WO2006059447A1 - 超電導ケーブル - Google Patents

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    • Y10S505/705—Magnetic coil

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting cable.
  • it relates to a DC superconducting cable that can absorb the heat shrinkage of superconducting wire due to cooling.
  • the superconducting cable 100 has a configuration in which a three-core cable core 10 is housed in a heat insulating tube 20 (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the cable core 10 includes a former 11, a conductor layer 13, an insulating layer 16A, a shield layer 17A, and a protective layer 18 in order from the center.
  • the conductor layer 13 is formed by winding a superconducting wire on the former 11 in a spiral manner in multiple layers.
  • a superconducting wire is used in the form of a tape in which a plurality of filaments made of an oxide superconducting material are arranged in a matrix such as a silver sheath.
  • the insulating layer 16A is formed by winding insulating paper.
  • the shield layer 17A is formed by spirally winding the same superconducting wire as the conductor layer 13 on the insulating layer 16A. Insulating paper or the like is used for the protective layer 18.
  • the heat insulating pipe 20 has a configuration in which a heat insulating material (not shown) is disposed between the double pipes composed of the inner pipe 21 and the outer pipe 22, and the inside of the double pipe is evacuated. .
  • An anticorrosion layer 23 is formed on the outside of the heat insulating tube 20. Then, a refrigerant such as liquid nitrogen is filled and circulated in the former 11 (when hollow) or in the space formed between the inner tube 21 and the core 10, and the insulating layer 16A is impregnated with the refrigerant and used. It is said.
  • Patent Document 1 Japanese Published Patent: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-249130 (FIG. 1)
  • Patent Document 2 Japanese Published Patent: JP 2002-140944 (Fig. 2)
  • the superconducting wire is allowed to be subjected to stress due to contraction, and depending on the magnitude of the stress, a large tension is generated in the superconducting wire, leading to deterioration of the superconducting wire or cable shrinkage.
  • side pressure is applied to the heat insulation pipe at the bent part of the cable, and the heat insulation performance may deteriorate.
  • a mechanism for sliding the terminal of the superconducting cable is required, which tends to be a countermeasure against heavy contraction.
  • the shrinkage countermeasure using the slide mechanism is inappropriate for a long-distance superconducting cable line in which multiple superconducting cables are connected via joints.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object thereof is to provide a superconducting cable that can absorb the contraction of the superconducting wire during cooling with a simple configuration.
  • Another object of the present invention is to provide a DC superconducting cable that can absorb the contraction of the superconducting wire during cooling with a simple configuration.
  • another object of the present invention is to provide a superconducting cable that can absorb the shrinkage of the superconducting wire during cooling with a simple configuration and can reduce the amount of superconducting wire used as much as possible. is there.
  • the present invention achieves the above object by providing the cable core itself with a heat-contraction mechanism of the superconducting layer.
  • the superconducting cable of the present invention includes a superconducting wire that is spirally wound to form a superconducting layer, and a stress relaxation layer provided inside the superconducting layer. It is configured to absorb the shrinkage in the radial direction of the superconducting layer that accompanies cooling of the wire.
  • the superconducting wire contracts due to cooling.
  • the stress relieving layer absorbs at least a part corresponding to the shrinkage amount of the superconducting layer due to the shrinkage (the amount by which the diameter of the spirally wound superconducting wire is reduced by cooling). It is possible to avoid excessive tension acting on the superconducting wire.
  • the superconducting cable of the present invention is typically composed of a cable core and a heat insulating tube that houses the cable core.
  • the basic structure of the cable core is to have a stress relaxation layer, a conductor layer, and an insulating layer.
  • a cable core is also provided with a foam forming member.
  • an external conductor layer shield layer
  • a presser winding layer and a cushion layer may be provided.
  • the former retains the conductor layer in a predetermined shape, and a pipe-shaped member, a strip-shaped member formed into a spiral, or a stranded wire structure can be used.
  • the material is preferably a non-magnetic metal material such as copper or aluminum.
  • various plastic materials can be used.
  • the former is pipe-shaped, it is preferable to use a corrugated pipe in consideration of flexibility.
  • the inside of the former can be used as a refrigerant flow path.
  • the stress relaxation layer is a layer for absorbing heat shrinkage of the superconducting layer.
  • the superconducting layer is a layer formed by spirally winding a superconducting wire, and includes a conductor layer and an outer conductor layer (shield layer) as described later.
  • This superconducting layer is cooled to an extremely low temperature by the refrigerant during cable operation and thermally contracts. As the superconducting wire contracts in the radial direction, shrinkage occurs in the radial direction. If the stress relaxation layer provided inside the superconducting layer contracts in response to the thermal contraction of the superconducting wire, excessive tension acts on the superconducting wire. Can be suppressed.
  • the stress relaxation layer may have a contraction amount that can absorb at least a part of the reduced diameter of the superconducting layer when placed at an extremely low temperature by a refrigerant.
  • the stress relaxation layer and the cable component provided inside the stress relaxation layer may be configured to absorb the shrinkage in the radial direction of the superconducting layer accompanying cooling, or the stress Only the relaxing layer may be configured to absorb the shrinkage in the radial direction of the superconducting layer accompanying cooling.
  • the stress relaxation layer itself can be made thin because the contraction of both the stress relaxation layer and the cable constituent member absorbs the contraction of the superconducting layer.
  • a typical example of the cable component provided inside the stress relaxation layer is a former. The latter place In this case, since all the reduced diameter of the superconducting layer is absorbed by the stress relaxation layer, the material and structure of the constituent member inside the stress relaxation layer, for example, the former can be freely selected.
  • the stress relaxation layer is disposed on the inner side of the superconducting layer.
  • it can be provided as an inner stress relaxation layer inside the conductor layer (outside the former) or as an outer stress relaxation layer inside the outer conductor layer (shield layer).
  • the stress relaxation layer provided inside the outer conductor layer the insulating layer itself may be used, or a separate stress relaxation layer may be formed in addition to the insulating layer. If the insulating layer itself is used as the outer stress relaxation layer, it can contribute to the small diameter of the cable core that does not require a stress relaxation layer separately from the insulating layer.
  • a constituent material of the stress relaxation layer at least one of kraft paper, plastic tape, and composite tape of kraft paper and plastic tape can be suitably used.
  • plastic tape a polyolefin tape strength, particularly polypropylene, can be suitably used.
  • kraft paper is cheap.
  • a composite tape if a polypropylene having a large thickness is used, a large amount of shrinkage can be secured, and excessive tension is not applied to the superconducting wire even when the diameter of the superconducting wire is large.
  • a stress relieving layer can be formed.
  • crepe craft paper and moisture-conditioned kraft paper can ensure a large amount of shrinkage. Then, these materials may be used alone or in combination to form a stress relaxation layer having a thickness capable of absorbing at least a part of the reduced diameter of the superconducting wire.
  • the conductor layer is a conductor portion made of a superconducting wire.
  • the conductor layer is formed by winding a superconducting wire in a spiral manner on the outside of the former.
  • An example of a superconducting wire is a tape-like one in which a plurality of filaments having Bi2223-based oxide superconducting material force are arranged in a matrix such as a silver sheath.
  • the winding of the superconducting wire may be a single layer or multiple layers.
  • an interlayer insulating layer may be provided.
  • the interlayer insulating layer may be formed by winding an insulating paper such as kraft paper or a composite paper such as PPLP (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., registered trademark).
  • the insulating layer is made of an insulating material having an insulation resistance corresponding to the voltage of the conductor layer.
  • kraft paper, plastic tape and composite tape of kraft paper and plastic tape At least one of these can be suitably used.
  • a composite tape laminated with kraft paper and a polypropylene film it is preferable to use a composite tape in which the ratio k of the thickness of the polypropylene film to the total thickness of the composite tape is 60% or more. Due to the difference in resistivity between the kraft paper and the polypropylene film that compose the composite tape, the electric field stress is greatly applied to the plastic film with excellent withstand voltage characteristics. Therefore, by increasing the proportion of the plastic film in the insulating layer, it is possible to improve the withstand voltage characteristics (especially DC withstand voltage characteristics) of the insulating layer and to reduce the thickness of the insulating layer.
  • the insulating layer itself is preferably used as a stress relaxation layer.
  • a stress relaxation layer may be formed separately from the insulation layer, the outer diameter of the superconducting cable can be increased by using the insulation layer itself as a stress relaxation layer to absorb the reduced diameter of the outer conductor layer. Can be suppressed.
  • a semiconductive layer may be formed on at least one of the inner and outer circumferences of the insulating layer, that is, between the conductor layer and the insulating layer, or between the insulating layer and the shield layer. Forming the former inner semiconductive layer and the latter outer semiconductive layer is effective in stabilizing electrical performance.
  • An external conductor layer may be provided outside the insulating layer.
  • the outer conductor layer is a necessary configuration when performing single-pole power transmission.
  • the AC superconducting cable requires a shield layer to shield the magnetic flux leaking to the outer periphery of the conductor layer in order to reduce the AC loss of the superconducting wire.
  • the shield layer of the AC superconducting cable It is necessary to provide an external conductor layer at the corresponding location as the return conductor.
  • the conductor layer can be used as a forward current flow path in unipolar transmission, and the outer conductor layer can be used as a return current flow path.
  • the outer conductor layer needs to have a structure having the same current capacity as the conductor layer.
  • the superconducting cable is housed in a heat insulating tube with multiple cores. It is possible to adopt a single-pole transmission system or a bipolar transmission system. In the latter case, the outer conductor layer in the cable of the present invention functions as a neutral wire.
  • the winding pitch of the superconducting wire constituting the conductor layer or the outer conductor layer is 4 to 6 times the winding diameter.
  • the winding diameter is the diameter of the member on which the superconducting wire is wound, that is, the inner diameter of the layer made of the superconducting wire.
  • the conductor layer and the shield layer have a uniform winding current for each layer of the superconducting wire wound in multiple layers (equalization), and reduce the AC loss. It is adjusted with. For example, the superconducting wire is not deteriorated due to the winding of the superconducting wire or the bending history of the core. For this reason, there are great restrictions on the selection of the winding pitch.
  • the winding pitch of the superconducting wire is reduced, the amount of diameter reduction when the superconducting wire is contracted by cooling, that is, the amount to be absorbed by the stress relaxation layer, is reduced, so that the stress relaxation layer can be easily formed.
  • the winding pitch is reduced, the amount of superconducting wire used increases and costs increase. Therefore, it is important to select a winding pitch that minimizes the increase in the amount of superconducting wire used. Therefore, by limiting the ratio of the winding pitch to the winding diameter as described above, it is possible to reduce the amount of diameter reduction when the superconducting wire contracts due to cooling, and the amount of superconducting wire used is also relatively suppressed.
  • a superconducting cable can be constructed with a certain pitch. More preferably, the winding pitch of the superconducting wire is 5 times the winding diameter.
  • the winding pitch of such a superconducting wire can be obtained by trial calculation as follows. First, the winding pitch and winding of the superconducting wire constituting the superconducting layer The relationship between the diameter ratio “(pitch z diameter) ratio” and the amount of diameter reduction during cooling of the superconducting wire is investigated. Next, the relationship between the “(pitch z diameter) ratio” and the amount of superconducting wire used is examined. Then, a winding pitch and a winding diameter of the superconducting wire that can reduce the diameter of the superconducting wire to a specified value or less and can use the amount of the superconducting wire to a specified value or less are selected.
  • a presser wound layer may be formed outside the superconducting layer.
  • the material of the presser wound layer is not particularly limited as long as it can generate a predetermined tightening force on the superconducting layer.
  • a metal tape, particularly a copper tape can be suitably used.
  • this presser wound layer it is also preferable to interpose a cushion layer between the presser wound layer and the superconducting layer.
  • a metal tape is used for the presser wound layer, since the superconducting wire is usually made of a metal such as silver, the presser wound layer and the superconducting layer are in contact with each other and the superconducting wire may be damaged. Therefore, if a cushion layer is interposed between both layers, direct contact between these metals can be avoided, and damage to the superconducting wire can be prevented.
  • insulating paper or carbon paper can be suitably used.
  • a protective layer on the outermost periphery of the cable core.
  • This protective layer has a function of insulating the heat insulating tube as well as mechanically protecting the outer conductor layer. Insulating paper such as kraft paper and plastic tape can be used as the material for the protective layer.
  • the heat insulating tube may have any structure as long as it can maintain heat insulation of the refrigerant.
  • positions a heat insulating material between the double tubes of the double structure which consists of an outer tube and an inner tube, and evacuates between an inner tube and an outer tube is mentioned.
  • a super insulation layered with metal foil and plastic mesh is placed between the inner and outer tubes.
  • the inner tube contains at least a conductor layer and is filled with a refrigerant such as liquid nitrogen that cools the conductor layer.
  • This refrigerant can maintain the superconducting wire in a superconducting state.
  • liquid nitrogen is considered the most practical refrigerant, but other uses such as liquid helium and liquid hydrogen are also conceivable.
  • liquid nitrogen a liquid that does not swell polypropylene
  • the insulation layer is made of a composite tape that is insulated and has a high ratio k, that is, a polypropylene having a large thickness, it is possible to construct a superconducting cable having excellent DC withstand voltage characteristics and Imp. Withstand voltage characteristics.
  • the present invention can be applied to both DC and AC superconducting cables.
  • the present invention is preferably applied to a DC superconducting cable with little restrictions on the winding pitch of the superconducting wire in the superconducting layer.
  • an AC cable for example, (1) When the conductor layer 'shield layer is composed of a single layer, or (2) The conductor layer' shield layer is composed of multiple layers, the pitch adjustment If priority is given to measures against heat shrinkage, where there is less need for wire, it is possible to adopt a short pitch as the winding pitch of the superconducting wire. Therefore, even with an AC cable, the cable core itself can have a heat shrinkage absorbing mechanism.
  • a mechanism for absorbing heat shrinkage in the cable core itself can be configured with a simple configuration in which a stress relaxation layer is provided inside the superconducting layer. For this reason, it is necessary to adopt a structure that can absorb the heat shrinkage of the superconducting wire without fail while sliding the end of the cable.
  • Insulating layer itself is a stress relaxation layer that absorbs the reduced diameter of the outer conductor layer, thereby suppressing an increase in cable diameter that does not require a new stress relaxation layer for the outer conductor layer. It can be done.
  • the superconducting cable can absorb the shrinkage of the superconducting wire with a simple configuration and can reduce the amount of superconducting wire used as much as possible.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a superconducting cable of the present invention.
  • FIG. 2 is a drawing showing the relationship between the “(pitch Z diameter) ratio” and the amount of diameter reduction during cooling of the superconducting wire.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the “(pitch Z diameter) ratio” and the amount of superconducting wire used.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional superconducting cable.
  • a DC superconducting cable 100 of the present invention is composed of a single cable core 10 and a heat insulating tube 20 that houses the core 10.
  • the core 10 includes, in order from the center, the former 11, the inner stress relaxation layer 12, the conductor layer 13, the cushion layer 14A, the presser winding layer 15A, the insulating layer (also serving as an external stress relaxation layer) 16, and the outer conductor layer (return conductor 1). 7) It has a cushion layer 14B, a presser wound layer 15B, and a protective layer 18.
  • former 11 a stainless corrugated tube was used.
  • the inside thereof can be used as a flow path for a refrigerant (here, liquid nitrogen).
  • a composite tape PPLP (registered trademark) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., laminated with kraft paper and polypropylene film, is wound on the former 11 to form the inner stress relaxation layer 12.
  • the material and thickness were selected so as to absorb the amount of diameter reduction during cooling of the conductor layer 13 described below. More specifically, PPLP was used in which the ratio k of the thickness of the polypropylene film to the total thickness of the composite tape was 60%.
  • a Bi2223-based Ag-Mn sheath tape wire having a thickness of 0.24 mm and a width of 3.8 mm was used.
  • the tape wire is wound in multiple layers on the inner stress relaxation layer 12 to form the conductor layer 13.
  • superconducting wire is applied to the four layers.
  • a cushion layer 14A was formed on the conductor layer 13, and a presser wound layer 15A was further formed thereon.
  • the cushion layer 14A was constructed by winding several layers of kraft paper on the conductor layer, and the presser wound layer 15A was constructed by winding copper tape.
  • Cushion layer 14A avoids contact between metals by conductor layer and presser wound layer 15A, and presser wound layer 15A tightens conductor layer 13 to the inner peripheral side via cushion layer 14A to reduce the diameter of conductor layer 13 during cooling. Behave smoothly.
  • An insulating layer 16 is formed on the presser winding layer 15A.
  • the insulating layer 16 is made of PPLP with a ratio k of 60%.
  • the insulating layer 16 has a function of electrically insulating the conductor layer 13 and also functions as an external stress relaxation layer that absorbs the amount of diameter reduction accompanying cooling of the outer conductor layer described below. By using the insulating layer 16 itself as an external stress relaxation layer, it is possible to suppress an increase in the outer diameter of the cable core that does not require a separate external stress relaxation layer.
  • an inner semiconductive layer force is formed on the inner peripheral side of the insulating layer, and an outer semiconductive layer is formed on the outer peripheral side. All semiconductive layers are formed by winding carbon paper did.
  • An outer conductor layer (return conductor 17) is provided outside the insulating layer 16. Since a direct current flow path is required for direct current, a return conductor 17 is provided for unipolar transmission and used as a return current flow path.
  • the return conductor 17 is made of a superconducting wire similar to that of the conductor layer 13 and has a transmission capacity similar to that of the conductor layer 13.
  • a cushion layer 14B was formed on the outer conductor layer, and a presser wound layer 15B was further formed thereon.
  • the cushion layer 14B and the presser wound layer 15B are made of the same material as the cushion layer 14A and the presser wound layer 15A provided outside the conductor layer 13. This cushion layer 14B avoids metal contact between the return conductor 17 and the presser wound layer 15B, and the presser wound layer 15B tightens the return conductor 17 to the inner peripheral side via the cushion layer 14B to return the conductor 17 during cooling. Reduce the diameter of the material smoothly.
  • a protective layer 18 made of an insulating material is provided outside the return conductor 17.
  • the protective layer 18 is formed by winding kraft paper. This protective layer 18 provides mechanical protection for the return conductor 17 as well as insulation from the heat insulation pipe (inner pipe 21), and can prevent the return current from being diverted to the heat insulation pipe 20.
  • the heat insulating pipe 20 is composed of a double pipe including an inner pipe 21 and an outer pipe 22, and a vacuum heat insulating layer is formed between the inner and outer pipes 21 and 22.
  • a so-called super insulation layered with plastic mesh and metal foil is arranged in the vacuum heat insulating layer.
  • a space formed between the inside of the inner tube 21 and the core 10 serves as a refrigerant flow path.
  • the anticorrosion layer 23 may be formed on the outer periphery of the heat insulating tube 20 with polyvinyl chloride vinyl or the like.
  • the following trial calculation was performed so that the amount of superconducting wire used could be reduced while aiming to shorten the pitch of the superconducting wire so as to reduce the diameter reduction.
  • the relationship between the ratio of the winding pitch of the superconducting wire constituting the superconducting layer to the winding diameter “(pitch Z diameter) ratio” and the amount of diameter reduction of the superconducting wire was examined.
  • the diameter reduction was estimated using the linear expansion coefficient of each material. The results are shown in the graph of Fig. 2.
  • Table 1 summarizes the constituent materials and dimensions of each part of the superconducting cable (50 kV, 10000 A) of the present invention designed based on the results of this trial calculation.
  • the winding pitch of the superconducting wire in the conductor layer and the outer conductor layer is 5 times the winding diameter. In other words, it is 210 mm for the conductor layer and about 274 mm for the outer conductor layer.
  • the former itself is reduced in diameter by cooling. If the shrinkage during cooling is 0.3%, the diameter reduction of the former is 0.09 mm. On the other hand, the diameter of the superconducting wire with a shrinkage rate of 0.3% under the conditions of a winding diameter of 42 mm and a winding pitch of 210 mm is 0.45 mm. Therefore, it can be seen that 20% of the reduced diameter of the conductor layer can be absorbed by the reduced diameter of the former alone. Therefore, it can be seen that if the amount of reduction of the inner stress relaxation layer is 0.36 mm, 100% of the reduction of the conductor layer can be absorbed by the total reduction of the former and the inner stress relaxation layer. It can also be seen that if the inner stress relaxation layer having a reduced diameter of S0.45 mm is formed, the entire reduced diameter of the conductor layer can be absorbed only by the inner stress relaxation layer.
  • the superconducting cable of the present invention can be used as a power transportation means.
  • it can be suitably used as a single DC power transportation means.

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

　冷却時の超電導線材の収縮分を簡易な構成にて吸収できる超電導ケーブルを提供する。 　本発明の超電導ケーブルは、螺旋状に巻回されて超電導層（導体層13、帰路導体17）を構成する超電導線材と、超電導層の内側に設けられた応力緩和層（内側応力緩和層12、絶縁層兼外側応力緩和層16）と、応力緩和層よりも内側に設けられたケーブル構成部材（フォーマ11）とを有するケーブルである。応力緩和層により、冷媒による超電導線材の冷却に伴う超電導層の径方向への収縮分を吸収するように構成されている。

Description

明 細 書
超電導ケーブル
技術分野
[0001] 本発明は超電導ケーブルに関するものである。特に、冷却による超電導線材の熱 収縮を吸収可能な直流超電導ケーブルに関するものである。
背景技術
[0002] 超電導ケーブルとして、図 4に記載の超電導ケーブルが提案されている。この超電 導ケーブル 100は、 3心のケーブルコア 10を断熱管 20内に収納した構成である (例え ば特許文献 1、特許文献 2参照)。
[0003] ケーブルコア 10は、中心から順にフォーマ 11、導体層 13、絶縁層 16A、シールド層 1 7A、保護層 18を具えている。導体層 13は、フォーマ 11上に超電導線材を多層に螺旋 状に卷回して構成される。通常、超電導線材には、酸化物超電導材料からなる複数 本のフィラメントが銀シースなどのマトリクス中に配されたテープ状のものが用いられる 。絶縁層 16Aは絶縁紙を卷回して構成される。シールド層 17Aは、絶縁層 16A上に導 体層 13と同様の超電導線材を螺旋状に卷回して構成する。そして、保護層 18には絶 縁紙などが用いられる。
[0004] また、断熱管 20は、内管 21と外管 22とからなる二重管の間に断熱材 (図示せず)が配 置され、かつ二重管内が真空引きされた構成である。断熱管 20の外側には、防食層 23が形成されている。そして、フォーマ 11(中空の場合)内や内管 21とコア 10の間に形 成される空間に液体窒素などの冷媒を充填 '循環し、絶縁層 16Aに冷媒が含浸され た状態で使用状態とされる。
[0005] 特許文献 1 :日本公開特許:特開 2003-249130号公報 (図 1)
特許文献 2：日本公開特許：特開 2002-140944 (図 2)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] ところで、上記のような超電導ケーブルでは、運転時、超電導線材は冷媒により極 低温に冷却されて収縮するため、その収縮分を吸収する構成が求められる。しかし、 この収縮分を吸収する機構として、簡易な構成が見出されて 、な 、。
[0007] 3心のケーブルコアを有する構成では、これらコアの撚り合わせにたるみを持たせる などにより収縮分を吸収する対策を講じることができるが、単心の超電導ケーブルで は、そのような対策を採ることができない。そのため、冷却時の収縮に伴って超電導 線材に応力が作用することを許容するか、或いは超電導ケーブルの端末部をケープ ルの熱収縮に応じてスライドさせるなどにより対応することが考えられる。
[0008] しかし、前者の場合は、超電導線材に収縮による応力の作用を許容するため、応 力の大きさによっては超電導線材に大きな張力が発生し、超電導線材の劣化を招い たり、ケーブルの収縮に伴って、ケーブルの曲がり部において断熱管に側圧が加わ り、断熱性能が低下する場合がある。また、後者の場合は、超電導ケーブルの端末を スライドするための機構が必要になり、大掛力りな収縮対策となりがちである。特に、 スライド機構を用いる収縮対策は、ジョイントを介して複数の超電導ケーブルが接続 された長距離の超電導ケーブル線路に対しては不適切である。
[0009] 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その主目的は、冷却時の超電導線 材の収縮分を簡易な構成にて吸収できる超電導ケーブルを提供することにある。
[0010] また、本発明の別の目的は、冷却時の超電導線材の収縮分を簡易な構成にて吸 収できる直流超電導ケーブルを提供することにある。
[0011] さらに、本発明の他の目的は、冷却時の超電導線材の収縮分を簡易な構成にて吸 収でき、かつ超電導線材の使用量をも極力低減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
[0012] 本発明は、ケーブルコア自身に超電導層の熱収縮機構を持たせることで上記の目 的を達成する。
[0013] 本発明超電導ケーブルは、螺旋状に卷回されて超電導層を構成する超電導線材 と、超電導層の内側に設けられた応力緩和層とを有し、前記応力緩和層により、冷媒 による超電導線材の冷却に伴う超電導層の径方向への収縮分を吸収するように構成 されていることを特徴とする。
[0014] 超電導層の内側に応力緩和層を設けることで、冷却により超電導線材が収縮した 際、この収縮に伴う超電導層の縮径量 (螺旋状に卷回された超電導線材の径が冷却 により小さくなる量）に相当する分の少なくとも一部を応力緩和層で吸収することによ り、超電導線材に過度の張力が作用することを回避することができる。
[0015] 以下、本発明超電導ケーブルの構成要件を詳しく説明する。
[0016] 本発明超電導ケーブルは、代表的には、ケーブルコアと、ケーブルコアを収納する 断熱管とから構成される。そのうち、ケーブルコアは、応力緩和層、導体層、絶縁層 を有することを基本構成とする。通常は、ケーブルコアにケーブル構成部材となるフ ォーマも設けられている。その他、外部導体層（シールド層）、押え巻き層、クッション 層を設けてもよい。
[0017] フォーマは、導体層を所定形状に保形するもので、パイプ状のものやスパイラルに 成形した帯状体あるいは撚り線構造のものが利用できる。その材質には、銅やアルミ -ゥムなどの非磁性の金属材料が好適である。その他、各種プラスチック材料も利用 できる。フォーマをパイプ状のものとした場合、屈曲性を考慮してコルゲート管とする ことが好ましい。パイプ状のフォーマであれば、フォーマ内を冷媒の流路とできる。
[0018] 応力緩和層は、超電導層の熱収縮分を吸収するための層である。超電導層は、超 電導線材を螺旋状に卷回して形成した層で、後述するように、導体層や外部導体層 (シールド層）が含まれる。この超電導層は、ケーブル運転時に、冷媒により極低温に 冷却されて熱収縮する。超電導線材の熱収縮に伴い、径方向への収縮も生じるため 、超電導層の内側に設けられた応力緩和層が超電導線材の熱収縮に対応して収縮 すれば、超電導線材に過度の張力が作用することを抑制できる。
[0019] 応力緩和層は、冷媒により極低温下におかれた際、この超電導層の縮径分の少な くとも一部を吸収できるような収縮量を持ったものとすれば良い。つまり、応力緩和層 と、応力緩和層よりも内側に設けられたケーブル構成部材とにより、冷却に伴う超電 導層の径方向への収縮分を吸収するように構成してもよいし、応力緩和層のみにより 、冷却に伴う超電導層の径方向への収縮分を吸収するように構成してもよい。
[0020] 前者の場合、応力緩和層とケーブル構成部材の双方の収縮により超電導層の収 縮を吸収するため、応力緩和層自体を薄くすることができる。応力緩和層よりも内側 に設けられたケーブル構成部材の代表例としてはフォーマが挙げられる。後者の場 合、超電導層の縮径分を全て応力緩和層で吸収するため、応力緩和層よりも内側の 構成部材、例えばフォーマの材質や構造を自由に選択できる。
[0021] 応力緩和層の配置箇所は、超電導層の内側とする。例えば、導体層の内側（フォ 一マの外側）に内側応力緩和層として設けたり、外部導体層（シールド層）の内側に 外側応力緩和層として設けることが挙げられる。外部導体層の内側に設ける応力緩 和層は、絶縁層自体を利用しても良いし、絶縁層に加えて別途応力緩和層を形成し ても良い。絶縁層自体を外側応力緩和層として利用すれば、絶縁層とは別に応力緩 和層を設ける必要がなぐケーブルコアの小径ィ匕に寄与することができる。
[0022] この応力緩和層の構成材料としては、クラフト紙、プラスチックテープおよびクラフト 紙とプラスチックテープとの複合テープの少なくとも 1種が好適に利用できる。プラス チックテープには、ポリオレフインテープ力 特にポリプロピレンが好適に利用できる。 通常、クラフト紙は安価である力 冷却による収縮量が少なぐクラフト紙とポリプロピ レンとの複合テープは高価であるが、冷却による収縮量が大きい。特に、複合テープ の場合、ポリプロピレンの厚みの大きなものを用いれば、大きな収縮量を確保するこ とができ、超電導線材の縮径量が大きい場合でも超電導線材に過度の張力がカゝから ないような応力緩和層を形成することができる。その他、クラフト紙ではクレープクラフ ト紙ゃ調湿クラフト紙が大きな収縮量を確保することができる。そして、これらの材料 を単独で或いは組み合わせて、超電導線材の縮径量の少なくとも一部を吸収できる ような厚みの応力緩和層を構成すればよ 、。
[0023] 導体層は、超電導線材から構成される導体部分である。例えば、超電導線材をフォ 一マの外側に螺旋状に多層に卷回することで導体層を形成する。超電導線材の具 体例としては、 Bi2223系酸ィ匕物超電導材料力もなる複数本のフィラメントが銀シース などのマトリクス中に配されたテープ状のものが挙げられる。超電導線材の卷回は単 層でも多層でもよい。また、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 (住友電気工業株式会社製、登録商標)などの 複合紙を卷回して設けることが挙げられる。
[0024] 絶縁層は、導体層の電圧に応じた絶縁耐カを有する絶縁材料で構成する。例えば 、クラフト紙、プラスチックテープおよびクラフト紙とプラスチックテープとの複合テープ の少なくとも 1種が好適に利用できる。
[0025] 以上の各材料において、クラフト紙だけで絶縁層を構成する構造が最も低コストで ある。複合テープとクラフト紙とを複合して用いれば、複合テープのみで絶縁層を構 成する場合に比べて高価な複合テープの使用量を低減でき、ケーブルコストを下げ ることがでさる。
[0026] 特に、クラフト紙とポリプロピレンフィルムをラミネートした複合テープを用いる場合、 複合テープ全体の厚みに対するポリプロピレンフィルムの厚みの比率 kが 60%以上 の複合テープを用いることが好まし 、。複合テープを構成するクラフト紙とポリプロピ レンフィルムの各抵抗率の違いにより、電界ストレスは耐電圧特性に優れたプラスチ ックフィルムに大きくかかる。そのため、絶縁層に占めるプラスチックフィルムの比率を 高めることで絶縁層の耐電圧特性 (特に直流耐電圧特性)を改善し、絶縁層の厚み を低減することが可能となる。
[0027] また、後述する外部導体層を設けた場合、絶縁層自体を応力緩和層として利用す ることが好ましい。絶縁層とは別に応力緩和層を形成しても良いが、絶縁層自体を外 部導体層の縮径量を吸収するための応力緩和層として利用することで、超電導ケー ブルの外径の増加を抑制することができる。
[0028] その他、絶縁層の内外周の少なくとも一方、つまり導体層と絶縁層との間や、絶縁 層とシールド層との間に半導電層を形成しても良い。前者の内部半導電層、後者の 外部半導電層を形成することで、電気性能の安定に有効である。
[0029] 上記の絶縁層の外側に外部導体層を設けてもよい。特に、直流超電導ケーブルに おいて、外部導体層は単極方式の送電を行う際に必要な構成である。交流超電導ケ 一ブルでは、超電導線材の交流損失を減らすためにも導体層の外周に漏れる磁束 を遮蔽するためのシールド層が必要である力 直流超電導ケーブルでは、交流超電 導ケーブルのシールド層に相当する箇所に外部導体層を設けて帰路導体とする必 要がある。つまり、絶縁層の外側に超電導線材からなる外部導体層（帰路導体)を設 けることで、導体層を単極送電における往路電流流路とし、外部導体層を帰路電流 流路として用いることができる。この外部導体層は、導体層と同一の電流容量を具え る構成とする必要がある。なお、超電導ケーブルを複数のコアが断熱管内に収納さ れた多心一括型とし、単極送電方式または双極送電方式を採用することも可能であ る。後者の場合、本発明ケーブルにおける外部導体層は、中性線としての機能を有 する。
[0030] 上述の導体層や外部導体層を構成する超電導線材の巻き付けピッチは、巻き付け 径の 4〜6倍であることが好ましい。巻き付け径とは、超電導線材が卷き付けられる部 材の径、つまり超電導線材により構成された層の内径のことである。巻き付け径に対 する巻き付けピッチの比率を上記のように限定することで、冷却により超電導線材が 収縮した際の縮径量を小さくできる短ピッチで、かつ超電導線材の使用量も抑制でき る巻き付けピッチとすることができる。
[0031] 交流超電導ケーブルでは、導体層やシールド層は、多層に卷回された超電導線材 の各層における電流を均一にして (均流化）交流損失を低減するため、超電導線材 の巻き付けピッチを各層で調整している。例えば、超電導線材の巻き付けやコアの曲 げ履歴で超電導線材が劣化しな 、範囲で、短ピッチ力 長ピッチまでが組み合わさ れている。そのため、巻き付けピッチの選択に対する制約が大きい。
[0032] 一方、直流超電導ケーブルでは、均流化を考慮する必要がな!、ため、巻き付けピ ツチの選択に対する制約が少なぐ比較的自由な巻き付けピッチを選択でき、全ての 層を同じピッチで卷回することも可能である。
[0033] 超電導線材の巻き付けピッチが小さくなれば、冷却により超電導線材が収縮した際 の縮径量、すなわち応力緩和層で吸収すべき量も小さくなるため、応力緩和層を形 成しやすくできる。ところが、巻き付けピッチが小さくなると、超電導線材の使用量が 増え、コスト増につながるため、超電導線材の使用量の増加を極力抑えた巻き付け ピッチの選択が重要となる。そこで、巻き付け径に対する巻き付けピッチの比率を上 記のように限定することで、冷却により超電導線材が収縮した際の縮径量を小さくで きる短ピッチで、かつ超電導線材の使用量も比較的抑えたピッチにて超電導ケープ ルを構成することができる。より好まし 、超電導線材の巻き付けピッチは巻き付け径 の 5倍である。
[0034] このような超電導線材の好ま 、巻き付けピッチは、次のように試算することで求め ることができる。まず、超電導層を構成する超電導線材の巻き付けピッチと巻き付け 径の比率「（ピッチ z径)比」と超電導線材の冷却時の縮径量との関係を調べる。次 に、「(ピッチ z径)比」と超電導線材の使用量との関係を調べる。そして、超電導線 材の縮径量を規定値以下にでき、かつ超電導線材の使用量を規定値以下にできる 超電導線材の巻き付けピッチおよび巻き付け径を選択する。
[0035] その他、超電導層の外側に押え巻き層を形成してもよい。超電導層の外側に押え 巻き層を形成することで、超電導層に対して内側に締め付ける作用が期待できる。そ の締付作用により、超電導層の縮径を円滑に挙動させることができる。押え巻き層の 材質は、超電導層に所定の締付力を生じさせられるものであればよぐ例えば金属テ ープ、特に銅テープなどが好適に利用できる。
[0036] この押え巻き層を用いた場合、押え巻き層と超電導層との間にクッション層を介在さ せることも好ましい。押え巻き層に金属テープを用いた場合、通常、超電導線材も銀 などの金属が用いられているため、押え巻き層と超電導層とは金属同士の接触となり 超電導線材が損傷する可能性がある。そのため、両層の間にクッション層を介在させ れば、これら金属同士の直接接触を回避して、超電導線材の損傷を防止することが できる。クッション層の具体的材質としては、絶縁紙やカーボン紙が好適に利用でき る。
[0037] さらに、ケーブルコアの最外周に保護層を設けることが好ましい。この保護層は、外 部導体層の機械的保護と共に、断熱管との絶縁の機能を有する。保護層の材質とし ては、クラフト紙などの絶縁紙やプラスチックテープが利用できる。
[0038] 一方、断熱管は、冷媒の断熱が維持できる構造であれば、どのような構造でも構わ ない。例えば、外管と内管とからなる二重構造の二重管の間に断熱材を配置し、内 管と外管間を真空引きする構成が挙げられる。通常、内管と外管の間には、金属箔と プラスチックメッシュを積層したスーパーインシュレーションが配置される。内管内に は、少なくとも導体層が収納されると共に、導体層を冷却する液体窒素などの冷媒が 充填される。
[0039] この冷媒は、超電導線材を超電導状態に維持できるものとする。現在、冷媒には液 体窒素の利用が最も実用的と考えられているが、その他、液体ヘリウム、液体水素な どの利用も考えられる。特に、液体窒素の場合、ポリプロピレンを膨潤させない液体 絶縁であり、比率 kが高い、つまりポリプロピレンの厚みの大きい複合テープで絶縁層 を構成した場合でも直流耐電圧特性や Imp.耐圧特性に優れた超電導ケーブルを構 成することができる。
[0040] 本発明は、直流 ·交流のいずれの超電導ケーブルにおいても適用できる。特に、上 述したように超電導層における超電導線材の巻き付けピッチの制約が少な 、直流超 電導ケーブルに適用することが好ましい。ただし、交流ケーブルであっても、例えば、 (1)導体層'シールド層が各々単層で構成される場合や、（2)導体層'シールド層が多 層に構成されているが、ピッチ調整の必要性が少なぐ熱収縮対策を優先したい場 合は、超電導線材の巻き付けピッチとして短ピッチを採用することが可能である。その ため、交流ケーブルであっても、ケーブルコア自身に熱収縮吸収機構を持たせること が可能である。
発明の効果
[0041] 本発明の超電導ケーブルによれば、次の効果を奏することができる。
[0042] (1)超電導層の内側に応力緩和層を設けることで、冷却により超電導線材が収縮し た際、この収縮に伴う超電導層の縮径量に相当する分の少なくとも一部を応力緩和 層で吸収することができる。そのため、超電導線材に過度の張力が作用することを回 避することができ、超電導特性の低下を抑制することができる。
[0043] (2)超電導層の内側に応力緩和層を設けるという簡易な構成にて、ケーブルコア自 身に熱収縮分を吸収する機構を構成することができる。そのため、超電導線材の熱 収縮分を確実に吸収できる構成としながら、ケーブルの端末部をスライドするなどの 大掛力りな構成を採る必要がな 、。
[0044] (3)ケーブルコア自身に熱収縮を吸収する機構を設けたことで、多心超電導ケープ ルはもちろん、従来、吸収機構を設けることが難しいと考えられていた単心超電導ケ 一ブルにおいても超電導線材の収縮分を吸収することが可能になる。
[0045] (4)絶縁層自体を外部導体層の縮径分を吸収する応力緩和層とすることで、新たに 外部導体層用の応力緩和層を形成する必要がなぐケーブル径の増大を抑制するこ とがでさる。
[0046] (5)前記超電導線材の巻き付けピッチが、巻き付け径の 4〜6倍とすることで、冷却時 の超電導線材の収縮分を簡易な構成にて吸収でき、かつ超電導線材の使用量をも 極力低減できる超電導ケーブルとすることができる。
[0047] (6)超電導層の外側に押え巻き層を設けることで超電導層を内周側に押え付け、超 電導線材の熱収縮に伴う縮径を円滑に挙動させて、応力緩和層による縮径量の吸 収を円滑に行わせる。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]図 1は、本発明の超電導ケーブルの横断面図である。
[図 2]図 2は、「 (ピッチ Z径)比」と超電導線材の冷却時の縮径量との関係を示すダラ フである。
[図 3]図 3は、「 (ピッチ Z径)比」と超電導線材の使用量との関係を示すグラフである。
[図 4]図 4は、従来の超電導ケーブルの横断面図である。
符号の説明
[0049] 100 直流超電導ケーブル
10 コア
11 フォーマ 12 内側応力緩和層 13 導体層 14A、 14B クッション層 15A、 15B 押え巻き層 16 絶縁層兼外部応力緩和層
16A 絶縁層 17 帰路導体 17A シールド層 18 保護層
20 断熱管
21 内管 22 外管 23 防食層
発明を実施するための最良の形態
[0050] 以下、本発明の実施の形態を説明する。
[0051] (実施例 1)
[全体構造]
図 1に示すように、本発明直流超電導ケーブル 100は、 1心のケーブルコア 10と、そ のコア 10を収納する断熱管 20とから構成される。
[0052] [コア]
このコア 10は、中心から順に、フォーマ 11、内側応力緩和層 12、導体層 13、クッショ ン層 14A、押え巻き層 15A、絶縁層（兼外部応力緩和層） 16、外部導体層（帰路導体 1 7)クッション層 14B、押え巻き層 15Bおよび保護層 18を有する。
[0053] <フォーマ >
フォーマ 11には、ステンレス製のコルゲート管を用いた。中空のフォーマ 11を用いた 場合、その内部を冷媒 (ここでは液体窒素)の流路とできる。
[0054] <内側応力緩和層 >
フォーマ 11の上に、クラフト紙とポリプロピレンフィルムをラミネートした住友電気工 業株式会社製複合テープ PPLP (登録商標)を巻き付けて内側応力緩和層 12を形成 する。ここでは、次述する導体層 13の冷却時における縮径量を吸収できるような材質 および厚みを選択した。より具体的には、複合テープ全体の厚みに対するポリプロピ レンフィルムの厚みの比率 kが 60%の PPLPを用いた。
[0055] <導体層 >
導体層 13には、厚さ 0.24mm、幅 3.8mmの Bi2223系 Ag- Mnシーステープ線材を用い た。このテープ線材を内側応力緩和層 12の上に多層に卷回して導体層 13を構成す る。ここでは、 4層に超電導線材を卷き付ける。
[0056] <クッション層と押え巻き層 >
導体層 13の上にクッション層 14Aを形成し、さらにその上に押え巻き層 15Aを形成し た。クッション層 14Aは、導体層上に数層のクラフト紙を卷きつけることで構成し、押え 巻き層 15Aは銅テープを巻き付けることで構成した。クッション層 14Aは導体層と押え 巻き層 15Aによる金属同士の接触を回避し、押え巻き層 15Aはクッション層 14Aを介し て導体層 13を内周側に締め付けて冷却時の導体層 13の縮径を円滑に挙動させる。
[0057] <絶縁層兼外部応力緩和層 >
押え巻き層 15Aの上には絶縁層 16が形成される。ここでは、比率 kが 60%の PPLPで 絶縁層 16を構成した。この絶縁層 16は、導体層 13の電気絶縁の機能を有すると共に 、次述する外部導体層の冷却に伴う縮径量を吸収する外部応力緩和層としての機能 も有する。絶縁層 16自体を外部応力緩和層とすることで、別個に外部応力緩和層を 形成する必要がなぐケーブルコアの外径が大きくなることを抑制できる。
[0058] また、図示していないが、この絶縁層の内周側には内部半導電層力 外周側には 外部半導電層が形成されている。いずれの半導電層もカーボン紙の卷回により形成 した。
[0059] <外部導体層 (帰路導体） >
絶縁層 16の外側には、外部導体層（帰路導体 17)を設けた。直流では電流の往復 流路が必要なため、単極送電では帰路導体 17を設けて帰路電流の流路として利用 する。帰路導体 17は、導体層 13と同様の超電導線材で構成され、導体層 13と同様の 送電容量を有している。
[0060] <クッション層と押え巻き層 >
続いて、外部導体層の上にクッション層 14Bを形成し、さらにその上に押え巻き層 15 Bを形成した。このクッション層 14Bと押え巻き層 15Bは導体層 13の外側に設けられた クッション層 14Aおよび押え巻き層 15Aと同様の材料で構成される。このクッション層 1 4Bは帰路導体 17と押え巻き層 15Bによる金属同士の接触を回避し、押え巻き層 15B はクッション層 14Bを介して帰路導体 17を内周側に締め付けて冷却時の帰路導体 17 の縮径を円滑に挙動させる。
[0061] <保護層 >
この帰路導体 17の外側には絶縁材料で構成される保護層 18が設けられている。こ こでは、クラフト紙の卷回により保護層 18を構成している。この保護層 18により、帰路 導体 17の機械的保護と共に、断熱管（内管 21)との絶縁をとり、断熱管 20への帰路電 流の分流を防ぐことができる。
[0062] [断熱管]
断熱管 20は内管 21および外管 22を具える 2重管からなり、内外管 21、 22の間に真 空断熱層が構成される。真空断熱層内には、プラスチックメッシュと金属箔を積層し たいわゆるスーパーインシュレーションが配置されている。内管 21の内側とコア 10との 間に形成される空間は冷媒の流路となる。また、必要に応じて、断熱管 20の外周に ポリ塩ィ匕ビニルなどで防食層 23を形成しても良 、。
[0063] (試算例）
次に、上記の超電導ケーブルを作製するのに際し、縮径量を小さくできるように超 電導線材の短ピッチ化を目指しながら、超電導線材の使用量を少なくできるように以 下の試算を行った。 [0064] まず、超電導層を構成する超電導線材の巻き付けピッチと巻き付け径の比率「(ピッ チ Z径)比」と超電導線材の縮径量との関係を調べてみた。ここでは、巻き付け径を 2 0mm φ、 30mm φ、 40mm φの 3通りとして、各場合における「（ピッチ Ζ径）比」と、運転 時の冷却により超電導線材カ SO.3%収縮するとした場合の縮径量を各材料の線膨張 係数を用いて試算した。その結果を図 2のグラフに示す。
[0065] このグラフに示すように、「（ピッチ Z径)比」が同じであれば、巻き付け径が大きいほ ど縮径量は小さいことがわかる。また、同じ巻き付け径であれば、「(ピッチ Z径)比」 力 S小さい方が縮径量も小さいことがわかる。この結果力もすれば、短ピッチを選択し た方が吸収すべき縮径量カ 、さくて済むことがわかる。
[0066] 次に、「（ピッチ Z径)比」と超電導線材の使用量との関係を調べてみた。ここでは、 超電導線材を巻き付け対象の長手方向に沿わせた場合、つまり縦添えした場合の 超電導線材の使用量を 1.0とし、「 (ピッチ Z径)比」を変えた場合に超電導線材の使 用量がどのように変化するかを相対値で示した。その結果を図 3のグラフに示す。
[0067] このグラフに示すように、「（ピッチ Z径)比」が 6.0程度までは超電導線材の使用量 は極端に多くはならないが、同比が 4.0未満となったあたりから急激に超電導線材の 使用量が大きくなることがわかる。
[0068] 以上の 2つの試算結果から、冷却時の超電導線材の収縮分を容易に吸収しやす い程度として、かつ超電導線材の使用量も少なくしょうとすれば、「(ピッチ Z径)比」 を 4.0〜6.0程度にすればよ!、ことがわかる。
[0069] この試算結果を元に設計した本発明の超電導ケーブル（50kV、 10000A)の構成材 料と各部の寸法を表 1にまとめる。なお、導体層および外部導体層における超電導線 材の巻き付けピッチは、巻き付け径の 5倍である。つまり、導体層では 210mm、外部導 体層では約 274mmである。
[0070] [表 1] 構成部材 材料 外径（mm)等
フォーマ ステンレスコノレゲート管 30 内側応力緩和層 PPLP 42 (厚み ： 6mm) 導体層 Bi2223系超電導線材 46. 4 (4層） クッション層 押え巻き層 クラフ 卜紙/銅テープ 47. 4 絶縁層兼外側応力緩和層 PPLP 54. 7 (厚み ： 3mm) 外部導体層 Bi2223系超電導線材 57. 5 ( 3層） クッシヨン層/押え巻き層 クラフ 卜紙ノ銅テープ 59. 5
保護層 クラフ ト紙 61. 7 (厚さ 1mm) ケーブル外径 116
[0071] この表 1の構成において、フォーマ自身も冷却により縮径する。その冷却時の収縮 率が 0.3%とすると、フォーマの縮径量は 0.09mmとなる。一方、巻き付け径 42mm、卷 き付けピッチ 210mmの条件で 0.3%の収縮率による超電導線材の縮径量は 0.45mmで ある。従って、フォーマの縮径量だけでも導体層の縮径量の 20%は吸収できることが わかる。従って、内側応力緩和層の縮径量が 0.36mmであれば、フォーマと内側応力 緩和層の合計縮径量により、導体層の縮径量の 100%を吸収できることがわかる。そ して、縮径量カ S0.45mmの内側応力緩和層を形成すれば、導体層の縮径量の全てを 内側応力緩和層のみで吸収できることがわかる。
[0072] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
なお、本出願は、 2004年 12月 2日出願の日本特許出願（特願 2004— 350327) に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0073] 本発明の超電導ケーブルは、電力輸送手段として利用することができる。特に、単 心の直流電力輸送手段として好適に利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 螺旋状に卷回されて超電導層を構成する超電導線材と、
前記超電導層の内側に設けられた応力緩和層とを有し、
前記応力緩和層により、冷媒による前記超電導線材の冷却に伴う前記超電導層の 径方向への収縮分を吸収するように構成されていることを特徴とする超電導ケーブル
[2] さらに前記応力緩和層よりも内側に設けられたケーブル構成部材を有し、
前記応力緩和層とケーブル構成部材とにより、冷媒による前記超電導線材の冷却 に伴う前記超電導層の径方向への収縮分を吸収するように構成されて 、ることを特 徴とする請求項 1に記載の超電導ケーブル。
[3] 前記超電導層には導体層が含まれ、
前記応力緩和層には前記導体層の内側に形成された内側応力緩和層が含まれる ことを特徴とする請求項 1または 2に記載の超電導ケーブル。
[4] 前記応力緩和層には、前記導体層の外側に設けられた絶縁層を外側応力緩和層 として利用し、
前記超電導層には前記絶縁層の外側に形成される外部導体層が含まれることを特 徴とする請求項 3に記載の超電導ケーブル。
[5] 前記超電導線材の巻き付けピッチが、巻き付け径の 4〜6倍であることを特徴とする 請求項 1〜4のいずれかに記載の超電導ケーブル。
[6] 前記ケーブル構成部材にはフォーマが含まれ、
そのフォーマがコルゲート管、スパイラル帯状体の 、ずれかであることを特徴とする 請求項 1〜5のいずれかに記載の超電導ケーブル。
[7] 前記応力緩和層が、クラフト紙、プラスチックテープおよびクラフト紙とプラスチック テープとの複合テープの少なくとも 1種カゝら構成されることを特徴とする請求項 1〜6 の！、ずれかに記載の超電導ケーブル。
[8] 前記超電導層の外側に押え巻き層を有することを特徴とする請求項 1〜7のいずれ かに記載の超電導ケーブル。
[9] 前記超電導ケーブルが直流超電導ケーブルであることを特徴とする請求項 1〜8の ヽずれかに記載の超電導ケーブル。
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