JP2016065629A - 断熱管絶縁ユニット、及び超電導ケーブル線路 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導ケーブルのコアなどの長尺体を収納すると共に極低温の冷媒が流通される真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁し、冷媒の冷却負荷を低減できる断熱管絶縁ユニットを提供する。【解決手段】長尺体を収納した状態で真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管の一方の切断断熱管と導通して接続される第一筒部と、第一筒部と径方向に重複部分を有し、二つの切断断熱管の他方の切断断熱管と導通して接続される第二筒部と、第一筒部および第二筒部の重複部分に一体に介在され、第一筒部と第二筒部との間を電気的に絶縁する絶縁部と、絶縁部の軸方向の一端側から突出し、一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる第一内管用導通部および第一外管用導通部と、絶縁部の軸方向の他端側から突出し、他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる第二内管用導通部および第二外管用導通部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、超電導ケーブルのコアなどの長尺体を収納すると共に極低温の冷媒が流通される真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁し、冷媒の冷却負荷を低減できる断熱管絶縁ユニット、及びこの断熱管絶縁ユニットを備える超電導ケーブル線路に関する。

断熱が求められる種々の流体の輸送や収納に、真空層を有する二重構造の真空断熱管が利用されている。この真空断熱管の内部に液体窒素などの極低温の冷媒が流通された冷媒輸送線路として、例えば、真空断熱管の内部に超電導ケーブルのコアを収納した超電導ケーブル線路が挙げられる。超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブル（例、ＯＦケーブルやＣＶケーブル）と比較して、大容量の電力を低損失で送電できることから、省エネルギー技術として期待されている。最近では、超電導ケーブルを布設し、実際に送電を行う実証試験が進められている。

超電導ケーブルは、フォーマの外周に超電導線材を螺旋状に巻回して形成された超電導層（超電導導体層、超電導シールド層）を有するケーブルコアを断熱管内に収納し、この断熱管内に冷媒（例えば、液体窒素）を流通させることで、超電導層を冷却する構造が代表的である（特許文献１）。交流送電を行う場合、超電導シールド層には、超電導導体層に流れる電流と逆向きでほぼ同じ大きさの誘導電流が流れる。誘導電流から生じる磁場にて、超電導導体層から生じる磁場を打ち消すことで、磁場がケーブル外部に漏れることを抑制している。断熱管は、一般的に、内管と外管とを有する二重構造管であり、内管と外管との間の空間が真空引きされ、この空間に真空層が形成されている。特許文献２には、超電導ケーブルの断熱管を接地することが記載されている。

特開２００６−０５９６９５号公報 特開２００３−２４９１３０号公報

例えば、超電導ケーブルを実用化する上で、すでに常電導ケーブルが布設されている既存の地中管路や洞道内に超電導ケーブルを増設することが検討されている。増設にあたり、超電導ケーブルと常電導ケーブルとを近接配置した場合、超電導ケーブルは、常電導ケーブルからの磁場の影響を受ける虞がある。特に、超電導ケーブルのうち断熱管がこの磁場の影響を受けると、後述するように損失が生じる。

また、常電導ケーブルの代替として超電導ケーブルを布設することが検討されている。ここで、例えば超電導シールド層を省略すれば、超電導線材を節約してケーブル径を小さくできる上に、コストも低減できる。しかし、超電導シールド層を備えない超電導ケーブルでは、超電導導体層から生じる磁場の変化によって、断熱管には後述するように比較的大きな損失が生じ得る。

断熱管は一般的に金属で構成されているため、断熱管に電磁誘導を受けるような磁場が印加されると、磁場の変化によって断熱管には誘導電流が流れる。断熱管に誘導電流が流れるとジュール熱によって断熱管は発熱する。断熱管内には冷媒が流通されているため、断熱管（特に内管）が発熱すると、冷媒を冷却する冷凍機の負荷が大きくなり、損失となる。特に、超電導シールド層を備えない超電導ケーブルコアを収納する断熱管には、後述するように大きな誘導電流が流れて損失が大きくなることが判明した。

この断熱管に生じる誘導電流は、断熱管の内部に収納されるケーブルコア（超電導導体層）の有無にかかわらず、上述のように常電導ケーブルに近接配置された場合にも断熱管に電磁誘導を受けるような磁場が印加されると生じる。そこで、断熱管に電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設される断熱管に対して、冷凍機の負荷（冷却負荷）を低減できる構造の開発が望まれる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、超電導ケーブルのコアなどの長尺体を収納すると共に極低温の冷媒が流通される真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁し、冷媒の冷却負荷を低減できる断熱管絶縁ユニットを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、真空断熱管の内部に流通される冷媒の冷却負荷を低減できる超電導ケーブル線路を提供することにある。

本発明の一態様に係る断熱管絶縁ユニットは、第一筒部と、第二筒部と、絶縁部と、第一内管用導通部および第一外管用導通部と、第二内管用導通部および第二外管用導通部とを備える。第一筒部は、長尺体を収納した状態で真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される。第二筒部は、前記第一筒部と径方向に重複部分を有し、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される。絶縁部は、前記第一筒部および前記第二筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部と前記第二筒部との間を電気的に絶縁する。第一内管用導通部および第一外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。第二内管用導通部および第二外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。前記第一筒部は、前記第一内管用導通部および前記第一外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記一方の切断断熱管に連結される二重構造の第一真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材である。前記第二筒部は、前記第二内管用導通部および前記第二外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記他方の切断断熱管に連結される二重構造の第二真空断熱部の少なくとも一部である。

本発明の一態様に係る超電導ケーブル線路は、超電導ケーブルのコアを収納すると共に前記コアとの空間が冷媒の流通経路となる内管と、前記内管の外側に真空層を形成する外管とを有する真空断熱管と、前記真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁する断熱管絶縁ユニットとを備える。前記断熱管絶縁ユニットは、第一筒部と、第二筒部と、絶縁部と、第一内管用導通部および第一外管用導通部と、第二内管用導通部および第二外管用導通部とを備える。第一筒部は、前記コアを収納した状態で前記真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される。第二筒部は、前記第一筒部と径方向に重複部分を有し、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される。絶縁部は、前記第一筒部および前記第二筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部と前記第二筒部との間を電気的に絶縁する。第一内管用導通部および第一外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。第二内管用導通部および第二外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。前記第一筒部は、前記第一内管用導通部および前記第一外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記一方の切断断熱管に連結される二重構造の第一真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材である。前記第二筒部は、前記第二内管用導通部および前記第二外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記他方の切断断熱管に連結される二重構造の第二真空断熱部の少なくとも一部である。

上記断熱管絶縁ユニットは、超電導ケーブルのコアなどの長尺体を収納すると共に極低温の冷媒が流通される真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁し、冷媒の冷却負荷を低減できる。

上記超電導ケーブル線路は、真空断熱管の内部に流通される冷媒の冷却負荷を低減できる。

実施形態１の超電導ケーブル線路の概要を説明する模式図である。 実施形態２の超電導ケーブル線路の断熱管絶縁ユニットを示す概略構成図である。 実施形態３の超電導ケーブル線路の断熱管絶縁ユニットを示す概略構成図である。 実施形態４の超電導ケーブル線路の断熱管絶縁ユニットを示す概略構成図である。 実施形態１〜４に係る超電導ケーブルの概略断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、断熱管をその長手方向に電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設したとき、断熱管に生じるジュール損について検討した。例えば、超電導ケーブルに用いる断熱管は、液体窒素といった冷媒が流通されるため、一般的にステンレス鋼といった超電導ケーブルの運用温度に対する耐性に優れる材料から構成される。ステンレス鋼といった金属は、磁場が印加されて誘導電流が流れるとジュール熱が生じる。そこで、断熱管をその長手方向に電磁誘導を受けるような磁場が印加され得る環境に布設した際（例えば、超電導シールド層を備えないケーブルコアを内部に収納した）を模擬して、断熱管に流れる誘導電流をＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）解析によって調べた。その結果、特定の状態であると、断熱管の内管及び外管ともに誘導電流が流れて大きなジュール熱による損失が発生することがわかった。

通常、超電導ケーブルの両端部は、超電導ケーブルのコアと導体を常温環境に引き出すための常電導リードとの接続部分が収納される端末部に接続される。この端末部は通常接地されているため、両端部において端末部と導通状態で接続された超電導ケーブルは多点接地（両端接地）された状態となる。この状態で、断熱管に電磁誘導を受けると、断熱管の長手方向には、誘導電流が大地を帰路として非常に大きな循環電流として流れると考えられる。断熱管に流れる誘導電流は、低温側に位置することで電気抵抗が小さい内管に最も流れる。その内管で発生するジュール熱は、冷媒を冷却する冷凍機の負荷の増大を招く。よって、この冷凍機の負荷を低減するために断熱管に生じる誘導電流を極力低減することが望まれる。

本発明者らは、断熱管の内部に超電導ケーブルのコアを収納した状態で、断熱管を長手方向に電気的に絶縁することを検討した。断熱管を長手方向に電気的に絶縁することで、断熱管の接地形態を変えることができ、断熱管に流れる誘導電流のうち大地を帰路とする循環電流を遮断することができると考えられるからである。断熱管を長手方向に電気的に絶縁するにあたり、断熱管の内部にコアを収納した状態で断熱管を切断し、この切断した断熱管同士を電気的に絶縁して接続することが考えられる。しかし、断熱管同士の接続部分において容易に断熱構造を構築できる構成が、現在確立されていない。そこで、切断された二つの断熱管を電気的に絶縁して接続し、かつ容易に断熱構造を構築できる断熱管絶縁ユニットを検討し、本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）実施形態の断熱管絶縁ユニットは、第一筒部と、第二筒部と、絶縁部と、第一内管用導通部および第一外管用導通部と、第二内管用導通部および第二外管用導通部とを備える。第一筒部は、長尺体を収納した状態で真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される。第二筒部は、前記第一筒部と径方向に重複部分を有し、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される。絶縁部は、前記第一筒部および前記第二筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部と前記第二筒部との間を電気的に絶縁する。第一内管用導通部および第一外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。第二内管用導通部および第二外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。前記第一筒部は、前記第一内管用導通部および前記第一外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記一方の切断断熱管に連結される二重構造の第一真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材である。前記第二筒部は、前記第二内管用導通部および前記第二外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記他方の切断断熱管に連結される二重構造の第二真空断熱部の少なくとも一部である。

上記構成によれば、真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のそれぞれに、絶縁部によって電気的に絶縁された第一筒部および第二筒部のそれぞれを導通して接続することで、二つの断熱管を電気的に絶縁して接続できる。第一筒部および第二筒部はそれぞれ二重構造の第一真空断熱部および第二真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材であり、互いに径方向に重複部分を有するため、二つの切断断熱管の間に断熱管絶縁ユニットを組み込むだけで、容易に断熱構造を構築できる。よって、長尺体を収納した状態で真空断熱管の長手方向の適宜な位置に上記構成の断熱管絶縁ユニットを組み込むことで、断熱構造を有しながら真空断熱管の接地形態を変えることができる。そのため、真空断熱管に流れる誘導電流のうち、接地された端末部と大地とを介して真空断熱管に流れる非常に大きな循環電流を遮断することができる。以上より、真空断熱管が電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設されたとしても、上記循環電流が真空断熱管に流れることを抑制でき、冷媒の冷却負荷を低減できる。

真空断熱管に断熱性能に影響するような真空度の悪化が局所的に生じた場合、真空断熱管が長いほど全長に亘る断熱性能の変化が小さく、その変化の検知は困難になる。そこで、真空断熱管を長手方向に所定距離で切断し、真空層を複数に区画することで、真空層の管理を区画単位で行い易い。

（２）実施形態の断熱管絶縁ユニットの一形態として、前記第一真空断熱部は、前記一方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記第一筒部は、この二重管を構成し、前記第二真空断熱部は、前記他方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記第二筒部は、この二重管を構成することが挙げられる。

第一真空断熱部および第二真空断熱部がそれぞれ、切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であることで、各真空断熱部の真空部と各切断断熱管の真空層とが連通する断熱構造を構築できる。よって、各切断断熱管の真空引きを行うことで、各真空断熱部も真空断熱構造にできる。

（３）実施形態の断熱管絶縁ユニットの一形態として、前記第一真空断熱部は、前記一方の切断断熱管が形成する真空層とは独立した真空部を形成する両端が閉じた二重管であり、前記第一筒部は、この閉じた二重管を構成し、前記第二真空断熱部は、前記他方の切断断熱管が形成する真空層とは独立した真空部を形成する両端が閉じた二重管であり、前記第二筒部は、この閉じた二重管を構成することが挙げられる。

第一真空断熱部および第二真空断熱部がそれぞれ、各切断断熱管が形成する真空層とは独立した真空部を予め形成していることで、この真空部の真空度などの品質管理を製品出荷時に行えるため、断熱管絶縁ユニットの断熱構造の信頼性を向上できる。また、断熱管絶縁ユニットを真空断熱管に施工現場で組み込むにあたり、施工現場での断熱管絶縁ユニットの断熱構造の検査の簡略化を図ることができる。

（４）実施形態の断熱管絶縁ユニットの一形態として、第一端子筒部と、第二端子筒部とを備えることが挙げられる。第一端子筒部は、前記第一筒部および前記第二筒部と前記絶縁部を介して電気的に絶縁された状態で、前記第一内管用導通部または前記第一外管用導通部の一方を有する。第二端子筒部は、前記第一筒部および前記第二筒部と前記絶縁部を介して電気的に絶縁された状態で、前記第二内管用導通部または前記第二外管用導通部の一方を有する。そして、前記第一筒部は、前記第一内管用導通部または前記第一外管用導通部の他方を有し、前記第二筒部は、前記第二内管用導通部または前記第二外管用導通部の他方を有する。

上記構成によれば、誘導電流として内管と外管を循環するループ電流を遮断でき、冷媒の冷却負荷をより低減できる。真空断熱管の長手方向に断熱管絶縁ユニットを組み込むことで、真空断熱管に流れる誘導電流のうち大地を帰路とする循環電流を遮断できる。しかし、真空断熱管の両端部で内管と外管とが導通していると、内管と外管とで閉ループが形成され、この閉ループに鎖交する磁場による誘導電流として内管と外管を循環するループ電流が流れる。そこで、各切断断熱管において、内管および外管との導通部となる内管用導通部および外管用導通部が絶縁部を介して電気的に絶縁されていることで、内管と外管とを電気的に絶縁することができる。よって、上記ループ電流が各切断断熱管に流れることを抑制でき、冷却負荷をより低減できる。上記構成によれば、絶縁部を介して電気的に絶縁された第一筒部（第二筒部）と第一端子筒部（第二端子筒部）とを備え、第一筒部（第二筒部）が内管用導通部または外管用導通部の一方を有し、第一端子筒部（第二端子筒部）が内管用導通部または外管用導通部の他方を有することで、容易に内管と外管とを電気的に絶縁することができる。

（５）実施形態の断熱管絶縁ユニットの一形態として、前記長尺体は、超電導ケーブルのコアであり、前記真空断熱管は、前記コアを収納したケーブル断熱管であることが挙げられる。

長尺体が超電導ケーブルのコアである場合、つまり超電導ケーブルの場合、上述したように、既存のケーブル（常電導ケーブルや超電導ケーブル）に超電導ケーブルを並列して増設することや、超電導ケーブルにおいて超電導シールド層を省略することが検討されている。超電導ケーブルを常電導ケーブルに近接配置した場合、超電導ケーブルは、常電導ケーブルからの磁場の影響を受ける虞がある。また、超電導シールド層を備えない超電導ケーブルでは、超電導導体層から生じる磁場が真空断熱管に印加されることになる。よって、長尺体が超電導ケーブルコアの場合、断熱管絶縁ユニットの効果をより顕著に発揮することができる。

（６）実施形態の断熱管絶縁ユニットの一形態として、前記断熱管絶縁ユニットの内径は、前記真空断熱管の外径または前記超電導ケーブルの外径より大きいことが挙げられる。

上記構成によれば、断熱管絶縁ユニットを真空断熱管または超電導ケーブルの外周上で移動自在とできる。そのため、超電導ケーブルのコアなどの長尺体を収納した状態で、真空断熱管を長手方向に絶縁する位置に断熱管絶縁ユニットを容易に配置できる。

（７）実施形態の断熱管絶縁ユニットは、第一筒部と、第二筒部と、第三筒部と、絶縁部とを備える。第一筒部は、長尺体を収納した状態で真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される。第二筒部は、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される。第三筒部は、前記第一筒部および前記第二筒部の双方と径方向に重複部分を有する。絶縁部は、前記第一筒部および前記第二筒部の双方と前記第三筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部、第二筒部及び第三筒部の各筒部を電気的に絶縁する。前記第一筒部は、前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管と導通して接続される第一導通部を有し、前記一方の切断断熱管の外周側に、この切断断熱管と径方向に重複して配される部材である。前記第二筒部は、前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管と導通して接続される第二導通部を有し、前記他方の切断断熱管の外周側に、この切断断熱管と径方向に重複して配される部材である。前記第三筒部は、独立した真空部を形成する両端が閉じた二重管の真空断熱部を構成する。

上記構成によれば、真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のそれぞれに、絶縁部によって電気的に絶縁された第一筒部および第二筒部のそれぞれを導通して接続することで、二つの断熱管を電気的に絶縁して接続できる。第一筒部および第二筒部はそれぞれ二つの切断断熱管の外周側に径方向に重複して配される部材であり、これら第一筒部および第二筒部に真空断熱部を構成する第三筒部が重複して配されることで、二つの切断断熱管の間に断熱管絶縁ユニットを組み込むだけで、容易に断熱構造を構築できる。上記構成では、二つの切断断熱管の真空層を利用して断熱構造を形成している。長尺体を収納した状態で真空断熱管の長手方向に上記構成の断熱管絶縁ユニットを組み込むことで、断熱構造を有しながら真空断熱管の接地形態を変えることができる。そのため、真空断熱管に流れる誘導電流のうち、接地された端末部と大地とを介して真空断熱管に流れる非常に大きな循環電流を遮断することができる。以上より、ケーブル断熱管が電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設されたとしても、上記循環電流がケーブル断熱管に流れることを抑制でき、冷媒の冷却負荷を低減できる。

（８）実施形態の超電導ケーブル線路は、超電導ケーブルのコアを収納すると共に前記コアとの空間が冷媒の流通経路となる内管と、前記内管の外側に真空層を形成する外管とを有する真空断熱管と、前記真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁する断熱管絶縁ユニットとを備える。前記断熱管絶縁ユニットは、第一筒部と、第二筒部と、絶縁部と、第一内管用導通部および第一外管用導通部と、第二内管用導通部および第二外管用導通部とを備える。第一筒部は、前記コアを収納した状態で前記真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される。第二筒部は、前記第一筒部と径方向に重複部分を有し、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される。絶縁部は、前記第一筒部および前記第二筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部と前記第二筒部との間を電気的に絶縁する。第一内管用導通部および第一外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。第二内管用導通部および第二外管用導通部は、前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる。前記第一筒部は、前記第一内管用導通部および前記第一外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記一方の切断断熱管に連結される二重構造の第一真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材である。前記第二筒部は、前記第二内管用導通部および前記第二外管用導通部の少なくとも一方を有し、前記他方の切断断熱管に連結される二重構造の第二真空断熱部の少なくとも一部である。

上記構成によれば、断熱管絶縁ユニットによって、真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁することができ、断熱構造を有しながら真空断熱管の接地形態を変えることができる。そのため、真空断熱管に流れる誘導電流のうち、接地された端末部と大地とを介して真空断熱管に流れる非常に大きな循環電流を遮断することができ、真空断熱管内を流通する冷媒を冷却する冷凍機の負荷（冷却負荷）を低減できる。断熱管絶縁ユニットは、第一筒部および第二筒部がそれぞれ二重構造の第一真空断熱部および第二真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材であり、互いに径方向に重複部分を有するため、二つの切断断熱管の間に断熱管絶縁ユニットを組み込むだけで、容易に断熱構造を構築できる。以上より、真空断熱管が電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設された場合でも、真空断熱管に流れる誘導電流のうち上記循環電流を遮断できるため、超電導ケーブルのコアの超電導シールド層を省略することができる。よって、高価な超電導線材の使用量を抑制することができ、超電導ケーブルのコストを抑制することができる。

（９）実施形態の超電導ケーブル線路の一形態として、前記断熱管絶縁ユニットと、前記真空断熱管との径差に応じた一端部と他端部とを有する筒状部材で、前記断熱管絶縁ユニットと前記真空断熱管を構成する内管とを導通して接続する内管用介在部材と、前記断熱管絶縁ユニットと前記真空断熱管を構成する外管とを導通して接続する外管用介在部材とを備えることが挙げられる。

上記構成によれば、断熱管絶縁ユニットと真空断熱管との間に径差が生じていても、介在部材によってその径差を補うことができるので、断熱管絶縁ユニットと真空断熱管とを容易に接続することができる。よって、断熱管絶縁ユニットの径方向の大きさの自由度が高い。

（１０）実施形態の超電導ケーブル線路の一形態として、前記第一真空断熱部は、前記一方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記一方の切断断熱管が形成する真空層に連通する真空部を形成し、前記第一筒部は、この二重管を構成し、前記第二真空断熱部は、前記他方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記他方の切断断熱管が形成する真空層に連通する真空部を形成し、前記第二筒部は、この二重管を構成することが挙げられる。

第一真空断熱部および第二真空断熱部がそれぞれ、切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であることで、各真空断熱部の真空部と各切断断熱管の真空層とが連通する断熱構造を構築できる。よって、各切断断熱管の真空引きを行うことで、各真空断熱部も真空断熱構造にできる。

（１１）実施形態の超電導ケーブル線路の一形態として、前記二つの切断断熱管の切断端部に、この切断端部の曲げを矯正する矯正部を備えることが挙げられる。

超電導ケーブルは、工場で製造されてドラムに巻き取られており、超電導ケーブルの布設現場では、超電導ケーブルをドラムから繰り出しながら布設する。よって、超電導ケーブルは巻き癖が付いているため、この曲げを矯正する必要がある。上記構成によれば、真空断熱管が長手方向に切断されたときに生じる切断端部の曲げを矯正することができる。

（１２）実施形態の超電導ケーブル線路の一形態として、前記真空断熱管は、少なくとも内管が一点接地されていることが挙げられる。

上記構成によれば、真空断熱管が電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設されたとしても、大地を介して流れる非常に大きな誘導電流（循環電流）が真空断熱管（少なくとも内管）に流れることを抑制できる。真空断熱管の接地状態は、接地部を有する端末部と導通して接続されることで間接的に一点接地される場合や、断熱管絶縁ユニットによって切断された切断断熱管に接地線などの一点接地部を設けることで直接的に一点接地される場合などが挙げられる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、図において同一符号は、同一名称物を示す。

＜実施形態１＞
〔超電導ケーブル線路〕
実施形態１の超電導ケーブル線路１０００は、図１に示すように、電力を送電する超電導ケーブル１００と、超電導ケーブル１００の両端部に接続された端末部２０１，２０２と、超電導ケーブル１００に冷媒Ｃを供給する供給機構（図示せず）とを備える。本実施形態１の特徴の一つは、超電導ケーブル１００のケーブルコア１１０を収納した状態で、ケーブル断熱管１２０を長手方向に電気的に絶縁する断熱管絶縁ユニット１を備えることにある。つまり、ケーブル断熱管１２０は、断熱管絶縁ユニット１を介して長手方向に切断されている。ここでは、ケーブル断熱管１２０を含むケーブルコア１１０よりも外周の部材（真空層１２３、防食層１２４）が長手方向に切断されている。

端末部２０１，２０２は、常電導ケーブルと超電導ケーブル１００との間で電力を受け渡すための端末であり、ケーブルコア１１０と導体を常温環境に引き出すための常電導リードとの接続部分が収納される。この端末部２０１，２０２は、上記接続部分を冷却する冷媒が充填される冷媒槽２０３と、冷媒槽２０３の外周を覆うように配置される真空槽２０４とを備え、真空槽２０４が接地部（接地線２０６）を介して接地されている。冷媒槽２０３と真空槽２０４とは、ケーブル断熱管１２０との接続箇所で導通状態となっているため、冷媒槽２０３も接地されていることになる。供給機構は、冷媒Ｃを所定温度に冷却する冷却機構（冷凍機）と、冷却機構で冷却した冷媒Ｃを超電導ケーブル１００に圧送して循環させる圧送機構（ポンプ）とを備える。以下、各構成について詳しく説明する。

《超電導ケーブル》
超電導ケーブル１００は、図５に示すように、一つのケーブルコア１１０がケーブル断熱管１２０に収納された単心のケーブル構造である。ケーブルコア１１０は、中心から順にフォーマ１１１、超電導導体層１１２、電気絶縁層１１３、常電導接地層１１４、保護層１１５を備え、超電導シールド層を備えない。これら各構成部材には、公知の構成・材料を用いることができる。

フォーマ１１１は、超電導導体層の巻付芯、ケーブルの抗張力材、その他、短絡や地絡などの事故時における事故電流を分流させる導体として利用される。導体として利用する場合、フォーマ１１１は、銅やアルミニウムなどの常電導材料からなる中実体や中空体（管体）が好適に利用できる。中実体は、例えば、ポリビニルホルマール（ＰＶＦ）やエナメルなどの絶縁被覆を備える銅線を複数本撚り合わせた撚り線材が挙げられる。フォーマ１１１の外周にクラフト紙やＰＰＬＰ（住友電気工業株式会社の登録商標）といったテープなどを巻回してクッション層（図示せず）を設けることができる。

超電導導体層１１２は、酸化物超電導導体を備えるテープ状線材、例えばＢｉ２２２３系超電導テープ線（Ａｇ−Ｍｎシース線）を単層又は多層に螺旋状に巻回した構成が挙げられる。その他、ＲＥ１２３系薄膜線材（ＲＥ：希土類元素、例えばＹ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄなど）も超電導導体層１１２に利用できる。一つの超電導導体層１１２を多層構造とする場合、各超電導線材の層間にクラフト紙などの絶縁紙を巻回した層間絶縁を形成することができる。

電気絶縁層１１３は、クラフト紙などの絶縁紙テープや、クラフト紙とプラスチックとを複合した半合成絶縁紙、例えばＰＰＬＰをテープ状にして巻回した構成が挙げられる。

常電導接地層１１４は、従来のＯＦケーブルやＣＶケーブルと同様に絶縁層の外側に設けられて、接地電位を形成する層であり、銅といった常電導材料からなる金属テープを巻回した構成が挙げられる。これにより、電気絶縁層１１３内の電界分布の均一化が図れ、安定した絶縁性能が得られるが、これは既存ケーブルも同じである。常電導接地層１１４は、接地線（図示せず）を介して接地されている。常電導接地層１１４は、例えば一点接地することで、超電導導体層１１２からの磁場に対する誘導電流が流れないようにすることができる。

保護層１１５は、ケーブルコア１１０の最外周に配置され、その内側に配置された部材の機械的保護、常電導接地層１１４とケーブル断熱管１２０との間の電気的絶縁の確保を目的として設けられる。保護層１１５は、クラフト紙などの絶縁紙テープや、クラフト紙とプラスチックとを複合した半合成絶縁紙、例えばＰＰＬＰをテープ状にして巻回した構成が挙げられる。

ケーブル断熱管１２０は、ステンレス鋼製の内管１２１と外管１２２とを有する二重構造のコルゲート管であり、内管１２１と外管１２２との間が真空引きされ、この空間に真空層１２３が形成された真空断熱管である。真空層１２３には、断熱性を高めるためにスーパーインシュレーション（商品名）などの断熱材（図示せず）を配置してもよい。内管１２１内には冷媒Ｃが流通される。ケーブル断熱管１２０はコルゲート管で構成する他、直管で構成してもよい。外管１２２の外周には、ポリ塩化ビニルなどの樹脂からなる防食層１２４を備える。

ケーブルコア１１０は、超電導シールド層を備えないため、超電導導体層１１２に流れる電流によってケーブルコア１１０の外側に磁場が発生する。この磁場によって、ケーブル断熱管１２０に誘導電流などが誘起され、その電流によって損失（発熱）が生じる場合がある。この誘導電流や損失（発熱）は、磁場の大きさやケーブル断熱管１２０の電気伝導度によって変わり、電流源（超電導導体）が近いほど、またその範囲（長さ）が大きい（長い）ほど大きくなり、かつケーブル断熱管１２０の電気伝導度が大きい（抵抗率が小さい）ほど大きくなる。ケーブル断熱管１２０は長手方向に電流源（超電導導体）を収納しており、その影響は大きく、ケーブル断熱管１２０に誘起電圧が発生すると、冷媒と接触する極低温側に位置することで電気伝導度が大きい内管１２１により大きな誘導電流が流れる。通常、超電導ケーブル１００（ケーブル断熱管１２０）の両端部は、上述したように接地された端末部２０１，２０２が構成されている。そのため、両端部において端末部２０１，２０２と導通状態で接続されたケーブル断熱管１２０は多点接地（両端接地）された状態となる。この場合、ケーブル断熱管１２０と大地を介した閉回路が形成され、ケーブル断熱管１２０に誘起された誘起電圧によって誘導電流（循環電流）が流れる。そこで、断熱管絶縁ユニット１によって、ケーブル断熱管１２０（特に内管１２１）を長手方向に切断して電気的に絶縁することで、ケーブル断熱管１２０（特に内管１２１）に流れる上記誘導電流（循環電流）を遮断することができる。

《断熱管絶縁ユニット》
断熱管絶縁ユニット１は、図１に示すように、ケーブル断熱管１２０の長手方向の途中に組み込まれる。そのため、ケーブル断熱管１２０は、その長手方向の途中を予め部分的に切断・除去して二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂに分離され、これら二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂの間に断熱管絶縁ユニット１が組み込まれるスペースが形成される。断熱管絶縁ユニット１は、上記二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管１２０ａと導通して接続される第一筒部１１と、他方の切断断熱管１２０ｂに導通して接続される第二筒部１２と、第一筒部１１と第二筒部１２とを電気的に絶縁する絶縁部３０とを備える。以下、断熱管絶縁ユニット１の各構成を詳細に説明する。

〈第一筒部〉
第一筒部１１は、一方の切断断熱管１２０ａに連結される側が開口し、反対側が閉じた金属製の二重管である。第一筒部１１の構成材料は、ケーブル断熱管１２０と同様の構成材料とすることが挙げられる。第一筒部１１（二重管）は、切断断熱管１２０ａと後述する介在部材７０を介して導通状態で接続して閉じた空間とすることで、第一筒部１１の内部が切断断熱管１２０ａの真空層１２３に連通する。その後、第一筒部１１と切断断熱管１２０ａとを併せて真空引きすることで、第一筒部１１の内部に切断断熱管１２０ａの真空層１２３に連通する真空部６３ａが形成される。この真空部６３ａが形成された二重管の第一筒部１１が、第一真空断熱部６１を構成する。

第一筒部１１は、絶縁部３０の軸方向の上記開口側から一方の切断断熱管１２０ａ側の外方に向かって突出し、一方の切断断熱管１２０ａの内管１２１および外管１２２との導通部となる第一内管用導通部４１および第一外管用導通部４２を備える。第一内管用導通部４１および第一外管用導通部４２は、後述する介在部材７０（内管用介在部材７１および外管用介在部材７２）を介して、一方の切断断熱管１２０ａの内管１２１および外管１２２に導通して接続される。第一内管用導通部４１および第一外管用導通部４２が絶縁部３０の軸方向外方に突出していることで、各導通部４１，４２と各介在部材７１，７２とを溶接する際に、溶接の熱で絶縁部３０が劣化することを防止できる。また、各導通部４１，４２と各介在部材７１，７２とを溶接する際、まず内側の部材から行うため、内側の部材の溶接作業の邪魔にならないように、第一外管用導通部４２の突出長さは第一内管用導通部４１の突出長さよりも短くなっている。

〈第二筒部〉
第二筒部１２は、他方の切断断熱管１２０ｂに連結される側が開口し、反対側が閉じた金属製の二重管である。第二筒部１２の構成材料は、ケーブル断熱管１２０と同様の構成材料とすることが挙げられる。第二筒部１２は、第一筒部１１と径方向に重複部分を有する。ここでは、第二筒部１２の内径が第一筒部１１の外径よりも大きく、第二筒部１２は、第一筒部１１の外側に所定距離を設けて配されている。この重複部分の長手方向の長さ（重複長さ）は、長いほど外気から冷媒側への熱侵入経路が長くなり、この熱侵入経路の長さに応じて熱絶縁による断熱効果が得られるため好ましい。この重複長さは、許容する侵入熱量によって定められる。第二筒部１２（二重管）は、切断断熱管１２０ｂと後述する介在部材７０を介して導通状態で接続して閉じた空間とすることで、第二筒部１２の内部が切断断熱管１２０ｂの真空層１２３に連通する。その後、第二筒部１２と切断断熱管１２０ｂとを併せて真空引きすることで、第二筒部１２の内部に切断断熱管１２０ｂの真空層１２３に連通する真空部６３ｂが形成される。この真空部６３ｂが形成された二重管の第二筒部１２が、第二真空断熱部６２を構成する。

第二筒部１２は、絶縁部３０の軸方向の上記開口側から他方の切断断熱管１２０ｂ側の外方に向かって突出し、他方の切断断熱管１２０ｂの内管１２１および外管１２２との導通部となる第二内管用導通部５１および第二外管用導通部５２を備える。第二内管用導通部５１および第二外管用導通部５２は、後述する介在部材７０（内管用介在部材７１および外管用介在部材７２）を介して、他方の切断断熱管１２０ｂの内管１２１および外管１２２に導通して接続される。第二内管用導通部５１および第二外管用導通部５２が絶縁部３０の軸方向外方に突出していることで、各導通部５１，５２と各介在部材７１，７２とを溶接する際に、溶接の熱で絶縁部３０が劣化することを防止できる。また、各導通部５１，５２と各介在部材７１，７２とを溶接する際、まず内側の部材から行うため、内側の部材の溶接作業の邪魔にならないように、第二外管用導通部５２の突出長さは第二内管用導通部５１の突出長さよりも短くなっている。

〈絶縁部〉
絶縁部３０は、第一筒部１１と第二筒部１２との重複部分に一体に介在され、第一筒部１１と第二筒部１２との間を電気的に絶縁する。上述したように、第一筒部１１は一方の切断断熱管１２０ａに導通して接続され、第二筒部１２は他方の切断断熱管１２０ｂに導通して接続されるため、これら第一筒部１１と第二筒部１２とを絶縁部３０で電気的に絶縁することで、ケーブル断熱管１２０を長手方向に電気的に絶縁することとなる。

絶縁部３０の構成材料は、電気絶縁性に優れ、冷媒に接触することから冷媒温度に対する耐低温脆性を有する材料を利用することができる。このような構成材料は、例えば、エポキシ樹脂などの電気絶縁性に優れる樹脂、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）といった断熱性や強度にも優れる複合材料、ナイロン６、例えば、ＭＣナイロン（クオドラントポリペンコジャパン株式会社（日本ポリペンコ株式会社）の登録商標）などが挙げられる。また、絶縁部３０がケーブル断熱管１２０の真空層１２３と接触する場合（後の実施形態２で詳述する図２を参照）、外気や冷媒側から真空層へのガスの侵入を抑制するために、絶縁部３０の構成材料は、ガスを透過し難いことが好ましい。例えば、電気絶縁性に優れる樹脂にセラミックや硬質ガラスなどのガス非透過性に優れる材料を絶縁部３０の絶縁機能を損なわない程度に混合することが挙げられる。他に、アルミニウムなどの金属箔などのガス非透過性に優れる材料を絶縁部３０に積層することが挙げられる。

第一筒部１１と第二筒部１２との間に、異常電圧時に導通するサージ防護素子（図示せず）を設置することが挙げられる。このサージ防護素子（アレスタ）は接地されている。サージ防護素子を設けることで、異常電圧時にサージ防護素子が動作して、サージ防護素子を介して接地側へ異常電流を逃がし、絶縁部３０の破壊などを防止することができる。

断熱管絶縁ユニット１は、後述するように、超電導ケーブル１００を施工現場に布設後に、ケーブル断熱管１２０を長手方向に電気的に絶縁するものである。超電導ケーブル１００への断熱管絶縁ユニット１の配設方法として、例えば、ケーブル断熱管１２０の所望の絶縁箇所となる位置に断熱管絶縁ユニット１を配置後、この断熱管絶縁ユニット１の円筒内に超電導ケーブル１００を挿通しながら布設することが挙げられる。他に、超電導ケーブル１００を布設後、断熱管絶縁ユニット１を超電導ケーブル１００の端部から所望の絶縁箇所まで移動させることが挙げられる。いずれにおいても、断熱管絶縁ユニット１の内径が超電導ケーブル１００（ケーブル断熱管１２０の外周に形成された防食層１２４）の外径よりも大きいことで、超電導ケーブル１００（ケーブル断熱管１２０）の所望の絶縁箇所に断熱管絶縁ユニット１を容易に配置できる。

《介在部材》
断熱管絶縁ユニット１の内径は、上述したように、超電導ケーブル１００の外径よりも大きいため、断熱管絶縁ユニット１とケーブル断熱管１２０との間に径差が生じる。そこで、断熱管絶縁ユニット１とケーブル断熱管１２０とを接続するにあたり、両者間の径差を補う介在部材７０を備える。介在部材７０は、断熱管絶縁ユニット１とケーブル断熱管１２０との径差に応じた一端部と他端部とを有する筒状部材である。介在部材７０は、第一内管用導通部４１（第二内管用導通部５１）と一方の切断断熱管１２０ａ（他方の切断断熱管１２０ｂ）の内管１２１との径差に応じた筒状部材の内管用介在部材７１と、第一外管用導通部４２（第二外管用導通部５２）と一方の切断断熱管１２０ａ（他方の切断断熱管１２０ｂ）の外管１２２との径差に応じた筒状部材の外管用介在部材７２とを備える。介在部材７０の構成材料は、ケーブル断熱管１２０と同様の構成材料とすることが挙げられる。

介在部材７０は、上記径差に応じたテーパ状の分割片を複数有し、各分割片のテーパを合わせて周方向に溶接することで筒状部材となる構成が挙げられる。各分割片の形状の具体例としては、円錐台面を周方向に複数に分割した扇状湾曲面が挙げられる。断熱管絶縁ユニット１をケーブル断熱管１２０の所望の絶縁箇所に配置したら、内管用介在部材７１の一端部が第一内管用導通部４１（第二内管用導通部５１）に位置し、他端部が一方の切断断熱管１２０ａ（他方の切断断熱管１２０ｂ）の内管１２１に位置するように、分割片をケーブルコア１１０の外周から被せて、各分割片の周方向に隣り合う分割片同士を溶接する。そして、内管用介在部材７１の一端部と第一内管用導通部４１（第二内管用導通部５１）とを溶接し、他端部と一方の切断断熱管１２０ａ（他方の切断断熱管１２０ｂ）の内管１２１とを溶接して接続する。第一外管用導通部４２（第二外管用導通部５２）と一方の切断断熱管１２０ａ（他方の切断断熱管１２０ｂ）の外管１２２についても同様に溶接して接続する。以上により、容易に断熱管絶縁ユニット１とケーブル断熱管１２０との間の径差を補うことができる。

他に、介在部材７０は、上記径差のうち大きい方の径を基準とした円弧状の分割片を複数有し、各分割片を周方向に溶接することで円筒状部材となる構成が挙げられる。各分割片の形状は、周方向に沿って山谷を繰り返す蛇腹状である。介在部材７０の一端部が断熱管絶縁ユニット１の上記導通部に位置し、他端部がケーブル断熱管１２０（内管１２１または外管１２２）に位置するように、分割片をケーブルコア１１０の外周から被せて、各分割片の周方向に隣り合う分割片同士を溶接して、上記蛇腹状の円筒状部材とする。そして、円筒状部材の両端部において、径方向に機械応力を加えて絞ることで各端部の径を変え、上記径差に応じた形状とする。円筒状部材の両端部の径を上記径差に対応させたら、一端部と導通部とを溶接し、他端部とケーブル断熱管とを溶接する。この形態では、円筒状部材で径方向の変化を可能とすることで、容易に断熱管絶縁ユニット１とケーブル断熱管１２０との間の径差を補うことができる。

〔超電導ケーブル線路の構築方法〕
上述した超電導ケーブル線路１０００は、構成部材（断熱管絶縁ユニット１、介在部材７０）の準備・超電導ケーブル１００の布設⇒ケーブル断熱管１２０の切断⇒断熱管絶縁ユニット１とケーブル断熱管１２０との接続⇒超電導ケーブル１００の新たに構成された真空層１２３の真空引き、によって構築することができる。

《構成部材の準備・超電導ケーブルの布設》
断熱管絶縁ユニット１および介在部材７０は、超電導ケーブル１００の外径に対応した大きさのものを準備する。超電導ケーブル１００が長尺になる程、ケーブル断熱管に誘導電流が流れれば大地との間には電位差が生じるため、ケーブル断熱管１２０を所定距離（１００ｍ以上５００ｍ以下程度毎）で電気的に絶縁することが好ましい。よって、超電導ケーブル１００の長さに対応してケーブル断熱管１２０の所望の絶縁箇所を設計しておき、その箇所分の断熱管絶縁ユニット１および介在部材７０を準備する。

超電導ケーブル１００は、工場にてケーブル断熱管１２０をベーキングなどの真空処理を行った後、Ｎ_２パージされて出荷する。この超電導ケーブル１００を布設現場に布設する。そして、この超電導ケーブル１００を挿通した状態で、ケーブル断熱管１２０の所望の絶縁箇所となる位置に断熱管絶縁ユニット１を配置する。

《ケーブル断熱管の切断》
ケーブル断熱管１２０の上記所望の絶縁箇所で、ケーブル断熱管１２０を切断する。ケーブル断熱管１２０の切断にあたり、先に防食層１２４を除去する。ケーブル断熱管１２０の切断は、切断時にケーブル断熱管１２０の曲げ癖により曲げが生じるため、この曲げ癖を矯正しながら行う。まず、外管１２２を切断するにあたり、外管１２２が曲がらないように、外管１２２の切断端部に矯正部８０を装着して外管１２２を固定する。矯正部８０には、周方向に分割される複数の分割片を組み合わせることで円筒状に形成される部材、例えば半円筒部材が利用できる。この矯正部８０の外管１２２への装着は、各切断端部となる個所の各々の近傍に対して個別に行う。矯正部８０は、外管１２２の曲げを矯正できる長さを有する必要がある。ここでは、防食層１２４の切断端から一定距離を有して防食層１２４の外周側から矯正部８０を装着している。そして、外管１２２の長さ方向に所定の空間ができるように、外管１２２の円周方向に沿って複数回に分けて外管１２２を切断する。内管１２１が露出したら、不要なスーパーインシュレーションなどは除去し、内管１２１と外管１２２との間に矯正部８０として矯正スペーサ（図示せず）を挿入して、内管１２１を固定する。

外管１２２および内管１２１に装着した矯正部８０は、後述する断熱管絶縁ユニット１の接続後もそのまま残しておいてもよい。外管１２２に装着した矯正部８０は、ケーブル断熱管１２０の固定部材として利用してもよい。また、内管１２１に装着した矯正部８０は、内管１２１に対して外管１２２を固定するスペーサ構造の一部として利用してもよい。その後、内管１２１の長さ方向に所定の空間ができるように、内管１２１の円周方向に沿って複数回に分けて切断する。内管１２１の切断は、外管１２２の切断された空間に対応するため、内管１２１の切断端部は、外管１２２の切断端部よりも突出した形態となる。そのため、内管１２１および外管１２２と介在部材７０との接続作業を容易にできる。この切断は、切断位置と反対側のケーブル断熱管端部より乾燥ガスを導入しながら行う。そうすることで、切断作業部において外部から内管１２１と外管１２２との間への水分の侵入を防ぐことができる。

《断熱管絶縁ユニットとケーブル断熱管との接続》
ケーブル断熱管１２０の切断箇所に断熱管絶縁ユニット１を配置し、介在部材７０を介して、切断された切断断熱管１２０ａ，１２０ｂと断熱管絶縁ユニット１とを接続する。まず、一方の切断断熱管１２０ａと断熱管絶縁ユニット１とを介在部材７０を介して接続する。このとき、作業しない他方の切断断熱管１２０ｂは、仮固定して切断端部を仮封止しておくとよい。複数の分割片からなる内管用介在部材７１を超電導ケーブル１００の外周から被せて、各分割片の周方向に隣り合う分割片同士を溶接する。そして、内管用介在部材７１の径が大きい側の一端部と第一内管用導通部４１とを溶接し、径が小さい側の他端部と一方の切断断熱管１２０ａの内管１２１とを溶接して接続する。次に、一方の切断断熱管１２０ａの外管１２２と断熱管絶縁ユニット１の第一外管用導通部４２とを外管用介在部材７２を介して接続する。外管用介在部材７２には、真空ポート（図示せず）が設けられている。この真空ポートは、後述する超電導ケーブル１００の真空引き（本引き）の際に必要となるが、外管用介在部材７２に設けずに、外管１２２の切断箇所近傍に設けることもできる。複数の分割片からなる外管用介在部材７２を超電導ケーブル１００の外周から被せて、各分割片の周方向に隣り合う分割片同士を溶接し、外管用介在部材７２の径が大きい側の一端部と第一外管用導通部４２とを溶接し、径が小さい側の他端部と一方の切断断熱管１２０ａの外管１２２とを溶接して接続する。介在部材７０の一端側の溶接と他端側の溶接は、どちらを先に行ってもよい。

断熱管絶縁ユニット１を所望の絶縁箇所に配設するにあたり、ケーブル断熱管１２０が切断・除去された箇所において、ケーブルコア１１０の外周面にケーブルコア１１０を保護する保護部材（図示せず）を設けることが挙げられる。保護部材は、例えば、周方向に分割される複数の分割片を組み合わせることで円筒状に形成される部材と、円筒状に形成された部材からケーブルコア１１０にまで放射状に延び、ケーブルコア１１０に固定するための複数の棒状体とを有するものが挙げられる。この保護部材を設けたとしても冷媒Ｃの流路が分断されることはない。この保護部材を設けることで、熱管絶縁ユニット１と各切断断熱管１２０ａ，１２０ｂとを溶接する際に、ケーブルコア１１０を保護できる。また、保護部材は、二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂが直線上に配置されるように両者を繋いで配置してもよい。このとき、保護部材が絶縁材料で構成されていることで、切断された二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂが導通状態となることを防止できる。

《真空層の真空引き》
ケーブル断熱管１２０の分断箇所において、切断された切断断熱管１２０ａ，１２０ｂと断熱管絶縁ユニット１とを接続したら、例えば、外管用介在部材７２に設けられた真空ポートから真空引きを行う。断熱管絶縁ユニット１の第一真空断熱部６１および第二真空断熱部６２は、それぞれ一方の切断断熱管１２０ａの真空層１２３及び他方の切断断熱管１２０ｂの真空層１２３と連通している。

〔効果〕
実施形態１の超電導ケーブル線路１０００は、ケーブル断熱管１２０を長手方向に電気的に絶縁することができ、断熱構造を有しながらケーブル断熱管１２０の接地形態を変えることができる。そのため、ケーブル断熱管１２０に磁場が印加される場合（例えば、ケーブルコア１１０が超電導シールド層を備えないとき）、ケーブル断熱管１２０の両端部が接地された端末部２０１，２０２と導通して接続されても、ケーブル断熱管１２０と大地とを介した閉回路が形成されず、誘導電流（循環電流）は流れない。ケーブル断熱管１２０を二分割した場合は、各切断された切断断熱管１２０ａ，１２０ｂ（分割断熱管と呼ぶ）はそれぞれ上記端末部に導通して接続されることで一点接地される。ケーブル断熱管１２０を三分割以上とした場合は、上記端末部によって接地されない切断断熱管（浮遊断熱管と呼ぶ）が存在する。この浮遊断熱管には、個別に接地線などの接地部を設けることで一点接地にすることができる。

断熱管絶縁ユニット１は、第一筒部１１および第二筒部１２がそれぞれ二重構造の第一真空断熱部６１および第二真空断熱部６２の少なくとも一部を構成する部材であり、互いに径方向に重複部分を有するため、二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂの間に断熱管絶縁ユニット１を組み込むだけで、容易に断熱構造を構築できる。実施形態１では、第一筒部１１および第二筒部１２のそれぞれが二重構造の第一真空断熱部６１および第二真空断熱部６２を構成する例を説明したが、第一筒部１１および第二筒部１２はそれぞれ一重の円筒状体であってもよい。この場合、第一真空断熱部６１および第二真空断熱部６２は第一筒部１１および第二筒部１２と別部材で構成され、各筒部１１，１２の周面と各真空断熱部６１，６２の周面とが接合されることで断熱管絶縁ユニットの断熱構造を構築する。

＜実施形態２＞
実施形態２では、図２に示すように、ケーブル断熱管１２０が長手方向に電気的に絶縁されていると同時に、ケーブル断熱管１２０の内管１２１と外管１２２とが電気的に絶縁されている超電導ケーブル線路１０００を説明する。実施形態２の特徴の一つは、断熱管絶縁ユニット２は、第一内管用導通部４１と第一外管用導通部４２とが絶縁部３０を介して電気的に絶縁されており、第二内管用導通部５１と第二外管用導通部５２とが絶縁部３０を介して電気的に絶縁されていることにある。断熱管絶縁ユニット２の基本的な断熱構造や、他の構成については実施形態１と同様である。

断熱管絶縁ユニット２は、第一筒部１１および第二筒部１２に加えて、第一端子筒部２１および第二端子筒部２２を備える。第一端子筒部２１および第二端子筒部２２の構成材料は、ケーブル断熱管１２０と同様の構成材料とすることが挙げられる。第一端子筒部２１は、第一筒部１１および第二筒部１２と絶縁部３０を介して電気的に絶縁されており、第一外管用導通部４２を有する。第二端子筒部２２は、第一筒部１１および第二筒部１２と絶縁部３０を介して電気的に絶縁されており、第二内管用導通部５１を有する。第一端子筒部２１と第二端子筒部２２とは、絶縁部３０を介して電気的に絶縁されている。そして、第一筒部１１は、第一内管用導通部４１を有し、第二筒部１２は、第二外管用導通部５２を有する。つまり、第一筒部１１、第二筒部１２、第一端子筒部２１、第二端子筒部２２のそれぞれが絶縁部３０を介して電気的に絶縁されているため、各筒部１１，１２，２１，２２が有する各導通部４１，４２，５１，５２もそれぞれ電気的に絶縁されている。

第一筒部１１および第二筒部１２はそれぞれ、一方の切断断熱管１２０ａおよび他方の切断断熱管１２０ｂの各真空層１２３とは独立した真空部６３ａ，６３ｂを形成する両端が閉じた二重管である。この真空部６３ａ，６３ｂは、工場で真空引きされている。よって、真空部６３ａ，６３ｂの真空度などの品質確認は工場出荷までに行われており、施工現場での断熱構造の検査の簡素化が図れる。

断熱管絶縁ユニット２は、異常電圧時に導通するサージ防護素子を、第一筒部１１と第二筒部１２との間に加え、第一筒部１１と第一端子筒部２１との間、第二筒部１２と第二端子筒部２２との間にも設けることで、より効果的に絶縁部３０の破壊などを防止することができる。

実施形態１の断熱管絶縁ユニット１は、ケーブル断熱管１２０の長手方向に電気的に絶縁することで、ケーブル断熱管１２０に流れる誘導電流のうち、接地された端末部２０１，２０２と大地とを介してケーブル断熱管１２０に流れる非常に大きな循環電流を遮断することができる。しかし、各切断断熱管１２０ａ，１２０ｂの両端部において内管１２１と外管１２２とが導通していると、内管１２１と外管１２２とで閉ループが形成され、この閉ループに鎖交する磁場による誘導電流として内管１２１と外管１２２を循環するループ電流が流れる。実施形態２の断熱管絶縁ユニット２は、第一内管用導通部４１と第一外管用導通部４２とが絶縁部３０を介して電気的に絶縁されているため、各導通部４１，４２とそれぞれ導通される切断断熱管１２０ａの内管１２１と外管１２２とが電気的に絶縁される。同様に、第二内管用導通部５１と第二外管用導通部５２とが絶縁部３０を介して電気的に絶縁されているため、各導通部５１，５２とそれぞれ導通される切断断熱管１２０ｂの内管１２１と外管１２２とが電気的に絶縁される。よって、断熱管絶縁ユニット２を用いることで、上記ループ電流も遮断することができ、ケーブル断熱管１２０に生じるジュール熱をさらに低減することができる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、図３に示すように、ケーブル断熱管１２０が長手方向に電気的に絶縁されていると同時に、ケーブル断熱管１２０の内管１２１と外管１２２とが電気的に絶縁されている超電導ケーブル線路１０００の別の形態を説明する。実施形態３の断熱管絶縁ユニット３は、基本的な構成は実施形態２の断熱管絶縁ユニット２と同様であり、第一筒部１１および第二筒部１２に加えて、第一端子筒部２１および第二端子筒部２２を備える。実施形態３の特徴の一つは、第一端子筒部２１および第二端子筒部２２がそれぞれ、内部に真空部６３ｃ，６３ｄを形成する両端が閉じた二重管であることにある。断熱管絶縁ユニット３の構成によれば、実施形態２の断熱管絶縁ユニット２よりもさらに高い断熱性が期待できる。

＜実施形態４＞
実施形態４では、図４に示すように、ケーブル断熱管１２０が長手方向に電気的に絶縁されている超電導ケーブル線路１０００の別の形態を説明する。実施形態４の断熱管絶縁ユニット４は、第一筒部１１と、第二筒部１２と、第三筒部１３と、絶縁部３０とを備える。第一筒部１１は、ケーブル断熱管１２０の長手方向に切断された二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂのうち一方の切断断熱管１２０ａと導通して接続され、第二筒部１２は、他方の切断断熱管１２０ｂと導通して接続される。第三筒部１３は、第一筒部１１および第二筒部１２の双方と径方向に重複部分を有する。そして、絶縁部３０は、第一筒部１１および第二筒部１２の双方と第三筒部１３との重複部分に一体に介在され、第一筒部１１、第二筒部１２、および第三筒部１３の各筒部を電気的に絶縁する。

〈第一筒部〉
第一筒部１１は、一方の切断断熱管１２０ａの外周側に、この切断断熱管１２０ａと径方向に重複して配される金属製の筒状体である。第一筒部１１の構成材料は、ケーブル断熱管１２０と同様の構成材料とすることが挙げられる。第一筒部１１は、絶縁部３０の軸方向の一端側から一方の切断断熱管１２０ａ側の外方に向かって突出し、一方の切断断熱管１２０ａとの導通部となる第一導通部４０を有する。第一導通部４０が絶縁部３０の軸方向外方に突出していることで、第一導通部４０と後述する封止部材１３０とを溶接する際に、溶接の熱で絶縁部３０が劣化することを防止できる。

〈第二筒部〉
第二筒部１２は、他方の切断断熱管１２０ｂの外周側に、この切断断熱管１２０ｂと径方向に重複して配される金属製の筒状体である。第二筒部１２は、第一筒部１１と同一の内外径を有し、同軸上に配置される。第二筒部１２の構成材料は、ケーブル断熱管１２０と同様の構成材料とすることが挙げられる。第二筒部１２は、絶縁部３０の軸方向の他端側から他方の切断断熱管１２０ｂ側の外方に向かって突出し、他方の切断断熱管１２０ｂとの導通部となる第二導通部５０を有する。第二導通部５０が絶縁部３０の軸方向外方に突出していることで、第二導通部５０と後述する封止部材１３０とを溶接する際に、溶接の熱で絶縁部３０が劣化することを防止できる。

〈第三筒部〉
第三筒部１３は、内部に真空部６３ｅを形成する両端が閉じた二重管である。第三筒部１３の内径は第一筒部１１および第二筒部１２の外径よりも大きく、第三筒部１３は、第一筒部１１および第二筒部１２の外側に所定距離を設けて配されている。第三筒部１３と第一筒部１１および第二筒部１２との重複部分の長手方向の長さ（重複長さ）は、第三筒部１３と第一筒部１１との重複長さと第三筒部１３と第二筒部１２との重複長さとを同じとしている。ここでは、図４に示すように、断熱管絶縁ユニット４の縦断面を見たとき、断熱管絶縁ユニット４の中心線に対して左右対称となっている。上記重複長さは、許容する侵入熱量によって定められる。

〈絶縁部〉
絶縁部３０は、第一筒部１１、第二筒部１２、および第三筒部１３の各筒部を電気的に絶縁する。よって、一方の切断断熱管１２０ａとの導通部を有する第一筒部１１と他方の切断断熱管１２０ｂとの導通部を有する第二筒部１２とを絶縁部３０で電気的に絶縁することで、ケーブル断熱管１２０を長手方向に電気的に絶縁することとなる。絶縁部３０については、断面形状を除き、基本的機能や材質は実施形態１と同様である。

〔超電導ケーブル線路の構築方法〕
上述した超電導ケーブル線路１０００は、断熱管絶縁ユニット４の準備・超電導ケーブル１００の布設⇒ケーブル断熱管１２０の切断⇒断熱管絶縁ユニット４とケーブル断熱管１２０との接続⇒超電導ケーブル１００の新たに構成された真空層１２３の真空引き、によって構築することができる。本実施形態４では、断熱管絶縁ユニット４とケーブル断熱管１２０との接続が実施形態１との主な相違点であるため、この両者４，１２０の接続について詳述する。

ケーブル断熱管１２０を切断したら、各切断断熱管１２０ａ，１２０ｂについて、それぞれ切断端を封止部材１３０で封止する。この封止部材１３０には、周方向に分割される複数の分割片を組み合わせることで円筒状に形成される部材、例えば半円筒部材が利用できる。封止部材１３０は、内管１２１および外管１２２のそれぞれに装着した矯正部８０に溶接することが挙げられる。封止部材１３０は、各封止部材１３０の外周側に断熱管絶縁ユニット４を配置したときに、各封止部材１３０の外周面が上記第一筒部１１および第二筒部１２の内周面に沿って配置されることになる。

各封止部材１３０（各切断断熱管１２０ａ，１２０ｂの端部近傍）の外周側に、第一筒部１１および第二筒部１２が位置するように断熱管絶縁ユニット４を配置したら、第一導通部４０と一方の封止部材１３０とを溶接し、第二導通部５０と他方の封止部材１３０とを溶接して接続する。このとき、第一筒部４０および第二筒部５０の各内周面と封止部材１３０の外周面との間に極小の隙間が形成される（図４を参照）。しかし、各切断断熱管１２０ａ，１２０ｂを真空引きすると、この隙間において絶縁部３０の軸方向外方に向かって温度が徐々に高くなる温度勾配が形成され、この間で気化した冷媒と液体の状態との冷媒の境界が形成される。この隙間の長さは、所定の温度勾配が得られるような長さとすることで、断熱構造を構築することができる。真空引きは、例えば、封止部材１３０に真空ポート（図示せず）を設けて行うことが挙げられる。実施形態４の構成では、二つの切断断熱管１２０ａ，１２０ｂの各真空層１２３を利用して断熱構造を形成している。

上述した実施形態１〜４では、一つのケーブルコア１１０がケーブル断熱管１２０に収納された単心のケーブル構造を説明した。この他に、例えば、冷媒のリターン管をケーブルコアと並列して真空断熱管（ケーブル断熱管）に収納することもできる。つまり、ケーブルコアおよびリターン管とケーブル断熱管との間の空間を往路とし、リターン管を復路として、冷媒を超電導ケーブルと供給機構との間で循環させることもできる。

本発明の断熱管絶縁ユニットは、真空断熱管が長手方向に電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設される線路に好適に利用することができる。本発明の超電導ケーブル線路は、超電導ケーブルにおいて真空断熱管が長手方向に電磁誘導を受けるような磁場環境下に布設される送電線路に好適に利用することができる。

１，２，３，４ 断熱管絶縁ユニット
１１ 第一筒部 １２ 第二筒部 １３ 第三筒部
２１ 第一端子筒部 ２２ 第二端子筒部
３０ 絶縁部
４０ 第一導通部 ４１ 第一内管用導通部 ４２ 第一外管用導通部
５０ 第二導通部 ５１ 第二内管用導通部 ５２ 第二外管用導通部
６１ 第一真空断熱部 ６２ 第二真空断熱部
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅ 真空部
７０ 介在部材 ７１ 内管用介在部材 ７２ 外管用介在部材
８０ 矯正部
１０００ 超電導ケーブル線路
１００ 超電導ケーブル
１１０ ケーブルコア
１１１ フォーマ １１２ 超電導導体層 １１３ 電気絶縁層
１１４ 常電導接地層 １１５ 保護層
１２０ ケーブル断熱管 １２０ａ，１２０ｂ 切断断熱管
１２１ 内管 １２２ 外管 １２３ 真空層
１２４ 防食層 Ｃ 冷媒
１３０ 封止部材
２０１，２０２ 端末部
２０３ 冷媒槽 ２０４ 真空槽
２０６ 接地線

Claims (12)

1. 長尺体を収納した状態で真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される第一筒部と、
   前記第一筒部と径方向に重複部分を有し、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される第二筒部と、
   前記第一筒部および前記第二筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部と前記第二筒部との間を電気的に絶縁する絶縁部と、
   前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる第一内管用導通部および第一外管用導通部と、
   前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる第二内管用導通部および第二外管用導通部と、を備え、
   前記第一筒部は、
   前記第一内管用導通部および前記第一外管用導通部の少なくとも一方を有し、
   前記一方の切断断熱管に連結される二重構造の第一真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材であり、
   前記第二筒部は、
   前記第二内管用導通部および前記第二外管用導通部の少なくとも一方を有し、
   前記他方の切断断熱管に連結される二重構造の第二真空断熱部の少なくとも一部である断熱管絶縁ユニット。
2. 前記第一真空断熱部は、前記一方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記第一筒部は、この二重管を構成し、
   前記第二真空断熱部は、前記他方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記第二筒部は、この二重管を構成する請求項１に記載の断熱管絶縁ユニット。
3. 前記第一真空断熱部は、前記一方の切断断熱管が形成する真空層とは独立した真空部を形成する両端が閉じた二重管であり、前記第一筒部は、この閉じた二重管を構成し、
   前記第二真空断熱部は、前記他方の切断断熱管が形成する真空層とは独立した真空部を形成する両端が閉じた二重管であり、前記第二筒部は、この閉じた二重管を構成する請求項１に記載の断熱管絶縁ユニット。
4. 前記第一筒部および前記第二筒部と前記絶縁部を介して電気的に絶縁された状態で、前記第一内管用導通部または前記第一外管用導通部の一方を有する第一端子筒部と、
   前記第一筒部および前記第二筒部と前記絶縁部を介して電気的に絶縁された状態で、前記第二内管用導通部または前記第二外管用導通部の一方を有する第二端子筒部と、を備え、
   前記第一筒部は、前記第一内管用導通部または前記第一外管用導通部の他方を有し、
   前記第二筒部は、前記第二内管用導通部または前記第二外管用導通部の他方を有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の断熱管絶縁ユニット。
5. 前記長尺体は、超電導ケーブルのコアであり、
   前記真空断熱管は、前記コアを収納したケーブル断熱管である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の断熱管絶縁ユニット。
6. 前記断熱管絶縁ユニットの内径は、前記真空断熱管の外径または前記超電導ケーブルの外径より大きい請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の断熱管絶縁ユニット。
7. 長尺体を収納した状態で真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される第一筒部と、
   前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される第二筒部と、
   前記第一筒部および前記第二筒部の双方と径方向に重複部分を有する第三筒部と、
   前記第一筒部および前記第二筒部の双方と前記第三筒部との重複部分に一体に介在され、前記第一筒部、第二筒部および第三筒部の各筒部を電気的に絶縁する絶縁部と、を備え、
   前記第一筒部は、
   前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管と導通して接続される第一導通部を有し、
   前記一方の切断断熱管の外周側に、この切断断熱管と径方向に重複して配される部材であり、
   前記第二筒部は、
   前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管と導通して接続される第二導通部を有し、
   前記他方の切断断熱管の外周側に、この切断断熱管と径方向に重複して配される部材であり、
   前記第三筒部は、独立した真空部を形成する両端が閉じた二重管の真空断熱部を構成する断熱管絶縁ユニット。
8. 超電導ケーブルのコアを収納すると共に前記コアとの空間が冷媒の流通経路となる内管と、前記内管の外側に真空層を形成する外管とを有する真空断熱管と、
   前記真空断熱管を長手方向に電気的に絶縁する断熱管絶縁ユニットと、を備え
   前記断熱管絶縁ユニットは、
   前記コアを収納した状態で前記真空断熱管が長手方向に切断された二つの切断断熱管のうち一方の切断断熱管と導通して接続される第一筒部と、
   前記第一筒部と径方向に重複部分を有し、前記二つの切断断熱管のうち他方の切断断熱管と導通して接続される第二筒部と、
   前記第一筒部および前記第二筒部の重複部分に一体に介在され、前記第一筒部と前記第二筒部との間を電気的に絶縁する絶縁部と、
   前記絶縁部の軸方向の一端側から突出し、前記一方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる第一内管用導通部および第一外管用導通部と、
   前記絶縁部の軸方向の他端側から突出し、前記他方の切断断熱管を構成する内管および外管との各導通部となる第二内管用導通部および第二外管用導通部と、を備え、
   前記第一筒部は、
   前記第一内管用導通部および前記第一外管用導通部の少なくとも一方を有し、
   前記一方の切断断熱管に連結される二重構造の第一真空断熱部の少なくとも一部を構成する部材であり、
   前記第二筒部は、
   前記第二内管用導通部および前記第二外管用導通部の少なくとも一方を有し、
   前記他方の切断断熱管に連結される二重構造の第二真空断熱部の少なくとも一部である超電導ケーブル線路。
9. 前記断熱管絶縁ユニットと、前記真空断熱管との径差に応じた一端部と他端部とを有する筒状部材で、前記断熱管絶縁ユニットと前記真空断熱管を構成する内管とを導通して接続する内管用介在部材と、前記断熱管絶縁ユニットと前記真空断熱管を構成する外管とを導通して接続する外管用介在部材とを備える請求項８に記載の超電導ケーブル線路。
10. 前記第一真空断熱部は、前記一方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記一方の切断断熱管が形成する真空層に連通する真空部を形成し、前記第一筒部は、この二重管を構成し、
    前記第二真空断熱部は、前記他方の切断断熱管に連結される側が開口し、反対側が閉じた二重管であり、前記他方の切断断熱管が形成する真空層に連通する真空部を形成し、前記第二筒部は、この二重管を構成する請求項８または請求項９に記載の超電導ケーブル線路。
11. 前記二つの切断断熱管の切断端部に、この切断端部の曲げを矯正する矯正部を備える請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
12. 前記真空断熱管は、少なくとも内管が一点接地されている請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。

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