JPH11121059A

JPH11121059A - 超電導ケーブル用中間接続部

Info

Publication number: JPH11121059A
Application number: JP9304840A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Nagata; 雅克永田; Masataka Mochizuki; 正孝望月; Koichi Masuko; 耕一益子
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】全体としての電気抵抗を低減すると共に小型
軽量化を図ることのできる超電導ケーブル用中間接続部
を提供する。【解決手段】超電導ケーブル１の超電導導体４の二つ
の端部の間に、これら超電導導体４を電気的に導通させ
る超電導導体で構成されたスリーブ１３が設けられ、そ
のスリーブ１３の内部にヒートパイプ２３が配置され、
そのヒートパイプ２３の片方の端部側の部分が、超電導
導体で構成されたスリーブ１３をその臨界温度以下に冷
却する冷媒と熱伝達可能に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超電導導体を導
体として使用したケーブルの中間接続部に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】超電導導体を使用した電力ケーブルの開
発が進められていることは周知のとおりである。この種
のケーブルでは、導体をその臨界温度以下に冷却する必
要があるので、特殊な構造が採用されており、またその
端部同士の接続においても、抵抗の低減や冷媒の給排な
どのために、特殊な構造が採用されている。

【０００３】その一例を図９に示してある。ここに示す
符号６１は超電導ケーブルを示し、超電導導体６２の内
外周両側に冷媒を流通させる冷媒流路６３，６４が形成
されている。なお、冷媒には液体窒素（ＬＮ₂ ）等が用
いられる。またその外周側には、電気絶縁層６５、真空
断熱層６６、防食層６７などが形成されている。その超
電導ケーブル６１の端部は、中間接続部６８におけるス
リーブ６９に接続されるとともに、超電導導体６２の内
周側の冷媒流路６３が中間接続部６８の冷媒チャンバー
７０に連通している。さらに、超電導ケーブル６１の端
部の所定の位置にベルマウス７１が取り付けられてい
る。また、スリーブ６９は常電導体である銅（Ｃｕ）で
構成されており、このＣｕ製スリーブ６９はエポキシ樹
脂などの樹脂製のスペーサ７２に嵌合しているシールド
電極７３によって支持され、かつスペーサ７２によって
電気絶縁されている。

【０００４】一方、前記冷媒チャンバー７０の外周に断
熱性を高めるために真空断熱層７４が形成されており、
したがってこの中間接続部６８における外層側の部分は
二重構造になっている。また冷媒チャンバー７０の内部
には冷媒が充填されており、その冷媒を排出するための
冷媒排出口７５が冷媒チャンバー７０に形成されてい
る。そしてまた、超電導導体６２の外周側の冷媒流路６
４には冷媒供給口７６が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の構造で
は、スリーブにＣｕが用いられているので、常電導導体
と超電導導体との接続部分が必然的に生じる。そのた
め、スリーブの内部に冷媒を流通させる構造であって
も、その接続箇所での発熱があり、これが原因となって
クエンチ現象が発生し、電気抵抗が増大する可能性があ
った。

【０００６】また、スリーブの断面積を増大させること
により発熱を抑えるとしても、超電導ケーブルを流れる
大電流のために、かなり大きな断面積になるようにスリ
ーブを構成しなければならず、中間接続部の大型化や重
量の増大を招く可能性があった。

【０００７】この発明は、上記の事情を背景にしたなさ
れたものであり、全体としての電気抵抗を低減すると共
に小型軽量化を図ることのできる超電導ケーブル用中間
接続部を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載した発明は、臨界
温度以下に冷却されて超電導状態となる超電導ケーブル
の超電導導体同士を電気的に接続する超電導ケーブル用
中間接続部において、前記超電導ケーブルの超電導導体
の少なくとも二つの端部の間に、これら超電導導体を電
気的に導通させる少なくとも一部が超電導導体で構成さ
れた接続用の導体が設けられ、その接続用導体の内部に
ヒートパイプが配置され、そのヒートパイプの一方の端
部が、前記超電導導体を臨界温度以下に冷却する冷媒と
熱伝達可能に配置されていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】したがって、請求項１に記載した発明で
は、接続用導体の一部または全部に超電導導体を用い、
しかもその超電導導体が接続用導体の内部に設けられた
ヒートパイプを介してその臨界温度以下の温度に冷却さ
れるので、中間接続部の電気抵抗が低減する。その結
果、中間接続部の断面積を小さくすることができ、中間
接続部の小型軽量化を図ることができる。また、超電導
導体のクエンチ現象が発生せず、中間接続部の超電導状
態を安定的に維持することができる。

【００１０】また、請求項２に記載した発明は、臨界温
度以下に冷却されて超電導状態となる超電導ケーブルの
超電導導体同士を電気的に接続し、かつ前記超電導ケー
ブルの超電導導体をその臨界温度以下の温度に冷却する
冷媒の流路を互いに接続される前記超電導導体の間で連
通させた超電導ケーブル用中間接続部において、前記超
電導ケーブルの超電導導体を電気的に導通させる接続用
の導体の少なくとも一部が超電導導体で構成されている
ことを特徴とするものである。

【００１１】したがって、請求項２に記載した発明で
は、接続用導体の一部または全部に超電導導体を用いら
れ、かつ超電導ケーブルの冷媒流路が連通されているの
で、その冷媒流路を流通している冷媒によって超電導導
体全体がその臨界温度以下の温度に冷却される。その結
果、中間接続部の電気抵抗が低減する。また、中間接続
部の断面積を小さくすることができ、中間接続部の小型
軽量化を図ることができる。そして、超電導導体のクエ
ンチ現象が発生せず、中間接続部の超電導状態を安定的
に維持することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図面に基づいて
具体的に説明する。図１は請求項１の発明に係る中間接
続部の一例を示しており、ここに示す超電導ケーブル１
は、内部に冷媒流路２およびフォーマー３を備えた超電
導導体４とその外周側に形成した電気絶縁層５とを主体
とするケーブルコア６と、その外周側に形成された冷媒
流路７と断熱層８と真空断熱層９と防食層１０とを備え
ている。

【００１３】この超電導ケーブル１の中間接続部１１に
おいて、電気絶縁層５を剥離することにより超電導導体
４の端部が露出させられており、その端部同士が対向し
て配置されている。また、それぞれの超電導ケーブル１
の端部におけるケーブルコア６の外周所定箇所に鐘状の
ベルマウス１２が取り付けられている。さらに、露出さ
せた超電導導体４の端部同士がスリーブ１３によって電
気的に接続されている。なお、スリーブ１３は超電導導
体で構成されており、内部に冷媒溜め１４が形成されて
いる。そして、このスリーブ１３の外周側にはエポキシ
樹脂等の合成樹脂製のスペーサ１５が配置されている。
このスペーサ１５は全体として円筒状をなし、その軸線
方向での中間部の内径はスリーブ１３の外径より幾分大
径とされ、かつ軸線方向での両端部がベルマウス１２の
外周を覆うようにテーパ状に広がっている。さらに、こ
のスペーサ１５の軸線方向での中間部における内周部に
シールド電極１６が嵌合固定されており、スリーブ１３
はこのシールド電極１６に嵌合することにより支持され
ており、スペーサ１５により電気絶縁されている。

【００１４】また、スペーサ１５の軸線方向での中間部
における外周部に円筒状の補強絶縁層１７が嵌合固定さ
れている。さらに、補強絶縁層１７の外周側にケーシン
グ１８が配置されている。このケーシング１８は全体と
して円筒状をなし、その軸線方向での中間部の内径は補
強絶縁部１７の外径より幾分大径とされ、かつ両端部が
超電導ケーブル１の断熱層８に溶接されている。そし
て、スペーサ１５はその鍔部１５Ａを介してケーシング
１８に固着されている。さらに、ケーシング１８によっ
てその内部に冷媒チャンバ１９が形成されている。この
冷媒チャンバ１９と超電導ケーブル１の冷媒流路７とは
パッキン２０によって隔離されている。

【００１５】さらに、ケーシング１８の外周側には、超
電導ケーブル１の防食層１０が延長されて設けられてい
る。そして、その防食層１０とケーシング１８との間に
は真空断熱層となっており、超電導ケーブル１の真空断
熱層９と連通している。また、防食層１０とケーシング
１８とには冷媒チャンバ１９と防食層１０の外周側とを
連通する冷媒排出口２１が設けられており、また超電導
ケーブル１の冷媒流路７と防食層１０の外周側とを連通
する冷媒供給口２２が設けられている。

【００１６】ところで、超電導導体４の内側の冷媒流路
２を流通してきた冷媒はまず冷媒溜め１８に流入し、そ
して冷媒チャンバ１９に流入する。さらに、冷媒チャン
バ１９に流入した冷媒は冷媒排出口２１を通って外部に
排出される。

【００１７】排出された冷媒は図示しない冷媒冷却機に
よって冷却されて液化し、図示しない冷媒ポンプによっ
て冷媒供給口２２を通って超電導ケーブル１の冷媒流路
７に流入する。

【００１８】図２は上述のスリーブ１３を示したもので
ある。スリーブ１３は超電導ケーブル１の超電導導体４
に電気的に接続されている。また、スリーブ１３の内部
に複数本のヒートパイプ２３が埋め込んだ状態で配置さ
れている。そして、ヒートパイプ２３の一端部が冷媒溜
め１４に突き出ており、冷媒中に浸漬することによって
直接冷却されている。なお、ヒートパイプ２３は脱気し
た密閉管の内部に凝縮性の流体を作動流体として封入し
た公知の構成のものであり、この具体例では、冷媒の温
度以下で作動する作動流体を使用したヒートパイプが用
いられている。そのため、スリーブ１３に高温部が生じ
た場合、ヒートパイプ２３はその高温部分から熱を受け
て作動し、その熱を温度の低い箇所に輸送する。そのた
め、スリーブ１３全体が冷媒の温度に均温化され、スリ
ーブ１３を構成する超電導導体にクエンチ現象が発生せ
ず、超電導状態が安定的に維持される。その結果、中間
接続部の電気抵抗を低減することができ、かつ小型軽量
化を図ることができる。

【００１９】図３は図２のスリーブ１３をIII −III 線
において切断した断面図である。この図３に示すように
スリーブ１３は円形断面を成しており、その中心部と同
心円上の複数箇所とにヒートパイプ２１が配置されてい
る。このようにヒートパイプ２１をスリーブ１３の内部
に配置することによって、スリーブ１３全体を均等に冷
却することができ、超電導状態を安定的に維持すること
ができる。

【００２０】図４は請求項１記載の発明に係る中間接続
部の他の一例のスリーブを示したものである。中間接続
部におけるスリーブ以外の部材の構成は上述の一例と同
一であるので、上記の例と同一部分に同じ番号を付しそ
の説明を省略する。ここに示す中間接続部のスリーブ３
１はＣｕ製のものであって、そのスリーブ３１は超電導
ケーブル１の超電導導体４に電気的に接続されている。
そして、スリーブ３１の外周側には超電導導体で構成さ
れているテープ線材３２が巻き付けられており、そのテ
ープ線材３２は超電導ケーブル１の超電導導体４に電気
的に接続されている。

【００２１】そして、スリーブ３１内部の外周側には複
数本のヒートパイプ３３が配置されている。そして、ヒ
ートパイプ３３の一端部が冷媒溜め３４に突き出てお
り、冷媒中に浸漬することによって直接冷却されてい
る。なお、ヒートパイプ３３は前述のヒートパイプ２３
と同様の構成のものであり、この具体例では、冷媒の温
度以下で作動する作動流体を使用したヒートパイプが用
いられている。そのため、スリーブ３１に高温部が生じ
た場合、冷媒チャンバ１９を流通している冷媒とヒート
パイプ３３とによってテープ線材３２全体が冷媒の温度
に均温化され、クエンチ現象が発生せず、超電導状態が
安定的に維持される。その結果、中間接続部の電気抵抗
を低減することができ、かつ小型軽量化も図ることがで
きる。

【００２２】図５は図４のスリーブ３１をＶ−Ｖ線にお
いて切断した断面図である。テープ線材３２がスリーブ
３１の外周側に巻き付けられ、ヒートパイプ３３がスリ
ーブ３２内部の外周部に配置されていることによって、
テープ線材３２は冷媒によって直接冷却されるだけでな
く、ヒートパイプ３３を介して全体を均等に冷却するこ
とができ、超電導状態を安定的に維持することができ
る。

【００２３】図６は請求項１記載の発明に係る中間接続
部のさらに他の一例のスリーブを示したものである。中
間接続部におけるスリーブ以外の部材の構成は上述の一
例と同一であるので、上記の例と同一部分に同じ番号を
付しその説明を省略する。ここに示す中間接続部のスリ
ーブ４１はＣｕ製のものであって、そのスリーブ４１は
超電導ケーブル１の超電導導体４に電気的に接続されて
いる。そして、スリーブ４１内部の外周側には超電導導
体で構成された線材４２が配置されており、その線材４
２は超電導ケーブル１の超電導導体４に電気的に接続さ
れている。

【００２４】また、スリーブ４１の内部には複数本のヒ
ートパイプ４３が線材４２よりもスリーブ４１の中心軸
線寄りに配置されている。そして、ヒートパイプ４３の
一端部は冷媒溜め４４に突き出ており、冷媒中に浸漬す
ることによって直接冷却されている。なお、ヒートパイ
プ４３は前述のヒートパイプ２３と同様の構成のもので
あり、この具体例では線材４２の臨界温度以下の温度で
作動する作動流体を使用したヒートパイプが用いられて
いる。そのため、冷媒チャンバ１９を流通している冷媒
とヒートパイプ４３とによって線材４２全体が冷媒の温
度に均温化されクエンチ現象が発生せず、超電導状態が
安定的に維持される。その結果、中間接続部の電気抵抗
を低減することができ、かつ小型軽量化を図ることがで
きる。

【００２５】図７は図６のスリーブ４１をVII −VII 線
において切断した断面図である。スリーブ４１の断面円
には、外周側に線材４２が配置され、かつ同心円上の位
置に複数本のヒートパイプ４３が配置されている。この
ように線材４２とヒートパイプ４３とをスリーブ４１に
配置することによって、線材４２全体を均等に臨界温度
以下に冷却することができる。

【００２６】図８は請求項２記載の発明に係る中間接続
部の一例を示している。ここに示す具体例は前述の具体
例とは異なり、中間接続部が超電導ケーブル１の超電導
導体４を冷却する冷媒が流入・流出しないように構成さ
れている。また、ここに示す超電導ケーブルの構成は前
述の超電導ケーブル１と同様の構成であるので、上記の
例と同一部分に同じ番号を付しその説明を省略する。

【００２７】図８に示す超電導ケーブル１の中間接続部
５１において、冷媒流路２は互いに連通しており、フォ
ーマー３は端部同士を溶接することによって接続されて
いる。また、電気絶縁層５を剥離することにより超電導
導体４の端部が露出させられており、その端部同士が対
向して配置されている。さらに、露出させた超電導導体
４の端部同士がスリーブ５２によって電気的に接続され
ている。なお、スリーブ５２は超電導導体で構成されて
いる。そして、このスリーブ５２の外周側には補強絶縁
層５３が配置されている。この補強絶縁層５３は全体と
して円筒状をなし、その軸線方向での中間部にスリーブ
５２が嵌合固定されている。さらに、この補強絶縁層５
３は超電導ケーブル１の電気絶縁層５と接続されてい
る。

【００２８】また、補強絶縁層５３の外周側にジョイン
ト用断熱管５４が配置されている。このジョイント用断
熱管５４はその長手方向で肉厚が異なる二つの部分から
形成されており、肉厚の厚い部分は肉厚の薄い部分の二
倍の厚さになっている。そして、二つのジョイント用断
熱管５４はその肉厚の薄い部分を互いに嵌合させること
によって接続されている。また、この二つのジョイント
断熱管５４はそれぞれ超電導ケーブル１の断熱層８に接
続されている。なお、ジョイント用断熱管５４が断熱層
８に接続されることにより、超電導ケーブル１の冷媒流
路７は互いに連通されている。さらに、超電導ケーブル
１の防食層１０が互いに接続されている。それにより、
超電導ケーブル１の真空断熱層９が互いに連通されてい
る。

【００２９】この中間接続部５１におけるスリーブ５２
は、フォーマー３を介して冷媒流路２を流通する冷媒と
補強絶縁体５３を介して冷媒流路７を流通する冷媒とに
よって全体が冷媒の温度に均温化される。そのため、ス
リーブ５２にクエンチ現象が発生せず、超電導状態が安
定的に維持される。その結果、中間接続部の電気抵抗を
低減することができ、かつ小型軽量化を図ることができ
る。

【００３０】なお、上記の各具体例では、超電導導体の
内部に冷媒流路を備えているケーブルを対象とした例を
説明したが、この発明は上記の例に限定されないのであ
って、超電導導体の内部に冷媒流路を備えていないケー
ブルを対象とする中間接続部にも適用することができ
る。

【００３１】また、上記の各具体例では、ヒートパイプ
の一端部が冷却溜めに突き出るように配置されている
が、この発明は上記の例に限定されないのであって、ヒ
ートパイプの一端部がスリーブの外周から突き出るよう
に配置し、スリーブの外周を流通している冷媒に接する
ようにしてもよい。

【００３２】さらに、冷媒が流入・流出しない具体例で
は、超電導導体によって構成されたスリーブを冷媒によ
ってのみ冷却したが、この発明は上記の例に限定されな
いのであって、スリーブを構成する超電導導体の臨界温
度以下の温度で作動する作動流体を使用したヒートパイ
プを用いてスリーブを冷却してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
接続用導体の一部または全部に超電導導体が用いられる
ことにより、接続用導体の全部に常電導導体が用いられ
た場合と比較して中間接続部における電気抵抗を低減す
ることができる。また、中間接続部の断面積を小さくす
ることができ、中間接続部の小型軽量化を図ることがで
きる。

【００３４】また、接続用導体の内部にヒートパイプを
配置することによって、超電導導体に高温部が生じた場
合、ヒートパイプはその高温部分から熱を受けて作動
し、その熱を温度の低い箇所に輸送するので、超電導導
体全体の温度をその臨界温度以下である冷媒の温度に均
温化することができ、その結果、超電導導体にクエンチ
現象が発生せず、中間接続部における電気抵抗を低減で
き、信頼性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の超電導ケーブル用中間接続部の一例
を示す断面図である。

【図２】この発明の超電導ケーブル用中間接続部のスリ
ーブの一例を示す断面図である。

【図３】図２のIII −III 線の断面図である。

【図４】超電導ケーブル用中間接続部のスリーブの他の
一例を示す断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線の断面図である。

【図６】超電導ケーブル用中間接続部のスリーブのさら
に他の一例を示す断面図である。

【図７】図６のVII −VII 線の断面図である。

【図８】この発明の超電導ケーブル用中間接続部の他の
一例を示す断面図である。

【図９】従来の超電導ケーブル用中間接続部の一例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１…超電導ケーブル、２，７…冷媒流路、４…超電
導導体、１１，５１…中間接続部、１３，３１，４
１，５２…スリーブ、２３，３３，４４…ヒートパイ
プ、３２…テープ線材、４３…線材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】臨界温度以下に冷却されて超電導状態と
なる超電導ケーブルの超電導導体同士を電気的に接続す
る超電導ケーブル用中間接続部において、前記超電導ケーブルの超電導導体の少なくとも二つの端
部の間に、これら超電導導体を電気的に導通させる少な
くとも一部が超電導導体で構成された接続用の導体が設
けられ、その接続用導体の内部にヒートパイプが配置さ
れ、そのヒートパイプの一方の端部が、前記超電導導体
を臨界温度以下に冷却する冷媒と熱伝達可能に配置され
ていることを特徴とする超電導ケーブル用中間接続部。
【請求項２】臨界温度以下に冷却されて超電導状態と
なる超電導ケーブルの超電導導体同士を電気的に接続
し、かつ前記超電導ケーブルの超電導導体をその臨界温
度以下の温度に冷却する冷媒の流路を互いに接続される
前記超電導導体の間で連通させた超電導ケーブル用中間
接続部において、前記超電導ケーブルの超電導導体を電気的に導通させる
接続用の導体の少なくとも一部が超電導導体で構成され
ていることを特徴とする超電導ケーブル用中間接続部。