JP7186053B2 - 超電導ケーブルの中間接続部、超電導ケーブル線路及び超電導ケーブルの中間接続方法 - Google Patents
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Description
超電導ケーブルでは、フォーマとして、フレキシブルな金属製のコルゲート管が使用され、導体中心に液体窒素の流路を設け、冷却効率を向上させる構造をとることが多い。また、大電流送電を可能とするために、超電導線材は、同心円状に多層に配置されている場合もある。なお、多層配置された超電導線材の層間には、超電導線材を押えるとともに、超電導線材間での電気絶縁をとる絶縁層が設けられる。
フォーマとしてのコルゲート管同士を接続する超電導ケーブルの中間接続部であって、
突き合うように配置される前記コルゲート管の端部と、
前記コルゲート管の端部同士の外周を覆うように配置されるスリーブとを有し、
前記スリーブと前記コルゲート管とは、前記スリーブの外側から挿入されるブラインドリベットにより接合され、
前記ブラインドリベットは、前記コルゲート管の端部において外周面で凸状に突出する山部を貫通して内周面で係合して接合される構成を採る。
超電導層を有する超電導ケーブルと、
上記構成の超電導ケーブルの中間接続部とを有し、
前記超電導層同士が前記中間接続部を跨いで接続されている構成を採る。
フォーマとしてのコルゲート管同士を接続する超電導ケーブルの中間接続方法であって、
前記コルゲート管の端部を、互いの端部が付き合うように、スリーブ内に配置し、前記スリーブの外側からブラインドリベットを挿入して、前記スリーブと前記コルゲート管とを接合し、
前記ブラインドリベットは、前記コルゲート管の端部において外周面で凸状に突出する山部を貫通して内周面で係合して接合される、ようにした。
図1は、本発明に係る一実施の形態の超電導ケーブルの中間接続部10の構成を示す超電導ケーブル線路1の外観図であり、図2は、本発明に係る一実施の形態の超電導ケーブルの中間接続部10の構成を示す超電導ケーブル線路1の縦断面図である。なお、図1及び図2では、超電導ケーブル2、3を収容する断熱管28において、超電導ケーブル2、3同士の接続部分を覆う部位を便宜上省略している。
なお、図1及び図2に示す超電導ケーブル2、3は、フォーマとしたコルゲート管20、30の外周に、一層の超電導層24、34を有する構成としたが、これに限らず、接続される超電導ケーブル2、3は複数層の超電導層を有する構成としてもよい。スリーブ5とともに、スリーブ5により接続され超電導ケーブル線路1を構成する超電導ケーブル2、3は、敷設時では断熱管28に収容される。
山部202、302及び谷部204、304は、コルゲート管20、30を外周面側からみた形状であり、山部202、302は、コルゲート管20、30の外周面で凸状であり、且つ、内周面で窪み凹部202a、302aを有する(図3参照)。谷部204、304は、コルゲート管20、30の外周面に凹状に窪み、且つ、内周面で凸状に軸心側に突出する。
コルゲート管20、30の端部20a、30aには、外周面で凸状に突出する山部202、302に、軸方向と直交するように貫通し、且つ、凹部202a、302aに連通する止着孔205、305が穿孔されている(図3参照)。止着孔205、305には、ブラインドリベット6が挿入される。
絶縁層22、32は、コルゲート管20、30の外周面を被覆して配置され、上の層として設けられる超電導層24、34への電気的絶縁機能を有するものであればどのように構成されてもよい。絶縁層22、32は、例えば、クラフト紙、ポリプロピレンをクラフト紙でラミネートした半合成紙及び不織布のうち少なくとも一つをコルゲート管20、30の外周面に巻き付けることにより構成されてもよい。
超電導線材は、例えば、REBayCu3Oz系(REは、Y、Nd、Sm、Eu、Gd及びHoから選択された1種以上の元素を示し、y≦2及びz=6.2~7である。)の高温超電導薄膜を備える。高温超電導薄膜は、ニッケル(Ni)、ニッケル合金、又はステンレス鋼等のテープ状の金属製の基板上に成膜された中間層上に成膜される。この超電導薄膜の表面に銀等からなる保護層を積層することにより超電導線材は作製されている。
貫通孔502は、外周面側にざぐり部502aを有することが好ましい。貫通孔502は、ブラインドリベット6が挿入された際に、ブラインドリベット6のフランジ部62がざぐり部502aに係合し、フランジ部62が、スリーブ5の外周面から突出しないように構成している。ここでは、貫通孔502のざぐり部502aは、挿入されるブラインドリベット6のフランジ部62の外周面が、スリーブ5の外周面に略面一となるように形成されている。
ブラインドリベット6の膨出部66は、締結対象物(本実施の形態では、コルゲート管20、30)の孔(止着孔205、305)に、締結対象物の表面側から挿入される際には、孔(止着孔205、305)の径よりも外径が小さい。膨出部66は、孔(止着孔205、305)内に挿入して締結位置(コルゲート管20、30の内周面)で位置した後、リベット軸部64が、孔(止着孔205、305)から引き抜かれることにより、外径が孔の径よりも大きくなり、締結位置(コルゲート管20、30の内周面)で掛合する。
なお、コルゲート管20、30の山部202、302はそれぞれ螺旋状に形成されているため、ブラインドリベット6は、スリーブ5とコルゲート管20とを、周方向で等間隔離れた位置で、且つ、軸方向にずれた位置で、締結する。また、ブラインドリベット6によるスリーブ5とコルゲート管30との締結位置も、同様に、周方向で等間隔離れた位置で、且つ、軸方向にずれた位置となっている。
充填剤は導電性を有するものであってもよく、その例として金属フィラーが含有された樹脂を使用しうる。
これにより、超電導ケーブル2、3の絶縁層22、32の端部間で(スリーブ5を介して)平坦な平面が形成され、その上で、超電導線材を接続して、一対の超電導ケーブルのそれぞれの超電導層24、34を好適に設けることができる。
また、充填剤による構成される平坦部70は、ブラインドリベット6によるスリーブ5とコルゲート管20、30との接続を補強する。
また、コルゲート管20、30の端部20a、30a近傍の絶縁層22、32(不織布による層)間はスリーブ5を介して充填剤を埋設してなる平坦部70により面一である。これらの上には超電導線材が正確に巻き付けられ、超電導層24、34の接続が確実に好適に行われる。
「超電導ケーブル線路1」とはかかる状態のものを意味し、超電導層24、34同士が中間接続部10を跨いで接続され、中間接続部10を介して電流が流れる状態のものを意味している。
超電導ケーブルの中間接続部10を製造する超電導ケーブルの中間接続方法では、まず、スリーブ5の所定位置に貫通孔502を形成する。
次いで、一対の超電導ケーブル20、30において、接続するそれぞれの端部で露出したフォーマであるコルゲート管20、30の端部20a、30aを、スリーブ5に対して、開口部の両側から挿入する。
次いで、リベッターを用いてこれを引き抜くことにより、膨出部66は、コルゲート管20、30の内壁面に当接して残り、ブラインドリベット6が残った状態でスリーブ5とコルゲート管20、30とが接合される。
平坦部70を形成する場合、絶縁層22、32の外周面とスリーブ5の外周面との高さが同じときはこれら部材間にのみ充填剤を塗布し、絶縁層22、32、平坦部70およびスリーブ5で面一とするのがよい(スリーブ5の外周面は露出している。)。他方、絶縁層22、32の外周面がスリーブ5の外周面より高いときはスリーブ5上にも充填剤を塗布し、絶縁層22、32および平坦部70で面一とするのがよい(スリーブ5の外周面は平坦部70で被覆されている)。
以上の本実施の形態によれば、超電導ケーブル2、3のフォーマ同士を接続する際に、フォーマがコルゲート管20、30であっても、ブラインドリベット6により、外周面側に凸部を形成することなく好適に接合でき、上層の超電導層24、34同士を平坦な面状で好適に接合させることができる。つまり、超電導ケーブルの中間接続部10によれば、溶接等により加熱すること無く、接続できるので、超電導ケーブル2、3の特性を劣化させることがない。
すなわち、ブラインドリベット6は、コルゲート管20、30の内側において、膨出部66を凹部202a、302a内に位置させて、コルゲート管20、30のそれぞれの内周面から軸心側に突出しないように配置されている。
これにより超電導ケーブル線路1を敷設して使用する場合に、コルゲート管20、30内に液体窒素等の冷媒を充填して流通させるときは、ブラインドリベット6の膨出部66が、コルゲート管20、30内の冷媒の流れを阻害することがない。
よって、コルゲート管20、30内に冷媒を流通させる際の圧力損失を減少させることができ、コルゲート管20、30内に効率よく冷媒を流通させることができ、超電導ケーブル線路1を好適に使用できる。
5 スリーブ
6 ブラインドリベット
10 中間接続部
20、30 コルゲート管
20a、30a 端部
22、32 絶縁層
24、34 超電導層
26、36 半導電層
28 断熱管
62 フランジ部
64 リベット軸部
66 膨出部
70 平坦部
202、302 山部
204、304 谷部
202a、302a 凹部
205、305 止着孔
502 貫通孔
502a ざぐり部
Claims (3)
- フォーマとしてのコルゲート管同士を接続する超電導ケーブルの中間接続部であって、
突き合うように配置される前記コルゲート管の端部と、
前記コルゲート管の端部同士の外周を覆うように配置されるスリーブとを有し、
前記スリーブと前記コルゲート管とは、前記スリーブの外側から挿入されるブラインドリベットにより接合され、
前記ブラインドリベットは、前記コルゲート管の端部において外周面で凸状に突出する山部を貫通して内周面で係合して接合される、超電導ケーブルの中間接続部。 - 超電導層を有する超電導ケーブルと、
請求項1記載の超電導ケーブルの中間接続部とを有し、
前記超電導層同士が前記中間接続部を跨いで接続されている、超電導ケーブル線路。 - フォーマとしてのコルゲート管同士を接続する超電導ケーブルの中間接続方法であって、
前記コルゲート管の端部を、互いの端部が付き合うように、スリーブ内に配置し、前記スリーブの外側からブラインドリベットを挿入して、前記スリーブと前記コルゲート管とを接合し、
前記ブラインドリベットは、前記コルゲート管の端部において外周面で凸状に突出する山部を貫通して内周面で係合して接合される、超電導ケーブルの中間接続方法。
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