JPH0243950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極低温の冷媒を輸送するのに適した
断熱管に関しており、特に超電導ケーブルを収容
してこれを極低温下におくのに利用できる冷媒輸
送断熱管の改良に関する。

〔従来の技術〕

超電導ケーブルは、−269℃の極低温液体ヘリウ
ムを冷媒として極低温下におく必要があるため、
これら条件を維持すべくケーブルを収容し且つ極
低温の冷媒を流す冷媒輸送断熱管としては、一般
に輻射熱を遮断する一手段として多用される真空
断熱だけでは不十分である。このため、従来か
ら、真空断熱に加えて、超熱絶縁材とするスーパ
ーインシユレーシヨン（以下、SIと称する。）材
料による断熱を併用することが行われている。そ
して、一般には、冷媒輸送通路を確保する内管の
外側に中管を同軸に配置してそれら両管間に真空
断熱層を形成し、さらにSI層を形成し、その外側
に外管を配置した基本構成とされている。

しかして、SI層では、SI材に輻射熱の流入を容
易にするようなガスが付着していることから、同
層に対しては、真空排気により付着したガスを気
化剥離させて管の外側に排気させ、真空に保持す
ることが必要条件とされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記SI層は、両面にアルミニウムを蒸着したポ
リエチレンテレフタレート（以下、PETと称す
る。）等のプラスチツクフイルムをナイロンの商
標で知られたポリアミド或いはPET等のプラス
チツク材料からなる網状体で挟んでサンドイツチ
構造としたものを、数10層巻き付けて構成したも
のであるが、内管に極低温の冷媒を通して実際に
使用された場合には、層の内側では低温となり一
方層の外側では高温となつて径方向において温度
勾配が生じており、これにより、層の内側で熱収
縮が顕著となつて層の巻密度が大きくなり、径方
向の熱伝導性が良くなつてしまい、これがもとで
外部からの流入する熱が内側に入り込み易くな
り、超熱絶縁材としての機能を低下させていた。

また、第１図に示して分かるように、SI材料を
コルゲート金属管等で形成されている中管１の上
に直接巻き付けてSI層２を形成し、さらに外管３
を被装したものにおいて、SI層２に対する真空排
気を行う場合には、管の端末から真空ポンプ等で
矢印４のように層の長手方向に真空引きすること
で行うが、SI材が上記のように充実状態で巻き付
けられていると、真空排気のための通路が僅かな
ものとなつて、十分な真空度に至らしめるまでに
相当に長い時間をかけて真空排気作業を続ければ
ならず、実際的ではなかつた。

本発明は、以上の点に鑑み、SI層の温度勾配に
よる巻密度の増大を伴うことなく真空排気性の向
上が図れ、それらの両立によつてSI層に対して高
い真空度と高い断熱効果をもたらすことのでき
る、冷媒輸送断熱管の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の目的は、、冷媒輸送通
路を確保する内管の外側に真空断熱層を介して設
けられる中管の外側であつて該中管上に巻回形成
される積層断熱材層の内側において、前記積層断
熱材層のプラスチツク材料に対して極低温下での
収縮率が相対的に大きなプラスチツク材料により
管状に形成され管壁に対して径方向に貫通する多
数の穴を有するスペーサと、このスペーサと同様
の収縮率を有するプラスチツク材料により形成さ
れた網状包装体で吸着剤を包んだ紐状吸着体と
を、当該中管の外面にその周方向に間隔をあけた
状態で長さ方向に添設し、それらスペーサと紐状
吸着体との間において、当該スペーサと紐状吸着
体とに外接して緊張状態でかけ渡して巻回された
前記積層断熱材層と前記中管とが互いに離間対向
しあうことによつて形成された空間を有したこと
によつて達成するものである。

なお、断熱管としての内管、中管及び外管とし
ては、銅管等が適している。

一方、SI層を形成するSI材、スペーサ及び紐状
吸着体における網状包装体としてのプラスチツク
材料は、低温特性（機械的特性、熱的特性）に問
題がないものを選定する。一般に、低温で使用可
能なプラスチツクとしては、PET、ポリアミド、
テフロンの商標で知られたポリテトラフルオロエ
チレン等があり、特に価格の面ではPET、ポリ
アミドが適している。これら両者の極低温下での
収縮率は後者の方が大きい。

従つて、SI層を形成するSI材においては、、両
面にアルミニウムを蒸着したPETによるフイル
ムをPETによる網状体で挟んでサンドイツチ構
造として巻回形成したものが適しており、一方の
スペーサ及び紐状吸着体における網状包装体にお
いては、ポリアミドにより形成したものが適して
いる。

なお、吸着剤としては、無機質材料を多孔質構
造のものとして、常温でガスを吸い込むものが用
いられる。

〔作用〕

前述のような構造とされた本発明の冷媒輸送断
熱管によれば、SI層の内側支持面となる中管の外
面に、当該SI層を形成するSI材に対して極低温下
での収縮率（以下、単に収縮率と称する。）の大
きなプラスチツク材料により管状に形成されたス
ペーサと、このスペーサと同様の収縮率からなる
プラスチツク材料により形成された網状包装材が
外被となる紐状吸着体とを前記中管の外面に添設
し、それらスペーサ及び紐状吸着体に外接して当
該SI層が設けられるので、内管に冷媒を流した場
合には、SI層を形成するSI材の内側層構成部分の
収縮が外側層に比して相対的に顕著となるが、そ
れに併せて当該SI層に内側から接するスペーサ及
び紐状吸着体が当該SI層を形成するSI材よりも大
きく収縮し、これによつてSI層の内部での顕著な
収縮による巻密度の増大を防ぐことができ、寧ろ
SI層の巻き締め状態を緩和して層間にギヤツプを
生ずるように作用する。

このことによつて、外部から径方向に伝わつて
内部に流入する熱の遮断を図る、SI層本来の機能
を最大限に達成させ得る。

また、かかる中管の外面に対してその周方向に
間隔をあけた状態で該管の長さ方向に添設された
スペーサと紐状吸着体との相互間において、当該
スペーサと紐状吸着体とに外接して緊張状態でか
け渡して巻回された前記積層断熱材層と前記中管
とが互いに離間対向しあうことによつて形成され
た空間を有したため、この空間を利用して管の長
さ方向の真空引きを容易に行うことができ、その
場合、スペーサを構成する管状体には、管壁に径
方向に貫通する多数の穴を通じて管内の真空引き
が付随的に行われ、断熱効果を減殺させる要因を
排除することができる。

なおまた、紐状吸着体が、それ自身の吸着剤が
該吸着材の外被となる網状包装材を介してSI層に
対して内側から接して設けられていることで、SI
層を形成するSI材に付着したガスを積極的に吸着
し、かかる真空排気作業時間をより一層短縮させ
ることができる。

〔実施例〕

第２図は、本発明により具現された冷媒輸送断
熱管の好ましい構造例である。

本実施例では、超電導ケーブル１０を収容し、
液体ヘリウムを冷媒１１とした例で示しており、
図ａが全体構造を示しており、図ｂが要部を示し
ている。

図ａに示して明らかなように、超電導ケーブル
１０は、液体ヘリウムよりなる冷媒１１を流す内
管１２の中にセツトされている。

内管１２は、その外側に同軸に配置された第一
中管１４内に真空断熱層１３を介することで断熱
状態に設けられ、第一中管１４の外側に第二中管
１４が同軸配置されている。

かかる第一、第二中管１４，１６管の空間には
約20〓（≒−253℃）のガス化ヘリウム１５が流
され、熱遮蔽がなされている。

第二中管１６の上には、図ｂに示したように、
ポリアミド製の管状体にして管壁に対して径方向
に貫通する穴２０を多数形成して構成したスペー
サ１９と、吸着剤２１をポリアミド製の網状包装
材で包んで構成した紐状吸着体１８とが、当該第
二中管１６の外面にその周方向に間隔をあけた状
態で且つ管の長さ方向に並行状態で維持しつつロ
ングピツチで巻き付けられている。

こうしてスペーサ１９と紐状吸着体１８とが添
設された第二中管１６の周上において、SI材とし
て両面にアルミニウムを蒸着したPETフイルム
をPETネツトで挟んでサンドイツチ構造とした
ものを多層に纒巻することによりSI層１７を形成
している。ここで、SI層１７を構成する最内層を
構成するSI材が、紐吸着体１８とスペーサ１９と
に外接してそれらの間に緊張状態でかけ渡してあ
り、それによつて、スペーサ１９と紐状吸着体１
８との間において、第二中管１６の外面とSI層１
７の内面とが離間対向しあうことによつて形成さ
れた空間２２を有している。

SI層１７の外周には、外管２３、防食層２４が
順次施される。

以上のようにして構成された本実施例の冷媒輸
送断熱管によれば、断熱管の両端を封鎖して一方
の端末から真空ポンプにより真空引きすることに
より、管の長さ方向に連通する空間２２を通じて
真空排気がなされ、また、スペーサ１９は、それ
自身の管壁において径方向に貫通する穴２０を通
じて内部空間の真空排気が付随的に行われる。

そして、SI層１７には、その内側から紐状吸着
体１８が接しているため、SI材に付着するガスが
網状包装材の網目を透過して吸着剤２１に吸い込
まれ、かかる真空排気作業時間を短縮することが
できる。因に、従来（第１図）の冷媒輸送断熱管
に対する真空排気時間に比して、約1/2以下に短
縮することができた。

さらに、かかる断熱管構造において、内管内に
冷媒として液体ヘリウムを流した場合、第二中管
１６の外面では、約20〓までの温度低下を生ずる
ことが認められたが、その場合、ポリアミド製の
スペーサ１９並びに紐状吸着体１８の外被となる
ポリアミド製の網状包装材が収縮し、外径が縮小
する。勿論、SI層１７の内側も収縮するが、該層
を形成するSI材がポリアミドよりも収縮率の小さ
なPETをベースとしているため、SI層１７の収
縮よりもスペーサ１９並びに紐状吸着体１８の収
縮（外径縮小）が積極的に行われ、このことによ
つて、SI層における内側のSI材の巻密度が増大す
ることがなくなり、寧ろ巻き付け状態に緩みが生
じて巻密度を低下させる傾向となつた。このこと
は、SI層１７に対して外部から径方向に伝わつて
内部に流入しようとする熱を遮るのに十分な層構
成とすることができたものである。

なお、以上の実施例では、２本のスペーサを第
二中管の外周の対称位置に添設し、それら各スペ
ーサに対して両側に各１本の紐状吸着体を並設し
たものとしているが、それらの本数は任意に選択
することができる。また、これらを管の長さ方向
にロングピツチで巻き付けたものとしているが、
管の長さ方向に直線状に縦添配置しても良い。

〔発明の効果〕

以上の説明によつて明らかなように、本発明の
冷媒輸送断熱管によれば、冷媒を通す内管上にあ
つて真空断熱層を介して設けられる中管の外側で
あつてその上に形成するSI層の内側において、管
の長さ方向に連通する空間が十分に確保されてい
るため、真空排気作業を短時間で効率良く行うこ
とができ、而もSI層に対してその内側から紐状吸
着体が接していることで、SI層の構成材料である
SI材に付着しているガスを積極的に吸い込んでか
かる真空排気作業時間をさらに短縮することがで
きる。

加えて、SI層内面側が極低温の冷媒により冷や
されて収縮したとしても、その内側に接している
スペーサならびに紐状吸着体の収縮率がSI材のそ
れよりも相対的に大きいため、SI層の巻密度を増
大させることなく寧ろ巻き付け状態に緩みを生じ
させて巻密度を低下させ得るものとなり、このこ
とによつて外部から流入せんとする熱の遮断を確
実にし、断熱効果を向上させ得るものとなる。

従つて、SI層の温度勾配による巻密度の増大を
伴うことなく真空排気性の向上が図れ、それらの
両立によつてSI層に対して高い真空度と高い断熱
効果をもたらすことができる、冷媒輸送断熱管を
提供するという所期の目的は十分に達成され、実
益の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の冷媒輸送断熱管の構造例
をSI層を中心にして図示した横断面図、縦断面図
である。第２図ａは本発明にかかる冷媒輸送断熱
管の一実施例を示す横断面説明図、第２図ｂは同
上図に示した装置の要部を示す横断面説明図であ
る。 符号において、１０は超電導ケーブル、１１は
冷媒（液体ヘリウム）、１２は内管、１３は真空
断熱層、１４は第一中間、１５はガス化ヘリウム
層、１６は第二中管、１７はSI層、１８は紐状吸
着体、１９はスペーサ、２０は穴、２１は吸着
剤、２２は空間、２３は防食層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷媒輸送通路を確保する内管の外側に真空断
   熱層を介して設けられる中管の外側であつて該中
   管上に巻回形成される積層断熱材層の内側におい
   て、前記積層断熱材層のプラスチツク材料に対し
   て極低温下での収縮率が相対的に大きなプラスチ
   ツク材料により管状に形成され管壁に対して径方
   向に貫通する多数の穴を有するスペーサと、この
   スペーサと同様の収縮率を有するプラスチツク材
   料により形成された網状包装材で吸着剤を包んだ
   紐状吸着体とを、当該中管の外面にその周方向に
   間隔をあけた状態で長さ方向に添設し、それらス
   ペーサと紐状吸着体との間において、前記スペー
   サと紐状吸着体とに外接して緊張状態でかけ渡し
   て巻回された前記積層断熱材層と前記中管とが互
   いに離間対向しあうことによつて形成された空間
   を有したことを特徴とする冷媒輸送断熱管。