(57)【要約】【課題】超電導ケーブルの内側冷媒流路と外側冷媒流路の各冷媒流路に個別に冷媒を出入りさせることができる超電導ケーブルの端末構造を提供する。【解決手段】ケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納する断熱管とを備える超電導ケーブルの端末構造であって、前記超電導ケーブルは、内側冷媒流路と外側冷媒流路とを有し、前記断熱管の端部が接続され、前記断熱管の端部から引き出された前記ケーブルコアの端部を収納する冷媒容器と、前記冷媒容器内の収納空間を仕切り、前記内側冷媒流路に連通する第１冷媒空間と前記外側冷媒流路に連通する第２冷媒空間とに分断する仕切り部と、前記第１冷媒空間に連通する第１冷媒管と、前記第２冷媒空間に連通する第２冷媒管とを備え、前記仕切り部は、前記ケーブルコアの外周面に装着される筒状のコア接合部と、前記コア接合部を前記冷媒容器に連結する環状の板部とを有する超電導ケーブルの端末構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーマの外周に超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納する断熱管とを備える超電導ケーブルの端末構造であって、
前記超電導ケーブルは、前記ケーブルコア内に冷媒が流通する内側冷媒流路と、前記ケーブルコアと前記断熱管との間に冷媒が流通する外側冷媒流路とを有し、
前記断熱管の端部が接続され、前記断熱管の端部から引き出された前記ケーブルコアの端部を収納する冷媒容器と、
前記冷媒容器内の収納空間を前記ケーブルコアの長手方向に先端側と前記断熱管側とに仕切り、前記内側冷媒流路に連通する第１冷媒空間と前記外側冷媒流路に連通する第２冷媒空間とに分断する仕切り部と、
前記第１冷媒空間に接続されて連通する第１冷媒管と、前記第２冷媒空間に接続されて連通する第２冷媒管とを備え、
前記仕切り部は、前記ケーブルコアの外周面に装着される筒状のコア接合部と、前記コア接合部を前記冷媒容器に連結する環状の板部とを有する超電導ケーブルの端末構造。
【請求項２】
前記仕切り部は、前記コア接合部と前記板部との間に介在し、前記ケーブルコアの長手方向に沿って伸縮する伸縮継手を有する請求項１に記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項３】
前記コア接合部は、前記ケーブルコアの径方向に分割される複数の分割片を有する請求項１又は請求項２に記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項４】
前記仕切り部は、前記コア接合部を前記ケーブルコアの外周面に締め付ける締付部を有する請求項３に記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項５】
前記フォーマが管状で、前記フォーマ内に前記内側冷媒流路が形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項６】
前記第１冷媒管と前記第２冷媒管のうち、一方が前記冷媒を導入する導入管、他方が前記冷媒を排出する排出管である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超電導ケーブルの端末構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルの端末構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブル（例、ＯＦケーブルやＣＶケーブル）と比較して、大容量の電力を低損失で送電できることから、送電線路を構成する電力ケーブルとして期待されている。一般に、超電導ケーブルは、フォーマの外周に超電導導体層を有するケーブルコアが断熱管に収納された構造であり、断熱管内（ケーブルコアと断熱管との間）に液体冷媒（例えば、液体窒素や液体ヘリウムなど）を流通させることで、ケーブルコア（超電導導体層）を冷却する。
【０００３】
超電導ケーブルを用いて送電線路を構築する場合、超電導ケーブルの一端側に、冷却装置から超電導ケーブルに冷媒を供給する端末が設けられる（例えば、特許文献１、２参照）。端末には、断熱管の端部が接続され、断熱管の端部から引き出されたケーブルコアの端部を収納する冷媒容器を備え、冷媒容器内の収納空間が断熱管内に連通している。冷却装置は、冷媒を冷却する冷凍機と、冷媒を圧送するポンプとを備える。ケーブルコアを冷却するときは、冷却装置から冷媒容器内に連通する冷媒管を通して冷媒を供給して、断熱管の一端側から断熱管内に流通させる。通常、従来の超電導ケーブルでは、超電導ケーブルとは別に超電導ケーブルに並行してリターン管を布設し、断熱管の他端側から排出された冷媒をリターン管に通して冷却装置に戻すことで、冷媒を循環させて冷却することが行われている。
【０００４】
一方、ケーブルコア内に冷媒が流通する冷媒流路を有する超電導ケーブルが提案されている。例えば特許文献３には、フォーマを管状の部材で構成し、フォーマ内に形成された内側冷媒流路と、超電導導体部（ケーブルコア）と断熱管との間に形成された外側冷媒流路とを有する超電導ケーブルが開示されている。特許文献３には、内側冷媒流路と外側冷媒流路のうち、一方を冷媒の往路、他方を冷媒の復路とすることが記載され、この超電導ケーブルは、内側冷媒流路と外側冷媒流路とで冷媒の循環流路を構成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７４４０５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１００２２１号公報
【特許文献３】特開２０１４−１０７０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したリターン管を介して冷媒を循環させる方式では、超電導ケーブル（断熱管）とリターン管とで冷媒の循環流路を構成するものであるが、超電導ケーブルとは別にリターン管を別途布設する必要があるため、布設コストが高くなる。
【０００７】
一方、内側冷媒流路と外側冷媒流路とを有する超電導ケーブルを用い、内側冷媒流路と外側冷媒流路とで冷媒の循環流路を構成することで、リターン管を不要にして布設コストを削減することが可能である。しかしながら、従来、このような超電導ケーブルの端末について十分検討されていなかった。具体的には、超電導ケーブルの端末において、内側冷媒流路に流通する冷媒と外側冷媒流路に流通する冷媒とを遮断して、各冷媒流路に個別に冷媒を出入りさせる構造をどのように実現するのか検討課題になっていた。
【０００８】
そこで、本開示は、超電導ケーブルの内側冷媒流路と外側冷媒流路の各冷媒流路に個別に冷媒を出入りさせることができる超電導ケーブルの端末構造を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る超電導ケーブルの端末構造は、
フォーマの外周に超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納する断熱管とを備える超電導ケーブルの端末構造であって、
前記超電導ケーブルは、前記ケーブルコア内に冷媒が流通する内側冷媒流路と、前記ケーブルコアと前記断熱管との間に冷媒が流通する外側冷媒流路とを有し、
前記断熱管の端部が接続され、前記断熱管の端部から引き出された前記ケーブルコアの端部を収納する冷媒容器と、
前記冷媒容器内の収納空間を前記ケーブルコアの長手方向に先端側と前記断熱管側とに仕切り、前記内側冷媒流路に連通する第１冷媒空間と前記外側冷媒流路に連通する第２冷媒空間とに分断する仕切り部と、
前記第１冷媒空間に接続されて連通する第１冷媒管と、前記第２冷媒空間に接続されて連通する第２冷媒管とを備え、
前記仕切り部は、前記ケーブルコアの外周面に装着される筒状のコア接合部と、前記コア接合部を前記冷媒容器に連結する環状の板部とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記超電導ケーブルの端末構造は、超電導ケーブルの内側冷媒流路と外側冷媒流路の各冷媒流路に個別に冷媒を出入りさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る超電導ケーブルの端末構造を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ線で囲む部分を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図３】超電導ケーブルの一例を示す概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
（１）本発明の一態様に係る超電導ケーブルの端末構造は、
フォーマの外周に超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納する断熱管とを備える超電導ケーブルの端末構造であって、
前記超電導ケーブルは、前記ケーブルコア内に冷媒が流通する内側冷媒流路と、前記ケーブルコアと前記断熱管との間に冷媒が流通する外側冷媒流路とを有し、
前記断熱管の端部が接続され、前記断熱管の端部から引き出された前記ケーブルコアの端部を収納する冷媒容器と、
前記冷媒容器内の収納空間を前記ケーブルコアの長手方向に先端側と前記断熱管側とに仕切り、前記内側冷媒流路に連通する第１冷媒空間と前記外側冷媒流路に連通する第２冷媒空間とに分断する仕切り部と、
前記第１冷媒空間に接続されて連通する第１冷媒管と、前記第２冷媒空間に接続されて連通する第２冷媒管とを備え、
前記仕切り部は、前記ケーブルコアの外周面に装着される筒状のコア接合部と、前記コア接合部を前記冷媒容器に連結する環状の板部とを有する。
【００１４】
上記超電導ケーブルによれば、内側冷媒流路及び外側冷媒流路の一方の冷媒流路を冷媒の往路とし、他方の冷媒流路を冷媒の復路として、内側冷媒流路と外側冷媒流路とで冷媒の循環流路を構成することが可能である。上記超電導ケーブルの端末構造は、冷媒容器内の収納空間を内側冷媒流路に連通する第１冷媒空間と外側冷媒流路に連通する第２冷媒空間とに分断する仕切り部を備える。この仕切り部により、第１冷媒空間と第２冷媒空間とを隔離して、内側冷媒流路に流通する第１冷媒空間の冷媒と外側冷媒流路に流通する第２冷媒空間の冷媒とを遮断できる。また、第１冷媒空間に連通する第１冷媒管と第２冷媒空間に連通する第２冷媒管とを備えることで、各冷媒管を通して一方の冷媒空間に冷媒を導入したり、他方の冷媒空間から冷媒を排出したりできる。例えば、第１冷媒管及び第２冷媒管を冷却装置に接続して、冷却装置から一方の冷媒管を通して冷媒を導入して往路となる冷媒流路に供給し、復路となる冷媒流路を通って戻された冷媒を他方の冷媒管を通して冷却装置に排出・回収することができる。回収した冷媒を冷却装置で再冷却して再び圧送することで、冷媒を循環させることができる。よって、上記超電導ケーブルの端末構造は、超電導ケーブルの内側冷媒流路と外側冷媒流路の各冷媒流路に個別に冷媒を出入りさせることができる。
【００１５】
（２）上記超電導ケーブルの端末構造の一形態として、前記仕切り部は、前記コア接合部と前記板部との間に介在し、前記ケーブルコアの長手方向に沿って伸縮する伸縮継手を有することが挙げられる。
【００１６】
ケーブルコアを冷媒により極低温に冷却したとき、ケーブルコアが長手方向に熱収縮することがあり、その際、冷媒容器に対して仕切り部のコア接合部がケーブルコアに追従することになる。仕切り部が伸縮継手を有することで、冷却時にケーブルコアが熱収縮しても、伸縮継手によってコア接合部がケーブルコアの熱収縮に容易に追従することができる。
【００１７】
（３）上記超電導ケーブルの端末構造の一形態として、前記コア接合部は、前記ケーブルコアの径方向に分割される複数の分割片を有することが挙げられる。
【００１８】
ケーブルコアは製造上、横断面（長手方向に直交する断面）の外周形状が真円ではなく楕円状になったり、外径がばらつくことがある。コア接合部が複数の分割片で構成されていることで、ケーブルコア断面の外周形状が真円でなかったり、外径にばらつきがあっても、コア接合部をケーブルコアの外周面に密着させ易く、第１冷媒空間と第２冷媒空間との間で冷媒を遮断し易い。
【００１９】
（４）上記超電導ケーブルの端末構造の一形態として、前記仕切り部は、前記コア接合部を前記ケーブルコアの外周面に締め付ける締付部を有することが挙げられる。
【００２０】
仕切り部が締付部を有することで、締付部によってコア接合部をケーブルコアの外周面により密着させることができ、第１冷媒空間の冷媒と第２冷媒空間の冷媒とを効果的に遮断できる。
【００２１】
（５）上記超電導ケーブルの端末構造の一形態として、前記フォーマが管状で、前記フォーマ内に前記内側冷媒流路が形成されていることが挙げられる。
【００２２】
フォーマが管状に構成されていることで、フォーマ内に内側冷媒流路を形成することができる。
【００２３】
（６）上記超電導ケーブルの端末構造の一形態として、前記第１冷媒管と前記第２冷媒管のうち、一方が前記冷媒を導入する導入管、他方が前記冷媒を排出する排出管であることが挙げられる。
【００２４】
第１冷媒管及び第２冷媒管の一方の冷媒管が導入管であり、他方の冷媒管が排出管であることで、内側冷媒流路と外側冷媒流路のうち、導入管に連通する一方が冷媒の往路、排出管に連通する他方が冷媒の復路となり、内側冷媒流路と外側冷媒流路とで冷媒の循環流路を構成できる。例えば、第１冷媒管が導入管で、第２冷媒管が排出管である場合は、第１冷媒管に第１冷媒空間を介して連通する内側冷媒流路が往路となり、第２冷媒管に第２冷媒空間を介して連通する外側冷媒流路が復路となる。反対に、第１冷媒管が排出管で、第２冷媒管が導入管である場合は、内側冷媒流路が復路となり、外側冷媒流路が往路となる。
【００２５】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る超電導ケーブルの端末構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
【００２６】
［実施形態１］
＜超電導ケーブルの端末構造の全体構成＞
図１、図２を参照して、実施形態１に係る超電導ケーブルの端末構造１を説明する。超電導ケーブル１００は、ケーブルコア１１０が断熱管１２０に収納された構造であり、冷媒１５０が流通する冷媒流路として、内側冷媒流路１３１と外側冷媒流路１３２とを有する（図３も参照）。実施形態１の端末構造１は、超電導ケーブル１００の一端側に設けられ、断熱管１２０の端部が接続され、断熱管１２０の端部から引き出されたケーブルコア１１０の端部を収納する冷媒容器１０を備える。この端末構造１の特徴の１つは、図１に示すように、冷媒容器１０内の収納空間２０を第１冷媒空間２１と第２冷媒空間２２とに分断する仕切り部４０と、第１冷媒空間２１に連通する第１冷媒管５１と、第２冷媒空間２２に連通する第２冷媒管５２とを備える点にある。また、仕切り部４０は、図２に示すように、ケーブルコア１１０の外周面に装着されるコア接合部４１と、コア接合部４１を冷媒容器１０に連結する板部４２とを有する。以下、端末構造１について、詳しく説明する。
【００２７】
（超電導ケーブル）
はじめに、主に図３を参照して、超電導ケーブル１００の構成を説明する。超電導ケーブル１００は、フォーマ１１１の外周に超電導導体層１１２を有するケーブルコア１１０と、ケーブルコア１１０を収納する断熱管１２０とを備え、冷媒１５０によってケーブルコア１１０（超電導導体層１１２及び超電導シールド層１１４）が冷却される。この超電導ケーブル１００は、ケーブルコア１１０内に冷媒１５０が流通する内側冷媒流路１３１と、ケーブルコア１１０と断熱管１２０との間に冷媒１５０が流通する外側冷媒流路１３２とを有する。この例では、フォーマ１１１が円管状であり、フォーマ１１１内に内側冷媒流路１３１が形成されている。
【００２８】
（ケーブルコア）
ケーブルコア１１０は、図３に示すように、中心から順に、フォーマ１１１、超電導導体層１１２、絶縁層１１３、超電導シールド層１１４及び保護層１１５を有し、これらが同軸状に配置されて構成されている。この例では、超電導導体層１１２と絶縁層１１３との双方が断熱管１２０内に配置され、絶縁層１１３が冷媒１５０によって冷却される低温絶縁型の構造である。ケーブルコア１１０の各構成要素は、公知の構成を利用できる。以下、ケーブルコア１１０の各構成要素の代表的な構成を説明する。
【００２９】
<フォーマ>
フォーマ１１１は、フォーマ１１１の外周に超電導線材をスパイラル状に巻回して超電導導体層１１２を形成する際の巻芯に利用され、超電導導体層１１２を支持する。フォーマ１１１は、例えば、ステンレス鋼や、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属材料で形成したり、樹脂と強化繊維とを含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの複合材料、エポキシ樹脂やフッ素樹脂（例、ＰＴＦＥ）などの樹脂材料で形成することが挙げられる。また、フォーマ１１１の具体的な形状としては、例えば、ストレート管やコルゲート管、又は、帯材をスパイラル状に巻回して管状に成形したスパイラル管などが挙げられる。
【００３０】
<超電導導体層>
超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の外周に複数の超電導線材をスパイラル状に巻回して形成されている。超電導線材には、超電導導体を用いた線材が好適に利用でき、代表的にはＢｉ２２２３系銀シース線材やＲＥ１２３系薄膜線材などの酸化物超電導導体を用いたテープ状線材が挙げられる。超電導導体層１１２は、単層に形成してもよいし、２層以上の多層に形成してもよい。超電導導体層１１２の層数や超電導線材の使用本数などは、送電電流に応じて適宜選択すればよい。超電導導体層１１２を多相にする場合は、層間に絶縁紙を巻回して層間絶縁層（図示せず）を設けてもよい。また、フォーマ１１１と超電導導体層１１２との間に絶縁紙を巻回してクッション層（図示せず）を設けてもよい。
【００３１】
<絶縁層>
絶縁層１１３は、超電導導体層１１２の外周に絶縁紙をスパイラル状に巻回して形成され、超電導導体層１１２と超電導シールド層１１４との間の電気的絶縁を確保する。絶縁紙には、例えば、クラフト紙やクレープ紙、又は、樹脂とクラフト紙とを含む半合成紙などが利用できる。半合成紙としては、代表的にはポリプロプレン樹脂とクラフト紙とを貼り合わせたＰＰＬＰ（登録商標；ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｐａｐｅｒ）が挙げられる。主絶縁層として機能する絶縁層１１３の内外に半導電層（図示せず）を設けてもよい。
【００３２】
<超電導シールド層>
超電導シールド層１１４は、超電導導体層１１２の外側、具体的には絶縁層１１３の外周に複数の超電導線材をスパイラル状に巻回して形成されている。超電導シールド層１１４は、超電導導体層１１２に電流が流れることによって発生する磁場を遮蔽するシールド層として機能する。
【００３３】
〈保護層〉
保護層１１５は、超電導シールド層１１４の外周に絶縁紙をスパイラル状に巻回して形成されている。保護層１１５は、ケーブルコア１１０の最外周に配置され、ケーブルコア１１０の表面を機械的に保護すると共に、超電導シールド層１１４と断熱管１２０（内管１２１）との間の電気的絶縁を確保する。
【００３４】
（断熱管）
断熱管１２０は、内管１２１と外管１２２とを有する二重管構造であり、両管１２１、１２２の間が真空引きされて、両管１２１、１２２の間に真空断熱層が形成されている。真空断熱層には、断熱性を高めるためにスーパーインシュレーションなどの断熱材（図示せず）を配置してもよい。断熱管１２０（内管１２１及び外管１２２）は、例えばステンレス鋼などで形成され、内管１２１及び外管１２２の具体的な形状としては、コルゲート管やストレート管が挙げられる。断熱管１２０（外管１２２）の外周には、防食層１２４が設けられている。断熱管１２０は、公知の構成を利用できる。
【００３５】
（冷媒流路）
超電導ケーブル１００には、超電導導体層１１２及び超電導シールド層１１４を冷却して超電導状態に維持するための冷媒１５０が供給され、断熱管１２０内に冷媒１５０が流通する。超電導ケーブル１００は、冷媒１５０が流通する冷媒流路として、上述したように、フォーマ１１１内に形成された内側冷媒流路１３１と、ケーブルコア１１０と断熱管１２０との間に形成された外側冷媒流路１３２とを有する。超電導ケーブル１００では、内側冷媒流路１３１と外側冷媒流路１３２のうち、一方の冷媒流路を冷媒１５０の往路とし、他方の冷媒流路を冷媒１５０の復路として、内側冷媒流路１３１と外側冷媒流路１３２とで冷媒１５０の循環流路が構成されている。この例では、図１において、内側冷媒流路１３１が冷媒の往路であり、外側冷媒流路１３２が冷媒の復路である。冷媒１５０としては、代表的には液体窒素などの液体冷媒が挙げられる。
【００３６】
（ケーブル端部）
超電導ケーブル１００の端部は、図１に示すように、断熱管１２０の端部からケーブルコア１１０の端部が引き出され、ケーブルコア１１０端部に端末処理が施される。具体的には、ケーブルコア１１０端部は、その先端側で、超電導シールド層及び保護層（図３参照。図１では図示省略）が切断されて絶縁層１１３が露出され、先端部（後述する電流リード６０が接続される部分）が段剥ぎされて、フォーマ１１１、超電導導体層１１２が順に露出されている。断熱管１２０の端部は、封じ切られており、内管１２１と外管１２２との間の真空状態が維持されている。ケーブルコア１１０の先端部では、フォーマ１１１の先端が開口しており、フォーマ１１１内の内側冷媒流路１３１が、電流リード６０に形成された貫通孔６１を介して外部に連通可能になっている。
【００３７】
＜超電導ケーブルの端末構造＞
図１に示す端末構造１は、超電導ケーブル１００の一端側に設けられ、冷却装置２００から超電導ケーブル１００に冷媒１５０を供給する。端末構造１は、冷媒容器１０と、仕切り部４０と、第１冷媒管５１及び第２冷媒管５２を備える。端末構造１では、超電導ケーブル１００の内側冷媒流路１３１と外側冷媒流路１３２の各冷媒流路に個別に冷媒１５０を出入りさせることができるように構成されている。以下、端末構造１の各構成要素を詳しく説明する。
【００３８】
（冷媒容器）
冷媒容器１０は、断熱管１２０の端部が接続され、断熱管１２０の端部から引き出されたケーブルコア１１０の端部を収納する。この例では、冷媒容器１０は、ケーブルコア１１０の長手方向に沿って並んで配置される第１冷媒容器１１と第２冷媒容器１２とを有し、両冷媒容器１１、１２で構成されている。第１冷媒容器１１は、ケーブルコア１１０端部の先端側に配置され、ケーブルコア１１０端部の先端側を収納する。第２冷媒容器１２は、ケーブルコア１１０端部の断熱管１２０側に配置され、断熱管１２０の端部が接続されると共に、ケーブルコア１１０端部の断熱管１２０側を収納する。冷媒容器１０（第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２）は、例えば、ステンレス鋼などで形成されている。この例では、第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２がそれぞれ、ケーブルコア１１０の径方向に分割可能な２つの半割れ体から構成され、半割れ体同士を組み合わせてケーブルコア１１０端部の周囲に取り付けられている。第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２は円筒状であり、第１冷媒容器１１の先端側は径が小さくなっている。
【００３９】
冷媒容器１０内には、ケーブルコア１１０端部を収納する収納空間２０を有する。この例では、収納空間２０が、第１冷媒容器１１内の第１冷媒空間２１と、第２冷媒容器１２内の第２冷媒空間２２とで構成されている。そして、第１冷媒空間２１と内側冷媒流路１３１とは、ケーブルコア１１０の先端部で電流リード６０の貫通孔６１を介して連通し、第２冷媒空間２２と外側冷媒流路１３２とは、断熱管１２０の端部で連通している。
【００４０】
（仕切り部）
仕切り部４０は、冷媒容器１０内の収納空間２０をケーブルコア１１０の長手方向に先端側と断熱管１２０側とに仕切り、内側冷媒流路１３１に連通する第１冷媒空間２１と外側冷媒流路１３２に連通する第２冷媒空間２２とに分断する。この例では、第１冷媒容器１１と第２冷媒容器１２との間にケーブルコア１１０端部が貫通した状態で仕切り部４０が設けられており、仕切り部４０により、第１冷媒空間２１と第２冷媒空間２２とが隔離されている。仕切り部４０は、図２に示すように、ケーブルコア１１０端部の外周面に装着される筒状のコア接合部４１と、コア接合部４１を冷媒容器１０に連結する環状の板部４２とを有する。更に、この例では、仕切り部４０は、コア接合部４１と板部４２との間に介在する伸縮継手４３と、コア接合部４１をケーブルコア１１０の外周面に締め付ける締付部４４とを有する。
【００４１】
〈コア接合部〉
コア接合部４１は、円筒状であり、ケーブルコア１１０の径方向に分割される複数の分割片（半割れ片４１１、４１２）を有する。この例では、コア接合部４１が２つの半割れ片４１１、４１２から構成され、半割れ片４１１、４１２同士を組み合わせてケーブルコア１１０端部の外周面に密着するように取り付けられている。
【００４２】
コア接合部４１は、電気絶縁材料で形成され、例えば、樹脂と強化繊維とを含むＦＲＰなどの複合材料や、エポキシ樹脂やフッ素樹脂（例、ＰＴＦＥ）などの樹脂材料で形成されている。この例では、コア接合部４１（半割れ片４１１、４１２）がＦＲＰで形成されている。また、コア接合部４１には、伸縮継手４３が接続される側にフランジ部４１３が設けられており、フランジ部４１３には、伸縮継手４３の一端側にボルト止めするためのボルト孔（図示せず）が形成されている。
【００４３】
〈板部〉
板部４２は、円環状であり、内周側の一端部がコア接合部４１に接続され、外周側の他端部が冷媒容器１０に固定されている。板部４２は、例えば、ステンレス鋼などで形成されている。この例では、板部４２の一端部が後述する伸縮継手４３を介してコア接合部４１に接続されており、板部４２の他端部が第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２の端部にそれぞれ溶接されて接合されている。
【００４４】
〈伸縮継手〉
伸縮継手４３は、コア接合部４１と板部４２との間に介在し、ケーブルコア１１０の長手方向に伸縮可能である。伸縮継手４３は、例えば、ステンレス鋼などで形成されている。この例では、伸縮継手４３がベローズ管で構成されており、伸縮継手４３の一端側がコア接合部４１にボルト止めされ、伸縮継手４３の他端側が板部４２に溶接されている。
【００４５】
〈締付部〉
締付部４４は、コア接合部４１の外周に設けられ、コア接合部４１を締め付けることによってケーブルコア１１０の外周面に密着させる。締付部４４は、電気絶縁材料で形成され、コア接合部４１を締め付けるものであれば特に限定されるものではない。この例では、クラフト紙やクレープ紙などの絶縁紙を巻回することで形成されている。
【００４６】
（第１冷媒管・第２冷媒管）
第１冷媒管５１及び第２冷媒管５２は、冷媒容器１０に設けられ、冷媒容器１０内の収納空間２０を構成する第１冷媒空間２１及び第２冷媒空間２２にそれぞれ接続されて連通する。この例では、第１冷媒空間２１に接続されて連通する第１冷媒管５１が第１冷媒容器１１に設けられ、第２冷媒空間２２に接続されて連通する第２冷媒管５２が第２冷媒容器１２に設けられている。そして、第１冷媒管５１は、第１冷媒空間２１を介して内側冷媒流路１３１に連通し、第２冷媒管５２は、第２冷媒空間２２を介して外側冷媒流路１３２に連通することになる。
【００４７】
第１冷媒管５１及び第２冷媒管５２は、冷却装置２００に接続され、第１冷媒管５１と第２冷媒管５２のうち、一方の冷媒管が冷媒１５０を導入する導入管であり、他方の冷媒管が冷媒１５０を排出する排出管である。この例では、第１冷媒管５１が導入管であり、第２冷媒管５２が排出管である。冷却装置２００は、冷媒１５０を所定の温度に冷却する冷凍機２０１と、冷媒１５０を圧送するポンプ２０２とを備える（図１参照）。
【００４８】
冷却装置２００から供給された冷媒１５０（図１中、白抜き矢印は冷媒１５０の流れを示す）は、第１冷媒管５１を通して第１冷媒空間２１に導入され、第１冷媒空間２１内をケーブルコア１１０の先端部に向かって流れる。そして、第１冷媒空間２１から電流リード６０の貫通孔６１を介して内側冷媒流路１３１に流通する。一方、外側冷媒流路１３２を流通して戻された冷媒１５０は、断熱管１２０の端部から第２冷媒空間２２内に流れ込み、第２冷媒空間２２から第２冷媒管５２を通して排出される。このとき、第１冷媒空間２１と第２冷媒空間２２とは仕切り部４０によって隔離されているため、内側冷媒流路１３１に流通する第１冷媒空間２１の冷媒１５０と外側冷媒流路１３２に流通する第２冷媒空間２２の冷媒１５０とが遮断される。つまり、冷却装置２００から第１冷媒管５１を通して冷媒１５０を導入して往路となる内側冷媒流路１３１に供給することができ、復路となる外側冷媒流路１３２を通って戻された冷媒１５０を第２冷媒管５２を通して冷却装置２００に回収することができる。冷却装置２００では、回収した冷媒１５０を冷凍機２０１で再冷却してポンプ２０２により再び圧送することで、超電導ケーブル１００に冷媒１５０を循環供給させることができる。
【００４９】
（真空容器）
この例では、図１に示すように、冷媒容器１０（第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２）を収納し、冷媒容器１０の周囲に真空断熱層を形成する真空容器３０を備える。真空容器３０は、第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２から突出する第１冷媒管５１及び第２冷媒管５２のそれぞれの周囲も覆うように形成されている。真空容器３０は、ケーブルコア１１０の径方向に分割可能な２つの半割れ体から構成され、半割れ体同士を組み合わせて冷媒容器１０の周囲に取り付けられている。また、図１に示すように、第１冷媒容器１１の先端側は真空容器３０から突出しており、その周囲が真空断熱材３１で覆われている。
【００５０】
（電流リード）
更に、図１に示す端末構造１には、超電導ケーブル１００を常電導電力機器（例、常電導ケーブル）に接続する電流リード６０が設けられている。電流リード６０は、図１に示すように、ケーブルコア１１０の先端部が挿入されて接続される挿入部６２を有する。この電流リード６０は、露出されたフォーマ１１１と挿入部６２とが圧縮接合され、かつ、超電導導体層１１２と挿入部６２とが半田などで電気的に接続されることで、ケーブルコア１１０の先端部に取り付けられている。電流リード６０の挿入部６２には、上述した貫通孔６１が形成されており、貫通孔６１を介して第１冷媒空間２１とフォーマ１１１内の内側冷媒流路１３１とが連通可能になっている。
【００５１】
電流リード６０の挿入部６２は、第１冷媒容器１１の先端部から差し込まれ、第１冷媒空間２１内に配置される。電流リード６０には、挿入部６２側にフランジ部６３が設けられており、フランジ部６３が真空断熱材３１の先端部に溶接やボルト止めによって固定されている。
【００５２】
＜端末構造の組立方法＞
図１、図２を参照しつつ、実施形態１の端末構造１の組立方法の一例を説明する。
【００５３】
超電導ケーブル１００の一端側において、断熱管１２０の端部からケーブルコア１１０の端部を引き出した後、ケーブルコア１１０の先端部を段剥ぎしてフォーマ１１１及び超電導導体層１１２を露出させる。ケーブルコア１１０の先端部から伸縮継手４３を一体化した板部４２を挿入し、断熱管１２０側に配置した後、ケーブルコア１１０端部の所定の位置にコア接合部４１を構成する半割れ片４１１、４１２を仮止めして、半割れ片４１１、４１２同士を組み合わせてケーブルコア１１０端部の外周面にコア接合部４１を取り付ける。板部４２をケーブルコア１１０の先端側に移動して、伸縮継手４３の一端側をコア接合部４１のフランジ部４１３に突き合わせ、ボルト止めして接続する。これにより、半割れ片４１１、４１２を一体化してコア接合部４１を構成し、ケーブルコア１１０端部の外周面に装着する。コア接合部４１の外周に絶縁紙を巻回して締付部４４を形成し、コア接合部４１をケーブルコア１１０端部の外周面に締め付けて密着させる。
【００５４】
また、電流リード６０の挿入部６２にケーブルコア１１０の先端部を挿入し、フォーマ１１１と挿入部６２とを圧縮接合し、かつ、超電導導体層１１２と挿入部６２とを電気的に接合して、ケーブルコア１１０の先端部に電流リード６０を取り付ける。
【００５５】
その後、ケーブルコア１１０端部の所定の位置に第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２を構成する各々の半割れ体をそれぞれ配置し、半割れ体同士を組み合わせてケーブルコア１１０端部の周囲に第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２をそれぞれ取り付ける。そして、第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２の端部同士を間隔をあけて突き合わせ、それぞれの端部に板部４２の他端部を溶接して接合する。また、第２冷媒容器１２に断熱管１２０の端部を接続する。以上により、第１冷媒容器１１及び第２冷媒容器１２とで冷媒容器１０を構成し、第１冷媒容器１１と第２冷媒容器１２との間に仕切り部４０を設ける。
【００５６】
次に、第１冷媒容器１１の先端側の周囲に真空断熱材３１を配置すると共に、真空断熱材３１の先端部に電流リード６０のフランジ部６３を固定して、第１冷媒容器１１を密閉する。また、冷媒容器１０を周囲に真空容器３０を構成する半割れ体を配置して、半割れ体同士を組み合わせて冷媒容器１０を真空容器３０に収納する。
【００５７】
｛効果｝
実施形態１に係る超電導ケーブルの端末構造１は、次の効果を奏する。
【００５８】
冷媒容器１０を構成する第１冷媒容器１１と第２冷媒容器１２との間に仕切り部４０が設けられており、この仕切り部４０により、冷媒容器１０内の収納空間２０を第１冷媒空間２１と第２冷媒空間２２とが隔離されている。そのため、超電導ケーブル１００の内側冷媒流路１３１に流通する第１冷媒空間２１の冷媒と外側冷媒流路１３２に流通する第２冷媒空間２２の冷媒１５０とを遮断できる。したがって、冷却装置２００から第１冷媒管５１を通して冷媒１５０を導入して往路となる内側冷媒流路１３１に供給し、復路となる外側冷媒流路１３２を通って戻された冷媒１５０を第２冷媒管５２を通して冷却装置２００に排出・回収することができる。よって、端末構造１は、超電導ケーブル１００の内側冷媒流路１３１と外側冷媒流路１３２の各冷媒流路に個別に冷媒を出入りさせることができる。
【００５９】
仕切り部４０が伸縮継手４３を有することで、ケーブルコア１１０の冷却時における熱収縮にコア接合部４１が容易に追従することができ、コア接合部４１がケーブルコア１１０の外周面に密着した状態を維持し易い。
【００６０】
コア接合部４１が複数の分割片（半割れ片４１１、４１２）から構成されていることで、ケーブルコア１１０の外周形状が真円でなかったり、外径にばらつきがあっても、コア接合部４１をケーブルコア１１０の外周面に密着させ易く、第１冷媒空間２１と第２冷媒空間２２との間で冷媒１５０を遮断し易い。
【００６１】
仕切り部４０が締付部４４を有することで、コア接合部４１をケーブルコア１１０の外周面により密着させることができ、第１冷媒空間２１の冷媒１５０と第２冷媒空間２２の冷媒１５０とを効果的に遮断できる。
【００６２】
｛用途｝
実施形態１に係る超電導ケーブルの端末構造１は、超電導ケーブルを利用した送電線路（交流送電線路、直流送電線路）に好適に利用できる。
【００６３】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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。
例えば、本発明の超電導ケーブルの端末構造は、第１冷媒管が排出管で、第２冷媒管が導入管であってもよく、超電導ケーブルの内側冷媒流路を冷媒の復路とし、外側冷媒流路が冷媒の往路としてもよい。
また、超電導ケーブルは、絶縁層が断熱管の内側に配置され冷媒によって冷却される低温絶縁型の構造である他、絶縁層が断熱管の外側に配置され冷媒によって冷却されない常温絶縁型の構造であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  超電導ケーブルの端末構造
１０  冷媒容器
１１  第１冷媒容器
１２  第２冷媒容器
２０  収納空間
２１  第１冷媒空間
２２  第２冷媒空間
３０  真空容器
３１  真空断熱材
４０  仕切り部
４１  コア接合部
４１１、４１２  半割れ片
４１３  フランジ部
４２  板部
４３  伸縮継手
４４  締付部
５１  第１冷媒管
５２  第２冷媒管
６０  電流リード
６１  貫通孔
６２  挿入部
６３  フランジ部
１００  超電導ケーブル
１１０  ケーブルコア
１１１  フォーマ
１１２  超電導導体層
１１３  絶縁層
１１４  超電導シールド層
１１５  保護層
１２０  断熱管
１２１  内管
１２２  外管
１２４  防食層
１３１  内側冷媒流路
１３２  外側冷媒流路
１５０  冷媒
２００  冷却装置
２０１  冷凍機
２０２  ポンプ
【図１】
2019129583.tif 000003
【図２】
2019129583.tif 000004
【図３】
2019129583.tif 000005