本发明是基于申请号201180053330.1、申请日2011年9月5日、发明名称超导输电系统的中国专利申请提出的分案申请。技术领域本发明涉及超导输电系统。
背景技术：
作为本申请发明者之一的山口作太郎先生，例如在专利文献1、2等中提出了一种在使用超导电缆的输电系统中，谋求敷设作业的容易化、热侵入对策的结构。在专利文献1中公开了以下构成，具有将超导电缆收置在内侧的第一管和其外侧的第二管(包含强磁性材料)的结构，并公开了通过波纹管连接超导电缆直管部端部的结构、第一管包含波纹管的结构。另外，在专利文献2中公开了一种超导输电电缆，其至少具有将超导体部收置在内侧的第一管；和配设在所述第一管的外侧的第二管，在所述第一管与所述第二管之间具有真空绝热部，而且，在所述第一管与所述第二管之间具有：与所述第一管的外壁抵接的第一管支承环；嵌合在所述第二管的内壁侧的第二管支承环；和配设在所述第一管支承环与所述第二管支承环之间的支承部件。图6是表示绝热双层管的结构的图。在收置于所述第一管15的超导体部中设有冷却介质通过部11、超导体部12及电绝缘部13(参照图6)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-210263号公报专利文献2：日本特开2006-32186号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题本申请的发明者等锐意研究的结果，作出了以下的发明，并在此提出技术方案。用于解决课题的技术方案在本发明的一个方面中提供一种超导输电系统，具有：绝热双层管，其具有在管内设置超导电缆的内管和将所述内管收置在管内的外管；和支承所述内管的内管支承部件，所述内管支承部件固定在所述内管和所述外管上。在本发明中，具有波纹管，所述波纹管收置在所述外管内，与所述内管端部连接并将所述超导电缆收置在内侧。在本发明的其他的方面中提供一种超导输电系统，在低温恒温器内，在所述超导电缆端部连接被照相机拍摄的对象物，该超导输电系统具有：照相机，其设置在与所述低温恒温器热绝缘的部位，通过窗对所述低温恒温器内的所述对象物进行拍摄；控制装置，其对用所述照相机所取得的所述对象物的图像数据进行解析并对移动进行检测；和驱动装置，其在用所述控制装置检测出所述对象物的移动的情况下，使所述低温恒温器整体移动。本发明中，具有对所述对象物进行照明的照明装置。本发明中，所述对象物连接在所述超导电缆端部的支承部上，配置于沿所述超导电缆长度方向延伸的直线状的连接部件的端部。在本发明的另外其他的方面中，在所述超导电缆的两端具有可沿所述超导电缆长度方向自如移动的自由支承末端。本发明中，在所述超导电缆的两端的中间，所述超导电缆被固定支承于所述内管。在本发明的另外其他的方面中，提供一种超导输电系统，向所述绝热双层管的所述内管与所述外管之间的区域的真空绝热部导入预先确定的预定的气体，进行气体置换，并进行抽真空。本发明中，所述抽真空后，对所述内管进行冷却。本发明中，所述气体包含碳酸气体。所述气体是在比液氮温度高的温度下固化、且此时的饱和蒸气压力低，在常温常压为气体、相对粘性相对较低、相对偶极矩相对较小、相对质量数相对较高的气体。本发明中，所述气体包含下述气体中的至少一种：碳酸气体；稀有气体；符合所述条件的哈龙气体；烃系气体；上述气体的混合气体，所述稀有气体包含氩气、氙气而不含氖气。在本发明的另外其他的侧面中，还可以为，所述超导电缆具有多根超导线带材料，所述外管具有第一馈通部，所述内管具有第二馈通部，具有：相互电绝缘的一根或多根第一引线，其一端连接在所述第一馈通部的真空侧的电极上，另一端连接在相对的所述第二馈通部的一侧；和相互电绝缘的多根第二引线，其一端在所述第二馈通部的另一侧连接在所述第一引线上，另一端分别连接在所述多根超导线带材料的一端，所述多根第二引线和所述多根超导线带材料的连接部成为推压结构。在本发明的另外其他的方面中，提供一种包括下述工序的绝热双层管的真空排气方法：向具有在管内设置超导电缆的内管和将所述内管收置在管内的外管的绝热双层管的所述内管与所述外管之间的区域中，导入预先确定的预定气体并进行气体置换，进行抽真空，然后，对所述内管进行冷却。发明的效果根据本发明，内管不会因热收缩而从外管大幅度偏移，覆盖内管的多层辐射屏蔽膜也不会被损坏。另外，根据本发明，通过在图像上对附加于超导电缆的端部的对象物进行监视，对收缩·膨胀进行监视，根据超导电缆的收缩·膨胀，驱动装置使低温恒温器整体移动。这样，能够缓和伴随因温度变化导致的超导电缆的收缩·膨胀而使热应力在超导电缆上发生的程度。根据本发明，对于两端，由于超导电缆的支承结构(自由支承末端)相对于长度方向可动，所以，能够缓和伴随超导电缆的收缩·膨胀而产生的热应力。而且，根据本发明，向绝热双层管的真空部导入预定的气体，进行气体置换，抽真空，然后进行冷却，由此能够得到高真空。附图说明图1是表示本发明的例示的第一实施方式的图。图2是表示本发明的例示的第二实施方式的图。图3是表示本发明的例示的第三实施方式的图。图4是表示本发明的例示的第四实施方式的图。图5(A)是表示内管冷却开始后的真空度的时间变化的图，图5(B)是表示真空中的残留气体的质量分析结果的图。图6是表示绝热双层管的结构的图。图7是关于图1所示的本发明的第一实施方式示意性地表示截面结构的图。图8是表示本发明的例示的第五实施方式的图。具体实施方式就以下各项进行提案：1)超导输电系统的绝热双层管的内管支承，2)对应于电缆收缩的图像处理装置和移动式架台，3)超导电缆的固定，4)绝热双层管的真空排气，5)超导线带材料电流的均匀化。＜绝热双层管的内管支承＞图1是表示本发明的例示的第一实施方式的结构的图。在图1中公开了绝热双层管的内管支承结构。图7是关于图1所示的本发明的第一实施方式示意性地表示截面结构的图。内管包括内管直管部101和连接内管直管部101的端部的波纹管102，外管103包括直管。在内管与外管之间的真空绝热部105中具有包括覆盖有铝等的多张片的多层辐射屏蔽膜(未图示)。此外，可以在内管的内侧隔着电绝缘部收置超导电缆(例如包含氧化物材料等高温超电导体)，使液氮温度的冷却介质通过超导电缆内侧。从外管103对内管进行支承的内管支承部104固定于外管103及内管直管部101。外管103由于无热收缩，所以在冷却前和冷却后距离D不变化。但是，内管直管部101在冷却后，会由于低温而发生热收缩。通过波纹管102伸长来吸收内管直管部101的热收缩。在输电管弯曲时，不是直管，而利用弯管或者局部利用波纹管或/或褶皱管，但在该情况下，内管支承部104分别固定于外管103和内管直管部101。此外，图7中，内管支承部104是相对于内管直管部101的外壁和外管103的内壁沿径向延伸的部件且配置在以内管为中心相对的两个部位(180度间隔)，还可以按120度间隔配置在三个部位、或按90度间隔配置在四个部位。绝热双层管的外管103为常温，但内管由于要被冷却到液氮温度，所以会发生热收缩。波纹管或褶皱管成为与内管直管部101的直管部端部焊接起来了的结构。通过内管支承部104，内管不会因为热收缩而从外管103大幅度偏移，覆盖内管直管部101的多层辐射屏蔽膜(未图示)也不会损坏。＜对应于电缆收缩的图像处理装置和移动式架台＞图2是表示本发明的例示的第二实施方式的结构的图。照相机220配置在低温恒温器210(绝热真空容器)内，对与超导电缆201的收缩·膨胀相应地移动的照相机对象物212进行拍摄，将拍摄到的图像信息(数字图像信息)向控制装置230发送，由此对照相机对象物212的位置进行监视。照相机对象物212与超导电缆端部的末端支承部211连接，配置在沿超导电缆长度方向架空延伸的直线状的连接部件216的端部。如果照相机对象物212移动，则由控制装置230内的CPU(未图示)执行的图像处理软件对照相机对象物212的移动进行识别，并对驱动装置240指示移动(移动方向和移动量)，根据来自控制装置230的指示，驱动装置240使低温恒温器210向可动方向移动。在超导电缆201收缩且照相机对象物212向图2的右侧移动的情况下，驱动装置240使包括照相机220在内的低温恒温器210整体向图的右侧移动。在超导电缆201膨胀且照相机对象物212向图2的左侧移动的情况下，驱动装置240使包括照相机220在内的低温恒温器210整体向图的左侧移动。这样，伴随因超导电缆201的温度变化而产生的收缩·膨胀的热应力不会发生在超导电缆201上。低温恒温器210被冷却到例如液氮温度，照相机220由于在低温下不工作，所以，将其相对于超导电缆201隔着热绝缘部件(隔室)214设置在常温侧，并通过设在热绝缘部件214上的窗215对照相机对象物212进行拍摄。低温恒温器210中设有对照相机对象物212进行照射的LED等的照明装置213。此外，还可以将LED等的照明装置213设在热绝缘部件(隔室)214上，并照射照相机220的摄影方向。绝热双层管的外管为常温，但内管由于被冷却到液氮温度所以发生热收缩。因此，成为使直管焊接在用于对热收缩进行吸收的波纹管或褶皱管上而成的结构。发生热收缩的部件，除了绝热双层管的内管以外，还有超导电缆。利用第一实施方式所示的波纹管102进行内管的热收缩的吸收，但是，超导电缆201的热收缩由于无法利用波纹管203等，所以，只能通过超导电缆201的末端部进行吸收。因此，收置超导电缆201的末端的低温恒温器210，为了吸收超导电缆201的热收缩·膨胀而在超导电缆201的长度方向上可动。图2中，在绝热双层管的外管上还连接有波纹管203，其前端被固定，但超导电缆201的末端侧作为整体可动。对于超导电缆201的热收缩·膨胀，能够利用控制装置230(图像处理装置)进行自动运行。超导电缆201其端部被收置在低温恒温器210内，实现各种连接。在超导电缆201的端部经由端部支承部211连接用照相机进行观测的照相机对象物212。照相机对象物212追随超导电缆201的热收缩和/或膨胀进行移动。照相机220对该移动进行观测，在冷却时观测到收缩、在升温时观察到膨胀，并在控制装置230中进行图像处理，通过驱动装置240使低温恒温器210移动，使得在超导电缆201上不产生热应力。＜超导电缆的固定＞图3是表示本发明的例示的第三实施方式的构成的图。将超导电缆301相对于电缆的长度方向在中心部固定在内管(图1的101)中。如图1所示，超导电缆301设置在绝热双层管(图2的202)的内管(图1的内管101、波纹管102)内。在冷却(低温)、升温(常温)时，超导电缆301反复热收缩及膨胀。为了不使热应力发生在超导电缆301上，超导电缆301的两端为自由支承末端302、303，在长度方向上可动。若这样使两端可动，则由于热循环的反复，电缆有可能如尺蠖一样向一侧方向移动，所以，如例如图3中的向内管固定的固定支承部那样，在超导电缆301的电缆长的中央附近将超导电缆301固定在内管上。＜绝热双层管的真空排气＞图4是表示本发明的例示的第四实施方式的构成结构的图。为向内管外侧和与外管内侧的区域，即绝热双层管的真空绝热部405，导入将碳酸气体导入绝热双层管的真空绝热部405，进行碳酸气体置换。如果进行了两次到三次左右后，则真空绝热部405几乎被由碳酸气体充填。然后，进行冷却。碳酸气体在液氮温度下固化，所以成为高真空。作为进行这种置换的气体适用下述性质的气体：在比液氮温度高的温度下固化，此时的饱和蒸气压力低，常温常压下为气体，粘性低，偶极矩小，质量数高。因此，除了碳酸气体以外，下述的气体也适于作为进行置换的气体。a)氩气、氙气等稀有气体(氖气除外)b)哈龙(freon)气体(由于种类较多，所以，需要选择符合上述条件的气体)c)烃系气体(乙烷、丙烷、丁烷等)d)以上气体的混合气体等。对于绝热双层管的真空排气来说，由于其管长较长，所以需要较长时间。例如，NEDO的500m电缆项目需要用了一个月的时间来的抽真空。但是，今后，在该距离为数km到数十km的情况下，需要缩短抽真空的时间。而且，为了提高真空绝热性能，需要成为高真空。另一方面，在这样的情况下，采用所谓“低温干燥处理烘烤(baking)”的手法方法。该方法手法是从外侧对真空容器进行加热并在100℃以上保持数小时以上，期间通过真空泵进行抽真空。但是，对数km到数十km等的长管进行烘烤低温干燥处理在技术上几乎是不可能的。因此，在200m电缆实验中，最初不进行烘烤低温干燥处理而进行了抽真空。另一方面，已知如果成为高真空，则残留气体的大部分会变成“水”。所以，在真空容器内进行氮置换。通常，进行2、3次氮置换。由此，真空容器内的水被氮气吸收，并被排气，由此真空度提高。而且，氮置换后，用真空泵进行抽真空，抽到10-1Pa即0.1Pa的压力为止。由此，若对内管进行冷却，则达到10-3Pa即0.001Pa，且应该能够实现真空绝热所需的充分的真空度。但是，在2010年3月的实验中，冷却后真空度也几乎没有提高，仅能够维持区区数分钟的1Pa的真空压力。这并非真空绝热所需要的真空压力。对其理由进行研究的结果就是，上述一般的常识是针对利用液氦的绝热真空容器而言的，若内管温度为液氮温度，则预料到真空中因高压力氮气可能发生残留。如果实际对真空中的残留气体进行分析，则氮气为主要成分。因此，研究出了上述方法。也就是说，通过用在液氮温度下固化、在该温度下饱和蒸气压低的气体进行置换后，对内管进行冷却，从而气体固化并附着在内管上，所以真空度提高。将实验结果作为实施例下面进行说明。＜绝热双层管的真空排气方法(实验数据)＞图5(A)表示碳酸气体置换后，将内管冷却至了液氮温度时的绝热双层管的A点(液氮流入处附近)、U字形状(折返地点)、B点(液氮流出处附近)的真空度的时间变化。图5(B)表示真空中的残留气体质量分析结果。图5(A)表示从2010年6月1日到6月5日进行实验时的真空度的变化。横轴为时间，纵轴为真空度(单位是Pa)。实线示出A点的真空度，虚线示出U点的真空度，双点划线示出B点的真空度。另外，单点划线表示温度。开始冷却(CoolDown)后，真空度提高，最后达到3.7×10－4Pa即0.00037Pa。其比以往的方法提高一位数，绝热性能极高。图5(B)是到达高真空度后的残留气体分析结果。横轴为质量数，纵轴为局部压力。这些与以往的氮气置换相比都表现出了极高的真空度。＜超导线带材料的偏流防止＞图8是表示本发明的例示的第五实施方式的结构的图。常温下与铜电缆连接的终端501被连接在大气侧与真空之间的第一馈通部502上，内部成为真空504。连接在第一终端501上的多根第一铜引线503被连接在第一馈通部502的真空侧的电极512上，所述第一馈通部502安装在收纳了超导电缆的外管511上。该情况下，各第一铜引线503相互电绝缘。超导电缆位于液氮等冷却介质中，由超导线带材料507制成。对于超导线带材料507，根据其形状确定了能够弯曲的方向(朝向)，存在处理变得不方便的情况。在本实施方式中，超导线带材料507与第二铜引线506连接。由此，能够经由第二铜引线506容易地弯曲目标部分并进行连接。这样，重要的是将长度及截面积一致的铜引线连接在各个超导线带材料上。中部大学的实验装置中全部组装了该结构。另外，第二铜引线506和超导线带材料507的连接部508需要稳定地进行固定。因此，连接部508，不会对连接第二铜引线506和超导线带材料507的软钎焊连接部施加应力，具有用于稳定且牢固地固定的推压结构部。推压结构部采用任意的构成，可以采用以下结构：具备在表面具有槽(孔)的第一板，在第一板之上通过第二板固定并覆盖，通过螺栓紧固并固定的结构，其中，所述槽(孔)从相对的两侧对第二铜引线506和超导线带材料507进行引导并收置。该情况下，在第二板与第一板的相对面上具有与第一板对应的槽。第二铜引线506连接在进行真空密封和电绝缘的第二馈通部505上。通过上述结构，从常温部的电源电缆直到超导线带材料507进行连接。成为这样的结构后，通过连接在超导线带材料507上的铜引线，在超导线带材料507的电气回路中，电阻局部地串联连接。因此，超导线带材料507的电流能够均匀化。该问题，能够避免今后制造长超导电缆或连接时，因连接电阻的偏差导致超导线带材料中流通的电流发生不均匀的情况。此外，图8中使用了数根第一铜引线，但还可以使用一根第一铜引线。但是，该情况下，仅通过第二铜引线的电阻，电流被均匀化。此外，本说明书中引用并写入所述的专利文献的各公开。在本发明的全部公开(包括技术方案)的范围内，而且基于其基本的技术思想，能够对实施方式或实施例进行变更、调整。另外，在本发明的技术方案的范围内能够进行各种公开要素的多种组合或选择。即，本发明当然包括含有技术方案的全部公开、本领域技术人员根据技术思想能够得到的各种变形、修正。附图标记说明11冷却介质通过部；12超导体部；13电绝缘部；14真空绝热部；15内管(第一管)；16外管(第二管)；17PVC防腐蚀层；101内管直管部；102波纹管；103外管；104内管支承部；105真空绝热部；201超导电缆；202绝热双层管；203波纹管；210低温恒温器；211末端支承部；212照相机对象物；213照明装置；214热绝缘部件(隔室)；215窗；216连接部件；220照相机；230控制装置；240驱动装置；301超导电缆；302、303自由支承末端；304向内管的固定支承部；401内管；402波纹管；403外管；404内管支承；405真空绝热部；501终端；502第一馈通部；503第一铜引线；504真空；505第二馈通部；506第二铜引线；507超导线带材料；508连接部；509冷却介质；510内管；511外管；512电极。