(57)【要約】【課題】超電導ケーブルのケーブルコアをジョイント接続する際に、接続部での発熱による温度上昇を防止する。【解決手段】超電導層１２を有するケーブルコア１０を外筒の内部空間に挿通していると共に、該内部空間を冷媒を流通させた冷媒層としている超電導ケーブルにおいて、ケーブルコア１０の超電導層１２同士をジョイントして導通を図る構造であって、ケーブルコア１０の超電導層１２同士を接合して外嵌した導体接続スリーブ（導体接続部）１９の外周にジョイント絶縁層２０を設けていると共に、ジョイント絶縁層２０の内部には、冷媒層と導体接続スリーブ１９とを連通する冷媒通路Ｓを形成し、導体接続スリーブでの発熱を冷媒通路Ｓを通じて冷媒層へと熱放散させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温で使用する超電導ケーブル同士あるいは超電導ケーブルの端末と常電導ケーブルとのジョイント構造であって、
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブルの導体と常電導ケーブルの導体との導体接続部の外周にジョイント絶縁層が設けられ、該ジョイント絶縁層に少なくとも１本の導体接続部冷却用の冷媒通路が設けられていることを特徴とする超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項２】
上記超電導ケーブルは、長尺な芯材からなるフォーマの外周面に上記導体となる超電導層を設けていると共に該超電導層の外周に絶縁層を設けているケーブルコアを、外筒の内部空間に挿通し、該内部空間を冷媒が流通される冷媒層としている構造であって、
上記冷媒層に上記ジョイント絶縁層が露出され、該ジョイント絶縁層の冷媒通路に上記冷媒層の冷媒が流通されている請求項１に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項３】
上記ジョイント絶縁層は、冷媒含浸紙の積層体からなる請求項１または請求項２に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項４】
上記導体接続部は、突き合わせ配置する両側の上記導体の外周面に導体接続スリーブを圧縮接合して形成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項５】
上記ジョイント絶縁層に設けられる上記冷媒通路の内周側開口を上記導体接続スリーブの外周面に沿わせ、直接に冷媒を導体接続スリーブの外周面と接触させる形状としている請求項４に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項６】
上記ジョイント絶縁層に設けられる上記冷媒通路は、該ジョイント絶縁層の側端面に開口している冷媒流入口と上記導体接続スリーブの外周面側の開口とを結ぶ傾斜通路としている請求項４または請求項５に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項７】
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブル導体と常電導ケーブルとの導体接続部の外周に配置される上記ジョイント絶縁層は、上記冷媒通路が設けられた絶縁樹脂成形品より形成している請求項１に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項８】
上記超電導ケーブルと常電導ケーブルとの導体接続部では、上記常電導ケーブルの固定用樹脂ユニットより該常電導ケーブルの導体を突出させ、該導体と超電導ケーブルの導体との導体接続部の外周に、上記ジョイント絶縁層が配置されると共に、該ジョイント絶縁層の端面と上記固定用樹脂ユニットの外側端面とを接合させ、該接合面に上記冷媒通路を設けている請求項１乃至請求項６のいずれか１項の記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項９】
上記ジョイント絶縁層と固定用樹脂ユニットとの接合面は傾斜面とし、固定用樹脂ユニットの外側端面に上記冷媒通路用の溝を設けている請求項８に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１０】
極低温で使用する超電導ケーブル同士あるいは超電導ケーブルの端末と常電導ケーブルとのジョイント構造であって、
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブルの導体と常電導ケーブルの導体との導体接続部は、突き合わせ配置されると共にその外周面が導体接続スリーブで圧縮接合され、該導体接続スリーブの外周面あるいは内部に埋設して発熱量低減用として超電導線材を配置し、上記導体接続スリーブあるいは超電導線材の外周にジョイント絶縁層が設けられている超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１１】
上記発熱量低減用として用いる超電導線材の両端は、接続する両側の導体と電気接続させ、低抵抗回路を形成させている請求項１０に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１２】
上記超電導線材は上記導体接続スリーブの外周面に縦沿えあるいは螺旋状に巻き付けて半田付けしている請求項１０または請求項１１に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１３】
極低温で使用する超電導ケーブル同士あるいは超電導ケーブルの端末と常電導ケーブルとのジョイント構造であって、
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブルの導体と常電導ケーブルの導体との導体接続部は、突き合わせ配置されて溶接で電気接続されていると共に、該導体接続部の外周面に発熱量低減用として超電導線材が縦沿えあるいは巻き付けられ、その外周にジョイント絶縁層が設けられている超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１４】
上記ジョイント絶縁層に少なくとも１本の冷媒通路を形成している請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１５】
上記超電導ケーブルと常電導ケーブルとの導体接続部では、上記常電導ケーブルの固定用樹脂ユニットより該常電導ケーブルの導体を突出させ、該導体と超電導ケーブルの導体との導体接続部の外周に、上記ジョイント絶縁層が配置されると共に、該ジョイント絶縁層の端面と上記固定用樹脂ユニットの外側端面とを接合させ、該接合面に上記冷媒通路を設けている請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項の記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１６】
上記ケーブルコアの導体層は、超電導線材を螺旋状に巻き付けた層を多層に備え、該ケーブルコアの端末では上記フォーマおよび多層の超電導層が段階的に露出され、上記導体接続スリーブの内周面が段階的に露出される各層の導体と接合され、あるいは上記接続する導体外周面に配置される発熱量低減用の超電導線材が上記段階的に露出されている各層の導体と接合されている請求項４乃至請求項１５のいずれか１項に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【請求項１７】
上記超電導ケーブルは、上記外筒内を流通する液体窒素からなる冷媒層中に上記ケーブルコアを複数本挿通させ、これら各ケーブルコアは上記絶縁層の外周に超電導線材を配置したシールド層、該シールド層の外周に絶縁材からなる保護層を備え、
該ケーブルコア電線の超電導層からなる導体を、それぞれ他の超電導ケーブルのケーブルコアの超電導層からなる導体あるいは常電導ケーブルの導体と、上記ジョイント絶縁層で被覆される上記導体接続部を介して接続されている請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の超電導ケーブルのジョイント構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導ケーブルのジョイント構造に関し、詳しくは、超電導ケーブルのケーブルコアの端部を相手側導体とジョイント接続する際に、導体接続部分での過熱を効果的に防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、都市部などにおいて電力消費量が増加する傾向にあり地中送電の大容量化が必要となることから、電流密度が従来のケーブルの約１００倍と大きい超電導ケーブルの開発が進められている。上記超電導ケーブルは、特開２００２−１４０９４３号公報等に開示されているように、超電導体を有するケーブルコアを外筒の内部空間に複数挿通していると共に、該外筒の内部空間は液体窒素等を流通させた冷媒層とした構造となっている。
ところで、上記超電導ケーブルを実際に地中に布設しようと思えば、所定の長さの超電導ケーブルを繋ぎ合わせて配索する必要が生じるが、研究段階にある超電導ケーブルの好適なジョイント方法については未だ提案されていないのが現状である。なお、従来の超電導ではない電力ケーブルを相手側の電力ケーブルとジョイント接続する際は、図１１に示すように、電力ケーブル１の端部で露出させた導体２同士を突き合わせた状態で導体接続スリーブ３により外嵌接続し、その外周を油浸紙４で包囲している（特開平７−３３５３５８号公報）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４０９４３号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平７−３３５３５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示された従来の電力ケーブル１のジョイント方法を用いて超電導ケーブルのケーブルコア同士をジョイント接続しようとすると、常電導体である導体接続スリーブ３と超電導体とを接続させることとなる。すると、常電導体と超電導体の間の接続部分において抵抗値が増加するため発熱量が増大し、ケーブルコアを包囲する冷媒のバブル化による冷媒含浸紙の破壊の恐れや、ケーブルの超電導性能を維持するために大容量の冷凍機を準備する必要が生じる問題がある。
さらには、常電導体の導体接続スリーブと超電導体との接続部分において抵抗値が増大することにより、超電導ケーブル全体の電流容量が小さくなってしまう問題も発生する。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、超電導ケーブルのケーブルコアをジョイント接続する際に、接続部での発熱による温度上昇を防止することを課題とすると共に、該接続部での電流抵抗を抑えて発熱量自体を低減することも課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、第１に、極低温で使用する超電導ケーブル同士あるいは超電導ケーブルの端末と常電導ケーブルとのジョイント構造であって、
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブルの導体と常電導ケーブルの導体との導体接続部の外周にジョイント絶縁層が設けられ、該ジョイント絶縁層に少なくとも１本の導体接続部冷却用の冷媒通路が設けられていることを特徴とする超電導ケーブルのジョイント構造を提供している。
なお、本発明における常電導ケーブルには、リード棒、電流リード等の接続棒や導体引き出し棒などの金属棒も含まれる。
【０００８】
上記構成とすると、上記ジョイント絶縁層に形成された上記冷媒通路に冷媒が流入することで、上記導体接続部で発生した熱が、冷媒通路の冷媒を通じて冷却されるので、導体接続部での過熱を防止することができる。
【０００９】
上記超電導ケーブルは、長尺な芯材からなるフォーマの外周面に上記導体となる超電導層を設けていると共に該超電導層の外周に絶縁層を設けているケーブルコアを、外筒の内部空間に挿通し、該内部空間を冷媒が流通される冷媒層としている構造であって、
上記冷媒層に上記ジョイント絶縁層が露出され、該ジョイント絶縁層の冷媒通路に上記冷媒層の冷媒が流通されている。
【００１０】
上記構成とすると、上記導体となる超電導層を有するケーブルコアを冷却する冷媒を上記ジョイント絶縁層の冷媒通路に流入するに兼用させることができる。
【００１１】
上記ジョイント絶縁層は、冷媒含浸紙の積層体からなると好ましい。即ち、冷媒を含浸させた積層体を上記ジョイント絶縁層とすることで、ジョイント絶縁層自体によっても導体接続部を直接的に冷却することができるので、上記冷媒通路による導体接続部の冷却効果との相乗効果を奏することができる。
【００１２】
上記導体接続部は、突き合わせ配置する両側の上記導体の外周面に導体接続スリーブを圧縮接合して形成されていると好ましい。即ち、該導体接続スリーブにより突き合わせ配置された導体を外嵌することにより、ジョイント状態を機械的に安定して保持することができる。
【００１３】
上記ジョイント絶縁層に設けられる上記冷媒通路の内周側開口を上記導体接続スリーブの外周面に沿わせ、直接に冷媒を導体接続スリーブの外周面と接触させる形状としている。
【００１４】
つまり、対向配置された上記各導体は上記導体接続スリーブで外嵌されて接続され、その導体接続スリーブにおいて発熱が生じるが、上記構成とすると、上記冷媒通路が内周側開口により導体接続スリーブと連通していることで、上記冷媒通路に存在する冷媒が上記内周側開口を通じて上記導体接続スリーブの外周面を直接的に冷却することができ冷却効率が向上し、上記導体接続スリーブの過熱を効果的に防止することができる。
【００１５】
上記ジョイント絶縁層に設けられる上記冷媒通路は、該ジョイント絶縁層の側端面に開口している冷媒流入口と上記導体接続スリーブの外周面側の開口とを結ぶ傾斜通路としている。
【００１６】
上記冷媒通路をケーブル長手方向に対して直角に形成して大きな屈曲点を設けてしまうと、上記導体に印加された電圧により絶縁層と冷媒通路との境界に生じる沿面電界が増大し、周囲に生じた電界の等電位面が上記屈曲点で平行に維持することができずに電界が臨界値を超えてしまう恐れがあるが、上記のように、上記冷媒通路を傾斜通路としているので、当該境界面での電界を緩和する効果がある。
【００１７】
また、上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブル導体と常電導ケーブルとの導体接続部の外周に配置される上記ジョイント絶縁層は、上記冷媒通路が設けられた絶縁樹脂成形品より形成してもよい。即ち、必ずしも冷媒含浸紙の積層体でなくとも構わない。
【００１８】
上記超電導ケーブルと常電導ケーブルとの導体接続部では、上記常電導ケーブルの固定用樹脂ユニットより該常電導ケーブルの導体を突出させ、該導体と超電導ケーブルの導体との導体接続部の外周に、上記ジョイント絶縁層が配置されると共に、該ジョイント絶縁層の端面と上記固定用樹脂ユニットの外側端面とを接合させ、該接合面に上記冷媒通路を設けている。
【００１９】
上記構成とすると、上記固定用樹脂ユニットの導体と上記超電導ケーブルとを接続する箇所において、固定用樹脂ユニットとジョイント絶縁層との接合面に冷媒通路を設けることで、簡単に冷媒通路を形成できると共に、上記導体接続部で発生した熱を、上記冷媒通路に熱放散することができ、導体接続部での過熱を防止することができる。
なお、上記固定用樹脂ユニットの上記絶縁固定部は、耐熱性に優れていると共に硬化収縮率が小さく（寸法安定性が高く）接着力に優れたエポキシ系樹脂で形成していると好ましい。
【００２０】
上記ジョイント絶縁層と固定用樹脂ユニットとの接合面は傾斜面とし、固定用樹脂ユニットの外側端面に上記冷媒通路用の溝を設けている。
【００２１】
上記冷媒通路用の溝をケーブル長手方向に対して直角に形成して大きな屈曲点を設けてしまうと、上記導体に印加された電圧により絶縁層と冷媒通路との境界に生じる沿面電界が増大し、周囲に生じた電界の等電位面が上記屈曲点で平行に維持することができずに電界が臨界値を超えてしまう恐れがあるが、上記のように、上記冷媒通路用の溝を傾斜面に設けているので、当該境界面での電界を緩和する効果がある。
上記冷媒通路をケーブル長手方向に対して直角に形成して大きな屈曲点を設けてしまうと、上記導体を流れる電流により周囲に生じた電界の等電位面が上記屈曲点で平行に維持することができずに電界が臨界値を超えてしまう恐れがあるが、上記のように、上記冷媒通路を傾斜面である接合面に設けているので、ジョイント絶縁層において電界の等電位面を略平行に維持し易くなり、電界の増大を防止することができる。
【００２２】
本発明は第２に、極低温で使用する超電導ケーブル同士あるいは超電導ケーブルの端末と常温で使用する常電導ケーブルとのジョイント構造であって、
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブルの導体と常電導ケーブルの導体との導体接続部は、突き合わせ配置されると共にその外周面が導体接続スリーブで圧縮接合され、該導体接続スリーブの外周面あるいは内部に埋設して発熱量低減用として超電導線材を配置し、上記導体接続スリーブあるいは超電導線材の外周にジョイント絶縁層が設けられている超電導ケーブルのジョイント構造を提供している。
【００２３】
上記構成とすると、上記導体接続スリーブ自体よりも該導体接続スリーブの外面または内面に接続している上記超電導線材の方が遥かに抵抗値が低いことから、上記超電導ケーブルの導体（超電導体）からの電流は導体接続スリーブよりも優先して上記超電導線材に流れるので、発熱量を低減させることができる。また、導体接続部分において、抵抗値が低い上記超電導線材に優先して電流が流れることにより超電導ケーブル全体の電流容量の低下も防止することができる。
【００２４】
上記発熱量低減用として用いる超電導線材の両端は、接続する両側の導体と電気接続させ、低抵抗回路を形成させている。
【００２５】
上記構成とすると、上記抵抗の少ない超電導線材が超電導ケーブルの導体同士の接続をダイレクトで架橋して発熱を低減させることができると共に、導体接続部スリーブにより安定してジョイント状態を保持することができる。
なお、上記超電導線材は上記導体接続スリーブの外周面に縦沿えあるいは螺旋状に巻き付けて半田付けしていると好適である。
【００２６】
本発明は第３に、極低温で使用する超電導ケーブル同士あるいは超電導ケーブルの端末と常温で使用する常電導ケーブルとのジョイント構造であって、
上記超電導ケーブルの導体同士あるいは超電導ケーブルの導体と常電導ケーブルの導体との導体接続部は、突き合わせ配置されて溶接で電気接続されていると共に、該導体接続部の外周面に発熱量低減用として超電導線材が縦沿えあるいは巻き付けられ、その外周にジョイント絶縁層が設けられている超電導ケーブルのジョイント構造を提供している。
【００２７】
上記構成とすると、上記導体接続スリーブ自体よりも該導体接続スリーブの外面または内面に接続している上記超電導線材の方が遥かに抵抗値が低いことから、上記ケーブルコアの超電導層からの電流は導体接続スリーブよりも優先して上記超電導線材に流れるので、発熱量を低減させることができる。また、導体接続部分において、抵抗値が低い上記超電導線材に優先して電流が流れることにより超電導ケーブル全体の電流容量の低下も防止することができる。
【００２８】
また、上記第２の発明および第３の発明においても、上記ジョイント絶縁層に少なくとも１本の冷媒通路を形成している構成とすると、発熱量の低減効果と相まって冷媒通路による熱拡散の効果も得られるので熱対策上さらに好ましい。
【００２９】
あるいは、上記第２の発明および第３の発明においても、上記超電導ケーブルと常電導ケーブルとの導体接続部では、上記常電導ケーブルの固定用樹脂ユニットより該常電導ケーブルの導体を突出させ、該導体と超電導ケーブルの導体との導体接続部の外周に、上記ジョイント絶縁層が配置されると共に、該ジョイント絶縁層の端面と上記固定用樹脂ユニットの外側端面とを接合させ、該接合面に上記冷媒通路を設けていると、簡単に冷媒通路を形成できると共に、導体接続部の過熱を防止でき好ましい。
【００３０】
上記ケーブルコアの導体層は、超電導線材を螺旋状に巻き付けた層を多層に備え、該ケーブルコアの端末では上記フォーマおよび多層の超電導層が段階的に露出され、上記導体接続スリーブの内周面が段階的に露出される各層の導体と接合され、あるいは上記接続する導体外周面に配置される発熱量低減用の超電導線材が上記段階的に露出されている各層の導体と接合されている。このように、超電導層が段階的に露出されることで導体接続スリーブが各層の超電導層と安定して導通することが可能となる。
【００３１】
また、具体的構成として、上記超電導ケーブルは、上記外筒内を流通する液体窒素からなる冷媒層中に上記ケーブルコアを上記超電導ケーブルは、上記外筒内を流通する液体窒素からなる冷媒層中に上記ケーブルコアを複数本挿通させ、これら各ケーブルコアは上記絶縁層の外周に超電導線材を配置したシールド層、該シールド層の外周に絶縁材からなる保護層を備え、
該ケーブルコア電線の超電導層からなる導体を、それぞれ他の超電導ケーブルのケーブルコアの超電導層からなる導体あるいは常電導ケーブルの導体と、上記ジョイント絶縁層で被覆される上記導体接続部を介して接続されている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
実施形態の超電導ケーブル１００は、図１（Ａ）に示すように、内側からコルゲート内管１５、断熱層１６、コルゲート外管１７、防食層１８を円筒状に積層して断熱管となる外筒７０を形成しており、該外筒７０の内部空間を冷媒層Ｒとすると共にケーブルコア１０を３本挿通している。コルゲート内管１５およびコルゲート外管１７はステンレス製のコルゲート筒形状で、防食層１８はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などを用いている。なお、冷媒層Ｒに用いる冷媒は、液体窒素や液体ヘリウム等を用いている。
ケーブルコア１０は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、銅線を撚り合わせたフォーマ１１を中心として超電導層１２となる超電導体を螺旋状に巻き付け、超電導層１２の外周に絶縁層１３とシールド層１４と保護層（図示せず）を巻き付けている。
【００３３】
フォーマ１１は、ケーブルコア１０の機械的特性（剛性や曲げ特性など）を維持し、かつ、フォーマ内部の渦電流損失を低減すべく、素線絶縁された銅線を多数撚り合わせて形成している。また、フォーマ１１の外周には超電導層１２が巻き付けられており、超電導層１２の方が遥かに抵抗値が低いので、フォーマ１１よりも優先して超電導層１２に電流が流れる。但し、過電流が流れて臨界電流Ｉｃを超えると超電動体１２の抵抗値が拡大し、フォーマ１１にも電流が流れることとなり、フォーマ１１が安全用バイパスの役目を果たすことになる。なお、フォーマ１１の材料は銅以外の金属でも構わない。
超電導層１２は、図１（Ｃ）に示すように、Ｂｉ−２２２３（ビスマス２２２３系）の超電導フィラメント１２ｂを銀１２ａ（または銀合金）で被覆してテープ状の線材を形成している。超電導フィラメント１２ｂとしては、イットリウム系、タリウム系、ビスマス系の酸化物等のセラミック材でもよい。
【００３４】
絶縁層１３は、ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面にクラフト紙を接合したＰＰＬＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｐａｐｅｒ）に冷媒を含浸しており、低温絶縁方式としている。その他、ポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルム等の合成紙などを用いてもよい。
シールド層１４は、超電導層１２と同様の構成であって、超電導層１２と反対方向の電流が流れて磁場をキャンセルする役目を果たしている。
【００３５】
次に、超電導ケーブル１００のケーブルコア１０をジョイント接続する際の第１実施形態について説明する。
図２（Ａ）に示すように、対向する２本のケーブルコア１０のフォーマ１１及び超電導層１２は各層が導体接続スリーブ１９に接続できるように階段状に露出させており、その状態でフォーマ１１同士を突き合わせ、円筒状で金属製（銅ＣｕやアルミニウムＡｌなど）からなる導体接続スリーブ１９で外嵌接続し導体接続部としている。
導体接続スリーブ１９と超電導層１２とは半田等で電気的に接合されていると共に、導体接続スリーブ１９とフォーマ１１とは圧縮接合されている。
そして、導体接続スリーブ１９を覆うようにして第１・第２冷媒含浸紙２０Ａ、２０Ｂを巻き付けてジョイント絶縁層２０としている。なお、第１・第２冷媒含浸紙２０Ａ、２０Ｂの材料は、絶縁層１３と同様に、ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面にクラフト紙を接合したＰＰＬＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｐａｐｅｒ）であってもよいし、クラフト紙であってもよい。
【００３６】
詳しくは、図２（Ａ）に示すように、導体接続スリーブ１９の長手方向に２つに分けて第１冷媒含浸紙２０Ａを巻き付けた状態で、図２（Ｂ）に示すように、第１冷媒含浸紙２０Ａの外周面にスペーサ２１を周方向に間隔をあけて配置し、その上から第２冷媒含浸紙２０Ｂを巻き付けることにより、冷媒通路Ｓを有するジョイント絶縁層２０を形成している。
この際、ジョイント絶縁層２０の端部側面２０ｃは、ケーブルコア１０の長手方向に直角とならないように傾斜面として滑らかに連続するように形成している。
ジョイント絶縁層２０の端部側面２０ｃをケーブル長手方向に対して直角に形成して大きな屈曲点を設けてしまうと、超電導層１２に印加された電圧によりジョイント絶縁層２０の端部側面２０ｃの境界に生じた沿面電界が増大し、周囲に生じた電界の等電位面が上記屈曲点で平行に維持することができずに電界が臨界値を超えてしまう恐れがあるが、上記のように、ジョイント絶縁層２０の端部側面２０ｃをケーブルコア１０と滑らかに連続させているので、当該境界面での電界を緩和する効果がある。
【００３７】
また、図２（Ａ）に示すように、冷媒通路Ｓは、水平部Ｓａと傾斜部Ｓｂとを備え、水平部Ｓａ端部を冷媒層Ｒと連通させていると共に傾斜部Ｓｂの端部を導体接続スリーブ１９の外面に連続させている。なお、傾斜部Ｓｂを垂直にせず傾斜させているのは、上述のジョイント絶縁層２０の端部側面２０ｃを傾斜させているのと同様の理由による。
【００３８】
上記構成とすると、対向する各ケーブルコア１０の各超電導層１２が、常電導材である導体接続スリーブ１９で外嵌されて接続されているため、導体接続スリーブ１９において発熱が生じるが、コルゲート内管１５の内部空間である冷媒層Ｒの冷媒がジョイント絶縁層２０に形成された冷媒通路Ｓに流入することで、上記発生した熱が冷媒通路Ｓ内での冷媒の対流を通じて冷媒層Ｒに放散されるので、導体接続スリーブ１９での過熱を防止することが可能となる。
なお、本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、冷媒通路Ｓを周方向に複数設けているが、その数に限定はなく例えば１つであっても構わない。また、スペーサ２１の介在位置は、冷媒含浸紙２０Ａ、２０Ｂを積層して巻き付けられた上記絶縁層の内部に設けると好適であるが、ケーブルコア１０の外周面とジョイント絶縁層２０のと間に設けても構わない。さらに、ジョイント絶縁層２０として絶縁樹脂成形品を用いてもよい。
【００３９】
図３は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、ジョイント絶縁層２０’においてケーブルコア１０の長手方向に延在する冷媒通路Ｓ’を導体接続スリーブ１９との連続部分で連通させている点である。
【００４０】
冷媒通路Ｓ’は、端部Ｓｆ’を冷媒層Ｒに連通した水平部Ｓａ’と、該水平部Ｓａ’に連続し先端を導体接続スリーブ１９の外面に連続させている傾斜部Ｓｂ’と、端部Ｓｇ’を冷媒層Ｒに連通した水平部Ｓｄ’と、該水平部Ｓｄ’に連続し先端を導体接続スリーブ１９の外面に連続させている傾斜部Ｓｅ’と、対向する傾斜部Ｓｂ’、Ｓｅ’の先端同士を連通させる連通部Ｓｃ’とを備えている。
【００４１】
詳しくは、導体接続スリーブ１９の長手方向に２つに分けて第１冷媒含浸紙２０Ａを巻き付けた状態で、第１冷媒含浸紙２０Ａの外周面にスペーサを周方向に間隔をあけて配置し、その上から第２冷媒含浸紙２０Ｂ’を巻き付けることにより、冷媒通路Ｓ’を有するジョイント絶縁層２０’を形成している。この際、傾斜部Ｓｂ’、Ｓｅ’の先端間においても導体接続スリーブ１９の外面にスペーサを周方向に間隔をあけて配置して第２冷媒含浸紙２０Ｂ’を巻きつけることにより、導体接続スリーブ１９の外面に連続した水平方向の連通部Ｓｃ’を形成することができる。
上記構成とすると、ジョイント絶縁層２０’外部の冷媒層Ｒに存在する冷媒が、冷媒通路Ｓ’の一端Ｓｇ’から流入して他端Ｓｆ’より流出することができるので、冷媒通路Ｓ’を冷媒が循環され、導体接続スリーブ１９の冷却効率を向上させることができる。
なお、他の実施形態は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４２】
図４は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、超電導ケーブル１００のケーブルコア１０が接続する相手側の導体を、外部部材に対して固定するための固定用樹脂ユニット３３の導体３１としている点である。
【００４３】
固定用樹脂ユニット３３は、アルミニウムＡｌあるいは銅Ｃｕからなる導体３１の周囲をエポキシ系樹脂からなる断面菱形状の絶縁固定部３２で包囲しており、絶縁固定部３２の端部より突出状態で露出した導体３１の先端接続部３１ａをケーブルコア１０の超電導層１２に外嵌接続している。そして、導体接続スリーブ１９の外面と絶縁固定部３２の端部側面３２ａとを覆うようにして冷媒含浸紙３０Ａ、３０Ｂを巻き付けてジョイント絶縁層３０としている。
【００４４】
詳しくは、絶縁固定部３２の端部側面３２ａに周方向に間隔をあけてスペーサ（図示せず）を配置した状態で、導体接続部となる導体３１の突出部分を覆うようにして第１冷媒含浸紙３０Ａを巻き付ける。その状態から、第１冷媒含浸紙３０Ａの外周面にもスペーサ（図示せず）を周方向に間隔をあけて配置し、その上から第２冷媒含浸紙３０Ｂを巻き付けることによりジョイント絶縁層３０を形成している。即ち、ジョイント絶縁層３０と絶縁固定部３２との接合面に冷媒層Ｒと連通する第１冷媒通路Ｓ１を形成していると共に、ジョイント絶縁層３０内部に第１冷媒通路Ｓ１と導体３１の先端接続部３１ａとを連通する第２冷媒通路Ｓ２を形成している。
また、第２冷媒通路Ｓ２は、第１冷媒通路Ｓ１と連通する水平部Ｓ２ａと、導体３１の先端接続部３１ａに連続する傾斜部Ｓ２ｂとを備えている。なお、第１冷媒通路Ｓ１の先端は導体３１に連通させているが、少なくとも第２冷媒通路Ｓ２に連通していればよく、必ずしも導体３１に連通させなくてもよい。
【００４５】
上記構成とすると、ケーブルコア１０外部の冷媒層Ｒの冷媒が第１冷媒通路Ｓ１を経由して第２冷媒通路Ｓ２に流入し、導体接続部となる導体３１の先端接続部３１ａで発生した熱を、第１冷媒通路Ｓ１および第２冷媒通路Ｓ２を介して冷媒層Ｒへと熱拡散することができ、導体接続部での過熱を防止できる。
なお、絶縁固定部３２は、耐熱性、寸法安定性および接着性の点からエポキシ系樹脂が好適に用いられるが、耐熱性に優れ、硬化収縮率が小さく（寸法安定性が高く）、接着力に優れた材料であれば特に限定されない。また、固定用樹脂ユニット３２の導体３１を超電導体としてもよい。
【００４６】
図５は第４実施形態を示す。
本実施形態は、導体接続スリーブ１９の外面に超電導線材４１を螺旋巻きした状態で半田付けし、ジョイント絶縁層４０には冷媒通路を設けていない。なお、超電導線材４１は図１（Ｃ）に示す超電導層１２と同様の構成であり、超電導線材４１は密に巻いても粗に巻いてもよい。また、超電導線材４１の両端４１ａはケーブルコア１０の超電導層１２に当接させている。
即ち、対向するケーブルコア１０の超電導層１２及びフォーマ１１を外嵌接続する導体接続スリーブ１９の外面に超電導線材４１を接続することで、導体接続スリーブ１９よりも抵抗値が小さい超電導線材４１に優先して電流が流れるので、導体接続スリーブ１９での発熱を低減することができる。
なお、本実施形態では超電導線材４１を螺旋巻きしているが、超電導線材４１を導体接続スリーブ１９の外面に縦添えするだけでもよい。さらに、超電導線材４１の端部は超電導層１２に当接していなくてもよい。また、本実施形態では超電導線材４１を超電導層１２に半田付けしているが、ジョイント絶縁層４０の巻き付けにより埋め込まれただけの状態としてもよい。さらには、超電導線材４１は導体接続スリーブ１９の内面側に配置してもよい。
なお、他の実施形態は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４７】
また、図６は上記第４実施形態の変形例を示し、導体接続スリーブ１９の外面の超電導線材４１およびその近傍のケーブルコア１０の外面を覆うように長手方向に２つに分けて第１冷媒含浸紙４０Ａを巻き付けた状態で、第１冷媒含浸紙４０Ａの外周面にスペーサ（図示せず）を周方向に間隔をあけて配置し、その上から第２冷媒含浸紙４０Ｂを巻き付けている。これにより、外部の冷媒層Ｒと導体接続スリーブ１９の外面の超電導線材４１とを連通する冷媒通路Ｓを有するジョイント絶縁層４０’を形成している。
上記構成とすると、ジョイント絶縁層４０’外部の冷媒が冷媒通路Ｓに流入するので、たとえ、導体接続スリーブ１９および超電導線材４１で発熱が生じても冷媒通路Ｓを通じて冷媒に熱拡散することができる。よって、導体接続スリーブ１９に超電導線材４１を設けることによる発熱量の低減効果と相まって効果的な熱対策を行うことができる。
【００４８】
図７は第５実施形態を示す。
本実施形態では、対向する各ケーブルコア１０のフォーマ１１同士を突き合わせた状態で溶接Ｙして接続すると共に、フォーマ１１および超電導層１２の外面に超電導線材５１を螺旋巻きし、超電導線材５１と超電導層１２とを半田付け等して電気接続を図っている。そして、その外周に冷媒含浸紙を巻き付けてジョイント絶縁層５０を形成している。
上記構成とすると、対向するケーブルコア１０の超電導層１２同士の電気接続を超電導線材５１で行っているので、電気接続の際の電気抵抗値が低く、接続部分での発熱を抑制することができる。また、電気接続に用いる超電導線材５１の剛性は低いものの、剛性を有するフォーマ１１同士を溶接接続しているので、接続部分の強度も安定して維持することができる。
なお、本実施形態では超電導線材５１を螺旋巻きしているが、超電導線材５１を超電導層１２およびフォーマ１１の外面に縦添えするだけでもよい。また、本実施形態では超電導線材５１を超電導層１２に半田付けしているが、ジョイント絶縁層５０の巻き付け力により埋め込まれただけの状態としてもよい。
なお、他の実施形態は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４９】
また、図８は上記第５実施形態の変形例を示し、超電導線材５１およびその近傍のケーブルコア１０の外面を覆うように長手方向に２つに分けて第１冷媒含浸紙５０Ａを巻き付けた状態で、第１冷媒含浸紙５０Ａの外周面にスペーサ（図示せず）を周方向に間隔をあけて配置し、その上から第２冷媒含浸紙５０Ｂを巻き付けている。これにより、外部の冷媒層Ｒと超電導線材５１とを連通する冷媒通路Ｓを有するジョイント絶縁層５０’を形成している。
上記構成とすると、ジョイント絶縁層５０’外部の冷媒が冷媒通路Ｓに流入するので、たとえ、超電導線材５１で発熱が生じても冷媒通路Ｓを通じて冷媒に熱拡散することができる。したがって、超電導線材５１を用いることによる発熱量の低減効果と相まって十分な熱対策を行うことができる。
【００５０】
図９は第６実施形態を示す。
第３実施形態との相違点は、固定用樹脂ユニット３３’の導体として、常電導体である導体６０に超電導体６１を螺旋巻きしたものとしていると共に、固定用樹脂ユニット３３’の超電導体６１とケーブルコア１０の超電導層１２とを導体接続スリーブ１９で外嵌接続し、その外面に超電導線材４１を螺旋巻きしている点である。
【００５１】
詳しくは、固定用樹脂ユニット３３は、アルミニウムＡｌあるいは銅Ｃｕからなる導体６０の周囲を超電導体６１で螺旋巻きしており、さらにその周囲をエポキシ系樹脂からなる断面菱形状の絶縁固定部３２で包囲していると共に、絶縁固定部３２の端部より導体６０と超電導体６１とを階段状に突出させている。
そして、導体６０の先端をケーブルコア１０のフォーマ１１と突き合わせた状態で、超電導体６１と超電導層１２とを導体接続スリーブ１９で外嵌接続していると共に、導体接続スリーブ１９の外面に超電導線材４１を螺旋巻きして半田接続している。
【００５２】
次いで、絶縁固定部３２の端部側面３２ａに周方向に間隔をあけてスペーサ（図示せず）を配置した状態で、超電導線材４１が設けられた導体接続スリーブ１９を覆うようにして第１冷媒含浸紙３０Ａを巻き付ける。その状態から、第１冷媒含浸紙３０Ａの外周面にもスペーサ（図示せず）を周方向に間隔をあけて配置し、その上から第２冷媒含浸紙３０Ｂを巻き付けることによりジョイント絶縁層３０を形成している。このようにして、ジョイント絶縁層３０と絶縁固定部３２との接合面に冷媒層Ｒと連通する第１冷媒通路Ｓ１を形成すると共に、ジョイント絶縁層３０内部に第１冷媒通路Ｓ１と超電導線材４１とを連通する第２冷媒通路Ｓ２を形成している。
なお、他の実施形態は第３実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５３】
図１０は第７実施形態を示す。
第６実施形態との相違点は、固定用樹脂ユニット３３’の導体６０とケーブルコア１０のフォーマ１１とを突き合わせて溶接Ｙすると共に、フォーマ１１、超電導体６１および超電導層１２の外面に超電導線材５１を螺旋巻きし、超電導線材５１と超電導層１２、６１とを半田付け等して電気接続を図っている点である。
そして、第３実施形態および第６実施形態と同様に、第１冷媒含浸紙３０Ａ、第２冷媒含浸紙３０Ｂを巻き付けて、第２冷媒通路Ｓ２および第１冷媒通路Ｓ１を有するジョイント絶縁層３０を形成している。
なお、他の実施形態は第３実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、超電導ケーブルのジョイント接続箇所に外装された上記ジョイント絶縁層において上記冷媒通路を形成することで、上記導体接続部で発生した熱が冷媒通路に流入した冷媒により熱放散されるので、導体接続部での過熱を防止することができる。また、上記導体接続部において、超電導線材を備えた導体接続スリーブで外嵌接続する、あるいは、超電導線材で直接接続することで、ジョイント部分での発熱量自体を低減させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態の超電導ケーブルの断面図、（Ｂ）はケーブルコアの斜視図、（Ｃ）は超電導体の斜視図である。
【図２】（Ａ）は第１実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図、（Ｂ）は直交方向の断面図である。
【図３】第２実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図である。
【図４】第３実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図である。
【図５】第４実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図である。
【図６】第４実施形態の変形例を示す断面図である。
【図７】第５実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図である。
【図８】第５実施形態の変形例を示す断面図である。
【図９】第６実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図である。
【図１０】第７実施形態の超電導ケーブルのケーブルコアの接続状態を示す長手方向の断面図である。
【図１１】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０      ケーブルコア
１１      フォーマ
１２      超電導層
１２ａ    銀
１２ｂ    超電導フィラメント
１３      絶縁層
１４      シールド層
１５      内管
１６      断熱層
１７      外管
１８      防食層
１９      導体接続スリーブ（導体接続部）
２０      ジョイント絶縁層
２０Ａ    第１冷媒含浸紙
２０Ｂ    第２冷媒含浸紙
２１      スペーサ
３３      固定用樹脂ユニット
４１、５１    超電導線材
７０      外筒
１００    超電導ケーブル
Ｒ        冷媒層
Ｓ        冷媒通路
Ｓ１      第１冷媒通路
Ｓ２      第２冷媒通路
【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】
2005011669.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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