超電導ケーブル
【課題】プーリングアイ部を取り外すことなく、断熱管の真空度を調べることができる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、超電導導体Ｓを有するケーブルコア２と、コア２を収納する断熱管３と、断熱管３の端部を覆うように配置され、コア２が固定されるプーリングアイ部４とを具える。断熱管３は、コア２が収納される内管３１及びこの内管３１の外周に設けられる外管３２とからなり、両管３１,３２の間が真空引きされて封止されている。断熱管３とプーリングアイ部４との間には、断熱管３から突出させたコア２の端部を覆うように補助管４３が配置される。この補助管４３に、断熱管３の真空度を感知するセンサ部５を収納させている。センサ部５に計測手段５ｃを接続することで、プーリングアイ部４を取り外すことなく、真空度を容易に測定できる。
【解決手段】超電導ケーブル１は、超電導導体Ｓを有するケーブルコア２と、コア２を収納する断熱管３と、断熱管３の端部を覆うように配置され、コア２が固定されるプーリングアイ部４とを具える。断熱管３は、コア２が収納される内管３１及びこの内管３１の外周に設けられる外管３２とからなり、両管３１,３２の間が真空引きされて封止されている。断熱管３とプーリングアイ部４との間には、断熱管３から突出させたコア２の端部を覆うように補助管４３が配置される。この補助管４３に、断熱管３の真空度を感知するセンサ部５を収納させている。センサ部５に計測手段５ｃを接続することで、プーリングアイ部４を取り外すことなく、真空度を容易に測定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導導体を有するケーブルコアと、このコアが収納される真空の断熱管とを具え、更に、断熱管の端部にプーリングアイ部を具える超電導ケーブルに関するものである。特に、プーリングアイ部を取り外すことなく、断熱管の真空度を容易に確認することができる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。超電導ケーブルとして、例えば、図2に示す構成のものが提案されている。この超電導ケーブル１００は、３条のケーブルコア１１０を撚り合わせて断熱管１２０内に収納させた３心超電導ケーブルである。各コア１１０は、中心から順にフォーマ１１１、超電導導体１１２、電気絶縁層１１３、外部超電導層１１４、保護層１１５を具える。断熱管１２０は、内管１２１及び外管１２２からなる二重管であり、両管１２１，１２２の間を真空引きした真空断熱構造である。断熱管１２０の外側には、防食層１２３を具える。超電導ケーブル１００は、この内管１２１にコア１１０を冷却する液体窒素などの冷媒を流通させて利用される。
【０００３】
このような超電導ケーブルは、ドラムに巻き取った状態で布設現場に搬送し、ドラムから引き出して管路などに布設する。管路などに布設するにあたり、超電導ケーブルをワイヤなどで牽引するために、ケーブルの端部には、プーリングアイが取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。プーリングアイを装着した状態で超電導ケーブルは布設され、布設後、ケーブル端部において終端接続や中間接続を形成するにあたり、上記プーリングアイを取り外す。これら接続構造を適宜形成して超電導ケーブル線路を構築し、ケーブルに具える断熱管を含む冷媒流通路に冷媒を流通させて線路の運転が行われる。
【０００４】
超電導ケーブルで利用される冷媒は、液体窒素などといった極低温の流体であるため、断熱管は、高真空であることが望まれる。布設現場において高真空に真空引きを行うと、真空引き用の設備の搬送や設置などが大変であるだけでなく、時間もかかる。そのため、超電導ケーブルは、予め工場で断熱管の真空引きを行っておき、断熱管の真空状態を維持したまま、布設現場に搬送させることが検討されている。例えば、特許文献１には、断熱管を真空引きして断熱管封止金具で封止した後、断熱管とケーブルコアとを一体化する一体化金具を上記封止金具に接続し、この一体化金具にプーリングアイを取り付けることで、ケーブルコアと真空状態にある断熱管とを一体化させて布設できることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５３３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の超電導ケーブルでは、プーリングアイを取り外すまで、断熱管の真空状態を確認できないという問題がある。極低温の冷媒が流通される超電導ケーブルでは、断熱管の真空状態が長期に亘り維持されることが望まれる。ところが、工場内での保管時、工場からの出荷時、布設現場への搬送時、管路などへの布設時などで、何らかの異常が生じて真空が破られることがある。特に、この異常がプーリングアイで覆われる断熱管の端部において生じた場合、プーリングアイを取り外すまで、真空が破られていることが確認できない。プーリングアイを取り外すのは、通常、管路などへの布設が終わり、接続構造を形成する際である。そのため、断熱管の端部において異常が生じていることが、プーリングアイを取り外した後に発見された場合、再度プーリングアイを取り付けて超電導ケーブルを管路などから抜き取ってドラムに巻き取り、工場に持ち帰って破損箇所の修繕や交換を行った後、真空引きを行うという操作を行わなければならず、莫大な時間がかかるだけでなく、線路の構築も遅滞する上、費用もかかる。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、プーリングアイを取り外すことなく、断熱管の真空状態を簡単に把握することができる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】
【０００８】
本発明は、ケーブルコアと断熱管とを同時に布設できるように、コアと断熱管とを一体化するようにプーリングアイ部を具える超電導ケーブルにおいて、ケーブル製造後から線路構築途中までの間に断熱管の真空度を簡単に確認できるように、断熱管の真空度を感知するセンサ部を具えることを提案する。具体的には、本発明超電導ケーブルは、超電導導体を有するケーブルコアと、このコアを収納する内管及びこの内管の外周に設けられる外管からなり、これら両管の間が真空引きされて封止された断熱管と、この断熱管の端部を覆うように配置されると共に、ケーブルコアが固定されるプーリングアイ部とを具える。特に、本発明超電導ケーブルでは、この断熱管の真空度を感知するセンサ部を具える。
【０００９】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明超電導ケーブルの基本的構成は、超電導導体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ものとする。ケーブルコアのより具体的な構成としては、例えば、中心から順に、フォーマ、超電導導体、電気絶縁層を具えるものが挙げられる。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、その外周に保護層を具えるケーブルコアとしてもよい。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それぞれ半導電層を設けたケーブルコアとしてもよい。
【００１０】
フォーマは、常電導材料、例えば、銅やアルミニウムなどの導電性の金属材料からなる中実体又は中空体が挙げられる。具体的には、例えば、エナメルなどの絶縁被覆を具える被覆銅線を複数本撚り合わせた撚り線構造が挙げられる。超電導導体は、超電導材料、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導材料といった酸化物超電導材料からなる線材を上記フォーマの外周に単層又は多層に巻回して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などで形成するとよい。電気絶縁層は、クラフト紙といった絶縁紙や、絶縁紙とプラスチックフィルムとからなる半合成絶縁紙などの絶縁材を超電導導体の外周に巻回して形成することが挙げられる。半合成絶縁紙としては、例えば、クラフト紙にポリプロピレンフィルムをラミネートしたＰＰＬＰ（登録商標）が挙げられる。電気絶縁層の外周に外部超電導層を具えたケーブルコアとする場合、外部超電導層は、上記超電導導体と同様に超電導材料からなる線材を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。電気絶縁層の内外周に半導電層を具えたケーブルコアとする場合、半導電層は、カーボン紙などを巻回して形成するとよい。外部超電導層の外周に保護層を具えたケーブルコアとする場合、保護層は、外部超電導層の外周にクラフト紙などの絶縁紙を巻回して形成するとよい。本発明ケーブルは、このようなケーブルコアを１心具える単心ケーブルでもよいし、複数心具える多心ケーブルでもよい。
【００１１】
上記ケーブルコアは、断熱管に収納される。本発明において断熱管は、内管と外管とからなる二重構造とする。内管と外管との間は、所定の真空度に真空引きされて、真空状態が維持されるように封止されたものとする。断熱性能を高めるために内管の外周にスーパーインシュレーション（商品名）などの断熱材からなる断熱材層を具えてもよい。これら内管及び外管は、表面に凹凸がなく平滑なフラット管でもよいが、表面に凹凸を有するコルゲート管とすると、可撓性に優れて好ましい。これら両管は、ステンレス鋼などの強度に優れる材料からなるものを利用するとよい。
【００１２】
更に、本発明超電導ケーブルは、その端部にプーリングアイ部を具える。プーリングアイ部は、コア及び断熱管を具える超電導ケーブル本体を管路などに布設する際、ケーブル本体に牽引用ワイヤなどを取り付けるために利用される他、コア及び断熱管を一体化するために利用される部材であり、布設後、ケーブル本体の端部に接続構造を形成するときに取り外される。即ち、プーリングアイ部は、製造後から接続構造形成までの間の過渡期にある超電導ケーブルに具えられる部材である。プーリングアイ部の具体的な構成としては、例えば、コアを支持するコア支持部と、コア支持部が固定され、断熱管を覆うように配置されるキャップ部と、キャップ部に装着され、牽引用ワイヤなどが取り付けられるアイ部とを具える構成が挙げられる。このようなプーリングアイ部は、牽引時、大きな張力が加えられるため、強度に優れるステンレス鋼などの金属材料にて形成することが好ましい。
【００１３】
ＣＶケーブルなどの常電導ケーブルは、一般に、ケーブル端部を段剥ぎして銅などからなる導体を露出させ、露出された導体端部をプーリングアイ本体で圧縮保持し、この本体がプーリングキャップに固定される。しかし、超電導ケーブルにプーリングアイを装着するにあたり、超電導導体を圧縮保持する構成とすると、超電導導体を形成する超電導材料が銅などと比較して脆性であるため、超電導導体が破損する恐れがある。そこで、プーリングアイ部を超電導ケーブルのコアに固定するにあたり、超電導導体を圧縮などしない構成、例えば、銅などの常電導材料からなるフォーマをコア支持部に固定する構成とすることが好ましい。
【００１４】
また、コア支持部をキャップ部に直接固定すると、牽引時、キャップ部及びコア支持部を介して、超電導導体や外部超電導層といった超電導層に牽引時の振動が伝わることで、これら超電導層が破損する恐れがある。そこで、コア支持部をキャップ部に直接固定するのではなく、コア支持部とキャップ部との間に圧縮バネなどの弾性部材を介在させて、牽引時の衝撃を緩和できる構成とすることが好ましい。
【００１５】
更に、牽引時の張力がコアに加わることで、超電導導体などのコア構成部材が破損する恐れがある。そこで、キャップ部は、断熱管に固定し、牽引時の張力の大部分が断熱管に加えられる構成とすることが好ましい。
【００１６】
加えて、コアの端部をコア支持部に固定させ易いように、コアの端部は、断熱管の端部から突出させた状態としておくことが好ましい。断熱管の端部から突出させたコアの外周を覆うように、断熱管とキャップ部との間に補助管を配置させると、コアにおける断熱管から突出させた部分を保護することができる。なお、断熱管とキャップ部、或いは断熱管と補助管、キャップ部と補助管の接合は、溶接などにより行うとよい。この補助管は、布設後、接続構造を形成する際にプーリングアイ部と同様に取り外される。
【００１７】
キャップ部は、断熱管の端部を覆うことが可能な大きさを有するものを用いる。例えば、キャップ部として、湾曲面を有する半球状の部材が挙げられ、中実体でも中空体でもよい。キャップ部を中実の半球状体とする場合、円状面をコアの固定側とし、湾曲面を外部に曝される側とし、この湾曲面を布設時において布設方向先頭に配置させると、管路などへの布設時、先頭部分が湾曲していることで管路に引っかかりにくく、挿通性がよく好ましい。キャップ部を中空の半球状体とする場合、凹側をコアの固定側とし、上記と同様に凸側を外部に曝される側とするとよい。凹側には、コアを固定できるような板状部材などを配置させる。
【００１８】
アイ部は、牽引用のワイヤなどの取付孔を有するものであればよく、例えば、Ｕ字シャックルなどが利用できる。このようなアイ部は、キャップ部において外部に曝される面（上記半球状のキャップ部の場合、湾曲面）の中央近傍に断熱管の長手方向に突出するように取り付けると、牽引時の張力をケーブル（断熱管）に均一に加え易く、また、断熱管の径方向に突出するようにアイ部が取り付けられた場合に比較して、プーリングアイ部の最大径を小さくできて好ましい。
【００１９】
プーリングアイ部の最大径は、断熱管（外管）の外径と同等以下とすることが好ましい。断熱管の外周に防食層を具える場合、プーリングアイ部の最大径は、防食層の外径と同等以下とすることが好ましい。管路などといった布設スペースに制約がある箇所に超電導ケーブルを布設する場合、ケーブル外径は、管路に布設可能な大きさで、布設し易い大きさあることが望まれる。従って、本発明においてもプーリングアイ部の最大径は、断熱管（或いは防食層）の外径と同等以下とすることが好適である。
【００２０】
上記プーリングアイ部は、断熱管の真空引き終了後、ケーブルコア及び断熱管の端部に取り付けられる。そのため、プーリングアイ部を取り付けた後、プーリングアイ部で覆われる断熱管の端部において異常が生じ、断熱管の真空が破られた場合、超電導ケーブルの外観からその異常を確認することができない。そこで、本発明ケーブルは、上記プーリングアイ部を具えた状態であっても、断熱管の真空度を測定できるようにセンサ部を具えることを最大の特徴とする。センサ部は、断熱管の真空度を測定できるものであればよく、例えば、シリコンなどからなるダイヤフラムを有するマイクロセンサなどが挙げられる。センサ部からの感知結果を真空度として計測する計測手段をセンサ部と一体に具える構成のものを利用してもよい。この場合、センサ部及び計測手段を駆動させる電源部を具えたものを利用する。計測手段は、測定結果を表示できる表示機能を具えるものを利用すると、作業者が確認し易く好ましい。もちろん、センサ部と計測手段とは独立した構成のものを利用してもよい。このとき、センサ部には、センサ部からの感知結果を伝送可能な信号線を取り付けておき、計測手段を適宜接続可能な構成としておけばよい。また、この場合、センサ部には、センサ部の感知に必要な電源部のみ具えておけばよい。センサ部や計測手段は、公知のセンサ装置、計測装置を利用してもよい。
【００２１】
上記センサ部は、超電導ケーブルの任意の箇所に取り付けることができる。しかし、超電導ケーブル本体の表面（外周面）からその径方向に突出するように取り付けた場合、管路への挿入が行いにくかったり、搬送時などでセンサ部を破損する恐れがある。そこで、センサ部は、ケーブル本体、例えば、断熱管の内管内や、上述した断熱管とプーリングアイ部のキャップ部との間に配置される補助管内に収納させると、プーリングアイ部がケーブル本体の径方向に大きくならないことから管路への挿通性を低減させることがなく、また、センサ部自身の破損を防止できて好ましい。この場合、センサ部は、ケーブル本体につくられる隙間、例えば、補助管の内周面とコアの外周面とで囲まれる隙間に収納可能な大きさのものを利用する。或いは、センサ部は、プーリングアイ部に収納させてもよい。具体的には、中実のプーリングアイ部とする場合、プーリングアイ部にセンサ部を収納可能な切り欠きを設け、この切り欠きにセンサ部を収納したり、中空のプーリングアイ部とする場合、プーリングアイ部の凹部にセンサ部を収納させることが挙げられる。補助管を含むケーブル本体やプーリングアイ部にセンサ部を収納させる場合、計測手段が一体となった構成では、プーリングアイ部を取り外さないと、計測結果を確認できない。そのため、この場合は、センサ部と計測手段とが独立した構成のものを利用する。そして、センサ部をケーブル本体やプーリングアイ部に収納させた状態でも真空度が検出できるように、上記信号線をプーリングアイ部に貫通配置させ、信号線の端部に計測手段を接続可能な端子部を具えておく。この構成により、計測手段を端子部に接続させるだけで、簡単に真空度を調べることができる。上記端子部は、プーリングアイ部のキャップ部から脱落しないようにキャップ部に固定することが好ましい。また、キャップ部において断熱管の径方向に突出させて端子部を固定すると、プーリングアイ部の最大径が断熱管の最大径（防食層を具えるケーブルの場合は防食層の最大径）よりも大きくなる恐れがある。そこで、端子部は、例えば、アイ部の近傍などに配置して、端子部を具えたプーリングアイ部の最大径が断熱管の最大径（同）と同等以下となるようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成を具える本発明超電導ケーブルは、プーリングアイ部を取り外すことなく、断熱管の真空度を簡単に確認することができるという優れた効果を奏し得る。特に、センサ部を補助管などのケーブル本体やプーリングアイ部に収納させた構成とすることで、管路などの布設スペースが限られた布設箇所であっても、本発明ケーブルは、従来の超電導ケーブルのケーブル外径と同等程度の大きさを維持できるため、十分布設することができる。このような本発明超電導ケーブルを利用することで、出荷時、搬送時、布設前後などにおいて真空漏れが生じた場合、早期に把握することができ、その修復に費やす時間や費用を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１（Ａ）は、本発明超電導ケーブルの概略構成を示す部分断面図であり、プーリングアイ部を具えるケーブル端部を拡大して示しており、（Ｂ）は、（Ａ）に示す超電導ケーブルの正面図である。図１に示す超電導ケーブル１は、超電導導体Ｓを有するケーブルコア２と、このコア２を収納する断熱管３とを具える。断熱管３は、内管３１と外管３２とからなる二重管であり、内管３１と外管３２との間が真空引きされ、端部が封止されている。また、ケーブル１の端部には、プーリングアイ部４を具え、断熱管３の端部は、プーリングアイ部４に覆われている。そして、超電導ケーブル１の最も特徴とするところは、断熱管３の真空度を感知するセンサ部５を具える点にある。以下、各構成をより詳しく説明する。
【００２４】
超電導ケーブル１は、３条のケーブルコア２を撚り合わせて断熱管３内に収納させた三心ケーブルであり、基本的構成は図２に示すケーブルと同様である。なお、図１では、一心のコアを省略しており、コア２の端部が二心しか示されていないが実際には三心存在する。各コア２は、中心から順にフォーマｆ、超電導導体Ｓ、電気絶縁層、外部超電導層、保護層を具える。フォーマｆは、超電導導体を保形する芯となる部材であると共に、事故電流が超電導導体Ｓに流れた場合に、その分流路となって導体Ｓの損傷を抑制する機能を有する。このフォーマｆ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撚り線体と、この撚り線体の端部に接続された銅製の棒状体とからなる構成である。棒状体の端部には、その外周にネジ加工が施されている。超電導導体Ｓ及び外部超電導層は、Ｂｉ２２２３系Ａｇシーステープ線材をそれぞれフォーマｆの上、電気絶縁層の上に多層に巻回して形成される。外部超電導層は、交流送電において、超電導導体とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導されることで超電導導体Ｓから生じる磁場を相殺し、ケーブル外部への磁場の漏洩を防止するシールドとして機能し、直流送電において、超電導導体Ｓを往路とする場合、帰路として利用することができる。電気絶縁層は、ポリプロピレンとクラフト紙とが接合されたＰＰＬＰ（登録商標）を超電導導体Ｓの外周に多層に巻回して形成される。電気絶縁層の内周側、即ち超電導導体Ｓの外周に内部半導電層、電気絶縁層の外周側、即ち外部超電導層の内周側に外部半導電層を形成してもよい。保護層は、外部超電導層の上にクラフト紙を巻回して形成される。この保護層は、外部超電導層の機械的保護を図ると共に、上記のように絶縁材にて形成することで、外部超電導層と断熱管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ことができる。
【００２５】
断熱管３は、冷媒（この実施形態では液体窒素）が充填される内管３１と、その外周を覆うように配置される外管３２とからなる二重構造であり、ステンレス鋼からなるコルゲート管からなる。内管３１の外周には、スーパーインシュレーション（商品名）を巻回し、内管３１と外管３２との間に断熱材層(図示せず)を具える構成である。断熱管３の外周には、ポリ塩化ビニルからなる防食層３３が形成されている。
【００２６】
ケーブルコア２を３条撚り合わせたものを上記断熱管３に収納させた状態とした後、内管３１と外管３２との間を所定の真空度に真空引きし、断熱管３の端部を封止している。ケーブルコア２の端部は、図１（Ａ）に示すように断熱管３の端部から突出させた状態とし、突出されたコア２の端部の外周を覆うように補助管４３を配置し、その一端を断熱管３に固定し、他端をプーリングアイ部４に取り付けている。プーリングアイ部４に補助管４３を固定することで、断熱管３の端部は、プーリングアイ部４に覆われる。プーリングアイ部４を取り付けるにあたり、断熱管３の端部から突出されたコア２の端部は、段剥ぎされて超電導導体Ｓ、フォーマｆを露出させ、超電導導体Ｓの端部にステンレス鋼製のキャップＣを被せて、超電導導体Ｓを保護すると共に、超電導導体Ｓがばらけないようにしている。
【００２７】
プーリングアイ部４は、コア２を支持するコア支持部４０と、コア支持部４０が固定され、断熱管３を覆うように配置されるキャップ部４１と、キャップ部４１に装着され、牽引用のワイヤなどが取り付けられるアイ部４２とを具える。コア支持部４０は、断面]状の円板状部材であり、コア２の端部において段剥ぎされて露出されたフォーマｆの端部が挿通される貫通穴を中央部に有する。円板状部材の最大径は、断熱管３の最大径よりも小さくしている。フォーマｆは、ねじ加工を施した端部にナットを締め付けて端部を突出させ、突出した端部をコア支持部４０の貫通穴に挿通させ、更に、貫通穴から突出した端部に別途ナットを装着し、このナットと、フォーマｆに予め装着したナットとでコア支持部４０を挟むようにこれらのナットを締め付けることで、コア支持部４０に固定される。剛性に優れるフォーマｆをコア支持部４０にて支持する構成とすることで、プーリングアイ部４の装着にあたり、超電導導体Ｓが損傷することがない。また、コア支持部４０は、キャップ部４１に設けられた固定片４０ａとの間に圧縮バネ４０ｂを介在させて、キャップ部４１に固定される。この構成により、牽引などによりキャップ部４１が振動しても、その振動が圧縮バネ４０ｂにて緩和されるため、この振動によりコア２が破損することを低減できる。
【００２８】
キャップ部４１は、円状面と湾曲面とを有する半球状の中実体であり、円状面にコア支持部４０を固定する固定片４０ａ及び補助管４３が取り付けられ、湾曲面にアイ部４２が取り付けられる。キャップ部４１の最大径は、断熱管３の外周に設けられる防食層３３の最大径とほぼ同等である。キャップ部４１には、円状面から湾曲面に貫通する直線状の貫通孔４１ａが設けられており、後述する信号線５ａがケーブルの長手方向に沿って貫通配置される。キャップ部４１の円状面には、後述する補助管４３を接続させており、この補助管４３は、コア支持部４０の外周及び断熱管３から突出したコア２の外周を覆うように配置される。また、キャップ部４１には、図１（Ｂ）に示すように後述するアイ部４２を取り付けるための切欠４１ｂと、ボルト４２ａを取り付けるための切欠４１ｃ及びボルト４２ａが挿通される挿通部４１ｄとを具える。
【００２９】
アイ部４２は、Ｕ字シャックルを用いており、Ｕ字の湾曲部分にキャップ部４１に挿通配置されるボルト４２ａが挿通され、図１（Ａ）の矢印で示すようにボルト４２ａを中心として回転自在にキャップ部４１に固定されている。図１（Ｂ）では、アイ部４２を取り外した状態を示す。このようなプリーリングアイ部４は、上記断熱管３の封止後、コア２に取り付けられる。
【００３０】
補助管４３は、コア支持部４０や圧縮バネ４０ｂなどの外周を覆うように配置される第一管４３ａと、コア２の外周を覆うように配置される第二管４３ｂとを具え、両管４３ａ,４３ｂは、溶接にて接続している。第一管４３ａには、表面に凹凸がないストレート管、第二管４３ｂには、表面に凹凸を有するコルゲート管を用いている。第一管４３ａは、ボルトにてキャップ部４１に固定され、第二管４３ｂは、溶接にて断熱管３に固定される。補助管４３の最大径は、キャップ部４１の最大径とほぼ同等である。このような補助管４３は、コア２をキャップ部４１に固定させた後、コア２の外周などに配置して断熱管３及びキャップ部４１に固定させる。
【００３１】
センサ部５は、断熱管３の真空度の測定に利用されるものであり、この実施形態では、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ Ｈａｓｔｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製真空ゲージ管ＤＶ−６を用いている。このセンサ部５は、ケーブル本体に収納させている。具体的には、キャップ部４１と断熱管３との間に配置される補助管４３内において、補助管４３の内周面とケーブルコア２の外周面とがつくる隙間に配置している。このセンサ部５には、感知結果を伝送する信号線５ａを接続させており、この信号線５ａをキャップ部４１の貫通孔４１ａに貫通配置させている。また、信号線５ａの端部に設けられた端子部５ｂをキャップ部４１の湾曲面に固定させている。この端子部５ｂは、図１（Ｂ）に示すようにキャップ部４１の中心からの距離がキャップ部４１の最大径部分における半径よりも小さい箇所に配置させている。即ち、端子部５ｂは、キャップ部４１においてケーブルの長手方向に突出するように固定されている。このようにケーブル外径の制限に影響のないケーブル本体（補助管４３内）にセンサ部５を収納したり、キャップ部４１に端子部５ｂを固定することで、図１（Ｂ）に示すようにプーリングアイ部４（キャップ部４１）の最大径を不必要に大きくすることがない。即ち、超電導ケーブル１では、センサ部５などを具えることで、ケーブル外径を不必要に大きくすることがなく、ケーブル１の最大径を防食層３の最大径とすることができる。この端子部５ｂには、別途用意した計測手段５ｃを適宜接続させることで、断熱管３の真空度を容易に確認することができる。計測手段５ｃは、表示機能を有するものであり、この実施形態では、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ
Ｈａｓｔｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製真空ゲージメータＤＶ−６を用いている。このようなセンサ部５は、断熱管３を真空引き後、補助管４３をキャップ部４１及び断熱管３に接合させる前に封止された断熱管３の端部に配置するとよい。
【００３２】
上記構成を具える本発明超電導ケーブル１は、断熱管３を真空引き後、センサ部５に計測手段５ｃを接続させることで、プーリングアイ部４を取り外すことなく、断熱管３の真空度を測定することができる。従って、工場での保管時、工場からの出荷時、搬送時、管路などへの布設前後において容易に断熱管３の真空度の測定を行うことができる。そのため、従来の超電導ケーブルと比較して真空破れといった異常をより早期に発見することができ、補修着手をより早く行える。その結果、補修に要する時間や費用を飛躍的に低減することができる。
【００３３】
また、上記に示す超電導ケーブル１では、センサ部５を補助管４３に収納させることで、超電導ケーブル１を搬送する際や、布設現場でドラムから引き出す際、管路などに布設する際などにおいて、センサ部５を破損する恐れがほとんど無い。更に、プーリングアイ部４の最大径及び補助管４３の最大径を防食層３３の最大径とほぼ同等とすることで、超電導ケーブル１の最外径は、センサ部５を有しない状態と同等であり、センサ部５を有することに伴ってケーブル径が大きくなることがない。従って、超電導ケーブル１を管路などの設置スペースに制約がある箇所に布設する場合であっても、問題なく布設することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明超電導ケーブルは、電力供給線路の構成部材として好適に利用することができる。特に、製造されてから、布設現場に布設されて接続構造などが形成されるまでの間において、本発明ケーブルのような構成としておくと、真空度の確認を随時行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（Ａ）は、本発明超電導ケーブルの端部において概略構成を示す部分断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の正面図である。
【図２】従来の３心超電導ケーブルの断面を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 超電導ケーブル ２ ケーブルコア
３ 断熱管 ３１ 内管 ３２ 外管 ３３ 防食層
４ プーリングアイ部 ４０ コア支持部 ４０ａ 固定片 ４０ｂ 圧縮バネ
４１ キャップ部 ４１ａ 貫通孔 ４１ｂ,４１ｃ 切欠 ４１ｄ 挿通部
４２ アイ部 ４２ａ ボルト ４３ 補助管 ４３ａ 第一管 ４３ｂ 第二管
５ センサ部 ５ａ 信号線 ５ｂ 端子部 ５ｃ 計測手段
１００ 超電導ケーブル １１０ ケーブルコア １１１ フォーマ
１１２ 超電導導体 １１３ 電気絶縁層 １１４ 外部超電導層 １１５ 保護層
１２０ 断熱管 １２１ 内管 １２２ 外管 １２３ 防食層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導導体を有するケーブルコアと、このコアが収納される真空の断熱管とを具え、更に、断熱管の端部にプーリングアイ部を具える超電導ケーブルに関するものである。特に、プーリングアイ部を取り外すことなく、断熱管の真空度を容易に確認することができる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。超電導ケーブルとして、例えば、図2に示す構成のものが提案されている。この超電導ケーブル１００は、３条のケーブルコア１１０を撚り合わせて断熱管１２０内に収納させた３心超電導ケーブルである。各コア１１０は、中心から順にフォーマ１１１、超電導導体１１２、電気絶縁層１１３、外部超電導層１１４、保護層１１５を具える。断熱管１２０は、内管１２１及び外管１２２からなる二重管であり、両管１２１，１２２の間を真空引きした真空断熱構造である。断熱管１２０の外側には、防食層１２３を具える。超電導ケーブル１００は、この内管１２１にコア１１０を冷却する液体窒素などの冷媒を流通させて利用される。
【０００３】
このような超電導ケーブルは、ドラムに巻き取った状態で布設現場に搬送し、ドラムから引き出して管路などに布設する。管路などに布設するにあたり、超電導ケーブルをワイヤなどで牽引するために、ケーブルの端部には、プーリングアイが取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。プーリングアイを装着した状態で超電導ケーブルは布設され、布設後、ケーブル端部において終端接続や中間接続を形成するにあたり、上記プーリングアイを取り外す。これら接続構造を適宜形成して超電導ケーブル線路を構築し、ケーブルに具える断熱管を含む冷媒流通路に冷媒を流通させて線路の運転が行われる。
【０００４】
超電導ケーブルで利用される冷媒は、液体窒素などといった極低温の流体であるため、断熱管は、高真空であることが望まれる。布設現場において高真空に真空引きを行うと、真空引き用の設備の搬送や設置などが大変であるだけでなく、時間もかかる。そのため、超電導ケーブルは、予め工場で断熱管の真空引きを行っておき、断熱管の真空状態を維持したまま、布設現場に搬送させることが検討されている。例えば、特許文献１には、断熱管を真空引きして断熱管封止金具で封止した後、断熱管とケーブルコアとを一体化する一体化金具を上記封止金具に接続し、この一体化金具にプーリングアイを取り付けることで、ケーブルコアと真空状態にある断熱管とを一体化させて布設できることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５３３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の超電導ケーブルでは、プーリングアイを取り外すまで、断熱管の真空状態を確認できないという問題がある。極低温の冷媒が流通される超電導ケーブルでは、断熱管の真空状態が長期に亘り維持されることが望まれる。ところが、工場内での保管時、工場からの出荷時、布設現場への搬送時、管路などへの布設時などで、何らかの異常が生じて真空が破られることがある。特に、この異常がプーリングアイで覆われる断熱管の端部において生じた場合、プーリングアイを取り外すまで、真空が破られていることが確認できない。プーリングアイを取り外すのは、通常、管路などへの布設が終わり、接続構造を形成する際である。そのため、断熱管の端部において異常が生じていることが、プーリングアイを取り外した後に発見された場合、再度プーリングアイを取り付けて超電導ケーブルを管路などから抜き取ってドラムに巻き取り、工場に持ち帰って破損箇所の修繕や交換を行った後、真空引きを行うという操作を行わなければならず、莫大な時間がかかるだけでなく、線路の構築も遅滞する上、費用もかかる。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、プーリングアイを取り外すことなく、断熱管の真空状態を簡単に把握することができる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】
【０００８】
本発明は、ケーブルコアと断熱管とを同時に布設できるように、コアと断熱管とを一体化するようにプーリングアイ部を具える超電導ケーブルにおいて、ケーブル製造後から線路構築途中までの間に断熱管の真空度を簡単に確認できるように、断熱管の真空度を感知するセンサ部を具えることを提案する。具体的には、本発明超電導ケーブルは、超電導導体を有するケーブルコアと、このコアを収納する内管及びこの内管の外周に設けられる外管からなり、これら両管の間が真空引きされて封止された断熱管と、この断熱管の端部を覆うように配置されると共に、ケーブルコアが固定されるプーリングアイ部とを具える。特に、本発明超電導ケーブルでは、この断熱管の真空度を感知するセンサ部を具える。
【０００９】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明超電導ケーブルの基本的構成は、超電導導体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ものとする。ケーブルコアのより具体的な構成としては、例えば、中心から順に、フォーマ、超電導導体、電気絶縁層を具えるものが挙げられる。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、その外周に保護層を具えるケーブルコアとしてもよい。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それぞれ半導電層を設けたケーブルコアとしてもよい。
【００１０】
フォーマは、常電導材料、例えば、銅やアルミニウムなどの導電性の金属材料からなる中実体又は中空体が挙げられる。具体的には、例えば、エナメルなどの絶縁被覆を具える被覆銅線を複数本撚り合わせた撚り線構造が挙げられる。超電導導体は、超電導材料、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導材料といった酸化物超電導材料からなる線材を上記フォーマの外周に単層又は多層に巻回して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などで形成するとよい。電気絶縁層は、クラフト紙といった絶縁紙や、絶縁紙とプラスチックフィルムとからなる半合成絶縁紙などの絶縁材を超電導導体の外周に巻回して形成することが挙げられる。半合成絶縁紙としては、例えば、クラフト紙にポリプロピレンフィルムをラミネートしたＰＰＬＰ（登録商標）が挙げられる。電気絶縁層の外周に外部超電導層を具えたケーブルコアとする場合、外部超電導層は、上記超電導導体と同様に超電導材料からなる線材を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。電気絶縁層の内外周に半導電層を具えたケーブルコアとする場合、半導電層は、カーボン紙などを巻回して形成するとよい。外部超電導層の外周に保護層を具えたケーブルコアとする場合、保護層は、外部超電導層の外周にクラフト紙などの絶縁紙を巻回して形成するとよい。本発明ケーブルは、このようなケーブルコアを１心具える単心ケーブルでもよいし、複数心具える多心ケーブルでもよい。
【００１１】
上記ケーブルコアは、断熱管に収納される。本発明において断熱管は、内管と外管とからなる二重構造とする。内管と外管との間は、所定の真空度に真空引きされて、真空状態が維持されるように封止されたものとする。断熱性能を高めるために内管の外周にスーパーインシュレーション（商品名）などの断熱材からなる断熱材層を具えてもよい。これら内管及び外管は、表面に凹凸がなく平滑なフラット管でもよいが、表面に凹凸を有するコルゲート管とすると、可撓性に優れて好ましい。これら両管は、ステンレス鋼などの強度に優れる材料からなるものを利用するとよい。
【００１２】
更に、本発明超電導ケーブルは、その端部にプーリングアイ部を具える。プーリングアイ部は、コア及び断熱管を具える超電導ケーブル本体を管路などに布設する際、ケーブル本体に牽引用ワイヤなどを取り付けるために利用される他、コア及び断熱管を一体化するために利用される部材であり、布設後、ケーブル本体の端部に接続構造を形成するときに取り外される。即ち、プーリングアイ部は、製造後から接続構造形成までの間の過渡期にある超電導ケーブルに具えられる部材である。プーリングアイ部の具体的な構成としては、例えば、コアを支持するコア支持部と、コア支持部が固定され、断熱管を覆うように配置されるキャップ部と、キャップ部に装着され、牽引用ワイヤなどが取り付けられるアイ部とを具える構成が挙げられる。このようなプーリングアイ部は、牽引時、大きな張力が加えられるため、強度に優れるステンレス鋼などの金属材料にて形成することが好ましい。
【００１３】
ＣＶケーブルなどの常電導ケーブルは、一般に、ケーブル端部を段剥ぎして銅などからなる導体を露出させ、露出された導体端部をプーリングアイ本体で圧縮保持し、この本体がプーリングキャップに固定される。しかし、超電導ケーブルにプーリングアイを装着するにあたり、超電導導体を圧縮保持する構成とすると、超電導導体を形成する超電導材料が銅などと比較して脆性であるため、超電導導体が破損する恐れがある。そこで、プーリングアイ部を超電導ケーブルのコアに固定するにあたり、超電導導体を圧縮などしない構成、例えば、銅などの常電導材料からなるフォーマをコア支持部に固定する構成とすることが好ましい。
【００１４】
また、コア支持部をキャップ部に直接固定すると、牽引時、キャップ部及びコア支持部を介して、超電導導体や外部超電導層といった超電導層に牽引時の振動が伝わることで、これら超電導層が破損する恐れがある。そこで、コア支持部をキャップ部に直接固定するのではなく、コア支持部とキャップ部との間に圧縮バネなどの弾性部材を介在させて、牽引時の衝撃を緩和できる構成とすることが好ましい。
【００１５】
更に、牽引時の張力がコアに加わることで、超電導導体などのコア構成部材が破損する恐れがある。そこで、キャップ部は、断熱管に固定し、牽引時の張力の大部分が断熱管に加えられる構成とすることが好ましい。
【００１６】
加えて、コアの端部をコア支持部に固定させ易いように、コアの端部は、断熱管の端部から突出させた状態としておくことが好ましい。断熱管の端部から突出させたコアの外周を覆うように、断熱管とキャップ部との間に補助管を配置させると、コアにおける断熱管から突出させた部分を保護することができる。なお、断熱管とキャップ部、或いは断熱管と補助管、キャップ部と補助管の接合は、溶接などにより行うとよい。この補助管は、布設後、接続構造を形成する際にプーリングアイ部と同様に取り外される。
【００１７】
キャップ部は、断熱管の端部を覆うことが可能な大きさを有するものを用いる。例えば、キャップ部として、湾曲面を有する半球状の部材が挙げられ、中実体でも中空体でもよい。キャップ部を中実の半球状体とする場合、円状面をコアの固定側とし、湾曲面を外部に曝される側とし、この湾曲面を布設時において布設方向先頭に配置させると、管路などへの布設時、先頭部分が湾曲していることで管路に引っかかりにくく、挿通性がよく好ましい。キャップ部を中空の半球状体とする場合、凹側をコアの固定側とし、上記と同様に凸側を外部に曝される側とするとよい。凹側には、コアを固定できるような板状部材などを配置させる。
【００１８】
アイ部は、牽引用のワイヤなどの取付孔を有するものであればよく、例えば、Ｕ字シャックルなどが利用できる。このようなアイ部は、キャップ部において外部に曝される面（上記半球状のキャップ部の場合、湾曲面）の中央近傍に断熱管の長手方向に突出するように取り付けると、牽引時の張力をケーブル（断熱管）に均一に加え易く、また、断熱管の径方向に突出するようにアイ部が取り付けられた場合に比較して、プーリングアイ部の最大径を小さくできて好ましい。
【００１９】
プーリングアイ部の最大径は、断熱管（外管）の外径と同等以下とすることが好ましい。断熱管の外周に防食層を具える場合、プーリングアイ部の最大径は、防食層の外径と同等以下とすることが好ましい。管路などといった布設スペースに制約がある箇所に超電導ケーブルを布設する場合、ケーブル外径は、管路に布設可能な大きさで、布設し易い大きさあることが望まれる。従って、本発明においてもプーリングアイ部の最大径は、断熱管（或いは防食層）の外径と同等以下とすることが好適である。
【００２０】
上記プーリングアイ部は、断熱管の真空引き終了後、ケーブルコア及び断熱管の端部に取り付けられる。そのため、プーリングアイ部を取り付けた後、プーリングアイ部で覆われる断熱管の端部において異常が生じ、断熱管の真空が破られた場合、超電導ケーブルの外観からその異常を確認することができない。そこで、本発明ケーブルは、上記プーリングアイ部を具えた状態であっても、断熱管の真空度を測定できるようにセンサ部を具えることを最大の特徴とする。センサ部は、断熱管の真空度を測定できるものであればよく、例えば、シリコンなどからなるダイヤフラムを有するマイクロセンサなどが挙げられる。センサ部からの感知結果を真空度として計測する計測手段をセンサ部と一体に具える構成のものを利用してもよい。この場合、センサ部及び計測手段を駆動させる電源部を具えたものを利用する。計測手段は、測定結果を表示できる表示機能を具えるものを利用すると、作業者が確認し易く好ましい。もちろん、センサ部と計測手段とは独立した構成のものを利用してもよい。このとき、センサ部には、センサ部からの感知結果を伝送可能な信号線を取り付けておき、計測手段を適宜接続可能な構成としておけばよい。また、この場合、センサ部には、センサ部の感知に必要な電源部のみ具えておけばよい。センサ部や計測手段は、公知のセンサ装置、計測装置を利用してもよい。
【００２１】
上記センサ部は、超電導ケーブルの任意の箇所に取り付けることができる。しかし、超電導ケーブル本体の表面（外周面）からその径方向に突出するように取り付けた場合、管路への挿入が行いにくかったり、搬送時などでセンサ部を破損する恐れがある。そこで、センサ部は、ケーブル本体、例えば、断熱管の内管内や、上述した断熱管とプーリングアイ部のキャップ部との間に配置される補助管内に収納させると、プーリングアイ部がケーブル本体の径方向に大きくならないことから管路への挿通性を低減させることがなく、また、センサ部自身の破損を防止できて好ましい。この場合、センサ部は、ケーブル本体につくられる隙間、例えば、補助管の内周面とコアの外周面とで囲まれる隙間に収納可能な大きさのものを利用する。或いは、センサ部は、プーリングアイ部に収納させてもよい。具体的には、中実のプーリングアイ部とする場合、プーリングアイ部にセンサ部を収納可能な切り欠きを設け、この切り欠きにセンサ部を収納したり、中空のプーリングアイ部とする場合、プーリングアイ部の凹部にセンサ部を収納させることが挙げられる。補助管を含むケーブル本体やプーリングアイ部にセンサ部を収納させる場合、計測手段が一体となった構成では、プーリングアイ部を取り外さないと、計測結果を確認できない。そのため、この場合は、センサ部と計測手段とが独立した構成のものを利用する。そして、センサ部をケーブル本体やプーリングアイ部に収納させた状態でも真空度が検出できるように、上記信号線をプーリングアイ部に貫通配置させ、信号線の端部に計測手段を接続可能な端子部を具えておく。この構成により、計測手段を端子部に接続させるだけで、簡単に真空度を調べることができる。上記端子部は、プーリングアイ部のキャップ部から脱落しないようにキャップ部に固定することが好ましい。また、キャップ部において断熱管の径方向に突出させて端子部を固定すると、プーリングアイ部の最大径が断熱管の最大径（防食層を具えるケーブルの場合は防食層の最大径）よりも大きくなる恐れがある。そこで、端子部は、例えば、アイ部の近傍などに配置して、端子部を具えたプーリングアイ部の最大径が断熱管の最大径（同）と同等以下となるようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成を具える本発明超電導ケーブルは、プーリングアイ部を取り外すことなく、断熱管の真空度を簡単に確認することができるという優れた効果を奏し得る。特に、センサ部を補助管などのケーブル本体やプーリングアイ部に収納させた構成とすることで、管路などの布設スペースが限られた布設箇所であっても、本発明ケーブルは、従来の超電導ケーブルのケーブル外径と同等程度の大きさを維持できるため、十分布設することができる。このような本発明超電導ケーブルを利用することで、出荷時、搬送時、布設前後などにおいて真空漏れが生じた場合、早期に把握することができ、その修復に費やす時間や費用を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１（Ａ）は、本発明超電導ケーブルの概略構成を示す部分断面図であり、プーリングアイ部を具えるケーブル端部を拡大して示しており、（Ｂ）は、（Ａ）に示す超電導ケーブルの正面図である。図１に示す超電導ケーブル１は、超電導導体Ｓを有するケーブルコア２と、このコア２を収納する断熱管３とを具える。断熱管３は、内管３１と外管３２とからなる二重管であり、内管３１と外管３２との間が真空引きされ、端部が封止されている。また、ケーブル１の端部には、プーリングアイ部４を具え、断熱管３の端部は、プーリングアイ部４に覆われている。そして、超電導ケーブル１の最も特徴とするところは、断熱管３の真空度を感知するセンサ部５を具える点にある。以下、各構成をより詳しく説明する。
【００２４】
超電導ケーブル１は、３条のケーブルコア２を撚り合わせて断熱管３内に収納させた三心ケーブルであり、基本的構成は図２に示すケーブルと同様である。なお、図１では、一心のコアを省略しており、コア２の端部が二心しか示されていないが実際には三心存在する。各コア２は、中心から順にフォーマｆ、超電導導体Ｓ、電気絶縁層、外部超電導層、保護層を具える。フォーマｆは、超電導導体を保形する芯となる部材であると共に、事故電流が超電導導体Ｓに流れた場合に、その分流路となって導体Ｓの損傷を抑制する機能を有する。このフォーマｆ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撚り線体と、この撚り線体の端部に接続された銅製の棒状体とからなる構成である。棒状体の端部には、その外周にネジ加工が施されている。超電導導体Ｓ及び外部超電導層は、Ｂｉ２２２３系Ａｇシーステープ線材をそれぞれフォーマｆの上、電気絶縁層の上に多層に巻回して形成される。外部超電導層は、交流送電において、超電導導体とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導されることで超電導導体Ｓから生じる磁場を相殺し、ケーブル外部への磁場の漏洩を防止するシールドとして機能し、直流送電において、超電導導体Ｓを往路とする場合、帰路として利用することができる。電気絶縁層は、ポリプロピレンとクラフト紙とが接合されたＰＰＬＰ（登録商標）を超電導導体Ｓの外周に多層に巻回して形成される。電気絶縁層の内周側、即ち超電導導体Ｓの外周に内部半導電層、電気絶縁層の外周側、即ち外部超電導層の内周側に外部半導電層を形成してもよい。保護層は、外部超電導層の上にクラフト紙を巻回して形成される。この保護層は、外部超電導層の機械的保護を図ると共に、上記のように絶縁材にて形成することで、外部超電導層と断熱管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ことができる。
【００２５】
断熱管３は、冷媒（この実施形態では液体窒素）が充填される内管３１と、その外周を覆うように配置される外管３２とからなる二重構造であり、ステンレス鋼からなるコルゲート管からなる。内管３１の外周には、スーパーインシュレーション（商品名）を巻回し、内管３１と外管３２との間に断熱材層(図示せず)を具える構成である。断熱管３の外周には、ポリ塩化ビニルからなる防食層３３が形成されている。
【００２６】
ケーブルコア２を３条撚り合わせたものを上記断熱管３に収納させた状態とした後、内管３１と外管３２との間を所定の真空度に真空引きし、断熱管３の端部を封止している。ケーブルコア２の端部は、図１（Ａ）に示すように断熱管３の端部から突出させた状態とし、突出されたコア２の端部の外周を覆うように補助管４３を配置し、その一端を断熱管３に固定し、他端をプーリングアイ部４に取り付けている。プーリングアイ部４に補助管４３を固定することで、断熱管３の端部は、プーリングアイ部４に覆われる。プーリングアイ部４を取り付けるにあたり、断熱管３の端部から突出されたコア２の端部は、段剥ぎされて超電導導体Ｓ、フォーマｆを露出させ、超電導導体Ｓの端部にステンレス鋼製のキャップＣを被せて、超電導導体Ｓを保護すると共に、超電導導体Ｓがばらけないようにしている。
【００２７】
プーリングアイ部４は、コア２を支持するコア支持部４０と、コア支持部４０が固定され、断熱管３を覆うように配置されるキャップ部４１と、キャップ部４１に装着され、牽引用のワイヤなどが取り付けられるアイ部４２とを具える。コア支持部４０は、断面]状の円板状部材であり、コア２の端部において段剥ぎされて露出されたフォーマｆの端部が挿通される貫通穴を中央部に有する。円板状部材の最大径は、断熱管３の最大径よりも小さくしている。フォーマｆは、ねじ加工を施した端部にナットを締め付けて端部を突出させ、突出した端部をコア支持部４０の貫通穴に挿通させ、更に、貫通穴から突出した端部に別途ナットを装着し、このナットと、フォーマｆに予め装着したナットとでコア支持部４０を挟むようにこれらのナットを締め付けることで、コア支持部４０に固定される。剛性に優れるフォーマｆをコア支持部４０にて支持する構成とすることで、プーリングアイ部４の装着にあたり、超電導導体Ｓが損傷することがない。また、コア支持部４０は、キャップ部４１に設けられた固定片４０ａとの間に圧縮バネ４０ｂを介在させて、キャップ部４１に固定される。この構成により、牽引などによりキャップ部４１が振動しても、その振動が圧縮バネ４０ｂにて緩和されるため、この振動によりコア２が破損することを低減できる。
【００２８】
キャップ部４１は、円状面と湾曲面とを有する半球状の中実体であり、円状面にコア支持部４０を固定する固定片４０ａ及び補助管４３が取り付けられ、湾曲面にアイ部４２が取り付けられる。キャップ部４１の最大径は、断熱管３の外周に設けられる防食層３３の最大径とほぼ同等である。キャップ部４１には、円状面から湾曲面に貫通する直線状の貫通孔４１ａが設けられており、後述する信号線５ａがケーブルの長手方向に沿って貫通配置される。キャップ部４１の円状面には、後述する補助管４３を接続させており、この補助管４３は、コア支持部４０の外周及び断熱管３から突出したコア２の外周を覆うように配置される。また、キャップ部４１には、図１（Ｂ）に示すように後述するアイ部４２を取り付けるための切欠４１ｂと、ボルト４２ａを取り付けるための切欠４１ｃ及びボルト４２ａが挿通される挿通部４１ｄとを具える。
【００２９】
アイ部４２は、Ｕ字シャックルを用いており、Ｕ字の湾曲部分にキャップ部４１に挿通配置されるボルト４２ａが挿通され、図１（Ａ）の矢印で示すようにボルト４２ａを中心として回転自在にキャップ部４１に固定されている。図１（Ｂ）では、アイ部４２を取り外した状態を示す。このようなプリーリングアイ部４は、上記断熱管３の封止後、コア２に取り付けられる。
【００３０】
補助管４３は、コア支持部４０や圧縮バネ４０ｂなどの外周を覆うように配置される第一管４３ａと、コア２の外周を覆うように配置される第二管４３ｂとを具え、両管４３ａ,４３ｂは、溶接にて接続している。第一管４３ａには、表面に凹凸がないストレート管、第二管４３ｂには、表面に凹凸を有するコルゲート管を用いている。第一管４３ａは、ボルトにてキャップ部４１に固定され、第二管４３ｂは、溶接にて断熱管３に固定される。補助管４３の最大径は、キャップ部４１の最大径とほぼ同等である。このような補助管４３は、コア２をキャップ部４１に固定させた後、コア２の外周などに配置して断熱管３及びキャップ部４１に固定させる。
【００３１】
センサ部５は、断熱管３の真空度の測定に利用されるものであり、この実施形態では、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ Ｈａｓｔｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製真空ゲージ管ＤＶ−６を用いている。このセンサ部５は、ケーブル本体に収納させている。具体的には、キャップ部４１と断熱管３との間に配置される補助管４３内において、補助管４３の内周面とケーブルコア２の外周面とがつくる隙間に配置している。このセンサ部５には、感知結果を伝送する信号線５ａを接続させており、この信号線５ａをキャップ部４１の貫通孔４１ａに貫通配置させている。また、信号線５ａの端部に設けられた端子部５ｂをキャップ部４１の湾曲面に固定させている。この端子部５ｂは、図１（Ｂ）に示すようにキャップ部４１の中心からの距離がキャップ部４１の最大径部分における半径よりも小さい箇所に配置させている。即ち、端子部５ｂは、キャップ部４１においてケーブルの長手方向に突出するように固定されている。このようにケーブル外径の制限に影響のないケーブル本体（補助管４３内）にセンサ部５を収納したり、キャップ部４１に端子部５ｂを固定することで、図１（Ｂ）に示すようにプーリングアイ部４（キャップ部４１）の最大径を不必要に大きくすることがない。即ち、超電導ケーブル１では、センサ部５などを具えることで、ケーブル外径を不必要に大きくすることがなく、ケーブル１の最大径を防食層３の最大径とすることができる。この端子部５ｂには、別途用意した計測手段５ｃを適宜接続させることで、断熱管３の真空度を容易に確認することができる。計測手段５ｃは、表示機能を有するものであり、この実施形態では、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ
Ｈａｓｔｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製真空ゲージメータＤＶ−６を用いている。このようなセンサ部５は、断熱管３を真空引き後、補助管４３をキャップ部４１及び断熱管３に接合させる前に封止された断熱管３の端部に配置するとよい。
【００３２】
上記構成を具える本発明超電導ケーブル１は、断熱管３を真空引き後、センサ部５に計測手段５ｃを接続させることで、プーリングアイ部４を取り外すことなく、断熱管３の真空度を測定することができる。従って、工場での保管時、工場からの出荷時、搬送時、管路などへの布設前後において容易に断熱管３の真空度の測定を行うことができる。そのため、従来の超電導ケーブルと比較して真空破れといった異常をより早期に発見することができ、補修着手をより早く行える。その結果、補修に要する時間や費用を飛躍的に低減することができる。
【００３３】
また、上記に示す超電導ケーブル１では、センサ部５を補助管４３に収納させることで、超電導ケーブル１を搬送する際や、布設現場でドラムから引き出す際、管路などに布設する際などにおいて、センサ部５を破損する恐れがほとんど無い。更に、プーリングアイ部４の最大径及び補助管４３の最大径を防食層３３の最大径とほぼ同等とすることで、超電導ケーブル１の最外径は、センサ部５を有しない状態と同等であり、センサ部５を有することに伴ってケーブル径が大きくなることがない。従って、超電導ケーブル１を管路などの設置スペースに制約がある箇所に布設する場合であっても、問題なく布設することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明超電導ケーブルは、電力供給線路の構成部材として好適に利用することができる。特に、製造されてから、布設現場に布設されて接続構造などが形成されるまでの間において、本発明ケーブルのような構成としておくと、真空度の確認を随時行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（Ａ）は、本発明超電導ケーブルの端部において概略構成を示す部分断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の正面図である。
【図２】従来の３心超電導ケーブルの断面を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 超電導ケーブル ２ ケーブルコア
３ 断熱管 ３１ 内管 ３２ 外管 ３３ 防食層
４ プーリングアイ部 ４０ コア支持部 ４０ａ 固定片 ４０ｂ 圧縮バネ
４１ キャップ部 ４１ａ 貫通孔 ４１ｂ,４１ｃ 切欠 ４１ｄ 挿通部
４２ アイ部 ４２ａ ボルト ４３ 補助管 ４３ａ 第一管 ４３ｂ 第二管
５ センサ部 ５ａ 信号線 ５ｂ 端子部 ５ｃ 計測手段
１００ 超電導ケーブル １１０ ケーブルコア １１１ フォーマ
１１２ 超電導導体 １１３ 電気絶縁層 １１４ 外部超電導層 １１５ 保護層
１２０ 断熱管 １２１ 内管 １２２ 外管 １２３ 防食層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体を有するケーブルコアと、
前記コアを収納する内管及びこの内管の外周に設けられる外管とからなり、両管の間が真空引きされて封止された断熱管と、
前記断熱管の端部を覆うように配置され、前記コアが固定されるプーリングアイ部と、
前記断熱管の真空度を感知するセンサ部とを具えることを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項２】
センサ部は、プーリングアイ部に収納されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項３】
断熱管の端部とプーリングアイ部との間には、補助管が接続され、
センサ部は、前記補助管に収納されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項４】
センサ部には、感知結果が伝送される信号線が接続され、
この信号線は、プーリングアイ部に貫通配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の超電導ケーブル。
【請求項１】
超電導導体を有するケーブルコアと、
前記コアを収納する内管及びこの内管の外周に設けられる外管とからなり、両管の間が真空引きされて封止された断熱管と、
前記断熱管の端部を覆うように配置され、前記コアが固定されるプーリングアイ部と、
前記断熱管の真空度を感知するセンサ部とを具えることを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項２】
センサ部は、プーリングアイ部に収納されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項３】
断熱管の端部とプーリングアイ部との間には、補助管が接続され、
センサ部は、前記補助管に収納されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項４】
センサ部には、感知結果が伝送される信号線が接続され、
この信号線は、プーリングアイ部に貫通配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の超電導ケーブル。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１７９７４６（Ｐ２００７−１７９７４６Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７３３８２（Ｐ２００５−３７３３８２）
【出願日】平成１７年１２月２６日（２００５．１２．２６）
【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１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２６日（２００５．１２．２６）
【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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