JP2018137070A - 超電導ケーブルの接続構造、及び超電導ケーブル用接続部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる超電導ケーブルの接続構造を提供する。【解決手段】段剥ぎされたケーブルコア端部に取り付けられる雄型部材と、雄型部材が挿入されるケーブル側凹部と、超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備える雌型部材と、断熱部とを備え、雄型部材は、超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部とを備える内側導電キャップ部と、ケーブルコアの外側導電層の端部に接続される外側導電部と、内側導電キャップ部と外側導電部とを絶縁状態で接続する端末側絶縁部とを備え、雌型部材は、ケーブル側凹部の一部が設けられ、内側導電キャップ部に接続される内側導体部と、外側導電部に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、内側導体部と外側導電接続筒部間に介在されて両者を電気的に絶縁する外側絶縁筒部とを備える超電導ケーブルの接続構造。【選択図】図１
Description
本発明は、超電導ケーブルの接続構造、及び超電導ケーブル用接続部材に関する。
代表的な超電導ケーブルとして、特許文献１に示す低温絶縁型のものがある。この超電導ケーブルは、フォーマの外周に順に超電導導体層、電気絶縁層、外側超電導層を有するケーブルコアと、このケーブルコアを収納すると共に液体窒素などの冷媒が充填される断熱管とを備える。超電導導体層や外側超電導層には、超電導線材が利用される。
超電導ケーブルの端部には、常電導機器や別の超電導ケーブルが接続される。
特許文献１は、低温絶縁型の超電導ケーブル同士を接続する中間接続構造として、各ケーブルコアに備えるフォーマ同士を接続する丸棒状の中心部を備える中間接続部材を備えるものを開示する。中心部には、超電導導体層同士、外側超電導層同士を接続する接続用超電導線材が挿通配置される配置孔が設けられている。この中間接続構造は、フォーマ同士を中心部で接続し、次に超電導導体層同士を接続用超電導線材で接続し、超電導導体層の接続箇所から中間接続部材の各端部に亘って、これらを覆うように補強絶縁部を形成し、次に外側超電導層同士を接続用超電導線材で接続する工程を経て構築される。
特許文献１は、低温絶縁型の超電導ケーブル同士を接続する中間接続構造として、各ケーブルコアに備えるフォーマ同士を接続する丸棒状の中心部を備える中間接続部材を備えるものを開示する。中心部には、超電導導体層同士、外側超電導層同士を接続する接続用超電導線材が挿通配置される配置孔が設けられている。この中間接続構造は、フォーマ同士を中心部で接続し、次に超電導導体層同士を接続用超電導線材で接続し、超電導導体層の接続箇所から中間接続部材の各端部に亘って、これらを覆うように補強絶縁部を形成し、次に外側超電導層同士を接続用超電導線材で接続する工程を経て構築される。
特許文献２は、超電導ケーブル同士の接続や、超電導ケーブルと常電導機器との接続に利用される接続ユニットを開示する。上記接続ユニットは、接続する各超電導ケーブルに備える超電導導体層が差し込まれる複数の差込口を備える導電ブロックと、導電ブロックを収納し、冷媒が充填される冷媒容器と、冷媒容器の外周を覆う断熱容器とを備える。
超電導導体層と、外側超電導層などの外側導電層とを備える超電導ケーブル同士の接続構造や、上記超電導ケーブルと常電導機器との接続構造として、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる構造が望まれる。
この理由の一つとして、ケーブルコアの端部において、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所とが相対的に固定されておらず、両者が相対的に移動可能である場合、超電導導体層と外側導電層との間に設けられる電気絶縁層や、接続箇所に設けられる補強絶縁層において電気絶縁強度が局所的に低下する可能性があることが挙げられる。
ここで、超電導ケーブルの運転に際して、液体窒素などの冷媒を超電導ケーブルの一端側から他端側に向かって一方向に導入する場合がある。この場合、一端側から徐々に冷却されるため、一端側部分は、他端側部分を引っ張るように熱収縮する。ケーブルコアの端部において超電導導体層と外側導電層との相対位置が固定されていなければ、上述の熱収縮時に熱収縮量の差や、ケーブルコアの移動に伴う断熱管との間に生じる摩擦力などに起因して、超電導導体層の端部に設けられる接続箇所と外側導電層の端部に設けられる接続箇所とが相対的に動くことができる。電気絶縁層や補強絶縁層は、通常、絶縁紙を巻回して形成される。このような電気絶縁層では、その内外の導体に対する密着力が、ＣＶケーブルに備える樹脂成形体の絶縁層に比較して弱く、ケーブル長さ方向の強度や剛性を十分に期待できない。そのため、上述の両接続箇所が相対的に動くと、電気絶縁層における端末処理がなされた箇所であって、異なる部材が組み合わされる箇所に、隙間や絶縁紙の重なりなどが生じ、この部分が電気絶縁強度の低下部分となる可能性がある。
別の理由の一つとして、交換や改修などでの解体及び再構築する場合において、再構築後に応力を管理し難くなることが挙げられる。
超電導ケーブルを一旦、冷却すると、昇温した際に、ケーブルコアの各部位には応力が残留する。上述の超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所とが相対移動可能な場合に、上記の残留応力がある状態で解体すると、ケーブルコアの部位間に相対的な変位が生じる可能性がある。この相対的な変位が生じたまま再接続し、再冷却すると、ケーブルコアの各部位における応力分布が解体前と変わる可能性があり、応力を管理し難くなる。
上述の中間接続部材を備える接続構造では、中間接続部材を中間接続箱（断熱容器）に対して固定するものの、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所とは中間接続部材に直接固定されておらず、相対的に移動可能といえる。上述の接続ユニットを備える接続構造では、外側超電導層が編組材を介して接続ユニットに接続されており、超電導導体層と外側超電導層とが相対的に移動可能といえる。
そこで、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる超電導ケーブルの接続構造を提供することを目的の一つとする。また、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる超電導ケーブル用接続部材を提供することを別の目的の一つとする。
本開示に係る超電導ケーブルの接続構造は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に設けられる超電導ケーブルの接続構造であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部に取り付けられる雄型部材と、
前記雄型部材が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備える雌型部材と、
前記超電導導体層の端部の外周に設けられる断熱部とを備え、
前記雄型部材は、
前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備え、
前記雌型部材は、
前記ケーブル側凹部の一部が設けられ、前記内側導電キャップ部と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電部に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記端末側絶縁部の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に設けられる超電導ケーブルの接続構造であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部に取り付けられる雄型部材と、
前記雄型部材が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備える雌型部材と、
前記超電導導体層の端部の外周に設けられる断熱部とを備え、
前記雄型部材は、
前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備え、
前記雌型部材は、
前記ケーブル側凹部の一部が設けられ、前記内側導電キャップ部と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電部に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記端末側絶縁部の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
本開示に係る超電導ケーブル用接続部材は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に取り付けられて、前記超電導ケーブルの接続対象との接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部において、前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備える。
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に取り付けられて、前記超電導ケーブルの接続対象との接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部において、前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備える。
別の本開示に係る超電導ケーブル用接続部材は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルと接続対象との間に介在されて、両者の接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備え、更に、
前記ケーブル側凹部の一部を構成し、前記超電導導体層の端部が挿入される導体凹部を備え、前記超電導導体層と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電層に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記電気絶縁層の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルと接続対象との間に介在されて、両者の接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備え、更に、
前記ケーブル側凹部の一部を構成し、前記超電導導体層の端部が挿入される導体凹部を備え、前記超電導導体層と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電層に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記電気絶縁層の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
上記の超電導ケーブルの接続構造は、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる。
上記の超電導ケーブル用接続部材は、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる。
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る超電導ケーブルの接続構造は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に設けられる超電導ケーブルの接続構造であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部に取り付けられる雄型部材と、
前記雄型部材が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備える雌型部材と、
前記超電導導体層の端部の外周に設けられる断熱部とを備え、
前記雄型部材は、
前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備え、
前記雌型部材は、
前記ケーブル側凹部の一部が設けられ、前記内側導電キャップ部と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電部に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記端末側絶縁部の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る超電導ケーブルの接続構造は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に設けられる超電導ケーブルの接続構造であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部に取り付けられる雄型部材と、
前記雄型部材が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備える雌型部材と、
前記超電導導体層の端部の外周に設けられる断熱部とを備え、
前記雄型部材は、
前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備え、
前記雌型部材は、
前記ケーブル側凹部の一部が設けられ、前記内側導電キャップ部と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電部に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記端末側絶縁部の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
上記雌型部材は、少なくとも一組のケーブル側凹部及び相手方凹部を備える。一組以上備えていれば、ケーブル側凹部の個数と相手方凹部の個数とが異なる場合、等しい場合のいずれでもよい。例えば、上記雌型部材が複数組のケーブル側凹部及び相手方凹部を備える場合、上記の超電導ケーブルの接続構造は、この組数に対応した雄型部材を備えることができる。
上記断熱部は、代表的には、外側絶縁筒部の外周に設けられる。また、上記断熱部は、雌型部材に一体に備える場合、雌型部材とは独立して備える場合のいずれでもよい。
上記断熱部は、代表的には、外側絶縁筒部の外周に設けられる。また、上記断熱部は、雌型部材に一体に備える場合、雌型部材とは独立して備える場合のいずれでもよい。
上記の超電導ケーブルの接続構造は、ケーブルコアに直接取り付けられる雄型部材と、この雄型部材とは独立した部材であり、雄型部材を電気的及び機械的に接続可能な雌型部材とを備える。
雄型部材は、内側導電キャップ部と端末側絶縁部と外側導電部とが同軸状に配置された部材であり、内側導電キャップ部の位置と外側導電部の位置とは端末側絶縁部によって規定されて実質的に変位しない。
雌型部材は、内側導体部と、外側絶縁筒部と、外側導電接続筒部とが同軸状に配置された部材であり、内側導体部の位置と外側導電接続筒部の位置とは、外側絶縁筒部によって規定されて実質的に変位しない。
雌型部材に雄型部材が差し込まれて、雄型部材と雌型部材との両部材が接続された状態では、両部材の相対位置が実質的に変動しない。
従って、雄型部材と雌型部材とが接続された状態では、ケーブルコアの端部に設けられる超電導導体層の接続箇所（直接には内側導電キャップ部との接続箇所）と外側導電層の接続箇所（直接には外側導電部との接続箇所）とは、端末側絶縁部によって相対位置が固定され、雌型部材がこの相対位置を実質的に変化させない。
雄型部材は、内側導電キャップ部と端末側絶縁部と外側導電部とが同軸状に配置された部材であり、内側導電キャップ部の位置と外側導電部の位置とは端末側絶縁部によって規定されて実質的に変位しない。
雌型部材は、内側導体部と、外側絶縁筒部と、外側導電接続筒部とが同軸状に配置された部材であり、内側導体部の位置と外側導電接続筒部の位置とは、外側絶縁筒部によって規定されて実質的に変位しない。
雌型部材に雄型部材が差し込まれて、雄型部材と雌型部材との両部材が接続された状態では、両部材の相対位置が実質的に変動しない。
従って、雄型部材と雌型部材とが接続された状態では、ケーブルコアの端部に設けられる超電導導体層の接続箇所（直接には内側導電キャップ部との接続箇所）と外側導電層の接続箇所（直接には外側導電部との接続箇所）とは、端末側絶縁部によって相対位置が固定され、雌型部材がこの相対位置を実質的に変化させない。
上記の超電導ケーブルの接続構造は、特定の雄型部材によって、上述のようにケーブルコアの端部に設けられる超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定でき、特定の雌型部材によって、雄型部材による相対位置の固定状態を維持して機械的接続、電気的接続を行える。そのため、上記の超電導ケーブルの接続構造は、以下のように超電導導体層と外側導電層とに相対的な移動を生じ得るような応力が作用した場合でも、両者の相対的な移動を抑制できる。従って、上記の超電導ケーブルの接続構造は、上述のケーブルコアの電気絶縁強度の低下部分が局所的に生じることを効果的に防止でき、電気絶縁特性に対する信頼性を高められる。このような上記の超電導ケーブルの接続構造は、低電圧・大電流用途は勿論、高電圧用途にも利用できる。上記の相対的な移動は、ケーブルコア長、布設ルートの高低差や曲がり部の有無、その位置関係などが影響すると共に、超電導ケーブルの冷却過程（通常、一方の側から冷媒が導入される）や昇温時の温度変化などによって生じる。上記の超電導ケーブルの接続構造は、ケーブルコア同士の接続にあたり、上記相対的な移動が問題になる場合に好適に利用できる。
また、上記の超電導ケーブルの接続構造は、雄型部材を取り付けた超電導ケーブルと雌型部材との接続と、接続対象と雌型部材との接続とを独立して取り扱える。ここで、上述の中間接続部材を備える接続構造、及び上述の接続ユニットを備える接続構造では、交換や改修などで解体する場合、超電導導体層の接続箇所の応力及び外側導電層の接続箇所の応力がそれぞれ開放される。また、上述の中間接続部材を用いた従来の中間接続構造について、交換や改修などで解体する場合、接続していた両超電導ケーブルが開放される。この開放によって、上述のようにケーブルコアの各部位間に相対的な変位が生じ、この相対的な変位に起因してケーブルコアの各部位の応力分布が変化するなどして、再冷却後、応力の管理が行い難くなる恐れがある。これに対して、上記の超電導ケーブルの接続構造では、上記解体の際に雌型部材から雄型部材を取り外しても、超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定したままとできる。上記の超電導ケーブルの接続構造を中間接続構造とし、一方の超電導ケーブルのケーブルコアを交換などする場合には、他方の超電導ケーブルのケーブルコアについては雄型部材を介して雌型部材に接続させたままとすることができる。そのため、再冷却後、上記他方の超電導ケーブルのケーブルコアにおける各部位の応力の管理を容易に行える。
更に、上述の中間接続部材を用いた従来の中間接続構造では、一方の超電導ケーブルのみを交換する場合であっても他方の超電導ケーブルの接続処理を再度行う必要がある。上述の接続ユニットを備える中間接続構造では、例えば一方の超電導ケーブルのみを交換する場合に他方の超電導ケーブルを接続ユニットに接続したままとすることができるものの、上述のように超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定する構造ではない。これに対して、上記の超電導ケーブルの接続構造は、上述のように超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置を固定できる上に、例えば中間接続構造とする場合に、一方の超電導ケーブルのみを交換や改修などする際に他方の超電導ケーブルを雌型部材に接続したままとしたり、雌型部材を交換する場合に各超電導ケーブルのケーブルコアに取り付けられた雄型部材を接続したままとしたりすることができる。上記の超電導ケーブルの接続構造は、雌型部材に雄型部材を差し込むことで、両部材を接続できるという簡単な構成であって施工性に優れ、新規構築も、上述のような再構築も容易により短時間で行える。
加えて、上記の超電導ケーブルの接続構造は、雌型部材に雄型部材を差し込む構成であるため、上述の中間接続部材の各端部に補強絶縁部を形成する場合に比較して、例えば電気絶縁部分におけるケーブル長手方向の長さを短くでき、この点で小型化にも寄与する。
（２）上記の超電導ケーブルの接続構造の一例として、前記雄型部材の内側導電キャップ部と、前記雌型部材の内側導体部及び前記外側導電接続筒部とは、前記冷媒が流入される冷媒孔を備え、
前記外側導電接続筒部の冷媒孔から、前記雄型部材の端末側絶縁部と前記雌型部材の外側絶縁筒部との間の空間及び前記内側導電キャップ部と前記内側導体部のケーブル側凹部を形成する内壁との間の空間を経て、前記内側導電キャップ部の冷媒孔及び前記内側導体部の冷媒孔に連続する冷媒流路を備える形態が挙げられる。
前記外側導電接続筒部の冷媒孔から、前記雄型部材の端末側絶縁部と前記雌型部材の外側絶縁筒部との間の空間及び前記内側導電キャップ部と前記内側導体部のケーブル側凹部を形成する内壁との間の空間を経て、前記内側導電キャップ部の冷媒孔及び前記内側導体部の冷媒孔に連続する冷媒流路を備える形態が挙げられる。
上記形態は、冷媒が雄型部材及び雌型部材の内部を流通できる。そのため、雄型部材や雌型部材の構成材料の少なくとも一部に常電導材料を含む場合に、この常電導部分を流通する冷媒によって冷却できる。常電導部分は、特に交流通電時、とりわけ大電流の通電時に温度上昇し得るものの、冷媒によって直接冷却されるため、常電導部分及び隣接する超電導導体層の温度上昇を抑制できる。従って、上記形態は、超電導状態を安定して維持できる。また、上記形態は、雄型部材や雌型部材の構成材料に、加工性や成形性などに優れるものが多い常電導材料を含むことができる。従って、上記形態は、雄型部材とケーブルコアとを接続し易い上に、雄型部材や雌型部材の製造性にも優れる。
（３）上記の超電導ケーブルの接続構造の一例として、前記雄型部材の内側導電キャップ部と前記雌型部材の内側導体部との組、及び前記雄型部材の外側導電部と前記雌型部材の外側導電接続筒部との組の少なくとも一方の組に、前記雌型部材に対して前記雄型部材を着脱自在とする機械的接続部を備える形態が挙げられる。
上記形態は、半田接続のように機械的接続と電気的接続とが一体になった着脱不可能な場合とは異なり、着脱自在な構成であるため、新規構築や再構築を容易に行える。
（４）上記の機械的接続部を備える（３）の超電導ケーブルの接続構造の一例として、前記機械的接続部とは独立した電気的接続部を備える形態が挙げられる。
上記形態は、機械的接続と電気的接続とを分離して行える上に、各部に適した構造を種々採用でき、利用し易い。
（５）本発明の一態様に係る超電導ケーブル用接続部材は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に取り付けられて、前記超電導ケーブルの接続対象との接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部において、前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備える。
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に取り付けられて、前記超電導ケーブルの接続対象との接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部において、前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備える。
上記の超電導ケーブル用接続部材は、代表的には、上記の本発明の一態様に係る超電導ケーブルの接続構造に備える雄型部材に相当し、雄型部材と同様な作用効果を奏する。特に、上記の超電導ケーブル用接続部材は、内側導電キャップ部に接続される超電導導体層の端部と外側導電層に接続される外側導電部の端部との相対位置を固定できる。
（６）本発明の一態様に係る超電導ケーブル用接続部材は、
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルと接続対象との間に介在されて、両者の接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備え、更に、
前記ケーブル側凹部の一部を構成し、前記超電導導体層の端部が挿入される導体凹部を備え、前記超電導導体層と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電層に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記電気絶縁層の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
この超電導ケーブル用接続部材は、少なくとも一組のケーブル側凹部及び相手方凹部を備える。一組以上備えていれば、ケーブル側凹部の個数と相手方凹部の個数が異なる場合、等しい場合のいずれでもよい。例えば、この超電導ケーブル用接続部材が複数組のケーブル側凹部及び相手方凹部を備える場合、この組数に対応した超電導ケーブルのケーブルコアを接続可能である。
超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルと接続対象との間に介在されて、両者の接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備え、更に、
前記ケーブル側凹部の一部を構成し、前記超電導導体層の端部が挿入される導体凹部を備え、前記超電導導体層と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電層に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記電気絶縁層の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える。
この超電導ケーブル用接続部材は、少なくとも一組のケーブル側凹部及び相手方凹部を備える。一組以上備えていれば、ケーブル側凹部の個数と相手方凹部の個数が異なる場合、等しい場合のいずれでもよい。例えば、この超電導ケーブル用接続部材が複数組のケーブル側凹部及び相手方凹部を備える場合、この組数に対応した超電導ケーブルのケーブルコアを接続可能である。
上記の超電導ケーブル用接続部材は、上述の雄型部材に相当する（５）の超電導ケーブル用接続部材と組み合わせて利用することが好ましい。この場合、（６）の超電導ケーブル用接続部材は、上記の本発明の一態様に係る超電導ケーブルの接続構造に備える雌型部材に相当し、雌型部材と同様な作用効果を奏する。代表的には、上記の超電導ケーブル用接続部材は、上述の（５）の超電導ケーブル用接続部材による超電導導体層の接続箇所と外側導電層の接続箇所との相対位置の固定状態を維持して、機械的接続、電気的接続を行える。
（７）上記（６）の超電導ケーブル用接続部材の一例として、前記外側導電接続筒部の外周に設けられる断熱部を備える形態が挙げられる。
上記形態は、断熱部を一体に備えるため、この超電導ケーブル用接続部材の外周に別途断熱部材を構築することなく、この超電導ケーブル用接続部材の内側に配置される超電導導体層などを冷却する冷媒を所定の温度に維持できる。また、上記形態の超電導ケーブル用接続部材を用いて超電導ケーブルの接続構造を再構築する際に、断熱部を実質的に再構築する必要が無い、又は軽い真空引きなどの簡単な操作程度とすることができて施工性に優れる。
［本発明の実施形態の詳細］
以下に図面を参照して、本発明の実施形態の具体例を説明する。図において同一符号は同一名称物を意味する。
以下に図面を参照して、本発明の実施形態の具体例を説明する。図において同一符号は同一名称物を意味する。
［実施形態１］
（全体構成）
図１〜図３を参照して、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を説明する。
実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、超電導ケーブルと接続対象とを接続する際に超電導ケーブルの端部に設けられる。この例の超電導ケーブルの接続構造１は、図４に示す低温絶縁型の超電導ケーブル１００，１００同士を接続する中間接続構造である。実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、接続される二つの超電導ケーブル１００，１００とは独立した、以下の二種の超電導ケーブル用接続部材を備えることを特徴の一つとする。一方の超電導ケーブル用接続部材は、接続される超電導ケーブル１００，１００にそれぞれ備えるケーブルコア１１０Ａ，１１０Ｂの端部に取り付けられる雄型部材２Ａ，２Ｂである。他方の超電導ケーブル用接続部材は、一方のケーブルコア１１０Ａの雄型部材２Ａが挿入されるケーブル側凹部３１と、接続対象である他方のケーブルコア１１０Ｂの雄型部材２Ｂが挿入される相手側凹部３０とを備える雌型部材３である。この例の雌型部材３は、ケーブル側凹部３１及び相手側凹部３０の組を一組備える。雄型部材２Ａ，２Ｂと雌型部材３との接続によって、ケーブルコア１１０Ａ，１１０Ｂと雌型部材３との間を電気的及び機械的に接続することができる。
（全体構成）
図１〜図３を参照して、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を説明する。
実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、超電導ケーブルと接続対象とを接続する際に超電導ケーブルの端部に設けられる。この例の超電導ケーブルの接続構造１は、図４に示す低温絶縁型の超電導ケーブル１００，１００同士を接続する中間接続構造である。実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、接続される二つの超電導ケーブル１００，１００とは独立した、以下の二種の超電導ケーブル用接続部材を備えることを特徴の一つとする。一方の超電導ケーブル用接続部材は、接続される超電導ケーブル１００，１００にそれぞれ備えるケーブルコア１１０Ａ，１１０Ｂの端部に取り付けられる雄型部材２Ａ，２Ｂである。他方の超電導ケーブル用接続部材は、一方のケーブルコア１１０Ａの雄型部材２Ａが挿入されるケーブル側凹部３１と、接続対象である他方のケーブルコア１１０Ｂの雄型部材２Ｂが挿入される相手側凹部３０とを備える雌型部材３である。この例の雌型部材３は、ケーブル側凹部３１及び相手側凹部３０の組を一組備える。雄型部材２Ａ，２Ｂと雌型部材３との接続によって、ケーブルコア１１０Ａ，１１０Ｂと雌型部材３との間を電気的及び機械的に接続することができる。
以下、図４を参照して、まず超電導ケーブル１００を説明し、次に雄型部材２，雌型部材３の詳細な構成、接続状態などを順に説明する。
（超電導ケーブル）
超電導ケーブル１００は、超電導導体層１１２と電気絶縁層１１３と外側導電層１１４とを備えるケーブルコア１１０と、ケーブルコア１１０を収納し、冷媒１３０が充填される断熱管１２０とを備える。超電導ケーブル１００は、超電導導体層１１２及び電気絶縁層１１３の双方が冷媒１３０に冷却される低温絶縁型ケーブルである。冷媒１３０は、液体窒素などの液体冷媒が代表的である。
超電導ケーブル１００は、超電導導体層１１２と電気絶縁層１１３と外側導電層１１４とを備えるケーブルコア１１０と、ケーブルコア１１０を収納し、冷媒１３０が充填される断熱管１２０とを備える。超電導ケーブル１００は、超電導導体層１１２及び電気絶縁層１１３の双方が冷媒１３０に冷却される低温絶縁型ケーブルである。冷媒１３０は、液体窒素などの液体冷媒が代表的である。
この例のケーブルコア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、外側導電層１１４、保護層１１５を同軸状に備える。また、この例の超電導ケーブル１００は、１本のケーブルコア１１０が一つの断熱管１２０に収納された単心ケーブルである。例えば、このような単心ケーブルを３本布設して、各単心ケーブルを各相の送電に利用する三相交流送電路、例えば低圧送電路などを構築することができる。超電導ケーブル１００は公知の構成を利用できる。
以下に、ケーブルコア１１０の一例を説明する。
以下に、ケーブルコア１１０の一例を説明する。
・ケーブルコア
・・フォーマ
フォーマ１１１は、超電導導体層１１２を支持する機能を有する。この例のフォーマ１１１は中実体である。中実体は、絶縁被覆を備える被覆金属線を撚り合わせた撚線などが挙げられる。その他のフォーマ１１１として、金属パイプなどの中空体であり、その内部空間を冷媒１３０の流路に利用するものが挙げられる。
・・フォーマ
フォーマ１１１は、超電導導体層１１２を支持する機能を有する。この例のフォーマ１１１は中実体である。中実体は、絶縁被覆を備える被覆金属線を撚り合わせた撚線などが挙げられる。その他のフォーマ１１１として、金属パイプなどの中空体であり、その内部空間を冷媒１３０の流路に利用するものが挙げられる。
・・超電導導体層
超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の外周に超電導線材をヘリカル巻きして形成された少なくとも１層の線材層を備える。超電導線材は、例えば酸化物超電導体を備えるテープ状線材が挙げられる。具体的には、Ｂｉ２２２３などのビスマス酸化物系銀シース線材やＲＥ１２３などの希土類酸化物系薄膜線材などが挙げられる。線材層の積層数は適宜選択できる。フォーマ１１１と超電導導体層１１２との間にクッション層（図示せず）などを設けることができる。
超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の外周に超電導線材をヘリカル巻きして形成された少なくとも１層の線材層を備える。超電導線材は、例えば酸化物超電導体を備えるテープ状線材が挙げられる。具体的には、Ｂｉ２２２３などのビスマス酸化物系銀シース線材やＲＥ１２３などの希土類酸化物系薄膜線材などが挙げられる。線材層の積層数は適宜選択できる。フォーマ１１１と超電導導体層１１２との間にクッション層（図示せず）などを設けることができる。
・・電気絶縁層
電気絶縁層１１３は、超電導導体層１１２とその外部との電気的絶縁を確保する。電気絶縁層１１３は、代表的には、絶縁材からなるテープを超電導導体層１１２の外周に巻回して積層することで形成される。絶縁材は、例えば、クラフト紙やＰＰＬＰ（登録商標；Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｐａｐｅｒ）といった半合成紙などの絶縁紙が挙げられる。
電気絶縁層１１３は、超電導導体層１１２とその外部との電気的絶縁を確保する。電気絶縁層１１３は、代表的には、絶縁材からなるテープを超電導導体層１１２の外周に巻回して積層することで形成される。絶縁材は、例えば、クラフト紙やＰＰＬＰ（登録商標；Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｐａｐｅｒ）といった半合成紙などの絶縁紙が挙げられる。
・・外側導電層
外側導電層１１４は、電気絶縁層１１３の外周に設けられ、導電材料から構成される層であり、電界遮蔽や接地に利用され、構成材料によっては電磁遮蔽機能なども有する。例えば、外側導電層１１４を超電導線材から構成される外側超電導層とする場合、電界遮蔽や接地の機能に加えて、超電導ケーブル１００を交流送電路に利用する場合には、外側導電層１１４を電磁遮蔽層に利用でき、直流送電路に利用する場合には、超電導導体層１１２を往路導体、外側導電層１１４を帰路導体などにも利用できる。外側導電層１１４は、常電導材料からなる層と、超電導材料からなる層との双方を備えることもできる。特に、外側導電層１１４を、超電導線材や常電導材料からなる線材を配した電流路とする場合、上記線材の巻付ピッチは、巻付径に対して長くすることが一般的である。巻付けピッチを長くすることは、外側導電層１１４に生じる冷却時応力に基づく相対的な挙動の一因となる。この相対的な挙動を抑制するためには、超電導導体層１１２の端部と外側導電層１１４の端部とを、絶縁材を介して固定する必要がある。実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１では、雄型部材２Ａ，２Ｂ及び雌型部材３を備えることで、上記相対的な挙動を抑制する。
外側導電層１１４は、電気絶縁層１１３の外周に設けられ、導電材料から構成される層であり、電界遮蔽や接地に利用され、構成材料によっては電磁遮蔽機能なども有する。例えば、外側導電層１１４を超電導線材から構成される外側超電導層とする場合、電界遮蔽や接地の機能に加えて、超電導ケーブル１００を交流送電路に利用する場合には、外側導電層１１４を電磁遮蔽層に利用でき、直流送電路に利用する場合には、超電導導体層１１２を往路導体、外側導電層１１４を帰路導体などにも利用できる。外側導電層１１４は、常電導材料からなる層と、超電導材料からなる層との双方を備えることもできる。特に、外側導電層１１４を、超電導線材や常電導材料からなる線材を配した電流路とする場合、上記線材の巻付ピッチは、巻付径に対して長くすることが一般的である。巻付けピッチを長くすることは、外側導電層１１４に生じる冷却時応力に基づく相対的な挙動の一因となる。この相対的な挙動を抑制するためには、超電導導体層１１２の端部と外側導電層１１４の端部とを、絶縁材を介して固定する必要がある。実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１では、雄型部材２Ａ，２Ｂ及び雌型部材３を備えることで、上記相対的な挙動を抑制する。
・・保護層
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（特に超電導導体層１１２）の機械的保護、外側導電層１１４と断熱管１２０との間の電気的絶縁の確保などを目的として設けられる。保護層１１５は、代表的には、上述の絶縁紙を外側導電層１１４の外周に巻回して積層することで形成される。
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（特に超電導導体層１１２）の機械的保護、外側導電層１１４と断熱管１２０との間の電気的絶縁の確保などを目的として設けられる。保護層１１５は、代表的には、上述の絶縁紙を外側導電層１１４の外周に巻回して積層することで形成される。
・断熱管
断熱管１２０は、内管１２１と外管１２２とを有する真空断熱管である。内管１２１の内部空間は、ケーブルコア１１０の収納空間であると共に、超電導導体層１１２や、外側超電導層を備える場合には、所定の電流条件において外側超電導層も超電導状態を維持するための冷媒１３０が過冷却状態で流通される流路に利用される。内管１２１及び外管１２２は、ステンレス鋼などの金属製のコルゲート管などが挙げられる。この例に示す断熱管１２０は、内管１２１と外管１２２との間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）を備えており、より高い断熱性を有する。断熱管１２０の外管１２２の外側には、ビニルやポリエチレンなどの防食材から構成される防食層１２４を備える。
断熱管１２０は、内管１２１と外管１２２とを有する真空断熱管である。内管１２１の内部空間は、ケーブルコア１１０の収納空間であると共に、超電導導体層１１２や、外側超電導層を備える場合には、所定の電流条件において外側超電導層も超電導状態を維持するための冷媒１３０が過冷却状態で流通される流路に利用される。内管１２１及び外管１２２は、ステンレス鋼などの金属製のコルゲート管などが挙げられる。この例に示す断熱管１２０は、内管１２１と外管１２２との間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）を備えており、より高い断熱性を有する。断熱管１２０の外管１２２の外側には、ビニルやポリエチレンなどの防食材から構成される防食層１２４を備える。
（超電導ケーブルの接続構造）
・雄型部材
雄型部材２は、超電導ケーブル１００の端部に取り付けられて、超電導ケーブル１００の接続対象（この例では別の超電導ケーブル１００）との接続に用いられる。雄型部材２は、図２に示すように有底筒状の部材であって、一端側（図２では左側）に向かって段差が高くなる段差形状である。詳しくは、雄型部材２は、超電導導体層１１２に電気的に接続される内側導電キャップ部２２と、外側導電層１１４の端部に電気的に接続される外側導電部２４と、内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とを電気的に絶縁した状態で接続する端末側絶縁部２３とを備える。内側導電キャップ部２２は、段剥ぎされたケーブルコア１１０の端部において、超電導導体層１１２が挿入される導体挿入部２２２を備える。この例の内側導電キャップ部２２は、接続対象との間に介在される接続部材の凹部（ここでは雌型部材３のケーブル側凹部３１の一部である導体凹部３２２）に挿入する突端部２２０を備える。この例の内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とは、端末側絶縁部２３によって同軸状に一体に保持されて、これら三つの部材を一体物として取り扱える。従って、雄型部材２は、段剥ぎされたケーブルコア１１０の端部に被せることで、容易に配置できる。
・雄型部材
雄型部材２は、超電導ケーブル１００の端部に取り付けられて、超電導ケーブル１００の接続対象（この例では別の超電導ケーブル１００）との接続に用いられる。雄型部材２は、図２に示すように有底筒状の部材であって、一端側（図２では左側）に向かって段差が高くなる段差形状である。詳しくは、雄型部材２は、超電導導体層１１２に電気的に接続される内側導電キャップ部２２と、外側導電層１１４の端部に電気的に接続される外側導電部２４と、内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とを電気的に絶縁した状態で接続する端末側絶縁部２３とを備える。内側導電キャップ部２２は、段剥ぎされたケーブルコア１１０の端部において、超電導導体層１１２が挿入される導体挿入部２２２を備える。この例の内側導電キャップ部２２は、接続対象との間に介在される接続部材の凹部（ここでは雌型部材３のケーブル側凹部３１の一部である導体凹部３２２）に挿入する突端部２２０を備える。この例の内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とは、端末側絶縁部２３によって同軸状に一体に保持されて、これら三つの部材を一体物として取り扱える。従って、雄型部材２は、段剥ぎされたケーブルコア１１０の端部に被せることで、容易に配置できる。
・・内側導電キャップ部
内側導電キャップ部２２は、図２に示すように、有底筒状（代表的には有底円筒状）であり、一端側（図２では左側）に開口部を有する止まり穴が設けられている。この止まり穴を超電導導体層１１２の端部が挿入される導体挿入部２２２とする。導体挿入部２２２の内周形状、大きさは、超電導導体層１１２の端部に対応した形状、大きさであって、超電導導体層１１２の端部が挿入可能な大きさとする。
内側導電キャップ部２２は、図２に示すように、有底筒状（代表的には有底円筒状）であり、一端側（図２では左側）に開口部を有する止まり穴が設けられている。この止まり穴を超電導導体層１１２の端部が挿入される導体挿入部２２２とする。導体挿入部２２２の内周形状、大きさは、超電導導体層１１２の端部に対応した形状、大きさであって、超電導導体層１１２の端部が挿入可能な大きさとする。
内側導電キャップ部２２の他端側には、雌型部材３に設けられたケーブル側凹部３１の一部を構成する導体凹部３２２に挿入される突端部２２０を備える。この例の突端部２２０は、一端側に導体挿入部２２２の一部、他端側（図２では右側、先端側）に超電導導体層１１２の端部から露出されるフォーマ１１１の端部を固定するフォーマ固定部を一体に備える。
その他、この例の内側導電キャップ部２２は、冷媒１３０が流入される冷媒孔２２３を備える。冷媒孔２２３の詳細は、後述の冷媒流路の項で説明する。
〔接続状態〕
内側導電キャップ部２２と超電導導体層１１２とは、例えば半田などの接合材を利用することで接続できる。この場合、内側導電キャップ部２２の外周から導体挿入部２２２を形成する内壁面に至る接合材の導入孔（図示せず）を設けると、上記内壁面と超電導導体層１１２の端部との間に接合材を均一的にかつ容易に配置できる。内側導電キャップ部２２とフォーマ１１１とは、例えばフォーマ１１１の端部を挿入する挿入孔を導体挿入部２２２に連続して備えておき、フォーマ１１１の端部をこの挿入孔に挿入した状態で圧縮することで接続できる（図２の実線は圧縮後の状態、二点鎖線は圧縮前の状態を例示する）。内側導電キャップ部２２にフォーマ１１１が圧縮接続され、超電導導体層１１２が上記接合材によって接合されることで、所定の接続強度が得られる。
内側導電キャップ部２２と超電導導体層１１２とは、例えば半田などの接合材を利用することで接続できる。この場合、内側導電キャップ部２２の外周から導体挿入部２２２を形成する内壁面に至る接合材の導入孔（図示せず）を設けると、上記内壁面と超電導導体層１１２の端部との間に接合材を均一的にかつ容易に配置できる。内側導電キャップ部２２とフォーマ１１１とは、例えばフォーマ１１１の端部を挿入する挿入孔を導体挿入部２２２に連続して備えておき、フォーマ１１１の端部をこの挿入孔に挿入した状態で圧縮することで接続できる（図２の実線は圧縮後の状態、二点鎖線は圧縮前の状態を例示する）。内側導電キャップ部２２にフォーマ１１１が圧縮接続され、超電導導体層１１２が上記接合材によって接合されることで、所定の接続強度が得られる。
内側導電キャップ部２２の導体挿入部２２２を形成する内壁面と超電導導体層１１２とが上述の接合材などを介して接合されることで、内側導電キャップ部２２と超電導導体層１１２とが電気的に接続される。内側導電キャップ部２２の一部（ここでは突端部２２０）が雌型部材３の導体凹部３２２に挿入され、導体凹部３２２を形成する内壁面に設けられた電気的接続部３２０（後述）に接触することで、内側導電キャップ部２２と雌型部材３の内側導体部３２とが電気的に接続される。このようにケーブルコア１１０Ａの端部に接続された雄型部材２Ａを介して、ケーブルコア１１０Ａの超電導導体層１１２と雌型部材３の内側導体部３２との間が電気的に接続される。
〔構成材料〕
内側導電キャップ部２２の構成材料は、例えば、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金といった常電導材料が挙げられる。これらの金属は、導電性に優れる上に、加工性や成形性にも優れて、上述の圧縮なども可能であり、利用し易い。上記構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
内側導電キャップ部２２の構成材料は、例えば、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金といった常電導材料が挙げられる。これらの金属は、導電性に優れる上に、加工性や成形性にも優れて、上述の圧縮なども可能であり、利用し易い。上記構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
・・外側導電部
外側導電部２４は、筒状（代表的には円筒状）であり、外側導電層１１４が挿入される。外側導電部２４の内周形状、大きさは、外側導電層１１４の端部に対応した形状、大きさであって、外側導電層１１４の端部が挿入可能な大きさとする。
外側導電部２４は、筒状（代表的には円筒状）であり、外側導電層１１４が挿入される。外側導電部２４の内周形状、大きさは、外側導電層１１４の端部に対応した形状、大きさであって、外側導電層１１４の端部が挿入可能な大きさとする。
外側導電部２４と外側導電層１１４との接続には、上述の内側導電キャップ部２２と超電導導体層１１２との接合と同様に、半田などの接合材を利用することができる。外側導電部２４の内外に貫通する導入孔を設け、この導入孔から外側導電部２４内に接合材を供給することもできる。
〔接続状態〕
外側導電部２４の内周面と外側導電層１１４とが上述の接合材などを介して接合されることで、外側導電部２４と外側導電層１１４とが電気的に接続される。外側導電部２４が雌型部材３のケーブル側凹部３１に挿入され、外側導電接続筒部３４における外側接続端部３４４の内周面に設けられた電気的接続部３４０（後述）に接触することで、外側導電部２４と外側導電接続筒部３４とが電気的に接続される。このようにケーブルコア１１０Ａの端部に接続された雄型部材２Ａを介して、ケーブルコア１１０Ａの外側導電層１１４と雌型部材３の外側導電接続筒部３４との間が電気的に接続される。
外側導電部２４の内周面と外側導電層１１４とが上述の接合材などを介して接合されることで、外側導電部２４と外側導電層１１４とが電気的に接続される。外側導電部２４が雌型部材３のケーブル側凹部３１に挿入され、外側導電接続筒部３４における外側接続端部３４４の内周面に設けられた電気的接続部３４０（後述）に接触することで、外側導電部２４と外側導電接続筒部３４とが電気的に接続される。このようにケーブルコア１１０Ａの端部に接続された雄型部材２Ａを介して、ケーブルコア１１０Ａの外側導電層１１４と雌型部材３の外側導電接続筒部３４との間が電気的に接続される。
〔構成材料〕
外側導電部２４の構成材料は、例えば、内側導電キャップ部２２の構成材料の項で説明した常電導材料が挙げられる。外側導電層１１４が超電導材料を含む場合、外側導電部２４の構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
外側導電部２４の構成材料は、例えば、内側導電キャップ部２２の構成材料の項で説明した常電導材料が挙げられる。外側導電層１１４が超電導材料を含む場合、外側導電部２４の構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
・・端末側絶縁部
端末側絶縁部２３は、有底筒状（代表的には円筒状）であり、その底部の中央に内側導電キャップ部２２が接続され、開口側に外側導電部２４が接続される。そして、端末側絶縁部２３は、ケーブルコア１１０の長手方向に、端末側絶縁部２３、内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とを電気的に絶縁した状態で一体に保持する。この端末側絶縁部２３は、内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とが端末側絶縁部２３の軸方向に所定の絶縁距離となるように配置された状態を維持して、両者の位置決め部材としても機能する。また、端末側絶縁部２３は、段剥ぎされたケーブルコア１１０の端部に雄型部材２を取り付けた際、露出される電気絶縁層１１３の外周を囲むように配置される（図３の左図）。
端末側絶縁部２３は、有底筒状（代表的には円筒状）であり、その底部の中央に内側導電キャップ部２２が接続され、開口側に外側導電部２４が接続される。そして、端末側絶縁部２３は、ケーブルコア１１０の長手方向に、端末側絶縁部２３、内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とを電気的に絶縁した状態で一体に保持する。この端末側絶縁部２３は、内側導電キャップ部２２と外側導電部２４とが端末側絶縁部２３の軸方向に所定の絶縁距離となるように配置された状態を維持して、両者の位置決め部材としても機能する。また、端末側絶縁部２３は、段剥ぎされたケーブルコア１１０の端部に雄型部材２を取り付けた際、露出される電気絶縁層１１３の外周を囲むように配置される（図３の左図）。
このような端末側絶縁部２３は、内側導電キャップ部２２に接続される超電導導体層１１２の露出箇所と、外側導電部２４に接続される外側導電層１１４の露出箇所との間の電気絶縁距離を、ケーブルコア１１０の長手方向に沿って確保する部材として機能する。所定の電気絶縁距離となるように、端末側絶縁部２３の大きさ（長さ、直径など）を調整する。端末側絶縁部２３の厚さは、所定の絶縁特性を満たし、ケーブル側凹部３１に挿入可能な範囲かつ必要とされる機械的強度を満たす範囲で適宜選択できる。
この例の端末側絶縁部２３は、ケーブルコア１１０の端部に雄型部材２を取り付けた際、図３の左図に示すように端末側絶縁部２３と電気絶縁層１１３との間に所定の隙間が設けられる形状、大きさを有する。この隙間には、電気絶縁層１１３に含浸された冷媒１３０が電気絶縁層１１３を介して充填される（図１）。端末側絶縁部２３の内外に貫通する貫通孔（図示せず）を設けて、この貫通孔から上記隙間に冷媒１３０が導入される構成とすることができる。複数の貫通孔を設けると、端末側絶縁部２３の内外に冷媒１３０を流通でき、後述するように中間接続構造の内部に冷媒１３０を流通させる場合でも、局所的な流通圧力差が生じ難く、良好に流通できる。冷媒１３０の流通には、循環供給システム（図示せず）を併設しておき、所定の温度に冷却された冷媒１３０が超電導ケーブル１００や接続構造１に導入されるように構成するとよい。その他、上記隙間が設けられる構成では、端末側絶縁部２３にケーブルコア１１０を容易に挿入でき、作業性にも優れる。端末側絶縁部２３と電気絶縁層１１３との間にスペーサ（図示せず）を設けると、上記隙間をより確実に維持できる。上記スペーサを両者の位置決めに利用できる場合がある。
又は、ケーブルコア１１０の端部に雄型部材２を取り付けた際、端末側絶縁部２３の内周面の少なくとも一部と電気絶縁層１１３とが接触する形状や大きさである端末側絶縁部２３とすることもできる。
〔構成材料〕
端末側絶縁部２３は、上述のように冷媒１３０に接触するため、その構成材料は、冷媒温度でも使用可能な電気絶縁材料が挙げられる。例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの各種の樹脂が挙げられる。上記構成材料をエポキシ樹脂などの樹脂成分とガラス繊維などの強化成分とを含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などとすると強度にも優れる。上述の樹脂を含む場合、端末側絶縁部２３の成形時に内側導電キャップ部２２と外側導電部２４との少なくとも一方を一体成型することができる。その他、接着剤を用いたり、機械的に係合可能な構成としたりするなどによって、内側導電キャップ部２２及び外側導電部２４と端末側絶縁部２３とを備える雄型部材２を容易に製造できる。
端末側絶縁部２３は、上述のように冷媒１３０に接触するため、その構成材料は、冷媒温度でも使用可能な電気絶縁材料が挙げられる。例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの各種の樹脂が挙げられる。上記構成材料をエポキシ樹脂などの樹脂成分とガラス繊維などの強化成分とを含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などとすると強度にも優れる。上述の樹脂を含む場合、端末側絶縁部２３の成形時に内側導電キャップ部２２と外側導電部２４との少なくとも一方を一体成型することができる。その他、接着剤を用いたり、機械的に係合可能な構成としたりするなどによって、内側導電キャップ部２２及び外側導電部２４と端末側絶縁部２３とを備える雄型部材２を容易に製造できる。
・雌型部材
雌型部材３は、超電導ケーブル１００と接続対象（ここでは別の超電導ケーブル１００）との間に介在されて、両者の接続に用いられるものであり、段剥ぎされたケーブルコア１１０Ａの端部が挿入されるケーブル側凹部３１と、上記接続対象が挿入される相手側凹部３０（図１）とを備える。この例の雌型部材３は、ケーブルコア１１０Ａの端部が直接挿入されるのではなく、この端部に取り付けられた雄型部材２Ａがケーブル側凹部３１に挿入される。相手側凹部３０も同様であり、別の超電導ケーブル１００に備えるケーブルコア１１０Ｂの端部に取り付けられた雄型部材２Ｂが挿入される。
雌型部材３は、超電導ケーブル１００と接続対象（ここでは別の超電導ケーブル１００）との間に介在されて、両者の接続に用いられるものであり、段剥ぎされたケーブルコア１１０Ａの端部が挿入されるケーブル側凹部３１と、上記接続対象が挿入される相手側凹部３０（図１）とを備える。この例の雌型部材３は、ケーブルコア１１０Ａの端部が直接挿入されるのではなく、この端部に取り付けられた雄型部材２Ａがケーブル側凹部３１に挿入される。相手側凹部３０も同様であり、別の超電導ケーブル１００に備えるケーブルコア１１０Ｂの端部に取り付けられた雄型部材２Ｂが挿入される。
この例の雌型部材３は、図１に示すように筒状部材（代表的には円筒状）であり、その軸を対称軸として、線対称な形状である。また、この例の雌型部材３に設けられる貫通孔はその全長に亘って一様な大きさ（直径）ではなく、その軸方向の中心部分が最も小さく（小径であり）、開口部側に向かうにつれて段階的に大きい（大径である）という階段状の孔である（図３の右図も参照）。これらの孔を形成する内面にはそれぞれ、ケーブルコア１１０を構成する異なる部材が接続される。
詳しくは、雌型部材３は、ケーブル側凹部３１の一部を構成し、超電導導体層１１２の端部（この例では直接的には雄型部材２Ａの内側導電キャップ部２２）が挿入される導体凹部３２２を備え、超電導導体層１１２（同）と電気的に接続される内側導体部３２と、外側導電層１１４（この例では直接的には雄型部材２Ａの外側導電部２４）に電気的に接続される外側導電接続筒部３４と、内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との間に介在されて両者を電気的に絶縁する外側絶縁筒部３３とを備える。この例の雌型部材３は、更に外側導電接続筒部３４の外周に設けられる断熱部３６を一体に備える。この例の雌型部材３は、内周側から順に、内側導体部３２、外側絶縁筒部３３、外側導電接続筒部３４、断熱部３６が同軸に設けられた一体物であり、取り扱い易い。雌型部材３のケーブル側凹部３１、相手側凹部３０にはそれぞれ、ケーブルコア１１０Ａの端部に取り付けられた雄型部材２Ａ，ケーブルコア１１０Ｂの端部に取り付けられた雄型部材２Ｂを容易に差し込める。一方を差し込んだ状態で、他方の着脱を行うこともできる。
・・内側導体部
内側導体部３２は、棒状体の各端面に開口部を有する導体凹部３２２，３２２がそれぞれ設けられている。各導体凹部３２２，３２２には、雄型部材２の内側導電キャップ部２２（特に突端部２２０）が挿入されるため、各導体凹部３２２，３２２の内周形状、大きさは、突端部２２０に対応した形状、大きさで、突端部２２０が挿入可能な大きさとする。この例では各導体凹部３２２，３２２を形成する内壁面に電気的接続部３２０が設けられた状態で、突端部２２０における端末側絶縁部２３に近い側の領域の一部が挿入可能なように導体凹部３２２の形状、大きさを調整している。導体凹部３２２に内側導電キャップ部２２が挿入されると、上述のように、電気的接続部３２０を介して、内側導体部３２と内側導電キャップ部２２とが電気的に接続される。
内側導体部３２は、棒状体の各端面に開口部を有する導体凹部３２２，３２２がそれぞれ設けられている。各導体凹部３２２，３２２には、雄型部材２の内側導電キャップ部２２（特に突端部２２０）が挿入されるため、各導体凹部３２２，３２２の内周形状、大きさは、突端部２２０に対応した形状、大きさで、突端部２２０が挿入可能な大きさとする。この例では各導体凹部３２２，３２２を形成する内壁面に電気的接続部３２０が設けられた状態で、突端部２２０における端末側絶縁部２３に近い側の領域の一部が挿入可能なように導体凹部３２２の形状、大きさを調整している。導体凹部３２２に内側導電キャップ部２２が挿入されると、上述のように、電気的接続部３２０を介して、内側導体部３２と内側導電キャップ部２２とが電気的に接続される。
その他、この例の内側導体部３２は、各導体凹部３２２，３２２を形成する内底面に連通する貫通孔を備え、この貫通孔を冷媒１３０が流入される冷媒孔３２３とする。冷媒孔３２３の詳細は、後述の冷媒流路の項で説明する。
〔構成材料〕
内側導体部３２の構成材料は、内側導電キャップ部２２の構成材料の項で説明した常電導材料が挙げられる。上記構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
内側導体部３２の構成材料は、内側導電キャップ部２２の構成材料の項で説明した常電導材料が挙げられる。上記構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
・・外側導電接続筒部
外側導電接続筒部３４は、その長手方向の中央部分に外側絶縁筒部３３を一体に保持し、この外側絶縁筒部３３を介して内側導体部３２に一体化される。外側導電接続筒部３４における外側絶縁筒部３３を覆っておらず露出される各端部には、雄型部材２の外側導電部２４が挿入されて接続される。この端部を外側導電部２４が電気的に接続される外側接続端部３４４とする。外側接続端部３４４の内周形状、大きさは、外側導電部２４に対応した形状、大きさであって、外側接続端部３４４の内周面に電気的接続部３４０が設けられた状態で外側導電部２４が挿入可能な大きさとする。外側導電接続筒部３４に外側導電部２４が挿入されると、上述のように、電気的接続部３４０を介して、外側導電接続筒部３４と外側導電部２４とが電気的に接続される。
外側導電接続筒部３４は、その長手方向の中央部分に外側絶縁筒部３３を一体に保持し、この外側絶縁筒部３３を介して内側導体部３２に一体化される。外側導電接続筒部３４における外側絶縁筒部３３を覆っておらず露出される各端部には、雄型部材２の外側導電部２４が挿入されて接続される。この端部を外側導電部２４が電気的に接続される外側接続端部３４４とする。外側接続端部３４４の内周形状、大きさは、外側導電部２４に対応した形状、大きさであって、外側接続端部３４４の内周面に電気的接続部３４０が設けられた状態で外側導電部２４が挿入可能な大きさとする。外側導電接続筒部３４に外側導電部２４が挿入されると、上述のように、電気的接続部３４０を介して、外側導電接続筒部３４と外側導電部２４とが電気的に接続される。
その他、この例の外側導電接続筒部３４は、冷媒１３０が流入される冷媒孔３４３を備える。冷媒孔３４３の詳細は、後述の冷媒流路の項で説明する。
〔構成材料〕
外側導電接続筒部３４の構成材料は、内側導電キャップ部２２の構成材料の項で説明した常電導材料が挙げられる。上記構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
外側導電接続筒部３４の構成材料は、内側導電キャップ部２２の構成材料の項で説明した常電導材料が挙げられる。上記構成材料の一部に超電導材料を含むことができる。
・・外側絶縁筒部
外側絶縁筒部３３は、その長手方向の中央部分に内側導体部３２を一体に保持する。外側絶縁筒部３３において、内側導体部３２を覆わず、内側導体部３２の端部から開口部に至り、内側に向かって露出される各端部を、雄型部材２の端末側絶縁部２３の外周（ここではケーブルコア１１０の電気絶縁層１１３の外周でもある）に配置される外側絶縁端部３３３とする。内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との間に、外側絶縁筒部３３の中央部分が介在される。内側導体部３２の端部近傍と外側導電接続筒部３４の外側接続端部３４４との間に、外側絶縁端部３３３が介在される。外側絶縁筒部３３の中央部分の厚さ、外側接続端部３４４の長さに応じて、内側導体部３２と外側導電接続筒部３４とを電気的に絶縁する。外側絶縁筒部３３は、外側導電接続筒部３４の軸方向の中心近くに内側導体部３２に位置するように両者を維持して、内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との位置決め部材としても機能する。
外側絶縁筒部３３は、その長手方向の中央部分に内側導体部３２を一体に保持する。外側絶縁筒部３３において、内側導体部３２を覆わず、内側導体部３２の端部から開口部に至り、内側に向かって露出される各端部を、雄型部材２の端末側絶縁部２３の外周（ここではケーブルコア１１０の電気絶縁層１１３の外周でもある）に配置される外側絶縁端部３３３とする。内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との間に、外側絶縁筒部３３の中央部分が介在される。内側導体部３２の端部近傍と外側導電接続筒部３４の外側接続端部３４４との間に、外側絶縁端部３３３が介在される。外側絶縁筒部３３の中央部分の厚さ、外側接続端部３４４の長さに応じて、内側導体部３２と外側導電接続筒部３４とを電気的に絶縁する。外側絶縁筒部３３は、外側導電接続筒部３４の軸方向の中心近くに内側導体部３２に位置するように両者を維持して、内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との位置決め部材としても機能する。
このような外側絶縁筒部３３（特に外側接続端部３４４）は、超電導導体層１１２の露出箇所が接続される雄型部材２の内側導電キャップ部２２と、外側導電層１１４の露出箇所が接続される外側導電部２４との間の電気絶縁距離を、ケーブルコア１１０の長手方向に沿って確保する部材として機能する。所定の電気絶縁距離となるように、外側絶縁筒部３３の大きさ（長さ、直径、中央部分の厚さなど）、外側絶縁端部３３３の露出長さなどを調整する。外側絶縁端部３３３の厚さは、所定の絶縁特性を満たし、雄型部材２が挿入可能な範囲で適宜選択できる。
この例の外側絶縁筒部３３は、雄型部材２を雌型部材３に差し込んだ際、外側絶縁端部３３３と、雄型部材２の端末側絶縁部２３との間に所定の隙間が設けられる形状、大きさを有する。この隙間には冷媒１３０が充填され、上記隙間は、後述するように冷媒流路に利用される。上記隙間が設けられる構成では、外側絶縁筒部３３に雄型部材２を容易に挿入でき、作業性にも優れる。外側絶縁端部３３３と端末側絶縁部２３との間にスペーサ（図示せず）を設けると、上記隙間をより確実に維持できる。上記スペーサを両者の位置決めに利用できる場合がある。
又は、外側絶縁筒部３３の内周面の少なくとも一部と端末側絶縁部２３とが接触する形状、大きさである外側絶縁筒部３３とすることもできる。
〔構成材料〕
外側絶縁筒部３３は、上述のように冷媒１３０に接触することから、その構成材料は、端末側絶縁部２３の構成材料の項で説明した電気絶縁材料が挙げられる。端末側絶縁部２３と同様に、上述の樹脂を含む場合、外側絶縁筒部３３の成形時に内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との少なくとも一方を一体成型することができる。その他、接着剤を用いたり、機械的に係合可能な構成としたりするなどによって、内側導体部３２及び外側導電接続筒部３４と外側絶縁筒部３３とを備える雌型部材３を容易に製造できる。
外側絶縁筒部３３は、上述のように冷媒１３０に接触することから、その構成材料は、端末側絶縁部２３の構成材料の項で説明した電気絶縁材料が挙げられる。端末側絶縁部２３と同様に、上述の樹脂を含む場合、外側絶縁筒部３３の成形時に内側導体部３２と外側導電接続筒部３４との少なくとも一方を一体成型することができる。その他、接着剤を用いたり、機械的に係合可能な構成としたりするなどによって、内側導体部３２及び外側導電接続筒部３４と外側絶縁筒部３３とを備える雌型部材３を容易に製造できる。
・・断熱部
断熱部３６は、超電導導体層１１２の端部を冷却する冷媒１３０が充填される箇所（ここでは後述の冷媒流路）の外周に設けられて、冷媒１３０に外部からの侵入熱が及ぶことを抑制する。ここで、雌型部材３のケーブル側凹部３１には、ケーブルコア１１０Ａの超電導導体層１１２、外側導電層１１４の一例である外側超電導層が挿入配置されるため、これらを冷却する冷媒１３０が充填される。断熱部３６によって、冷媒１３０の温度上昇を抑制して、所定の低温を維持し易くすることができる。
断熱部３６は、超電導導体層１１２の端部を冷却する冷媒１３０が充填される箇所（ここでは後述の冷媒流路）の外周に設けられて、冷媒１３０に外部からの侵入熱が及ぶことを抑制する。ここで、雌型部材３のケーブル側凹部３１には、ケーブルコア１１０Ａの超電導導体層１１２、外側導電層１１４の一例である外側超電導層が挿入配置されるため、これらを冷却する冷媒１３０が充填される。断熱部３６によって、冷媒１３０の温度上昇を抑制して、所定の低温を維持し易くすることができる。
断熱部３６は、真空断熱容器とすると断熱性に優れて好ましい。真空断熱容器は、例えば、ステンレス鋼などの金属製の筒状容器が挙げられる。真空断熱容器の真空度を超電導ケーブル１００の断熱管１２０と同程度としたり、真空断熱容器内に上述の断熱材（図示せず）を備えたりすると、断熱性により優れる。
断熱部３６に超電導ケーブル１００の断熱管１２０との接続部（図示せず）を備えて、ボルトなどの締結部材を用いた接続や溶接などが可能な構成とすると、施工性に優れる。その他、断熱部３６の長さを外側導電接続筒部３４よりも長くすることができる。この場合、断熱部３６と断熱管１２０とを断熱管１２０の径方向に重複させられて、断熱性を高められる。図１に示すように断熱部３６の長さと外側導電接続筒部３４の長さとを同等にすることができる。
・・絶縁部材
断熱部３６が上述のように金属材料で構成される場合、断熱部３６と外側導電接続筒部３４とを電気的に絶縁する介在絶縁部３５を備えることができる。この例の介在絶縁部３５は、断熱部３６の全長に及ぶ長さの筒状体である。介在絶縁部３５の構成材料は、例えば端末側絶縁部２３の構成材料の項で説明した電気絶縁材料が挙げられる。
断熱部３６が上述のように金属材料で構成される場合、断熱部３６と外側導電接続筒部３４とを電気的に絶縁する介在絶縁部３５を備えることができる。この例の介在絶縁部３５は、断熱部３６の全長に及ぶ長さの筒状体である。介在絶縁部３５の構成材料は、例えば端末側絶縁部２３の構成材料の項で説明した電気絶縁材料が挙げられる。
・冷媒流路
雄型部材２には、ケーブルコア１１０の超電導導体層１１２や、外側導電層１１４の一例である外側超電導層が接続され得るため、これらを冷媒１３０によって冷却して、超電導状態に維持する必要がある。一方、雄型部材２は、代表的には常電導材料で構成される内側導電キャップ部２２及び外側導電部２４を備える。雌型部材３は、この内側導電キャップ部２２及び外側導電部２４が接続され、代表的には常電導材料で構成される内側導体部３２及び外側導電接続筒部３４を備える。これらの常電導材料で構成される部材は、交流通電時などに発熱し、冷媒１３０を加熱し得る。従って、雄型部材２の内外、雌型部材３内に冷媒１３０が流通可能な空間を有することが好ましい。この例の雄型部材２は、上述のように内側導電キャップ部２２に冷媒孔２２３を備えると共に、端末側絶縁部２３とケーブルコア１１０の電気絶縁層１１３との間に空間が形成される構成である。この例の雌型部材３は、内側導体部３２に冷媒孔３２３を、外側導電接続筒部３４の外側接続端部３４４に冷媒孔３４３を備える。また、雄型部材２を雌型部材３に差し込んだ際、端末側絶縁部２３と外側絶縁筒部３３との間に空間が形成されるように、両部材２，３が構成されている。
雄型部材２には、ケーブルコア１１０の超電導導体層１１２や、外側導電層１１４の一例である外側超電導層が接続され得るため、これらを冷媒１３０によって冷却して、超電導状態に維持する必要がある。一方、雄型部材２は、代表的には常電導材料で構成される内側導電キャップ部２２及び外側導電部２４を備える。雌型部材３は、この内側導電キャップ部２２及び外側導電部２４が接続され、代表的には常電導材料で構成される内側導体部３２及び外側導電接続筒部３４を備える。これらの常電導材料で構成される部材は、交流通電時などに発熱し、冷媒１３０を加熱し得る。従って、雄型部材２の内外、雌型部材３内に冷媒１３０が流通可能な空間を有することが好ましい。この例の雄型部材２は、上述のように内側導電キャップ部２２に冷媒孔２２３を備えると共に、端末側絶縁部２３とケーブルコア１１０の電気絶縁層１１３との間に空間が形成される構成である。この例の雌型部材３は、内側導体部３２に冷媒孔３２３を、外側導電接続筒部３４の外側接続端部３４４に冷媒孔３４３を備える。また、雄型部材２を雌型部材３に差し込んだ際、端末側絶縁部２３と外側絶縁筒部３３との間に空間が形成されるように、両部材２，３が構成されている。
その結果、図１の黒色矢印で示すように、一方の超電導ケーブル１００の断熱管１２０（図１では図示せず）内からの冷媒１３０は、一方の雄型部材２Ａの外側導電接続筒部３４に設けられた冷媒孔３４３から、雄型部材２Ａの端末側絶縁部２３と雌型部材３の外側絶縁筒部３３との間の空間及び内側導電キャップ部２２と内側導体部３２の導体凹部３２２を形成する内壁との間の空間を経て、内側導電キャップ部２２の冷媒孔２２３及び内側導体部３２の冷媒孔３２３に連続する冷媒流路を形成する。この例の冷媒流路は、更に、内側導体部３２の冷媒孔３２３を経て、他方の雄型部材２Ｂに備える内側導電キャップ部２２の冷媒孔２２３、この内側導電キャップ部２２と雌型部材３の導体凹部３２２（図１の右側）との間、雄型部材２Ｂの端末側絶縁部２３と雌型部材３の外側絶縁筒部３３との間、外側導電接続筒部３４の冷媒孔３４３（同）を順に経て、他方の超電導ケーブル１００の断熱管１２０内に連続する。この冷媒流路では、冷媒１３０が一方の超電導ケーブル側から他方の超電導ケーブル側に一方向に流通する。
冷媒孔２２３，３２３，３４３の形状、大きさ、個数などは適宜選択できる。図１では、冷媒孔２２３，３４３が縦断面Ｌ字状である場合を例示するが、各部材の端面と周面とを繋ぐ斜めの孔などとすることもできる。Ｌ字状の冷媒孔は、その開口部を各部材の端面と周面とに設けるため加工し易い上に、電気的接続部３２０，３４０を迂回する位置に開口部を設け易い。図１に示す冷媒孔２２３の各開口部（内側導電キャップ部２２の周面側の開口部及び端面側の開口部）は、電気的接続部３２０と実質的に干渉しない位置に設けられている。
各部材に備える一つあたりの冷媒孔の断面積を大きくしたり、小さい場合でも個数を多くしたりすれば、流通抵抗を小さくでき、冷媒１３０を流通させ易いため、冷媒１３０の温度上昇も抑制し易い。複数の小さい冷媒孔を備える場合、大きな冷媒孔を一つ備える場合に比較して、各部材の強度を高め易い。
なお、接続する超電導ケーブル１００，１００間で冷媒１３０を流通させない場合、例えば、雌型部材３の冷媒孔３２３を省略したり、更に内側導電キャップ部２２の冷媒孔２２３も省略したりすることができる。フォーマ１１１が中空体であり、この内部空間も冷媒流路に利用する場合には、雄型部材２内の冷媒空間と両部材２，３間の冷媒空間とを区画して、独立した空間とすることができる。この場合、雄型部材２内の冷媒空間は、内側導電キャップ部２２でフォーマ１１１の開口部を封止すれば、両部材２，３間の冷媒空間とは区画した空間にできる。又は、上述のように端末側絶縁部２３に貫通孔を設けて、両冷媒空間を連通した空間とする形態とすることができる。
・雄型部材と雌型部材との接続状態
雄型部材２は、雌型部材３に対して、容易に着脱可能な構成とすることが好ましい。この場合、例えば、雌型部材３に差し込まれた雄型部材２を抜き取って、両部材２，３の接続箇所などを点検後、再度、雌型部材３に雄型部材２を接続すれば、超電導ケーブルの接続構造１を容易に再構築できる。例えば、雌型部材３のケーブル側凹部３１に差し込まれた一方の雄型部材２Ａをそのまま接続した状態で、相手側凹部３０から他方の雄型部材２Ｂを抜き取ってケーブルコア１１０Ｂを除去し、新しい超電導ケーブル１００のケーブルコア１１０に取り付けられた雄型部材２を雌型部材３の相手側凹部３０に差し込む。このとき、雌型部材３に接続されるケーブルコア１１０Ａに対して、特段の処理は不要であり、超電導ケーブルの交換や改修などを容易に行える上に、超電導ケーブルの接続構造１を容易に再構築できる。また、雌型部材３を再利用して、新しい超電導ケーブル１００，１００同士を接続することも容易に行える。
雄型部材２は、雌型部材３に対して、容易に着脱可能な構成とすることが好ましい。この場合、例えば、雌型部材３に差し込まれた雄型部材２を抜き取って、両部材２，３の接続箇所などを点検後、再度、雌型部材３に雄型部材２を接続すれば、超電導ケーブルの接続構造１を容易に再構築できる。例えば、雌型部材３のケーブル側凹部３１に差し込まれた一方の雄型部材２Ａをそのまま接続した状態で、相手側凹部３０から他方の雄型部材２Ｂを抜き取ってケーブルコア１１０Ｂを除去し、新しい超電導ケーブル１００のケーブルコア１１０に取り付けられた雄型部材２を雌型部材３の相手側凹部３０に差し込む。このとき、雌型部材３に接続されるケーブルコア１１０Ａに対して、特段の処理は不要であり、超電導ケーブルの交換や改修などを容易に行える上に、超電導ケーブルの接続構造１を容易に再構築できる。また、雌型部材３を再利用して、新しい超電導ケーブル１００，１００同士を接続することも容易に行える。
雌型部材３に対して雄型部材２を着脱自在とする構成として、例えば、機械的接続部と電気的接続部とを独立した構成とすることが挙げられる。この場合、代表的には、機械的接続部と電気的接続部とにおける接続構造の長手方向の位置が異なる。
機械的接続部として、例えば、図３に示すように内側導電キャップ部２２と内側導体部３２とが互いに係合する係合部（ここではキー部２２１、キー溝３２１）、外側導電部２４と外側導電接続筒部３４とが互いに係合する係合部（ここではフランジ部２４１、嵌合凹部３４１）が挙げられる。各組における一方の係合部は、突起や突条、ばね片など、他方の嵌合部は突起や突条、ばね片が嵌め込まれる溝や孔、凹みなどであって、回転したり圧入したりするなどして、係合状態が維持可能なロック構造を構築できるものが挙げられる。具体例として、内側導電キャップ部２２に突起を設け、内側導体部３２にその軸方向に延び、かつその周方向にも延びるＬ字状の溝を設け、上記突起をキー部２２１、Ｌ字状の溝をキー溝３２１とする構成などが挙げられる。キー部２２１をキー溝３２１における上記の軸方向の溝に嵌め、上記の軸方向の溝の終端で雌型部材３を回転させ、キー部２２１を上記の周方向の溝に移行することで、雄型部材２と雌型部材と３を機械的に連結することができる。公知のロック構造を利用できる。雄型部材２の内側導電キャップ部２２と雌型部材３の内側導体部３２との組、及び雄型部材２の外側導電部２４と雌型部材３の外側導電接続筒部３４との組の双方の組が上記着脱自在とする機械的接続部を備えると、雄型部材２と雌型部材３との間の相対位置を固定できる上に、冷媒１３０の導入時の熱収縮などに起因する両組の相対位置のずれをより確実に低減し易い。
別の機械的接続部として、フランジ結合を行う構成が挙げられる。詳しくは、外側導電部２４にその周縁から径方向外方に延設されるフランジ部２４１又は複数のフランジ片（図示せず）を備え、外側導電接続筒部３４にフランジ部２４１などが嵌め込まれる嵌合凹部３４１を備え、両者をボルトなどの締結部材で固定する。図３では、嵌合凹部３４１に嵌め込まれたフランジ部２４１のケーブルコア側の面を押える環状の押え板材３４２を備える場合を例示する。例えば、外側導電部２４と外側導電接続筒部３４との組に上記フランジ結合を行う機械的接続部を備える場合、内側導電キャップ部２２と内側導体部３２との組に機械的接続部を備えていなくても、雄型部材２と雌型部材３との間の相対位置を固定できる。
上述の双方の組が機械的接続部を有する場合に各組に備える機械的接続部は同じ構成とする他、異なる構成とすることができる。上記フランジ結合の場合で説明したように、いずれか一方の組が機械的接続部を有し、他方の組が機械的接続部を有しないこともできる。
なお、上記機械的接続部に代えて、雌型部材３に真空断熱容器からなる断熱部３６が固定されている場合、断熱部３６を介して、雄型部材２と雌型部材３との間の相対位置を間接的に固定することができる。具体的な構成として、超電導ケーブル１００の端部に設けられる接続用の断熱部材（図示せず）と雄型部材２とが固定され、断熱部３６及び断熱部材に設けられたフランジ間を固定することが挙げられる。
着脱可能な電気的接続部として、この例では、上述のように内側導体部３２の導体凹部３２２の内周面に複数のばね状接触子が環状に配置された接触部材から構成される電気的接続部３２０を備える。この接触部材は、マルチコンタクト、コンタクトバンド、マルチバンドなどと呼ばれ、コネクタ部材として利用されるものが挙げられる。外側導電接続筒部３４の外側接続端部３４４の内周面には、上記接触部材から構成される電気的接続部３４０を備える。上記接触部材から構成される電気的接続部３２０，３４０を備えることで、接触部材の弾性を利用して、容易に着脱できる。
なお、着脱可能であれば、機械的接続部と電気的接続部とが一体の部材であるものを利用できる。この場合、機械的接続部と電気的接続部とにおける接続構造の長手方向の位置が等しくなる。
（超電導ケーブルの接続構造の製造方法）
実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、例えば、以下の各工程を備える製造方法によって構築できる。以下、各工程の概略を述べる。
実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、例えば、以下の各工程を備える製造方法によって構築できる。以下、各工程の概略を述べる。
・ケーブルコアの端末処理工程
超電導ケーブル１００の端部において、断熱管１２０から所定の長さのケーブルコア１１０を出して段剥ぎして、図２の左図に示すように、フォーマ１１１、超電導導体層１１２、電気絶縁層１１３、外側導電層１１４などを順に露出する。断熱管１２０は、例えば、その端部を封止部材などで封止して真空断熱層を形成しておくと、雌型部材３の断熱部３６との接続を容易に行えて施工性に優れる上に、断熱性能に対する信頼性にも優れる。
超電導ケーブル１００の端部において、断熱管１２０から所定の長さのケーブルコア１１０を出して段剥ぎして、図２の左図に示すように、フォーマ１１１、超電導導体層１１２、電気絶縁層１１３、外側導電層１１４などを順に露出する。断熱管１２０は、例えば、その端部を封止部材などで封止して真空断熱層を形成しておくと、雌型部材３の断熱部３６との接続を容易に行えて施工性に優れる上に、断熱性能に対する信頼性にも優れる。
・雄型部材の取付工程
図２に示すように、段剥ぎしたケーブルコア１１０の端部に、雄型部材２を取り付ける。上述のように適宜半田などの接合材を用いたり、圧縮接続を行ったりすることで、雄型部材２とケーブルコア１１０とを強固に接続できる。上述の端末処理工程及びこの取付工程は、布設現場は勿論、工場でも行える。工場で行う場合、雄型部材２付きケーブルコア１１０を備える超電導ケーブル１００を布設現場に搬送すればよい。
図２に示すように、段剥ぎしたケーブルコア１１０の端部に、雄型部材２を取り付ける。上述のように適宜半田などの接合材を用いたり、圧縮接続を行ったりすることで、雄型部材２とケーブルコア１１０とを強固に接続できる。上述の端末処理工程及びこの取付工程は、布設現場は勿論、工場でも行える。工場で行う場合、雄型部材２付きケーブルコア１１０を備える超電導ケーブル１００を布設現場に搬送すればよい。
・雄型部材と雌型部材との接続工程
図３に示すように、ケーブルコア１１０Ａの端部に取り付けられた雄型部材２Ａを雌型部材３のケーブル側凹部３１に差し込む。ケーブルコア１１０Ｂの端部に取り付けられた雄型部材２Ｂを相手側凹部３０に差し込む。この例では、着脱自在な機械的接続部（キー部２２１及びキー溝３２１、フランジ部２４１及び嵌合凹部３４１）及び電気的接続部３２０，３４０を備えるため、この挿入作業を容易に行える。この差込よって、内側導電キャップ部２２と内側導体部３２同士、外側導電部２４と外側導電接続筒部３４同士をそれぞれ電気的に接続できる。また、機械的接続部によって機械的に接続できる。
上述の工程によって、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を備える新規の超電導ケーブルの中間接続構造を構築できる。
図３に示すように、ケーブルコア１１０Ａの端部に取り付けられた雄型部材２Ａを雌型部材３のケーブル側凹部３１に差し込む。ケーブルコア１１０Ｂの端部に取り付けられた雄型部材２Ｂを相手側凹部３０に差し込む。この例では、着脱自在な機械的接続部（キー部２２１及びキー溝３２１、フランジ部２４１及び嵌合凹部３４１）及び電気的接続部３２０，３４０を備えるため、この挿入作業を容易に行える。この差込よって、内側導電キャップ部２２と内側導体部３２同士、外側導電部２４と外側導電接続筒部３４同士をそれぞれ電気的に接続できる。また、機械的接続部によって機械的に接続できる。
上述の工程によって、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を備える新規の超電導ケーブルの中間接続構造を構築できる。
・点検時
構築した中間接続構造の内部を点検などする場合には、雌型部材３から雄型部材２Ａ，２Ｂを抜き取って両部材２，３の接続箇所などを点検する。点検後、再度、雌型部材３に雄型部材２Ａ，２Ｂを差し込む。こうすることで、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を備える超電導ケーブルの中間接続構造を再構築できる。
構築した中間接続構造の内部を点検などする場合には、雌型部材３から雄型部材２Ａ，２Ｂを抜き取って両部材２，３の接続箇所などを点検する。点検後、再度、雌型部材３に雄型部材２Ａ，２Ｂを差し込む。こうすることで、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を備える超電導ケーブルの中間接続構造を再構築できる。
・交換時
例えば、一方のケーブルコア１１０Ａを備える超電導ケーブル１００をそのまま利用し、他方のケーブルコア１１０Ｂを備える超電導ケーブル１００を新しい超電導ケーブル１００に交換する場合、雌型部材３の相手側凹部３０から雄型部材２Ｂを抜き取って、古いケーブルコア１１０Ｂを備える超電導ケーブル１００を除去する。新しい超電導ケーブル１００のケーブルコア１１０の端部に新しい雄型部材２を取り付け、この雄型部材２を雌型部材３の相手側凹部３０に差し込む。このように実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を備える超電導ケーブルの中間接続構造は、ケーブル交換や改修も容易に行える。
例えば、一方のケーブルコア１１０Ａを備える超電導ケーブル１００をそのまま利用し、他方のケーブルコア１１０Ｂを備える超電導ケーブル１００を新しい超電導ケーブル１００に交換する場合、雌型部材３の相手側凹部３０から雄型部材２Ｂを抜き取って、古いケーブルコア１１０Ｂを備える超電導ケーブル１００を除去する。新しい超電導ケーブル１００のケーブルコア１１０の端部に新しい雄型部材２を取り付け、この雄型部材２を雌型部材３の相手側凹部３０に差し込む。このように実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１を備える超電導ケーブルの中間接続構造は、ケーブル交換や改修も容易に行える。
（効果）
実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、特定の雄型部材２によって、超電導ケーブル１００に備えるケーブルコア１１０の端部に設けられる超電導導体層１１２の接続箇所と外側導電層１１４の接続箇所との相対位置を固定でき、特定の雌型部材３によって、雄型部材２による相対位置の固定状態を維持して、機械的接続、電気的接続を行える。従って、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、超電導導体層１１２と外側導電層１１４との相対的な移動を防止でき、この相対移動に起因して、ケーブルコア１１０の電気絶縁層１１３に電気絶縁強度の低下部分が局所的に生じることを効果的に防止して、電気絶縁特性に対する信頼性を高められる。
実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、特定の雄型部材２によって、超電導ケーブル１００に備えるケーブルコア１１０の端部に設けられる超電導導体層１１２の接続箇所と外側導電層１１４の接続箇所との相対位置を固定でき、特定の雌型部材３によって、雄型部材２による相対位置の固定状態を維持して、機械的接続、電気的接続を行える。従って、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、超電導導体層１１２と外側導電層１１４との相対的な移動を防止でき、この相対移動に起因して、ケーブルコア１１０の電気絶縁層１１３に電気絶縁強度の低下部分が局所的に生じることを効果的に防止して、電気絶縁特性に対する信頼性を高められる。
詳しくは、雄型部材２は、超電導導体層１１２が接続される内側導電キャップ部２２の位置と、外側導電層１１４が接続される外側導電部２４の位置とを端末側絶縁部２３によって規定する。この雄型部材２が雌型部材３に接続されることで、超電導導体層１１２の接続箇所の位置と外側導電層１１４の接続箇所の位置とが端末側絶縁部２３及び外側絶縁筒部３３によって固定されて、上記相対位置が固定される。
また、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、雌型部材３に接続される超電導ケーブル１００及び接続対象（この例では別の超電導ケーブル１００）のうち、一方を雌型部材３に接続したままで他方を雌型部材３から取り外せる。そのため、雌型部材３に接続されたままの別の超電導ケーブル１００のケーブルコア１１０は、各部位間の相対的な変位が実質的に生じず、再冷却した場合にも各部位の応力を管理し易い。また、一方を雌型部材３に接続したままで他方の取外しが行える点は、コストの低減、接続構造の品質の向上にもつながる。
更に、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、雌型部材３に雄型部材２を差し込む構成であるため、上述の中間接続部材の各端部に補強絶縁部を形成する場合に比較して、電気絶縁部分におけるケーブル長手方向の長さを短くできる。又は、上記電気絶縁部分の長さを短くせず、ケーブル全長を一定としたままで絶縁距離をより長くする場合には、電気絶縁性能を高めることができる。
加えて、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、雌型部材３に雄型部材２を差し込むことで、新規構築を容易に行える上に、再構築も容易に行え、点検や改修などの作業性にも優れる。
その他、実施形態１の超電導ケーブルの接続構造１は、以下の効果も期待できる。
（Ａ）雌型部材３が断熱部３６を一体に備えており、断熱部３６の内側に位置する部材内で流通する冷媒１３０の温度上昇を抑制できる上に、断熱部３６を別途構築する必要が無く、施工性に優れる。
（Ｂ）雄型部材２及び雌型部材３内に冷媒１３０が流通する冷媒流路を備え、雌型部材３が冷媒流路の接続部材としても機能する。そのため、雄型部材２及び雌型部材３の導電部分が常電導材料で構成される場合でも、常電導部分を冷媒１３０によって直接冷却でき、冷媒１３０の温度上昇を抑制できる。従って、超電導導体層１１２などの超電導状態を良好に維持できる。
（Ｃ）雄型部材２及び雌型部材３が機械的接続部（キー部２２１及びキー溝３２１など）と、電気的接続部３２０，３４０とを備えることで、雌型部材３に対して雄型部材２の着脱を容易に行えて施工性に優れる。
（Ｄ）雌型部材３の再利用によって、新しい部材を利用する場合に比較して、コストの低減を期待できる。
（Ａ）雌型部材３が断熱部３６を一体に備えており、断熱部３６の内側に位置する部材内で流通する冷媒１３０の温度上昇を抑制できる上に、断熱部３６を別途構築する必要が無く、施工性に優れる。
（Ｂ）雄型部材２及び雌型部材３内に冷媒１３０が流通する冷媒流路を備え、雌型部材３が冷媒流路の接続部材としても機能する。そのため、雄型部材２及び雌型部材３の導電部分が常電導材料で構成される場合でも、常電導部分を冷媒１３０によって直接冷却でき、冷媒１３０の温度上昇を抑制できる。従って、超電導導体層１１２などの超電導状態を良好に維持できる。
（Ｃ）雄型部材２及び雌型部材３が機械的接続部（キー部２２１及びキー溝３２１など）と、電気的接続部３２０，３４０とを備えることで、雌型部材３に対して雄型部材２の着脱を容易に行えて施工性に優れる。
（Ｄ）雌型部材３の再利用によって、新しい部材を利用する場合に比較して、コストの低減を期待できる。
［実施形態２］
実施形態１で説明した実施形態の超電導ケーブル用接続部材（雄型部材２、雌型部材３）は、超電導ケーブルと常温環境で利用される常電導機器（図示せず）との接続に利用できる。実施形態２の超電導ケーブルの接続構造は、超電導ケーブルの端末構造を構築するものであり、上述のケーブルコア１１０の端部に取り付けられた雄型部材２と、雄型部材２がケーブル側凹部３１に挿入配置されると共に、接続対象である常電導機器の常電導導体が相手側凹部３０に挿入配置される雌型部材３とを備える。基本的構成及びその効果は、実施形態１を参照するとよい。
常電導機器は、保護機器や遮断器などで構成される変電設備、地中ケーブルや架空送電線などの常電導ケーブルなどが挙げられる。
実施形態１で説明した実施形態の超電導ケーブル用接続部材（雄型部材２、雌型部材３）は、超電導ケーブルと常温環境で利用される常電導機器（図示せず）との接続に利用できる。実施形態２の超電導ケーブルの接続構造は、超電導ケーブルの端末構造を構築するものであり、上述のケーブルコア１１０の端部に取り付けられた雄型部材２と、雄型部材２がケーブル側凹部３１に挿入配置されると共に、接続対象である常電導機器の常電導導体が相手側凹部３０に挿入配置される雌型部材３とを備える。基本的構成及びその効果は、実施形態１を参照するとよい。
常電導機器は、保護機器や遮断器などで構成される変電設備、地中ケーブルや架空送電線などの常電導ケーブルなどが挙げられる。
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全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、以下の変更が可能である。
（１）断熱部を雌型部材とは独立して備えることができる。
例えば、雌型部材の長手方向に二分割された分割断熱部とし、両分割断熱部を接続することで、雌型部材の全長を覆う構成とすることが挙げられる。この場合、雄型部材と雌型部材との接続前、一方の分割断熱部を超電導ケーブル側に逃がしておき、他方の分割断熱部を接続対象側に逃がしておき、雄型部材と雌型部材との接続後、両分割断熱部を接続することが挙げられる。
各分割断熱部は、真空断熱構造とすると、断熱性を高められる。両分割断熱部の接続箇所を重複させると、断熱性を更に高められる。
この形態では、雌型部材の外側導電接続筒部と断熱部との間に介在絶縁部を設ける場合、絶縁紙の巻回層などとすることができる。
この構成は、実施形態１，２は勿論、以下の（２）〜（５）にも適用できる。
（２）雄型部材２の構成要素（内側導電キャップ部２２、端末側絶縁部２３、外側導電部２４）が一体物ではなく、施工時に順次組み付けられる形態とすることができる。
この形態では、例えば、内側導電キャップ部２２と超電導導体層１１２とを半田などの接合材で接続する場合に端末側絶縁部２３が熱影響を実質的に受けない。この形態は、各要素をねじ結合などする構成が挙げられる。その他、上述の三つの構成要素のうち、隣り合う二つの構成要素（内側導電キャップ部２２と端末側絶縁部２３との組、端末側絶縁部２３と外側導電部２４との組）が一体化され、残る一つの構成要素がねじ結合される形態などとすることもできる。こうすることで、施工時の部品を小さくでき、搬送などし易い。
（３）多心一括型の超電導ケーブルに適用できる。
この場合、例えば、各ケーブルコアに取り付けられる雄型部材と、各雄型部材が挿入される複数のケーブル側凹部を備える雌型部材とを備える接続構造とすることが挙げられる。雌型部材のケーブル側凹部の個数は、雄型部材の個数以上であればよい。
又は、雌型部材は、例えば、内側導体部、外側絶縁筒部、外側導電接続筒部を一つのユニットとし、ケーブルコア数以上の複数のユニットと、複数のユニットの外周に一括して設けられる一括断熱部と、ユニット間に介在される絶縁材及びユニットと一括断熱部との間に介在される絶縁材とを備えるものとすることができる。
（４）直流送電用の超電導ケーブルに適用できる。
（５）複数の超電導導体層を同軸に備える同軸超電導ケーブルに適用できる。
この場合、雄型部材は、第一外側導電部、第一端末側絶縁部、第二外側導電部、第二端末側絶縁部、…というように、外側導電部と端末側絶縁部とが交互に多層に設けられると共に、内側導電キャップ部からみて、順次段が下がる段差形状となるように、複数の外側導電部及び複数の端末側絶縁部を備えることが挙げられる。
雌型部材は、複数の外側導電部及び複数の端末側絶縁部がつくる段差形状に対応した複数の外側導電接続筒部及び複数の外側絶縁筒部を備え、各外側導電接続筒部の端部が階段状に並べられることが挙げられる。
例えば、以下の変更が可能である。
（１）断熱部を雌型部材とは独立して備えることができる。
例えば、雌型部材の長手方向に二分割された分割断熱部とし、両分割断熱部を接続することで、雌型部材の全長を覆う構成とすることが挙げられる。この場合、雄型部材と雌型部材との接続前、一方の分割断熱部を超電導ケーブル側に逃がしておき、他方の分割断熱部を接続対象側に逃がしておき、雄型部材と雌型部材との接続後、両分割断熱部を接続することが挙げられる。
各分割断熱部は、真空断熱構造とすると、断熱性を高められる。両分割断熱部の接続箇所を重複させると、断熱性を更に高められる。
この形態では、雌型部材の外側導電接続筒部と断熱部との間に介在絶縁部を設ける場合、絶縁紙の巻回層などとすることができる。
この構成は、実施形態１，２は勿論、以下の（２）〜（５）にも適用できる。
（２）雄型部材２の構成要素（内側導電キャップ部２２、端末側絶縁部２３、外側導電部２４）が一体物ではなく、施工時に順次組み付けられる形態とすることができる。
この形態では、例えば、内側導電キャップ部２２と超電導導体層１１２とを半田などの接合材で接続する場合に端末側絶縁部２３が熱影響を実質的に受けない。この形態は、各要素をねじ結合などする構成が挙げられる。その他、上述の三つの構成要素のうち、隣り合う二つの構成要素（内側導電キャップ部２２と端末側絶縁部２３との組、端末側絶縁部２３と外側導電部２４との組）が一体化され、残る一つの構成要素がねじ結合される形態などとすることもできる。こうすることで、施工時の部品を小さくでき、搬送などし易い。
（３）多心一括型の超電導ケーブルに適用できる。
この場合、例えば、各ケーブルコアに取り付けられる雄型部材と、各雄型部材が挿入される複数のケーブル側凹部を備える雌型部材とを備える接続構造とすることが挙げられる。雌型部材のケーブル側凹部の個数は、雄型部材の個数以上であればよい。
又は、雌型部材は、例えば、内側導体部、外側絶縁筒部、外側導電接続筒部を一つのユニットとし、ケーブルコア数以上の複数のユニットと、複数のユニットの外周に一括して設けられる一括断熱部と、ユニット間に介在される絶縁材及びユニットと一括断熱部との間に介在される絶縁材とを備えるものとすることができる。
（４）直流送電用の超電導ケーブルに適用できる。
（５）複数の超電導導体層を同軸に備える同軸超電導ケーブルに適用できる。
この場合、雄型部材は、第一外側導電部、第一端末側絶縁部、第二外側導電部、第二端末側絶縁部、…というように、外側導電部と端末側絶縁部とが交互に多層に設けられると共に、内側導電キャップ部からみて、順次段が下がる段差形状となるように、複数の外側導電部及び複数の端末側絶縁部を備えることが挙げられる。
雌型部材は、複数の外側導電部及び複数の端末側絶縁部がつくる段差形状に対応した複数の外側導電接続筒部及び複数の外側絶縁筒部を備え、各外側導電接続筒部の端部が階段状に並べられることが挙げられる。
１ 超電導ケーブルの接続構造
２，２Ａ，２Ｂ 雄型部材（超電導ケーブル用接続部材）
２２ 内側導電キャップ部 ２２０ 突端部 ２２２ 導体挿入部 ２２３ 冷媒孔
２２１ キー部
２３ 端末側絶縁部
２４ 外側導電部 ２４１ フランジ部
３ 雌型部材（超電導ケーブル用接続部材）
３１ ケーブル側凹部 ３０ 相手側凹部
３２ 内側導体部 ３２２ 導体凹部 ３２３ 冷媒孔
３２０ 電気的接続部 ３２１ キー溝
３３ 外側絶縁筒部 ３３３ 外側絶縁端部
３４ 外側導電接続筒部 ３４４ 外側接続端部 ３４３ 冷媒孔
３４０ 電気的接続部 ３４１ 嵌合凹部 ３４２ 押え板材
３５ 介在絶縁部
３６ 断熱部
１００ 超電導ケーブル １１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 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 外側導電層 １１５ 保護層
１２０ 断熱管 １２１ 内管 １２２ 外管 １２４ 防食層 １３０ 冷媒
２，２Ａ，２Ｂ 雄型部材（超電導ケーブル用接続部材）
２２ 内側導電キャップ部 ２２０ 突端部 ２２２ 導体挿入部 ２２３ 冷媒孔
２２１ キー部
２３ 端末側絶縁部
２４ 外側導電部 ２４１ フランジ部
３ 雌型部材（超電導ケーブル用接続部材）
３１ ケーブル側凹部 ３０ 相手側凹部
３２ 内側導体部 ３２２ 導体凹部 ３２３ 冷媒孔
３２０ 電気的接続部 ３２１ キー溝
３３ 外側絶縁筒部 ３３３ 外側絶縁端部
３４ 外側導電接続筒部 ３４４ 外側接続端部 ３４３ 冷媒孔
３４０ 電気的接続部 ３４１ 嵌合凹部 ３４２ 押え板材
３５ 介在絶縁部
３６ 断熱部
１００ 超電導ケーブル １１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 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 外側導電層 １１５ 保護層
１２０ 断熱管 １２１ 内管 １２２ 外管 １２４ 防食層 １３０ 冷媒
Claims (7)
- 超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に設けられる超電導ケーブルの接続構造であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部に取り付けられる雄型部材と、
前記雄型部材が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備える雌型部材と、
前記超電導導体層の端部の外周に設けられる断熱部とを備え、
前記雄型部材は、
前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備え、
前記雌型部材は、
前記ケーブル側凹部の一部が設けられ、前記内側導電キャップ部と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電部に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記端末側絶縁部の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える超電導ケーブルの接続構造。 - 前記雄型部材の内側導電キャップ部と、前記雌型部材の内側導体部及び前記外側導電接続筒部とは、前記冷媒が流入される冷媒孔を備え、
前記外側導電接続筒部の冷媒孔から、前記雄型部材の端末側絶縁部と前記雌型部材の外側絶縁筒部との間の空間及び前記内側導電キャップ部と前記内側導体部のケーブル側凹部を形成する内壁との間の空間を経て、前記内側導電キャップ部の冷媒孔及び前記内側導体部の冷媒孔に連続する冷媒流路を備える請求項１に記載の超電導ケーブルの接続構造。 - 前記雄型部材の内側導電キャップ部と前記雌型部材の内側導体部との組、及び前記雄型部材の外側導電部と前記雌型部材の外側導電接続筒部との組の少なくとも一方の組に、前記雌型部材に対して前記雄型部材を着脱自在とする機械的接続部を備える請求項１又は請求項２に記載の超電導ケーブルの接続構造。
- 前記機械的接続部とは独立した電気的接続部を備える請求項３に記載の超電導ケーブルの接続構造。
- 超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルの端部に取り付けられて、前記超電導ケーブルの接続対象との接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部において、前記超電導導体層の端部が挿入される導体挿入部を備え、前記超電導導体層に電気的に接続される内側導電キャップ部と、
前記外側導電層の端部に電気的に接続される外側導電部と、
前記内側導電キャップ部と前記外側導電部とを電気的に絶縁した状態で接続し、前記電気絶縁層の外周に配置される端末側絶縁部とを備える超電導ケーブル用接続部材。 - 超電導導体層と電気絶縁層と外側導電層とを備えるケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納し、冷媒が充填される断熱管とを備える超電導ケーブルと接続対象との間に介在されて、両者の接続に用いられる超電導ケーブル用接続部材であって、
段剥ぎされた前記ケーブルコアの端部が挿入されるケーブル側凹部と、前記超電導ケーブルの接続対象が挿入される相手側凹部とを備え、更に、
前記ケーブル側凹部の一部を構成し、前記超電導導体層の端部が挿入される導体凹部を備え、前記超電導導体層と電気的に接続される内側導体部と、
前記内側導体部に同軸に設けられ、前記外側導電層に電気的に接続される外側接続端部を備える外側導電接続筒部と、
前記内側導体部と前記外側導電接続筒部との間に介在されて両者を電気的に絶縁し、前記電気絶縁層の外周に配置される外側絶縁端部を備える外側絶縁筒部とを備える超電導ケーブル用接続部材。 - 前記外側導電接続筒部の外周に設けられる断熱部を備える請求項６に記載の超電導ケーブル用接続部材。
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| JP2017029357A JP6802084B2 (ja) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | 超電導ケーブルの接続構造、及び超電導ケーブル用接続部材 |
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| JP2018137070A true JP2018137070A (ja) | 2018-08-30 |
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|---|---|---|---|---|
| CN113363891A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-07 | 深圳市深电电力设备发展有限公司 | 一种电缆抢修快速接头的制作方法 |
-
2017
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