JP6080168B2

JP6080168B2 - 超電導ケーブルの中間接続部

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Publication number: JP6080168B2
Application number: JP2013555697A
Authority: JP
Inventors: 朋哉野村; 八木　正史; 正史八木; 隆治三觜; 軍滕
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: WO2013179690A1; US20150080225A1; CN103718382A; US9042951B2; CN103718382B; JPWO2013179690A1

Description

本発明は、超電導ケーブルの中間接続部に関する。

超電導ケーブルは、フォーマの周囲に超電導導体層、絶縁層、シールド層等が積層されてなるケーブルコアと、当該ケーブルコアを収容する真空二重管構造の断熱管とを備え、二重管の間には多層断熱層（スーパーインシュレーション）が介在しており、断熱管の内側ではケーブルコアを冷却するための極低温の液体冷媒（例えば、液体窒素）の循環が行われる。
この超電導ケーブルを電力供給線として使用する場合には、電力供給源から遠方の電力消費地まで超電導ケーブルを敷設する必要があるが、超電導ケーブルは製造上又は運搬上の理由から、単一のケーブル長には限界がある。このため、長距離のケーブル敷設の際には、いくつもの超電導ケーブルをつなぎ合わせる必要があった。

超電導ケーブルをつなぎ合わせた中間接続部には、超電導導体層の周囲に補強絶縁層が形成されており、その補強絶縁層の周囲を覆ってシールド層に接続するシールド接続体を設けることで、超電導導体層に大電流が流れた際に発生する磁場を中間接続部から外部に漏らさないようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−４５１６９号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、超電導ケーブルの径よりも太く形成された補強絶縁層の周囲を覆うシールド接続体と補強絶縁層の間には冷却時には液体窒素が充填されることになる空間が設けられているので、中間接続部がより大型化してしまうという問題があった。

本発明の目的は、ケーブルの外部に磁場を漏らし難い優れた構造を有する超電導ケーブルの中間接続部を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
超電導導体の外周に電気絶縁層と超電導シールド層とを順に備えた一対のケーブルコア同士が接続された超電導ケーブルの中間接続部であって、
前記超電導導体同士の接続部分の周囲を覆い、前記ケーブルコアよりも太く形成された大径部と、その大径部から前記電気絶縁層に向かって傾斜する傾斜面部を有する補強絶縁層と、
前記大径部の外周を覆うように配された複数の超電導線と、前記超電導シールド層を構成する複数の超電導線とを接続して、前記傾斜面部を覆う複数の接続用超電導線と、
を備え、
前記接続用超電導線は、前記大径部側から前記電気絶縁層側に向かってテーパ状に先細る形状であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超電導ケーブルの中間接続部において、
前記接続用超電導線における前記大径部側の端部の幅と前記電気絶縁層側の端部の幅の比率は、前記補強絶縁層における前記大径部の径と、前記ケーブルコアにおける前記電気絶縁層部分の径の比率に対応していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超電導ケーブルの中間接続部において、
前記接続用超電導線における一方の端部と前記大径部の外周に配された前記超電導線の端部とが対向する部分と、前記接続用超電導線における他方の端部と前記超電導シールド層を構成する超電導線の端部とが対向する部分に、それぞれ前記超電導ケーブルの周方向に巻き付けられた帯状超電導線を備え、
前記超電導線、前記接続用超電導線、前記帯状超電導線は、基板上に少なくとも超電導層が積層されているテープ状の超電導線であり、
前記帯状超電導線は、前記基板上に前記超電導層が積層された面を、前記超電導線および前記接続用超電導線における前記基板上に前記超電導層が積層された面に向けて配されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超電導ケーブルの中間接続部において、
前記接続用超電導線における一方の端部は、前記大径部の外周に配された前記超電導線の端部上に乗りかかり、前記接続用超電導線における他方の端部は、前記超電導シールド層を構成する超電導線の端部上に重ねられた状態で配されており、
前記超電導線および前記接続用超電導線は、基板上に少なくとも超電導層が積層されているテープ状の超電導線であり、前記接続用超電導線は、前記基板上に前記超電導層が積層された面を、前記超電導線における前記基板上に前記超電導層が積層された面に向けて配されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の超電導ケーブルの中間接続部において、
前記複数の接続用超電導線を前記傾斜面部に向けて締め付ける帯部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ケーブルの外部に磁場を漏らし難い優れた構造を有する超電導ケーブルの中間接続部を得ることができる。

超電導ケーブルの構造を示す斜視図である。超電導線の層構成を示す説明図である。超電導ケーブルの中間接続部における補強絶縁層を一部断面視して示す説明図である。超電導ケーブルの中間接続部における補強絶縁層を示す斜視図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線を配設してなる中間接続部を示す斜視図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線を配設してなる中間接続部における超電導線の接続構造を示す説明図である。接続用超電導線の一例を示す平面図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線と帯状超電導線を配設してなる中間接続部を示す斜視図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線と帯状超電導線を配設してなる中間接続部における超電導線の接続構造を示す説明図である。超電導線と接続用超電導線と帯状超電導線の接続部分における超電導線の表裏向きに関する説明図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線と帯状超電導線と帯部材を配設してなる中間接続部を示す斜視図である。接続用超電導線の両端部がそれぞれ超電導線の端部に重なるように接続されている超電導ケーブルの中間接続部を示す説明図である。超電導線と接続用超電導線の接続部分における超電導線の表裏向きに関する説明図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線を配設してなる中間接続部を示す斜視図である。補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線を配設してなる中間接続部における超電導線の接続構造を示す説明図である。接続用超電導線の一例を示す平面図である。接続用超電導線の一例を示す平面図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

［超電導ケーブル］
図１は超電導ケーブルの一例を示す図である。
超電導ケーブル１０は、断熱管１２内に一心のケーブルコア１１が収納された単心型の超電導ケーブルである。ケーブルコア１１は、フォーマ１４０、超電導導体層１１２、電気絶縁層１１３、超電導シールド層１１４、常電導シールド層１１５、保護層１１６等により構成される。

フォーマ１４０は、ケーブルコア１１を形成するための巻芯であり、例えば銅素線等の常電導線を撚り合わせて構成される。フォーマ１４０には、短絡事故時に超電導導体層１１２に流れる事故電流が分流される。
また、このフォーマ１４０は、内部が中空に形成されており、当該中空部には、当該フォーマ１４０及び超電導導体層１１２を冷却するために、液体冷媒（例えば液体窒素）が供給される。なお、この液体冷媒は後述する断熱管１２内においてケーブルコア１１の周囲に供給されるものと同一のものである。

超電導導体層１１２は、フォーマ１４０の上にカーボン紙（図示しない）を介して複数条の超電導線を螺旋状に巻回することにより形成される。図１では、超電導導体層１１２を２層の積層構造としている。超電導導体層１１２には、定常運転時に送電電流が流される。
この超電導導体層１１２を構成する超電導線１００は、例えば、図２に示すように、基板１上に中間層２、超電導層３、保護層４が順に積層された積層体と、その積層体の周囲を被覆する銅安定化層５を備えているテープ状の超電導線である。
超電導層３を構成する超電導体としては、液体窒素温度以上で超電導を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）、例えば化学式ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-yで表されるイットリウム系超電導体（以下、Ｙ系超電導体）が代表的である。また、超電導体には、ビスマス系超電導体、例えば化学式Ｂｉ₂Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ_8+δ（Ｂｉ２２１２），Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10+δ（Ｂｉ２２２３）も適用でき、図２に示す積層体ではなく金属マトリクス中に多数のフィラメント状の超電導体が配された多芯線を用いることもできる。なお、化学式中のδは酸素不定比量を示す。

電気絶縁層１１３は、絶縁性紙類、例えば絶縁紙、絶縁紙とポリプロピレンフィルムを接合した半合成紙、高分子不織布テープなどで構成され、超電導導体層１１２の上に巻回することにより積層状態で形成される。

超電導シールド層１１４は、電気絶縁層１１３の上にカーボン紙（図示しない）を介して複数条の超電導線を螺旋状に巻回することにより形成される。図１では、超電導シールド層１１４を１層の積層構造としている。超電導シールド層１１４には、定常運転時に電磁誘導によって導体電流とほぼ同じ電流が逆位相で流れる。また、超電導シールド層１１４は、超電導導体層１１２に大電流が流れた際に発生する磁場を外部に漏らさないようにする機能を有している。
この超電導シールド層１１４を構成する超電導線には、超電導導体層１１２と同様の超電導線１００（図２参照）を適用できる。

常電導シールド層１１５は、超電導シールド層１１４の上に銅線などの常電導線を巻回することにより形成される。常電導シールド層１１５には、短絡事故時に超電導シールド層１１４に流れる事故電流が分流される。
保護層１１６は、例えば、絶縁紙、高分子不織布などで構成され、常電導シールド層１１５の上に巻回することにより形成される。

断熱管１２は、ケーブルコア１１を収容するとともに冷媒（例えば液体窒素）が充填される断熱内管１２１と、断熱内管１２１の外周を覆うように配設された断熱外管１２２からなる二重管構造を有している。
断熱内管１２１及び断熱外管１２２は、例えばステンレス製のコルゲート管（波付き管）である。断熱内管１２１と断熱外管１２２の間には、例えばアルミを蒸着したポリエチレンフィルムの積層体で構成された多層断熱層（スーパーインシュレーション）１２３が介在され、真空状態に保持される。また、断熱外管１２２の外周はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンなどの防食層１２４で被覆されている。

［超電導ケーブルの中間接続部］
次に、超電導ケーブルの中間接続部に関し、超電導導体層１１２の外周に電気絶縁層１１３と超電導シールド層１１４とを順に備えた一対のケーブルコア１１（超電導ケーブル１０）同士を接続した超電導ケーブルの中間接続部５０について説明する。
図３Ａは、超電導ケーブルの中間接続部５０における補強絶縁層２１３を一部断面視して示す説明図であり、図３Ｂは、中間接続部５０における補強絶縁層２１３を示す斜視図である。図４Ａは、補強絶縁層２１３の周囲に複数の超電導線を配設してなる中間接続部５０を示す斜視図であり、図４Ｂは、中間接続部５０における超電導線の接続構造を示す説明図である。

超電導ケーブル１０のケーブル接続部では、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１の端部において、電気絶縁層１１３を段剥ぎして、露出させた超電導導体層１１２同士を導体接続部材１１２ａで接続しており、その超電導導体層１１２の接続部分の周囲を覆うように補強絶縁層２１３が設けられている。この補強絶縁層２１３の周囲に複数の超電導線（超電導線１００，接続用超電導線１０１）が配設されて中間接続部５０が形成される。

補強絶縁層２１３は、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１におけるフォーマ１４０から電気絶縁層１１３までの径よりも太く形成され、且つその外径が略一定である円筒状の大径部２１３ａと、その大径部２１３ａの両端からそれぞれ電気絶縁層１１３に向かって傾斜する傾斜面部２１３ｂを有している。図３Ａ、図３Ｂでは、異なる角度の２段の傾斜面間に括れを有する傾斜面部２１３ｂとしている。
この補強絶縁層２１３は、電気絶縁層１１３と同様の絶縁性紙類を超電導導体層１１２の接続部分に巻回することによって形成されている。
なお、傾斜面部２１３ｂは、異なる角度の２段の傾斜面であることに限らず、３段以上の傾斜面でもよく、大径部２１３ａから電気絶縁層１１３に向かって傾斜する傾斜面が曲線形状に近ければ近いほど好ましい。一方、例えば、６６ｋＶクラスのような低電圧ケーブルの場合には、絶縁層の厚みは薄くてもよく、傾斜面部２１３ｂは１段の傾斜面（括れのない傾斜面）でもよい。

ここで、図４Ａ、図４Ｂに示すように、ケーブルコア１１の電気絶縁層１１３の周囲には、複数の超電導線１００が巻回されてなる超電導シールド層１１４が設けられている。また、補強絶縁層２１３の大径部２１３ａの外周には、複数の超電導線１００が巻回されて配設されている。
そして、大径部２１３ａの外周を覆うように配された複数の超電導線１００と、超電導シールド層１１４を構成する複数の超電導線１００とを接続し、且つ傾斜面部２１３ｂを覆う複数の接続用超電導線１０１を設けることで、超電導ケーブルの中間接続部５０を形成することができる。
つまり、超電導ケーブルの中間接続部５０は、導体接続部材１１２ａによって接続された超電導導体層１１２の接続部分の周囲を覆う補強絶縁層２１３と、補強絶縁層２１３の大径部２１３ａの外周を覆うように配された複数の超電導線１００と、大径部２１３ａに配された複数の超電導線１００と超電導シールド層１１４を構成する複数の超電導線１００とを接続し、且つ補強絶縁層２１３の傾斜面部２１３ｂを覆う複数の接続用超電導線１０１と、を備えている。
なお、図４Ａでは、超電導線１００は螺旋状に巻回されているが、必ずしも螺旋状に配置する必要はなく、ケーブルコア１１の長手方向に直線状に沿わせてもよい。

接続用超電導線１０１は、一端の幅が他端の幅よりも広く形成された略台形形状を呈するテープ状の超電導線である。
接続用超電導線１０１は、補強絶縁層２１３の傾斜面部２１３ｂを覆うように配された状態で、大径部２１３ａ側から電気絶縁層１１３（超電導シールド層１１４）側に向かってテーパ状に先細る形状を呈している。そして、接続用超電導線１０１は、幅の広い一方の端部１０１ａを、大径部２１３ａに配された超電導線１００に接続し、幅の狭い他方の端部１０１ｂを、超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００に接続している。
この接続用超電導線１０１には、超電導線１００と同様の構成のテープ状の超電導線（図２参照）を適用できる。そして、接続用超電導線１０１は、大径部２１３ａに配された超電導線１００と、超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００と積層方向で同じ向き、例えば、基板１上に超電導層３が積層された面を外側に向ける向き（基板側を内側に向ける向き）に配されている。

図５は、接続用超電導線１０１の一例を示す平面図である。
接続用超電導線１０１は、図５に示すように、略台形形状を呈しており、その長手方向のほぼ中央に異なる傾斜角の縁辺が交わった括れ部１０１ｃを有している。具体的に、接続用超電導線１０１は、幅の広い一方の端部１０１ａ側と、幅の狭い他方の端部１０１ｂ側とでは、先細るテーパ角度が異なる台形形状を有しており、その長手方向のほぼ中央の括れ部１０１ｃで異なるテーパ角度の台形が交わって一体となった形状を有している。
なお、接続用超電導線１０１における大径部２１３ａ側の端部１０１ａの幅と、電気絶縁層１１３（超電導シールド層１１４）側の端部１０１ｂの幅と、括れ部１０１ｃの幅の比率は、補強絶縁層２１３における大径部２１３ａの径と、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１における電気絶縁層１１３部分の径と、傾斜面部２１３ｂにおける異なる角度の傾斜面間の括れ部分の径の比率に対応している。
この接続用超電導線１０１は、長方形状の超電導線にレーザーカット加工やスリッター加工を施すことによって得ることができる。なお、レーザーカットによる切断面は熱により融着するため、超電導層３が剥離するなどのトラブルなく超電導線を所望する形状・サイズに切断加工できるので、レーザーカット加工によって接続用超電導線１０１を形成することが好ましい。

このように、超電導ケーブル１０の中間接続部５０は、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１の径よりも太く形成された補強絶縁層２１３を備えており、その補強絶縁層２１３の傾斜面部２１３ｂを覆う接続用超電導線１０１を、補強絶縁層２１３の大径部２１３ａ側から電気絶縁層１１３側に向かってテーパ状に先細る略台形形状とすることによって、複数の接続用超電導線１０１が重なることなく、傾斜面部２１３ｂを隙間なく覆うことが可能になる。
従って、本発明に係る超電導ケーブルの中間接続部５０は、超電導導体層１１２に大電流が流れた際に発生する磁場を外部に漏らし難い優れた構造を有しているといえる。

さらに、超電導ケーブル１０の中間接続部５０における、接続用超電導線１０１と超電導線１００の接続部分に、帯状超電導線１０２を設けることが好ましい。
図６Ａは、補強絶縁層の周囲に超電導線と接続用超電導線と帯状超電導線を配設してなる中間接続部を示す斜視図であり、図６Ｂは、中間接続部における超電導線の接続構造を示す説明図である。
例えば、図６Ａ、図６Ｂに示すように、接続用超電導線１０１における一方の端部１０１ａと大径部２１３ａの外周に配された超電導線１００の端部とが対向する部分と、接続用超電導線１０１における他方の端部１０１ｂと超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００の端部とが対向する部分に、周方向に帯状超電導線１０２を巻き付けるように配設する。
帯状超電導線１０２は、超電導ケーブル１０におけるケーブルコア１１の周方向に巻き付けられるため、大径部２１３ａ側に配設された帯状超電導線１０２は、凡そ大径部２１３ａ周りの長さを有しており、電気絶縁層１１３（超電導シールド層１１４）側に配設された帯状超電導線１０２は、凡そ電気絶縁層１１３周りの長さを有している。
この帯状超電導線１０２には、超電導線１００と同様の構成のテープ状の超電導線（図２参照）を適用できる。

こうして接続用超電導線１０１の端部（１０１ａ，１０１ｂ）と超電導線１００の端部とが対向する部分に、帯状超電導線１０２を巻き付けることで、接続用超電導線１０１の端部（１０１ａ，１０１ｂ）と超電導線１００の端部の間に隙間があるような場合でも、帯状超電導線１０２を介して接続用超電導線１０１と超電導線１００を電気的に接続することができる。
なお、図４Ａ、図４Ｂに示すように、接続用超電導線１０１と超電導線１００の間に隙間がなく好適に接続されている場合でも、接続用超電導線１０１の端部（１０１ａ，１０１ｂ）と超電導線１００の端部とが対向する部分に、帯状超電導線１０２を巻き付けることで、その電気的接続をより確実な強固なものにすることができ、また、機械的接続に関しても確実に行うことができる。

ここで、超電導線１００、接続用超電導線１０１、帯状超電導線１０２は、基板１上に少なくとも超電導層３が積層されているテープ状の超電導線であり、帯状超電導線１０２は、基板１上に超電導層３が積層された面を、超電導線１００および接続用超電導線１０１における基板１上に超電導層３が積層された面と向かい合うように配されている。
具体的に、図７に示すように、超電導線１００と接続用超電導線１０１は、帯状超電導線１０２に対して基板１上に積層された超電導層３側が向くように配されており、帯状超電導線１０２は、超電導線１００と接続用超電導線１０１に対して基板１上に積層された超電導層３側が向くように配されている。つまり、互いの超電導層３側の面を向かい合わせるように、超電導線１００と接続用超電導線１０１に対し、帯状超電導線１０２を表裏逆向きに配した状態で接続している。
また、超電導線１００と帯状超電導線１０２の間、及び接続用超電導線１０１と帯状超電導線１０２の間には、半田層６（或いは銀ペースト）が設けられており、半田層６を介して超電導線同士が接続されている。
なお、図７では、接続用超電導線１０１における他方の端部１０１ｂと超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００の端部とが対向する部分に巻き付けられた帯状超電導線１０２を示しているが、接続用超電導線１０１における一方の端部１０１ａと大径部２１３ａの外周に配された超電導線１００の端部とが対向する部分に巻き付けられた帯状超電導線１０２の向きも同様であるので、説明は省略する。

図６Ａ、図６Ｂ、図７では、接続用超電導線１０１における一方の端部１０１ａと大径部２１３ａの外周に配された超電導線１００の端部とが対向する部分と、接続用超電導線１０１における他方の端部１０１ｂと超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００の端部とが対向する部分が、傾斜面部と電気絶縁層１１３、傾斜面部と大径部２１３ａのそれぞれの境界部分に設けられているが、この対向部分をそれぞれ電気絶縁層１１３と大径部２１３ａの平坦な部分に設けてもよい。この場合、帯状超電導線１０２を平坦な部分で巻き付けることができ、接続部に応力が集中し難く、又半田（或いは銀ペースト）による接続作業が容易であるという点で好ましい。
このような対向部分を形成するためには、接続用超電導線１０１を、電気絶縁層１１３と大径部２１３ａ上の平坦な部分で帯状超電導線１０２を巻き付けることが出来る程度に延伸させればよく、例えば、電気絶縁層１１３側と大径部２１３ａ側のそれぞれに１００ｍｍ程度重ねられるような接続用超電導線１０１を用いればよい。

このように、帯状超電導線１０２が、接続用超電導線１０１の端部１０１ａ，１０１ｂと超電導線１００の端部とが対向する部分に巻き付けられている超電導ケーブルの中間接続部５０であれば、接続用超電導線１０１の端部１０１ａ，１０１ｂと超電導線１００の端部との接続をより強固なものにすることができるとともに、複数の接続用超電導線１０１が傾斜面部２１３ｂから離間しないように、より確実に取り付けることができるので、より一層磁場を外部に漏らし難くすることができる。

さらに、図８に示すように、複数の接続用超電導線１０１を傾斜面部２１３ｂに向けて締め付ける帯部材１０５を備えることが好ましい。
帯部材１０５は、導電性部材であればよく、形状保持だけでなく事故等による異常電流発生時の経路になるという点から、銅線や銅テープからなることが好ましい。また、帯部材１０５として、超電導線１００と同様の構成のテープ状の超電導線を用いるようにしてもよい。超電導線を帯部材１０５として用いた場合には、電流の均一化に伴う通電損失低減という点で好ましい。
この帯部材１０５を、複数の接続用超電導線１０１の外周における、傾斜面部２１３ｂの括れ部分に相当する位置に巻き付けて、接続用超電導線１０１を傾斜面部２１３ｂに向けて締め付けるようにすることで、傾斜面部２１３ｂを覆う複数の接続用超電導線１０１の配置がずれ難くなり、複数の接続用超電導線１０１を傾斜面部２１３ｂに適正に取り付けることができる。

このように、帯部材１０５が、複数の接続用超電導線１０１を傾斜面部２１３ｂに向けて締め付けるように巻き付けられている超電導ケーブルの中間接続部５０であれば、傾斜面部２１３ｂを覆う複数の接続用超電導線１０１の配置がずれ難くなり、複数の接続用超電導線１０１からなるシールド構造体の型崩れを防止できるので、より一層磁場を外部に漏らし難くすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。図９は、接続用超電導線の両端部がそれぞれ超電導線の端部に重なるように接続されている超電導ケーブルの中間接続部を示す説明図である。
例えば、図９に示すように、接続用超電導線１０１における一方の端部１０１ａが、大径部２１３ａの外周に配された超電導線１００の端部上に乗りかかった状態で重ねられ、接続用超電導線１０１における他方の端部１０１ｂが、超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００の端部上に乗りかかった状態で重ねられるように、接続用超電導線１０１を傾斜面部２１３ｂに配設してもよい。

ここで、超電導線１００および接続用超電導線１０１は、基板１上に少なくとも超電導層３が積層されているテープ状の超電導線であり、接続用超電導線１０１は、基板１上に超電導層３が積層された面を、超電導線１００における基板１上に超電導層３が積層された面に向けて配されている。
具体的に、図１０に示すように、超電導線１００は、接続用超電導線１０１に対して基板１上に積層された超電導層３側を向ける向きに配されており、接続用超電導線１０１は、超電導線１００に対して基板１上に積層された超電導層３側を向ける向きに配されている。つまり、互いの超電導層３側の面を向かい合わせるように、超電導線１００に対し、接続用超電導線１０１を表裏逆向きに配した状態で接続している。
また、超電導線１００と接続用超電導線１０１の間には、半田層６（或いは銀ペースト）が設けられており、半田層６を介して超電導線同士が接続されている。

このように、傾斜面部２１３ｂを覆っている接続用超電導線１０１の両端部がそれぞれ、大径部２１３ａの外周に配された超電導線１００と、超電導シールド層１１４を構成する超電導線１００に乗りかかるように重ねられて接続されている超電導ケーブルの中間接続部５０であっても、超電導導体層１１２に大電流が流れた際に発生する磁場を外部に漏らし難くすることができる。

また、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、図１１、図１２に示すように、補強絶縁層２１３の傾斜面部２１３ｂが、括れのない１段の傾斜面である場合、括れ部１０１ｃのない接続用超電導線１０１を用いることが好ましい。
そのような接続用超電導線としては、図１３に示す、等脚の台形形状を呈する接続用超電導線１０１や、図１４に示す、等脚ではない台形形状を呈する接続用超電導線１０１を挙げることができる。
等脚の台形形状を呈する接続用超電導線１０１（図１３参照）は、接続用超電導線１０１をケーブルコア１１の長手方向に沿わすように傾斜面部２１３ｂに配して、その傾斜面部２１３ｂを覆うことに適している。また、等脚ではない台形形状を呈する接続用超電導線１０１（図１４参照）は、接続用超電導線１０１を傾斜面部２１３ｂに螺旋状に巻回して、その傾斜面部２１３ｂを覆うことに適している。
なお、接続用超電導線１０１における大径部２１３ａ側の端部１０１ａの幅と電気絶縁層１１３（超電導シールド層１１４）側の端部１０１ｂの幅の比率は、補強絶縁層２１３における大径部２１３ａの径と、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１における電気絶縁層１１３部分の径の比率に対応している。

このように、補強絶縁層２１３の傾斜面部２１３ｂが、括れのない傾斜面である場合、等脚の台形形状を呈する接続用超電導線１０１（図１３参照）や、等脚ではない台形形状を呈する接続用超電導線１０１（図１４参照）を用いることで、複数の接続用超電導線１０１が重なることなく、傾斜面部２１３ｂを隙間なく覆うことが可能になる。
このような超電導ケーブルの中間接続部５０であっても、超電導導体層１１２に大電流が流れた際に発生する磁場を外部に漏らし難くすることができる。

以上のように、本発明に係る超電導ケーブルの中間接続部５０は、超電導導体層１１２に大電流が流れた際に発生する磁場を外部に漏らし難い優れた構造を有している。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では積層体の超電導線を用いているが、多芯線の超電導線を用いてもよい。多芯線の場合には、超電導線同士を接続する際の表裏関係は考慮する必要がないが、異常に伴う大電流通電時に常伝導状態になり易いという点から、積層体の超電導線を用いることが好ましい。

本発明は、以上のように構成されていることから、超電導ケーブルの中間接続部として超電導ケーブルの技術に利用できる。

１基板
２中間層
３超電導層
４保護層
５銅安定化層
６半田層
１０超電導ケーブル
１１ケーブルコア
１２断熱管
５０中間接続部（超電導ケーブルの中間接続部）
１００超電導線
１０１接続用超電導線
１０１ａ一方の端部
１０１ｂ他方の端部
１０２帯状超電導線
１０５帯部材
１４０フォーマ
１１２超電導導体層（超電導導体）
１１３電気絶縁層
１１４超電導シールド層
２１３補強絶縁層
２１３ａ大径部
２１３ｂ傾斜面部

Claims

超電導導体の外周に電気絶縁層と超電導シールド層とを順に備えた一対のケーブルコア同士が接続された超電導ケーブルの中間接続部であって、
前記超電導導体同士の接続部分の周囲を覆い、前記ケーブルコアよりも太く形成された大径部と、その大径部から前記電気絶縁層に向かって傾斜する傾斜面部を有する補強絶縁層と、
前記大径部の外周を覆うように配された複数の超電導線と、前記超電導シールド層を構成する複数の超電導線とを接続して、前記傾斜面部を覆う複数の接続用超電導線と、
を備え、
前記接続用超電導線は、前記大径部側から前記電気絶縁層側に向かってテーパ状に先細る形状であることを特徴とする超電導ケーブルの中間接続部。
前記接続用超電導線における前記大径部側の端部の幅と前記電気絶縁層側の端部の幅の比率は、前記補強絶縁層における前記大径部の径と、前記ケーブルコアにおける前記電気絶縁層部分の径の比率に対応していることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブルの中間接続部。
前記接続用超電導線における一方の端部と前記大径部の外周に配された前記超電導線の端部とが対向する部分と、前記接続用超電導線における他方の端部と前記超電導シールド層を構成する超電導線の端部とが対向する部分に、それぞれ前記超電導ケーブルの周方向に巻き付けられた帯状超電導線を備え、
前記超電導線、前記接続用超電導線、前記帯状超電導線は、基板上に少なくとも超電導層が積層されているテープ状の超電導線であり、
前記帯状超電導線は、前記基板上に前記超電導層が積層された面を、前記超電導線および前記接続用超電導線における前記基板上に前記超電導層が積層された面に向けて配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導ケーブルの中間接続部。
前記接続用超電導線における一方の端部は、前記大径部の外周に配された前記超電導線の端部上に乗りかかり、前記接続用超電導線における他方の端部は、前記超電導シールド層を構成する超電導線の端部上に重ねられた状態で配されており、
前記超電導線および前記接続用超電導線は、基板上に少なくとも超電導層が積層されているテープ状の超電導線であり、前記接続用超電導線は、前記基板上に前記超電導層が積層された面を、前記超電導線における前記基板上に前記超電導層が積層された面に向けて配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導ケーブルの中間接続部。
前記複数の接続用超電導線を前記傾斜面部に向けて締め付ける帯部材を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の超電導ケーブルの中間接続部。