JP3445332B2 - 超電導ケーブルインコンジットの製造方法 - Google Patents
超電導ケーブルインコンジットの製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、品質・性能に優れた超
電導ケーブルインコンジットを効率よく製造する方法に
関する。 【０００２】 【従来の技術】超電導ケーブルインコンジットとは、超
電導撚線を金属管内に所定のボイド率で収容し、この金
属管内に冷媒を圧送して超電導撚線を強制冷却する構造
のものである。この超電導ケーブルインコンジットは、
コンパクトで、冷却能に優れ、且つ高強度で電磁力に耐
えるので、核融合炉、ＭＨＤ発電機、超電導エネルギー
貯蔵器等の大型超電導マグネットに用いられている。こ
のような超電導ケーブルインコンジットは、例えば、長
尺金属管内に超電導撚線を内包させ、この長尺金属管を
圧縮成形して製造される。超電導撚線を長尺金属管内に
内包するには、長尺金属管の一端から超電導撚線を引込
んでいく方法と、フォーミング途中の金属板内に超電導
撚線を連続的に導入しつつ前記金属板の縁端部を突合わ
せ溶接するフォーミング法とがあった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前記の引込み法では、
金属管の長さが 130ｍを超えたあたりから、金属管と超
電導撚線との間の摺動摩擦により、超電導撚線に過大な
張力が掛かるようになり、超電導撚線の品質や特性が劣
化し、時には超電導撚線が断線した。又フォーミング法
では、溶接長さが長い為に溶接不良箇所が多くなり、補
修に手間が掛かり、又気密性保持の上で信頼性に劣っ
た。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、このような状
況に鑑み鋭意研究を重ねてなされたもので、その目的と
するところは、品質及び特性に優れた超電導ケーブルイ
ンコンジットを効率よく製造する方法を提供することに
ある。即ち、本発明は、長尺の金属管内に超電導撚線を
収容した超電導ケーブルインコンジットの製造方法にお
いて、少なくとも、超電導撚線又は超電導撚線となし得
る素撚線に、同一材料からなる複数の短尺金属管を遊嵌
させ、前記短尺金属管の端面同士を突合わせ溶接する工
程、前記突合わせ溶接した短尺金属管を圧縮成形する工
程とを有することを特徴とするものである。 【０００５】本発明において、超電導撚線とはＮｂＴｉ
超電導線やＮｂ3 Ｓｎ超電導線等の撚線である。超電導
撚線となし得る素撚線とは、Ｎｂ金属、Ｃｕ−Ｓｎ合金
（Ｃｕ金属とＳｎ金属の複合材を含む）、安定化銅、拡
散防止用のＴａやＮｂバリヤ等からなる線材を撚合わせ
た撚線、又はＮｂ金属やＡｌ合金（Ａｌ−Ｍｇ系等）か
らなる線材を撚合わせた撚線等である。前記超電導撚線
等に遊嵌させる短尺金属管の長さは、遊嵌させ易い10〜
30ｍの範囲内で、できるだけ長い方が溶接長さが短かく
なり好ましい。短尺金属管の材料には、低温で充分な強
度を有し且つ溶接性に優れた任意の材料が適用できる
が、特にＳＵＳ、キュプロニッケル等の銅合金、インコ
ロイ、チタン等が好ましい。突合わせ溶接して一体化し
た短尺金属管を圧縮成形するのは、金属管内部の超電導
撚線等の占積率を高める為である。圧縮成形にはスエー
ジャーやダイス引抜き等が適用される。超電導撚線や超
電導撚線となし得る素撚線には、それぞれの撚線を多重
に撚合わせた撚々線も含まれる。短尺金属管同士の溶接
は、超電導撚線等に短尺金属管を所要数遊嵌したのち纏
めて行っても、又短尺金属管を１本遊嵌する毎に溶接し
ても良い。１本遊嵌毎に溶接する場合は、溶接箇所が金
属管の端部から近い為、溶接箇所の内側に保護管を挿入
することが可能で、溶接熱を超電導撚線から遮断でき
る。 【０００６】 【作用】本発明では、超電導ケーブルインコンジットを
製造するに際し、超電導撚線又は超電導撚線となし得る
素撚線に短尺金属管を遊嵌させるので、超電導撚線又は
超電導撚線となし得る素撚線に掛かる張力が小さく、超
電導撚線又は超電導撚線となし得る素撚線の品質、性能
が劣化しない。又短尺金属管の端面同士を突合わせ溶接
するので溶接長さが短く、従って溶接不良箇所の補修の
手間が少なく、又気密性保持の信頼性が高い。 【０００７】 【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ Ｎｂ金属とＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）からなるＮｂ3
Ｓｎとなるべき超電導素線を３本撚りし、この撚線を３
本撚りし、更に３本撚りを２回行い、最後に４本撚りし
た超電導撚線となし得る素撚線（総線数 324本、平均径
22.6mmφ）の外側にステンレステープを巻き、この超電
導撚線となし得る素撚線（以下超電導素撚線と称す）の
所定位置に、外径33.3mmφ内径27.7mmφ長さ20ｍのＳＵ
Ｓ管Ａを遊嵌し、次に２本目のＳＵＳ管Ｂを前記ＳＵＳ
管Ａに隣接させて遊嵌し、前記ＳＵＳ管ＡとＳＵＳ管Ｂ
との突合わせ端面を溶接し、次いでＳＵＳ管Ａ又はＳＵ
Ｓ管ＢにＳＵＳ管Ｃを隣接させ溶接するという工程を順
次繰り返して、超電導素撚線の外周に８本のＳＵＳ管を
一体に遊嵌した。この超電導素撚線を内包したＳＵＳ管
をスエージャーにて16mm角に圧縮成形して、超電導ケー
ブルインコンジットを製造した。圧縮成形によりＳＵＳ
管内のボイド率は76％から36％に減少した。 【０００８】実施例２ 実施例１において、ＳＵＳ管同士を突き合わせ溶接する
にあたり、ＳＵＳ管の開口端から保護管を差し込み超電
導素撚線を溶接熱から保護した他は、実施例１と同じ方
法により超電導ケーブルインコンジットを製造した。 【０００９】比較例１ 実施例１で用いたのと同じ超電導素撚線を、水平に配置
した外径33.3mmφ内径27.7mmφ長さ 160ｍのＳＵＳ管内
に引込んだ。引込みは、超電導素撚線の先端に鋼線を銀
ろー付けしてウインチを用いて行った。超電導素撚線が
130ｍ引込まれたところで銀ろー付け部分が破断した。 【００１０】比較例２ 厚さ2.8 mm、幅100 mm、長さ 160ｍのＳＵＳ板を断面半
円状にフォーミングした中に、実施例１で用いたのと同
じ超電導素撚線を連続的に導入し、導入後ＳＵＳ板を断
面円形にフォーミングし縁端部を突合わせ溶接した。次
にこれをスエージャーにて16mm角に圧縮成形した。 【００１１】前記の超電導素撚線を収容したＳＵＳ圧縮
成形管の気密試験を行った。気密試験はヘリウムリーク
ディテクター法により行った。結果を表１に示した。 【００１２】 【表１】【００１３】表１より明らかなように、本発明方法品
（実施例１，２）は漏れの箇所が殆ど無く良好な気密性
を示した。これに対しフォーミング法（比較例２）によ
るものは、15箇所で漏れが認められた。これは溶接長さ
が長かった為である。比較例１で超電導素撚線を引込め
なかったのは、管内面と超電導素撚線との間の摺動摩擦
が原因である。この方法では、例え、引込めても、超電
導素撚線に張力が掛かるので品質・性能上好ましくな
い。 【００１４】本発明方法品（実施例１）を直径 1.9ｍの
コイル状に成形し、 650℃のアルゴン雰囲気中で72時間
加熱して超電導素撚線のＮｂ金属とブロンズ中のＳｎと
を反応させてＮｂ3 Ｓｎ超電導体を生成させて超電導ケ
ーブルインコンジットとなした。この超電導ケーブルイ
ンコンジットのＳＵＳ管内に液体Ｈｅを圧送し、通電し
たところ、設計通りの高い臨界電流が得られた。 【００１５】上記実施例では、超電導素撚線に短尺ＳＵ
Ｓ管を一体に遊嵌させるのに、短尺ＳＵＳ管の遊嵌と溶
接を交互に行ったが、ＳＵＳ管を全数遊嵌したのち、纏
めて溶接しても差し支えない。 【００１６】 【効果】以上述べたように、本発明では、長尺の金属管
に超電導撚線を内包するのに、超電導撚線又は超電導素
撚線に複数本の短尺金属管を遊嵌し、この金属管の端面
同士を突合わせ溶接して行うので、超電導撚線に張力が
掛からず、又金属管の溶接長さが短く溶接不良が起き難
く、従って品質と性能に優れた超電導ケーブルインコン
ジットを効率よく製造することができ、工業上顕著な効
果を奏する。
電導ケーブルインコンジットを効率よく製造する方法に
関する。 【０００２】 【従来の技術】超電導ケーブルインコンジットとは、超
電導撚線を金属管内に所定のボイド率で収容し、この金
属管内に冷媒を圧送して超電導撚線を強制冷却する構造
のものである。この超電導ケーブルインコンジットは、
コンパクトで、冷却能に優れ、且つ高強度で電磁力に耐
えるので、核融合炉、ＭＨＤ発電機、超電導エネルギー
貯蔵器等の大型超電導マグネットに用いられている。こ
のような超電導ケーブルインコンジットは、例えば、長
尺金属管内に超電導撚線を内包させ、この長尺金属管を
圧縮成形して製造される。超電導撚線を長尺金属管内に
内包するには、長尺金属管の一端から超電導撚線を引込
んでいく方法と、フォーミング途中の金属板内に超電導
撚線を連続的に導入しつつ前記金属板の縁端部を突合わ
せ溶接するフォーミング法とがあった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前記の引込み法では、
金属管の長さが 130ｍを超えたあたりから、金属管と超
電導撚線との間の摺動摩擦により、超電導撚線に過大な
張力が掛かるようになり、超電導撚線の品質や特性が劣
化し、時には超電導撚線が断線した。又フォーミング法
では、溶接長さが長い為に溶接不良箇所が多くなり、補
修に手間が掛かり、又気密性保持の上で信頼性に劣っ
た。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、このような状
況に鑑み鋭意研究を重ねてなされたもので、その目的と
するところは、品質及び特性に優れた超電導ケーブルイ
ンコンジットを効率よく製造する方法を提供することに
ある。即ち、本発明は、長尺の金属管内に超電導撚線を
収容した超電導ケーブルインコンジットの製造方法にお
いて、少なくとも、超電導撚線又は超電導撚線となし得
る素撚線に、同一材料からなる複数の短尺金属管を遊嵌
させ、前記短尺金属管の端面同士を突合わせ溶接する工
程、前記突合わせ溶接した短尺金属管を圧縮成形する工
程とを有することを特徴とするものである。 【０００５】本発明において、超電導撚線とはＮｂＴｉ
超電導線やＮｂ3 Ｓｎ超電導線等の撚線である。超電導
撚線となし得る素撚線とは、Ｎｂ金属、Ｃｕ−Ｓｎ合金
（Ｃｕ金属とＳｎ金属の複合材を含む）、安定化銅、拡
散防止用のＴａやＮｂバリヤ等からなる線材を撚合わせ
た撚線、又はＮｂ金属やＡｌ合金（Ａｌ−Ｍｇ系等）か
らなる線材を撚合わせた撚線等である。前記超電導撚線
等に遊嵌させる短尺金属管の長さは、遊嵌させ易い10〜
30ｍの範囲内で、できるだけ長い方が溶接長さが短かく
なり好ましい。短尺金属管の材料には、低温で充分な強
度を有し且つ溶接性に優れた任意の材料が適用できる
が、特にＳＵＳ、キュプロニッケル等の銅合金、インコ
ロイ、チタン等が好ましい。突合わせ溶接して一体化し
た短尺金属管を圧縮成形するのは、金属管内部の超電導
撚線等の占積率を高める為である。圧縮成形にはスエー
ジャーやダイス引抜き等が適用される。超電導撚線や超
電導撚線となし得る素撚線には、それぞれの撚線を多重
に撚合わせた撚々線も含まれる。短尺金属管同士の溶接
は、超電導撚線等に短尺金属管を所要数遊嵌したのち纏
めて行っても、又短尺金属管を１本遊嵌する毎に溶接し
ても良い。１本遊嵌毎に溶接する場合は、溶接箇所が金
属管の端部から近い為、溶接箇所の内側に保護管を挿入
することが可能で、溶接熱を超電導撚線から遮断でき
る。 【０００６】 【作用】本発明では、超電導ケーブルインコンジットを
製造するに際し、超電導撚線又は超電導撚線となし得る
素撚線に短尺金属管を遊嵌させるので、超電導撚線又は
超電導撚線となし得る素撚線に掛かる張力が小さく、超
電導撚線又は超電導撚線となし得る素撚線の品質、性能
が劣化しない。又短尺金属管の端面同士を突合わせ溶接
するので溶接長さが短く、従って溶接不良箇所の補修の
手間が少なく、又気密性保持の信頼性が高い。 【０００７】 【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ Ｎｂ金属とＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）からなるＮｂ3
Ｓｎとなるべき超電導素線を３本撚りし、この撚線を３
本撚りし、更に３本撚りを２回行い、最後に４本撚りし
た超電導撚線となし得る素撚線（総線数 324本、平均径
22.6mmφ）の外側にステンレステープを巻き、この超電
導撚線となし得る素撚線（以下超電導素撚線と称す）の
所定位置に、外径33.3mmφ内径27.7mmφ長さ20ｍのＳＵ
Ｓ管Ａを遊嵌し、次に２本目のＳＵＳ管Ｂを前記ＳＵＳ
管Ａに隣接させて遊嵌し、前記ＳＵＳ管ＡとＳＵＳ管Ｂ
との突合わせ端面を溶接し、次いでＳＵＳ管Ａ又はＳＵ
Ｓ管ＢにＳＵＳ管Ｃを隣接させ溶接するという工程を順
次繰り返して、超電導素撚線の外周に８本のＳＵＳ管を
一体に遊嵌した。この超電導素撚線を内包したＳＵＳ管
をスエージャーにて16mm角に圧縮成形して、超電導ケー
ブルインコンジットを製造した。圧縮成形によりＳＵＳ
管内のボイド率は76％から36％に減少した。 【０００８】実施例２ 実施例１において、ＳＵＳ管同士を突き合わせ溶接する
にあたり、ＳＵＳ管の開口端から保護管を差し込み超電
導素撚線を溶接熱から保護した他は、実施例１と同じ方
法により超電導ケーブルインコンジットを製造した。 【０００９】比較例１ 実施例１で用いたのと同じ超電導素撚線を、水平に配置
した外径33.3mmφ内径27.7mmφ長さ 160ｍのＳＵＳ管内
に引込んだ。引込みは、超電導素撚線の先端に鋼線を銀
ろー付けしてウインチを用いて行った。超電導素撚線が
130ｍ引込まれたところで銀ろー付け部分が破断した。 【００１０】比較例２ 厚さ2.8 mm、幅100 mm、長さ 160ｍのＳＵＳ板を断面半
円状にフォーミングした中に、実施例１で用いたのと同
じ超電導素撚線を連続的に導入し、導入後ＳＵＳ板を断
面円形にフォーミングし縁端部を突合わせ溶接した。次
にこれをスエージャーにて16mm角に圧縮成形した。 【００１１】前記の超電導素撚線を収容したＳＵＳ圧縮
成形管の気密試験を行った。気密試験はヘリウムリーク
ディテクター法により行った。結果を表１に示した。 【００１２】 【表１】【００１３】表１より明らかなように、本発明方法品
（実施例１，２）は漏れの箇所が殆ど無く良好な気密性
を示した。これに対しフォーミング法（比較例２）によ
るものは、15箇所で漏れが認められた。これは溶接長さ
が長かった為である。比較例１で超電導素撚線を引込め
なかったのは、管内面と超電導素撚線との間の摺動摩擦
が原因である。この方法では、例え、引込めても、超電
導素撚線に張力が掛かるので品質・性能上好ましくな
い。 【００１４】本発明方法品（実施例１）を直径 1.9ｍの
コイル状に成形し、 650℃のアルゴン雰囲気中で72時間
加熱して超電導素撚線のＮｂ金属とブロンズ中のＳｎと
を反応させてＮｂ3 Ｓｎ超電導体を生成させて超電導ケ
ーブルインコンジットとなした。この超電導ケーブルイ
ンコンジットのＳＵＳ管内に液体Ｈｅを圧送し、通電し
たところ、設計通りの高い臨界電流が得られた。 【００１５】上記実施例では、超電導素撚線に短尺ＳＵ
Ｓ管を一体に遊嵌させるのに、短尺ＳＵＳ管の遊嵌と溶
接を交互に行ったが、ＳＵＳ管を全数遊嵌したのち、纏
めて溶接しても差し支えない。 【００１６】 【効果】以上述べたように、本発明では、長尺の金属管
に超電導撚線を内包するのに、超電導撚線又は超電導素
撚線に複数本の短尺金属管を遊嵌し、この金属管の端面
同士を突合わせ溶接して行うので、超電導撚線に張力が
掛からず、又金属管の溶接長さが短く溶接不良が起き難
く、従って品質と性能に優れた超電導ケーブルインコン
ジットを効率よく製造することができ、工業上顕著な効
果を奏する。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−96629（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01B 12/00 - 13/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 長尺の金属管内に超電導撚線を収容した
超電導ケーブルインコンジットの製造方法において、少
なくとも、超電導撚線又は超電導撚線となし得る素撚線
に、同一材料からなる複数の短尺金属管を遊嵌させ、前
記短尺金属管の端面同士を突合わせ溶接する工程、前記
突合わせ溶接した短尺金属管を圧縮成形する工程とを有
することを特徴とする超電導ケーブルインコンジットの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28780793A JP3445332B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 超電導ケーブルインコンジットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28780793A JP3445332B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 超電導ケーブルインコンジットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122137A JPH07122137A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3445332B2 true JP3445332B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=17722014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28780793A Expired - Fee Related JP3445332B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 超電導ケーブルインコンジットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3445332B2 (ja) |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP28780793A patent/JP3445332B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122137A (ja) | 1995-05-12 |
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