超電導ケーブルの中間接続構造
【課題】常温絶縁型超電導ケーブル同士を接続する超電導ケーブルの中間接続構造であって、コンパクトな超電導ケーブルの中間接続構造を提供する。
【解決手段】突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の超電導導体層１２，１２´同士を電気的に接続する接続導体１と、接続導体１の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結する多重管構造の連結管２と、連結管２の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´のケーブル絶縁層１５，１５´に跨る接続部絶縁層３と、を備える
【解決手段】突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の超電導導体層１２，１２´同士を電気的に接続する接続導体１と、接続導体１の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結する多重管構造の連結管２と、連結管２の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´のケーブル絶縁層１５，１５´に跨る接続部絶縁層３と、を備える
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突き合わされた一対の常温絶縁型超電導ケーブルを接続してなる超電導ケーブルの中間接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルでは、一般にフォーマの外周上に超電導導体層を有する導体部を二重の金属管で構成される断熱管内に収納してなる構成を備える。このような超電導ケーブルにおいて、超電導ケーブルを外部から電気的に絶縁する構成には以下の二つが挙げられる。一つ目の構成は、超電導導体層の上にケーブル絶縁層が形成され、当該ケーブル絶縁層も冷媒により冷却される低温絶縁型の構成である。二つ目の構成は、断熱管の上にケーブル絶縁層が形成され、当該ケーブル絶縁層が冷媒により冷却されない常温絶縁型の構成である（例えば、特許文献１の明細書０００３を参照）。特に、後者の常温絶縁型超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブルの絶縁材料および構造が適用できるという利点があり、注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−０６４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記常温絶縁型超電導ケーブルを複数繋ぎ合せて超電導ケーブル線路を構築する場合、当該超電導ケーブル同士を突き合わせて接続する超電導ケーブルの中間接続構造を構築する必要がある。しかし、常温絶縁型超電導ケーブルを用いた超電導ケーブル線路の実用化に向けての研究は端緒についたばかりで、その中間接続構造も現在のところ十分に検討されていない。
【０００５】
ところで、常温絶縁型超電導ケーブルは主に、既設の常電導ケーブルが布設される管路内に既存ケーブルの代替として布設、配置されることが検討されている。そのため、常温絶縁型超電導ケーブルを用いて形成される中間接続構造を検討する際は、コンパクトな中間接続構造を開発することが望まれる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、常温絶縁型超電導ケーブル同士を接続する超電導ケーブルの中間接続構造であって、コンパクトな超電導ケーブルの中間接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、突き合わされた一対の超電導ケーブルを接続してなる超電導ケーブルの中間接続構造に係る。この中間接続構造に使用する超電導ケーブルは、超電導導体層と、その超電導導体層を内部に収納する多重管構造の断熱管と、その断熱管の外周を取り囲むケーブル絶縁層と、を備える常温絶縁型超電導ケーブルである。そして、本発明超電導ケーブルの中間接続構造は、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの超電導導体層同士を電気的に接続する接続導体と、その接続導体の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管同士を連結する多重管構造の連結管と、その連結管の外周を取り囲み、かつ、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの両ケーブル絶縁層に跨る接続部絶縁層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明超電導ケーブルの中間接続構造によれば、常温絶縁型超電導ケーブル同士を接続することができるので、常温絶縁型超電導ケーブルを用いた超電導ケーブル線路を構築することができる。しかも、本発明超電導ケーブルの中間接続構造は、突き合わせた常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管を直接連結管で繋ぎ合せているので、コンパクトに形成される。その結果、限られた作業空間の既設管路内にも超電導ケーブル線路を構築することができる。
【０００９】
上記本発明超電導ケーブルの中間接続構造に利用される常温絶縁型超電導ケーブルとしては、常電導のＣＶケーブルのようにケーブル絶縁層を絶縁性樹脂で形成したタイプ（以下、ＣＶタイプ）と、常電導のＯＦケーブルのようにケーブル絶縁層を絶縁紙の巻回により形成したタイプ（以下、ＯＦタイプ）と、が挙げられる。
【００１０】
ＣＶタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを用いて本発明超電導ケーブルの中間接続構造を形成する場合、予め形成された絶縁ユニットと一対のストレスコーンを組み合わせて接続部絶縁層を形成することが好ましい。絶縁ユニットは、両端部に円錐状の挿入孔を有するユニット本体と、ユニット本体の中間部の内周面に露出する内部電極と、を備える部材である。一方、ストレスコーンは、絶縁ユニットの挿入孔に嵌め込まれる先細りのテーパー部を備える部材である。その場合、絶縁ユニットの内部電極と、常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管同士を連結するための連結管と、は接続金具を介して電気的・機械的に接続すると良い。
【００１１】
予め用意した絶縁ユニットとストレスコーンとを組み合わせて接続部絶縁層を形成することで、中間接続構造を容易に構築することができる。また、接続金具を利用することで、接続金具に対する絶縁ユニットの位置決め、つまり、中間接続構造における最適な位置に絶縁ユニットを位置決めできる。ここで、常温絶縁型超電導ケーブルでは、断熱管が１００％電位となるため、この断熱管に繋がる連結管も１００％電位になる。つまり、連結管に繋がる内部電極も１００％電位となる。
【００１２】
絶縁ユニットとストレスコーンとを組み合わせるプレハブ型の構成において、上記接続金具は、連結管の外周面に固定して設けられることが好ましい。
【００１３】
上記構成とすることで、連結管に強固に固定される接続金具を介して、連結管に対して絶縁ユニットを強固に固定することができる。また、後述する実施形態に示すように、連結管の長手方向中間部で連結管の径方向に延びる複数の円弧状突起からなる接続金具とすることで、連結管への絶縁ユニットの取り付けを容易にすることができる。
【００１４】
上記プレハブ型の構成において、一対のストレスコーンを両側から押圧する一対の押し金具を用いることが好ましい。
【００１５】
押し金具を用いることで、絶縁ユニットとストレスコーンとの間、ストレスコーンとケーブル絶縁層との間に、隙間が形成されることを抑制することができる。また、押し金具によりストレスコーンの後端部（絶縁ユニットとは反対側）が当て止めされているため、経年的に絶縁ユニットの挿入孔からストレスコーンが押し出されることを抑制できる。特に、後述する実施形態に示すように、バネを利用した押し金具を用いることで、ストレスコーンを押圧する力を長期間に亘ってほぼ一定に維持することができる。その結果、経年的に当該押圧力が低下することによる接続部絶縁層の絶縁特性の低下を抑制できる。
【００１６】
一方、ＯＦタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを用いて本発明超電導ケーブルの中間接続構造を形成する場合、ケーブル絶縁層は、連結管の外周に巻回される絶縁紙と、その絶縁紙に含浸される絶縁油と、から構成することができる。
【００１７】
上記絶縁紙と絶縁油とを組み合わせた絶縁構造は、優れた絶縁特性を備えるため、この絶縁構造を適用して構築された超電導ケーブルの中間接続構造の絶縁特性も優れたものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明超電導ケーブルの中間接続構造によれば、常温絶縁型超電導ケーブル同士をコンパクトに接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）は、実施形態１に記載される常温絶縁型超電導ケーブルの中間接続構造の部分縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部拡大図である。
【図２】中間接続構造の一部構成部品の概略斜視図である。
【図３】図１に示す中間接続構造に備わる絶縁ユニット近傍の拡大部分縦断面図である。
【図４】図１に示す中間接続構造に備わる左側押し金具近傍の拡大部分縦断面図である。
【図５】図１に示す中間接続構造に備わる右側押し金具近傍の拡大部分縦断面図である。
【図６】代表的な常温絶縁型超電導ケーブルの概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
以下、図面に基づいて、ＣＶタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを用いた本発明超電導ケーブルの中間接続構造の実施形態を説明する。なお、図面において、符号に『´』が付されている部材は、『´』が付されていない同一符号の部材と同じ構成を備える部材である。
【００２１】
≪全体構成≫
図１に示す超電導ケーブルの中間接続構造１００は、突き合わされた一対の常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´を接続することで形成される。この中間接続構造１００は、接続導体１と、連結管２と、接続部絶縁層３と、を備える。接続導体１は、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の超電導導体層１２，１２´同士を電気的に接続する部材である。連結管２は、接続導体１の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結する多重管である。接続部絶縁層３は、連結管２の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の両ケーブル絶縁層１５，１５´に跨る絶縁部材である。本実施形態における接続部絶縁層３は、絶縁ユニット３ｍと一対のストレスコーン３ｓ，３ｓ´とを組み合わせることで形成されている。これら中間接続構造１００の構築に用いられる部材は、図２の概略斜視図に示すように、基本的に筒状の部材である。
【００２２】
以下、図１〜図５を適宜参照し、中間接続構造１００の構築手順を説明しながら、中間接続構造１００の各構成を詳細に説明する。その説明に先立って、常温絶縁型超電導ケーブル２００（２００´）の代表的な構成を図６に基づいて説明する。
【００２３】
≪常温絶縁型超電導ケーブル≫
常温絶縁型超電導ケーブル（以下、単に超電導ケーブルとする）２００は、導体部１０と、導体部１０を内部に収納する断熱管１４と、断熱管１４の外周を取り囲むケーブル絶縁層１５と、を備える。
【００２４】
［導体部］
導体部１０は、代表的には、フォーマ１１と、フォーマ１１の外周に形成される超電導導体層１２と、保護層１３と、を備える。フォーマ１１は、超電導導体層１２の支持体に利用される部材であり、例えば、エナメルなどの絶縁被覆を備える複数の金属線を撚り合わせた中実体や、金属パイプなどの中空体を利用することができる。本実施形態では、被覆金属線を撚り合わせた中実体とした。
【００２５】
次に、超電導導体層１２としては、例えば、酸化物超電導体を備えるテープ状線材が好適に利用できる。テープ状線材は、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導テープ線（Ａｇ−ＭｎやＡｇなどの安定化金属中に酸化物超電導体からなるフィラメントが配されたシース線）、ＲＥ１２３系薄膜線材（ＲＥ：希土類元素、例えばＹ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄなど。金属基板に酸化物超電導相が成膜された積層線材）が挙げられる。超電導導体層１２は、上記テープ状線材を螺旋状に巻回して形成した単層構造、または多層構造のものが挙げられる。本実施形態では、多層構造の超電導導体層１２とした。
【００２６】
保護層１３は、超電導導体層１２の外周を覆い、超電導導体層１２を保護すると共に、断熱管１４との絶縁を確保する。この保護層１３は、クラフト紙などを巻回することで形成できる。
【００２７】
［断熱管］
断熱管１４は、導体部１０を内部に収納する内管１４ａと、内管１４ａを内部に収納する外管１４ｂと、を備える２重管構造である。内管１４ａは、その内部に、超電導導体層１２を超電導状態に維持するための冷媒１３１（代表的には、液体窒素や液体ヘリウム、ヘリウムガスなど）が充填され、冷媒流路として機能する。この内管１４ａと、内管１４ａの外周に設けられる外管１４ｂとで断熱管１４を構成することで、外部からの侵入熱などにより冷媒１３１の温度が上昇することを抑制する。内管１４ａと外管１４ｂとの間は真空引きされ、それによって真空断熱層が形成されている。その他、内管１４ａと外管１４ｂとの間にスーパーインシュレーションといった断熱材や、内管１４ａと外管１４ｂとを離隔させるスペーサを配置すると、断熱管１４の断熱性を高められる。
【００２８】
本実施形態における断熱管１４を構成する内管１４ａと外管１４ｂは、共にコルゲート管である。両管１４ａ，１４ｂがコルゲート管であると、断熱管１４（即ち、超電導ケーブル２００）を曲げ易く、例えば、管路内に超電導ケーブル２００を導入し易い。なお、両管１４ａ，１４ｂは、ストレート管であっても良い。
【００２９】
［ケーブル絶縁層］
ケーブル絶縁層１５は、超電導ケーブル２００を外部環境から電気的に絶縁する層である。このケーブル絶縁層１５には、常電導ケーブルで実績がある電気絶縁強度に優れる材料、代表的にはＣＶケーブルに利用される架橋ポリエチレン（ＰＥＸ）などを利用できる。架橋ポリエチレンなどの絶縁性樹脂であれば、断熱管１４の外周に絶縁性樹脂を押し出すだけでケーブル絶縁層１５を容易に形成できる。
【００３０】
［その他の構成］
ケーブル絶縁層１５の外周には、代表的には、銅やアルミニウムなどの常電導材料から構成された外側遮蔽層が設けられる。外側遮蔽層は、ケーブル絶縁層１５の外側の電位を与えるもので、従来の電力ケーブルと同様に常電導材料を利用できる。また、外側遮蔽層の外周には、所定の絶縁特性を有し、外側遮蔽層を保護する防食層（図示せず）が設けられている。
【００３１】
その他、断熱管１４とケーブル絶縁層１５との間に、異常時電流が生じたときに、その異常時電流を分流する分流導体を設けても良い。分流導体は、異常時電流を分担する役割を担う観点から、電気抵抗値が低い銅やアルミニウム、銀などの金属材料から構成される。特に、銅は、銀に次ぐ高い導電率を有し、銀よりも格段に安価である点で、分流導体として好適である。このような分流導体は、銅撚り線で構成されるセグメント導体など既存常電導ケーブルの導体に準じた部材を外管１４ｂ上に巻回することで形成することができる。
【００３２】
≪中間接続構造の構築方法≫
以上説明した超電導ケーブル２００，２００´同士を接続する中間接続構造１００の構築は、以下の工程α〜εに従って行うことができる（図１〜５を適宜参照）。
・工程α…段剥ぎされた超電導ケーブル２００，２００´の端部同士を突き合わせ、超電導ケーブル２００，２００´の超電導導体層１２，１２´同士を接続導体１で接続する。
・工程β…超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結管２で連結する。ストレスコーン３ｓ´は、超電導ケーブル２００´上の所定位置（図１の完成時の位置）に配置しておく。
・工程γ…連結管２と絶縁ユニット３ｍとを連結する。
・工程δ…絶縁ユニット３ｍの左端開口部にストレスコーン３ｓを嵌め込む。
・工程ε…絶縁ユニット３ｍの両端部に押し金具５，６を取り付け、両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´を絶縁ユニット３ｍの内方に向かって押し込む。
・工程ζ…端部カバー７，８を絶縁ユニット３ｍの両端開口部に嵌め込み、各部材間の隙間を封止する。
【００３３】
［工程α］
接続する超電導ケーブル２００（２００´）の端部は、フォーマ１１（１１´）、超電導導体層１２（１２´）、断熱管の内管１４ａ（１４ａ´）、断熱の外管１４ｂ（１４ｂ´）の一部が段階的に露出された状態となるように、段剥ぎしておく。また、ケーブル絶縁層１５（１５´）は、超電導ケーブル２００（２００´）の端部近傍の所定範囲において当該端部に向かうに従って漸次細くなるようにし、その所定範囲から端部までは一様な径となるようにした。図中の『＋』ハッチングの部分には、粘着半導電性架橋ポリエチレンテープの巻回と導電塗性塗料の塗布を行った。そうすることで、超電導ケーブル２００（２００´）の外部半導電層が、後述するストレスコーン３ｓ（３ｓ´）の半導電ゴム部３８（３８）に導通するようにした。
【００３４】
次に、フォーマ１１，１１´同士を接続した後、超電導導体層１２，１２´同士を接続導体１で接続する。フォーマ１１，１１´同士の接続は、スリーブ（図示略）の両端開口部にフォーマ１１，１１´を挿入し、スリーブごとかしめることによって行うと良い。一方、超電導導体層１２，１２´同士の接続は、一方の超電導ケーブル２００の超電導導体層１２と他方の超電導ケーブル２００´の超電導導体層１２´とに跨るように接続導体１を配置し、その接続導体１を両超電導導体層１２，１２´に半田付けなどで接続することによって行えば良い。この接続導体１には、超電導導体層１２，１２´と同じ超電導線材を利用することが好ましい。
【００３５】
なお、この工程αでは、後工程で使用する筒状の絶縁ユニット３ｍ、ストレスコーン３ｓ、および端部カバー７を超電導ケーブル２００に嵌め込んで紙面左側に逃がしておくと共に、端部カバー８を超電導ケーブル２００´に嵌め込んで紙面右側に逃がしておく。また、ストレスコーン３ｓ´は、中間接続構造１００の完成時に配置される位置に配置しておく。ここで、図面上、ケーブル絶縁層１５，１５´のペンシルダウン状に形成された部分の細径部と太径部との差は大きいように見えるが、実際は極わずか（数ｍｍ程度）である。従って、絶縁ユニット３ｍやストレスコーン３ｓを超電導ケーブル２００側に逃がすことができる。
【００３６】
［工程β］
工程βでは、超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結管２で連結する。連結管２は、直管状の内管２ａと、同じく直管状の外管２ｂとからなる二重管構造を有する。内管２ａは、冷媒流路として利用でき、内管２ａと外管２ｂとの間の空間は真空断熱層として利用できる。この内管２ａ（外管２ｂ）は、半円筒状の半割れ構造のものを接続導体１の外周側から被せて、溶接することなどによって形成することができる。また、内管２ａと外管２ｂとの間には、断熱管１４，１４´と同様に、スーパーインシュレーションやスペーサなどを配置しても良い。
【００３７】
上記連結管２の長手方向中間部の外周面、つまり外管２ｂの長手方向の外周面には、図２に示すように、接続金具４が固定して設けられている。この図２に例示される接続金具４は、外管２ｂの径方向外方に突出する扇状の突起である。なお、接続金具４は、外管２ｂの全周に亘って形成される円環フランジ状の突起であってもかまわない。
【００３８】
［工程γ］
工程γでは、連結管２と絶縁ユニット３ｍとを連結する。絶縁ユニット３ｍは、ユニット本体３０と、内部電極３１と、台座部３４，３５と、外部カバー３６と、ＩＪ筒３９と、を備える（特に、図２、図３を参照）。
【００３９】
ユニット本体３０は、エポキシなどの絶縁性樹脂で形成される筒状体であって、その両端部に円錐状の挿入孔３０ｈ，３０ｈ´を有している。挿入孔３０ｈ，３０ｈ´の内径は、ユニット本体３０の長手方向中間部に向かうに従って漸次小さくなっている。
【００４０】
内部電極３１は、銅やアルミニウムなどの導電性部材で形成された筒状体であって、ユニット本体３０の内部に埋設されている。内部電極３１の一部は、ユニット本体３０の中間部の内周面に露出しているが、円錐状の挿入孔３０ｈ，３０ｈ´の部分には露出していない。また、内部電極３１の長手方向両端部は、丸みを帯びた形状となっており、電界の集中が起こり難くなっている。この内部電極３１の内周面には、内部電極３１の長手方向中間部に形成される環状溝と、その環状溝から超電導ケーブル２００´の側に延びる直線状のスライド溝と、からなる取付溝３１ｇが形成されている。取付溝３１ｇについては後述する。
【００４１】
台座部３４（３５）は、ユニット本体３０の左端部（右端部）に設けられる環状の部材であって、後工程で押し金具５（６）と端部カバー７（８）を取り付ける台座となる部材である（図２も合わせて参照）。台座部３４，３５は、強度を考慮して金属製とする。
【００４２】
外部カバー３６は、ユニット本体３０を内部に収納する絶縁性の円筒部材である（図２も合わせて参照）。この外部カバー３６によって、中間接続構造１００の構築の際に、ユニット本体３０が損傷することを防止できる。
【００４３】
ＩＪ筒３９は、台座部３５に取り付けられる絶縁性の筒状部材であって、インシュレーテット・ジョイントのために利用される部材である。なお、このＩＪ筒３９は、後から取り付ける形態であってもかまわない。
【００４４】
以上説明した絶縁ユニット３ｍと連結管２とを連結するには、まず紙面左側に逃がしておいた絶縁ユニット３ｍを紙面右側に移動させる。その際、接続金具４の先端部が取付溝３１ｇのスライド溝上をスライドする。接続金具４が、取付溝３１ｇの環状溝の位置まで来たら、絶縁ユニット３ｍを回転させ、接続金具４の先端部が周方向にスライド溝からずれた状態にする。その結果、連結管２に対する絶縁ユニット３ｍの位置が決定され、かつ連結管２に対して絶縁ユニット３ｍが強固に固定される。同時に、超電導ケーブル２００´の所定位置に配置しておいたストレスコーン３ｓ´が、絶縁ユニット３ｍの挿入孔３０ｈ´に嵌め込まれる。
【００４５】
［工程δ］
工程δでは、絶縁ユニット３ｍの左端開口部にストレスコーン３ｓを嵌め込む（特に、図２、図３を参照）。ここで、絶縁ユニット３ｍの挿入孔３０ｈ，３０ｈ´の内部には環状の押え筒３２，３３が嵌め込まれており、ストレスコーン３ｓ，３ｓ´の先端部が内部電極３１と接触しないようになっている。押え筒３２，３３は絶縁性樹脂から構成されている。
【００４６】
絶縁ユニット３ｍに嵌め込むストレスコーン３ｓ，３ｓ´は、２つの円錐台の底面同士を貼り合せたような形状を有する（特に、図２を参照）。このストレスコーン３ｓ，３ｓ´は、絶縁ゴム部３７と、半導電性ゴム部３８とに分けることができ、両者３７，３８の境界面は、電界の集中を緩和できるように、曲面となっている。また、絶縁ゴム部３７は、先細りのテーパー状となっている。
【００４７】
［工程ε］
工程εでは、絶縁ユニット３ｍの両端部に押し金具５，６を取り付け、両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´を絶縁ユニット３ｍの内方に向かって押し込む（特に、図２，４，５を参照）。そうすることで、両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´に形成される先細りのテーパー部（絶縁ゴム部３７のテーパー状の部分）と、絶縁ユニット３ｍの挿入孔と、が密着し、両者の間に実質的に隙間がなくなる。同時に、ストレスコーン３ｓ（３ｓ´）と、超電導ケーブル２００（２００´）のケーブル絶縁層１５（１５´）と、が密着し、両者の間に実質的に隙間がなくなる。
【００４８】
両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´を挿入孔３０ｈ，３０ｈ´に押し込む押し金具５（６）は、ベース部５０（６０）と、第一ボルト５１（６１）と、第二ボルト５２（６２）と、押圧筒５３（６３）と、バネ５ｓ（６ｓ）と、を備える。
【００４９】
ベース部５０（６０）は、円環状の剛性体であって、その周方向の縁部近傍には複数の第一ボルト５１（６１）が取り付けられている。また、ベース部５０（６０）における第一ボルト５１（６１）よりも内周側には複数の第二ボルト５２（６２）が取り付けられている。さらに、第二ボルト５２（６２）の先端部には、円錐台状面を持った筒状の剛性体である押圧筒５３（６３）が取り付けられている。この押圧筒５３（６３）の形状は、ストレスコーン３ｓ（３ｓ´）の半導電性ゴム部３８（３８）側のテーパー面に対応した形状である。つまり、第二ボルト５２（６２）により、ベース部５０（６０）と押圧筒５３（６３）とが連結された状態になっている。また、ベース部５０（６０）と押圧筒５３（６３）との間における第二ボルト５２（６２）の外周には、バネ５ｓ（６ｓ）が設けられている。
【００５０】
上記構成を備える押し金具５（６）でストレスコーン３ｓ（３ｓ´）を押圧するには、まず、絶縁ユニット３ｍの台座部３４（３５）に第一ボルト５１（６１）をねじ込んで、絶縁ユニット３ｍに対して押し金具５（６）を固定する。次いで、第二ボルト５２（６２）を回転させ、ベース部５０（６０）に対して第二ボルト５２（６２）を進出させる。その際、第二ボルト５２（６２）の先端に取り付けられる押圧筒５３（６３）も、絶縁ユニット３ｍに固定されるベース部５０（６０）に対して進出する。その結果、押圧筒５３（６３）がストレスコーン３ｓ（３ｓ´）の後端部を押圧して、ストレスコーン３ｓ（３ｓ´）が絶縁ユニット３ｍの挿入孔３０ｈ（３０ｈ´）に強く押し込まれる。このとき、バネ５ｓ（６ｓ）の作用によって、押圧筒５３（６３）によりストレスコーン３ｓ，３ｓ´を押圧する力がほぼ一定となる。しかも、その押圧する力は、長期に亘って維持される。
【００５１】
［工程ζ］
工程ζでは、絶縁ユニット３ｍの両端部から端部カバー７，８を嵌め込み、各部材の隙間を封止する。隙間の封止には、粘着性の絶縁テープなどを利用することができる。なお、この嵌め込みの際は、ケーブル絶縁層１５，１５´の外周に設けられるケーブル遮蔽層の処理も行う。
【００５２】
≪まとめ≫
以上説明した工程α〜ζによれば、常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´同士を接続した超電導ケーブルの中間接続構造１００を構築することができる。しかも、構築された中間接続構造１００は、超電導ケーブル２００，２００´の径方向にコンパクトであるため、既設の管路などの狭い作業空間であっても余裕をもって形成することができる。
【００５３】
＜実施形態２＞
実施形態１では、ＣＶタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを接続するための超電導ケーブルの中間接続構造を説明したが、接続する超電導ケーブルはＯＦタイプであっても良い。その場合、中間接続構造の構築にあたって、まずＣＶタイプの中間接続構造の構築と同様、図３に示すようにフォーマ１１，１１´同士、超電導導体層１２，１２´同士、断熱管１４，１４´同士を接続する。その際、断熱管１４，１４´の接続に利用する連結管２には、接続金具４が設けられていない連結管２を利用する。
【００５４】
次いで、連結管２の外周面上に絶縁紙を巻回し、その巻回された絶縁紙の外周を覆った上で、絶縁紙に絶縁油を含浸させる。絶縁紙にはクラフトテープやＰＰＬＰ（住友電気工業株式会社の登録商標）などの半合成紙を利用できる。また、絶縁油には、ポリブテン油などの合成油を利用できる。ここで、連結管２は、ストレートパイプであるので、絶縁紙を巻回し易く、かつ、連結管２と絶縁紙との間や、絶縁紙のターン間に、電気的な弱点となる隙間ができ難い。
【００５５】
以上説明した実施形態２の構成によっても、断熱管同士を接続する連結管が複数のストレート管から構成されているため、中間接続構造の大径化を抑制することができる。
【００５６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することが可能である。例えば、ＣＶタイプの中間接続構造を形成するにあたり、現地で連結管の外周に樹脂モールドを行うことで接続部絶縁層を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明超電導ケーブルの中間接続構造は、常温絶縁型超電導ケーブルを用いた大電流送電網の形成に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 中間接続構造
２００，２００´ 常温絶縁型超電導ケーブル
１０ 導体部
１１，１１´ フォーマ １２，１２´ 超電導導体層 １３，１３´ 保護層
１４，１４´ 断熱管 １４ａ，１４ａ´ 内管 １４ｂ，１４ｂ´ 外管
１５，１５´ ケーブル絶縁層
１３１ 冷媒
１ 接続導体
２ 連結管 ２ａ 内管 ２ｂ 外管
３ 接続部絶縁層
３ｍ 絶縁ユニット
３０ ユニット本体 ３０ｈ，３０ｈ´ 挿入孔
３１内部電極 ３１ｇ 取付溝
３２，３３ 押え筒 ３４，３５ 台座部
３６ 外部カバー ３９ ＩＪ筒
３ｓ，３ｓ´ ストレスコーン ３７ 絶縁ゴム部 ３８ 半導電ゴム部
４ 接続金具
５，６ 押し金具
５０，６０ ベース部 ５１，６１ 第一ボルト ５２，６２ 第二ボルト
５３，６３ 押圧筒 ５ｓ，６ｓ バネ
７，８ 端部カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突き合わされた一対の常温絶縁型超電導ケーブルを接続してなる超電導ケーブルの中間接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルでは、一般にフォーマの外周上に超電導導体層を有する導体部を二重の金属管で構成される断熱管内に収納してなる構成を備える。このような超電導ケーブルにおいて、超電導ケーブルを外部から電気的に絶縁する構成には以下の二つが挙げられる。一つ目の構成は、超電導導体層の上にケーブル絶縁層が形成され、当該ケーブル絶縁層も冷媒により冷却される低温絶縁型の構成である。二つ目の構成は、断熱管の上にケーブル絶縁層が形成され、当該ケーブル絶縁層が冷媒により冷却されない常温絶縁型の構成である（例えば、特許文献１の明細書０００３を参照）。特に、後者の常温絶縁型超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブルの絶縁材料および構造が適用できるという利点があり、注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−０６４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記常温絶縁型超電導ケーブルを複数繋ぎ合せて超電導ケーブル線路を構築する場合、当該超電導ケーブル同士を突き合わせて接続する超電導ケーブルの中間接続構造を構築する必要がある。しかし、常温絶縁型超電導ケーブルを用いた超電導ケーブル線路の実用化に向けての研究は端緒についたばかりで、その中間接続構造も現在のところ十分に検討されていない。
【０００５】
ところで、常温絶縁型超電導ケーブルは主に、既設の常電導ケーブルが布設される管路内に既存ケーブルの代替として布設、配置されることが検討されている。そのため、常温絶縁型超電導ケーブルを用いて形成される中間接続構造を検討する際は、コンパクトな中間接続構造を開発することが望まれる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、常温絶縁型超電導ケーブル同士を接続する超電導ケーブルの中間接続構造であって、コンパクトな超電導ケーブルの中間接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、突き合わされた一対の超電導ケーブルを接続してなる超電導ケーブルの中間接続構造に係る。この中間接続構造に使用する超電導ケーブルは、超電導導体層と、その超電導導体層を内部に収納する多重管構造の断熱管と、その断熱管の外周を取り囲むケーブル絶縁層と、を備える常温絶縁型超電導ケーブルである。そして、本発明超電導ケーブルの中間接続構造は、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの超電導導体層同士を電気的に接続する接続導体と、その接続導体の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管同士を連結する多重管構造の連結管と、その連結管の外周を取り囲み、かつ、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの両ケーブル絶縁層に跨る接続部絶縁層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明超電導ケーブルの中間接続構造によれば、常温絶縁型超電導ケーブル同士を接続することができるので、常温絶縁型超電導ケーブルを用いた超電導ケーブル線路を構築することができる。しかも、本発明超電導ケーブルの中間接続構造は、突き合わせた常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管を直接連結管で繋ぎ合せているので、コンパクトに形成される。その結果、限られた作業空間の既設管路内にも超電導ケーブル線路を構築することができる。
【０００９】
上記本発明超電導ケーブルの中間接続構造に利用される常温絶縁型超電導ケーブルとしては、常電導のＣＶケーブルのようにケーブル絶縁層を絶縁性樹脂で形成したタイプ（以下、ＣＶタイプ）と、常電導のＯＦケーブルのようにケーブル絶縁層を絶縁紙の巻回により形成したタイプ（以下、ＯＦタイプ）と、が挙げられる。
【００１０】
ＣＶタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを用いて本発明超電導ケーブルの中間接続構造を形成する場合、予め形成された絶縁ユニットと一対のストレスコーンを組み合わせて接続部絶縁層を形成することが好ましい。絶縁ユニットは、両端部に円錐状の挿入孔を有するユニット本体と、ユニット本体の中間部の内周面に露出する内部電極と、を備える部材である。一方、ストレスコーンは、絶縁ユニットの挿入孔に嵌め込まれる先細りのテーパー部を備える部材である。その場合、絶縁ユニットの内部電極と、常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管同士を連結するための連結管と、は接続金具を介して電気的・機械的に接続すると良い。
【００１１】
予め用意した絶縁ユニットとストレスコーンとを組み合わせて接続部絶縁層を形成することで、中間接続構造を容易に構築することができる。また、接続金具を利用することで、接続金具に対する絶縁ユニットの位置決め、つまり、中間接続構造における最適な位置に絶縁ユニットを位置決めできる。ここで、常温絶縁型超電導ケーブルでは、断熱管が１００％電位となるため、この断熱管に繋がる連結管も１００％電位になる。つまり、連結管に繋がる内部電極も１００％電位となる。
【００１２】
絶縁ユニットとストレスコーンとを組み合わせるプレハブ型の構成において、上記接続金具は、連結管の外周面に固定して設けられることが好ましい。
【００１３】
上記構成とすることで、連結管に強固に固定される接続金具を介して、連結管に対して絶縁ユニットを強固に固定することができる。また、後述する実施形態に示すように、連結管の長手方向中間部で連結管の径方向に延びる複数の円弧状突起からなる接続金具とすることで、連結管への絶縁ユニットの取り付けを容易にすることができる。
【００１４】
上記プレハブ型の構成において、一対のストレスコーンを両側から押圧する一対の押し金具を用いることが好ましい。
【００１５】
押し金具を用いることで、絶縁ユニットとストレスコーンとの間、ストレスコーンとケーブル絶縁層との間に、隙間が形成されることを抑制することができる。また、押し金具によりストレスコーンの後端部（絶縁ユニットとは反対側）が当て止めされているため、経年的に絶縁ユニットの挿入孔からストレスコーンが押し出されることを抑制できる。特に、後述する実施形態に示すように、バネを利用した押し金具を用いることで、ストレスコーンを押圧する力を長期間に亘ってほぼ一定に維持することができる。その結果、経年的に当該押圧力が低下することによる接続部絶縁層の絶縁特性の低下を抑制できる。
【００１６】
一方、ＯＦタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを用いて本発明超電導ケーブルの中間接続構造を形成する場合、ケーブル絶縁層は、連結管の外周に巻回される絶縁紙と、その絶縁紙に含浸される絶縁油と、から構成することができる。
【００１７】
上記絶縁紙と絶縁油とを組み合わせた絶縁構造は、優れた絶縁特性を備えるため、この絶縁構造を適用して構築された超電導ケーブルの中間接続構造の絶縁特性も優れたものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明超電導ケーブルの中間接続構造によれば、常温絶縁型超電導ケーブル同士をコンパクトに接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）は、実施形態１に記載される常温絶縁型超電導ケーブルの中間接続構造の部分縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部拡大図である。
【図２】中間接続構造の一部構成部品の概略斜視図である。
【図３】図１に示す中間接続構造に備わる絶縁ユニット近傍の拡大部分縦断面図である。
【図４】図１に示す中間接続構造に備わる左側押し金具近傍の拡大部分縦断面図である。
【図５】図１に示す中間接続構造に備わる右側押し金具近傍の拡大部分縦断面図である。
【図６】代表的な常温絶縁型超電導ケーブルの概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
以下、図面に基づいて、ＣＶタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを用いた本発明超電導ケーブルの中間接続構造の実施形態を説明する。なお、図面において、符号に『´』が付されている部材は、『´』が付されていない同一符号の部材と同じ構成を備える部材である。
【００２１】
≪全体構成≫
図１に示す超電導ケーブルの中間接続構造１００は、突き合わされた一対の常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´を接続することで形成される。この中間接続構造１００は、接続導体１と、連結管２と、接続部絶縁層３と、を備える。接続導体１は、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の超電導導体層１２，１２´同士を電気的に接続する部材である。連結管２は、接続導体１の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結する多重管である。接続部絶縁層３は、連結管２の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´の両ケーブル絶縁層１５，１５´に跨る絶縁部材である。本実施形態における接続部絶縁層３は、絶縁ユニット３ｍと一対のストレスコーン３ｓ，３ｓ´とを組み合わせることで形成されている。これら中間接続構造１００の構築に用いられる部材は、図２の概略斜視図に示すように、基本的に筒状の部材である。
【００２２】
以下、図１〜図５を適宜参照し、中間接続構造１００の構築手順を説明しながら、中間接続構造１００の各構成を詳細に説明する。その説明に先立って、常温絶縁型超電導ケーブル２００（２００´）の代表的な構成を図６に基づいて説明する。
【００２３】
≪常温絶縁型超電導ケーブル≫
常温絶縁型超電導ケーブル（以下、単に超電導ケーブルとする）２００は、導体部１０と、導体部１０を内部に収納する断熱管１４と、断熱管１４の外周を取り囲むケーブル絶縁層１５と、を備える。
【００２４】
［導体部］
導体部１０は、代表的には、フォーマ１１と、フォーマ１１の外周に形成される超電導導体層１２と、保護層１３と、を備える。フォーマ１１は、超電導導体層１２の支持体に利用される部材であり、例えば、エナメルなどの絶縁被覆を備える複数の金属線を撚り合わせた中実体や、金属パイプなどの中空体を利用することができる。本実施形態では、被覆金属線を撚り合わせた中実体とした。
【００２５】
次に、超電導導体層１２としては、例えば、酸化物超電導体を備えるテープ状線材が好適に利用できる。テープ状線材は、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導テープ線（Ａｇ−ＭｎやＡｇなどの安定化金属中に酸化物超電導体からなるフィラメントが配されたシース線）、ＲＥ１２３系薄膜線材（ＲＥ：希土類元素、例えばＹ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄなど。金属基板に酸化物超電導相が成膜された積層線材）が挙げられる。超電導導体層１２は、上記テープ状線材を螺旋状に巻回して形成した単層構造、または多層構造のものが挙げられる。本実施形態では、多層構造の超電導導体層１２とした。
【００２６】
保護層１３は、超電導導体層１２の外周を覆い、超電導導体層１２を保護すると共に、断熱管１４との絶縁を確保する。この保護層１３は、クラフト紙などを巻回することで形成できる。
【００２７】
［断熱管］
断熱管１４は、導体部１０を内部に収納する内管１４ａと、内管１４ａを内部に収納する外管１４ｂと、を備える２重管構造である。内管１４ａは、その内部に、超電導導体層１２を超電導状態に維持するための冷媒１３１（代表的には、液体窒素や液体ヘリウム、ヘリウムガスなど）が充填され、冷媒流路として機能する。この内管１４ａと、内管１４ａの外周に設けられる外管１４ｂとで断熱管１４を構成することで、外部からの侵入熱などにより冷媒１３１の温度が上昇することを抑制する。内管１４ａと外管１４ｂとの間は真空引きされ、それによって真空断熱層が形成されている。その他、内管１４ａと外管１４ｂとの間にスーパーインシュレーションといった断熱材や、内管１４ａと外管１４ｂとを離隔させるスペーサを配置すると、断熱管１４の断熱性を高められる。
【００２８】
本実施形態における断熱管１４を構成する内管１４ａと外管１４ｂは、共にコルゲート管である。両管１４ａ，１４ｂがコルゲート管であると、断熱管１４（即ち、超電導ケーブル２００）を曲げ易く、例えば、管路内に超電導ケーブル２００を導入し易い。なお、両管１４ａ，１４ｂは、ストレート管であっても良い。
【００２９】
［ケーブル絶縁層］
ケーブル絶縁層１５は、超電導ケーブル２００を外部環境から電気的に絶縁する層である。このケーブル絶縁層１５には、常電導ケーブルで実績がある電気絶縁強度に優れる材料、代表的にはＣＶケーブルに利用される架橋ポリエチレン（ＰＥＸ）などを利用できる。架橋ポリエチレンなどの絶縁性樹脂であれば、断熱管１４の外周に絶縁性樹脂を押し出すだけでケーブル絶縁層１５を容易に形成できる。
【００３０】
［その他の構成］
ケーブル絶縁層１５の外周には、代表的には、銅やアルミニウムなどの常電導材料から構成された外側遮蔽層が設けられる。外側遮蔽層は、ケーブル絶縁層１５の外側の電位を与えるもので、従来の電力ケーブルと同様に常電導材料を利用できる。また、外側遮蔽層の外周には、所定の絶縁特性を有し、外側遮蔽層を保護する防食層（図示せず）が設けられている。
【００３１】
その他、断熱管１４とケーブル絶縁層１５との間に、異常時電流が生じたときに、その異常時電流を分流する分流導体を設けても良い。分流導体は、異常時電流を分担する役割を担う観点から、電気抵抗値が低い銅やアルミニウム、銀などの金属材料から構成される。特に、銅は、銀に次ぐ高い導電率を有し、銀よりも格段に安価である点で、分流導体として好適である。このような分流導体は、銅撚り線で構成されるセグメント導体など既存常電導ケーブルの導体に準じた部材を外管１４ｂ上に巻回することで形成することができる。
【００３２】
≪中間接続構造の構築方法≫
以上説明した超電導ケーブル２００，２００´同士を接続する中間接続構造１００の構築は、以下の工程α〜εに従って行うことができる（図１〜５を適宜参照）。
・工程α…段剥ぎされた超電導ケーブル２００，２００´の端部同士を突き合わせ、超電導ケーブル２００，２００´の超電導導体層１２，１２´同士を接続導体１で接続する。
・工程β…超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結管２で連結する。ストレスコーン３ｓ´は、超電導ケーブル２００´上の所定位置（図１の完成時の位置）に配置しておく。
・工程γ…連結管２と絶縁ユニット３ｍとを連結する。
・工程δ…絶縁ユニット３ｍの左端開口部にストレスコーン３ｓを嵌め込む。
・工程ε…絶縁ユニット３ｍの両端部に押し金具５，６を取り付け、両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´を絶縁ユニット３ｍの内方に向かって押し込む。
・工程ζ…端部カバー７，８を絶縁ユニット３ｍの両端開口部に嵌め込み、各部材間の隙間を封止する。
【００３３】
［工程α］
接続する超電導ケーブル２００（２００´）の端部は、フォーマ１１（１１´）、超電導導体層１２（１２´）、断熱管の内管１４ａ（１４ａ´）、断熱の外管１４ｂ（１４ｂ´）の一部が段階的に露出された状態となるように、段剥ぎしておく。また、ケーブル絶縁層１５（１５´）は、超電導ケーブル２００（２００´）の端部近傍の所定範囲において当該端部に向かうに従って漸次細くなるようにし、その所定範囲から端部までは一様な径となるようにした。図中の『＋』ハッチングの部分には、粘着半導電性架橋ポリエチレンテープの巻回と導電塗性塗料の塗布を行った。そうすることで、超電導ケーブル２００（２００´）の外部半導電層が、後述するストレスコーン３ｓ（３ｓ´）の半導電ゴム部３８（３８）に導通するようにした。
【００３４】
次に、フォーマ１１，１１´同士を接続した後、超電導導体層１２，１２´同士を接続導体１で接続する。フォーマ１１，１１´同士の接続は、スリーブ（図示略）の両端開口部にフォーマ１１，１１´を挿入し、スリーブごとかしめることによって行うと良い。一方、超電導導体層１２，１２´同士の接続は、一方の超電導ケーブル２００の超電導導体層１２と他方の超電導ケーブル２００´の超電導導体層１２´とに跨るように接続導体１を配置し、その接続導体１を両超電導導体層１２，１２´に半田付けなどで接続することによって行えば良い。この接続導体１には、超電導導体層１２，１２´と同じ超電導線材を利用することが好ましい。
【００３５】
なお、この工程αでは、後工程で使用する筒状の絶縁ユニット３ｍ、ストレスコーン３ｓ、および端部カバー７を超電導ケーブル２００に嵌め込んで紙面左側に逃がしておくと共に、端部カバー８を超電導ケーブル２００´に嵌め込んで紙面右側に逃がしておく。また、ストレスコーン３ｓ´は、中間接続構造１００の完成時に配置される位置に配置しておく。ここで、図面上、ケーブル絶縁層１５，１５´のペンシルダウン状に形成された部分の細径部と太径部との差は大きいように見えるが、実際は極わずか（数ｍｍ程度）である。従って、絶縁ユニット３ｍやストレスコーン３ｓを超電導ケーブル２００側に逃がすことができる。
【００３６】
［工程β］
工程βでは、超電導ケーブル２００，２００´の断熱管１４，１４´同士を連結管２で連結する。連結管２は、直管状の内管２ａと、同じく直管状の外管２ｂとからなる二重管構造を有する。内管２ａは、冷媒流路として利用でき、内管２ａと外管２ｂとの間の空間は真空断熱層として利用できる。この内管２ａ（外管２ｂ）は、半円筒状の半割れ構造のものを接続導体１の外周側から被せて、溶接することなどによって形成することができる。また、内管２ａと外管２ｂとの間には、断熱管１４，１４´と同様に、スーパーインシュレーションやスペーサなどを配置しても良い。
【００３７】
上記連結管２の長手方向中間部の外周面、つまり外管２ｂの長手方向の外周面には、図２に示すように、接続金具４が固定して設けられている。この図２に例示される接続金具４は、外管２ｂの径方向外方に突出する扇状の突起である。なお、接続金具４は、外管２ｂの全周に亘って形成される円環フランジ状の突起であってもかまわない。
【００３８】
［工程γ］
工程γでは、連結管２と絶縁ユニット３ｍとを連結する。絶縁ユニット３ｍは、ユニット本体３０と、内部電極３１と、台座部３４，３５と、外部カバー３６と、ＩＪ筒３９と、を備える（特に、図２、図３を参照）。
【００３９】
ユニット本体３０は、エポキシなどの絶縁性樹脂で形成される筒状体であって、その両端部に円錐状の挿入孔３０ｈ，３０ｈ´を有している。挿入孔３０ｈ，３０ｈ´の内径は、ユニット本体３０の長手方向中間部に向かうに従って漸次小さくなっている。
【００４０】
内部電極３１は、銅やアルミニウムなどの導電性部材で形成された筒状体であって、ユニット本体３０の内部に埋設されている。内部電極３１の一部は、ユニット本体３０の中間部の内周面に露出しているが、円錐状の挿入孔３０ｈ，３０ｈ´の部分には露出していない。また、内部電極３１の長手方向両端部は、丸みを帯びた形状となっており、電界の集中が起こり難くなっている。この内部電極３１の内周面には、内部電極３１の長手方向中間部に形成される環状溝と、その環状溝から超電導ケーブル２００´の側に延びる直線状のスライド溝と、からなる取付溝３１ｇが形成されている。取付溝３１ｇについては後述する。
【００４１】
台座部３４（３５）は、ユニット本体３０の左端部（右端部）に設けられる環状の部材であって、後工程で押し金具５（６）と端部カバー７（８）を取り付ける台座となる部材である（図２も合わせて参照）。台座部３４，３５は、強度を考慮して金属製とする。
【００４２】
外部カバー３６は、ユニット本体３０を内部に収納する絶縁性の円筒部材である（図２も合わせて参照）。この外部カバー３６によって、中間接続構造１００の構築の際に、ユニット本体３０が損傷することを防止できる。
【００４３】
ＩＪ筒３９は、台座部３５に取り付けられる絶縁性の筒状部材であって、インシュレーテット・ジョイントのために利用される部材である。なお、このＩＪ筒３９は、後から取り付ける形態であってもかまわない。
【００４４】
以上説明した絶縁ユニット３ｍと連結管２とを連結するには、まず紙面左側に逃がしておいた絶縁ユニット３ｍを紙面右側に移動させる。その際、接続金具４の先端部が取付溝３１ｇのスライド溝上をスライドする。接続金具４が、取付溝３１ｇの環状溝の位置まで来たら、絶縁ユニット３ｍを回転させ、接続金具４の先端部が周方向にスライド溝からずれた状態にする。その結果、連結管２に対する絶縁ユニット３ｍの位置が決定され、かつ連結管２に対して絶縁ユニット３ｍが強固に固定される。同時に、超電導ケーブル２００´の所定位置に配置しておいたストレスコーン３ｓ´が、絶縁ユニット３ｍの挿入孔３０ｈ´に嵌め込まれる。
【００４５】
［工程δ］
工程δでは、絶縁ユニット３ｍの左端開口部にストレスコーン３ｓを嵌め込む（特に、図２、図３を参照）。ここで、絶縁ユニット３ｍの挿入孔３０ｈ，３０ｈ´の内部には環状の押え筒３２，３３が嵌め込まれており、ストレスコーン３ｓ，３ｓ´の先端部が内部電極３１と接触しないようになっている。押え筒３２，３３は絶縁性樹脂から構成されている。
【００４６】
絶縁ユニット３ｍに嵌め込むストレスコーン３ｓ，３ｓ´は、２つの円錐台の底面同士を貼り合せたような形状を有する（特に、図２を参照）。このストレスコーン３ｓ，３ｓ´は、絶縁ゴム部３７と、半導電性ゴム部３８とに分けることができ、両者３７，３８の境界面は、電界の集中を緩和できるように、曲面となっている。また、絶縁ゴム部３７は、先細りのテーパー状となっている。
【００４７】
［工程ε］
工程εでは、絶縁ユニット３ｍの両端部に押し金具５，６を取り付け、両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´を絶縁ユニット３ｍの内方に向かって押し込む（特に、図２，４，５を参照）。そうすることで、両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´に形成される先細りのテーパー部（絶縁ゴム部３７のテーパー状の部分）と、絶縁ユニット３ｍの挿入孔と、が密着し、両者の間に実質的に隙間がなくなる。同時に、ストレスコーン３ｓ（３ｓ´）と、超電導ケーブル２００（２００´）のケーブル絶縁層１５（１５´）と、が密着し、両者の間に実質的に隙間がなくなる。
【００４８】
両ストレスコーン３ｓ，３ｓ´を挿入孔３０ｈ，３０ｈ´に押し込む押し金具５（６）は、ベース部５０（６０）と、第一ボルト５１（６１）と、第二ボルト５２（６２）と、押圧筒５３（６３）と、バネ５ｓ（６ｓ）と、を備える。
【００４９】
ベース部５０（６０）は、円環状の剛性体であって、その周方向の縁部近傍には複数の第一ボルト５１（６１）が取り付けられている。また、ベース部５０（６０）における第一ボルト５１（６１）よりも内周側には複数の第二ボルト５２（６２）が取り付けられている。さらに、第二ボルト５２（６２）の先端部には、円錐台状面を持った筒状の剛性体である押圧筒５３（６３）が取り付けられている。この押圧筒５３（６３）の形状は、ストレスコーン３ｓ（３ｓ´）の半導電性ゴム部３８（３８）側のテーパー面に対応した形状である。つまり、第二ボルト５２（６２）により、ベース部５０（６０）と押圧筒５３（６３）とが連結された状態になっている。また、ベース部５０（６０）と押圧筒５３（６３）との間における第二ボルト５２（６２）の外周には、バネ５ｓ（６ｓ）が設けられている。
【００５０】
上記構成を備える押し金具５（６）でストレスコーン３ｓ（３ｓ´）を押圧するには、まず、絶縁ユニット３ｍの台座部３４（３５）に第一ボルト５１（６１）をねじ込んで、絶縁ユニット３ｍに対して押し金具５（６）を固定する。次いで、第二ボルト５２（６２）を回転させ、ベース部５０（６０）に対して第二ボルト５２（６２）を進出させる。その際、第二ボルト５２（６２）の先端に取り付けられる押圧筒５３（６３）も、絶縁ユニット３ｍに固定されるベース部５０（６０）に対して進出する。その結果、押圧筒５３（６３）がストレスコーン３ｓ（３ｓ´）の後端部を押圧して、ストレスコーン３ｓ（３ｓ´）が絶縁ユニット３ｍの挿入孔３０ｈ（３０ｈ´）に強く押し込まれる。このとき、バネ５ｓ（６ｓ）の作用によって、押圧筒５３（６３）によりストレスコーン３ｓ，３ｓ´を押圧する力がほぼ一定となる。しかも、その押圧する力は、長期に亘って維持される。
【００５１】
［工程ζ］
工程ζでは、絶縁ユニット３ｍの両端部から端部カバー７，８を嵌め込み、各部材の隙間を封止する。隙間の封止には、粘着性の絶縁テープなどを利用することができる。なお、この嵌め込みの際は、ケーブル絶縁層１５，１５´の外周に設けられるケーブル遮蔽層の処理も行う。
【００５２】
≪まとめ≫
以上説明した工程α〜ζによれば、常温絶縁型超電導ケーブル２００，２００´同士を接続した超電導ケーブルの中間接続構造１００を構築することができる。しかも、構築された中間接続構造１００は、超電導ケーブル２００，２００´の径方向にコンパクトであるため、既設の管路などの狭い作業空間であっても余裕をもって形成することができる。
【００５３】
＜実施形態２＞
実施形態１では、ＣＶタイプの常温絶縁型超電導ケーブルを接続するための超電導ケーブルの中間接続構造を説明したが、接続する超電導ケーブルはＯＦタイプであっても良い。その場合、中間接続構造の構築にあたって、まずＣＶタイプの中間接続構造の構築と同様、図３に示すようにフォーマ１１，１１´同士、超電導導体層１２，１２´同士、断熱管１４，１４´同士を接続する。その際、断熱管１４，１４´の接続に利用する連結管２には、接続金具４が設けられていない連結管２を利用する。
【００５４】
次いで、連結管２の外周面上に絶縁紙を巻回し、その巻回された絶縁紙の外周を覆った上で、絶縁紙に絶縁油を含浸させる。絶縁紙にはクラフトテープやＰＰＬＰ（住友電気工業株式会社の登録商標）などの半合成紙を利用できる。また、絶縁油には、ポリブテン油などの合成油を利用できる。ここで、連結管２は、ストレートパイプであるので、絶縁紙を巻回し易く、かつ、連結管２と絶縁紙との間や、絶縁紙のターン間に、電気的な弱点となる隙間ができ難い。
【００５５】
以上説明した実施形態２の構成によっても、断熱管同士を接続する連結管が複数のストレート管から構成されているため、中間接続構造の大径化を抑制することができる。
【００５６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することが可能である。例えば、ＣＶタイプの中間接続構造を形成するにあたり、現地で連結管の外周に樹脂モールドを行うことで接続部絶縁層を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明超電導ケーブルの中間接続構造は、常温絶縁型超電導ケーブルを用いた大電流送電網の形成に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 中間接続構造
２００，２００´ 常温絶縁型超電導ケーブル
１０ 導体部
１１，１１´ フォーマ １２，１２´ 超電導導体層 １３，１３´ 保護層
１４，１４´ 断熱管 １４ａ，１４ａ´ 内管 １４ｂ，１４ｂ´ 外管
１５，１５´ ケーブル絶縁層
１３１ 冷媒
１ 接続導体
２ 連結管 ２ａ 内管 ２ｂ 外管
３ 接続部絶縁層
３ｍ 絶縁ユニット
３０ ユニット本体 ３０ｈ，３０ｈ´ 挿入孔
３１内部電極 ３１ｇ 取付溝
３２，３３ 押え筒 ３４，３５ 台座部
３６ 外部カバー ３９ ＩＪ筒
３ｓ，３ｓ´ ストレスコーン ３７ 絶縁ゴム部 ３８ 半導電ゴム部
４ 接続金具
５，６ 押し金具
５０，６０ ベース部 ５１，６１ 第一ボルト ５２，６２ 第二ボルト
５３，６３ 押圧筒 ５ｓ，６ｓ バネ
７，８ 端部カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突き合わされた一対の超電導ケーブルを接続してなる超電導ケーブルの中間接続構造であって、
前記超電導ケーブルは、超電導導体層と、その超電導導体層を内部に収納する多重管構造の断熱管と、その断熱管の外周を取り囲むケーブル絶縁層と、を備える常温絶縁型超電導ケーブルであり、
突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの超電導導体層同士を電気的に接続する接続導体と、
前記接続導体の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管同士を連結する多重管構造の連結管と、
前記連結管の外周を取り囲み、かつ、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの両ケーブル絶縁層に跨る接続部絶縁層と、
を備えることを特徴とする超電導ケーブルの中間接続構造。
【請求項２】
前記接続部絶縁層は、
両端部に円錐状の挿入孔を有するユニット本体と、ユニット本体の中間部の内周面に露出する内部電極と、を備える絶縁ユニットと、
前記挿入孔に嵌め込まれる先細りのテーパー部を備える一対のストレスコーンと、
を備え、
さらに、前記内部電極と前記連結管とを電気的・機械的に接続する接続金具を備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中間接続構造。
【請求項３】
前記接続金具は、前記連結管の外周面に固定して設けられることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
【請求項４】
前記一対のストレスコーンを両側から押圧する一対の押し金具を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
【請求項５】
前記ケーブル絶縁層は、
前記連結管の外周に巻回される絶縁紙と、
前記絶縁紙に含浸される絶縁油と、
を備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中間接続構造。
【請求項１】
突き合わされた一対の超電導ケーブルを接続してなる超電導ケーブルの中間接続構造であって、
前記超電導ケーブルは、超電導導体層と、その超電導導体層を内部に収納する多重管構造の断熱管と、その断熱管の外周を取り囲むケーブル絶縁層と、を備える常温絶縁型超電導ケーブルであり、
突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの超電導導体層同士を電気的に接続する接続導体と、
前記接続導体の外周を取り囲み、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの断熱管同士を連結する多重管構造の連結管と、
前記連結管の外周を取り囲み、かつ、突き合わされた常温絶縁型超電導ケーブルの両ケーブル絶縁層に跨る接続部絶縁層と、
を備えることを特徴とする超電導ケーブルの中間接続構造。
【請求項２】
前記接続部絶縁層は、
両端部に円錐状の挿入孔を有するユニット本体と、ユニット本体の中間部の内周面に露出する内部電極と、を備える絶縁ユニットと、
前記挿入孔に嵌め込まれる先細りのテーパー部を備える一対のストレスコーンと、
を備え、
さらに、前記内部電極と前記連結管とを電気的・機械的に接続する接続金具を備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中間接続構造。
【請求項３】
前記接続金具は、前記連結管の外周面に固定して設けられることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
【請求項４】
前記一対のストレスコーンを両側から押圧する一対の押し金具を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
【請求項５】
前記ケーブル絶縁層は、
前記連結管の外周に巻回される絶縁紙と、
前記絶縁紙に含浸される絶縁油と、
を備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中間接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９０６５４（Ｐ２０１２−１９０６５４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３３０２（Ｐ２０１１−５３３０２）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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