(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多芯超電導ケーブルの各芯を所定の許容曲げ状態に維持し、前記各芯を把持するケーブル把持部と、
各芯ごとのケーブル把持部を所定の間隔に保持する連結部とを具え、
前記ケーブル把持部は、撚り合わされた前記各芯の撚りを解き、前記各芯が所定の間隔に保持されるまでの曲線区間を、全体的又は離散的に覆って各芯の屈曲を規制することを特徴とする超電導ケーブルの相分離治具。
【請求項２】
さらに、連結部の外周を覆う分岐ケースに対して連結部およびケーブル把持部をスライド自在に支持する摺動部とを具え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相分離治具。
【請求項３】
各芯の長手方向に配列された複数の連結部をケーブル把持部が一体につなぐことを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの相分離治具。
【請求項４】
前記連結部は環状体を有し、
前記複数のケーブル把持部は、前記環状体の周方向に互いに間隔を開けて、前記環状体の外周に固定され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相分離治具。
【請求項５】
各芯の長手方向に配列された複数の前記連結部が、互いに異なる外径の環状体をそれぞれ有す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相分離治具。
【請求項６】
請求項１に記載の超電導ケーブルの相分離治具で多芯超電導ケーブルを分岐して保持し、分岐ケースに収納したことを特徴とする超電導ケーブルの相分離構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導ケーブルの相分離治具と、この治具を用いた超電導ケーブルの相分離構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
常温ケーブルでは３芯一括ケーブルが実用化されている。このような３芯一括ケーブルの接続部を形成する場合、撚り合わされた各芯の撚りを解いて適宜な間隔に広げ、各芯ごとに分離してから接続部へと移行させる。その際、常温ケーブルでは、曲げに対する制約が比較的小さく、単にケーブル各芯を曲げるだけで何らの治具を用いることなく、このような分離構造を形成することができる。
【０００３】
一方、Bi系高温超電導テープ線を用いた超電導ケーブルでも３芯一括ケーブルが開発されつつあり、その際に各芯を一旦広げて接続部へとつなげるための構造が要望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高温超電導ケーブルはBi系高温超電導線が曲げにより臨界電流が低下するため常温ケーブルに比べて曲げの制約がはるかに厳しい。その上、冷却時に生じるケーブルの大きな熱収縮分を吸収する必要がある。そのため、常温ケーブルのように、単にケーブル各芯を屈曲させるだけでは収縮時に許容範囲を超える異常変形が生じるおそれがあり、その対策を考慮する必要がある。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、相分離個所で無理な曲げがケーブルに加わることを防止できる超電導ケーブルの相分離治具と、この治具を用いた分離構造とを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多芯超電導ケーブルの撚りを広げて各芯ごとに分岐する際、各芯の屈曲状態を保持する治具を用いることで上記の目的を達成する。
【０００７】
すなわち、本発明分岐治具は、多芯超電導ケーブルの各芯を所定の許容曲げ状態に保持するケーブル把持部と、各芯ごとのケーブル把持部を所定の間隔に保持する連結部とを具えることを特徴とする。
【０００８】
多芯超電導ケーブルの各芯（ケーブルコア）の間隔を広げ、その際に許容曲げ状態を把持部で維持することにより、冷却時の熱収縮により生じるケーブルコアの変形を規制し、超電導ケーブルでも異常な変形を防止できる相分離構造を得ることができる。
【０００９】
以下、本発明の構成要素について詳しく説明する。
【００１０】
（把持部）
把持部は、多芯超電導ケーブルの各芯を所定の許容曲げ状態に保持する個所で、例えば各芯を覆う筒状体が利用できる。この筒状体は、半円筒片に分割され、この半円筒片でケーブルコアを挟み込むように構成したものが好適である。
【００１１】
把持部の長さは、撚り合わされたケーブルコアの撚りを解き、各コアが所定の間隔に保持されるまでの曲線区間全域に及ぶことが好ましい。この曲線区間の全域にわたってケーブルコアの屈曲を規制することで、熱収縮時に無理な屈曲が各コアに生じることを抑制する。
【００１２】
その他、この曲線区間における複数箇所を離散的に覆い、実質的に曲線区間の屈曲を規制できるように構成した把持部でも良い。その場合、把持部の数を多くすることで、曲線区間の全域に及ぶ把持部とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００１３】
把持部の具体的な形態としては、分離前のケーブルコアの配列と分離後のケーブルコアの配列とが同じであるものや、分離前のケーブルコアの配列と分離後のケーブルコアの配列が異なるものの2種類を用意することが好ましい。この構成により、超電導ケーブルが接続される機器や設備に応じた相配置にケーブルコアの相配列を合わせることができる。
【００１４】
超電導ケーブルは、特に端末接続部において、架空線およびGIS（Gas  Insulated  Switchgear：ガス絶縁開閉装置）等の送変電設備と接続されるが、これらの設備は、一般的に相配列が決められている。この相配列に対応するにはケーブルの相配列も合わせる必要がある。一方、超電導ケーブルは、冷却の必要性から、通常、二重容器内に収納されており、この二重容器を相配列ごとに個別に設計すれば非常に高価になる。そこで、超電導ケーブルの相配列を相分離治具により行うことで、簡易に機器と超電導ケーブルの相配列を合わせることができる。
【００１５】
例えば、分離前後のケーブルコアの配列が同じである把持部とは、分離前後において、右回りに１相、２相、３相の順に配置された把持部である。分離前後のケーブルコアの配列が異なる把持部とは、分離前において右回りに１相、３相、２相の順に配置されているが、分離後は１相、２相、３相の順に配置される把持部が挙げられる。
【００１６】
また、把持部は、その内部でケーブルコアがずれないようにケーブルコアを締め付ける。この締め付けは、例えば把持部外周に巻回される締付バンドなどが利用できる。
【００１７】
さらに、把持部には、多数の冷媒通過孔を具えることが好ましい。本発明治具で固定される相分離構造は、その全体が液体窒素などの冷媒に満たされたケース内に収納される。その際、冷媒通過孔から冷媒を把持部内に導入することで、ケーブルコアに直接冷媒を接触させ、一層効果的な冷却を行う。
【００１８】
（連結部）
連結部は、各ケーブルコアを保持する把持部を所定の間隔に保持する。例えば、環状体を具える連結部を用い、この環状体の周方向に所定の間隔で把持部を固定する構成が挙げられる。
【００１９】
各ケーブルコアの間隔は、撚り合わされた状態から徐々に広げられるため、この把持部を保持する連結部のサイズもケーブルコア間隔に合わせて複数種用意することが好ましい。つまり、ケーブルコアの撚り合わせの開き始めは径の小さな連結部を用い、各コアが十分に開かれた個所では径の大きな連結部を利用すると良い。そして、サイズの異なる複数の連結部をケーブル軸方向に配列して相分離構造を形成する。
【００２０】
ケーブルコアの撚りを解き、各コアが所定の間隔に保持されるまでの曲線区間全域に及ぶ把持部を用いる場合、連結部の数は少なくても良い。これに対して、この曲線区間における複数箇所を離散的に覆う把持部を用いる場合、連結部の数を増やしてケーブルコアの軸方向に多数の連結部が配置して、実質的に曲線区間の屈曲を規制できるように構成する。
【００２１】
把持部が長い場合、隣接する連結部間を把持部自体で接続することができる。これに対して、把持部が短い場合、隣接する連結部間は把持部とは別の接続部材で互いにつなぐ。
【００２２】
（摺動部）
連結部の外周を覆う分岐ケースに対して連結部をスライド自在に支持する摺動部を具えることが好ましい。上記の把持部と連結部とを具える本発明治具は、ケーブルコアを保持した状態でケース内に収納され、冷媒により冷却される。冷却時には熱収縮時により大きな移動を伴う。この熱収縮に対応してケース内で把持部および連結部を円滑にスライドさせるために摺動部を設ける。
【００２３】
摺動部は連結部をケースに対して円滑にスライドさせる構成であればどのようなものでも良い。ただし、本発明治具は極低温の冷媒中に浸漬されるため、摺動部は可動部のない構造が好ましい。例えば、ローラなどではなく、低摩擦係数の材料で構成し、ケース内面と点接触する突起などが好適である。
【００２４】
（相分離構造）
上記の相分離治具で多芯超電導ケーブルをケーブルコアごとに分離する。また、相分離治具で所定の曲げ状態と間隔に保持されたケーブルコアを冷媒で満たされるケースで覆う。そして、このケースを真空断熱層により覆って相分離構造を形成することができる。
【００２５】
【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は本発明治具で超電導ケーブルを支持した状態の斜視図、図２は本発明相分離構造の概略正面図である。また、図３は本発明治具における第１連結部の平面図、図４は第２連結部の平面図である。
【００２６】
（全体構成）
図１に示すように、本発明治具は、３芯一括超電導ケーブルの撚りを開いて各ケーブルコアを所定の曲げ状態にて所定の間隔に保持する。この治具は、各ケーブルコアを保持する把持部10と、この把持部10を所定間隔に固定する第１・第２連結部20、30とを具えている。本例では、径の異なる２つの連結部を３つの把持部10で連結している。また、この相分離構造ではスペーサ40が用いられ、第2連結部30とスペーサ40との間に各相のシールド短絡部70を形成している。そして、この治具により相分離されたケーブルコアは、冷媒で満たされるケース50内に収納される。
【００２７】
（把持部）
把持部10は、各ケーブルコアを覆う屈曲された金属筒である。撚り合された各ケーブルコアは撚りが解かれて緩やかなS字状の曲げを伴って所定の間隔に広げられる。その際、許容される曲げ半径にて、この曲線区間が形成されるが、その曲線区間全体を金属筒の把持部10で覆うことにより、コアの熱収縮時でも曲線区間の曲げ状態を維持し続けることができ、ケーブルコアに過度の曲げが生じることを防止できる。ここでは、把持部10の曲げ半径を1000mm、内径を42mmとし、把持部10の材質をステンレスとした。
【００２８】
本例では、図2に示すように、第1連結部20と第2連結部30とをつなぐ一連の樋状体11と、この樋状体11との間にケーブルを収納する複数の半円筒片12とで把持部10を構成した。樋状体11により第1連結部20と第2連結部30とは一体に接合されている。また、複数の半円筒片12をケーブルコアの長手方向に連続して並列されることで樋状体11と同様の長さにわたってパイプを形成し、ケーブルコアの外周を覆うことができる。
【００２９】
この把持部10には、長手方向に連続的に多数の冷媒透過孔13（図１）が形成されている。ケーブルコアを収納した把持部10は液体窒素などの冷媒に浸漬されるため、冷媒透過孔13により把持部内に冷媒を導入し、ケーブルコアをより効率的に冷却することができる。
【００３０】
さらに、この把持部10では、ケーブルコアをずれることなく保持できるように、外周に金属バンド（図示せず）を装着して締め付けている。
【００３１】
（連結部）
連結部20、30は、上述した３つの把持部10を所定の間隔に保持するもので、把持部10と一体の環状部21、31と、環状部21、31から外周方向に伸びる扇状枠22、32と、扇状枠22、32の外周に形成された摺動部23、33とを具えている。本例では、図4、3に示すように、第１・第２連結部20、30を用いている。
【００３２】
第１連結部20は、撚り合されたケーブルコアの間隔を開き始めた個所における把持部10を環状体21の外周に固定している。また、第２連結部30は十分に間隔が開かれた個所における把持部10を環状体31の外周に固定している。そのため、第１連結部の環状体21よりも第２連結部の環状体31の方が大きな外径に形成されている。
【００３３】
これらの環状体21、31の外周において把持部10のない個所には、３つの扇状枠22、32が形成されている。扇状枠22、32は、後述するケース50内において各環状体21、31を同軸状に保持するもので、その外径は第1・第2連結部20、30で共通とした。
【００３４】
そして、各扇状枠22、32の周縁部には、ケース内周面と接触する摺動部23、33が形成されている。ケーブルの熱収縮時、この摺動部23、33により各コアの曲げ状態を保持したまま本発明治具をケース50内で円滑にスライドさせることができる。摺動部23、33には扇状枠22、32を貫通するボルトの先端にフッ素樹脂製の突起を設けた構成とした。突起の先端は球面状に形成され、ケース内面とほぼ点接触状態となる。
【００３５】
ケーブルの熱収縮時、超電導ケーブルは3芯の撚りあわせからなるため、連結部20、30は周方向にも若干回転する。しかし、相分離した各ケーブルコア80の各々はケース50の端部で回転方向が固定されるため、連結部20、30に過度の回転が生じると、コア80に無理な変形が加わる。そこで、連結部20、30の周方向への回転には回転角度を規制するストッパを設けることが好ましい。ストッパとしては、摺動部23、33の動きを所定の周方向範囲内とする突起をケース50の内面に設けることなどが挙げられる。
【００３６】
（スペーサ）
さらに、図２に示すように、第２連結部30よりも末端側にはスペーサ40が配置され、スペーサ40と第２連結部30との間に各相のシールド短絡部70が形成されている。このスペーサ40は、把持部の長さが短いことを除いて第２連結部30とほぼ同様の構成で、第１・第２連結部20、30と同様の摺動部43も具え、ケーブルの熱収縮時、ケース内でケーブルコアの軸方向へ円滑にスライドされる。また、このスペーサ40は連結ボルト60により、第２連結部30と一体化されている。
【００３７】
相分離された各ケーブルコア80はシールド短絡部70を介してこのスペーサ40によりコア80の間隔が保持される。そして、各コア80は、終端端末部、各種機器や送変電設備（図示せず）などに接続される。
【００３８】
（冷媒槽および真空層）
本発明治具で保持された各ケーブルコアは、その外周を冷媒槽となるケース50（図２）で覆われ、さらにケース50の外周に断熱層となる真空層（図示せず）で覆われる。ケース50は、内部に液体窒素などの冷媒が満たされる円筒状容器である。
【００３９】
（超電導ケーブル）
この相分離構造には、例えば図5に示す超電導ケーブルが利用できる。この超電導ケーブルは、断熱管1内に3芯のケーブルコア2が撚り合されて収納された構成である。
【００４０】
断熱管1は外管3と内管4とからなる二重管の間にスーパーインシュレーションが配置され、かつ二重管内が真空引きされた構成である。各ケーブルコア2は、中心から順にフォーマ5、超電導導体6、電気絶縁層7、シールド層8、保護層9を具えている。フォーマ5は機械強度及び交流損失の観点から細径の絶縁Cu線を用いた撚線が望ましい。超電導導体6はフォーマの5上に超電導線材を多層にらせん状に巻回して構成されている。また、シールド層8も電気絶縁層7の上に同様の超電導線材をらせん状に巻回して構成されている。さらに、断熱管1の内部と各ケーブルコア2との間の空間が冷媒の流路となる。
【００４１】
（把持部の相配列）
以上の説明では、相分離前後において相配列が変わらない相分離構造を説明した。すなわち、図6(A)に示すように、各把持部10は単にその間隔が一端から他端に向かうに従って広がるだけで、交差することがない。そのため、図6(B)に示すように、相分離前の撚り合された各相が右回りにコアX→コアY→コアZの順であり、相分離後も各相が右回りにコアX→コアY→コアZの順である。
【００４２】
これに対して、図7(A)に示す把持部10は、各把持部10が交差される構成である。そのため、図7(B)に示すように、相分離前には撚り合された各相が右回りにコアX→コアZ→コアYの順であるが、相分離後は各相が右回りにコアX→コアY→コアZの順となる。
【００４３】
このように、相分離治具として相配列の異なる把持部を持つ複数種類を用意しておけば、超電導ケーブルの相配列と、相分離後に接続される機器や設備の相配列とに応じた治具を選択して利用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多芯超電導ケーブルの各芯の間隔を広げ、その際に許容曲げ状態を把持部で維持することにより、曲げに対する制約が大きく、かつ冷却時に大きく収縮する超電導ケーブルでも機械的および特性的損傷を防止できる相分離構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明治具で超電導ケーブルを支持した状態の斜視図である。
【図２】本発明相分離構造の概略図である。
【図３】本発明治具における第１連結部の平面図である。
【図４】本発明治具における第２連結部の平面図である。
【図５】本発明相分離治具で保持する３芯一括超電導ケーブルの断面図である。
【図６】（A）は本発明治具の把持部の構成を示す斜視図で、（B）は相分離前の超電導ケーブルにおけるコアの配列と分離後のコアの配列を示す説明図。
【図７】（A）は本発明治具の把持部の構成を示す斜視図で、（B）は相分離前の超電導ケーブルにおけるコアの配列と分離後のコアの配列を示す説明図。
【符号の説明】
1  断熱管
2  コア
3  外管
4  内管
5  フォーマ
6  超電導導体
7  電気絶縁層
8  シールド層
9  保護層
10  把持部
11  樋状体
12  半円筒片
13  冷媒透過孔
20  第1連結部
21、31、41  環状部
22、32、42  扇状枠
23、33、43  摺動部
30  第2連結部
40  スペーサ
50  ケース
60  連結ボルト
70  シールド短絡部
80  ケーブルコア
【図１】
0004414613.tif 000002
【図２】
0004414613.tif 000003
【図３】
0004414613.tif 000004
【図４】
0004414613.tif 000005
【図５】
0004414613.tif 000006
【図６】
0004414613.tif 000007
【図７】
0004414613.tif 000008