacuum of the exhaust target when evacuating with the apparatus of the present invention achieves a degree of vacuum close to a predetermined degree of vacuum, the volume of the spare space may be smaller than the volume of the exhaust target.
連通機構には、排気対象と予備空間とを連結し、両者の空間内の連通・非連通を調整できるものが利用できる。代表的には、排気対象と予備空間とを連結する配管と、その配管に設けられたバルブを有する構成が挙げられる。 As the communication mechanism, a mechanism capable of connecting the exhaust target and the spare space and adjusting the communication / non-communication in the space between the two can be used. Typically, there is a configuration having a pipe connecting the exhaust target and the spare space and a valve provided in the pipe.
一方、排気対象を超電導ケーブルの断熱管とする場合、好ましくは、予備空間は超電導ケーブルが巻回されるケーブルドラムの軸部に形成する。予備空間をケーブルドラムの軸部に形成することによって、超電導ケーブルを運搬・保管する間に超電導ケーブルの断熱管を真空引きすることができる。また、超電導ケーブルの運搬の際に、余剰の積載空間を必要としなくなる。 On the other hand, when the object to be exhausted is a heat insulating tube of a superconducting cable, the spare space is preferably formed in the shaft portion of the cable drum around which the superconducting cable is wound. By forming the preliminary space in the shaft portion of the cable drum, the heat insulating tube of the superconducting cable can be evacuated while the superconducting cable is being transported and stored. Further, no extra loading space is required for transporting the superconducting cable.
予備空間は、ケーブルドラムの軸部に配置可能な形状であれば立方形でも良いし、球形でも良い。また、予備空間は、ケーブルドラムの軸部と別に構成し、固定手段を用いて軸部に固定しても良いし、軸部そのものを予備空間として形成しても良い。予備空間の容積は、具体的には、ケーブルドラムの軸部の直径を2ｍ、軸部の全長を10ｍとすると、約30ｍ3となる。この予備空間の容積は、全長500ｍの超電導ケーブルの有する断熱管内の容積（2ｍ3）の15倍に相当する。 The spare space may have a cubic shape or a spherical shape as long as it can be arranged on the shaft portion of the cable drum. Further, the spare space may be configured separately from the shaft portion of the cable drum and may be fixed to the shaft portion using a fixing means, or the shaft portion itself may be formed as a spare space. Specifically, the volume of the spare space is about 30 m 3 when the diameter of the shaft portion of the cable drum is 2 m and the total length of the shaft portion is 10 m. The volume of this spare space is equivalent to 15 times the volume (2 m 3 ) in the heat insulation pipe of the superconducting cable having a total length of 500 m.
上記のような構成とした場合、予備空間の真空度を、例えば、0.1Paに真空引きし断熱管に連通すると、断熱管と予備空間との圧力が平衡に達した時の断熱管の圧力は約60Paとなる。この真空度は、超電導ケーブルの運転において実用上十分な真空度である。 In the case of the above configuration, when the degree of vacuum of the spare space is evacuated to 0.1 Pa, for example, and communicated with the heat insulation pipe, the pressure of the heat insulation pipe when the pressure between the heat insulation pipe and the spare space reaches equilibrium is It becomes about 60Pa. This degree of vacuum is practically sufficient for operation of the superconducting cable.
次に、本発明超電導ケーブル線路は、以下に示す超電導ケーブルと予備空間とを具え、前記予備空間の真空度は、該断熱管の真空度以上であることを特徴とする超電導ケーブル線路である。
（１）超電導導体を有するケーブルコアの外周に、所定の真空度を有する断熱管を具える超電導ケーブル。
（２）前記断熱管に接続され、該断熱管よりも排気コンダクタンスの高い予備空間。
Next, the superconducting cable line of the present invention is a superconducting cable line comprising a superconducting cable and a spare space as described below, and the degree of vacuum of the spare space is equal to or higher than the degree of vacuum of the heat insulating tube.
(1) A superconducting cable comprising a heat insulating tube having a predetermined degree of vacuum on the outer periphery of a cable core having a superconducting conductor.
(2) A spare space connected to the heat insulation pipe and having a higher exhaust conductance than the heat insulation pipe.
この線路構成により、超電導ケーブル線路の敷設・運転現場において、超電導ケーブルの断熱管内の真空度低下を抑制または回復することができる。 With this line configuration, it is possible to suppress or recover a decrease in the degree of vacuum in the heat insulating tube of the superconducting cable at the installation / operation site of the superconducting cable line.
以下、本発明の超電導ケーブル線路をより詳しく説明する。 Hereinafter, the superconducting cable line of the present invention will be described in more detail.
超電導ケーブル線路は、代表的には、複数の単位長の超電導ケーブルと、各超電導ケーブル同士を接続する接続部とを具える。超電導ケーブルは、通常、超電導導体を有するケーブルコアと、その外周に配置される断熱管とから構成される。ケーブルコアの代表例としては、中心から順に、フォーマ、超電導導体層、絶縁層、シールド層、保護層を有する構成が挙げられる。一方、断熱管は、真空断熱構造が利用される。より具体的には、内管と外管の間にスーパーインシュレーションを介在させ、内外管の間を真空引きした構成である。一般に、超電導ケーブル線路の接続部において、各単位長の超電導ケーブルのケーブルコアは接続されているのに対して、断熱管は連通しておらず、各単位長さの超電導ケーブルを一単位として、断熱管内の空間は閉鎖している。 The superconducting cable line typically includes a plurality of unit length superconducting cables and a connecting portion for connecting the superconducting cables. A superconducting cable is usually composed of a cable core having a superconducting conductor and a heat insulating tube disposed on the outer periphery thereof. A typical example of the cable core includes a configuration having a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer, a shield layer, and a protective layer in order from the center. On the other hand, a vacuum heat insulating structure is used for the heat insulating tube. More specifically, a super insulation is interposed between the inner tube and the outer tube, and the space between the inner and outer tubes is evacuated. In general, in the connection part of the superconducting cable line, the cable core of each unit length of the superconducting cable is connected, whereas the heat insulating tube is not connected, and each unit length of the superconducting cable as one unit, The space inside the insulated pipe is closed.
この線路を構成する超電導ケーブルに予備空間がつながれている。この予備空間と断熱管の連通関係については、両者が常時は連通する構成と、常時は連通しない構成とが挙げられる。 A spare space is connected to the superconducting cable constituting this line. As for the communication relationship between the spare space and the heat insulating pipe, there are a configuration in which the two are always in communication and a configuration in which the two are not in communication at all times.
常時、断熱管と予備空間とが連通する構成において、両者内の空間は連通により圧力平衡が達成されている。その圧力平衡時の断熱管と予備空間の内圧は、断熱管の所定の真空度としても良いし、所定の真空度を超える真空度としてもよい。 In the configuration in which the heat insulating pipe and the spare space are always in communication, the pressure balance is achieved by the communication between the spaces in the two. The internal pressure of the heat insulation pipe and the spare space at the time of the pressure equilibrium may be a predetermined degree of vacuum of the heat insulation pipe or a degree of vacuum exceeding a predetermined degree of vacuum.
いずれの場合であっても、真空に保持される空間の全容積は、断熱管の容積と予備空間の容積との合計容積になる。そのため、断熱管の構成部材から気体が放出されたり、断熱管外から水素分子などが断熱管内に侵入することがあっても、予備空間のない場合に比べれば真空に保持される全容積が大きいため、断熱管内の真空度の低下程度が緩和されることになる。特に、圧力平衡時の断熱管と予備空間の内圧を所定の真空度を超える真空度としていた場合、断熱管内の圧力は所定の真空度まで裕度があることになるため、より一層真空度の低下を抑制することができる。 In any case, the total volume of the space held in vacuum is the total volume of the volume of the heat insulating tube and the volume of the spare space. Therefore, even if gas is released from the constituent members of the heat insulation tube or hydrogen molecules may enter the heat insulation tube from the outside of the heat insulation tube, the total volume held in vacuum is larger than when there is no spare space. For this reason, the degree of decrease in the degree of vacuum in the heat insulating tube is alleviated. In particular, when the internal pressure of the heat insulation pipe and the spare space at the time of pressure equilibrium is set to a degree of vacuum exceeding a predetermined degree of vacuum, since the pressure in the heat insulation pipe has a tolerance up to a predetermined degree of vacuum, the degree of vacuum is further increased. The decrease can be suppressed.
一方、常時、断熱管と予備空間とが連通されない構成では、線路運用開始時に断熱管は所定の真空度に保持され、予備空間は所定の真空度を超える真空度に保持されている。その状態で、断熱管の構成部材から気体が放出されたり、断熱管外から水素分子などが断熱管内に侵入することにより断熱管の真空度の低下が生じた場合、適宜、断熱管と予備空間とを連通させる。この連通により、断熱管と予備空間との間で圧力平衡が起こり、その結果、断熱管の低下した真空度を回復することができる。 On the other hand, in a configuration in which the heat insulation pipe and the spare space are not always communicated, the heat insulation pipe is maintained at a predetermined degree of vacuum at the start of line operation, and the spare space is maintained at a degree of vacuum exceeding the predetermined degree of vacuum. In this state, when the gas is released from the constituent members of the heat insulation pipe or the vacuum degree of the heat insulation pipe is reduced due to hydrogen molecules entering the heat insulation pipe from outside the heat insulation pipe, the heat insulation pipe and the spare space are appropriately used. To communicate with. Due to this communication, pressure equilibrium occurs between the heat insulation pipe and the spare space, and as a result, the reduced vacuum degree of the heat insulation pipe can be recovered.
予備空間が超電導ケーブルの断熱管に常時は連通されていない場合としては、予備空間は超電導ケーブルに配管を通じて接続されているが、配管に配置されたバルブにより連通が切られている場合が挙げられる。予備空間は、常時断熱管に接続されている必要はなく、超電導ケーブル線路の敷設・運転現場近くに保管したり、外部から運び込んだりして、断熱管と予備空間の連通時に接続すればよい。 As a case where the spare space is not always communicated with the heat insulation pipe of the superconducting cable, there is a case where the spare space is connected to the superconducting cable through a pipe, but the communication is cut off by a valve arranged in the pipe. . The spare space need not always be connected to the heat insulation pipe, and may be stored near the installation / operation site of the superconducting cable line, or carried from the outside, and connected when the heat insulation pipe communicates with the spare space.
また、断熱管と予備空間とが常時連通する場合と連通しない場合のいずれであっても、予備空間は予め真空引きする必要があるが、この予備空間の排気コンダクタンスは高いため、容易に真空引きすることができる。 In addition, the spare space needs to be evacuated in advance regardless of whether the heat insulation pipe and the spare space are always in communication, but since the exhaust conductance of the spare space is high, it is easily evacuated. can do.
予備空間の配置箇所としては、例えば、各超電導ケーブルの接続部に配置することが挙げられる。予備空間の配置箇所は、超電導ケーブルの全長のどの位置に配置しても良いが、配置箇所を接続部とすることで、超電導ケーブルと予備空間とが一体となって敷設現場に運搬されてきたときに、運搬されてきた荷姿のまま接続部を形成することができて、好ましい。 As an arrangement | positioning location of a spare space, arrange | positioning at the connection part of each superconducting cable is mentioned, for example. The location of the spare space may be placed at any position along the entire length of the superconducting cable, but the superconducting cable and the spare space have been transported to the laying site as a unit by using the location as a connection part. Sometimes, it is possible to form the connection portion as it is in the packaged state that has been transported, which is preferable.
予備空間の配置個数としては、例えば、各超電導ケーブルあたり、１つの予備空間を配置することが挙げられる。予備空間は、配置箇所の空間を考慮にいれて、１つとしても良いし、複数としても良い。また、超電導ケーブル線路の断熱管が、ケーブル線路の全線に亘って連通している場合は、容積の大きな予備空間を１つ配置しても良いし、間隔をあけて複数配置しても良い。 Examples of the number of spare spaces to be arranged include arranging one spare space for each superconducting cable. The spare space may be one or more in consideration of the space of the arrangement location. Moreover, when the heat insulation pipe | tube of a superconducting cable line is connected over all the lines of a cable line, you may arrange | position one large spare space and may arrange several with intervals.
本発明の真空引き方法および装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）排気コンダクタンスの低い排気対象と真空ポンプなどの真空引きするための機構との間に予備空間を設け、この予備空間を真空引きすることにより、排気対象を直接真空引きするよりも真空引きの時間を短縮することができる。
（２）予め真空引きした予備空間を、排気対象の利用現場に運び込むことにより、真空ポンプなどの真空引きするための機構がない状況下でも真空引きを行うことができる。
（３）排気対象を超電導ケーブルの断熱管とした場合、予備空間をケーブルドラムの軸部に設けることにより、超電導ケーブルを運搬・保管する間に真空引きを行うことができる。その際、超電導ケーブルの荷姿の外形を特に変更する必要がなく、従来と同様の運搬、保管を行なうことができる。
According to the vacuuming method and apparatus of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) A spare space is provided between an exhaust target having a low exhaust conductance and a vacuum pumping mechanism such as a vacuum pump, and the preliminary space is evacuated, so that the exhaust target is evacuated rather than directly evacuated. Can be shortened.
(2) By carrying the preliminarily evacuated spare space to the site to be exhausted, evacuation can be performed even in the absence of a vacuum pumping mechanism such as a vacuum pump.
(3) When the object to be exhausted is a heat insulation pipe of a superconducting cable, a vacuum space can be drawn during transportation and storage of the superconducting cable by providing a spare space in the shaft portion of the cable drum. At that time, it is not necessary to change the outer shape of the superconducting cable, and it can be transported and stored as in the conventional case.
本発明の超電導ケーブル線路によれば、次の効果を奏することができる。
（１）敷設した超電導ケーブル線路に、予め真空引きした予備空間を連通させておくことにより、真空空間は超電導ケーブルの断熱管と予備空間の合計容積となるため、この真空空間へのガス侵入などがあっても、断熱管の真空度が低下する度合いを緩和することができる。
（２）敷設した超電導ケーブル線路の断熱管に、予め真空引きした予備空間を連通しない状態で保持しておけば、その断熱管の真空度が低下したときに、予備空間を断熱管に連通することで、前記真空度の低下を回復させることができる。
According to the superconducting cable line of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) By connecting the preliminarily evacuated spare space to the laid superconducting cable line, the vacuum space becomes the total volume of the heat insulation pipe of the superconducting cable and the spare space. Even if there exists, the degree to which the vacuum degree of a heat insulation pipe | tube falls can be relieve | moderated.
(2) If the preliminarily evacuated spare space is kept in communication with the heat insulating pipe of the laid superconducting cable line, the spare space communicates with the heat insulating pipe when the vacuum degree of the heat insulating pipe decreases. Thus, the decrease in the degree of vacuum can be recovered.
以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の各実施の形態では、排気コンダクタンスの低い排気対象を超電導ケーブルの断熱管とし、真空引きには公知の真空ポンプを用いる。 Embodiments of the present invention will be described below. In each of the following embodiments, an exhaust target having a low exhaust conductance is used as a heat insulation pipe of a superconducting cable, and a known vacuum pump is used for evacuation.
＜実施の形態１＞
まず、予備空間と断熱管とを連通した状態で真空引きする具体例を図１に基づいて説明する。
<Embodiment 1>
First, a specific example of evacuation in a state where the spare space and the heat insulating pipe are in communication will be described with reference to FIG.
超電導ケーブル10は、500ｍの単位長を有し、超電導導体を有するケーブルコアと前記ケーブルコアの外周にコルゲート内管およびコルゲート外管からなる断熱管15を有するものを使用した。この断熱管には、図示しない排気ポートが形成されている。説明の便宜上、図１においては超電導ケーブルの断熱管15（図においては破線で示す）のみを図示してケーブルコアは省略し、超電導ケーブルの端部の構成は、特開２００３−２７８９９２号公報に記載の技術など、適宜な構成を利用すれば良いので、その詳細は省略した。この点は後述する他の実施の形態においても同様である。
The
予備空間20は、ステンレスからなる立方形容器を使用した。予備空間20は、具体的には6ｍ角の立方体である。本実施の形態１において使用した500ｍの単位長を有する超電導ケーブルは、断熱管15の内径が100ｍｍであり、外径が120ｍｍであるので、断熱管内の容積は約2ｍ3である。この予備空間20の容積は断熱管15の容積の約100倍に相当する。予備空間20は、立方形容器の一面に断熱管15に接続するための対象接続ポート21を有し、対象接続ポート21の設けられた一面に対向する一面に、真空ポンプ30に接続するためのポンプ接続ポート23を具える。各接続ポート21,23は複数設けても良い。また、予備空間20は、予備空間内の真空度を測定するための真空度測定器22を具える。そして、断熱管15、予備空間20、真空ポンプ30の相互の接続には、配管41,43が用いられる。各配管41,43には、断熱管15と予備空間20との間あるいは予備空間20と真空ポンプ30との間の連通・非連通を調節するためのバルブ51,53を具える。
The
以上の構成において、次の手順で真空引きを行う。
第一に、ケーブルドラムに巻回された超電導ケーブル10の断熱管15の端部に形成された排気ポートと予備空間20に形成された対象接続ポート21とを、配管41を介して接続した。この接続後、バルブ51を開放し両者を連通状態とした。
In the above configuration, evacuation is performed by the following procedure.
First, the exhaust port formed at the end of the
第二に、予備空間20に形成されたポンプ接続ポート23と真空ポンプ30とを配管43を介して接続した。予備空間20と真空ポンプ30を接続した後、バルブ53を開放し両者を連通状態とした。
Second, the
第三に、真空ポンプ30を作動させ、断熱管15および予備空間20を同時に真空引きした。断熱管15の排気コンダクタンスに比較して、予備空間20の排気コンダクタンスが高いために、予備空間20の真空度は短時間で高い真空度を達成した。予備空間20の真空度は、断熱管15と予備空間20とを合わせた容積において、両者の圧力が平衡に達した時点で、断熱管に要求される所定の真空度となるように予め計算により求めた真空度（目標真空度）とした。真空ポンプ30は、真空度を測定するための真空度計測器22の値を基に、目標真空度を達成した時点で作動を停止した。そして、真空ポンプ30の作動を停止した後、ポンプ接続ポート23のバルブ53を閉じた。
Third, the
なお、予備空間20の目標真空度を達成するための他の方法として、別個に用意した真空度測定器22を使用して予備空間20の真空度を測定しても良いし、予め本実施の形態の構成と同様の構成とした超電導ケーブル10および予備空間20を使用して予備試験を行い、予備空間20の具える真空度測定器22の測定値が目標真空度となるまでに要求される真空ポンプ30の作動時間を目安として、予備空間20の真空引きを行っても良い。
As another method for achieving the target vacuum degree of the
第四に、真空ポンプ30を予備空間20と切り離し、超電導ケーブル10の断熱管15と予備空間20とは連通状態を保ったまま運搬・保管した。真空ポンプを停止してから断熱管15を所定の真空度とするための時間は、予め本実施の形態１の構成と同様の構成とした超電導ケーブル10および予備空間20を使用して予備試験を行い求めても良いし、予備空間20の具える真空度測定器22の測定結果の推移から推測しても良い。
Fourth, the
第五に、断熱管15と予備空間20との連通は、超電導ケーブル10の敷設の直前にバルブ51を操作することによって閉じた。連通を閉じた後、断熱管15と予備空間20との接続を切り離し、敷設作業を行った。
Fifth, the communication between the
本発明の真空引き方法および装置において、実施の形態１の構成となすことにより、排気コンダクタンスの高い予備空間を真空引きすることができ、超電導ケーブル10の断熱管15を所定の真空度とするために必要な真空ポンプ30の作動時間を短縮することができる。
In the evacuation method and apparatus of the present invention, by adopting the configuration of the first embodiment, it is possible to evacuate a spare space having a high exhaust conductance and to make the
＜実施の形態２＞
次に、予備空間を断熱管から独立した状態で真空引きする具体例を図２に基づいて説明する。
<Embodiment 2>
Next, a specific example in which the preliminary space is evacuated in a state independent of the heat insulating pipe will be described with reference to FIG.
実施の形態２において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管の個々の構成および目標真空度の測定方法は、実施の形態１と同様である。本例では、真空引きを行う手順が異なる。 In the second embodiment, the individual configuration of the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, the piping connecting each member, and the method for measuring the target vacuum degree are the same as in the first embodiment. In this example, the procedure for evacuation is different.
第一に、図２（Ａ）に示すように、予備空間20のポンプ接続ポート23と真空ポンプ30とを配管43を介して接続した。配管43のバルブ53を開放し、予備空間20と真空ポンプ30とを連通状態とし、真空ポンプ30を作動させ真空引きを行った。
First, as shown in FIG. 2A, the
なお、本実施の形態２においては、接続ポートを２つ設けているが、予備空間20の真空引き工程に使用したポンプ接続ポート23を対象接続ポート21として兼用しても良い。
In the second embodiment, two connection ports are provided, but the
第二に、真空ポンプ30は、予備空間20の真空度が目標真空度を達成した時点で作動を停止した。真空ポンプ30の作動を停止した後、配管43のバルブ53を閉じて、予備空間20と真空ポンプ30とが連通していない状態としてから、両者の接続を切り離した。なお、断熱管15と予備空間20とは、接続したままであっても良い。
Second, the operation of the
第三に、図２（Ｂ）に示すように、予備空間20の対象接続ポート21と断熱管15とを配管41を介して接続した。次に、配管41のバルブ51を開放し、予備空間20と断熱管15とを連通状態とした。配管41のバルブ51は、圧力平衡により断熱管15の真空度が所定の真空度を達成するまで開放し、所定の真空度を達成した時点で閉じても良いし、超電導ケーブル10の敷設の時点まで開放したままであっても良い。
Third, as shown in FIG. 2 (B), the
実施の形態２の構成となすことにより、予備空間20の目標真空度を測定する際、超電導ケーブル10の断熱管15から流入する気体が存在しないために、目標真空度の測定誤差を低減することができる。
By adopting the configuration of the second embodiment, when measuring the target vacuum degree of the
＜実施の形態３＞
次に、超電導ケーブルの両側に予備空間を配置する例を図３に基づいて説明する。
<Embodiment 3>
Next, an example of arranging spare spaces on both sides of the superconducting cable will be described with reference to FIG.
実施の形態３において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管の個々の構成および目標真空度の測定方法は、実施の形態１と同様である。本例の真空引きは次の手順で行う。 In the third embodiment, the individual configuration of the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, the pipe connecting each member, and the method for measuring the target vacuum degree are the same as in the first embodiment. The vacuuming in this example is performed according to the following procedure.
第一に、断熱管15と予備空間20の対象接続ポート21とを配管41を介して接続した。このとき、予備空間20は、断熱管15の両端に一つずつ接続した。断熱管15の両端に位置する配管41の両方を開放し、断熱管15と断熱管15の両端に配置された予備空間20とを連通状態とした。
First, the
第二に、図１に示すように予備空間20のポンプ接続ポート23と真空ポンプ30とを配管43を介して接続し、配管43のバルブ53を開放して予備空間20と真空ポンプ30とを連通状態とした。その後、真空ポンプ30を作動させ真空引きを行った。真空ポンプ30は、予備空間20の真空度が目標真空度を達成した時点で作動を停止し、予備空間20と真空ポンプ30とを接続する配管43のバルブ53を閉じた。バルブ53を閉じた後であれば、真空ポンプ30の接続は切り離しても良いし、そのままであっても良い。
Second, as shown in FIG. 1, the
なお、本実施の形態３の真空引き工程において、２台の真空ポンプ30を使用して断熱管15の両端部に位置する予備空間20を同時に真空引きしたが、１台の真空ポンプ30を使用して、まず断熱管15の一端に位置する予備空間20を真空引きした後、他端に位置する予備空間20を真空引きしても良い。
In the vacuuming process of the third embodiment, two
断熱管の真空度が所定の真空度に達するまで、断熱管15と予備空間20との連通を維持した。前記連通は、断熱管15の所定の真空度を達成した後も、超電導ケーブル10の敷設までの任意の時期で閉じることができる。前記連通は、配管41のバルブ51を操作することによって閉じた。
The communication between the
なお、断熱管15と予備空間20との連通工程は、実施の形態２と同様に予備空間20を真空引きした後としても良い。
The communication process between the
本発明の真空引き方法および装置において、実施の形態３の構成となすことにより、排気コンダクタンスの低い超電導ケーブル10の断熱管15を両端部から同時に真空引きすることで、断熱管15の真空引きを短時間で達成するだけでなく、長尺な超電導ケーブル10の全体にわたって、より均一な真空度を達成することができる。
In the evacuation method and apparatus of the present invention, the
＜実施の形態４＞
次に、複数の予備空間と断熱管とを並列に接続する本発明の真空引き方法および装置を説明する。
<Embodiment 4>
Next, the vacuuming method and apparatus of the present invention for connecting a plurality of spare spaces and heat insulation pipes in parallel will be described.
本実施の形態４において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管の個々の構成および目標真空度の測定方法は、実施の形態１と同様である。本実施の形態を直接示した図面は無いが、図1と共通する構成要件については、図１と同様の符号を用いて以下の説明を行う。 In the fourth embodiment, the individual configuration of the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, the pipe connecting each member, and the method for measuring the target vacuum degree are the same as in the first embodiment. Although there is no drawing directly showing the present embodiment, the same components as in FIG. 1 will be described below using the same reference numerals as in FIG.
ここで、並列とは、（１）複数の予備空間20が、各々別個に配管41を介して断熱管15に接続されること、（２）配管41の一端が断熱管15に接続され、他端は複数の管に分枝して各々が予備空間20に接続されること、（３）配管41の一端が複数の管に分枝して断熱管15の複数の排気ポートに接続され、配管41の他端が複数に分枝して各々の予備空間20に接続されることが含まれる。
Here, in parallel, (1) a plurality of
なお、断熱管15と予備空間20との連通工程は、実施の形態１および実施の形態２に示すように、予備空間20を真空引きする前であっても良いし、真空引きした後であっても良い。また、実施の形態３に示すように、予備空間20を断熱管15の両端部に並列に接続しても良い。
The communication process between the
本実施形態の構成となすことで、予備空間20を配置する空間の形状が、１つの大きな容積の予備空間20を許容しないときに、複数の小さな容積の予備空間20とすることで、断熱管15を真空引きするために必要な予備空間20の容積を確保することができる。
By adopting the configuration of the present embodiment, when the shape of the space in which the
＜実施の形態５＞
次に、複数の予備空間20と断熱管15とを直列に接続する本発明の真空引き方法および装置に関して説明する。
<Embodiment 5>
Next, the evacuation method and apparatus of the present invention in which a plurality of
本実施の形態５において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管の個々の構成および目標真空度の測定方法は、実施の形態１と同様である。本実施の形態を直接示した図面は無いが、図1と共通する構成要件については、図１と同様の符号を用いて以下の説明を行う。 In the fifth embodiment, the individual configuration of the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, the pipe connecting each member, and the method for measuring the target vacuum degree are the same as those in the first embodiment. Although there is no drawing directly showing the present embodiment, the same components as in FIG. 1 will be described below using the same reference numerals as in FIG.
本実施の形態５において、直列とは、複数の予備空間20を用意し、１つの予備空間20が他の予備空間20に連続的に連通され、この一続きの予備空間20の端部の一端側に位置する予備空間20の対象接続ポート21と断熱管15とを連通し、一続きの予備空間20の端部の他端側に位置する予備空間20のポンプ接続ポート23と真空ポンプ30とを連通することを意味する。
In the fifth embodiment, the series means that a plurality of
なお、断熱管15と予備空間20との連通工程は、実施の形態１および実施の形態２に示すように、予備空間20を真空引きする前であっても良いし、後であっても良い。また、実施の形態３に示すように、予備空間20を断熱管15の両端部に直列に形成しても良い。さらに、本実施の形態５の直列接続と実施の形態４の並列接続とを併用して、断熱管15と予備空間20との接続を形成しても良い。
The communication step between the
＜実施の形態６＞
次に、超電導ケーブルを巻回するケーブルドラムの軸部に予備空間を形成する構成を図４に基づいて説明する。
<Embodiment 6>
Next, a configuration for forming a spare space in the shaft portion of the cable drum around which the superconducting cable is wound will be described with reference to FIG.
実施の形態６において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管および目標真空度の測定方法は、実施の形態１と同様である。 In the sixth embodiment, the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, the pipe connecting each member, and the method for measuring the target vacuum are the same as those in the first embodiment.
本実施の形態６において、図４（A）に示すように予備空間20はケーブルドラムの軸110とケーブルドラムの内周とに接するように取付金具（図示せず）を使用して設置・固定した。予備空間20は、ドラム本体100の長手方向全体にわたって設置し、ドラム本体100から突出しないようにした。予備空間20の容積を大きくしたい場合は、複数の予備空間20を用意し軸部120に収納しても良い。予備空間20を複数構成する場合は、個々の予備空間20を並列接続しても良いし、直列接続しても良いし、直列と並列とを併用しても良い。なお、図４（Ｂ）に示すようにケーブルドラムの軸部120自体を予備空間20としてケーブルドラムと一体に形成しても良い。この場合、予備空間20の形状は断面ドーナッツ状であり、予備空間20の容積を最大とすることができる。
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 4A, the
本実施の形態６の構成において、ケーブルドラムの軸部120に形成可能な予備空間20の最大容積（軸部120自体を予備空間20となす構成）は、具体的には、ケーブルドラムの直径を２ｍ、ドラム本体の長さを10ｍとすると、軸110の設置容積を考慮に入れて、約30ｍ3である。これは、500ｍの長さを有する超電導ケーブル10の断熱管内容積（2ｍ3）の約15倍に相当する。
In the configuration of the sixth embodiment, the maximum volume of the
本実施の形態６の軸部120自体を予備空間20となす構成とし、予備空間20の真空度を、0.1Paに真空引きし断熱管15に連通した。断熱管15と予備空間20との圧力が平衡に達した時の断熱管15の圧力は約60Paとなった。この真空度は、超電導ケーブル10の運転において実用上十分な真空度である。
The
本実施の形態６においては、予備空間20をケーブルドラムの軸部120に形成する構成とすることで、超電導ケーブル10の運搬・敷設の際に、真空引きを行うことができることを説明してきたが、運搬に限って真空引き装置を構成するならば、運搬車両に予備空間20を形成することも可能である。さらに、予備空間20および真空ポンプ30（図１参照）の両方を具える車両としても良い。
In the sixth embodiment, it has been described that the
本実施の形態６の構成となすことにより、超電導ケーブルの運搬の際、予備空間を配置する余分な積載空間を必要とせず、より効率的な運搬をすることができる。 By adopting the configuration of the sixth embodiment, the superconducting cable can be transported more efficiently without the need for an extra loading space for arranging the spare space.
＜実施の形態７＞
次に、常時は、予備空間と超電導ケーブルの断熱管とが連通している超電導ケーブル線路の具体例を図５に基づいて説明する。
<Embodiment 7>
Next, a specific example of the superconducting cable line in which the spare space and the heat insulating pipe of the superconducting cable are normally communicated will be described with reference to FIG.
本実施の形態７において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管の個々の構成は、実施の形態１と同様である。また、前述の実施の形態と共通する構成要件については同様の符号を用いて以下の説明を行う。 In the seventh embodiment, the individual configurations of the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, and the pipes connecting the respective members are the same as those in the first embodiment. In addition, constituent elements common to the above-described embodiment will be described below using the same reference numerals.
まず、本実施の形態７の説明に先立って、超電導ケーブル線路の構成を説明する。 First, prior to the description of the seventh embodiment, the configuration of the superconducting cable line will be described.
超電導ケーブル線路180は、単位長を有する複数の超電導ケーブル10を各々つなぎ合わせて構成される。このつなぎ合わせた接続部150において、各ケーブルの超電導導体は、ケーブル線路180の全線にわたって接続されている（図示せず）。一方、超電導ケーブル線路180の各断熱管15は、一般に接続部150において連通しておらず、各超電導ケーブル10を一単位として独立した閉鎖空間を形成している。
本実施の形態７においては、この線路を構成する超電導ケーブル10の断熱管15に予備空間20が連通されている。図５に示すように、各超電導ケーブル10を接続部150を介して接続した。超電導ケーブル10の断熱管15内は、ケーブル線路180の運転に適した所定の真空度に真空引きされている。予備空間20は、断熱管15内の所定の真空度以上の真空度に真空引きした後、超電導ケーブル線路180の接続部150に配管41を介して連通した。
In the seventh embodiment, the
予備空間20の容積は、断熱管15の容積よりも大きいものを使用した。予備空間20の容積は大きい方が好ましいが、本例の場合、断熱管15内の圧力がすでに所定の真空度を達成しているので、実用上、断熱管15の容積と同じか、または、小さくても良い。
The
また、予備空間20は、線路180の接続部150において断熱管15に連通した。予備空間20の連通箇所は、ケーブル10のどの位置に連通しても良い。
The
予備空間20は、単位長を有する超電導ケーブル10の各断熱管15に対して1つずつ連通した。１つの断熱管15に対して連通される予備空間20の個数は、その設置箇所の空間の大きさを考慮して、複数としても良い。予備空間20を複数とする場合、予備空間20と断熱管15との連通は、直列としても良いし、並列としても良いし、直列と並列とを併用しても良い。
One
配管41は、両端部に１つずつの開口部を有する単管を使用した。前述の並列連通においては、配管41は一端が分枝したものを使用しても良いし、両端が分枝したものを使用しても良い。
The
以上の構成部材を使用して、常時、断熱管15と予備空間20とが連通する構成となした。この連通の結果、断熱管15と予備空間20は、圧力平衡が達成されている。圧力平衡時の断熱管15と予備空間20の内圧は、断熱管15の所定の真空度としても良いし、所定の真空度を超える真空度としても良い。
Using the above components, the
一方、断熱管15内の真空度は、超電導ケーブル線路180の敷設時から時間が経過するとともに、断熱管15の構成部材から気体が放出されたり、断熱管15外から水素分子などが断熱管15内に進入することによって、断熱管15内の真空度が低下することがある。
On the other hand, the degree of vacuum in the
しかし、本実施の形態７の構成となすことにより、真空に保持される空間の容積は、断熱管15の容積と予備空間20の容積の合計容積となるため、予備空間20を連通しない場合と比較して真空に保持される全容積が大きいため、断熱管15内の真空度の低下が緩和される。特に、圧力平衡時の断熱管15と予備空間20の内圧を、所定の真空度を超える真空度としていた場合、断熱管15内の圧力は所定の真空度まで裕度があることになるために、より一層真空度の低下を緩和することができる。
However, by adopting the configuration of the seventh embodiment, the volume of the space held in vacuum is the total volume of the
なお、断熱管15が超電導ケーブル線路180の全線にわたって連通している場合、断熱管15に連通する予備空間20は、例えば、線路180全線にわたって連通する断熱管15の全容積以上の容積を有する1つの予備空間20を線路180の終端部に連通することが好ましい。あるいは、断熱管15の真空度が局所的に低下する可能性を考慮に入れて、各接続部150に1つずつ連通しても良い。
When the
＜実施の形態８＞
最後に、常時は、予備空間と超電導ケーブルの断熱管とが連通していない超電導ケーブル線路の具体例を図６に基づいて説明する。
<Eighth embodiment>
Finally, a specific example of the superconducting cable line in which the spare space and the heat insulating pipe of the superconducting cable are not always communicated will be described with reference to FIG.
本実施の形態８において、超電導ケーブル、予備空間、真空ポンプ、各部材を接続する配管の個々の構成は、実施の形態７と同様である。また、実施の形態７と共通する構成要件については同様の符号を用いて以下の説明を行う。 In the eighth embodiment, the individual configurations of the superconducting cable, the spare space, the vacuum pump, and the pipes connecting the respective members are the same as those in the seventh embodiment. Further, constituent elements common to the seventh embodiment will be described below using the same reference numerals.
本実施の形態８においては、この線路180を構成する超電導ケーブル10の断熱管15に、配管41を介して予備空間20が接続されているが、配管41のバルブ51を閉じることにより、両者は連通していない状態である。なお、本実施の形態８においては、断熱管15と予備空間20とを接続したが、常時は両者を接続せずに、必要に応じて、接続・連通しても良い。
In the eighth embodiment, the
線路180の運転開始時に断熱管15は所定の真空度に保持され、予備空間20は所定の真空度以上の真空度に保持されている。
At the start of operation of the
本実施の形態８の構成となすことにより、実施の形態７に記載した理由により断熱管15の真空度の低下が生じた場合、断熱管15と予備空間20とを連通させることにより起こる断熱管15と予備空間20との間の圧力平衡を利用して、断熱管15の低下した真空度を所定の真空度付近にまで回復することができる。
By adopting the configuration of the eighth embodiment, when the vacuum degree of the
なお、上記回復させる真空度を、所定の真空度よりも高くしたい場合としては、予備空間20の容積を大きくしたり、予備空間20の真空度を所定の真空度よりも高くしておくことが挙げられる。
Note that when the degree of vacuum to be recovered is to be higher than a predetermined degree of vacuum, the volume of the
また、予備空間20は、前述の平衡状態に移行した後、連通状態を保っておくことで、実施の形態７に示したように、以降の真空度の低下を抑制しても良いし、断熱管から切り離し、再び真空引きするなどの操作を行って、以降の真空度の低下に備えても良い。
Further, as shown in the seventh embodiment, the
さらに、超電導ケーブル線路180が全線にわたって連通している場合、予備空間20の構成は、実施の形態７において説明した構成と同様にしても良い。
Furthermore, when the
以上のことから、本発明は、超電導ケーブルを含む排気コンダクタンスの低い排気対象の真空引き方法として有効利用することができる。また、予め真空引きした予備空間を必要に応じて超電導ケーブル線路に連通することで、超電導ケーブル線路の断熱管の真空度が低下することによる、超電導ケーブル線路の事故の可能性を低減することができる。 From the above, the present invention can be effectively used as a method for evacuating an exhaust target having a low exhaust conductance including a superconducting cable. In addition, by connecting the pre-evacuated spare space to the superconducting cable line as necessary, the possibility of an accident in the superconducting cable line due to the reduced vacuum degree of the heat insulating tube of the superconducting cable line can be reduced. it can.
10 超電導ケーブル 15 断熱管20 予備空間 30 真空ポンプ 41,43 配管 51,53 バルブ
21 対象接続ポート 23 ポンプ接続ポート 22 真空度測定器
100 ドラム本体 110 軸 120 軸部
150 接続部 180 超電導ケーブル線路
200 ケーブルコア 210 コルゲート管 211 コルゲート内管
212 コルゲート外管 220 ストレート二重管 221 ストレート内管
222 ストレート外管 213 積層体 223 端面板 230 排気ポート
10
21
100
150
200
212 Corrugated
222 Straight
Claims (9)
前記排気対象の容積以上の容積を有し、且つ該排気対象よりも排気コンダクタンスの高い予備空間を用意する工程と、
前記予備空間の真空度を、該排気対象の所定の真空度よりも高くなるように真空引きする工程と、
該予備空間と該排気対象とを連通する工程と、
該予備空間の真空度と該排気対象の真空度とが平衡状態に移行する過程で、該排気対象の真空度を所定の真空度とする工程とを有することを特徴とする真空引き方法。 Preparing an exhaust target with low exhaust conductance;
Providing a spare space having a volume equal to or greater than the volume of the exhaust target and having a higher exhaust conductance than the exhaust target;
Evacuating the preliminary space so that the degree of vacuum is higher than a predetermined degree of vacuum of the exhaust target;
Communicating the preliminary space with the exhaust target;
A evacuation method comprising the step of setting the degree of vacuum of the exhaust target to a predetermined degree of vacuum in a process in which the degree of vacuum of the preliminary space and the degree of vacuum of the target of exhaustion shift to an equilibrium state.
前記排気対象と予備空間とを連通可能にする連通機構とを有することを特徴とする真空引き装置。 A spare space having a higher exhaust conductance than the exhaust target, a volume greater than the volume of the exhaust target, and a degree of vacuum higher than a predetermined vacuum level of the exhaust target;
A vacuuming device comprising a communication mechanism that enables communication between the exhaust target and the spare space.
前記断熱管に接続され、該断熱管よりも排気コンダクタンスの高い予備空間とを具え、
該予備空間の真空度は、該断熱管の所定の真空度以上であることを特徴とする超電導ケーブル線路。 A superconducting cable having a heat insulating tube having a predetermined degree of vacuum on the outer periphery of the cable core having the superconducting conductor;
Connected to the heat insulation pipe, comprising a preliminary space having a higher exhaust conductance than the heat insulation pipe,
The superconducting cable line characterized in that the vacuum degree of the preliminary space is equal to or higher than a predetermined vacuum degree of the heat insulating pipe.
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