JP2003257260A - 超電導ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多心構造の超電導ケーブルにおいて、冷却し
た際に生じるケーブルコアの熱収縮を吸収するための空
間を容易にかつ低コストで形成することを可能にし、さ
らに管路引きなどにあたってケーブルコアへの張力の印
加を可能にする。 【解決手段】 超電導ケーブル１１は、超電導層１８を
備えると共に、断面扇形の複数の扇形ケーブルコア１５
を有する。これら複数の扇形ケーブルコア１５は、それ
らの各扇形頂点を中心に配置した状態で強制的に撚り合
わされており、この状態で断熱管１４内に配置されてい
る。複数の扇形ケーブルコア１５の中心部には、強制撚
りの笑い現象（撚り緩み）により熱収縮吸収用空間Ｘが
設けられており、この空間Ｘにより冷却時のケーブルコ
ア１５の熱収縮（矢印Ｂ）が吸収される。複数の扇形ケ
ーブルコア１５は、常温状態において断熱管１４の内周
面に張り付いた状態が維持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却時におけるケ
ーブルコアの熱収縮吸収用の空間を容易に確保すること
を可能にした超電導ケーブルとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導ケーブルは、一般に断熱管の内側
に単心のケーブルコア、もしくは複数のケーブルコアを
撚り合わせた多心ケーブルコアを配置して構成されてい
る。図４は複数のケーブルコアを撚り合わせた多心構造
の超電導ケーブル１の一例を示す断面図である。

【０００３】図４に示す超電導ケーブル１は、断熱管内
管２と断熱管外管３とで二重管構造とされた断熱管４を
有し、この断熱管４内に例えば3本のケーブルコア５を
撚り合わせた多心（3心）コア６が配置されている。各
ケーブルコア５は、断面円形の中実銅撚り線からなるフ
ォーマー７の外周に超電導層８が設けられており、さら
にその外周に絶縁層９とシールド層１０とが順に配置さ
れた構造を有している。断面円形の3本のケーブルコア
５は通常のトリプレックス形ＣＶケーブルと同様に撚り
合わされており、3心コア６として断熱管４内に配置さ
れている。

【０００４】超電導体としては種々の合金や化合物など
が知られているが、最近では例えばイットリウム（Ｙ）
系やビスマス（Ｂｉ）系などの酸化物超電導体、いわゆ
る高温超電導体の実用化が進められている。超電導層８
に高温超電導体を用いたケーブルコア５は、液体窒素な
どを用いて臨界温度以下の温度まで冷却される。断熱管
４は液体窒素などの冷却用媒体の流路を形成するもので
あり、具体的にはケーブルコア５が配置される断熱管内
管２内に液体窒素などが循環される。

【０００５】ところで、超電導層８に高温超電導体を用
いたケーブルコア５を液体窒素などで冷却した場合、ケ
ーブルコア５は常温状態から液体窒素温度（77K）まで
冷却されるため、その際の温度は約-200℃以上となる。
このような温度差で冷却する際に、ケーブルコア５の構
成材料は約0.3％収縮し、具体的にはケーブル100m当た
り300mm程度の熱収縮が生じる。通常、ケーブルコア５
の両端は中間接続部や終端接続部で固定されているた
め、撚り合わせたケーブルコア５に熱収縮が生じると撚
りが締まり、この撚り合わせた多心コア６の締まりに起
因する応力で超電導層８の特性が低下する。このため、
通常は3心コア６の中心部に熱収縮を吸収するための空
間Ｘを設けている。

【０００６】上述したような熱収縮吸収用の空間Ｘを有
する多心（3心）コア６においては、例えばダミーの芯
材を介して3本のケーブルコア５を撚り合わせ、この芯
材を撚り合わせ後に抜き取って空間Ｘを形成したり、ま
た特開2001-67950号公報に記載されているように、断熱
管内管の形成速度を撚り合わせたケーブルコアの供給速
度以下とすることで、ケーブルコアの撚りに緩みを生じ
させて熱収縮吸収用空間を形成することなどが行われて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の多心コア６を有する超電導ケーブル１においては、撚
り合わせた複数本（例えば3本）のケーブルコア５の中
心部に熱収縮吸収用の空間Ｘを設けるための工程が別途
必要であり、これにより超電導ケーブル１の製造工数や
製造コストの増大を招いている。

【０００８】さらに、従来の超電導ケーブル１では、ケ
ーブルコア５に張力をかけると撚りが締まって熱収縮吸
収用空間Ｘがなくなってしまい、張力を取り除いても元
の状態（空間Ｘが存在した状態）には戻らないため、超
電導ケーブル１を既設の管路に引入れる際に、通常の引
入れ工法である3心コア引きを適用することができない
という問題がある。このため、従来の超電導ケーブル１
を管路引きする際には、フォーリングマシンで押出して
超電導ケーブル１を管路内に布設することが検討されて
いるが、これでは超電導ケーブル１の引入れ長に限界が
あり（例えば250m程度）、既設の管路（引入れ個所間の
距離が約500m）をそのまま使用することができない。こ
れらは超電導ケーブル１の布設コストの増大要因とな
る。

【０００９】また、特開平11-66982号公報には、熱収縮
により細く変形する芯材を用いて3本のケーブルコアを
撚り合わせ、この芯材の熱変形で撚り合わせたケーブル
コアの熱収縮を吸収する構造が記載されている。しかし
ながら、このようなケーブル構造を実現するためには熱
収縮が大きな芯材を用いなければならず、これにより超
電導ケーブルの製造コストの増大を招いてしまう。さら
に、芯材の熱収縮量によっては超電導層に加わる応力を
十分に緩和することができず、これにより超電導特性の
低下を抑制できないおそれがある。

【００１０】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、ケーブルコアを冷却した際に生じる熱
収縮を吸収するための空間を容易にかつ低コストで形成
することができ、しかも管路引きなどにあたってケーブ
ルコアに張力を加えても熱収縮吸収用の空間を保持する
ことが可能な超電導ケーブル、およびそのような超電導
ケーブルの製造方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の超電導ケーブル
は、請求項１に記載したように、超電導層を備えると共
に、断面が扇形の形状を有する複数の扇形ケーブルコア
と、前記複数の扇形ケーブルコアが内部に配置され、前
記超電導層を冷却する冷却用媒体の流路を形成する断熱
管とを具備し、前記複数の扇形ケーブルコアはそれらの
各扇形頂点を中心に配置した状態で撚り合わされて前記
断熱管内に配置されていると共に、前記複数の扇形ケー
ブルコアの中心部に常温状態で熱収縮吸収用空間が設け
られていることを特徴としている。

【００１２】また、本発明の超電導ケーブルの製造方法
は、請求項５に記載したように、超電導層を備える複数
のケーブルコアを、これらケーブルコアの中心側の位置
を一定としながら強制的に撚る工程と、前記撚り合わさ
れた複数のケーブルコアを、これらケーブルコアの長手
方向に張力を加えた状態で断熱管内に配置する工程と、
前記ケーブルコアに対する張力を取り除いて、前記撚り
合わされた複数のケーブルコアを撚り緩んだ状態（笑っ
た状態）とし、この撚り緩み（笑い）により前記複数の
ケーブルコアの中心部に熱収縮吸収用空間を形成する工
程とを具備することを特徴としている。

【００１３】上述したように、本発明の超電導ケーブル
においては、それぞれ断面が扇形の複数の扇形ケーブル
コアを、それらの各扇形頂点を中心に配置した状態で強
制的に撚り合わせている。このような強制的な撚り合わ
せ状態の場合、ケーブルコアの長手方向に印加している
張力を取り除くと、撚りの反力（残留応力）に基づいて
撚りが緩んだ状態、いわゆる笑った状態となる。このよ
うに、複数の扇形ケーブルコアを強制的に撚り合わせた
多心コアは常に笑った状態（撚り外径が広がった状態）
となるため、これにより常温状態で複数の扇形ケーブル
コアの中心部に熱収縮吸収用空間を設けることができ
る。

【００１４】上記した熱収縮吸収用空間は撚り合わせた
扇形ケーブルコアの笑いにより必然的に形成されるもの
であるため、従来の超電導ケーブルのように空間形成の
ための工程を別途設ける必要がなく、これにより熱収縮
吸収用空間を有する超電導ケーブルの製造工数や製造コ
ストを削減することが可能となる。さらに、例えば超電
導ケーブルを管路引きする際に扇形ケーブルコアに張力
を加えても、この張力を取り除くことで熱収縮吸収用空
間は再生される（撚り合わせた扇形ケーブルコアが笑っ
た状態になる）ため、一般的な引入れ工法であるコア引
きを適用することが可能となる。これは超電導ケーブル
の布設コストの低減に大きく寄与するものである。

【００１５】さらに、扇形ケーブルコアを撚り合わせた
多心コアは、従来の断面円形のケーブルコアを撚り合わ
せたものに比べて、導体（超電導導体）の断面積を同一
とした場合には撚り外径が小さくなるため、例えば断熱
管とのクリアランスを十分に設定することができ、熱収
縮吸収用空間をより大きく設定することが可能となる。
これはケーブルコアの熱収縮による超電導特性の低下抑
制に対して有効である。また、撚り外径を同一とした場
合には、導体（超電導導体など）の断面積を増加させる
ことが可能となる。これは送電容量の向上などに寄与す
る。

【００１６】なお、本発明の超電導ケーブルの製造方法
においては、各種断面形状のケーブルコアを適用するこ
とができ、例えば通常の断面円形のケーブルコアを用い
た場合にも、複数のケーブルコアを撚る際の各中心側の
位置を一定として強制的に撚ることで、張力を取り除い
たときに笑った状態、すなわち熱収縮吸収用空間を有す
る状態とすることができる。ただし、熱収縮吸収用空間
をより確実にかつ再現性よく得る上で、扇形ケーブルコ
アを用いることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。図１は本発明の一実施形態による
超電導ケーブル１１の概略構造を示す横断面図である。
同図に示す超電導ケーブル１１は、断熱管内管１２と断
熱管外管１３とで二重管構造とされた断熱管１４を有し
ている。断熱管内管１２と断熱管外管１３との間の空間
は真空とされており、さらに図示を省略した断熱材が介
在されている。このような断熱管構造によって、外部か
ら断熱管内管１２の内部への熱の侵入を抑制している。
なお、断熱管１４の外周には図示を省略した防食層（例
えばポリエチレンテープの巻回層）が設けられている。

【００１８】上記した二重管構造の断熱管１４における
断熱管内管１２の内部には、複数本のケーブルコア１５
が撚り合わされた状態で収納、配置されている。この実
施形態の超電導ケーブル１１は、3本のケーブルコア１
５を強制的に撚り合わせてトリプレックスした3心コア
１６を有している。各ケーブルコア１５は断面が扇形の
形状を有しており、それぞれ扇形ケーブルコア１５とさ
れている。この実施形態では3心コア１６を適用してい
るため、各扇形ケーブルコア１５の頂角は約120度とさ
れている。なお、本発明における扇形ケーブルコア１５
の本数は3本に限られるものではなく、4本もしくはそれ
以上の扇形ケーブルコアを撚り合わせて多心コアを形成
してもよい。4心コアを適用する場合には、各扇形ケー
ブルコアの頂角は約90度とされる。

【００１９】このような扇形ケーブルコア１５は、以下
に示すような構造に基づいて、その断面形状が扇形とさ
れている。すなわち、各扇形ケーブルコア１５はそれぞ
れ断面が扇形のフォーマー１７を有している。この断面
扇形のフォーマー１７は、例えば中実銅撚り線（素線絶
縁）を所定の扇形形状に圧縮成形することにより得るこ
とができる。このような断面扇形のフォーマー１７の外
周側には、その断面形状（扇形形状）を維持するよう
に、フォーマー１７の外周面に沿って超電導層１８が配
置されている。この超電導層１８は、例えば複数本のテ
ープ状超電導線材を螺旋状に巻き付け、これをさらに多
層化することにより構成される。

【００２０】ここで、通常の通電時にはフォーマー１７
自体に電流を流すことはないが、中実銅撚り線などによ
り構成されているフォーマー１７は導体通電時に生じる
渦電流損失を低減する役割を有している。さらに、何等
かの原因で超電導状態が壊れた場合に、電流を中実銅撚
り線などからなるフォーマー１７に流すことができるた
め、ケーブルコア１５の焼損などを防ぐことが可能とな
る。すなわち、フォーマー１７は超電導線材の安定化材
としての機能も有している。このような観点から、フォ
ーマー１７には十分な電流量を確保し得る断面積などが
求められる。

【００２１】超電導層１８の外周側には、さらに超電導
層１８を覆うように絶縁層１９とシールド層２０が設け
られている。これら絶縁層１９およびシールド層２０に
ついても、フォーマー１７の断面扇形の形状を基本的に
維持するように形成されているため、最終的に断面が扇
形の形状を有する扇形ケーブルコア１５が構成されてい
る。絶縁層１９は、例えばクラフト紙や半合成紙などの
絶縁紙を超電導層１８の外周面に沿って巻き付けること
により形成されている。絶縁紙の巻数はケーブルに必要
な耐電圧値に応じて適宜調整される。シールド層２０は
超電導層１８と同様に、複数本のテープ状超電導線材を
多層構造に巻き付けることにより形成されており、外部
との磁気遮蔽材として機能するものである。

【００２２】上記した超電導層１８やシールド層２０を
構成するテープ状超電導線材としては、例えばＢｉ系、
Ｙ系、Ｎｄ系、Ｈｇ系、Ｐｂ系、Ｔｌ系などの酸化物超
電導体からなる高温超電導体を有するものが用いられ
る。例えば、Ｂｉ系酸化物超電導体をＡｇシース内に配
置し、これを多数本束ねた状態で線材加工し、さらにＡ
ｇシースの内部に収容した後にテープ状に加工するなど
によって、テープ状超電導線材が形成される。このよう
なテープ状超電導線材を1層当たり多数本巻き付け、こ
れをさらに多層化するなどによって、超電導層１８やシ
ールド層２０が構成される。なお、シース材には各種の
Ａｇ合金やＣｕ合金などを用いてもよく、さらにテープ
状超電導線材はＡｇテープなどの表面に酸化物超電導体
層を形成したものであってもよい。

【００２３】このような超電導層１８やシールド層２０
は、断熱管内管１２内を循環する冷却用媒体により冷却
される。すなわち、断熱管内管１２は超電導層１８やシ
ールド層２０を冷却する冷却用媒体の流路を形成するも
のである。具体的には、超電導層１８やシールド層２０
に酸化物超電導体のような高温超電導体を使用した場
合、断熱管内管１２内には液体窒素などの冷却用媒体が
循環され、これにより臨界温度以下の温度まで冷却され
る。このような冷却状態において、各扇形ケーブルコア
１５は超電導ケーブル１１としての機能を発揮するもの
である。

【００２４】上述した構造を有する3本の扇形ケーブル
コア１５は、それらの各扇形頂点を中心に配置した状態
で強制的に撚り合わされている。すなわち、通常の断面
円形のケーブルコアを撚り合わせる場合、各ケーブルコ
アはそれぞれ捻れながら撚り合わされていく。これに対
して、この超電導ケーブル１１においては、断面扇形の
捻れのない3本の扇形ケーブルコア１５を、中心側の位
置（具体的には扇形頂点）を一定に維持しながら強制的
に撚り合わせている。

【００２５】このような強制的な撚り合わせ構造におい
て、扇形ケーブルコア１５の長手方向に張力を加えた状
態（例えば撚り合わせのために加えた張力を保持した状
態）では、図２（ａ）や図３（ａ）に示すように、隣接
する各扇形ケーブルコア１５の半径部が密接し、かつ全
体として断面が略円形の状態を維持している。この際の
撚り合わせ構造の断面形状は、各扇形ケーブルコア１５
の円弧部がそれぞれ外周面を形成する円形状とされてお
り、扇形ケーブルコア１５の形状に応じた外径（直径）
Ｄ₁を有している。

【００２６】上記した状態（図２（ａ）や図３（ａ）に
示した状態）から扇形ケーブルコア１５の長手方向に加
えていた張力を取り除くと、3本の扇形ケーブルコア１
５の撚りの反力（残留応力）によって、図２（ｂ）や図
３（ｂ）に示すように、撚りが緩んだ状態、いわゆる笑
った状態となる。なお、ここで言う撚りが緩んだ状態
（笑った状態）とは、図３（ｂ）に示すように、隣接す
る各扇形ケーブルコア１５間の密接状態が解除され、3
本の扇形ケーブルコア１５がそれぞれ外側に向けて移動
（図中矢印Ａ）して、撚り外径が広がった状態（撚り外
径Ｄ₂の状態）を意味するものである。

【００２７】このように、3本の扇形ケーブルコア１５
を強制的に撚り合わせた3心コア１６は、常温下におけ
る外力（張力など）が加えられていない状態では常に笑
った状態（撚り外径が広がった状態：外径＝Ｄ₂）とな
る。3心コア１６が笑った状態においては撚り外径の拡
大（Ｄ₂）に基づいて、3本の扇形ケーブルコア１５の中
心部に空間Ｘが形成されることになる。すなわち、常温
状態の3心コア１６の中心部には、3本の扇形ケーブルコ
ア１５の強制撚りに起因する笑い現象によって、必然的
に空間Ｘが設けられる。この実施形態の超電導ケーブル
１１は、3心コア１６の中心部に形成される空間Ｘを、
扇形ケーブルコア１５の熱収縮吸収用空間として利用し
たことに特徴を有するものである。

【００２８】3本の扇形ケーブルコア１５を強制撚りし
て構成した3心コア１６は、単に扇形ケーブルコア１５
の長手方向に加えていた張力を取り除くだけでなく、例
えばフォーマー１７を導体として利用して通電すること
で、より確実に撚り緩んだ状態（笑った状態）とするこ
とができる。すなわち、3心コア１６の各フォーマー１
７に通電すると、3本の扇形ケーブルコア１５には熱伸
縮が生じる。この熱伸縮効果によって、3心コア１６を
より確実にかつ超電導ケーブル１１全体として均一に笑
った状態とすることができる。

【００２９】熱収縮吸収用空間Ｘの大きさは、3心コア
１６の笑い現象に起因して広がる撚り外径Ｄ₂に基づい
て設定することができる。例えば、撚り合わせ時の撚り
外径Ｄ₁を117mmに設定した3心コア１６の場合、各扇形
ケーブルコア１５のフォーマー１７に通電して熱伸縮さ
せると撚り外径Ｄ₂が123mm程度まで広がり、3心コア１
６の中心部に直径が約6mmの空間Ｘが生じることにな
る。このような3心コア１６の拡大した撚り外径Ｄ₂に応
じて、断熱管内管１２の内径を設定しておくことによっ
て、各扇形ケーブルコア１５は常温状態において断熱管
内管１２の内周面に接した状態となる。断熱管内管１２
の内径を拡大した撚り外径Ｄ₂より若干小さく設定して
おくことで、常に各扇形ケーブルコア１５が断熱管内管
１２の内周面に張り付いた状態を維持することができ
る。これによって、熱収縮吸収用空間Ｘの大きさを安定
に保つことが可能となる。

【００３０】例えば、一般的な超電導ケーブルの形状
（断熱管内管の内径がφ100mm）を基準とした場合、上
述した撚り外径の拡大と同様に、撚り合わせ時の撚り外
径Ｄ₁を94mm程度に設定することで、通電して熱伸縮さ
せた際に外径Ｄ₂を100mm程度まで拡大させることができ
る。このような構成の超電導ケーブル１１によれば、従
来の超電導ケーブルと同様に、常温および無通電状態に
おいて3本の扇形ケーブルコア１５の中心部に直径6mm程
度の熱収縮吸収用空間Ｘを形成することが可能となる。

【００３１】このような超電導ケーブル１１を液体窒素
などで冷却すると、常温状態から液体窒素温度（77K）
まで冷却される際に、その温度差により扇形ケーブルコ
ア１５の構成材料が収縮する。この熱収縮はケーブル10
0m当たり300mm程度となり、この熱収縮で3心コア１６の
撚りが締まる（図中矢印Ｂ）ことになる。この扇形ケー
ブルコア１５の熱収縮は、3心コア１６の中心部に設け
た空間Ｘで吸収することができるため、応力の印加によ
る超電導層１８の特性低下を防ぐことが可能となる。す
なわち、超電導ケーブル１１の超電導状態並びに超電導
特性（臨界電流密度など）を常に安定に保つことがで
き、超電導ケーブル１１としての機能を確実に発揮させ
ることが可能となる。

【００３２】上述したような構成を有する超電導ケーブ
ル１１は、例えば以下のようにして製造することができ
る。すなわち、まず断面扇形の捻れのない3本の扇形ケ
ーブルコア１５を、それらの各扇形頂点を中心側に配置
した状態を維持しながら強制的に撚り合わせる。この
際、各扇形ケーブルコア１５の供給部を回転させること
なく強制的に撚り合わせることで、各扇形ケーブルコア
１５には大きな反力が生じた状態で撚り合わされていく
ことになる。次いで、例えば撚り合わせ時の張力（扇形
ケーブルコア１５の長手方向に加えた張力）を保持した
状態、すなわち図２（ａ）や図３（ａ）に示したよう
に、隣接する各扇形ケーブルコア１５の半径部を密接さ
せ、全体として断面が略円形を維持した状態の3心コア
１６を、この状態で断熱管１４内（具体的には断熱管内
管１２内）に配置する。

【００３３】断熱管１４内への3心コア１６の配置は、
通常の超電導ケーブルと同様に、張力が加えられた状態
の3心コア１６の外周をステンレス板やアルミ板などで
被覆しつつ、これら板材の継目を順次溶接することで断
熱管内管１２を形成したり、あるいは張力が加えられた
状態の3心コア１６をステンレス管やアルミ管などから
なる断熱管内管１２内に引入れることにより実施され
る。さらに、断熱管内管１２の外周側に断熱管外管１３
を配置することで、二重管構造の断熱管１４が形成され
る。断熱管１４にはコルゲート管などを適用することが
できる。

【００３４】上記した製造段階においては、3心コア１
６には長手方向に張力が加えられているため、3心コア
１６の外周面と断熱管内管１２の内周面との間には隙間
が存在している。この状態から3心コア１６（各扇形ケ
ーブルコア１５）に加えられている張力を取り除くこと
によって、3心コア１６は笑った状態（撚り緩んだ状
態）となり、3心コア１６の中心部に熱収縮吸収用空間
Ｘを形成することができる。3心コア１６の笑い現象を
より確実にかつ均一に得る上で、上述したように各扇形
ケーブルコア１５のフォーマー１７に通電して熱伸縮さ
せることも有効である。この際、断熱管内管１２の内径
を3心コア１６の拡大した撚り外径Ｄ₂に応じた値に設定
しておくことによって、各扇形ケーブルコア１５は常温
状態において常に断熱管内管１２の内周面に張り付いた
状態となる。これによって、常温時における熱収縮吸収
用空間Ｘの大きさを安定に保つことが可能となる。

【００３５】ここで、強制撚り構造による反力（笑い現
象の元になる力）をより確実にかつ均一に得る上で、ケ
ーブルコアは扇形を有していることが好ましい。すなわ
ち、扇形ケーブルコア１５の半径部を密接させた状態で
強制的に撚り合わせることで、強制撚りによる反力を確
実にかつ均一に生じさせることができる。従って、熱収
縮吸収用空間Ｘの長手方向の均一性を高めることが可能
となる。ただし、このような強制撚りによる反力は、断
面円形のケーブルコアを用いた場合にも中心側の位置を
一定としながら強制的に撚ることで得ることができる。
従って、円形ケーブルコアを用いた場合においても、笑
いによる熱収縮吸収用空間Ｘを有する超電導ケーブルを
製造することができる。

【００３６】上述したように、3心コア１６の笑いによ
る熱収縮吸収用空間Ｘを有する超電導ケーブル１１は、
冷却時における扇形ケーブルコア１５の熱収縮を空間Ｘ
で吸収することができるため、超電導状態並びに超電導
特性を常に安定に保つことができる。その上で、超電導
ケーブル１１が有する熱収縮吸収用空間Ｘは、強制撚り
した扇形ケーブルコア１５の笑い現象により必然的に形
成されるものであるため、従来の超電導ケーブルのよう
に空間形成のための工程を別途設ける必要がない。従っ
て、熱収縮吸収用空間Ｘを有する超電導ケーブル１１の
製造工数や製造コストを削減することが可能となる。

【００３７】さらに、例えば超電導ケーブル１１を管路
引きする際に扇形ケーブルコア１５に張力を加えても、
この張力を取り除くことで熱収縮吸収用空間Ｘは再生さ
れる（扇形ケーブルコア１５が再度笑った状態になる）
ため、一般的な引入れ工法である3心コア引きを適用す
ることが可能となる。従って、超電導ケーブル１１の布
設コストの低減や特性向上を図ることができる。

【００３８】すなわち、超電導ケーブル１１の管路引き
に3心コア引きを適用することで、従来のフォーリング
マシンを用いる場合に比べて管路引き自体のコストを低
減することができるだけでなく、既設の管路の引入れ長
に対応することができるため、既設の管路をそのまま利
用することが可能となる。加えて、3心コア１６の笑い
現象を利用することによって、各扇形ケーブルコア１５
を断熱管内管１２の内周面に張り付いた状態が維持され
るため、例えば既設の管路に角部（曲り）があっても、
熱収縮吸収用空間Ｘを布設後においても維持することが
できる。従って、超電導ケーブル１１の送電特性をより
安定に保つことが可能となる。これらは超電導ケーブル
１１の布設コストの低減および安定送電に大きく寄与す
るものである。

【００３９】また、扇形ケーブルコア１５を撚り合わせ
た3心コア１６は、従来の断面円形のケーブルコアを撚
り合わせたものに比べて、同一撚り外径における導体断
面積の増大を図ることができる。従って、超電導層１８
の断面積（導体断面積）を同一とした場合には撚り外径
が小さくなるため、例えば断熱管１４とのクリアランス
を十分に設定することができ、熱収縮吸収用空間Ｘをよ
り大きく設定することが可能となる。これはケーブルコ
ア１５の熱収縮による超電導特性の低下抑制に対して有
効である。また、撚り外径を同一とした場合には、超電
導層１８の断面積を増加させることができるため、送電
容量の向上などを図ることが可能となる。あるいは、フ
ォーマー１７の断面積を増加させることで、短地絡時の
大電流通過ルートをより確実に確保することができる。

【００４０】なお、上述した実施形態においては、3心
コアを用いた超電導ケーブルについて主として説明した
が、前述したように4心もしくはそれ以上の多心コアを
有する超電導ケーブルに適用することも可能である。ま
た、各扇形ケーブルコアについても、基本的な断面形状
が扇形であれば各種構成のケーブルコアを適用すること
ができる。さらに、これら以外の構成についても、本発
明の範囲を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能
である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導ケ
ーブルおよびその製造方法によれば、ケーブルコアを冷
却した際に生じる熱収縮を吸収するための空間を容易に
かつ低コストで形成することができる。従って、ケーブ
ル特性および信頼性に優れる超電導ケーブルを低コスト
で提供することが可能となる。さらに、本発明の超電導
ケーブルは管路引きなどにあたってケーブルコアに張力
を加えても熱収縮吸収用空間が保持、再生されるため、
超電導ケーブル１１の布設コストの低減や安定送電に大
きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による超電導ケーブルの
概略構成を示す横断面図である。

【図２】 本発明の超電導ケーブルにおける3心コアの
撚り緩み現象（笑い現象）を説明するための斜視図であ
る。

【図３】 本発明の超電導ケーブルにおける3心コアの
撚り緩み現象（笑い現象）を説明するための横断面図で
ある。

【図４】 従来の超電導ケーブルの概略構成の一例を示
す横断面図である。

【符号の説明】

１１……超電導ケーブル，１４……断熱管，１５……扇
形ケーブルコア，１６……3心コア，１７……フォーマ
ー，１８……超電導層，１９……絶縁層，２０……シー
ルド層，Ｘ……熱収縮吸収用空間

フロントページの続き (72)発明者 保原 夏朗 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 倉持 太郎 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 Ｆターム(参考） 5G321 AA01 BA01 CA53 CB02 CB08 DA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導層を備えると共に、断面が扇形の
   形状を有する複数の扇形ケーブルコアと、 前記複数の扇形ケーブルコアが内部に配置され、前記超
   電導層を冷却する冷却用媒体の流路を形成する断熱管と
   を具備し、 前記複数の扇形ケーブルコアはそれらの各扇形頂点を中
   心に配置した状態で撚り合わされて前記断熱管内に配置
   されていると共に、前記複数の扇形ケーブルコアの中心
   部に常温状態で熱収縮吸収用空間が設けられていること
   を特徴とする超電導ケーブル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超電導ケーブルにおい
   て、 前記熱収縮吸収用空間は、前記撚り合わされた複数の扇
   形ケーブルコアの撚り緩みにより形成されていることを
   特徴とする超電導ケーブル。
3. 【請求項３】 請求項２記載の超電導ケーブルにおい
   て、 前記撚り合わされた複数の扇形ケーブルコアは、常温状
   態において前記撚り緩みにより前記断熱管の内周面に張
   り付いた状態が維持されていることを特徴とする超電導
   ケーブル。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   記載の超電導ケーブルにおいて、 前記扇形ケーブルコアは、断面が扇形のフォーマーと、
   前記フォーマーの外周面に沿って配置された前記超電導
   層と、前記超電導層の外周を覆うように順に設けられた
   絶縁層およびシールド層とを有することを特徴とする超
   電導ケーブル。
5. 【請求項５】 超電導層を備える複数のケーブルコア
   を、これらケーブルコアの中心側の位置を一定としなが
   ら強制的に撚る工程と、 前記撚り合わされた複数のケーブルコアを、これらケー
   ブルコアの長手方向に張力を加えた状態で断熱管内に配
   置する工程と、 前記ケーブルコアに対する前記張力を取り除いて、前記
   撚り合わされた複数のケーブルコアを撚り緩んだ状態と
   し、この撚り緩みにより前記複数のケーブルコアの中心
   部に熱収縮吸収用空間を形成する工程とを具備すること
   を特徴とする超電導ケーブルの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の超電導ケーブルの製造方
   法において、 前記複数のケーブルコアはそれぞれ断面が扇形の形状を
   有し、かつ前記断面扇形の複数のケーブルコアをそれら
   の各扇形頂点を中心に配置した状態で強制的に撚り合わ
   せることを特徴とする超電導ケーブルの製造方法。