(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  排気コンダクタンスの低い排気対象（断熱管15）に、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20とを連通し、前記予備空間20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。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、排気コンダクタンスの高い予備空間20を真空引きすることで、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。【選択図】  図１
2006179355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気コンダクタンスの低い排気対象を用意する工程と、
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。
【請求項２】
前記連通する工程の後に、前記真空引きする工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の真空引き方法。
【請求項３】
前記真空引きする工程の後に、前記連通する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の真空引き方法。
【請求項４】
前記排気対象が超電導ケーブルの断熱管であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空引き方法。
【請求項５】
前記予備空間を、前記超電導ケーブルが巻回されるケーブルドラムの軸部に配置することを特徴とする請求項４に記載の真空引き方法。
【請求項６】
排気対象よりも排気コンダクタンスが高く、且つ該排気対象の容積以上の容積および該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と、
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。
【請求項７】
前記排気対象が超電導ケーブルの断熱管であることを特徴とする請求項６に記載の真空引き装置。
【請求項８】
前記予備空間を、超電導ケーブルが巻回されるケーブルドラムの軸部に配置することを特徴とする請求項７に記載の真空引き装置。
【請求項９】
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と、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７８９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
（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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
（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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
以下、本発明の真空引き方法をより詳しく説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
以下、本発明の真空引き装置をより詳しく説明する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【発明の効果】
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
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。
【００５４】
＜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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
＜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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
＜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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
＜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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
＜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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に関する模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２に関する模式図であり、（A）は予備空間に真空ポンプが接続された状態、（B）は、予備空間に断熱管が接続された状態を示す。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３に関する模式図である。
【図４】図４は、予備空間をケーブルドラムの軸部に形成する本発明の実施の形態６に関する模式図であり、（A）はドラムに予備空間を収納する構成、（B）はドラム自体が予備空間である構成を示す。
【図５】図５は、常時は、予備空間と超電導ケーブル線路の各断熱管が連通していない本発明の超電導ケーブル線路の、実施の形態７に関する模式図である。
【図６】図６は、常時は、予備空間と超電導ケーブル線路の各断熱管が連通する本発明の超電導ケーブル線路の、実施の形態８に関する模式図である。
【図７】図７は、超電導ケーブルの構成に関する部分断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
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
【図１】
2006179355.tif 000003
【図２】
2006179355.tif 000004
【図３】
2006179355.tif 000005
【図４】
2006179355.tif 000006
【図５】
2006179355.tif 000007
【図６】
2006179355.tif 000008
【図７】
2006179355.tif 000009