(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一及び第二の超電導ケーブルを接続する接続構造であって、
導体層を備える接続用ケーブルと、
前記第一又は第二の超電導ケーブルの超電導導体層と前記接続用ケーブルの導体層を保持する少なくとも二つの接続端子とを備え、
前記第一の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの一端部の前記導体層とが一方の前記接続端子で接続され、
前記第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの他端部の前記導体層とが他方の前記接続端子で接続されており、
前記第一及び第二の超電導ケーブルの接続端部と前記接続用ケーブルとを格納する断熱容器を備え、
前記接続用ケーブルは前記断熱容器内において螺旋状態で格納されていることを特徴とする超電導ケーブルの接続構造。
【請求項２】
前記超電導ケーブルは複数の超電導導体層を同心で備えることを特徴とする請求項１の超電導ケーブルの接続構造。
【請求項３】
前記接続端子を複数備え、
いずれかの前記接続端子により、前記第一の超電導ケーブルの前記超電導導体層の段剥ぎにより露出した部分と前記接続用ケーブルの一端部の前記導体層の段剥ぎにより露出した部分とが接続され、
他のいずれかの前記接続端子により、前記第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層の段剥ぎにより露出した部分と前記接続用ケーブルの他端部の前記導体層の段剥ぎにより露出した部分とが接続されていることを特徴とする請求項２記載の超電導ケーブルの接続構造。
【請求項４】
前記接続用ケーブルは、前記第一及び第二の超電導ケーブルよりも小径であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。
【請求項５】
前記接続用ケーブルは超電導ケーブルであり、前記導体層は超電導導体層であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。
【請求項６】
前記接続端子は、前記第一又は第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの前記導体層とを複数の部材で挟み込み、かしめて導通させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。
【請求項７】
前記接続端子は、前記第一又は第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの前記導体層とを挿入により導通させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。
【請求項８】
前記第一の超電導ケーブルのフォーマと前記第二の超電導ケーブルのフォーマとが接続された状態であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルは、フォーマの周囲に超電導導体層、電気絶縁層等が積層されてなるケーブルコアと、当該ケーブルコアを収容する真空二重管構造の断熱管とを備え、断熱管の内側ではケーブルコアを冷却するための極低温の液体冷媒（例えば、液体窒素）の循環が行われる。
このような超電導ケーブルを接続する中間接続部としては、接続を行う超電導ケーブルの接続端部同士を突き合わせ、それぞれのフォーマの中心に鋼心を挿入すると共にそれぞれのフォーマを金属製の圧縮スリーブの一端部と他端部とに挿入し、圧縮接続する。さらに、各フォーマ及び超電導導体層を金属筒の内側に収容し、金属筒内に半田を流し込むことで電気的な接続を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の超電導ケーブルの接続構造としては、接続を行う超電導ケーブルの接続端部を各層毎に段剥ぎして互いに突き合わせ、先端を楔状としたフォーマの突き合わせによって形成される隙間を半田等の溶接金属で埋めて接続し、その上から超電導導体層を接続し、補強絶縁層で内側の接続部全体を被覆していた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６８３７号公報
【特許文献２】特許第５１３７５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１と２は、いずれも超電導ケーブルの接続端部同士を突き合わせた状態で各層を接続する構造であることから、超電導ケーブルの温度変化による伸縮の発生時に、互いを拘束し合ってケーブルに圧縮荷重や引っ張り荷重が加わり、その影響に対する対応が十分ではないという問題があった。
また、上記特許文献１と２は、いずれもフォーマ同士の接続に溶接が必須であり、接続作業が煩雑であり、作業負担が大きかった。
【０００６】
本発明の目的は、超電導ケーブルの温度変化による伸縮の影響を抑え、施工作業が容易な超電導ケーブルの中間接続部を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、第一及び第二の超電導ケーブルを接続する接続構造であって、導体層を備える接続用ケーブルと、前記第一又は第二の超電導ケーブルの超電導導体層と前記接続用ケーブルの導体層を保持する少なくとも二つの接続端子とを備え、前記第一の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの一端部の前記導体層とが一方の前記接続端子で接続され、前記第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの他端部の前記導体層とが他方の前記接続端子で接続されており、前記第一及び第二の超電導ケーブルの接続端部と前記接続用ケーブルとを格納する断熱容器を備え、前記接続用ケーブルは前記断熱容器内において螺旋状態で格納されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記超電導ケーブルは複数の超電導導体層を同心で備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記接続端子を複数備え、いずれかの前記接続端子により、前記第一の超電導ケーブルの前記超電導導体層の段剥ぎにより露出した部分と前記接続用ケーブルの一端部の前記導体層の段剥ぎにより露出した部分とが接続され、他のいずれかの前記接続端子により、前記第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層の段剥ぎにより露出した部分と前記接続用ケーブルの他端部の前記導体層の段剥ぎにより露出した部分とが接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記接続用ケーブルは、前記第一及び第二の超電導ケーブルよりも小径であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記接続用ケーブルは超電導ケーブルであり、前記導体層は超電導導体層であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記接続端子は、前記第一又は第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの前記導体層とを複数の部材で挟み込み、かしめて導通させることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記接続端子は、前記第一又は第二の超電導ケーブルの前記超電導導体層と前記接続用ケーブルの前記導体層とを挿入により導通させることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造において、前記第一の超電導ケーブルのフォーマと前記第二の超電導ケーブルのフォーマとが接続された状態であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記発明では、第一の超電導ケーブルの超電導導体層と第二の超電導ケーブルの超電導導体層とが、接続端子を介して接続用ケーブルによって導通接続されるので、各超電導ケーブルの温度変化による伸縮が発生したときには、接続用ケーブルがこれを許容し、各超電導ケーブルへの影響を低減することが可能となる。
また、各超電導ケーブルの超電導導体層と接続用ケーブルの導体層とを、保持する接続端子で連結するので、溶接作業を不要とし、作業負担の低減、施工作業の容易化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】超電導ケーブルの一端部の構造を示す斜視図である。
【図２】超電導線の層構成を示す説明図である。
【図３】第一の実施形態である超電導ケーブルの中間接続部の断面図である。
【図４】接続用ケーブルの一端部の構造を示す斜視図である。
【図５】第一の接続端子をケーブル方向から見た図である。
【図６】第二の実施形態である超電導ケーブルの中間接続部の断面図である。
【図７】第一の接続端子をケーブル方向から見た図である。
【図８】接続端子の他の例をケーブル方向から見た図である。
【図９】第三の実施形態である超電導ケーブルの中間接続部の断面図である。
【図１０】第四の実施形態である超電導ケーブルの中間接続部の断面図である。
【図１１】二本の接続用ケーブルを接続可能な第一の接続端子をケーブル方向から見た図である。
【図１２】三本の接続用ケーブルを接続可能な第一の接続端子をケーブル方向から見た図である。
【図１３】第五の実施形態である超電導ケーブルの中間接続部の断面図である。
【図１４】第五の実施形態において接続用ケーブルを弛ませた例を示す超電導ケーブルの中間接続部の断面図である。
【図１５】第六の実施形態である超電導ケーブルの中間接続部の組み立て工程を示す断面図である。
【図１６】図１５に続く超電導ケーブルの中間接続部の組み立て工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に続く超電導ケーブルの中間接続部の組み立て工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[第一の実施形態]
以下に、本発明を実施するための好ましい第一の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施形態として、第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂを接続する接続構造としての中間接続部２０について説明する。
但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１９】
［超電導ケーブル］
図１は第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂの接続端部に段剥ぎを行った状態の斜視図である。各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂは、図１に示すような段剥ぎが行われた状態で後述する中間接続部２０によって接続が行われる。
なお、第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂとは同一構造であるため、各構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
【００２０】
第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂ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、その中心から外側に向かって、フォーマ１４０、第一の超電導導体層１３０、電気絶縁層１１３、第二の超電導導体層１５０、電気絶縁層１１５、保護層１１６の順番で各層が形成されている。
【００２１】
フォーマ１４０は、ケーブルコア１１を形成するための部材であり、例えば銅等の導電性材料を撚り合わせて構成される。フォーマ１４０には、短絡事故時に第一の超電導導体層１３０に流れる事故電流が分流される。
また、このフォーマ１４０は、内部が中空に形成されており、当該中空部には、当該フォーマ１４０及び第一及び第二の超電導導体層１３０，１５０を冷却するために、液体冷媒（例えば液体窒素）が供給される。なお、この液体冷媒は後述する断熱管１２内においてケーブルコア１１の周囲に供給されるものと同一のものである。
また、フォーマ１４０は内部が中実のものもあり、中空であることは必須ではなく単なる一例である。
【００２２】
第一の超電導導体層１３０は、フォーマ１４０の上にカーボン紙１１２を介して複数条の超電導線１００を螺旋状に巻回することにより形成される。
また、第二の超電導導体層１５０は内側の電気絶縁層１１３の上に複数条の超電導線１００を第一の超電導導体層１３０とは例えば逆方向に螺旋状に巻回することにより形成される。
第一の超電導導体層１３０と第二の超電導導体層１５０とには、それぞれ逆方向に電流の送電が行われる。
【００２３】
これら第一及び第二の超電導導体層１３０，１５０を構成する超電導線１００は、例えば、図２に示すように、基板１の片方の主面（厚み方向における一方の面）上に中間層２、超電導層３、保護層４が順に積層された積層体と、その積層体の周囲を被覆する銅安定化層５を備えているテープ状の超電導線である。
超電導層３を構成する超電導体としては、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（ｙは酸素不定比量）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。
なお、超電導線１００の厚さ（図２における上下方向の寸法）は幅（図２における左右方向の寸法）に比べて非常に薄くなっているが、図２では構造の明確化のために実際よりも厚さを厚くして図示している。
【００２４】
電気絶縁層１１３，１１５は、絶縁性紙類、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、第一の超電導導体層１３０又は第二の超電導導体層１５０の上に巻回することにより積層状態で形成される。
【００２５】
保護層１１６は、例えば、絶縁紙、高分子不織布などで構成され、電気絶縁層１１５の上に巻回することにより形成される。
【００２６】
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）が充填される断熱内管１２１と、断熱内管１２１の外周を覆うように配設された断熱外管１２２からなる二重管構造を有している。
断熱内管１２１及び断熱外管１２２は、例えばステンレス製のコルゲート管（波付き管）である。断熱内管１２１と断熱外管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、断熱外管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。
【００２７】
［超電導ケーブルの中間接続部：概要］
図３は超電導ケーブルの中間接続部２０の断面図である。
図示のように、中間接続部２０は第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの接続端部を内側に収容する円筒状の断熱容器２１と、断熱容器２１の内部に於いて第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂを接続する接続用ケーブル３０と、第一又は第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂと接続用ケーブル３０とを接続する第一及び第二の接続端子４０Ａ，４０Ｂとを備えている。
【００２８】
［中間接続部：断熱容器］
この断熱容器２１は、その中心線方向の両端部に第一と第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの断熱管１２の端部が個別に溶接により接続されている。そして、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの断熱内管１２１の内部に供給されるケーブルコア１１の冷却用の液体の冷媒（例えば、液体窒素）が断熱容器２１（厳密には後述する内管２１１の内部）にも供給される。
【００２９】
この断熱容器２１は、円筒状の内管２１１と外管２１２の二重壁面構造を有している。
内管２１１は、図３に示すように、ケーブルの長手方向（以下、ケーブル方向という）の一端部と他端部とを閉塞する側板２１３が溶接されている。この側板２１３は、中央部に円孔が形成され、当該円孔の周囲の縁部が第一又は第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの断熱内管１２１の接続端部に溶接されている。これにより、内管２１１と両側の側板２１３により形成される内部の密閉空間が断熱内管１２１の内部と連通し、当該密閉空間内に液体の冷媒の流通が行われる。
【００３０】
また、外管２１２は、図３に示すように、ケーブル方向の一端部と他端部とを閉塞する側板２１４が溶接されている。この側板２１４は、中央部に円孔が形成され、当該円孔の周囲の縁部が第一又は第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの断熱外管１２２の接続端部に溶接されている。これにより、内管２１１と外管２１２と側板２１３と側板２１４とにより形成される隙間空間が断熱内管１２１と断熱外管１２２との隙間空間と連通し、当該隙間空間をまとめて真空引きすることができる。
従って、断熱容器２１の内管２１１の内側の断熱を図ることができるようになっている。
【００３１】
［接続用ケーブル］
図４は接続用ケーブル３０の一端部に段剥ぎを行った状態の斜視図である。なお、図４は接続用ケーブル３０の一端部のみを図示しているが他端部も同様の段剥ぎが行われている。
接続用ケーブル３０は、その中心から外側に向かって、第一の導体層３１、電気絶縁層３２、第二の導体層３３、電気絶縁層３４、保護層３５の順番で各層が形成されている。
第一及び第二の導体層３１，３３は、例えば銅等の素線を撚り合わせて構成される。
電気絶縁層３２，３４は、例えば、架橋ポリエチレン絶縁体などで構成される。
保護層３５は、例えば、ビニルシース等から構成される。
【００３２】
接続用ケーブル３０は、両端部が段剥ぎされた状態で一端部が第一の超電導ケーブル１０Ａの隣で互いに逆向きに配置され、他端部が第二の超電導ケーブル１０Ｂの隣で互いに逆向きに配置される。
また、この接続用ケーブル３０は、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂよりも小径であって、容易に撓ませることができ、且つ、断熱容器２１の全長よりも十分な長さを有している。
そして、接続用ケーブル３０は、断熱容器２１の内部では、一端部と他端部の間が螺旋状に巻かれている。このため、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂに温度変化による伸縮が発生した場合でも、接続用ケーブル３０が伸縮してこれに対応することができる。
なお、接続用ケーブル３０は螺旋状に限らず、例えばＵ字状に撓ませた状態で配置しても良い。
【００３３】
断熱容器２１内において、接続用ケーブル３０の一端部の段剥ぎされた第一の導体層３１と第二の導体層３３は、それぞれ、第一の超電導ケーブル１０Ａの段剥ぎされた第二の超電導導体層１５０と第一の超電導導体層１３０とに、ケーブル方向における位置が一致するように配置されている。
また、接続用ケーブル３０の他端部の段剥ぎされた第一の導体層３１と第二の導体層３３は、それぞれ、第二の超電導ケーブル１０Ｂの段剥ぎされた第二の超電導導体層１５０と第一の超電導導体層１３０とに、ケーブル方向における位置が一致するように配置されている。
なお、図３では、接続用ケーブル３０の段剥ぎにより露出された電気絶縁層３２，３４及び第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの段剥ぎにより露出された電気絶縁層１１３，１１５の図示が省略されている。
【００３４】
［接続端子］
二つある第一の接続端子４０Ａの内の一方は、ケーブル方向について位置が一致する接続用ケーブル３０の一端部の第一の導体層３１と第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０とを複数の部材で挟み込み、かしめてこれら相互間の導通を行っている。
また、他方の第一の接続端子４０Ａは、ケーブル方向について位置が一致する接続用ケーブル３０の他端部の第一の導体層３１と第二の超電導ケーブル１０Ｂの第二の超電導導体層１５０とを複数の部材で挟み込み、かしめてこれら相互間の導通を行っている。
複数の部材で挟み込み、かしめる際には、接続用ケーブル３０の両端部の第一の導体層３１の外周には、円筒状の良導体（例えば銅）からなるスリーブ３１１が装着される。このスリーブ３１１と第一の導体層３１との間には、例えば、半田が充填される。
また、同様に、第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの第二の超電導導体層１５０の外周にも、円筒状の良導体（例えば銅）からなるスリーブ１５１が装着される。このスリーブ１５１と第二の超電導導体層１５０との間には、例えば、半田が充填される。
【００３５】
二つある第二の接続端子４０Ｂの内の一方は、ケーブル方向について位置が一致する接続用ケーブル３０の一端部の第二の導体層３３と第一の超電導ケーブル１０Ａの第一の超電導導体層１３０とを複数の部材で挟み込み、かしめてこれら相互間の導通を行っている。
また、他方の第二の接続端子４０Ｂは、ケーブル方向について位置が一致する接続用ケーブル３０の他端部の第二の導体層３３と第二の超電導ケーブル１０Ｂの第一の超電導導体層１３０とを複数の部材で挟み込み、かしめてこれら相互間の導通を行っている。
複数の部材で挟み込み、かしめる際には、接続用ケーブル３０の両端部の第二の導体層３３の外周には、円筒状の良導体（例えば銅）からなるスリーブ３３１が装着される。このスリーブ３３１と第二の導体層３３との間には、例えば、半田が充填される。
また、同様に、第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの第一の超電導導体層１３０の外周にも、円筒状の良導体（例えば銅）からなるスリーブ１３１が装着される。このスリーブ１３１と第一の超電導導体層１３０との間には、例えば、半田が充填される。
【００３６】
図５は第一の接続端子４０Ａをケーブル方向から見た図である。図示のように、第一の接続端子４０Ａは、接続用ケーブル３０の第一の導体層３１と第一又は第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの第二の超電導導体層１５０とをスリーブ３１１，１５１を介して複数の部材で挟み込み、かしめる対称形状の一対の接続部材４１Ａ，４２Ａ（複数の部材に相当）と、これら接続部材４１Ａ，４２Ａを連結してかしめ圧を付与する三本のボルト４３Ａとを有している。なお、一対の接続部材４１Ａ，４２Ａは、いずれも金属等の良導体（例えば銅）から形成され、当該接続部材４１Ａ，４２Ａ自体が電流の経路となっている。
【００３７】
接続部材４１Ａ，４２Ａは、それぞれ、互いの対向部分に、第一の導体層３１のスリーブ３１１が嵌合する略半円状の凹部４１１Ａ，４２１Ａと、第二の超電導導体層１５０のスリーブ１５１が嵌合する略半円状の凹部４１２Ａ，４２２Ａとが形成されている。これらの凹部４１１Ａ，４２１Ａ，４１２Ａ，４２２Ａは、いずれも180°に僅かに足りない範囲で形成され、これにより、ボルト４３Ａの締結により、各スリーブ３１１，１５１への挟持圧が得られるようになっている。
【００３８】
なお、上記凹部４１１Ａ，４２１Ａと凹部４１２Ａ，４２２Ａとは、電気抵抗を低減するために、設計上可能な範囲で極力近くに配置することが望ましい。また、同様に電気抵抗を低減するために、凹部４１１Ａ，４２１Ａと凹部４１２Ａ，４２２Ａとの間の部分の断面積は、接続部材４１Ａ，４２Ａの大きさや重量が許容される範囲でより大きくすることが望ましい。
【００３９】
各接続部材４１Ａ，４２Ａには、上記凹部４１１Ａ，４２１Ａと凹部４１２Ａ，４２２Ａを挟む配置で三箇所にボルト４３Ａの挿通孔が形成されている。そして、接続部材４１Ａの挿通孔は、ボルト４３Ａのネジ部を遊挿可能な貫通孔であり、接続部材４２Ａの挿通孔はボルト４３Ａのネジ部が螺合するネジ穴となっている。
なお、接続部材４２Ａの挿通孔を、接続部材４１Ａの挿通孔と同様に、ボルト４３Ａのネジ部を遊挿可能な貫通孔とし、ネジ部にナットを螺合させて接続部材４１Ａ，４２Ａを締結しても良い。
また、接続部材４２Ａの挿通孔をボルト４３Ａのネジ部が螺合するネジ穴とした場合でも、ボルト４３Ａのネジ部に緩み止めのナットを螺合させて締結しても良い。
【００４０】
第二の接続端子４０Ｂは、第一の接続端子４０Ａの凹部４１１Ａ，４２１Ａの内径と凹部４１２Ａ，４２２Ａの内径とが異なる点を除き、当該第一の接続端子４０Ａと同一の構造なので詳細な説明は省略する。
即ち、第二の接続端子４０Ｂの一方の凹部は、接続用ケーブル３０の第二の導体層３３のスリーブ３３１が嵌合し締結可能な内径であり、もう一方の凹部は超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの第一の超電導導体層１３０のスリーブ１３１が嵌合し締結可能な内径とされている。
【００４１】
［中間接続部の組み立て］
上記中間接続部２０の組み立てについて説明する。
まず、第一と第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂを互いの接続端部を向かい合わせにして、各層の段剥ぎを行う。このとき、電気絶縁層１１３は、段剥ぎを行う長さを幾分長めとして、第一の接続端子４０Ａと第二の接続端子４０Ｂとの距離を空けて絶縁を確保することが望ましい。
また、接続用ケーブル３０の両端部も、各層の段剥ぎを行う。
【００４２】
また、上記段剥ぎ作業に前後して、断熱容器２１の組み立てを行う。このとき、断熱容器２１の一端部の側板２１３，２１４は、各ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，３０の接続作業が終わるまで、内管２１１及び外管２１２に対して閉じずに開放状態とする。
【００４３】
そして、第一の超電導ケーブル１０Ａと接続用ケーブル３０の一端部の接続作業と、第二の超電導ケーブル１０Ｂと接続用ケーブル３０の他端部の接続作業を行う。
まず、接続用ケーブル３０の一端部の第一の導体層３１と第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０とをスリーブ３１１，１５１を介して第一の接続端子４０Ａで挟んで、かしめ、接続用ケーブル３０の一端部の第二の導体層３３と第一の超電導ケーブル１０Ａの第一の超電導導体層１３０とをスリーブ３３１，１３１を介して第二の接続端子４０Ｂで挟んで、かしめ、それぞれの接続端子４０Ａ，４０Ｂをボルトによって締結して電気的に接続された状態とする。
【００４４】
接続用ケーブル３０の中間部分を螺旋状に巻いた状態としてから、接続用ケーブル３０の他端部の第一の導体層３１と第二の超電導ケーブル１０Ｂの第二の超電導導体層１５０とをスリーブ３１１，１５１を介して第一の接続端子４０Ａで挟んで、かしめ、接続用ケーブル３０の他端部の第二の導体層３３と第二の超電導ケーブル１０Ｂの第一の超電導導体層１３０とをスリーブ３３１，１３１を介して第二の接続端子４０Ｂで挟んで、かしめ、それぞれの接続端子４０Ａ，４０Ｂをボルトによって締結して電気的に接続された状態とする。
【００４５】
これらにより、第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂとが接続用ケーブル３０及び第一と第二の接続端子４０Ａ，４０Ｂを介して電気的に接続された状態となる。
そして、断熱容器２１の一端部の側板２１３，２１４も内管２１１及び外管２１２に（金属Ｕタイトシール（登録商標）を用いて）フランジ接続して、断熱容器２１を閉塞状態とする。
なお、断熱容器２１のフランジ接続前に、各接続端子４０Ａ，４０Ｂ及び露出した導体層３１，３３及び超電導導体層１３０，１５０の周囲に絶縁構造を施すことが望ましい。例えば、絶縁構造としては、絶縁テープ（例えば、テフロン（登録商標）テープやPPLPなど）の巻き付け等が挙げられる。
【００４６】
［第一の実施形態の技術的効果］
上記超電導ケーブルの中間接続部２０では、第一及び第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層１３０，１５０を当該各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂよりも小径の接続用ケーブル３０及び第一と第二の接続端子４０Ａ，４０Ｂによって接続したので、
各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂが温度変化による伸縮を生じた場合に、超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂよりも可撓性、変形性を有する接続用ケーブル３０がこれらを許容し、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂ側への過剰な張力や圧縮力の発生を抑え、これらの影響を低減して各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂを保護することが可能となる。
特に、断熱容器２１内で、接続用ケーブル３０を螺旋状に巻いた状態或いは撓ませた状態とすることにより、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの伸縮量が大きな場合でも十分に対応することが可能である。
【００４７】
また、各超電導ケーブル１０Ａ又は１０Ｂの接続端部の超電導導体層１３０，１５０と接続用ケーブル３０の導体層３１，３３とを、外部から保持する第一及び第二の接続端子４０Ａ，４０Ｂで連結するので、溶接作業を不要とし、作業負担の低減、施工作業の容易化を実現することができる。
特に、第一及び第二の接続端子４０Ａ，４０Ｂは、ボルトによって各超電導ケーブル１０Ａ又は１０Ｂの超電導導体層１３０，１５０及び接続用ケーブル３０の導体層３１，３３を挟んで、かしめる構造であるため、ボルトの締結操作のみで連結することができ、迅速且つ容易に中間接続部２０の設置作業を行うことが可能となる。
【００４８】
［第二の実施形態］
第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂを接続する接続構造としての中間接続部２０Ｃについて図６に基づいて説明する。この中間接続部２０Ｃにおいて前述した中間接続部２０と同一部分又は同一の構成については同一符号を付して重複する説明は省略する。
この中間接続部２０Ｃは、前述した断熱容器２１の内管２１１に分岐内管２１５Ｃを溶接にて装備し、外管２１２に分岐外管２１６Ｃを溶接にて装備して、分岐内管２１５Ｃと分岐外管２１６Ｃとによって二重管構造を形成し、分岐内管２１５Ｃを通す分岐ケーブル３０Ｃにより、第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂとの経路とは別に分岐して第一の超電導ケーブル１０Ａから電流を取り出すことを可能としている。
【００４９】
分岐ケーブル３０Ｃは接続用ケーブル３０と同様の導体層を有する構造であり、第一の導体層３１、電気絶縁層３２、第二の導体層３３、電気絶縁層３４、保護層３５を備え、これらが順番に段剥ぎされている。
【００５０】
そして、第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０と接続用ケーブル３０の第一の導体層３１とを接続する第一の接続端子４０Ｃの一対の接続部材４１Ｃ，４２Ｃには、図７に示すように、凹部４１１Ａ，４２１Ａと凹部４１２Ａ，４２２Ａに加えて、分岐ケーブル３０Ｃの第一の導体層３１をスリーブ３１１を介して挟んで、かしめるための凹部４１３Ｃ、４２３Ｃが設けられている。
【００５１】
また、第一の超電導ケーブル１０Ａの第一の超電導導体層１３０と接続用ケーブル３０の第二の導体層３３とを接続する第二の接続端子４０Ｄの一対の接続部材には、前述した第二の接続端子４０Ｂに形成された各凹部に加えて、分岐ケーブル３０Ｃの第二の導体層３３をスリーブ３３１を介して挟んで、かしめるための凹部が設けられている。
【００５２】
このように、接続端子４０Ａ〜４０Ｄと接続用ケーブル３０を用いて第一と第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂを接続する中間接続部２０Ｃによれば、接続端子４０Ｃ及び４０Ｄにケーブルの導体層の保持部である凹部を増やすことにより簡単に分岐経路を形成することができ、中間接続部から分岐経路側に電流を取り出すことを容易に実現可能である。
【００５３】
［接続端子の他の例］
また、接続端子としては、図５に示す複数の部材で挟んで、かしめる方式に限られない。例えば、図８に示すように、接続用ケーブル３０の導体層３１，３３や超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層１３０，１５０をスリーブを介して挿入可能な貫通孔４１１Ｅ，４１２Ｅを備える挿入式の接続端子４０Ｅを使用しても良い。
この接続端子４０Ｅの場合には、挿入されたスリーブとの接触圧を十分に確保して導通を図るために、貫通孔４１１Ｅ，４１２Ｅの内部に無数の凸条が形成されているものや内部に弾性を有する導電性のバネが輪状に無数に敷き詰められているものが望ましい。
このような挿入式の接続端子４０Ｅの場合には、接続用ケーブル３０や超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂを挿入するだけで接続することができるので、ボルト締めの手間などが不要となり、中間接続部の設置作業をさらに迅速且つ容易に行うことが可能となる。
また、この接続端子４０Ｅは、後述する他の実施形態にも適用可能である。
【００５４】
［その他］
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上記接続用ケーブル３０や分岐ケーブル３０Ｃは、導体層を良導体の銅素線から形成した常電導ケーブルを使用しているが、これら接続用ケーブル３０や分岐ケーブル３０Ｃとして、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂのケーブルコア１１と同じ構成の複数層からなる超電導ケーブルを使用しても良い。その場合、接続用ケーブル３０や分岐ケーブル３０Ｃとしての超電導ケーブルは、ケーブルコア１１よりも可撓性及び変形性に優れるように、ケーブルコア１１よりも小径とすることが望ましい。また、超電導ケーブルからなる接続用ケーブルは、後述する他の実施形態にも適用可能である。
また、第一の超電導ケーブルの超電導導体層と第二の超電導ケーブルの超電導導体層とがそれぞれ正極層と負極層を同心状に備える場合には、正極層から生じる磁場と負極層から生じる磁場が相殺されて磁場による超電導特性の低下が抑制されるため、第一の超電導ケーブルと第二の超電導ケーブルにおいて効率的に通電が行えるが、接続用ケーブルにおいても同様に磁場が相殺されるので接続部においても効率的な通電が期待される。
これにより、中間接続部における損失や発熱をより低減することが可能となる。
【００５５】
また、前述した中間接続部２０では、接続を行う超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂが有する超電導導体層１３０，１５０と同数の導体層３１，３３を備える一本の接続用ケーブル３０により第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂとを接続する場合を例示したが、超電導ケーブルが保有する超電導導体層の数及び接続に使用する接続用ケーブルの本数は適宜変更することが可能である。
例えば、二つの超電導導体層１３０，１５０を有する超電導ケーブル１０Ａと超電導ケーブル１０Ｂとを接続する場合に、導体層を一つしか備えていない接続用ケーブルを二本使用して超電導ケーブル１０Ａと超電導ケーブル１０Ｂとを接続しても良い。そのような場合も、各接続用ケーブルは断熱容器２１内において、撓ませて配置することが望ましい。
【００５６】
［第三の実施形態］
第一の超電導ケーブル１０Ａの超電導導体層１３０，１５０と第二の超電導ケーブル１０Ｂの超電導導体層１３０，１５０とを接続する接続用ケーブル３０として、一端部と他端部の間が螺旋状に巻かれている場合を例示したが、接続用ケーブル３０はこのような形状に限られない。例えば、超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂに想定される収縮量に十分対応可能であれば、図９に示すように、一端部と他端部の間を単に弛ませた状態で連結させてもよい。
接続用ケーブル３０をこのような弛み形状とすることにより、螺旋状への加工や曲げ作業等を行う必要がなく、超電導ケーブルの中間接続部２０の形成性、施工性の容易化及び迅速化を図ることが可能となる。
【００５７】
［第四の実施形態］
第一の超電導ケーブル１０Ａの超電導導体層１３０，１５０と第二の超電導ケーブル１０Ｂの超電導導体層１３０，１５０とを一本の接続用ケーブル３０で接続する場合を例示したが、図１０に示すように、接続用ケーブル３０は複数使用しても良い。
【００５８】
その場合、二本の接続用ケーブル３０を使用するために第一の接続端子４０Ｆ及び第二の接続端子４０Ｇを使用する。
この第一の接続端子４０Ｆは、図１１に示すように、第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０と二本の接続用ケーブル３０の第一の導体層３１とを接続する一対の接続部材４１Ｆ，４２Ｆを備え、これらの接続部材４１Ｆ，４２Ｆには、図１１に示すように、凹部４１２Ａ，４２２Ａを挟んでその両側（図１１では上側と下側）に、それぞれ凹部４１１Ａ，４２１Ａが一つずつ形成されている。
そして、これらの接続部材４１Ｆ，４２Ｆにより、スリーブ１５１，３１１を介して第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０と各接続用ケーブル３０の第一の導体層３１とをかしめて電気的な接続を図っている。
【００５９】
また、第二の接続端子４０Ｇは、第一の超電導ケーブル１０Ａの第一の超電導導体層１３０と二本の接続用ケーブル３０の第二の導体層３３とを接続する一対の接続部材を備え、これらの接続部材には、第一の超電導ケーブル１０Ａの第一の超電導導体層１３０をかしめるための凹部を挟んでその両側に、接続用ケーブル３０の第二の導体層３３をそれぞれかしめるための凹部が一つずつ形成されている。
なお、第二の接続端子４０Ｇは、各凹部の内径が第一の超電導導体層１３０及び第二の導体層３３の外径に対応する大きさである点を除けば第一の接続端子４０Ｆと同一の構造であるためその詳細な図示を省略する。
【００６０】
また、第二の超電導ケーブル１０Ｂと二本の接続用ケーブル３０の接続も、上記第一及び第二の接続端子４０Ｆ，４０Ｇが使用される。
このように、複数本の接続用ケーブル３０を使用して第一の超電導ケーブル１０Ａと第二の超電導ケーブル１０Ｂとを接続することにより、細い接続用ケーブル３０を使用する場合や常電導導体の接続用ケーブル３０を使用する場合でも、電流容量を大きく確保することが可能となる。
【００６１】
また、接続用ケーブル３０を三本以上使用しても良いことは言うまでもない。
図１２は、三本の接続用ケーブル３０を使用する場合の第一の接続端子４０Ｈを示す。
この第一の接続端子４０Ｈは、第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０を中心に保持し、その周囲に均一な角度間隔（120°）で三本の接続用ケーブル３０の第一の導体層３１を保持する構造である。
即ち、第一の接続端子４０Ｈは、第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０をかしめるために120°の角度範囲で形成された円弧状の凹部４１２Ｈを中央部に備え、当該凹部４１２Ｈの両側で120°の角度範囲で延出された二本の延出部には、接続用ケーブル３０の第一の導体層３１をかしめるための半円弧状の凹部４１１Ｈが形成された接続部材４１Ｈを三つ備えている。
そして、これら三つの接続部材４１Ｈを、各々の凹部４１２Ｈが中心で円形となるように放射状に配置して、隣接する接続部材４１Ｈの延出部同士をそれぞれ二本のボルト４３Ａで締結することにより、第一の超電導ケーブル１０Ａの第二の超電導導体層１５０と三本の接続用ケーブル３０の第一の導体層３１とをかしめて保持し、電気的な接続を図ることを可能としている。
【００６２】
また、第一の超電導ケーブル１０Ａの第一の超電導導体層１３０と三本の接続用ケーブル３０の第二の導体層３３とを接続する第二の接続端子は、上記第一の接続端子４０Ｈの各凹部の内径が第一の超電導導体層１３０及び第二の導体層３３の外径に対応する大きさである点を除けば第一の接続端子４０Ｈと同一の構造であるため詳細な説明は省略する。
また、第二の超電導ケーブル１０Ｂと三本の接続用ケーブル３０の接続も、上記第一及び第二の接続端子４０Ｈが使用される。
なお、上述した接続用ケーブル３０を複数本使用する構成は、前述した実施形態及び後述する実施形態のいずれにも適用可能である。
【００６３】
［第五の実施形態］
前述した、超電導ケーブルの中間接続部２０の第一の超電導ケーブル１０Ａのフォーマ１４０と第二の超電導ケーブル１０Ｂのフォーマ１４０とは分離されたままの状態であったが、これらのフォーマ１４０同士は接続しても良い。
第一の超電導ケーブル１０Ａのフォーマ１４０と第二の超電導ケーブル１０Ｂのフォーマ１４０は、それぞれ段剥ぎにより延出され、その先端部同士を接続部１４１で接続する。
この接続部１４１は、例えば、互いのフォーマ１４０の内側に棒状の鋼材の一端部と他端部とを挿入し、各フォーマ１４０を円筒状の導電性金属管の一端部と他端部とから挿入して、外部からかしめることにより形成することができる。なお、接続部１４１については、フォーマ１４０同士を溶接で接続して形成しても良い。また、フォーマ１４０同士の良好な導通性が要求されない場合には、フックなどの掛止構造により連結しても良い。
【００６４】
このように、第一の超電導ケーブル１０Ａのフォーマ１４０と第二の超電導ケーブル１０Ｂのフォーマ１４０とを接続部１４１により接続して接続構造としての中間接続部２０を形成する場合は、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂが何らかの要因により伸縮を生じた場合に、フォーマ１４０同士が各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂをある程度拘束することになるが、これにより、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層１３０，１５０と接続用ケーブル３０との接続部分に生じる負荷を低減し、超電導導体層１３０，１５０の保護を図ることが可能となる。
なお、図１４に示すように、接続用ケーブル３０を螺旋状ではなく、弛ませて接続した場合にも、フォーマ１４０同士の接続は有効である。
また、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂのフォーマ１４０同士を接続する構成は、前述した実施形態及び後述する実施形態のいずれにも適用可能である。
【００６５】
［第六の実施形態］
第六の実施形態として、組立に適した超電導ケーブルの接続構造としての中間接続部２０Ｉとその組み立て方法について図１５〜図１７に基づいて説明する。
この中間接続部２０Ｉは、円筒状の外管２１２Ｉがその長手方向中央部にベローズ構造２１７Ｉ（蛇腹構造）を備える断熱容器２１Ｉを使用することを特徴としている。なお、これら以外の構成ついては、前述した中間接続部２０と同一なので、同符号を付して重複する説明は省略する。
【００６６】
断熱容器２１Ｉの外管２１２Ｉはその両端部を閉塞する側板２１４が、内管２１１の側板２１３よりも外側となる構造としなければならないことから、内管２１１よりも外管２１２Ｉの方が長くなるように設定する必要がある。一方、内管２１１よりも外管２１２Ｉの方が長くなると、側板２１３を内管２１１の両端部に取り付ける作業を行う場合に、その取り付け位置が外管２１２Ｉの内側となるので、作業が非常に困難となる。
そこで、外管２１２Ｉの中央部にベローズ構造２１７Ｉを設け、伸縮変形を容易にしてる。これにより、側板２１３を内管２１１の両端部に取り付ける作業を行う際には、ベローズ構造２１７Ｉを圧縮して、内管２１１の両端部が外管２１２Ｉの内側に隠れない状態として取り付け作業を容易にする。
また、外管２１２Ｉの両端部に側板２１４を取り付ける作業を行う場合には、ベローズ構造２１７Ｉを伸張して、側板２１４が側板２１３よりも外側となるように配置した状態で外管２１２Ｉへの取り付けが可能となるようにしている。
【００６７】
上記断熱容器２１Ｉを用いた中間接続部２０Ｉの組み立てについて説明する。
まず、図１５に示すように、第一と第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂを互いの接続端部を向かい合わせにして、各層の段剥ぎを行い、第一と第二の超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの断熱内管１２１及び断熱外管１２２に断熱容器２１Ｉの側板２１３，２１４を溶接等によって接続する。
そして、断熱容器２１Ｉの内管２１１及び外管２１２Ｉの内側において、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂと接続用ケーブル３０とを第一及び第二の接続端子４０Ａ，４０Ｂにより接続する。この時、接続用ケーブル３０を引き延ばしておき、内管２１１及び外管２１２Ｉの端部の外側又は外側近傍で、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂと接続用ケーブル３０との接続作業を行う。また、断熱容器２１Ｉの外管２１２Ｉはベローズ構造２１７Ｉを収縮状態としておく。
【００６８】
次に、図１６に示すように、断熱容器２１Ｉの内管２１１の両端部に、金属Ｕタイトシール（登録商標）を介してボルト等の締結手段により側板２１３をフランジ接続する。
さらに、図１７に示すように、断熱容器２１Ｉの外管２１２Ｉのベローズ構造２１７Ｉを引き延ばし、外管２１２Ｉの両端部に、金属Ｕタイトシール（登録商標）を介してボルト等の締結手段により側板２１４をフランジ接続する。
なお、断熱容器２１のフランジ接続前に、各接続端子４０Ａ，４０Ｂ及び露出した導体層３１，３３及び超電導導体層１３０，１５０の周囲に絶縁構造を施すことは、前述した接続構造２０の場合と同様である。
そして、断熱管１２の断熱内管１２１と断熱外管１２２の間及び断熱容器２１Ｉの内管２１１と外管２１２Ｉの間の真空引きを行い、中間接続部２０Ｉの組み立てが完了する。
【００６９】
このように、中間接続部２０Ｉは、断熱容器２１Ｉの外管２１２Ｉにベローズ構造２１７Ｉを備えているので、外管２１２Ｉを収縮させて内管２１１の側板２１３のフランジ接続を行うことができ、さらに、外管２１２Ｉを伸長させて外管２１２Ｉの側板２１４のフランジ接続を行うことができるので、作業性を高め、中間接続部２０Ｉの布設作業の負担軽減を実現することが可能である。
なお、上記断熱容器２１Ｉの構造は、前述した全ての実施形態において適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０Ａ  第一の超電導ケーブル
１０Ｂ  第二の超電導ケーブル
２０，２０Ｃ  中間接続部（接続構造）
２１，２１Ｉ  断熱容器
２１２Ｉ  外管
２１７Ｉ  ベローズ構造
３０  接続用ケーブル
３０Ｃ  分岐ケーブル
３１  第一の導体層
３３  第二の導体層
３２，３４  電気絶縁層
４０Ａ，４０Ｃ，４０Ｆ，４０Ｈ  第一の接続端子
４０Ｂ，４０Ｄ，４０Ｇ  第二の接続端子
４０Ｅ  接続端子
１００  超電導線
１１３，１１５  電気絶縁層
１３０  超電導導体層
１３０，１５０  超電導導体層
１３１，１５１，３１１，３３１  スリーブ
１５０  超電導導体層
４１１Ａ，４１２Ａ，４１３Ｃ，４２１Ａ，４２２Ａ  凹部
４１１Ｅ，４１２Ｅ  貫通孔
【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】
0006774830.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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