(57)【要約】 【課題】高電圧用のブッシングを取付けても超電導コイルを収容する極低温容器を大型化することなく、しかも超電導コイルから発生する気泡の影響を受けにくい構造とすることにある。【解決手段】極低温容器１と、この極低温容器内に液体窒素２とともに収容された超電導コイル３と、極低温容器１内に連通させて配置され、超電導コイル３を極低温容器１内部の低温部から極低温容器外部の常温部に電気的に接続し、対地から電気絶縁する一対の極低温ブッシング６ａ，６ｂとを備えた極低温ブッシング装置において、極低温容器１の異なる位置の側面をそれぞれ接続管５ａ，５ｂにより連通させてブッシングポケット４ａ，４ｂを配置し、このブッシングポケット内に極低温ブッシングを収納するとともに、極低温ブッシングの超電導コイル３との接続部を超電導コイル３の上部最外層端部から水平面とのなす角度が６０°より下方の位置に配置する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温容器と、この極低温容器内に極低温液体とともに収容された超電導コイルと、前記極低温容器内に連通させて配置され、前記超電導コイルを極低温容器内部の低温部から極低温容器外部の常温部に電気的に接続し、対地から電気絶縁する一対の極低温ブッシングとを備えた極低温ブッシング装置において、
前記極低温容器の異なる位置の側面をそれぞれ接続部により連通させてブッシングポケットを配置し、このブッシングポケット内に前記極低温ブッシングを収納するとともに、前記極低温ブッシングの前記超電導コイルとの接続部を前記超電導コイルの上部最外層端部から水平面とのなす角度が６０°より下方の位置に配置する構成としたことを特徴とする極低温ブッシング装置。
【請求項２】
請求項１記載の極低温ブッシング装置において、
前記一対の極低温ブッシングは、該ブッシング同士がなす角度を前記極低温容器の中心部を中心として４５°〜１８０°の範囲内に配置する構成としたことを特徴とする極低温ブッシング装置。
【請求項３】
極低温容器と、この極低温容器内に極低温液体とともに収容された超電導コイルと、前記極低温容器内に連通させて配置され、前記超電導コイルを極低温容器内部の低温部から極低温容器外部の常温部に電気的に接続し、対地から電気絶縁する一対の極低温ブッシングとを備えた極低温ブッシング装置において、
前記極低温容器の側面を接続部により連通させてブッシングポケットを配置し、このブッシングポケット内に一方の極低温ブッシングの前記超電導コイルとの接続側を収納するとともに、他方の極低温ブッシングの前記超電導コイルとの接続側を前記極低温容器の中心部に配置し、前記一方の極低温ブッシングの接続部を前記超電導コイルの上部最外層端部から水平面とのなす角度が６０°より下方の位置に配置する構成としたことを特徴とする極低温ブッシング装置。
【請求項４】
請求項３記載の極低温ブッシング装置において、
前記極低温容器の側面に配置した一方の極低温ブッシングは、前記極低温容器の中心部に配置した他方の極低温ブッシングとなす角度を０°〜９０°の範囲で傾けて配置する構成としたことを特徴とする極低温ブッシング装置。
【請求項５】
請求項３記載の極低温ブッシング装置において、
前記超電導コイルは、同心円筒状の同軸コイルで構成され、その最内層コイル巻枠が他方の極低温ブッシング端部の一部を覆うように配置する構成としたことを特徴とする極低温ブッシング装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載の極低温ブッシング装置において、
前記超電導コイルは、偶数個の同心円筒状の同軸コイルで構成され、この超電導コイルの下部と前記極低温ブッシングとを接続する構成としたことを特徴とする極低温ブッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温機器内部の低温部から常温部に電気的に接続し、対地に対しては電気絶縁する極低温ブッシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電流を流すことが可能な高温超電導体が線材として実用化されるようになりつつあり、これに伴って高温超電導体を限流器などの電力機器に適用することが検討され始めている。
【０００３】
ところで、高温超電導体を用いた超電導機器を高電圧で使用するためには、既存の変電機器と接続する手段が必要であるが、気中絶縁を介して超電導機器を接続するには極低温に耐え得る構造のブッシングが不可欠である。
【０００４】
従来、液体窒素温度で使用できる高電圧印加用の極低温ブッシングは、超電導ケーブルや超電導限流器用として定格電圧６６ｋＶクラスまでのものが研究、開発されている。現状では、この電圧クラス以下の超電導機器であれば電力用の開閉機器等を既存の極低温ブッシングを介して接続することが可能である。
【０００５】
このような極低温ブッシングを用いたものとしては、極低温ケーブルの端末構造が提案されている（特許文献１〜３）。また、極低温ブッシングを取付けた超電導機器も提案されている（特許文献４）。
【０００６】
従来の極低温ブッシング装置としては、図９に示すように極低温容器１１の上面板１１ａを気密に貫通させて２本の極低温ブッシング１２ａ，１２ｂを配置し、これら極低温ブッシング１２ａ，１２ｂの極低温側端部に、極低温容器１１内に収容され且つ極低温液体、例えば液体窒素１３に浸された超電導コイル１４の最内周側端及び最外周側端を接続導体１５によりそれぞれ接続する構成としたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９６０３１号公報
【特許文献２】特開平９−１３０９５５号公報
【特許文献３】特開２００５−２３７０６２号公報
【特許文献４】特開２００７−１０４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように従来の極低温ブッシング装置は、６６ｋＶクラスまでの使用に耐えることができるが、最近では送電容量が増加されるにつれて定格電圧３００〜５００ｋＶクラスに対応できる構造の極低温ブッシング装置の開発が望まれている。
【０００９】
しかし、上述した従来のブッシング装置では、極低温容器１１の上面板１１ａを気密に貫通させて２本の極低温ブッシング１２ａ，１２ｂを配置しているので、極低温容器が大型になってしまうという問題があった。
【００１０】
また、超電導コイル１４に臨界電流を超える電流が流れると抵抗が発生し、超電導コイル１４が発熱する。すると、超電導コイル１４が発熱により液体窒素が沸騰して気泡が発生し、この気泡が極低温ブッシングの外周沿面に付着すると、ブッシングの絶縁性能を低下させると言う問題があった。
【００１１】
本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、高電圧用のブッシングを取付けても超電導コイルを収容する極低温容器を大型化することなく、しかも超電導コイルから発生する気泡の影響を受けにくい構造としてブッシングの絶縁性能の低下を防止することができる極低温フッシング装置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】
【００１２】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような極低温ブッシング装置を構成する。
【００１３】
（１）本発明は、極低温容器と、この極低温容器内に極低温液体とともに収容された超電導コイルと、前記極低温容器内に連通させて配置され、前記超電導コイルを極低温容器内部の低温部から極低温容器外部の常温部に電気的に接続し、対地から電気絶縁する一対の極低温ブッシングとを備えた極低温ブッシング装置において、前記極低温容器の異なる位置の側面をそれぞれ接続部により連通させてブッシングポケットを配置し、このブッシングポケット内に前記極低温ブッシングを収納するとともに、前記極低温ブッシングの前記超電導コイルとの接続部を前記超電導コイルの上部最外層端部から水平面とのなす角度が６０°より下方の位置に配置する構成とする。
【００１４】
（２）本発明は、極低温容器と、この極低温容器内に極低温液体とともに収容された超電導コイルと、前記極低温容器内に連通させて配置され、前記超電導コイルを極低温容器内部の低温部から極低温容器外部の常温部に電気的に接続し、対地から電気絶縁する一対の極低温ブッシングとを備えた極低温ブッシング装置において、前記極低温容器の側面を接続部により連通させてブッシングポケットを配置し、このブッシングポケット内に一方の極低温ブッシングの前記超電導コイルとの接続側を収納するとともに、他方の極低温ブッシングの前記超電導コイルとの接続側を前記極低温容器の中心部に配置し、前記一方の極低温ブッシングの接続部を前記超電導コイルの上部最外層端部から水平面とのなす角度が６０°より下方の位置に配置する構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による極低温ブッシング装置によれば、高電圧用のブッシングを取付けても超電導コイルを収容する極低温容器の大型化することなく、しかも超電導コイルから発生する気泡の影響を受けにくい構造としてブッシングの絶縁性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による極低温ブッシング装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】同実施形態において、ブッシングポケットと極低温容器との接続位置の説明図。
【図３】同実施形態において、極低温容器に対して２本の極低温ブッシングの取付け範囲の説明図。
【図４】本発明による極低温ブッシング装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図５】同実施の形態において、極低温容器の上面板の中心部を貫通させて配置した一方の極低温ブッシングの配置構成の説明図。
【図６】同実施形態において、一方の極低温ブッシングに対して他方の極低温ブッシングの取付け範囲の説明図。
【図７】同じく他方の極低温ブッシングの図６と異なる取付け範囲の説明図。
【図８】本発明による極低温ブッシング装置の第３の実施形態を示す構成図。
【図９】従来の極低温ブッシング装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施形態について図面を参照した説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は本発明による極低温ブッシング装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【００１９】
図１において、１は上部開口面が上面板１ａにより密閉された有底円筒形の極低温容器で、この極低温容器１内には極低温液体として例えば液体窒素２が収容されるともに、この液体窒素２中に超電導機器、例えば超電導コイル３が浸されている。
【００２０】
このような極低温容器１において、その中心部から見て１８０°異なる側面に円筒状のブッシングポケット４ａ，４ｂを接続管５ａ，５ｂにより極低温容器１内にそれぞれ連通させて配置し、これらブッシングポケット４ａ，４ｂ内に極低温ブッシング６ａ，６ｂの超電導コイル３との接続側をそれぞれ収納する。そして、極低温ブッシング６ａと超電導コイル３の最外周側端とを接続導体７ａにより接続し、極低温ブッシング６ｂと超電導コイル３の最内周側端とを接続導体７ｂにより接続する。
【００２１】
この場合、ブッシングポケット４ａ，４ｂは、その中心軸が垂直になるように配設され、また接続管５ａ，５ｂはその中心軸が水平になるように配設され、極低温容器１の側面とブッシングポケット４ａ，４ｂとの間を連通させて接続される。
【００２２】
また、ブッシングポケット４ａ，４ｂと極低温容器１との間を接続する接続管５ａ，５ｂは、図２に示すように超電導コイル３の上部最外層端部３ｂにおいて、水平面となす角度３ｃが６０°より下方となる位置に配置される。
【００２３】
上記では、極低温ブッシング６ａと極低温ブッシング６ｂとを図３（ａ）に示すように極低温容器１の中心部１ｂから見て１８０°異なる角度８ａに配置する場合について述べたが、これら極低温ブッシング６ａ、６ｂは極低温容器１の中心部１ｂから見て図３（ａ）の１８０°から図３（ｂ）の４５°の角度８ｂの範囲内に配置できるものである。
【００２４】
このような構成の極低温ブッシング装置においては、超電導コイル３が極低温容器１内、極低温ブッシング６ａ，６ｂがブッシングポケット４ａ，４ｂ内のそれぞれ別容器内に収納され、またブッシングポケット４ａ，４ｂを極低温容器１に連通させて接続する接続管５ａ，５ｂを超電導コイル３の上部最外層端部３ｂにおいて、水平面となす角度３ｃが６０°より下方、すなわち超電導コイル３から発生した気泡が到達しない角度より下方となる位置に配置しているので、超電導コイル３の発熱によって液体窒素２が沸騰して超電導コイル３から気泡が発生した場合でも極低温ブッシング６ａ，６ｂには気泡が到達しない。
【００２５】
また、極低温ブッシング６ａ，６ｂに印加する電圧に応じた距離が保てるように極低温ブッシング６ａ，６ｂ間の角度を極低温容器１の中心部１ｂから見て４５°〜１８０°の角度の範囲内で変えることにより、最小寸法で極低温ブッシング６ａ，６ｂを配置することができる。
【００２６】
このように本発明の第１の実施形態によれば、超電導コイル３から発生する気泡が極低温ブッシング６ａ，６ｂに到達しないため、気泡の発生による極低温ブッシング６ａ，６ｂの絶縁低下の恐れがなくなり、絶縁性能を向上させることができる。
【００２７】
また、極低温ブッシング６ａ，６ｂの間隔を最小にすることで、極低温容器１全体を小形にすることができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４は本発明による極低温ブッシング装置の第２の実施形態を示す構成図で、図１と同一構成部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
第２の実施形態では、図４に示すように極低温容器１の側面に円筒状のブッシングポケット４を接続管５により極低温容器１内に連通させて配設するとともに、このブッシングポケット４内に極低温ブッシング６ａの超電導コイル３との接続側を収納し、また、極低温容器１の上面板１ａの中心部１ｂに極低温ブッシング６ｂを垂直に貫通させて配置する。そして、極低温ブッシング６ａと超電導コイル３の最外周側端とを接続導体７ａにより接続し、極低温ブッシング６ｂと超電導コイル３の最内周側端とを接続導体７ｂにより接続する。
【００３０】
この場合、ブッシングポケット４は、その中心軸が垂直になるように配設され、また接続管５はその中心軸が水平になるように配設され、極低温容器１の側面とブッシングポケット４との間を連通させて接続される。
【００３１】
また、ブッシングポケット４と極低温容器１との間を接続する接続管５は、第１の実施形態と同様に超電導コイル３の上部最外層端部において、水平面となす角度が６０°より下方となる位置に配置される。
【００３２】
さらに、超電導コイル３の最内層コイル３ａは、図５に示すように他層のコイルより背が高く、極低温ブッシング６ｂの下端を覆うように配置されて構成されている。
【００３３】
上記では、極低温容器１の側面に円筒状のブッシングポケット４をその中心軸が垂直になるように配設して、このブッシングポケット４内に極低温ブッシング６ａを極低温容器１の上面板１ａの中心部１ｂを垂直に貫通する極低温ブッシング６ｂに対して平行、つまり０°の角度で配置する場合について述べたが、極低温ブッシング６ａは、図６、図７に示すように極低温ブッシング６ｂと角度０°〜９０°の範囲８で傾けて配置できるものである。
【００３４】
このような構成の極低温ブッシング装置においては、極低温ブッシング６ａが極低温容器１とは別容器のブッシングポケット４内に収納され、ブッシングポケット４を極低温容器１に接続する接続部５が超電導コイル３から発生した気泡が到達しない角度より下方に配置されていることから、超電導コイル３の発熱によって液体窒素２が沸騰して超電導コイル３から気泡が発生した場合でも極低温ブッシング６ａには気泡が到達しない。
【００３５】
また、極低温ブッシング６ｂが極低温容器１の中央部に配置でき、極低温ブッシング６ａと最小限の絶縁距離となる角度で配置できるため、極低温機器全体の寸法を小形にすることができる。
【００３６】
このように本発明の第２の実施形態によれば、超電導コイル３から発生する気泡が極低温ブッシング６ａ及び極低温ブッシング６ｂに到達しないため、気泡の発生による極低温ブッシング４の絶縁低下の恐れがなくなり、絶縁性能を向上させることができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図８は本発明による極低温ブッシング装置の第３の実施形態を示す構成図で、図１と同一構成部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
第３の実施形態では、図８に示すように極低温容器１内に偶数個の同心円筒状コイルで構成された超電導コイル３を液体窒素２とともに収容し、極低温容器１の側面に該容器と同一高さの円筒状のブッシングポケット４ｃ，４ｄを別容器として超電導コイル３の下端部に対応する位置に設けられた接続管５ｃ，５ｄにより極低温容器１内にそれぞれ連通させて配置し、これらブッシングポケット４ｃ，４ｄ内に極低温ブッシング６ａ，６ｂの超電導コイル３との接続側をそれぞれ収納する。そして、極低温ブッシング６ａと超電導コイル３の最外周側端の下部とを接続導体７ａにより接続し、極低温ブッシング６ｂと超電導コイル３の最内周側端の下部とを接続導体７ｂにより接続する。
【００３９】
この場合、極低温ブッシング６ａ、６ｂは第１の実施形態と同様に極低温容器１の中心部から見て４５°〜１８０°の角度の範囲内に配置できるものである。
【００４０】
このような構成の極低温ブッシング装置においては、極低温ブッシング６ａ，６ｂが超電導コイル３が収容された極低温容器１とはそれぞれ別容器のブッシングポケット４ｃ，４ｄ内に収納されるとともに、超電導コイル３が偶数個の円筒状コイルから構成されていることから、極低温ブッシング６ａ，６ｂと超電導コイル３間を接続する接続導体７ａ，７ｂを超電導コイル３の下部に配置することができるので、超電導コイル３の発熱によって液体窒素２が沸騰して気泡が発生した場合でも極低温ブッシング６ａ，６ｂや、接続導体７ａ，７ｂには気泡が到達しない。
【００４１】
このように本発明の第３の実施形態によれば、超電導コイル３から発生する気泡が極低温ブッシング６ａ，６ｂ及び接続導体７ａ，７ｂに到達しないため、気泡の発生による極低温ブッシング６ａ，６ｂの絶縁低下の恐れがなくなり、絶縁性能を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１…極低温容器、１ａ…上面板、１ｂ…極低温容器の中心部、３…超電導コイル、３ａ…最内層コイル、３ｂ…上部最外層端部、３ｃ…角度、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…ブッシングポケット、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…接続管、６ａ，６ｂ…極低温ブッシング、７ａ，７ｂ…接続導体、８ａ，８ｂ…ブッシング同士がなす角度、８…範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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