JPH0224915A - コンジットチューブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンジットチューブの製造方法に係り、特に丸
管状の金属管内に撚線を挿入したうえ、これを四角形断
面に成形し、コイル等に使用することができるコンジッ
トチューブの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

コンジットチューブは、ステンレス鋼板等を用いた被覆
用金属管内に多数本の超電導線よりなる１然線を充填し
てなる導体である。

このようなコンジットチューブは、例えば、プラズマを
制御するためのポロイダルコイルとして使用される。

特に、この場合、内部強制冷却超電導コンジットチュー
ブと称して、被覆用の金属管内に収納した撚線間の隙間
に冷却用の液体ヘリウムを流して管内を極低温とし、超
電導状態を保っている。また、金属管としては、非磁性
のオーステナイト系ステンレス材が使用される。

ところで、前述のようなコンジットチューブは、従来次
のような方法によって製造されていた。これを第１２図
〜第１４図を参照して説明すると、全長４０ｍ〜７０ｍ
程度の予め成形された真円状の金属管１内に超電導線よ
りなる燃線２の束を前記金庫管１との間に十分な隙間を
持たせた状態で適宜手段により挿通ずる（第１２図）。

つぎに、この金庫管１をダイスによって絞り、断面四角
形にサイジング成形する（第１３図）。

このようにサイジング成形された状態で、撚線２の束と
金属管ｌの間には隙間がないが、撚線２の相互間には微
小な間隔が存在していて、この微小隙間を通して金属管
１内に冷却用の液体ヘリウムを流通させることができる
。このようにして成形されたコンジットチューブは、そ
の外周を絶縁材４で被覆したうえ、第１４図に示すよう
に巻回して超電導磁石のコイル３として使用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のコンジットチューブ製造方法によると、撚線２を
挿通した真円状断面の金属管１を四角形断面にサイジン
グ成形することにより、金属管１の硬度が著しく増大し
、後加工における加工性が低下するとういう問題があっ
た。すなわち、丸管状の金属管１を断面四角形に圧縮成
形するとき、一般に金庫管１の周長が約５％減少し、こ
の減少した分だけ金属管１が塑性変形されて長さ方向に
伸長する。そのため、金属管１の周長寸法の縮小量が大
きければ大きいだけ、塑性変形される量も大きくなり、
金属管１の加工性低下につながるという問題があった。

さらに、前記サイジングによる金属管１の周長の縮小量
が大きければ、それだけ金属管１の長さ方向への伸長量
も大となるが、この点においても次に述べる問題が生じ
る。例えば、全長７０ｍの真円状の金庫管ｌを圧縮変形
すると、その約５％、つまり、３．５ｍも伸長する。こ
のように金属管１が伸長する分だけ、ダイスを用いて圧
縮変形する部位において、撚線２と金庫管１との間の負
荷抵抗が働き、燃線２を断線させるように作用する。

前述の問題点を解決するには、サイジング成形する前と
後で、金属管１の周長寸法ができるだけ小となるように
、この金属管１を断面形状及び寸法の両面から検討する
ことが必要となる。断面形状の面から考えると、金属管
１は真円形状に成形しておくのが、角形状のものより周
長寸法が小さ（できるので、これを断面四角形にサイジ
ング成形したとき、管周長の縮小量が小となって好まし
い。

また、寸法に関しては、最初から金属管１の直径を小さ
くして、内部に挿入する撚線２の束との隙間を小さくし
ておけば、それだけ四角形断面にサイジング成形したと
きの管周長の縮小量が小となって好ましい。しかし、前
記の隙間を余り小さくするとｔ熱線２の束の挿入が難し
く、したがって金庫管ｌは必然的に撚線２の束に対して
、ある程度の隙間が形成されるだけの太さのものを使用
せざるを得ない。

本発明は、サイジング成形前の金属管を卵形断面形状と
することにより、前記の諸問題を解決したコンジットチ
ューブの製造方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記の目的を達成するため、金属管内に撚線を
挿入したうえ、この金属管を四角形断面にサイジング成
形するコンジットチューブの製造方法において、前記サ
イジング成形前の金属管を卵形断面形状に成形するもの
である。

また、本発明は前記サイジング前の金庫管を成形するた
め、帯板と撚線を所定の方向に同一スピードで移動させ
ると共に、帯板を複数のブレークダウンロールで徐々に
湾曲状に折曲げながら、その内部に撚線を挿入し、且つ
複数のスクイズロールにより下方が膨んだ卵形断面形状
に折曲げた帯板の両端を所定の間隔に保持したうえ、こ
の帯板両端をＴＩＧ熔接にて結合するようにしたもので
ある。

〔発明の作用〕

サイジング前の金属管を断面卵形状としたことにより、
撚線と金属管との間に、ｌ熱線を挿入するに必要な隙間
を形成することができると共に、このような隙間を有す
る太さの真円形断面の金属管に比べて管周長寸法を小さ
くでき、四角形断面にサイジング成形したときの管周長
の縮小量を可及的に小とすることができるものである。

また、帯板をブレークダウンロールにより所定形状に湾
曲させ、且つスクイズロールにより下方が膨んだ卵形断
面形状を保持して帯板両端を溶接することにより、真円
形断面の金属管に比べて、撚線の上部と溶接部位との間
隔を遠ざけて、燃線が溶接熱の影響を余り受けない状態
で帯板両端を溶接することができるものである。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第１１図を参照して説
明する。

第１図はコンジットチューブの製造ラインの平面図、第
２図は側面図である。

この製造ラインにおいて、その前方部（図において左側
）はフォーミング装置５であり、後方部（図において右
側）はサイジング装置６である。

フォーミング装置５は、複数段のブレークダウンロール
７．８とフィンロール９と、ａ数Ｕのサイジングロール
１０，１１．１２及び溶接トーチ１３を含むＴＡＧ溶接
部１４等からなり、サイジング装置６は、複数段のサイ
ジングロール１５゜１５、・・・からなる。第１０図は
前記フォーミング装置５により卵形に造管されたコンジ
ットチューブ１６の断面図、第１１図はこの卵形造管を
前記サイジング装置６により四角形断面にサイジング成
形されたコンジットチューブ１６の断面図で、各図にお
いて、１７は被覆用の金属管、１８は金属管１７内に挿
入された撚線である。

さらに説明すると、第１図〜第７図において、２０は金
属管１７の成形素材としてオーステナイト系ステンレス
鋼からなる帯板である。この帯板２０は、板厚約２鶴、
板幅約１２１０．長さ約１７０ｍ以上であり、コイル状
（図示せず）に巻取られている。また、金属管１７に挿
入される撚線１８は、結束テープ２１により多数本、一
般には４８０本程度外−まとめに束ねられており、且つ
帯板２０とほぼ同長であって、その基端部はコイル状（
図示せず）に巻取られている。

前記のように、それぞれコイル状に巻取られた帯板２０
と撚線１８とは、同一方向に引き出されたうえ、同一ス
ピードで前進移動するもので、その移動工程において、
帯板２０は複数段設けられたブレークダウンロール７．
８．・・・により断面卵形の管状に湾曲すべ（折曲げら
れると共に、３個のスクイズロール１０，１１．１２に
より帯板２０の両端が所定の間隔に保持されたうえ、Ｔ
ＩＧ熔接部１４により溶接され、次の工程において複数
段設けられたサイジングロール１５，１５．・・・から
なるサイジング装置６により四角形断面のコンジットチ
ューブ１６となるようサイジング成形される。

前記フォーミング装置５におけるブレークダウンロール
６．７の断面形状は、第３図、第４図に示されている。

すなわち、第１段目と第２段目のブレークダウンロール
７．８は、それぞれ下ロール？Ａ、８Ａと上ロール７Ｂ
、８Ｂとの組合わせからなる。そして、第１段目のブレ
ークダウンロール７の下ロール７Ａの外周の湾曲部の曲
率よりも、第２段目のブレークダウンロール８の下ロー
ル８Ａ外周の湾曲部の曲率が小さく設けられている。し
たがって、帯板２０をこれら第１段と第２段のブレーク
ダウンロール７．８を通過させることにより、平板状か
ら徐々に卵形に湾曲成形される。

なお、図では、２段のブレークダウン口、−ルア。

８を示したが、実際には、さらに３段のブレークダウン
ロールを設け、帯板２０を小きざみに、したがって、よ
りスムーズに湾曲せられるように設けてもよいものであ
る。

フィンロール９は、ＴＩＧ／８接部１４に設けた３段の
スクイズロール１０，１１．１２のうちの第１段目のス
クイズロール１０と前記第２段目のブレークダウンロー
ル８との間に配設され、その断面形状は第５図に示され
ている。すなわち、フィンロール９は左右一対の下ロー
ル９Ａ、９Ａと上ロール９Ｂとからなる。この下ロール
９Ａ、９Ａの外周に湾曲面２２が形成されていて、左右
の下ロール９Ａ、９Ａの各湾曲面２２．２２が合わさる
ことによって、下方が膨らんだ卵形の空間２３が形成さ
れ、この空間２３内において、帯板２０は上端が開いた
状態で且つ卵形状に保持される。

さらに、フィンロール９の上ロール９Ｂの外周中間部に
は突出部２４が形成されており、この突出部２４により
上部が開口され、且つ卵形近催形状に曲げられた帯板２
０の内部に挿入される撚線１８を上方から押さえ、ロー
ルから引出されて曲がった状態にある１然線１８を真っ
直ぐに伸ばすと共に、前記帯板２０内の下方部に押付け
て位置させるものである。なお、フィンロール９は図で
は１段のみ示したが、これに限るものではなく、例えば
２段、３段・・・と複数設けてもよい。また、前記フレ
ークダウンロール７．８とフィンロール９との間には、
所定の曲率に湾曲されつつある帯板２０の湾曲状態を保
持するために、複数段のガイトロールを設けてもよいも
のである。

前述のようにしてフィンロール９を通過した帯板２０と
［熱線１８は一体に前進し、ＴＩＧ溶接部１４に移動す
る。ＴＩＧ熔接溶接４には、前述のように３段のスクイ
ズロール１０．１１．１２が帯板２０の移動方向に所定
の間隔を保って設けられていると共に、溶接トーチ１３
が帯板２ｏの両端接合部２５に向けて配設されている。

さらに説明すると、第１段目と第３段目のスクイズロー
ル１０，１２は、第６図に示すように同一の断面形状に
構成される。また、第２段目のスクイズロール１１は、
第７図に示す断面形状に構成される。各スクイズロール
１０，１１．１２は、左右一対のロールＩＯＡ、ＩＯＢ
、ＩＩＡ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂからなり、各ロール
の外周は、帯板２０を下方が膨らんだ卵形状に保持する
ことができるように凹ませた湾曲形状に構成されている
。

第２段目のスクイズロール１１の断面形状は、第１段目
及び第３段目のスクイズロール１２と若干相異している
。すなわち、各ロールＩＩＡ、１１Ｂの外周上部に小突
起２６を形成して、左右の小突起２６．２６間に隙間を
形成すると共に、その上側部位における左右ロールＩＩ
Ａ、ＩＩＢ間に充分な空間２７を形成している。これは
、前記空間２７を利用して、左右のロールＩＩＡ、１１
Ｂにより卵形に湾曲保持されている帯板２０の両端部を
溶接するに際して、溶接トーチ１３を配設するためであ
る。

また、第８図において、３０は溶接トーチ１３（第１図
、第２図、第７図、第９図）の延長線上に位置する溶接
ポイント、３１は溶融された金属の溜るｌ合接プールで
ある。この溶接ポイント３０は、第２段目のスクイズロ
ール１１の左右ロール＋１Ａ、１１Ｂの中心線を結ぶ線
よりも帯板２０の移動方向手前に位置している。

したがって、第１段目のスクイズロール１０と第２段目
のスクイズロール１１によって、帯板両端の接合部２５
は適正な間隙を保持されて、前記／ｇ接トーチ１３によ
り溶接される。

なお、第３段目のスクイズロール１２は、溶接ポイント
３０において溶接された後、溶融全屈が凝固するまでの
間に帯板両端部がみだりに拡がることかないよう、その
間隔を保持するためのものである。

つぎに、前記のＴＩＧ熔接溶接４において、造管される
金属管１７を第１０図に示すように下部が膨らんだ断面
卵形とした理由は、前述したように溶接部位３３と撚線
１日間の距離が同一である真円管に比べて、その周長寸
法をより小さくでき、したがって、四角形断面にサイジ
ング成形した場合に、その縮小量を小さくできるという
ことである。よって、金属管１７の塑性変形量を少なく
できて、金属管１７の硬化を可及的に阻止することがで
きるのである。

さらに、卵形造管方法を本実施例に適用するときは、前
記の作用に加えて、１然線１８の上部と金属管１７の上
部の溶接部位３３との間隔をできるだけ遠ざけるとうい
う作用効果が期待される。すなわち、金属管１７の下方
が膨らんだ卵形とし、その内部下方にｌ熱線１８を挿入
することにより、真円形の管に比べて、溶接部位３３と
燃線１８の上面との間の距離をより長くとることができ
る。

したがって、溶接部位３３からの熱がＩｆｌ線Ｉ８に伝
わることがより少なく、それだけ撚線ＩＢの強度低下を
防ぐことができる。

つぎに、金属管１７の溶接部位３３をＴＩＧ溶接にて溶
接するに際して、卵形造管とすることにより、前述のよ
うにｌＰ、線１８と溶接部位３３との間の距離を長くと
ることが出来るが、金属管１７内で撚線１８が持上がっ
ては、その効果を十分発揮することができない。また、
卵形造管としただけでは、必ずしも溶接部位３３からの
熱を撚線１８に伝えないという点では完璧でない場合も
ある。

このため、本実施例では、ＴＩＧ熔接溶接４において、
燃線１８と金属管１７の上部内側との間にプロテクター
３５が挿入されている。このプロテクター３５は第９図
に示すように所定幅、所定長のスキー板形状であって、
その基端（第９図において左端）は上方に向かう湾曲部
３６としである。また、プロテクター３５の先端３７は
、ＴＩＧ／８接の溶接トーチ１３の先にまで伸びている
と共に、基端は上部が開放されている帯板２０の部位に
あり、この開放部を介して降下するステー３８の下端が
、プロテクター３５の基端部上面に固着されている。

したがって、このプロテクター３５により撚線１８の上
部が押さえられて、卵形造管の下部に燃線１８が押しつ
けられるので、溶接部位３３から最も遠ざけられて溶接
熱の影響を受けにくいと共に、プロテクター３５の存在
により燃線１８への熱伝達が遮断され、この点からも１
然線１８は溶接熱の影響を受けることが少ない。

さらに、図示例において、プロテクター３５の内部は空
胴４０とされており、且つその先端部の上下両面、また
はその下面に小さなガスの噴出孔４１が開口されている
。一方、ステー３８の内部も空胴４２とされていて、こ
の空胴４２とプロテクター３５の空胴４０とは連通して
いる。

そして、ステー３８の空胴４２を通してプロテクター３
５内の空胴４０にハックシールガス（例えば１００％ア
ルゴンガス）を送り込み、先端の噴出孔４１から噴出さ
せて、金属管１７の溶接部内面の酸化を防止し、且つ溶
接部位３３の冷却作用をなさしめている。

前述のようにして、フォーミング装置５のＴＩＧ／８接
部Ｉ４において断面卵形に造管された金属管１７は、こ
のフォーミング装置５の後方に所定の距離だけ離して設
けたサイジング装置６に移動される。サイジング装置６
は四方に配したたて、よこのロールからなるサイジング
ロール１５，１５、・・・を通過するうちに断面卵形の
金属管１７は徐々に圧縮変形されて、四角形断面の金属
管１７としてサイジング成形されるのである。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明は、金属管内に撚線を隙間を
有して挿入したうえ、これを四角形断面にサイジング成
形するコンジットチューブの製造方法において、サイジ
ング前の金属管を卵形断面形状に造管するものであるか
ら、サイジング成形する際に、前記と同じ程度の隙間を
有して１然線を挿入した従来の真円形の金属管に比べて
、管周長寸法の縮小量を小さくすることができ、金属管
の塑性変形量を少なくできる。

よって、管の硬化を少なくできて、後加工においてコン
ジットチューブを巻線加工する際等の加工性を向上でき
るという優れた効果を有するものである。

さらに、サイジング前の金属管を、帯板を移動させなが
ら徐々に折曲げて、帯板両端を溶接して連続成形する場
合において、金属管を下方が膨んだ卵形断面とすること
により、内部に挿入した撚線と帯板両端の溶接部位との
間隔を離すことができるので、ｌ巻線が溶接熱の影響を
受けるのをより少なくすることができ、ｌ巻線の熱によ
る超電導性低下という問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するコンジットチューブの造管ラ
インの平面図、第２図は側面図、第３図と第４図は第１
段と第２段のブレークダウンロールの断面図、第５図は
フィンロールの断面図、第６図は第１段と第３段のスク
イズロールの断面図、第７図は第２段のスクイズロール
の断面図、第８図はＴＵＧ熔接部の拡大平面図、第９図
はＴＩＧ熔接部の断面図、第１０図は卵形に造管された
段階におけるコンジットチューブの断面図、第１１図は
サイジング成形されたコンジットチューブの断面図、第
１２図は従来のコンジットチューブにおいてサイジング
成形前の断面図、第１３図はサイジング後のコンジット
チューブの断面図、第１４図はコンジットチューブの使
用例としてのコイルの断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属管内に撚線を挿入したうえ、この金属管を四
   角形断面にサイジング成形するコンジットチューブの製
   造方法において、前記サイジング成形前の金属管を卵形
   断面形状に成形することを特徴とするコンジットチュー
   ブの製造方法。
2. （２）金属管内に撚線を挿入したうえ、この金属管を四
   角形断面にサイジング成形するコンジットチューブの製
   造方法において、前記サイジング成形前を金属管を成形
   するため、帯板と撚線を所定の方向に同一スピードで移
   動させると共に、帯板を複数のブレークダウンロールで
   徐々に湾曲状に折曲げながら、その内部に撚線を挿入し
   、且つスクイズロールにより下方が膨んだ卵形断面形状
   に折曲げた帯板の両端を所定の間隔に保持したうえ、こ
   の帯板両端をＴＩＧ溶接にて結合するようにしたことを
   特徴とするコンジットチューブの製造方法。