(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線と、
分割部材を組み合わせて冷媒通路を形成するフォーマーと、
絶縁体とを有し、
前記超電導線は、フォーマーの内側に挿入されており、
フォーマを構成する分割部材は、横断面において対向する２辺が同心円の部分円弧である台形状で、組み合わせて円筒状になることを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項２】
超電導線の外周で分割部材を円筒状に組み合わせることにより、超電導線との間に冷媒通路を構成するフォーマーを形成する工程を具えることを特徴とする超電導ケーブルの製造方法。
【請求項３】
フォーマーの形成時に、超電導線の外周に長手方向に沿って支持部材を設けることを特徴とする請求項２記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項４】
支持部材は、フォーマーの内径に適合した外径を有するスパイラル状であることを特徴とする請求項３記載の超電導ケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却効果を向上できる超電導ケーブルとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に超電導ケーブルは、断熱管の内側に単芯或いは大容量を確保するために複数本撚り合わせたケーブルコアを挿入して成る。図２は、ケーブルコアの部分断面を示す。ケーブルコアは、内側からフォーマー２・超電導線１・絶縁体４から成り、その上に遮蔽層・保護層（共に図示せず）を被覆している。断熱管は、内管・外管の２重の金属管からなり、内管の内側に上記ケーブルコアを挿入している。上記フォーマー２の内側と、内管と各ケーブルコアとの間隙には、各々冷媒を流入している。
【０００３】
ケーブルコアにおいて、最内部のフォーマー２は予め円筒状に形成された銅などの金属管で、その内側は、液体窒素などの冷媒が流動する冷媒通路３である。超電導線１は、銀または銀合金シースの内部にセラミック材を注入して圧延してから伸線にし、それを複数本集めて銀または銀合金シースで包括し、更に伸ばしてテープ状や丸状にした素線から構成される。このような超電導素線は、フォーマー２の外表面に図２（Ａ）に示すように積層構造を成してスパイラル状に巻き付けられている。また図２（Ｂ）は、丸線の超電導線１をフォーマー２の外周にスパイラル状に配置したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の超電導線１は、フォーマー２を介して冷却されるため冷却効率が悪い。そこで超電導線１が直接冷媒に接するためには、フォーマー２の内側に挿入することが考えられるが、長尺な超電導ケーブルにおいてはパイプ形状のフォーマー２内に超電導線１を挿入する際の抵抗が大きく、現実的でない。
また超電導線１に短絡電流が流れると、超電導から常電導に移行して抵抗が大きくなる。すると超電導線１は発熱し、その熱がケーブルコアの内部に含浸している冷媒（液体窒素）に伝わり、液体窒素が気化する。そこで発生した気体の窒素が絶縁体４中で空隙となり、高い電位がかかるとその空隙で放電が発生し、絶縁体４が破壊される恐れがある。
更にフォーマー２上に超電導線１が巻回されているため、超電導ケーブルに曲げや引っ張りが加わると、フォーマー２の曲げや引っ張りに従った歪みが超電導線１に生じることになる。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み、冷却効果が高く、絶縁破壊を防止でき、曲げに対する超電導線の歪みが低減できる超電導ケーブルとその製造方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明超電導ケーブルは、超電導線と冷媒とを直接接触させることで冷却効果を改善するもので、その特徴は、超電導線と、分割された部材を組み合わせて冷媒通路を形成するフォーマーと、絶縁体とを有し、超電導線をフォーマーの内側に挿入したことにある。
上記フォーマーは組み合わせて円筒状となるように、フォーマーを構成する分割部材は、横断面において対向する２辺が同心円の部分円弧である台形状である長尺体であることが好ましい。なおフォーマーの内側には超電導線を配置するため、フォーマーの内径は、超電導線の外径よりも大きくする。
【０００７】
更に超電導線に短絡電流が流れたときに発生する熱によりケーブルコア内の冷媒が気化して、その空隙に放電が発生して絶縁体が破壊されるのを防止するために、フォーマーは、絶縁体内の冷媒が気化しない温度上昇範囲に留める熱容量を備えるものが好適である。
【０００８】
本発明超電導ケーブルの製造方法は、超電導線の外周で分割部材を円筒状に組み合わせることにより、超電導線との間に冷媒通路を構成するフォーマーを形成する工程を具えることを特徴とする。この製造方法により超電導線は、挿入による抵抗で阻害されることなくフォーマーの内側に超電導線を挿入することが可能で、製造された超電導ケーブルは、上記形成したフォーマーの内側に超電導線が挿入された構造になる。
なお超電導線は、フォーマーの内部に冷媒を介して配置されるため自在に動くことができ、超電導ケーブルに曲げなどが加えられた際に生じる歪みが低減できる。
【０００９】
上記製造方法でフォーマーの形成時、フォーマーが円筒状を維持し易いように超電導線の外周に長手方向に沿って、フォーマーの内周に沿った支持部材を設けることが望ましい。
この支持部材は、フォーマーの内径に適合した外径を有するスパイラル状に構成しておき、予めボビンなどに巻き付けて、超電導線の外周にボビンを回して支持部材を配置していくとよい。
またフォーマーの形成は、成形が容易であるようにフォーマーの分割部材をらせん状により合わせて円筒状に構成することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明超電導ケーブルのケーブルコアの部分断面図である。基本的な構成は図２に示す従来のものと同様であるが、本発明の特徴とするところは、図１に示すように超電導線１をフォーマー２の内部に配置した点にある。以下その点を中心に説明する。
【００１１】
本発明は、図1に示すようにフォーマー２の内側（冷媒通路３）に超電導線１を挿入して配置したものである。フォーマー２の外周には、絶縁体４を被覆している。
【００１２】
超電導線１は、テープ状の素線を撚り合わせたものや１本或いは複数本の丸線の集合体でもよい。これらは、冷媒通路３に冷媒を流入することで、超電導線１が冷媒中に浮いた状態になる。冷媒通路３に満たす冷媒は、液体窒素や液体ヘリウムなどが適する。
【００１３】
フォーマー２は複数の分割部材から構成される。これら分割部材は、組み合わせて円筒状の管になるように、横断面が対向する２辺が同心円の部分円弧である台形状の長尺体である。この長尺体をらせん状に撚り合わせて円筒状に成形する。円筒状に形成したフォーマー２は、その外表面に形状保護の為に押さえ用のステンレステープなどの導体バインダーを巻回する。
ここでフォーマー２は、超電導線１に短絡電流が流れた時に発生する熱をフォーマー２表面付近の冷媒に伝えないように、絶縁体４内の冷媒が気化しない温度に留める熱容量を備える。
【００１４】
上記超電導ケーブルのケーブルコアは、フォーマー２の分割部材を組み合わせて円筒状を形成するのと同時に、その内側に超電導線１を挿入していく。つまり超電導線１を中心としてその外周をフォーマー２で包囲していく。これによりフォーマーと超電導線との間に冷媒通路が構成される。
このときフォーマーが円筒状を維持しにくいようであれば、超電導線１の外周に長手方向に支持部材（図示せず）を配置してからフォーマー２を形成すると良い。この支持部材はフォーマーの内径に適合した外径を有するスパイラル状である。超電導線１に配置するには、予めボビンなどに巻き付けておくと取り付けやすい。支持部材は、ボビンを超電導線１の外周に沿って長手方向に回しながら配置していく。フォーマー２の内径よりも超電導線１の外径が小さいので、支持部材は、超電導線１の周方向に間隔を空けられて配置される。支持部材によってフォーマー２の分割部材はガイドされて円筒状が形成され、フォーマー２の内側に超電導線１を配置した構造となる。
その上に遮蔽層・保護層（図示せず）を設け、断熱管（図示せず）に挿入する。
【００１５】
こうして、超電導線１は冷媒に直接接することができ、フォーマー２の内側に超電導線１を挿入した長尺な超電導ケーブルを容易に製造できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明超電導ケーブルによれば、冷媒が直接超電導線に接するので冷却効果が向上できるという優れた効果を奏し得る。超電導線は、外周を固定部材に直接覆われておらず流動体中に浮いた状態であることから自在に動き、曲げや引っ張り時の歪みが低減できる。フォーマーは、分割させることで長尺な超電導ケーブルにおいて超電導線をフォーマー形成時に同時にその内に挿入することができ、作業性が高い。またその作業は、超電導線の挿入時の抵抗が少なく容易である。更にフォーマーを超電導線の外周に配置することで、フォーマーの厚みによって冷却効果を低減されることはない。そのためフォーマーは、超電導線に短絡電流が流れることによる温度上昇を絶縁体に伝達しない熱容量を有する体積に構成することが可能である。なおフォーマー分割部材を円筒状に形成する際に、スパイラル状の支持部材を介在させることで、フォーマー分割部材自身で円筒状が維持しにくい場合でも、確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明超電導ケーブルのケーブルコアの部分横断面図である。
【図２】（Ａ）は超電導線がテープ状である従来の超電導ケーブルにおけるケーブルコアの部分横断面図で、（Ｂ）は超電導線が丸線である従来の超電導ケーブルにおけるケーブルコアの部分横断面図である。
【符号の説明】
１  超電導線  ２  フォーマー  ３  冷媒通路  ４  絶縁体
【図１】
0004441830.tif 000002
【図２】
0004441830.tif 000003