(57)【要約】【課題】ジュール損及び侵入熱を低減することができる小型な超電導ケーブルの端末構造を提供する。【解決手段】端末用導体部100と、冷媒が貯留される冷媒槽21と、冷媒槽を断熱して収納する本体ケース2と、一端が冷媒槽内に配置され、他端が本体ケース外に配置される断熱管5と、断熱管における少なくとも本体ケース内に配置される部分の外周に配設される絶縁部4とを具える。端末用導体部100は、一端が常温側に配置される常電導導体6と、一端が常電導導体の他端と接続され、他端が冷媒槽内に配置される超電導導体1とを具える。断熱管5内に、冷媒が充填されるとともに、常電導導体6と超電導導体1との接続部が配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末用導体部と、
冷媒が貯留される冷媒槽と、
冷媒槽を断熱して収納する本体ケースと、
一端が冷媒槽内に配置され、他端が本体ケース外に配置される断熱管と、
断熱管における少なくとも本体ケース内に配置される部分の外周に配設される絶縁部とを具え、
端末用導体部は、
一端が常温側に配置される常電導導体と、
一端が常電導導体の他端と接続され、他端が冷媒槽内に配置される超電導導体とを具え、
断熱管内に、冷媒が充填されるとともに、常電導導体と超電導導体との接続部が配置されていることを特徴とする超電導ケーブルの端末構造。
【請求項２】
断熱管における絶縁部が配設されていない部分の外周に、断熱部を設けていることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項３】
断熱管の内部を冷媒槽内に連通させていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項４】
端末用導体部における超電導導体の内側に冷媒流路を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の超電導ケーブルの端末構造。
【請求項５】
端末用導体部における超電導導体の冷媒流路と断熱管の内部とを、超電導導体と常電導導体との接続部において連通させるとともに、断熱管の内部を冷媒槽内に連通させ、冷媒流路に冷媒槽内の冷媒を供給する供給手段を接続していることを特徴とする請求項４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、常温側と極低温側との間に配置される超電導ケーブルの端末構造に関するものである。特に、超電導ケーブルによる大容量送電を可能とする小型な超電導ケーブルの端末構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルの端末構造として、例えば、図５に示す構造のものが知られている(特許文献1参照)。図５は、従来の超電導ケーブルの端末構造を示す概略構成図である。この端末構造は、超電導ケーブルの端部に導電性の接続導体210を接続し、この接続導体210の端部をジョイント部270を介して常温側と電気的導通をとる引出導体(端末用導体部)220に電気的に接続する構造となっている。図５のものでは、引出導体220に接続導体210を接続しているが接続導体を介さずに、超電導ケーブルの端部を引出導体に接続する構成の場合もある。
【０００３】
さらに、端末構造は、接続導体210と引出導体220の一端側(接続導体210との接続側)とを収納する冷媒槽230と、冷媒槽230を覆う真空容器240と、真空容器240の常温側に突設される碍管250とを具える。
【０００４】
接続導体210と引出導体220は、通常、銅やアルミニウムなどの常電導材料にて形成され、引出導体220は冷媒槽230から真空容器240を介して碍管250に亘って配置される。なお、真空容器240により、冷媒槽230の周りに断熱層を形成している。引出導体220は、FRPなどの絶縁材からなる絶縁部260に内蔵される。
【０００５】
冷媒槽230には、ジョイント部270が配置されるとともに、このジョイント部270に接続される接続導体210の一端部と引出導体220の一端部とを冷却する液体窒素などの冷媒が満たされる。碍管250は、引出導体220の他端側が収納され、絶縁油などの絶縁流体が充填される。
【０００６】
【特許文献１】特開2002-238144号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超電導ケーブルは、液体窒素などの冷媒により極低温(例えば、約77K)に冷却することで超電導導体部分を超電導状態として抵抗を小さくし、大電流送電を可能にしている。一方、超電導ケーブル線路の外部にある電力機器は常温で利用されているため、超電導ケーブルの端部において極低温から常温に電流を引き出して電力機器などに電力の供給が行われたり、電力機器から超電導ケーブルに電力が供給されたりする。
【０００８】
ところが、超電導ケーブル線路の外部は常温であるため、超電導の状態で電流を引き出すことはできず、常電導材料からなる冷却された導体（前記した接続導体210および引出導体220）を介して常温側に電流を引き出すようにしている。
【０００９】
従って、常温側に接続される引出導体220は、超電導ケーブルと同等の電力を常温側に供給するべく、大電流が流されることになる。このとき、引出導体220は、極低温状態の超電導導体と比較して抵抗が大きく、大電流を流す場合、ジュール損が非常に大きくなる。
【００１０】
引出導体において大電流の通電によるジュール損を低減するには、引出導体の断面積(外径)を大きくして、抵抗を小さくすることが考えられる。しかし、引出導体の断面積の大径化に伴って、常温側から極低温側への熱侵入が大きくなり、極低温側において超電導状態を十分に維持できない恐れがある。そこで、超電導状態を十分に維持するべく、上記熱侵入を低減する必要がある。
【００１１】
しかし、例えば、冷媒槽に大型の冷凍機などを配置するなどして冷却能力を高めると、端末構造の大型化に加えて、高い冷却能力を維持するためのエネルギーが過大となり、超電導ケーブルを利用する効果が小さくなる。
【００１２】
また、大型冷凍機を設置せず、前記した接続導体210や引出導体220の長さを熱絶縁に十分な長さとすると、接続導体と引出導体の全体の長さが長尺化し、引出導体の断面積の大型化に加えて長さも大きくなる。そのため、上記の場合と同様に端末構造が大型化して、実用的な大きさにすることが困難となる。更に、引出導体の長尺化により熱侵入を低減してもジュール損が増大するため、送電ロスの低減効果は小さくなる。
【００１３】
加えて、引出導体の断面積を大径化した場合、それに伴ってブッシング（絶縁部）の外径も大きくなる。このとき、冷媒槽に配されるブッシングの一端側は、冷媒による冷却時の収縮応力が大きくなり割れ易くなるなどといった機械的強度面の問題もある。
【００１４】
以上のことから、上記従来の端末構造では、ジュール損及び常温側から極低温側への侵入熱の双方の低減を図ろうとすると、小型化することが困難であるという問題が生じる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、ジュール損及び熱侵入による送電ロスを低減しながら小型な超電導ケーブルの端末構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、超電導ケーブルと常温側との間の電力の送電を行うために超電導ケーブルと接続される超電導ケーブルの端末構造である。
【００１７】
本発明は、端末用導体部と、冷媒が貯留される冷媒槽と、冷媒槽を断熱して収納する本体ケースと、一端が冷媒槽内に配置され、他端が本体ケース外に配置される断熱管と、断熱管における少なくとも本体ケース内に配置される部分の外周に配設される絶縁部とを具える。
【００１８】
端末用導体部は、一端が常温側に配置される常電導導体と、一端が常電導導体の他端と接続され、他端が冷媒槽内に配置される超電導導体とを具える。断熱管内には、冷媒が充填され、常電導導体と超電導導体との接続部が配置される。
【００１９】
端末用導体部の超電導導体は、ジョイント部などを介して接続用導体に接続する構成としてもよい。この場合、接続用導体を超電導ケーブルの端部に接続する。また、接続用導体を介さずに超電導ケーブルの端部にジョイント部を介して端末用導体部の超電導導体を接続するようにしてもよい。
【００２０】
端末用導体部の超電導導体は、例えば、Bi2223系超電導材料からなる線材を中実フォーマ上に螺旋状に巻回した構成のものや、中空フォーマ上に同線材を巻き付けた構成などにすることができる。線材を螺旋状に巻回する場合、単層でも多層でもよく、多層とする場合、層間絶縁層を設けてもよい。層間絶縁層は、クラフト紙などの絶縁紙やPPLP(登録商標)などの半合成絶縁紙を巻回して設けることが挙げられる。なお、端末用導体部に接続用導体を接続する場合には、接続用導体は、超電導導体でも常電導導体でもよい。
【００２１】
本体ケースに設ける冷媒槽には、前記超電導導体の一部が配置され、この冷媒槽内に配置される超電導導体を冷却するようになっている。なお、端末用導体部に接続用導体を接続する場合には、この接続用導体も冷媒槽内に配置され、接続用導体が無い場合には超電導ケーブルの端部が配置される。冷媒槽に貯えられる冷媒としては、端末用導体部の超電導状態を維持するため、例えば液体窒素が挙げられる。
【００２２】
さらに、本発明の端末構造では、本体ケースで真空容器を構成し、この真空容器内に冷媒槽を配置させるようにすることが好ましい。このように、冷媒槽を真空容器内に配置させることにより、冷媒槽の周りに断熱層を形成できるので、超電導導体の超電導状態を効率良く維持できる。冷媒槽や本体ケースは、強度に優れるステンレスなどの金属で構成することが好ましい。冷媒槽内の冷媒は、加圧状態で循環させてもよい。
【００２３】
断熱管は、一端が冷媒槽内に配置され、他端が本体ケース外に配置される。断熱管の本体ケース外に配置させる部分とは、例えば、本体ケースに碍管を取り付ける場合には、碍管内に配置される部分と、この碍管から突出されている部分をいう。断熱管は、ステンレス製の外管と内管とからなる二重のコルゲート管の間に断熱材(例えばスーパーインシュレーション)を介在させ、二重管内を真空状態に保持したものを使用することが好ましい。
【００２４】
絶縁部は、断熱管における少なくとも本体ケース内に配置される部分の外周に配設される。具体的には、絶縁部は、その長さを断熱管よりも短くし、一端を冷媒槽内に配置させ、他端を本体ケース外に配置させることが好ましい。絶縁部の本体ケース外に配置させる部分は本体ケースに碍管を取り付ける場合には、この碍管内に納め、この碍管から出ないようにすることが好ましい。
【００２５】
絶縁部は、端末用導体部に印加される電圧と接地電位間の電位差に耐えるものを使用する。絶縁部は、絶縁性合成樹脂などの絶縁材料のみで形成してもよいし、ステンレスなどの金属筒の外周に絶縁材を具えた構成としてもよい。例えば、前者の場合、絶縁部は、断熱管と一体に形成してもよい。後者の場合、金属筒の内側に断熱管を配置させる。絶縁材料としては、例えば、エチレンプロピレンゴムなどの絶縁ゴム材料や、強化繊維プラスチック(FRP)などが挙げられる。FRPは、絶縁性能がより高くて好ましい。
【００２６】
絶縁部をステンレスなどの金属筒の外周に絶縁材を具えた構成とする場合には、金属筒と断熱管との間に気密状の空間部を形成することが好ましい。そして、この空間部に、冷媒槽の冷媒で液化しないヘリウムガスなどの不活性ガスを充填させることが好ましい。このように不活性ガスを充填させることにより、この空間部において、断熱管の外壁または金属筒の内面に霜が付くことを防止できる。
【００２７】
また、端末用導体部における超電導導体と常電導導体との接続部は断熱管内に配置させる。この場合、超電導導体と常電導導体とを接続しておいて、断熱管内部に超電導導体と常電導導体とを挿入することにより、断熱管内に超電導導体と常電導導体の接続部を配置させることができる。超電導導体と常電導導体とが接続された状態で、断熱管の常温側開口部を封止し、断熱管内から冷媒が漏れないようにする。
【００２８】
断熱管の内部に充填される冷媒としては、冷媒槽に充填される冷媒と同じものを使用することが好ましく、例えば、窒素を使用することができる。
【００２９】
さらに、断熱管における絶縁部が配設されていない部分の外周には断熱部を設けことが好ましい。断熱管における絶縁部が配設されていない部分とは、本体ケース外に配置されて常温の影響を受ける部分である。この断熱部は、碍管が設けられている場合には、この碍管より外側に設けることが好ましい。断熱部は、例えば、ウレタン樹脂、ガラスウールなどの断熱材により形成される。この断熱部により、端末用導体部の常電導導体に常温側から極低温側に温度勾配が付けやすくなり、常電導導体は超電導導体と接続する端部から常温側へと徐々に温度が上がり、超電導導体への侵入熱を軽減できる。
【００３０】
このように断熱部を設ける構成とする場合には、断熱部によって端末用導体部における常電導導体の低温側端部から常温側への温度勾配を所望の勾配にすることが可能となる。その結果、断熱管内における常電導導体の超電導導体との接続部の位置を、常温側からの熱侵入とジュール損とのバランスのとれる位置に設定しやすくなる。
【００３１】
さらに、断熱管は、超電導導体と常電導導体との接続部近くにおいて、管内に仕切壁を設けるようにしてもよいし、連通させるようにしてもよい。
【００３２】
断熱管内を連通させたままとする場合には、超電導導体と常電導導体の温度の違いにより温度勾配が生じ、低温側の管内部はほとんど液体冷媒（例えば液体窒素）となり、常温側の管内部はほとんどが気体冷媒（気体窒素）となる。
【００３３】
仕切壁を設ける場合は、常温側の管内に、窒素ガスなどの気体冷媒を充填するようにしてもよい。この場合、低温側に充填させている液体冷媒(液体窒素、例えば、約77K)よりも温度が高く常温よりも温度が低い状態、例えば、気体冷媒を約170Kに維持できるように、常温側に温度調節装置を接続させるようにしてもよい。
【００３４】
上記した本発明の端末構造は、常温側から冷媒槽内に至る端末用導体部を、常温側に一端が配置される常電導導体と、この常電導導体の他端に一端が接続され、他端が冷媒槽内に配置される超電導導体とを具える構成としている。さらに、この端末用導体部の常電導導体と超電導導体との接続部を冷媒が充填されている断熱管内に配置させている。本発明の端末構造がこのような構成となっていることから、端末用導体部における常電導導体のジュール損と外部からの熱侵入による送電ロスを小さくすることができる。
【００３５】
また、断熱管は、低温側と常温側とに分離させて形成しておき、超電導導体と常電導導体との接続後に二つの断熱管を接続するようにしてもよいし、低温側と常温側とを連続した一体に形成するようにしてもよい。連続形成された断熱管とする場合には、組み付け工程数が軽減されるとともに構造が簡素化される。
【００３６】
また、断熱管の内部を冷媒槽内に連通させて、断熱管の内側に冷媒槽に充填されている冷媒を供給させるようにしてもよい。このように冷媒槽の冷媒を、断熱管内に充填させる冷媒として共有させることにより、断熱管内の冷媒を冷却させるための冷却装置を別途設ける必要が無くなり、システムの簡素化が図れる。
【００３７】
さらに、端末用導体部における超電導導体の内側に、冷媒流路を形成することが好ましい。この冷媒流路は、例えば、超電導導体を中空フォーマ等を用いて構成し、この中空フォーマで冷媒流路を形成することができる。この場合、超電導導体の冷媒流路に冷媒を充填させるようにする。このように、超電導導体を内部からも冷媒で冷却するようにすれば、より効率良く超電導導体の冷却が行えて超電導状態の維持をさらに良好に行える。
【００３８】
端末用導体部における超電導導体に冷媒流路を形成する場合、この超電導導体の冷媒流路と断熱管の内部とを、超電導導体と常電導導体との接続部において連通させ、さらに断熱管の内部を冷媒槽内に連通させるようにしてもよい。このとき、冷媒流路に冷媒槽内の冷媒を供給する供給手段を接続することが好ましい。
【００３９】
前記超電導導体に冷媒流路を形成する場合、超電導導体の端部と常電導導体の端部とを所定の間隔を空けるようにして接続スリーブで接続する。そして、この接続スリーブに超電導導体と常電導導体との間に形成される空間部と接続スリーブの外部とを連通する連通孔を形成する。供給手段は、例えば、本体ケース外部に冷却装置とポンプを設け、この冷却装置とポンプを冷媒供給通路を介して冷媒槽内と超電導導体の冷媒流路内とに接続することによって構成できる。
【００４０】
供給手段により、冷媒槽内の冷媒を本体ケース外部に取り出して冷却装置に供給し、冷却装置で冷却された冷媒を、供給通路を介して冷媒流路内に供給して、接続スリーブに形成する連通孔から断熱管の内側に流出させる。そして、冷媒流路からの冷媒の強制流出により断熱管内の冷媒は、断熱管の低温側開口部から冷媒槽内に流出することになり、冷媒を循環させることができる。冷媒の循環により、超電導導体内には常に冷却された冷媒を供給でき、しかも、断熱管内の冷媒も循環できるので、超電導導体の冷却をより効率良く行える。
【００４１】
なお、本発明では、前記超電導導体は、一端が常電導導体と接続するために断熱管内に配置されるが、端末構造が、冷媒槽、本体ケースで形成される真空容器、碍管を具える構成とする場合、超電導導体は、冷媒槽から真空容器内の断熱層を経て碍管にまで至るように配置することもできる。碍管内には、絶縁油やSF6ガスなどの絶縁流体を充填させる。
【００４２】
なお、本発明の端末構造に接続される超電導ケーブルは、超電導導体を有するケーブルコアを１本具える単相超電導ケーブルでもよいし、同ケーブルコアを複数具える多相超電導ケーブルでもよい。後者の場合、例えば、３本のケーブルコアを撚り合わせて断熱管に収納された三心一括型の三相超電導ケーブルが挙げられる。公知の単相超電導ケーブル、多相超電導ケーブルでもよい。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の超電導ケーブルの端末構造は、端末用導体部を常温側に一端が配置される常電導導体と、この常電導導体の他端に一端が接続され、他端が冷媒槽内に配置される超電導導体とを具える構成とし、これら常電導導体と超電導導体の接続部を冷媒が充填された断熱管内に配置させるようにしている。
【００４４】
その結果、ケース本体内に配置される端末用導体部を極低温に冷却できるので、端末用導体部の一部を抵抗が小さい超電導導体にできることとなり、ケース本体内に配置される端末用導体部を細くできる。さらに、断熱管内に常電導導体における超電導導体との接続側端部が配置されるので、常電導導体は、常温側から極低温側へと温度勾配を付けられる。
【００４５】
また、断熱管における絶縁部が配設されていない部分の外周に断熱部を設けることにより、常電導導体のジュール損と熱侵入のバランスが取れるように、断熱部によって常電導導体の温度分布を最適な状態にすることができるので、全体的に送電ロスを小さくすることができる。
【００４６】
しかも、絶縁部で覆われる端末用導体部の導体の断面積（外径）を小さくできることから、従来端末用導体部の導体として全て常電導導体を用いていた場合に比べて絶縁部の外径も小さくできる。従って、超電導ケーブルの供給電力を低減することなく、端末構造自体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に本発明の第一実施形態を示す。
【００４８】
(第一実施形態)
図１は、第一実施形態に係る本発明超電導ケーブルの端末構造を示す概略部分構成図で、図２は、端末用導体部の常温側端部周辺を示す部分断面図である。この端末構造は、超電導ケーブルの超電導導体の端部と接続用導体11を介して電気的に接続される端末用導体部100と、端末用導体部100が収納される本体ケース2とを具える。
端末用導体部100は、接続用導体11と接続される超電導導体1と、超電導導体1の他端と接続され、常温側に一端が配置される常電導導体6とを具える。本体ケース2は、真空容器を形成し、内部に冷媒槽21が配置される。本体ケース2には、碍管3が取り付けられている。
【００４９】
端末用導体部100の超電導導体1は、Bi2223系超電導材料からなる線材をフォーマ上に螺旋状に巻回した構成のものを使用している。超電導導体1は、一端が冷媒槽21内に配置され、他端が断熱管5内に配置されている。
【００５０】
接続用導体11も、本実施形態では、Bi2223系超電導材料からなる線材をフォーマ上に螺旋状に巻回した構成のものを使用している。なお、接続用導体11は、常電導材料で形成してもよい。
【００５１】
本実施形態では、超電導導体1の端部と接続用導体11の端部とを冷媒槽21内においてジョイント部12で接続している。
【００５２】
本体ケース2と冷媒槽21は、ステンレスで形成されており、本体ケース2内を真空状態にすることにより、冷媒槽21の周りに断熱層を形成している。冷媒槽21の周りに形成される断熱層により、冷媒槽21の極低温状態を効率良く維持するようになっている。
【００５３】
冷媒槽21内は、液体窒素などの冷媒が充填されており、図示していないが、冷媒槽21内の冷媒を循環させる構成としている。
【００５４】
断熱管5は、低温側端部が冷媒槽21に配置され、常温側は本体ケース2から突出して、碍管3内に挿入された後、碍管3から突出された状態となっている。
【００５５】
断熱管5は、ステンレス製の外管と内管とからなる二重のコルゲート管の間に断熱材(例えばスーパーインシュレーション)を介在させ、二重管内を真空状態に保持したものを使用している。断熱管5内には、超電導導体1と常電導導体6との接続部が配置されるように、超電導導体1と常電導導体6の一部が配置されている。
【００５６】
本実施形態では、断熱管5の外側には、端末用導体部100に印加される電圧と接地電位間の電位差に耐えるための筒状の絶縁部4が設けられている。絶縁部4は、その一端部が冷媒槽21内に挿入され、本体ケース2の断熱層を介して他端側が碍管3の内部に挿入されるように配置されている。
【００５７】
絶縁部4は、図２に示す拡大部分断面図のように、ステンレス製の筒状体41の外周に絶縁性に優れるFRPからなる絶縁材42を具える構成としている。絶縁部4の常温側に配置される端部(筒状体41の端部)には、銅製の第１シールド板25を設けている。
【００５８】
碍管3の常温側開口部は、銅製の第２シールド板31で封止し、低温側開口部は、本体ケース2の壁面で封止することにより、碍管3の内面と絶縁部4の外面との間に形成される空間に、絶縁油などの絶縁流体を充填させている。
【００５９】
絶縁部4の筒状体41と断熱管5との間には、絶縁部4の常温側端部に設ける第１シールド板25と、絶縁部4の低温側開口部を封止する第３シールド板26により気密状の空間部が形成され、この空間部にヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されている。
【００６０】
本実施形態では、超電導導体1に常電導導体6を接続しておいて、常電導導体6の常温側端部を断熱管5における低温側開口部から管内部に挿入している。超電導導体1と常電導導体6とを接続した状態で、断熱管5の常温側開口部を常電導導体6とともに第４シールド板27で封止して、断熱管5内から冷媒が漏れないようにしている。
【００６１】
常電導導体6と超電導導体1とは、図２に示すように、常電導材料、例えば銅からなる接続スリーブ7で接続されている。この接続部分は、本実施形態では、図１及び図２に示すように、絶縁部4を封止している第１シールド板25の配設位置近くとなっているが、接続部分は、断熱管5内において超電導導体1の超電導状態が維持できる位置であれば、この位置に限らない。なお、断熱管5は、第１シールド板25の中央部に形成する孔に気密状に貫通させている。
【００６２】
本実施形態では、断熱管5の低温側開口部を冷媒槽21内に開口させて、冷媒槽21内の冷媒が断熱管5内に流入するようになっている。冷媒槽21の冷媒を、断熱管5内に充填させる冷媒として共有させることにより、断熱管5内の冷媒を冷却させるための冷却装置を別途設ける必要が無くなり、システムの簡素化が図れる。
【００６３】
また、断熱管5の常温側端部（碍管3から外部に突出されている部分）の外周に断熱部8を設けている。断熱部8を設けることにより、常電導導体6は超電導導体1と接続する端部から常温側へと徐々に温度が上がり、超電導導体1への侵入熱をより軽減できる。断熱部8の断熱材料には、ウレタン樹脂やガラスウールなどを用いている。
【００６４】
さらに、常電導導体6における断熱部8の配設位置よりも常温側には、放熱フィン81を設けており、この放熱フィン81により断熱部8内で常電導導体6から発熱された熱を放熱することができ、電流容量の確保が可能となる。
【００６５】
本実施形態で用いる超電導ケーブルは、図示していないが、例えば、ケーブルコアを3本撚り合わせて断熱管に収納された三心一括型の三相超電導ケーブルを用いている。このケーブルの断熱管は、外管と内管とからなる二重管の間に断熱材を配置して二重管内を真空引きした構成としている。各ケーブルコアは、中心から順にフォーマ、超電導導体、電気絶縁層、シールド層、保護層を具える。
【００６６】
本実施形態では、超電導ケーブルコアの端部を接続用導体11に接続し、この接続用導体11をジョイント部12を介して超電導導体1の端部に接続するようになっている。なお、接続用導体を介さずにジョイント部で超電導ケーブルコアと超電導導体1とを接続するようにしてもよい。
【００６７】
以上のような超電導ケーブルの端末構造によれば、常温側から冷媒槽内に至る端末用導体部100を、常温側に一端が配置される常電導導体6と、この常電導導体6の他端に一端が接続され、他端が冷媒槽21内に配置される超電導導体1とを具える構成としている。さらに、この端末用導体部100の常電導導体6と超電導導体1との接続部を冷媒が充填されている断熱管5内に配置させている。
【００６８】
その結果、断熱管5により、超電導導体1の超電導状態を維持できるので、端末用導体部の一部を抵抗が小さく径の細い超電導導体を用いることができる。
【００６９】
しかも本実施形態では断熱管5により、常電導導体6にも温度勾配を付けられるので、常電導導体6から超電導導体1への熱の侵入も防ぐことができ、常電導導体6のジュール損と外部からの熱侵入による送電ロスを小さくすることができる。
【００７０】
また、断熱管5における本体ケースおよび碍管の外側に断熱部8を設けているので、常電導導体6のジュール損と熱侵入のバランスが取れるように、常電導導体6の温度分布を最適な状態にすることができる。
【００７１】
しかも、端末用導体部に超電導導体を用いることができるので導体の断面積（外径）を小さくできることから、従来端末用導体部に常電導導体のみを用いていた場合に比べて、導体が内蔵される絶縁部4の外径を小さくできる。従って、超電導ケーブルの供給電力を低減することなく、端末構造自体を小型化することができる。しかも、端末用導体部を細くできる分だけ絶縁部4の外径も小さくできるため、冷却時の絶縁部4の割れなどを低減することもできる。
【００７２】
このように本発明は、超電導ケーブルに流れる電流量と同等の電流量を端末用導体部の超電導導体に供給して、ジュール損と熱侵入のバランスがとれた状態で端末用導体部の常電導導体から常温側に電力を供給することができる。その結果、端末構造を小型化しても、熱絶縁性能を低下させることがなく、ジュール損などの送電ロスも小さくすることを実現する。
【００７３】
上記実施形態では、多相超電導ケーブルを示したが、単相超電導ケーブルでも利用できる。この点は、以下の実施形態についても同様である。
【００７４】
(第二実施形態)
上記第一実施形態では、端末用導体部の超電導導体に中実の構成のものを用いたが、図３および図４に示す第二実施形態では、超電導導体は、内側に冷媒流路を有する構成としている。図３は、第二実施形態に係る本発明超電導ケーブルの端末構造を示す概略部分構成図であり、図４は、超電導導体と常電導導体との接続部周辺の断面図である。
【００７５】
図３に示す端末構造は、基本的構成は図１に示す第一実施形態の超電導ケーブルの端末構造と同様であり、同じ構成部分については、同一の符号で示し、説明を省略する。
【００７６】
第二実施形態では、端末用導体部の超電導導体10は、冷媒流路13を有している。具体的には、Bi2223系超電導材料からなる線材を中空のフォーマ上に螺旋状に巻回した構成のものを使用し、フォーマの中空部を冷媒流路13としている。この場合、超電導導体10の冷媒流路13に冷媒を充填させるようにしている。
【００７７】
超電導導体10の冷媒流路13は、図４に示すように、超電導導体10の常温側端部において開口されている。超電導導体10の端部と常電導導体6の端部とを所定の間隔を空けるようにして接続スリーブ7で接続している。
【００７８】
この接続スリーブ7には、超電導導体10と常電導導体6との間に形成される空間部と接続スリーブ7の外部とを連通する連通孔71を形成している。この冷媒流路13を超電導導体10と常電導導体6との間の空間に連通させ、接続スリーブ7の連通孔71を介して断熱管5内に連通させている。
【００７９】
さらに、本実施形態の端末構造は、冷媒流路13内に冷媒槽21の冷媒を供給する供給手段9を設けている。この供給手段9は、本体ケース2の外部に設ける冷却装置91とポンプ92、冷媒槽21の冷媒をポンプ92により本体ケース外部に取り出して冷却装置91に供給される第１冷媒供給通路93、冷却装置91で冷却された冷媒を超電導導体10の冷媒流路13に供給する第２冷媒供給通路94を具える。
【００８０】
超電導導体10は、冷媒槽21内において、接続用導体11とジョイント部12を介して接続されており、このジョイント部12に第２冷媒供給通路94を接続して、ジョイント部12を介して超電導導体10の冷媒流路13に冷媒を供給するようにしている。
【００８１】
冷媒槽21から第１冷媒供給通路93を介して冷却装置91に送られた冷媒は、冷却装置91で冷却された後、第２冷媒供給通路94から冷媒流路13内に供給されて、冷媒流路13の常温側端部から排出され、接続スリーブ7に形成する連通孔71から断熱管5の内側に流出される。
【００８２】
そして、この冷媒の断熱管5内への強制流出により断熱管5内の冷媒は、断熱管5の低温側開口部から冷媒槽21内に流出することになり、冷媒を循環させることができる。冷媒の循環により、超電導導体10内には常に冷却された冷媒を供給でき、しかも、断熱管5内の冷媒も冷媒槽内に流出されて常に循環されるので、超電導導体10の冷却をより効率良く行える。
【００８３】
このように、超電導導体10を内部からも冷媒で冷却するようにすれば、超電導導体10の冷却をより効率良く行えるので、超電導状態の維持をさらに良好に行える。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明端末構造は、常温にて利用される電気機器や常電導ケーブルなどに接続される超電導ケーブルの終端部の形成に好適であり、単相超電導ケーブル、多相超電導ケーブルのいずれにも利用することができる。また、交流線路、直流線路のいずれにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明超電導ケーブルの端末構造を示す第一実施形態に係る概略部分構成図である。
【図２】第一実施形態における超電導導体の常温側端部周辺を示す拡大断面図である。
【図３】本発明超電導ケーブルの端末構造を示す第二実施形態に係る概略部分構成図である。
【図４】第二実施形態における超電導導体の常温側端部周辺を示す拡大断面図である。
【図５】従来の超電導ケーブルの端末構造を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
100  端末用導体部
1,10  超電導導体    
11  接続用導体      12  ジョイント部      13  冷媒流路
2  本体ケース
21  冷媒槽      
25  第１シールド板      26  第３シールド板      27  第４シールド板
3  碍管      31  第２シールド板
4  絶縁部      41  筒状体      42絶縁材
5  断熱管      6  常電導導体      7  接続スリーブ      71  連通孔
8  断熱部      81  放熱フィン
9  供給手段
91  冷却装置      92  ポンプ      93  第１冷媒供給通路
94  第２冷媒供給通路
210  接続導体      220  引出導体      230  冷媒槽      240  真空容器
250  碍管      260  絶縁部      270  ジョイント部
【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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