(57)【要約】  超電導ケーブルが終端接続部又は中間接続部に接続される超電導ケーブル線路において、終端接続部又は中間接続部の近傍に、超電導ケーブルが曲線敷設されたオフセット部を設ける。そして、このオフセット部で超電導ケーブルが移動可能であると仮定したとき、ケーブルコアの熱伸縮に伴う超電導ケーブルの移動量が最大となる最大振幅部が移動不能となるように超電導ケーブルの外管を固定する。
2012108427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアがケーブルの外管と内管を含む断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルが敷設され、この超電導ケーブルが終端接続部又は中間接続部に接続される超電導ケーブル線路であって、
前記終端接続部又は前記中間接続部の近傍に、前記超電導ケーブルコアの熱伸縮距離が吸収されるように前記超電導ケーブルが曲線敷設されたオフセット部を備え、
前記オフセット部の外管の一部を固定した固定部を有することを特徴とする超電導ケーブル線路。
【請求項２】
前記固定部が、前記オフセット部を構成する弧の曲線形状の端部に有する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた前記弧の曲線形状上の点を含む領域、又は前記曲線形状上の点を前記変極点間で挟む領域にあることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項３】
前記曲線形状上の点から、前記曲線形状上の点の直近の前記終端接続部又は前記中間接続部におけるケーブル端部までのケーブルコアの長さに生じる、熱伸縮による４０℃における長さと−１９６℃における長さの差をａ、とし、
前記−１９６℃における長さから追加して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧ａを満たす範囲に、前記曲線形状上の点が配置されることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項４】
前記曲線形状上の点から、前記曲線形状上の点の直近の前記終端接続部又は前記中間接続部におけるケーブル端部までの−１９６℃におけるケーブルコアの長さをＸ、とし、
前記−１９６℃における長さから追加して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧Ｘ×０．００３を満たす範囲に、前記曲線形状上の点が配置されることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項５】
前記オフセット部を構成する弧の曲線形状が複数ある場合に、前記終端接続部又は前記中間接続部に最も近い弧の曲線形状上、次に近い弧の曲線形状上、又は複数の弧の曲線形状の中で前記変極点間を結んだ直線と前記曲線形状上の点の間の長さが最も大きい弧の曲線形状上に前記固定部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項６】
前記オフセット部は、スネークオフセット構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項７】
前記オフセット部は、曲がりオフセット構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の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、終端接続部又は中間接続部を有する超電導ケーブル線路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、極低温で超電導状態になる超電導線材を導体として用いた超電導ケーブルが知られている。超電導ケーブルは、大電流を低損失で送電可能な電力ケーブルとして期待されており、実用化に向けて開発が進められている。【０００３】
超電導ケーブルの一例を図２に示す。図２に示す超電導ケーブル１０は、断熱管１２内に一心のケーブルコア１１が収納された単心型の超電導ケーブルである。
ケーブルコア１１は、フォーマ１１１、超電導導体層１１２、電気絶縁層１１３、超電導シールド層１１４、常電導シールド層１１５、保護層１１６等で構成される。超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。同様に、超電導シールド層１１４は、電気絶縁層１１３の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。【０００４】
超電導導体層１１２及び超電導シールド層１１４を形成する超電導線材は、例えば、テープ状の金属基板上に中間層、超電導層、保護層が順に形成された積層構造を有している。超電導層を構成する超電導体としては、例えば液体窒素温度(大気圧で−１９６℃)以上で超電導を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）がある。特に、化学式ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-ｙで表されるイットリウム系超電導体（以下、Ｙ系超電導体）が代表的である。【０００５】
断熱管１２は、内管１２１と外管１２２からなる二重環構造を有している。内管１２１と外管１２２の間には、多層断熱層（スーパーインシュレーション）１２３が介在され、かつ真空引きされている。また、外管１２２の外周はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンなどの防食層１２４で被覆されている。
超電導ケーブル１０の定常運転時には、内管１２１の内部に液体窒素などの冷媒が循環され、極低温状態で超電導導体層１１２に送電電流が流れることとなる。【０００６】
このような超電導ケーブル１０と電力機器等の実系統を接続する箇所には、終端接続部を使用した端末処理が施される。終端接続部においては、低温部となる低温容器に超電導ケーブル１０の端部が収容され、電流リードを介して常温部となる実系統に接続される。
また、超電導ケーブル１０同士を接続する箇所には、中間接続部を使用した端末処理が施される。中間接続部においては、２本の超電導ケーブル１０が低温容器に導入され、この低温容器内でケーブルコア１１が接続される。【０００７】
上述した終端接続部又は中間接続部を有する超電導ケーブル線路において、超電導ケーブル１０は、組立施工時や保守点検時に、常温から液体窒素温度まで冷却され、又は液体窒素温度から常温まで昇温される。このようなヒートサイクル下では、ケーブルコア１１が超電導ケーブル長の約０．３％で熱伸縮することが知られている。
特に、終端接続部又は中間接続部において、ケーブルコア１１が長手方向に移動困難となっている場合、ケーブルコア１１が熱伸縮すると超電導ケーブル１０に局所的な応力が加わる。そして、超電導導体層１１２や超電導シールド層１１４を構成する超電導線材に座屈が発生するなどして、超電導ケーブル１０の性能が著しく低下してしまう。【０００８】
そこで、終端接続部において、編組線などの可とう性を有する接続端子（可とう接続端子）を用いて超電導導体層と電流リードを接続することにより、ケーブルコアの熱伸縮を吸収する技術が提案されている（例えば特許文献１）。また、終端接続部内で超電導ケーブルにオフセットを設けたり、超電導ケーブルの長手方向に終端接続部をスライド可能としたりすることにより、ケーブルコアの熱伸縮を吸収する技術が提案されている。
さらには、中間接続部の両側にオフセット部を設けておき、ケーブルコアの熱伸縮により超電導ケーブルに歪みが生じた場合に、中間接続部を上下に移動させて歪みを解消する方法が提案されている（例えば特許文献２）。このようにオフセット部とは、ケーブルを蛇行させて布設する事を意味しており、ケーブルの熱伸縮を吸収する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１４０９１２号公報
【特許文献２】特開２０００−３３１５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、実際の超電導ケーブル線路においては、ケーブルコアの熱伸縮に伴い、超電導ケーブルが線路全体にわたって移動するのではなく、不動領域（超電導ケーブルが動かない領域）がある。つまり、終端接続部や中間接続部には、直近の不動領域との間の領域におけるケーブルコアの熱伸縮が影響を及ぼすこととなる。そのため、超電導ケーブル線路における不動領域を予測し、終端接続部や中間接続部に発現するケーブルコアの熱伸縮距離を推測した上で、この熱伸縮距離を吸収すべく終端接続部や中間接続部の設計が行われる。【００１１】
しかしながら、超電導ケーブルの冷却方法、超電導ケーブル線路における局所的な傾き、摩擦係数等によって不動領域は変化するため、不動領域を正確に把握して、終端接続部や中間接続部に発現するケーブルコアの熱伸縮距離を推測することは困難である。また、組立施工時の冷却工程で生じる熱収縮量と、保守点検時の昇温工程で生じる熱伸張量が同じとならない（冷却時と昇温時とで不動領域が変化する）ことも知られている。
その結果、熱伸縮距離を多めに見積もって終端接続部又は中間接続部を設計する必要があるため、終端接続部や中間接続部の小型化が困難となる。また、終端接続部又は中間接続部を可動にすると、他の機器との接続や架台への固定に支障をきたすため、実用化が困難である。【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヒートサイクル下において終端接続部又は中間接続部に発現するケーブルコアの熱伸縮距離を容易に推測できるとともに、終端接続部又は中間接続部の小型化を図ることができる超電導ケーブル線路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアがケーブルの外管と内管を含む断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルが敷設され、この超電導ケーブルが終端接続部又は中間接続部に接続される超電導ケーブル線路であって、
前記終端接続部又は前記中間接続部の近傍に、前記超電導ケーブルコアの熱伸縮距離が吸収されるように前記超電導ケーブルが曲線敷設されたオフセット部を備え、
前記オフセット部の外管の一部を固定した固定部を有することを特徴とする。
ここで、「近傍」とは、例えば熱伸縮距離を１０ｃｍ以内とした場合、コンパクトな接続部が可能となる距離で３０ｍである。よって、オフセット部の設定が許されるならば、５０ｍ（熱伸縮距離は、１５ｃｍ）であってもよいし、１００ｍ（熱伸縮距離は、３０ｃｍ）であってもよい。【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超電導ケーブル線路において、
前記固定部が、前記オフセット部を構成する弧の曲線形状の端部に有する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた前記弧の曲線形状上の点を含む領域、又は前記曲線形状上の点を前記変極点間で挟む領域にあることを特徴とする。【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の超電導ケーブル線路において、
前記曲線形状上の点から、前記曲線形状上の点の直近の前記終端接続部又は前記中間接続部におけるケーブル端部までのケーブルコアの長さに生じる、熱伸縮による４０℃における長さと−１９６℃における長さの差をａ、とし、
前記−１９６℃における長さから追加して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧ａを満たす範囲に、前記曲線形状上の点が配置されることを特徴とする。
ここで、「収容可能」とは、接続部（終端接続部又は中間接続部）中の電気的・機械的性能を維持しうる状態をいう。
また、「４０℃」は夏の外気の温度を想定した温度をいう。【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の超電導ケーブル線路において、
前記曲線形状上の点から、前記曲線形状上の点の直近の前記終端接続部又は前記中間接続部におけるケーブル端部までの−１９６℃におけるケーブルコアの長さをＸ、とし、
前記−１９６℃における長さから追加して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧Ｘ×０．００３を満たす範囲に、前記曲線形状上の点が配置されることを特徴とする。
ここで、「収容可能」とは、接続部（終端接続部又は中間接続部）中の電気的・機械的性能を維持しうる状態をいう。【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路において、
前記オフセット部を構成する弧の曲線形状が複数ある場合に、前記終端接続部又は前記中間接続部に最も近い弧の曲線形状上、次に近い弧の曲線形状上、又は複数の弧の曲線形状の中で前記変極点間を結んだ直線と前記曲線形状上の点の間の長さが最も大きい弧の曲線形状上に前記固定部を有することを特徴とする。
ここで、オフセット部を構成する弧の曲線形状とは、変極点で区切られた曲線形状をいう。【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路において、
前記オフセット部は、スネークオフセット構造であることを特徴とする。【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路において、
前記オフセット部は、曲がりオフセット構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、本来、自由に移動させることによりケーブルコアの熱伸縮を吸収させていたオフセットを逆に固定させることにより、超電導ケーブル線路における特定部分を冷却時及び昇温時の不動領域とみなすことができるので、終端接続部又は中間接続部におけるケーブルコアの熱伸縮距離を容易に推測し管理することができる。したがって、終端接続部又は中間接続部の設計が容易となる上、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る超電導ケーブル線路の概略構成を示す図である。
【図２】超電導ケーブル線路における超電導ケーブルの一例を示す図である。
【図３】超電導ケーブル線路における終端接続部の一例を示す図である。
【図４】超電導ケーブル線路における中間接続部の一例を示す図である。
【図５】終端接続部の近傍に設けられるオフセット部の一例を示す図である。
【図６】図５のオフセット部における超電導ケーブルの変形状態を示す図である。
【図７】終端接続部の近傍に設けられるオフセット部の他の一例を示す図である。
【図８】図７のオフセット部における超電導ケーブルの変形状態を示す図である。
【図９】終端接続部の近傍に設けられるオフセット部の他の一例を示す図である。
【図１０】実施例に係る超電導ケーブル線路を示す図である。
【図１１】終端接続部の近傍に設けられるオフセット部の一例を示す図である。
【図１２】図１１のオフセット部における超電導ケーブルの変形状態を示す図である。
【図１３】終端接続部の近傍に設けられるオフセット部の一例を示す図である。
【図１４】図１３のオフセット部における超電導ケーブルの変形状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る超電導ケーブル線路の概略構成を示す図である。図１に示すように、超電導ケーブル線路Ｓでは、地中に設けられた管路Ｌに超電導ケーブル１０が敷設されている。そして、超電導ケーブル１０の両端には実系統に電力を引き出すための終端接続部１、２が配設され、マンホールＭＨ内では２本の超電導ケーブル１０、１０が中間接続部３で接続されている。また、終端接続部１には、冷却システム４が接続され、超電導ケーブル１０内に冷媒（例えば液体窒素）を循環供給できるようになっている。
【００２３】
本実施形態では、終端接続部１、２又は中間接続部３の近傍（例えば、図１の領域Ａ）にオフセット部ＯＳを設け、オフセット部ＯＳにおける特定部位で超電導ケーブル１０を固定することにより、超電導ケーブル線路Ｓにおける不動領域を意図的に形成する。これにより、終端接続部又は中間接続部に発現するケーブルコアの熱伸縮距離を容易に推測することができるので、終端接続部又は中間接続部の設計が容易となる上、小型化を図ることができる。
【００２４】
図２は、超電導ケーブル線路Ｓにおける超電導ケーブル１０の一例を示す図である。図２に示す超電導ケーブル１０は、断熱管１２内に一心のケーブルコア１１が収納された単心型の超電導ケーブルである。ケーブルコア１１は、フォーマ１１１、超電導導体層１１２、電気絶縁層１１３、超電導シールド層１１４、常電導シールド層１１５、保護層１１６等により構成される。
【００２５】
フォーマ１１１は、ケーブルコア１１を形成するための巻心であり、例えば銅線等の常電導線材を撚り合わせて構成される。フォーマ１１１には、短絡事故時に超電導導体層１１２に流れる事故電流が分流される。
【００２６】
超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。図２では、超電導導体層１１２を４層の積層構造としている。超電導導体層１１２には、定常運転時に送電電流が流れる。
超電導導体層１１２を構成する超電導線材は、例えば、テープ状の金属基板上に中間層、超電導層、保護層等が順に形成された積層構造を有している。超電導層を構成する超電導体には、液体窒素温度以上で超電導を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）、例えば化学式ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-ｙで表されるＹ系超電導体を適用できる。
【００２７】
電気絶縁層１１３は、例えば絶縁紙、絶縁紙とポリプロピレンフィルムを接合した半合成紙、高分子不織布テープなどで構成され、超電導導体層１１２の上に巻回することにより形成される。
【００２８】
超電導シールド層１１４は、電気絶縁層１１３の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。図２では、超電導シールド層１１４を２層の積層構造としている。超電導シールド層１１４には、定常運転時に電磁誘導によって導体電流とほぼ同じ電流が逆位相で流れる。超電導シールド層１１４を構成する超電導線材には、超電導導体層１１２と同様のものを適用できる。
【００２９】
常電導シールド層１１５は、超電導シールド層１１４の上に銅線などの常電導線材を巻回することにより形成される。常電導シールド層１１５には、短絡事故時に超電導シールド層１１４に流れる事故電流が分流される。
保護層１１６は、例えば絶縁紙、高分子不織布などで構成され、常電導シールド層１１５の上に巻回することにより形成される。
【００３０】
断熱管１２は、ケーブルコア１１を収容するとともに冷媒（例えば液体窒素）が充填される内管１２１と、内管１２１の外周を覆うように配設された外管１２２からなる二重環構造を有している。
内管１２１及び外管１２２は、例えばステンレス製のコルゲート管である。内管１２１と外管１２２の間には、例えばアルミを蒸着したポリエチレンフィルムの積層体で構成された多層断熱層（スーパーインシュレーション）１２３が介在され、真空状態に保持される。また、外管１２２の外周はポリエチレンなどの防食層１２４で被覆されている。
【００３１】
図３は、超電導ケーブル線路Ｓにおける終端接続部１の一例を示す図である。なお、終端接続部２の構成も同様である。
図３に示すように、終端接続部１は、低温容器２０に超電導ケーブル１０の端部が所定の状態で収容され、導体用電流リード３１及びシールド用電流リード３２を介して電流が実系統側に引き出される構成となっている。
終端接続部１では、超電導ケーブル１０の超電導導体層１１２と導体用電流リード３１とが、導体用可動接続端子５０を介して電気的に接続されている（導体接続部Ｃ１）。導体用可動接続端子５０は、ケーブルコア１１を、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能な状態で、導体用電流リード３１に接続するための端子である。導体用可動接続端子５０は、例えば超電導導体層１１２の外周に装着される導体用プラグ５１と、この導体用プラグ５１が移動可能に取り付けられる導体用ソケット５２で構成される。
この終端接続部１における導体用可動接続端子５０の導体用プラグ５１部分の端部が、超電導ケーブル１０（ケーブルコア１１）のケーブル端部に相当する。
【００３２】
また、超電導ケーブル１０の超電導シールド層１１４とシールド用電流リード３２とが、シールド用可動接続端子６０を介して電気的に接続されている（シールド接続部Ｃ２）。シールド用可動接続端子６０は、ケーブルコア１１を、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能な状態で、シールド用電流リード３２に接続するための端子である。シールド用可動接続端子６０は、超電導シールド層１１４の外周に装着されるシールド用プラグ６１と、このシールド用プラグ６１が移動可能に取り付けられるシールド用ソケット６２で構成されている。
つまり、終端接続部１では、ケーブルコア１１が導体接続部Ｃ１とシールド接続部Ｃ２で支持され、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。
【００３３】
低温容器２０は、内側の冷媒槽２１と、外側の真空槽２２からなる二重構造を有し、超電導ケーブル１０の端部を収容する収容部２０ａと、収容部２０ａに垂設された円筒状の引き出し部２０ｂ、２０ｃに区画される。また、低温容器２０（冷媒槽２１、真空槽２２）には、作業者が施工時の作業等を外部から行うことができるように、気密に密閉可能なハンドホール（図示略）が形成されている。
【００３４】
導体用電流リード３１、シールド用電流リード３２は、超電導ケーブル１０から実系統に電流を引き出すための導体であり、例えば銅製のパイプ材等で構成される。導体用電流リード３１は、低温容器２０の引き出し部２０ｂに垂下して配設され、シールド用電流リード３２は、引き出し部２０ｃに垂下して配設されている。なお、導体用電流リード３１、シールド用電流リード３２を、導電性の中実線材で構成するようにしてもよい。
導体用電流リード３１の外周には、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）からなるブッシング４１が配設され、導体用電流リード３１の下端部（導体用可動接続端子５０との接続部）には、電極シールド４２が配設されている。すなわち、導体用電流リード３１には高電圧が印加されるため、ブッシング４１及び電極シールド４２を配設することで、接地される低温容器２０との電気的絶縁を保持するようにしている。
【００３５】
導体接続部Ｃ１とシールド接続部Ｃ２の間に位置するケーブルコア１１の電気絶縁層１１３の外周には、エポキシベルマウスとストレスコーンからなる電界緩和層１３が形成されている。この超電導ケーブル１０の端部が低温容器２０の収容部２０ａに導入され、冷媒（例えば液体窒素）に浸漬される。このとき、超電導ケーブル１０の内管１２１が冷媒槽２１の外壁に接続され、外管１２２が真空槽２２の外壁に接続される（ケーブル接続部Ｃ３）。内管１２１と冷媒槽２１の接続、外管１２２と真空槽２２の接続は、例えば溶接やボルト止めによって行われる。
定常運転時には、超電導ケーブル１０の内管１２１の内部及びこれに連通する冷媒槽２１には、冷却システム４（図１参照）により冷媒が循環供給される。また、超電導ケーブル１０の内管１２１と外管１２２の間隙及びこれに連通する真空槽２２は、真空ポンプ（図示略）により真空状態に保持される。
【００３６】
終端接続部１においては、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１が、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３の３箇所で支持されることとなる。
なお、ケーブルコア１１が水平状態で真っ直ぐに支持されるように、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３の位置（高さ）は調整される。また、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３によるケーブルコア１１の支持間隔が長すぎると、ケーブルコア１１が撓んで水平状態が損なわれるおそれがあるので、これらによるケーブルコア１１の支持間隔は２ｍ以内とするのが望ましい。
【００３７】
組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程では、ケーブルコア１１が径方向にも伸縮することとなるが、そのときの伸縮量はわずか数ｍｍであるので、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３の位置がほぼ同じに調整されていれば、ケーブルコア１１の水平状態が極端に損なわれることはない。すなわち、ケーブルコア１１の径方向の熱伸縮によって、ケーブルコア１１の長手方向の移動は妨げられない。
【００３８】
このように、終端接続部１においては、ケーブルコア１１が長手方向に移動可能となっているので、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程で生じるケーブルコア１１の熱伸縮を効果的に吸収することができる。さらに、ケーブルコア１１が周方向に回転可能となっているので、超電導ケーブル１０の製造時や敷設時の残留応力によりケーブルコア１１に加わる捻れも吸収することができる。したがって、ケーブルコア１１の熱伸縮や捻れに伴い局所的に応力が集中して、超電導導体層１１２や超電導シールド層１１４が座屈することはないので、超電導ケーブル１０の健全性が維持される。
【００３９】
図４は、超電導ケーブル線路Ｓにおける中間接続部３の一例を示す図である。図４では、中間接続部３の略上半分を断面で示している。また、接続される２本の超電導ケーブルを区別する場合は、各超電導ケーブルの構成要素の符号に添字ａ、ｂを付している。
図４に示すように、中間接続部３は、２本の超電導ケーブル１０ａ、１０ｂのケーブル端部が低温容器７０に所定の状態で収容され、この低温容器７０内でケーブル端部に相当するケーブルコア１１ａ、１１ｂが接続された構成を有する。
【００４０】
フォーマ１１１ａ、１１１ｂは、端面同士を付き合わせた状態で、例えば溶接により接続されている。超電導導体層１１２ａ、１１２ｂは、所定長だけ離間させた状態で端面同士を対向させて配置され、一方の超電導導体層１１２ａから他方の超電導導体層１１２ｂにわたって導体接続用の超電導線材１１７を架設して半田付けで接着することにより接続されている。
電気絶縁層１１３ａ、１１３ｂ間には、補強絶縁紙（例えばクラフト紙）１１８が巻回されている。超電導シールド層１１４ａ、１１４ｂは、超電導導体層１１２ａ、１１２ｂの接続と同様に、所定長だけ離間させた状態で端面同士を対向させて配置され、一方の超電導シールド層１１４ａから他方の超電導シールド層１１４ｂにわたってシールド接続用の超電導線材１１９を架設して半田付けで接着することにより接続されている。
常電導シールド層１１５ａ、１１５ｂは、銅編組線（図示略）を用いて圧着接続されている。また、保護層１１６ａ、１１６ｂ間には、保護層（図示略）が巻回されている。
【００４１】
なお、前述したように、終端接続部１には、可動接続端子（導体用可動接続端子５０、シールド用可動接続端子６０）があることにより、ケーブルコア１１の熱伸縮距離をある程度吸収できる。
一方、中間接続部３には、終端接続部１にあるような可動接続端子は存在しない。
ところで、中間接続部３のケーブル接続部分は、他のケーブルコア１１に比べ太くなっており、ケーブルの内管１２１に入らないため、特別なボックス（低温容器７０）に収納されている（図４参照）。このケーブル接続部分のスロープ部分（太くなっている部分）がケーブルコア１１の熱伸縮により、内管１２１やボックスの内側に当たることにより形がくずれると、接続部分の絶縁機能が期待通り発揮されない。従って、ボックスに収納されたまま、あまり動かない状態が好ましい。そのため、オフセットは、中間接続部３の両側にあることが望ましく、また、ケーブルコア１１の熱伸縮が予測でき、両側の熱伸縮が同じになるように調節できることが求められている。
したがって、中間接続部３における許容されるケーブルコア１１の熱伸縮の吸収許容距離は、ボックス内のケーブルコア接続部分が、ボックス内の内側に接しない範囲のケーブルコア接続部分のたわみとなる。これは、（１）中間接続部３のケーブルコア１１の熱伸縮の許容距離には限度があること（ボックスの内側にあたるから）と、（２）中間接続部３の両側のケーブルコア１１の熱伸縮距離が同程度であることが求められていること（ボックスから管側にずれて、通常のケーブルコアに比べ太い接続部分が、狭い管内にはさまってしまうから）による。
【００４２】
低温容器７０は、内側の冷媒槽７１と、外側の真空槽７２からなる二重構造を有している。終端接続部１と同様に、超電導ケーブル１０の内管１２１が冷媒槽７１の外壁に接続され、外管１２２が真空槽７２の外壁に接続される。内管１２１と冷媒槽２１の接続、外管１２２と真空槽２２の接続は、例えば溶接やボルト止めによって行われる。
定常運転時には、超電導ケーブル１０の内管１２１の内部及びこれに連通する冷媒槽７１に冷媒が循環供給され、超電導ケーブル１０の内管１２１と外管１２２の間隙及びこれに連通する真空槽７２は真空状態に保持される。
【００４３】
図５は、終端接続部１の近傍（例えば図１の領域Ａ）に設けられるオフセット部ＯＳの一例を示す図である。図５に示すオフセット部ＯＳ１は、半径Ｒ0、中心角θ0で上に凸の円弧ＣＡ１と下に凸の円弧ＣＡ２を滑らかに連設したＳ字オフセットである。そして、このオフセット部ＯＳ１において、円弧ＣＡ１の中心に対応する超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐ（または最大変位部Ｐ）が移動不能となるように、３個の固定部材Ｋで超電導ケーブル１０の外管１２２を固定している。この固定部材Ｋでオフセット部ＯＳ１の外管１２２の一部を固定した箇所が固定部である。
なお、最大変位部Ｐとは、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状の端部に有する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も変位するケーブルコアの部分をいう。
ケーブルの固定部材には、通常ケーブルクリートが使用される。ケーブルクリートでケーブルを挟み込んで、このケーブルクリートを架台等に固定する事で、ケーブルの外管１２２が固定される。固定は、室温時か冷却（昇温）過程中に行う。室温時に行えば、接続部への伸縮量を小さくできるが、固定部での熱侵入量は大きくなる。一方、冷却過程中に行えば、固定部での熱侵入量は小さくなるが、固定するまではケーブルコアは移動するので接続部への伸縮量は大きくなる。
【００４４】
超電導ケーブル１０の外径をＤとしたとき、オフセット部ＯＳ１の曲げ半径は１５Ｄ〜２０Ｄ以上であることが望ましい。例えば、超電導ケーブル１０の平均外径が１５０ｍｍの場合、オフセット部ＯＳ１の曲げ半径を２２５０ｍｍ〜３０００ｍｍ以上とする。これらの数値は、従来のケーブルの曲げ半径の開発試験に必要な数値と同様の値を使用している（ＪＥＣ規格  ＪＥＣ−３４０１）。
【００４５】
例えば、最大振幅部Ｐからオフセット部ＯＳ１直近の終端接続部１におけるケーブル端部（５１）までのケーブル長さについての熱伸縮距離をａ、終端接続部１におけるケーブルコア１１が熱伸縮する吸収許容距離をｘ、とした場合、ｘ≧ａを満たす範囲に、オフセット部ＯＳ１が設置されることが好ましい。例えば、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状上の点から、その曲線形状上の点の直近の終端接続部又は中間接続部におけるケーブル端部までのケーブルコアの長さに生じる、熱伸縮による２５℃における長さと−１９６℃における長さの差をａ、−１９６℃における長さから追加して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とした場合、ｘ≧ａを満たす範囲に、曲線形状上の点が配置されるようになっている。
より具体的には、最大振幅部Ｐからオフセット部ＯＳ１直近の終端接続部１におけるケーブル端部（５１）までのケーブル長さをＸ、終端接続部１におけるケーブルコア１１が熱伸縮する吸収許容距離をｘ、とした場合、ｘ≧Ｘ×０．００３（０．３％）を満たす範囲に、オフセット部ＯＳ１が設置されることが好ましい。例えば、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状上の点から、その曲線形状上の点の直近の終端接続部又は中間接続部におけるケーブル端部までの−１９６℃におけるケーブルコアの長さをＸ、−１９６℃における長さから追加して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とした場合、ｘ≧Ｘ×０．００３を満たす範囲に、曲線形状上の点が配置されるようになっている。
これにより、終端接続部１に発現する熱伸縮距離が小さくなるので、この熱伸縮距離をより精度良く推測することができるとともに、終端接続部１の小型化を図ることができる。
なお、最大振幅部Ｐとは、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状の端部に有する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた弧の曲線形状上の点である。また、変極点とは、図５，９等（黒点）に示すようにオフセット部における曲線形状の曲線で曲がる方向が変わる点をいう。具体的にはオフセット部を固定させる際、または再設定させる際における曲線形状の曲線の変極点をいう。
【００４６】
ここで、オフセット部ＯＳ１で超電導ケーブル１０が移動可能となっている場合、図６に示すように、冷却時にはケーブルコア１１が熱収縮して曲げの内側（曲げ半径が大きくなる方向）に移動する。そして、これに伴い内管１２１がケーブルコア１１に押圧され、さらには外管１２２が押圧されて、円弧ＣＡ１、ＣＡ２の曲げ半径が大きくなる（直線状に近づく）ように超電導ケーブル１０が全体的に内側に変形する。一方、昇温時にはケーブルコア１１が熱伸張して曲げの外側（曲げ半径が小さくなる方向）に移動する。そして、これに伴い内管１２１がケーブルコア１１に押圧され、さらには外管１２２が押圧されて、円弧ＣＡ１、ＣＡ２の曲げ半径が小さくなるように超電導ケーブル１０が全体的に外側に変形する。
【００４７】
このとき、オフセット部ＯＳ１では、円弧ＣＡ１、ＣＡ２の中心で超電導ケーブル１０の移動量（変位）が最大となり、ＣＡ１の端部の変極点とＣＡ２の端部の変極点を結んだ直線に対し、最大振幅をもつ。ケーブルコア１１が熱伸縮するとき、ケーブルコア１１はまず円弧ＣＡ１、ＣＡ２の中心で内管１２１に当接し、その後近傍の部位で順次当接していくこととなる。従来の超電導ケーブル線路では、オフセット部ＯＳ１を設け、超電導ケーブル１０を全体的に変形させることにより、ケーブルコア１１の熱収縮が吸収されるようにしている。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが固定部材Ｋによって移動不能に固定されている。したがって、冷却時には超電導ケーブル１０が全体的に曲げの内側に変形しようとするが、ケーブルコア１１及び内管１２１が曲げの内側に移動して外管１２２に当接した後は、ケーブルコア１１及び内管１２１が外管１２２に対して押し付けられる。そのため、ケーブルコア１１の熱収縮に対して大きな摩擦抵抗が生じることとなり、ケーブルコア１１の移動が制限される。つまり、超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが不動点となり、それ以降はケーブルコア１１が最大振幅部Ｐに向かって収縮することとなる。
【００４９】
また、昇温時には超電導ケーブル１０が全体的に曲げの外側に変形しようとするが、ケーブルコア１１及び内管１２１が曲げの外側に移動して外管１２２に当接した後は、ケーブルコア１１及び内管１２１が外管１２２に対して押し付けられる。そのため、ケーブルコア１１の熱伸張に対して大きな摩擦抵抗が生じることとなり、ケーブルコア１１の移動が制限される。つまり、超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが不動点となり、それ以降はケーブルコア１１が最大振幅部Ｐを基準として終端接続部１側に伸張することとなる。
【００５０】
このように、図５に示すオフセット部ＯＳ１では、超電導ケーブル１０が移動可能であると仮定したとき、ケーブルコア１１の熱伸縮に伴う超電導ケーブル１０の移動量が最大となる最大振幅部（円弧ＣＡ１の中心及び円弧ＣＡ２の中心）のうち、終端接続部１に最も近い最大振幅部Ｐが移動不能に固定されている。
【００５１】
これにより、超電導ケーブル線路Ｓにおける特定部分（最大振幅部Ｐの右側（終端接続部１と反対側）の部分）を冷却時及び昇温時の不動領域とみなすことができるので、終端接続部１に発現するケーブルコア１１の熱伸縮距離を容易に推測することができる。
つまり、最大振幅部Ｐが必ず不動領域に含まれる構成になっており、熱伸縮距離も最大振幅点Ｐからケーブル端部５１までの長さを考慮すればよい。
したがって、推測された熱伸縮距離に基づいて終端接続部１を容易に設計することができるとともに、終端接続部１の小型化を図ることができる。具体的には、導体用可動接続端子５０（導体用プラグ５１及び導体用ソケット５２）とシールド用可動接続端子６０（シールド用プラグ６１及びシールド用ソケット６２）の長さや位置等を、冷却時又は昇温時にケーブルコア１１と電流リード３１、３２との電気的接続が阻害されない程度に設計すればよい。
【００５２】
図７は、終端接続部１の近傍（例えば図１の領域Ａ）に設けられるオフセット部ＯＳの他の一例を示す図である。図７に示すオフセット部ＯＳ２は、図５に示すオフセット部ＯＳ１を線対称に延設したＣ字オフセットである。そして、このオフセット部ＯＳ２において、曲げの最下点に対応する超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが移動不能となるように、３個の固定部材Ｋで超電導ケーブル１０の外管１２２を固定している。
【００５３】
図５で示したＳ字オフセットの場合と同様に、超電導ケーブル１０の外径をＤとしたとき、オフセット部ＯＳ２の曲げ半径は、１５Ｄ以上であることが望ましい。
例えば、最大振幅部Ｐからオフセット部ＯＳ２直近の終端接続部１におけるケーブル端部（５１）までのケーブル長さについての熱伸縮距離をａ、終端接続部１におけるケーブルコア１１が熱伸縮する吸収許容距離をｘ、とした場合、ｘ≧ａを満たす範囲に、オフセット部ＯＳ２が設置されることが好ましい。
より具体的には、最大振幅部Ｐからオフセット部ＯＳ２直近の終端接続部１におけるケーブル端部（５１）までのケーブル長さをＸ、終端接続部１におけるケーブルコア１１が熱伸縮する吸収許容距離をｘ、とした場合、ｘ≧Ｘ×０．００３（０．３％）を満たす範囲に、オフセット部ＯＳ２が設置されることが好ましい。
【００５４】
ここで、オフセット部ＯＳ２で超電導ケーブル１０が移動可能となっている場合、図８に示すように、冷却時にはケーブルコア１１が熱収縮して曲げの内側（曲げ半径が大きくなる方向）に移動する。そして、これに伴い内管１２１がケーブルコア１１に押圧され、さらには外管１２２が押圧されて、オフセット部ＯＳ２の曲げ半径が大きくなる（直線状に近づく）ように超電導ケーブル１０が全体的に内側に変形する。一方、昇温時にはケーブルコア１１が熱伸縮して曲げの外側（曲げ半径が小さくなる方向）に移動する。そして、これに伴い内管１２１がケーブルコア１１に押圧され、さらには外管１２２が押圧されて、オフセット部ＯＳ２の曲げ半径が小さくなるように超電導ケーブル１０が全体的に外側に変形する。
【００５５】
このとき、オフセット部ＯＳ２では、曲げの最下点で超電導ケーブル１０の移動量（変位）が最大となる。つまり、ケーブルコア１１が熱伸縮するとき、ケーブルコア１１はまず曲げの最下点で内管１２１に当接し、その後近傍の部位で順次当接していくこととなる。
【００５６】
これに対して、本実施形態では、超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが固定部材Ｋによって移動不能に固定されている。したがって、冷却時には超電導ケーブル１０が全体的に曲げの内側に変形しようとするが、ケーブルコア１１及び内管１２１が曲げの内側に移動して外管１２２に当接した後は、ケーブルコア１１及び内管１２１が外管１２２に対して押し付けられる。そのため、ケーブルコア１１の熱収縮に対して大きな摩擦抵抗が生じることとなり、ケーブルコア１１の移動が制限される。つまり、超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが不動点となり、それ以降はケーブルコア１１が最大振幅部Ｐに向かって収縮することとなる。
また、昇温時には超電導ケーブル１０が全体的に曲げの外側に変形しようとするが、ケーブルコア１１及び内管１２１が曲げの外側に移動して外管１２２に当接した後は、ケーブルコア１１及び内管１２１が外管１２２に対して押し付けられる。そのため、ケーブルコア１１の熱伸張に対して大きな摩擦抵抗が生じることとなり、ケーブルコア１１の移動が制限される。つまり、超電導ケーブル１０の最大振幅部Ｐが不動点となり、それ以降はケーブルコア１１が最大振幅部Ｐを基準として終端接続部１側に伸張することとなる。
【００５７】
このように、図７に示すオフセット部ＯＳ２では、超電導ケーブル１０が移動可能であると仮定したとき、ケーブルコア１１の熱伸縮に伴う超電導ケーブルの移動量が最大となる最大振幅部Ｐが移動不能に固定されている。オフセット部ＯＳ２では、ケーブルコア１１の熱伸縮に伴う超電導ケーブルの移動量が最大となる部位は曲げの最下点の一箇所なので、この部位が最大振幅部となる。
【００５８】
これにより、超電導ケーブル線路Ｓにおける特定部分（最大振幅部Ｐの両側）を冷却時及び昇温時の不動領域とみなすことができるので、終端接続部１に発現するケーブルコア１１の熱伸縮距離を容易に推測することができる。
つまり、最大振幅部Ｐが必ず不動領域に含まれる構成になっており、熱伸縮距離も最大振幅点Ｐからケーブル端部５１までの長さを考慮すればよい。
したがって、推測された熱伸縮距離に基づいて終端接続部１を容易に設計することができるとともに、終端接続部１の小型化を図ることができる。
【００５９】
図５、図７で示したオフセット部ＯＳ１、ＯＳ２は一例であり、終端接続部１の近傍に設けられるオフセット部ＯＳの形状はこれに限定されない。つまり、終端接続部１の近傍に設けたオフセット部ＯＳにおいて、超電導ケーブル１０が移動可能であると仮定したとき、ケーブルコア１１の熱伸縮に伴う超電導ケーブル１０の移動量が最大となる部位のうち、終端接続部１に最も近い最大振幅部Ｐが移動不能に固定されるようにすればよい。
【００６０】
また、オフセット部ＯＳ１、ＯＳ２では、ケーブルコア１１が熱伸縮するときに、ケーブルコア１１及び内管１２１が外管１２２に対して押し付けられることとなるので、超電導ケーブル１０の断熱管１２による断熱性能が若干低下するおそれがある。この場合、図９に示すように、スネーク状のオフセットを利用することで断熱管１２による断熱性能の低下を抑制できる。
【００６１】
図９は、終端接続部１の近傍（例えば図１の領域Ａ）に設けられるオフセット部ＯＳの他の一例を示す図である。図９に示すオフセット部ＯＳ３は、図７に示すオフセット部ＯＳ２を線対称に延設したスネークオフセットである。オフセット部ＯＳ３では、終端接続部１側のオフセット部ＯＳ２において最大振幅部Ｐが移動不能となるように固定されており、最大振幅部Ｐの右側（終端接続部１と反対側）では超電導ケーブル１０が移動可能となっている。
したがって、ケーブルコア１１が熱伸縮したときに超電導ケーブル１０に残留する応力が低減され、ケーブルコア１１及び内管１２１が外管１２２に対して過度に押し付けられるのを防止できるので、ケーブルコア１１への局所的な熱侵入が抑制される。特に、冷却時にケーブルコア１１への局所的な熱侵入が抑制されるので、熱侵入により超電導ケーブル１０の送電性能が低下するのを防止できる。
【００６２】
［実施例］
実施例では、外径１５０ｍｍ、ケーブル長５０ｍの超電導ケーブル１０の一端に終端接続部１を接続し、他端を固定端として、不動領域の端部（固定端に相当）から終端接続部１までを模擬した超電導ケーブル線路を構築した（図１０参照）。そして、異なる形状のオフセット部ＯＳを設けた場合（直線敷設を含む）について、室温から液体窒素温度まで冷却したときの熱収縮量と、液体窒素温度から室温まで昇温させたときの熱伸張量を比較した。具体的には、Ｘ線やγ線等の放射線を利用した観察装置を用いて、終端接続部１における導体用可動接続端子５０の内部を観察し、導体用ソケット５２内での導体用プラグ５１の移動量を測定した。また、冷却時に固定端に発生する軸力を測定し、ケーブルコア１１の熱収縮に伴い超電導ケーブル１０に生じる残留応力を比較した。
ここでは、オフセット部ＯＳにおいて、最大振幅部が移動不能となるように超電導ケーブル１０を固定する場合、終端接続部１から最大振幅部までの距離が以下の値となるようにした。
なお、オフセット部ＯＳの曲げ半径は１５Ｄ（Ｄ：超電導ケーブル１０の外径）とした。
また、ケーブルの許容曲げ半径（Ｒ）、オフセット幅（Ｆ）、オフセット長さ（Ｌ）には、以下の一般式（１）の関係が成り立つ。
Ｌ≧√（４ＲＦ−Ｆ２）  ・・・（１）
【００６３】
実施例１では、オフセット部ＯＳにＳ字オフセット（図５参照）を適用し、終端接続部１に最も近い最大振幅部が移動不能となるように固定した。
ここで、ケーブル外径（Ｄ）＝１５０ｍｍ、許容曲げ半径（Ｒ）＝２２５０ｍｍ、オフセット幅（Ｆ）＝３００ｍｍであり、オフセット長は式（１）に基づき、オフセット長さ（Ｌ）＝１６１５．５ｍｍであった。
図５は、一例として、一般式（１）においてＬ＝√（４ＲＦ−Ｆ２）が成り立つ場合のオフセット長を例示した。
この場合、冷却時の熱収縮量は６ｍｍで、昇温時の熱伸張量は５．５ｍｍであった。また、固定端における発生軸力は８０００Ｎであった。
【００６４】
実施例２では、オフセット部ＯＳにＣ字オフセット（図７参照）を適用し、最大振幅部が移動不能となるように固定した。
図７は図５のオフセット形状を左右対称の形状としたものである。それゆえ図７のオフセットの長さは、図５のオフセットの長さの２倍となる。よって、オフセット長さ（Ｌ）＝１６１５．５ｍｍ×２ｍｍ＝３２３１ｍｍであった。
（なお、図７は図５の形状を応用したものであり、図７は図５のオフセット形状を左右対称の形状としただけゆえ、一般式（１）でＬ＝√（４ＲＦ−Ｆ２）は成立しない。）
この場合、冷却時の熱収縮量、昇温時の熱伸張量は、何れも５ｍｍであった。また、固定端における発生軸力は２０００Ｎであった。
【００６５】
実施例３では、オフセット部ＯＳにスネークオフセット（図９参照）を適用し、終端接続部１に最も近い最大振幅部が移動不能となるように固定した。
図９は図７のオフセット形状を左右対称の形状としたものである。それゆえ図９のオフセットの長さは、図７のオフセットの長さの２倍となる。よって、オフセット長さ（Ｌ）＝３２３１ｍｍ×２ｍｍ＝６４６２ｍｍであった。
（なお、図９は図５の形状を応用したものであり、図９は図７のオフセット形状を左右対称の形状としただけゆえ、一般式（１）でＬ＝√（４ＲＦ−Ｆ２）は成立しない。）
この場合、冷却時の熱収縮量、昇温時の熱伸張量は、何れも５ｍｍであった。また、固定端における発生軸力は５００Ｎであった。
【００６６】
比較例１では、オフセット部ＯＳを設けずに、超電導ケーブル１０を一様に直線敷設した。この場合、冷却時の熱収縮量は６０ｍｍで、昇温時の熱伸張量は１５０ｍｍであった。また、固定端における発生軸力は１００００Ｎであった。
【００６７】
比較例２では、オフセット部ＯＳに実施例２と同形状のＣ字オフセットを適用した。ただし、オフセット部ＯＳにおいて、超電導ケーブルは固定していない。この場合、冷却時の熱収縮量は２５ｍｍで、昇温時の熱伸張量は５０ｍｍであった。また、固定端における発生軸力は５００Ｎであった。
【００６８】
【表１】
2012108427.tif 000003
【００６９】
表１に評価結果を示す。表１における熱伸縮量（熱伸縮距離）は、温度変化前後における変化量を表す。比較例１において、昇温時の熱伸縮の変化量が冷却時の熱伸縮の変化量より増大していることから、冷却時と昇温時とで不動領域が変化していると考えられる。つまり、冷却時に不動領域となっていた部分が、昇温時には不動領域とならなかったために、冷却時の熱伸縮の変化量よりも昇温時の熱伸縮の変化量が増大したと考えられる。
比較例２では、終端接続部１に発現する熱伸縮量（熱伸縮距離）が比較例１の場合の１／３程度になっている。すなわち、オフセット部ＯＳにおける超電導ケーブル１０の形状変化により、ケーブルコア１１の熱伸縮が効果的に吸収されている。しかし、冷却時と昇温時で終端接続部１に発現する熱伸縮量（熱伸縮距離）が異なっている（昇温後に冷却前のオフセット形状に戻らない）ことから、冷却時と昇温時とで不動領域が変化していると考えられる。
比較例１、２のように、冷却時の熱伸縮と昇温時の熱伸縮が可逆的な関係にない場合、熱伸縮量（熱伸縮距離）を多めに見積もって終端接続部１を設計しなければならないため、終端接続部１の小型化が困難となる。
【００７０】
一方、実施例１〜３では、終端接続部１に発現する熱伸縮量（熱伸縮距離）がほぼ同じとなっている。つまり、冷却時の熱伸縮と昇温時の熱伸縮が可逆的な関係にあるため、終端接続部１に発現する熱伸縮量（熱伸縮距離）を精度良く推測することができる。したがって、終端接続部１の設計が容易となる上、小型化を図ることができる。
また、実施例１〜３では、固定された最大振幅部よりも右側のオフセット部で超電導ケーブル１０が移動可能となっているので、この部分で超電導ケーブル１０の形状変化により熱伸縮が吸収される。実施例２では、超電導ケーブル１０が移動可能となっている部分が実施例１よりも大きい（オフセット長が長い）ので、超電導ケーブル１０に発生する残留応力が実施例１よりも低減される。同様に、実施例３では、超電導ケーブル１０が移動可能となっている部分が実施例２よりも大きい（オフセット長が長い）ので、さらに超電導ケーブル１０に発生する残留応力が低減される。
【００７１】
また、上述した実施例では、ケーブル長を５０ｍとして実験したが、ケーブル長を１００ｍ、２００ｍとした場合にも同様の結果が得られている。即ち、ケーブル長が異なっても、ケーブルを固定することで不動領域を設定することにより、不動領域の部分と終端部の間の長さのみを考慮すればよい。
【００７２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
実施形態で示したように、終端接続部１に発現する熱伸縮距離は、オフセット部ＯＳにおける固定された最大振幅部から終端接続部１までの距離に依存するため、この距離が短ければ短いほど、終端接続部１に発現する熱伸縮距離を小さくできる。ただし、終端接続部１での熱伸縮の吸収量が十分であれば、超電導ケーブル線路Ｓ内でのオフセット部ＯＳの設置箇所は特に規定されない。
【００７３】
また、実施形態では、オフセット部ＯＳにおいて、最大振幅部を含む３箇所で超電導ケーブル１０を固定することにより、最大振幅部が移動不能となるようにしているが、固定箇所の数や配置はこれに限定されない。例えば、最大振幅部の近傍の複数個所が固定されて結果的に最大振幅部が移動不能となるようにしてもよい。また例えば、ケーブルコア１１が熱伸縮するときの発生軸力が大きくなる場合には、３箇所以上で超電導ケーブル１０を固定するようにしてもよい。
【００７４】
また、実施形態では、終端接続部１の近傍にオフセット部ＯＳを設けた場合について示したが、終端接続部２の近傍はもとより、中間接続部３の両端近傍に、最大振幅部が移動不能に固定されたオフセット部ＯＳを設けるようにしてもよい。これにより、終端接続部２及び中間接続部３に発現するケーブルコア１１の熱伸縮を容易に推測し、管理することができる。
【００７５】
また、超電導ケーブル線路Ｓにオフセット部ＯＳを設ける場合、冷却時又は昇温時にオフセット部ＯＳの固定を段階的に調整するようにしてもよい。例えば、冷却時又は昇温時に、所定温度（例えば−１００℃）になった段階で一時的に固定を解除し、超電導ケーブル１０を変形させて残留応力を除去した後、再固定するようにしてもよい。
これにより、超電導ケーブル１０に生じる残留応力が低減されるので、冷却時にケーブルコア１１への局所的な熱侵入が抑制される。したがって、熱侵入により超電導ケーブル１０の送電性能が低下するのを防止できる。
【００７６】
実施例２において、上述した方法で冷却及び昇温を行ったところ、冷却時の熱収縮量、昇温時の熱伸張量は、何れも１２ｍｍであった。また、固定端における発生軸力は１０００Ｎであった。実施例２の結果に比較すると、熱伸縮距離は約２倍であるが、発生軸力は１／２であり、超電導ケーブル１０に生じる残留応力が低減されることが確認された。
なお、冷却時の熱収縮量と昇温時の熱伸張量は同じであるので、実施例２と同様に、終端接続部１に発現する熱伸縮距離を推測することは容易である。
【００７７】
また、実施形態では単心型の超電導ケーブル１０を敷設した超電導ケーブル線路Ｓについて説明したが、本発明は、３心のケーブルコアを一括して断熱管内に収納した３心一括型の超電導ケーブルを敷設した超電導ケーブル線路Ｓにおいても適用できる。
また、超電導ケーブル線路Ｓが有する終端接続部１、２又は中間接続部３の構成は、実施形態で示したものに限定されない。例えば、終端接続部１、２において、ケーブルコア１１の超電導導体層１１２と導体用電流リード３１、又は超電導シールド層１１４とシールド用電流リード３２を、可とう性を有する接続端子（可とう接続端子）を用いて接続するようにしてもよい。
【００７８】
また、実施形態ではオフセット部として、Ｓ字オフセット（図５、図６参照）、Ｃ字オフセット（図７、図８参照）、スネークオフセット（図９参照）を例に挙げて説明したが、図１１、１２に示す９０°曲がりオフセットや、図１３、１４に示す１８０°曲がりオフセットにも、本発明を適用することができる。即ち、それぞれ、最大振幅部Ｐを含む領域、又は最大振幅部Ｐを挟む領域で超電導ケーブルの外管を固定することで、最大振幅部Ｐが必ず不動領域に含まれる構成となり、熱伸縮距離も最大振幅点Ｐからケーブル端部５１までの長さを考慮すればよいことになる。なお、図１１、１２、図１３、１４の曲げ半径Ｒoは、Ｒo≧Ｒ（許容曲げ半径）を満たす必要がある。また、オフセットを布設する場所の空間的制限等によって、布設場所に適したオフセット形状を選ぶことが出来る。このようにオフセット部とは、ケーブルを蛇行させて布設する事を意味しており、ケーブルの熱伸縮を吸収する方法である。
【００７９】
また、実施形態では、終端接続部でのオフセットを例に説明したが、本発明は中間接続部にも適用できる。その場合、例えば、図５〜図９における終端接続部を中間接続部に置き換えて、適宜ケーブル端部を設定すればよい。
【００８０】
また、実施形態でいう最大振幅部Ｐとは、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状の端部に有する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた弧の曲線形状上の点である。また、変極点とは、図５，９等（黒点）に示すようにオフセット部における曲線形状の曲線で曲がる方向が変わる点をいう。具体的にはオフセット部を固定させる際、または再設定させる際における曲線形状の曲線の変極点をいう。
【００８１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、以上のように構成されていることから、超電導ケーブル線路として利用できる。
【符号の説明】
【００８３】
１、２  終端接続部
３  中間接続部
４  冷却システム
１０  超電導ケーブル
１１  ケーブルコア
１２  断熱管
１１１  フォーマ
１１２  超電導導体層
Ｌ  管路
ＭＨ  マンホール
ＯＳ（ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３）オフセット部
Ｐ  最大振幅部
Ｓ  超電導ケーブル線路
【図１】
2012108427.tif 000004
【図２】
2012108427.tif 000005
【図３】
2012108427.tif 000006
【図４】
2012108427.tif 000007
【図５】
2012108427.tif 000008
【図６】
2012108427.tif 000009
【図７】
2012108427.tif 000010
【図８】
2012108427.tif 000011
【図９】
2012108427.tif 000012
【図１０】
2012108427.tif 000013
【図１１】
2012108427.tif 000014
【図１２】
2012108427.tif 000015
【図１３】
2012108427.tif 000016
【図１４】
2012108427.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月18日(2013.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、超電導導体層を有するケーブルコアが外管と内管を含む断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルが敷設され、この超電導ケーブルが終端接続部又は中間接続部に接続される超電導ケーブル線路であって、
当該超電導ケーブル線路は、前記ケーブルコアの熱伸縮距離が吸収されるように前記超電導ケーブルが曲線敷設されたオフセット部を備え、
前記オフセット部の外管の一部を固定した固定部を有することを特徴とする。
例えば、超電導ケーブル線路は、前記終端接続部又は前記中間接続部の近傍に、オフセット部を備えている。
ここで、「近傍」とは、例えば熱伸縮距離を１０ｃｍ以内とした場合、コンパクトな接続部が可能となる距離で３０ｍである。よって、オフセット部の設定が許されるならば、５０ｍ（熱伸縮距離は、１５ｃｍ）であってもよいし、１００ｍ（熱伸縮距離は、３０ｃｍ）であってもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超電導ケーブル線路において、
前記固定部が、前記オフセット部を構成する弧の端部を形成する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた前記弧の曲線上の点を含む領域、又は前記曲線上の点と前記変極点間の領域にあることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の超電導ケーブル線路において、
前記曲線上の点から、前記曲線上の点の最も近い前記終端接続部又は前記中間接続部と接続される前記超電導ケーブル端部までの前記ケーブルコアの４０℃における長さと−１９６℃における長さの差をａ、とし、
−１９６℃における前記ケーブルコアの長さから伸長して、前記終端接続部又は前記中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧ａを満たす範囲に、前記曲線上の点が配置されることを特徴とする。
ここで、「収容可能」とは、接続部（終端接続部又は中間接続部）中の電気的・機械的性能を維持しうる状態をいう。
また、「４０℃」は夏の外気の温度を想定した温度をいう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の超電導ケーブル線路において、
前記曲線上の点から、前記曲線上の点の最も近い前記終端接続部又は前記中間接続部における前記超電導ケーブル端部までの−１９６℃における前記ケーブルコアの長さをＸ、とし、
−１９６℃における前記ケーブルコアの長さから伸長して、前記終端接続部又は前記中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧Ｘ×０．００３を満たす範囲に、前記曲線上の点が配置されることを特徴とする。
ここで、「収容可能」とは、接続部（終端接続部又は中間接続部）中の電気的・機械的性能を維持しうる状態をいう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路において、
前記オフセット部を構成する弧の曲線が複数あり、前記終端接続部又は前記中間接続部に最も近い弧の曲線上、次に近い弧の曲線上、又は複数の弧の曲線の中で前記変極点間を結んだ直線と前記曲線上の点の間の長さが最も大きい弧の曲線上に前記固定部を有することを特徴とする。
ここで、オフセット部を構成する弧の曲線形状とは、変極点で区切られた曲線形状をいう。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
例えば、最大振幅部Ｐからオフセット部ＯＳ１直近の終端接続部１におけるケーブル端部（５１）までのケーブル長さについての熱伸縮距離をａ、終端接続部１におけるケーブルコア１１が熱伸縮する吸収許容距離をｘ、とした場合、ｘ≧ａを満たす範囲に、オフセット部ＯＳ１が設置されることが好ましい。例えば、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状上の点から、その曲線形状上の点の直近の終端接続部又は中間接続部におけるケーブル端部までのケーブルコアの長さに生じる、熱伸縮による２５℃における長さと−１９６℃における長さの差をａ、−１９６℃における長さから伸長して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とした場合、ｘ≧ａを満たす範囲に、曲線形状上の点が配置されるようになっている。
より具体的には、最大振幅部Ｐからオフセット部ＯＳ１直近の終端接続部１におけるケーブル端部（５１）までのケーブル長さをＸ、終端接続部１におけるケーブルコア１１が熱伸縮する吸収許容距離をｘ、とした場合、ｘ≧Ｘ×０．００３（０．３％）を満たす範囲に、オフセット部ＯＳ１が設置されることが好ましい。例えば、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状上の点から、その曲線形状上の点の直近の終端接続部又は中間接続部におけるケーブル端部までの−１９６℃におけるケーブルコアの長さをＸ、−１９６℃における長さから伸長して終端接続部又は中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とした場合、ｘ≧Ｘ×０．００３を満たす範囲に、曲線形状上の点が配置されるようになっている。
これにより、終端接続部１に発現する熱伸縮距離が小さくなるので、この熱伸縮距離をより精度良く推測することができるとともに、終端接続部１の小型化を図ることができる。
なお、最大振幅部Ｐとは、オフセット部ＯＳ１を構成する弧の曲線形状の端部に有する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた弧の曲線形状上の点である。また、変極点とは、図５，９等（黒点）に示すようにオフセット部における曲線形状の曲線で曲がる方向が変わる点をいう。具体的にはオフセット部を固定させる際、または再設定させる際における曲線形状の曲線の変極点をいう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体層を有するケーブルコアが外管と内管を含む断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルが敷設され、この超電導ケーブルが終端接続部又は中間接続部に接続される超電導ケーブル線路であって、
当該超電導ケーブル線路は、前記ケーブルコアの熱伸縮距離が吸収されるように前記超電導ケーブルが曲線敷設されたオフセット部を備え、
前記オフセット部の外管の一部を固定した固定部を有することを特徴とする超電導ケーブル線路。
【請求項２】
前記固定部が、前記オフセット部を構成する弧の端部を形成する曲線の変極点間を結んだ直線に対し垂直方向に最も離れた前記弧の曲線上の点を含む領域、又は前記曲線上の点と前記変極点間の領域にあることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項３】
前記曲線上の点から、前記曲線上の点の最も近い前記終端接続部又は前記中間接続部と接続される前記超電導ケーブル端部までの前記ケーブルコアの４０℃における長さと−１９６℃における長さの差をａ、とし、
−１９６℃における前記ケーブルコアの長さから伸長して、前記終端接続部又は前記中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧ａを満たす範囲に、前記曲線上の点が配置されることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項４】
前記曲線上の点から、前記曲線上の点の最も近い前記終端接続部又は前記中間接続部における前記超電導ケーブル端部までの−１９６℃における前記ケーブルコアの長さをＸ、とし、
−１９６℃における前記ケーブルコアの長さから伸長して、前記終端接続部又は前記中間接続部が収容可能なケーブルコアの長さをｘ、とし、
ｘ≧Ｘ×０．００３を満たす範囲に、前記曲線上の点が配置されることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項５】
前記オフセット部を構成する弧の曲線が複数あり、前記終端接続部又は前記中間接続部に最も近い弧の曲線上、次に近い弧の曲線上、又は複数の弧の曲線の中で前記変極点間を結んだ直線と前記曲線上の点の間の長さが最も大きい弧の曲線上に前記固定部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項６】
前記オフセット部は、スネークオフセット構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項７】
前記オフセット部は、曲がりオフセット構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超電導ケーブル線路。
【国際調査報告】
2012108427.tif 000018
2012108427.tif 000019
2012108427.tif 000020
2012108427.tif 000021