(57)【要約】【課題】冷却時、熱収縮を十分吸収することができる多心超電導ケーブルを提供する。【解決手段】超電導ケーブル１は、冷媒で冷却される３心のケーブルコア２が撚り合わされて断熱管３に収納された３心ケーブルである。３心のケーブルコア２は、冷却時のコア自体の熱収縮を吸収するのに必要な弛みを持って撚り合わされており、この弛みを保持するべく、３心のコア２で囲まれる間隙部にスペーサ４Ａを具える。このスペーサ４Ａは、冷却時、熱収縮するコア２の挙動により圧壊されるような脆性を有する材料にて形成される。【選択図】図１
2007200783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒で冷却されるケーブルコアが複数撚り合わされて断熱管に収納された多心超電導ケーブルであって、
前記コアは、冷却時のコア自体の熱収縮を吸収するための弛みを持って撚り合わされ、
前記コア間には、前記弛みを保持するスペーサが配置され、
前記スペーサは、熱収縮するコアの挙動により圧壊される脆性部を有することを特徴とする多心超電導ケーブル。
【請求項２】
超電導ケーブルは、ケーブルコアを３心具える３心ケーブルであり、
スペーサは、撚り合わされた３心のコアで囲まれる隙間部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多心超電導ケーブル。
【請求項３】
スペーサは、脆性部を内包する袋状材を具えることを特徴とする請求項１又は２に記載の多心超電導ケーブル。
【請求項４】
スペーサは、ケーブル長手方向に配置され、温度センサとなる光ファイバを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多心超電導ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のケーブルコアが撚り合わされた状態で断熱管に収納された多心超電導ケーブルに関するものである。特に、断熱管に充填される冷媒により冷却された際、ケーブルコア自体の熱収縮を十分に吸収することができる多心超電導ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力ケーブルとして超電導ケーブルが検討されている。超電導ケーブルは、超電導層を有するケーブルコアと、このコアを収納する断熱管とを具える。多心ケーブルでは、複数のケーブルコアが撚り合わされた状態で断熱管に収納される。このような超電導ケーブルは、コアの超電導層を超電導状態とするために、断熱管内に液体窒素などの冷媒を充填させてコアを冷却した状態で電力供給に利用される。従って、超電導ケーブルにおいて、冷媒に接触するケーブルコアや断熱管は、冷媒の導入により常温(約３００Ｋ)から約８０Ｋ以下（冷媒が液体窒素の場合、７７Ｋ）といった極低温に冷却される。ケーブルコアや断熱管が常温から極低温に温度が変化している間に、コアや断熱管の構成材料に使用される金属は、約０．３％収縮する。つまり、ケーブル１００ｍごとに３０ｃｍ程度の熱収縮を生じる。通常、超電導ケーブルの両端部は、ケーブル同士を接続する中間接続部や超電導ケーブルと常温側に配置される電力機器とを接続する終端接続部で固定される。従って、多心ケーブルでは、撚り合わせたケーブルコアが収縮すると、その撚りが締まるようにコアが動く。即ち、ケーブルコアの撚り合せ径が小さくなるように、かつ撚り合わされたコアの長さがコアの長手方向に長くなるようにコアが動く。このとき、特に、超電導ケーブルのケーブルコアは、その軸方向（長手方向）の力と共にコアの径方向の力（側圧）を受け、機械的応力に対して性能劣化し易い超電導層を破損する恐れがある。超電導層を過度に破損すれば、超電導ケーブルとして機能できない。従って、超電導ケーブルは、上記熱収縮を吸収する構成を具える必要がある。
【０００３】
熱収縮を吸収する構成として、例えば、弛みを持たせた状態で複数条のケーブルコアを撚り合せて断熱管内に収納し、この弛みを熱収縮代として、コア自体の熱収縮を吸収する構成が考えられる（特許文献１参照）。特許文献１では、この弛みを持たせるために、３心のケーブルコアを撚り合わせる際、コア間にフェルトからなるスペーサを配置してコアと共に撚り合せ、この撚り合わせたコアを断熱管内に収納する前にスペーサを取り除き、撚りを弛ませた状態で断熱管に収納することを開示している。ケーブルコア間のスペーサが除去されたことで、断熱管に収納されたコアは、スペーサに拘束されることなく動くことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１６５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
断熱管にケーブルコアを収納した後、超電導ケーブルは、ドラムなどに巻回されて布設現場に搬送されて布設された後、断熱管に冷媒を導入して利用される。この布設の際、特許文献１に記載される超電導ケーブルでは、上述のようにスペーサが除去されていることから、断熱管内のケーブルコアの挙動がスペーサにより阻害されないため、布設時にケーブルが引っ張られると上記弛みがなくなり、熱収縮代を十分に確保できなくなる恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明の主目的は、冷却前において、撚り合わされたケーブルコアが十分な熱収縮代を有する多心超電導ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、ケーブルコア間にスペーサを介在させたままで布設して冷却させる構成とすることで、熱収縮代となる撚り合せの弛みを確保すると共に、冷却時のコアの挙動を阻害しないような構成について検討した。その結果、本発明は、冷却時のコアの挙動により押し潰されて破壊されるような脆性を有する材料からなる部分を有する部材をスペーサとし、このスペーサをコア間に具えることを規定する。具体的には、本発明は、冷媒で冷却されるケーブルコアが複数撚り合わされて断熱管に収納された多心超電導ケーブルであって、上記コアは、冷却時のコア自体の熱収縮を吸収するための弛みを持って撚り合わされ、更に、コア間には、上記弛みを保持するスペーサが配置されているものとする。そして、このスペーサとして、熱収縮するコアの挙動より圧壊される脆性部を有するものを用いる。
【０００８】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明ケーブルは、超電導層を有するケーブルコアと、このコアを収納する断熱管とを具える構成を基本構成とする。ケーブルコアの基本的構成としては、中心から順に、フォーマ、超電導導体（超電導層）、電気絶縁層を有する構成が挙げられる。電気絶縁層の外周に超電導導体と同様に超電導材料からなる外部超電導層、更に、その外周に保護層を具えるケーブルコアとしてもよい。外部超電導層を具えるケーブルコアとする場合、外部超電導層は、接地電位（対地電位）としておく。外部超電導層を具えないケーブルコアとする場合、対地電位としての接地用シールド層を具えておく。
【０００９】
フォーマは、銅やアルミニウムなどの金属材料にて形成した中実体でも中空体でもよく、例えば、銅線を複数本撚り合わせた撚り線構造のものが挙げられる。超電導導体は、酸化物超電導材料、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導材料からなる複数本のフィラメントが銀シースや銀合金シースに配された線材を上記フォーマの外周に単層又は多層に巻回することで形成することが挙げられる。超電導導体を多層とする場合、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。電気絶縁層は、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といった絶縁材料を超電導導体の外周に巻回して形成するとよい。電気絶縁層の外周に外部超電導層を具えるケーブルコアの場合、外部超電導層は、上記超電導導体と同様に超電導材料にて形成する。更に、超電導導体と電気絶縁層との間、電気絶縁層と外部超電導層との間にカーボン紙などにより半導電層を設けてもよい。前者内部半導電層、後者外部半導電層を具えたケーブルコアは、電気性能が安定し易い。ケーブルコアを収納する断熱管は、例えば、内管と外管とからなる二重構造で、かつ二重管内を真空引きした構成が挙げられる。両管の間にスーパーインシュレーションなどの断熱材を配置してもよい。内管内は、超電導導体や外部超電導層といった超電導層を冷却する液体窒素などの冷媒を充填する冷媒流通路として利用する。これら内管及び外管は、鉛やアルミニウム、ステンレスなどの金属材料からなる表面が平滑なフラット管や表面に凹凸を有するコルゲート管などが利用できる。本発明ケーブルは、上記構成を具える複数のケーブルコアが撚り合わされた状態で上記断熱管内に収納された多心ケーブルとする。即ち、本発明ケーブルでは、ケーブルコアを少なくとも２心具える。特に、本発明ケーブルを３心ケーブルとすると、撚り合せ構造を安定して形成し易く、また、この３心ケーブルを３相交流送電に用いる場合、１条のケーブルで３相を一括して送電することができる。
【００１０】
上述のようにケーブル構成部材に種々の金属材料を用いるため、これら金属材料からなる部材を含むケーブルコアは、液体窒素などの冷媒で冷却されると熱収縮を生じ、この熱収縮による力がコアに加わることで、コア構成部材、特に超電導層が破壊される恐れがある。そこで、本発明ケーブルでは、ケーブルコア自体の熱収縮を吸収するべく、複数のコアを弛みを持って撚り合せ、この弛みを収縮代とする。特に、本発明ケーブルでは、ケーブルコアと共にスペーサを撚り合わせてコア間にスペーサを介在させて上記弛みを形成し、このスペーサをコア間から取り除くことなく、そのまま存在させる。本発明ケーブルは、ケーブルコア間にスペーサを介在させた状態で布設することで、布設の際の引っ張りなどにより弛みがなくなりにくく、布設後冷却前においてケーブルコア自体の熱収縮を吸収するための弛みをより確実に保持することができる。
【００１１】
例えば、本発明ケーブルが２心のケーブルコアを具える２心ケーブルの場合、一方のコアと他方のコアとの間にスペーサが配置されるように、２条のコアとスペーサとを撚り合わせるとよい。例えば、本発明ケーブルが３心のケーブルコアを具える３心ケーブルの場合、３心のコアが三角形状となるように撚り合せ、上記２心ケーブルと同様に隣り合うコア間にスペーサを配置させる、つまり、三つのコア間にそれぞれスペーサを配置させて撚り合わせるとよい。ただし、この場合、撚り合せ時にコア間からスペーサが外れる（脱落する）ことがある。そのため、本発明ケーブルを３心ケーブルとする場合、三角形状に配された３心のコアの中心部につくられ、３心のコアで囲まれる間隙部にスペーサが配置されるように、３条のコアとスペーサとを撚り合わせることが好ましい。４心以上の多心ケーブルについても同様に、多心のコアの中心部につくられる間隙部にスペーサを配することが好ましい。
【００１２】
ケーブルコアは、通常、連続した長尺体として製造される。従って、スペーサを短尺体とする場合、複数のスペーサを用意し、これらスペーサをケーブルコアの長手方向に沿って配置するとよい。スペーサを連続した長尺体とすると、長尺なケーブルコアと撚り合せ易く好ましい。スペーサの断面形状は、例えば、円形状が挙げられるが、特に問わない。また、スペーサは、中実体でも中空体でもよい。中空体とした場合、中実体の場合よりもスペーサの形成材料を低減できるため、圧壊されて生じる破片の量を少なくすることができる。
【００１３】
スペーサは、冷却前において撚り合わせたケーブルコアが十分な熱収縮代を有することができるように、弛みを持った状態が維持できるような大きさで、かつ冷却前においてコアにより押し潰されたりしない程度の強度を有するものを利用する。一方、本発明ケーブルでは、上述のようにスペーサをケーブルコア間に存在させたままコアの冷却が行われる。そのため、スペーサは、冷却時、熱収縮するケーブルコアの挙動を阻害しないことが望まれる。そこで、本発明ケーブルでは、スペーサとして、熱収縮するケーブルコアの挙動によりコアに押し潰されるなどして圧壊されるような脆性を有する脆性部を具えるものを用いる。スペーサ全体を上記脆性を有するような材料により形成して、スペーサ全体を脆性部としてもよいし、スペーサの一部を上記脆性を有するような材料により形成し、他部を非脆性材料にて形成して、脆性部と非脆性部との組合体としてもよい。スペーサにおいてケーブルコアと接触する箇所は、冷却時のコアの挙動により概ね圧壊される箇所となるため、このような箇所は、脆性材料にて形成する。従って、組合体とする場合、例えば、中心部を非脆性材料とし、その外周を上記脆性材料で形成したスペーサとすることが好ましい。このような脆性部を有するスペーサを具える本発明ケーブルは、冷却時にケーブコアが熱収縮する際、コア間に配置されたスペーサに具える脆性部がコアに挟まれて押し潰され、複数の破片に分離されることで、コアが十分に動くことができる。従って、本発明ケーブルは、冷却時、スペーサが存在していても、弛みによって設けられたケーブルコア間の隙間が小さくなるように、より具体的には、撚り合せ径が小さくなるように、かつ撚り合わされたコアの長さがコアの長手方向に長くなるようにコアが動くことができ、コア自体の熱収縮を十分吸収することができる。
【００１４】
上記脆性部を形成する材料としては、利用する冷媒により適宜選択するとよく、例えば、液体窒素や液体ヘリウムなどを冷媒として利用する場合、脆化温度（ケーブルコアにより圧壊される温度）が８０〜２４３Ｋ程度、より好ましくは脆化温度が２１０Ｋ〜２４３Ｋである材料が挙げられる。脆化温度が２１０Ｋ〜２４３Ｋと比較的高い温度であることで、脆性部は、冷却を開始してから早い時期に圧壊可能な状態になっており、ケーブルコアが収縮する際の挙動を妨げ難い。このような脆化温度を有する材料としては、例えば、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料が挙げられる。ネオプレンゴムといった上記ゴム材料は、上記冷媒により冷却されると硬化し、上記脆化温度になると、コアの挙動により圧壊される。ただし、後述するように厚みをある程度薄くすると、脆化温度になってもコアの挙動により圧壊されにくくなる。このような材料からなる脆性部は、例えば、押し出しなどにより形成するとよい。なお、超電導ケーブルでは、超電導層の超電導状態が十分に維持できるように、液体窒素などの冷媒を導入していってケーブルコア（超電導層）が冷媒温度と同程度の温度になってから運転が開始される。そのため、超電導ケーブルは、上記冷媒導入開始から運転までの間に、常温から冷媒温度までの範囲において熱収縮する。従って、脆性部の脆化温度は、常温から冷媒温度までの範囲において任意の温度が考えられるが、常温で圧壊すると、冷却前においてスペーサ介在による弛みの確保が十分に行えなくなる。また、冷却前の超電導ケーブルの保管場所や布設現場の環境温度を考慮すると、脆性部の脆化温度は、８０〜２４３Ｋ程度が適切である。
【００１５】
スペーサ全体を脆性部とする場合、ケーブルコアにより圧壊されて複数の破片に分離され、その破片が断熱管内に存在すると、断熱管に冷媒を導入した後、これらの破片が冷媒の流通を阻害したり、冷媒と共に輸送された破片がケーブル構成部材に接触して、ケーブル構成部材を損傷するなどの不具合が生じる恐れがある。そこで、脆性部を袋状体に収納したスペーサを用いることで、断熱管内に破片が浮遊することを効果的に防止できる。袋状体は、破片を捕捉可能であり、熱収縮時のコアの挙動により圧壊されず、冷媒温度において変形することが可能な可撓性を有するものであればよく、冷媒が浸透しない気密な構成でもよいし、冷媒が浸透可能な構成でもよい。後者の場合、表裏に貫通する孔を有した袋状体とするとよい。例えば、シート状基材に複数の孔を設け、この孔あき基材で袋状体を作製したり、長尺な糸状材を織ったり編んだりして網目状の袋状体を作製することが挙げられる。袋状体内に冷媒を流通させる構成とすることで、冷媒の流通抵抗を低減することができる。従って、この構成では、流通抵抗の増大によるケーブル構成部材の圧損を低減できる。孔或いは網目の大きさは、脆性部の破片を捕捉可能な程度に調整する。袋状体の材料としては、例えば、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料が挙げられる。これらゴム材料により袋状体を作製する場合、薄く延ばして厚みが数百μｍ程度となるようにすると、ケーブルコアの熱収縮時の挙動により圧壊されにくい。その他、袋状体の材料としては、テフロン（登録商標）といったフッ素樹脂、ガラス繊維などが挙げられる。また、袋状体の開口部の大きさは、脆性部が挿入できる程度の大きさを有していればよく、脆性部の外周と同等程度としてもよいし、それよりも大きくしてもよい。
【００１６】
非脆性材料からなる中心部と、その外周に配される脆性材料からなる外周部とを有する組合体からなるスペーサとする場合、特に、非脆性材料からなる中心部は、熱収縮時のケーブルコアの挙動を阻害しないような大きさとする。例えば、３心以上のケーブルコアを具える多心ケーブルの場合、撚り合わされたコアの中心部には、コアに囲まれる間隙部が形成される。この間隙部は、熱収縮時のケーブルコアの挙動により小さくなるが、縮小には限界があり、最小限の大きさが確保される。そのため、上記非脆性材料からなる中心部の大きさを、最小限の大きさとなった間隙部よりも小さくすれば、冷却時のケーブルコアの挙動を阻害することがない。非脆性材料としては、例えば、ステンレス、銅などの金属材料、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）やエポキシ樹脂などの樹脂系材料が挙げられる。
【００１７】
超電導ケーブル、特にケーブルコアの温度変化が急激に行われると、ケーブルの性能に影響を与える恐れがある。そのため、超電導ケーブルに冷媒を導入する際、ケーブルコア全長に亘って温度を確認しながら、コアが徐々に冷却されるように冷媒を導入することが一般的である。ケーブルコア全長の温度を確認するには、温度センサとして光ファイバを用い、この光ファイバをコアに沿って配置させる。本発明ケーブルにおいてもケーブルの長手方向に光ファイバを配置させてもよく、例えば、撚り合わされたケーブルコア間に光ファイバを配置させる。このとき、本発明ケーブルは、ケーブルコア間に、上記スペーサと温度センサとなる光ファイバとを具える。特に、スペーサが光ファイバを有する構成とすると、スペーサと温度センサとを同時にコア間に配置させることができる。例えば、上記袋状体を具えるスペーサとする場合、袋状体に脆性部或いは脆性部と非脆性部との組合体と光ファイバとを挿入させてもよいし、中空体のスペーサとする場合、中空体の内部空間に光ファイバを挿入配置してもよいし、脆性部や非脆性部に光ファイバを内蔵させて一体化してもよい。後者の場合、例えば、光ファイバを芯材として、その外周に脆性部形成材料や非脆性部形成材料を押し出すことにて、光ファイバを内蔵したスペーサを形成することができる。また、光ファイバを内蔵させたスペーサとする場合、脆性部や非脆性部の中心に光ファイバが位置するように形成すると、熱収縮時のケーブルコアの挙動により光ファイバがコアに押し潰されるなどといった不具合を防止できる。或いは、光ファイバの外周に、その長手方向に離間して脆性材料や非脆性材料からなる短尺体を設けたスペーサとしてもよい。このように光ファイバを袋状体に挿入したり、その外周に脆性部や非脆性部を設けることで、光ファイバを保護することもできる。光ファイバは、温度センサとして利用される市販のものを利用するとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明超電導ケーブルは、冷却前においてケーブルコアが熱収縮していないとき、実質的に形状が変化せず、冷却時においてコアの熱収縮に伴って形状が変化する、具体的には圧壊されるような材質からなる脆性部を有するスペーサをケーブルコア間に介在させる。本発明ケーブルは、このスペーサの介在によりケーブルコアの撚り合せに弛みをつくり、このスペーサをケーブルコア間に介在させた状態で布設を行うことで、布設の際にケーブルが引っ張られても、コアの撚り合せによる弛みがなくなりにくい。従って、本発明ケーブルは、冷却前において上記弛み（熱収縮代）を十分に確保しておくことができる。また、本発明ケーブルは、上記スペーサをそのまま具えた状態で冷却を行っても、ケーブルコアにより脆性部が圧壊されることで、熱収縮時のコアの挙動を阻害することがない。このように本発明ケーブルは、ケーブルコアの撚り合せによる熱収縮代が確保されるため、熱収縮時にコアが十分に動いて収縮を吸収することができ、コア、特に、超電導層が損傷することを防止する。
【００１９】
また、脆性部を袋状体に収納させたスペーサを利用することで、本発明ケーブルは、脆性部が破壊されることで生じた複数の破片が、冷媒の流通を阻害したり、冷媒により輸送されてケーブル構成部材を損傷するといった不具合が生じることを抑制することができる。
【００２０】
更に、温度センサとなる光ファイバを具えるスペーサを利用することで、本発明ケーブルは、冷媒導入時におけるケーブルコア近傍の温度を簡単に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明超電導ケーブルの概略構成を示す断面図であり、(Ａ)は、冷却前の状態、(Ｂ)は、冷却時の状態を示す。なお、図１(Ｂ)は、ケーブルコア部分のみ示す。この超電導ケーブル１は、３心のケーブルコア２が撚り合わされて断熱管３に収納された３心ケーブルである。断熱管３には、液体窒素といった冷媒が充填され、この冷媒によりケーブルコア２を冷却する。３心のケーブルコア２は、冷却時のコア２自体の熱収縮を吸収するのに必要な弛みを持って撚り合わされており、この弛みを保持するべく、ケーブル１は、図１(Ａ)に示すように３心のコア２で囲まれる間隙部にスペーサ４Ａを具える。このスペーサ４Ａは、冷却前において、上記間隙部の空間を維持することができ、図１(Ｂ)に示すように冷却時、熱収縮するコア２の挙動により圧壊されるような脆性を有する材料にて形成される。以下、各構成をより詳しく説明する。
【００２３】
ケーブルコア２は、中心から順にフォーマ２１、超電導導体２２、電気絶縁層２３、外部超電導層２４、保護層２５を具える。フォーマ２１は、超電導導体２２を保形する芯となる部材であり、事故電流が導体２２に流れた際、その分流路となって導体２２の損傷を抑制する機能を有する。このフォーマ２１は、銅線にエナメルの絶縁被覆が形成された被覆素線を複数撚り合わせた構成である。超電導導体２２及び外部超電導層２４は、Ｂｉ２２２３系Ａｇシーステープ線材をそれぞれフォーマ２１上、電気絶縁層２３上に多層に巻回して形成されている。外部超電導層２４は、交流送電において、超電導導体２２とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導され、この誘導電流により生じる磁場により、導体２２から生じる磁場を相殺し、外部への磁場の漏洩を防止するシールドとして機能する。また、外部超電導層２４は、直流送電において、超電導導体２２を往路とする場合、帰路として利用することができる。いずれの送電を行う場合も、外部超電導層２４は接地する。電気絶縁層２３は、ポリプロピレンとクラフト紙とが接合されてなるＰＰＬＰ（登録商標）を超電導導体２２の外周に多層に巻回して形成されている。電気絶縁層２３の内周側及び外周側にそれぞれカーボン紙からなる内部半導電層、外部半導電層を形成してもよい。外部超電導層２４の外周には、クラフト紙を巻回して形成された保護層２５を具える。保護層２５は、外部超電導層２４の機械的保護を図ると共に、クラフト紙といった絶縁材料にて形成することで、外部超電導層２４と断熱管３（内管３１）との間を電気的に絶縁し、断熱管３に誘導電流や帰路電流が分流されることを防ぐ。
【００２４】
断熱管３は、内管３１と外管３２とからなる二重管であり、ステンレス製のコルゲート管により構成される。これら両管３１，３２の間は、所定の真空度に真空引きされる。内管３１の外周には、スーパーインシュレーションを配置して形成した断熱材層(図示せず)を具える。内管３１の内部には、上記ケーブルコア２が収納されると共に、ケーブル運転時、液体窒素といった冷媒が流通され、コア２の冷却が行われる。断熱管３の外周には、ポリ塩化ビニルからなる防食層５を具える。
【００２５】
スペーサ４Ａは、全体がネオプレンゴムにて構成される断面円形状の長尺な中実体であり、押し出しにて形成している。このスペーサ４Ａは、上記構成を具える３条のケーブルコア２を撚り合わせる際、３心のコア２で囲まれる間隙部に配置されるように、３条のコア２と共に撚り合わされ、コア２と一体にされる。この構成により、撚り合わされたケーブルコア２は、冷却時にコア２自体の熱収縮を吸収する収縮代となる弛みが３心のコア２間に介在されるスペーサ４Ａにより保持される。従って、スペーサ４Ａは、冷却前において、撚り合せの弛みを確保するための部材として機能するのに十分な大きさとしている。このケーブルコア２とスペーサ４Ａとの一体化物を上記断熱管３に収納する。上記一体化物を断熱管３に収納するにあたり、断熱管３は、内管３１と外管３２との間が予め真空引きされている。このような断熱管３に一体化物を無限軌道にて送り出すことで断熱管３に一体化物を挿入する。断熱管を溶接にて形成する場合、一体化物の外周に内管となる板状材を配置し、板状材の両縁部を溶接して内管とし、同様にして外管を形成することで、一体化物が断熱管内に収納された状態としてもよい。この場合、外管形成後、内管と外管との間を真空引きする。
【００２６】
以上により、図１（Ａ）に示す超電導ケーブル１が得られる。このような超電導ケーブル１を布設して適宜中間接続部、終端接続部を形成して線路を構築する。超電導ケーブル１は、ケーブルコア２間に上記スペーサ４Ａを介在させた状態で布設する。そのため、布設時にケーブル１が引っ張られても、コア２間に存在するスペーサ４Ａによって、ケーブルコア２の撚り合せにより設けられた弛みがなくなることがない。構築された線路を運転するにあたり、断熱管３に冷媒（ここでは液体窒素）を導入する。冷媒の導入により超電導ケーブル１が冷却されると、ケーブルコア２や断熱管３を構成する金属材料が熱収縮する。超電導ケーブル１の両端部は、中間接続部や終端接続部により固定されているため、上記熱収縮が起こると、ケーブルコア２は、撚りが締まるように、即ち、弛みがなくなるように動く。超電導ケーブル１では、冷媒導入時においてもスペーサ４Ａが存在するため、上記弛みが確保されている。従って、熱収縮時、ケーブルコア２は、弛みがなくなるように動作することが可能である。即ち、超電導ケーブル１では、弛みを確実に保持して、弛みにより熱収縮を吸収できる。
【００２７】
冷媒が導入されて冷却されると、ケーブルコア２の撚りが締まるように、つまり、撚り合せ径が小さくなるように、かつ撚り合わされたコア２の長さが長手方向に長くなるようにコア２が動き、図１（Ｂ）に示すように３心のコア２で囲まれる間隙部も小さくなる。一方、全体がネオプレンゴムからなるスペーサ４Ａは、冷媒の導入により冷却されて硬化する。この状態で、熱収縮によりケーブルコア２が上述のように間隙部が小さくなるように動くと、スペーサ４Ａは、３心のコア２に挟まれることでコア２から付与される圧力が徐々に大きくなり、やがて図１（Ｂ）に示すようにこの圧力により破壊されて、複数の破片４１に分解される。そのため、冷却時、ケーブルコア２間にスペーサ４Ａが存在しても、スペーサ４Ａにより挙動が阻害されることがなく、コア２は、熱収縮を吸収するために必要な分を十分動くことができる。なお、断熱管３は、伸縮可能なコルゲート管とすることで、管自体で熱収縮を吸収できる。
【００２８】
本発明超電導ケーブル１は、熱収縮時のケーブルコア２の挙動より圧壊されるような脆性を有する材料からなるスペーサ４Ａを具えることで、冷却前において撚り合せの弛みを十分に保持し、冷却時において熱収縮を十分に吸収することができる。従って、本発明超電導ケーブル１は、熱収縮による超電導層の損傷をより確実に防止することができる。また、本発明超電導ケーブル１は、３心のケーブルコア２で囲まれる間隙部にスペーサ４Ａを配置させる構成としたことで、撚り合せ時にスペーサ４Ａがコア２間から脱落することがない。
【００２９】
なお、実施例１では、スペーサとして、全体が脆性材料からなるものを説明したが、例えば、中心部をステンレスといった非脆性材料で形成し、その外周にネオプレンゴムといった脆性材料からなる層を具えるスペーサとしてもよい。
【実施例２】
【００３０】
上記実施例１では、全体が脆性材料からなるスペーサを具える超電導ケーブルについて説明した。この例では、脆性材料からなる脆性部が袋状体に収納されたスペーサを具える超電導ケーブルについて説明する。図２は、本発明超電導ケーブルにおいてケーブルコア部分の概略構成を示す断面図であり、（Ａ）は、冷却前の状態、（Ｂ）は、冷却時の状態を示す。この例に示す超電導ケーブルの基本的構成は、上記実施例１と同様であり、スペーサの構成が異なる。従って、ここでは、スペーサについて詳しく述べ、その他の構成については省略する。
【００３１】
このスペーサ４Ｂは、脆性部４２と、この脆性部４２を収納する袋状体４３とを具える。脆性部４２は、ネオプレンゴムにて構成される断面円形状の長尺な中実体であり、押し出しにて形成している。袋状体４３は、厚さ１００μｍのネオプレンゴムからなり、冷媒が浸透可能なように複数の孔を有しており、開口部の大きさが脆性部４２の外周よりも大きなものである。この袋状体４３に脆性部４２を挿入して、脆性部４２が袋状体４３に内包されたスペーサ４Ｂを作製し、実施例１と同様に３条のケーブルコア２とスペーサ４Ｂとを撚り合せて一体にし、この一体化物を断熱管に収納する。そして、布設した後、断熱管に冷媒を導入する。
【００３２】
冷媒の導入により冷却されたケーブルコア２の挙動により脆性部４２は、圧壊されて複数の破片４１となる。この点は、上記実施例１と同様である。しかし、スペーサ４Ｂは、袋状体４３を具えることで、脆性部４２が複数の破片４１に分離しても、これら破片４１は、袋状体４３により捕捉され、袋状体４３外に出ることが抑制される。そのため、破片４１が冷媒の流通を妨げたり、冷媒により輸送されてケーブル構成部材を損傷させるといった不具合を防止することができる。また、袋状体４３は、熱収縮時のケーブルコア２の挙動に伴って変形するような可撓性を有するため、コア２の挙動を阻害することがない。なお、袋状体４３には、脆性部４２だけだなく、後述するような温度測定用の光ファイバを脆性部４２に沿わせて収納させてもよい。
【実施例３】
【００３３】
次に、温度センサとなる光ファイバを内蔵するスペーサを具える超電導ケーブルについて説明する。図３は、本発明超電導ケーブルにおいてケーブルコア部分の概略構成を示す断面図であり、（Ａ）は、冷却前の状態、（Ｂ）は、冷却時の状態を示す。この例に示す超電導ケーブルの基本的構成は、上記実施例１と同様であり、スペーサの構成が異なる。従って、ここでは、スペーサについて詳しく述べ、その他の構成については省略する。
【００３４】
このスペーサ４Ｃは、脆性部４４と、この脆性部４４に内蔵される温度測定用光ファイバ４５とを具える。脆性部４４は、ネオプレンゴムにて構成される断面円形状の長尺体であり、押し出しにて形成している。光ファイバ４５は、温度センサとして利用されている市販のものである。この光ファイバ４５の外周にネオプレンゴムを押し出すことにて、脆性部４４の中心部に光ファイバ４５を内蔵するスペーサ４Ｃを作製し、実施例１と同様に３条のケーブルコア２とスペーサ４Ｃを撚り合せて一体にする。この撚り合せにより、光ファイバ４５は、ケーブルコア２の全長に亘って配置される。このケーブルコア２とスペーサ４Ｃとの一体化物を実施例１と同様に断熱管に収納する。そして、布設した後、断熱管に冷媒を導入する。このとき、スペーサ４Ｃは、温度センサとなる光ファイバ４５を具えることで、ケーブルコア２の全長に亘って、温度を確認することができる。具体的には、レーザ光源を有する温度検出装置を光ファイバの端部に接続し、光ファイバの一端或いは両端からパルス波形のレーザ光を入射して、そのラマン後方散乱光の強度を検出し、この散乱光の強度が温度に依存する性質から、温度を求めることができる。また、レーザ光を入射してからその散乱光が検出されるまでの往復時間により、散乱光の発生位置を決定することで、光ファイバに沿って温度分布を求めることができる。この光ファイバ４５は、ケーブルコア２の長手方向に配されることから、コア２の長手方向に沿って温度分布を得ることができる。この温度分布に基づいて、冷媒の導入量などを調整することができるため、冷媒によりケーブルコア２が急激に冷却され、この急峻な温度変化によりコア２の性能が劣化されることを防止する。また、一体化物の形成により、脆性部４４と同時に、ケーブルコア２に沿って光ファイバ４５をも配置することができることから、超電導ケーブルの製造時間を短縮できる。更に、スペーサ４Ｃは、脆性部４４の中心部に位置するように光ファイバ４５を具える構成であることから、図２（Ｂ）に示すように、冷却時、ケーブルコア２が、３心のコア２で囲まれる間隙部が小さくなるように動いても、光ファイバ４５は、冷却前に配置された状態、つまり、図３に示すように上記間隙部の中心部に配置された状態が概ね維持される。即ち、光ファイバ４５は、冷却時においてもケーブルコア２に接触することがほとんどなく、コア２により押し潰されることがない。従って、光ファイバ４５により、ケーブルコア２近傍の温度を確実に測定することができる。なお、本実施例に示した光ファイバ４５を内蔵した脆性部４４を上記実施例２で説明した袋状体に収納させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明超電導ケーブルは、交流送電又は直流送電といった電力供給に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】全体が脆性材料からなるスペーサを具える本発明超電導ケーブルの概略構成を示す断面図であり、（Ａ）は、冷却前の状態、（Ｂ）は、ケーブルコア部分の冷却時の状態を示す。
【図２】脆性部が袋状体に収納されたスペーサを具える本発明超電導ケーブルのケーブルコア部分の概略構成を示す断面図であり、（Ａ）は、冷却前の状態、（Ｂ）は、冷却時の状態を示す。
【図３】脆性部に温度センサ用の光ファイバを内蔵するスペーサを具える本発明超電導ケーブルのケーブルコア部分の概略構成を示す断面図であり、（Ａ）は、冷却前の状態、（Ｂ）は、冷却時の状態を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１  超電導ケーブル  ２  ケーブルコア  ３  断熱管  ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  スペーサ
５  防食層
２１  フォーマ  ２２  超電導導体  ２３  電気絶縁層  ２４  外部超電導層
２５  保護層  ３１  内管  ３２  外管  ４１  破片  ４２，４４  脆性部
４３  袋状体  ４５  光ファイバ
【図１】
2007200783.tif 000003
【図２】
2007200783.tif 000004
【図３】
2007200783.tif 000005