JPH0714443A

JPH0714443A - 酸化物超電導電力ケーブル

Info

Publication number: JPH0714443A
Application number: JP5150907A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Kono; 宰河野; Mikio Nakagawa; 三紀夫中川; Kazutomi Kakimoto; 一臣柿本; Mikiyuki Ono; 幹幸小野; Kazuo Ohata; 和夫大畑; Shigeo Nagaya; 重夫長屋; Naoki Hirano; 直樹平野
Original assignee: Fujikura Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Fujikura Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-01-17
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP3363948B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、１本１本の超電導テープユニット
を管体外周面に固定していた従来方法よりも超電導テー
プに歪を与えることがないとともに、超電導テープの巻
き付けと固定が容易にできる超電導電力ケーブルの提供
を目的とする。【構成】本発明は、シース１８の内部に酸化物超電導
コア１７を備えてなる超電導テープ１６を複数枚積層し
て相互に固着し超電導テープユニット１５が構成される
一方、金属材料からなる管体の外周面と内周面の少なく
とも一方に螺旋溝１２が複数形成されるとともに内部に
冷媒の往路１３が形成されて中央管体１１が構成され、
前記中央管体１１の各螺旋溝１２に前記超電導テープユ
ニット１５が非固定状態で遊挿される一方、前記中央管
体１１の外面に内部遮蔽層２０が被覆され、その外部に
スペーサ２３を介して外部被覆層２９が設けられて内部
遮蔽層２０と外部被覆層２９の間に冷媒の復路２８が形
成されてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力輸送用あるいは超
電導マグネット用などとしての応用開発が進められてい
る酸化物超電導導体および酸化物超電導電力ケーブルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、臨界温度の高い酸化物超電導導体
を用いて電力輸送用の電力ケーブル、超電導マグネット
あるいは超電導発電機の界磁巻線用超電導電力ケーブル
などを製造しようとする試みがなされている。このよう
な超電導導体の一従来例として、図１２に示すように、
複数の長尺の酸化物系の超電導テープユニット１（図１
２の例では１６本）を銅などからなるパイプ２の周囲に
それぞれ螺旋状に隣接配置するように半田固定してなる
超電導導体３が知られている。この超電導導体３の超電
導テープユニット１は、図１１に断面構造を示すよう
に、酸化物超電導コア４を銀などからなる軟質金属製の
シース５で覆って形成された超電導テープ６を半田など
の金属接着材で複数枚積層一体化してなるものである。
図１２に示す構造の超電導導体３にあっては、中央のパ
イプ２の内部に液体窒素を冷媒として流し、この液体窒
素により周囲の酸化物超電導コア４を冷却する構成にな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、図１２に示す構
造の超電導導体３を製造するには、超電導テープ６を複
数枚積層して１つの超電導テープユニット１を構成し、
この超電導テープユニット１を複数本用意してそれぞれ
パイプ２の外周面に螺旋状に巻き付けてから半田付けに
より固定する方法を行なっている。ところがこの方法で
超電導導体３を製造すると、超電導テープユニット１を
直接曲げながら巻き付けることになるために、個々の超
電導テープ６に歪がかかり易く、また、巻き付け方によ
っては超電導テープ６に局所的に大きな歪を付加しやす
い問題がある。即ち、酸化物超電導コア４は、Ｂｉ₂Ｓ
ｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ²Ｏ_y、Ｂｉ_1.6
Ｐｂ_0.4Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、Ｔｌ²Ｂａ²Ｃａ²Ｃｕ
³Ｏ^y、Ｔｌ²Ｂａ²Ｃａ¹Ｃｕ²Ｏ^y、あるいは、Ｙ₁Ｂａ₂
Ｃｕ₃Ｏ_xなどで示される組成のセラミックスであるがた
めに、セラミックスとしての脆性を有しており、曲げ力
や引張力に対して非常に弱い問題がある。また、銀から
なるシース５は非常に軟らかいので、外部からの小さな
力によっても酸化物超電導コア４が損傷を受け易い問題
がある。

【０００４】次に、前記複数の超電導テープユニット１
を順次パイプ２に巻き付けて１本ずつ半田付けにより固
定すると、既に半田付けした超電導テープ６を固定して
いた半田が、他の超電導テープ６を半田付けする際の熱
で再溶融し、既に半田付けした超電導テープ６…が剥が
れるおそれがある。また、複数の超電導テープユニット
１を順次半田付けで固定する際に、超電導テープユニッ
ト１の全体を同時に正確な位置に固定することは難しい
問題がある。

【０００５】次に、図１２に示す構造の超電導導体３を
用いて超電導電力ケーブルを製造するには、超電導導体
３の上に電界均一化のための銅テープや半導電テープ
（カーボンテープなど）を巻回し、その上に電気絶縁テ
ープを巻回するなどして必要なテープを順次巻回して製
造することが考えられる。従って前記超電導テープユニ
ット１の超電導テープ６にあっては、その外側に別の部
材が巻き付けられることになるとともに、巻回時の取り
扱いなどの際に外傷を受けて損傷する可能性があり、超
電導特性の劣化を引き起こし易い問題がある。即ち、各
超電導テープ６が裸導体として管体２の外周部に固定さ
れているために、外傷を受け易くなっている問題があ
る。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、１本１本の超電導テープユニットを管体外周面に固
定していた従来方法よりも超電導テープに歪を与えるこ
とがないとともに、超電導テープの巻き付けと固定が容
易にでき、超電導特性劣化の少ない酸化物超電導電力ケ
ーブルの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、導電性金属材料からなるテー
プ状のシースの内部に酸化物超電導コアを備えてなる超
電導テープを複数枚積層して相互に固着し超電導テープ
ユニットが構成される一方、金属材料からなる管体の外
周面と内周面の少なくとも一方に螺旋溝が複数形成され
るとともに内部に冷媒の往路が形成されて中央管体が構
成され、前記中央管体の各螺旋溝に前記超電導テープユ
ニットが非固定状態で遊挿される一方、前記中央管体の
外面に内部遮蔽層が被覆され、その外部にスペーサを介
して外部被覆層が被覆されて内部遮蔽層と外部被覆層と
の間に冷媒の復路が形成されてなるものである。

【０００８】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の内部遮蔽層が、その外方の冷媒
往路を通過する冷媒を中央管体の超電導テープユニット
側に染み込み自在とするようにテープ体の巻き付けによ
って形成されてなるものである。

【０００９】請求項３記載の発明は前記課題を解決する
ために、導電性金属材料からなるテープ状のシースの内
部に酸化物超電導コアを備えてなる超電導テープを複数
枚積層して相互に固着し超電導テープユニットが構成さ
れる一方、金属材料からなる管体の外周面と内周面の少
なくとも一方に螺旋溝が複数形成されるとともに内部に
冷媒の往路が形成されて中央管体が構成され、前記中央
管体の各螺旋溝に前記超電導テープユニットが非固定状
態で遊挿される一方、前記中央管体の外面に、超電導シ
ールド層を具備する内部遮蔽層が被覆され、その外部に
スペーサを介して外部被覆層が設けられて内部遮蔽層と
外部被覆層との間に冷媒の復路が形成されてなるもので
ある。

【００１０】

【作用】中央管体の螺旋溝に超電導テープユニットが収
納され、超電導テープユニットは螺旋状に中央管体に巻
回されているので、中央管体の内部に液体窒素などの冷
媒を流すことにより超電導テープユニットを冷却するこ
とができ、超電導テープユニットの酸化物超電導コアを
超電導状態としてそれを通電用に使用できる。更に、１
本の中央管体に対して複数本の超電導テープユニットが
備えられるので、電流容量が大きくなる。

【００１１】また、中央管体外面の螺旋溝に超電導テー
プユニットが非固定状態で遊挿されているので、中央管
体の外方に巻回される遮蔽層などの他の部材が超電導テ
ープユニットに接触しない構成となる。よって、超電導
電力ケーブルの製造時に他の部材により超電導テープユ
ニットが損傷されることがなく、超電導特性の劣化が生
じない。また、布設時などにおいて超電導電力ケーブル
に曲げ力などが作用しようとしても、中央管体の螺旋溝
内で超電導テープユニットが若干移動できるので、超電
導テープユニットの一部分に応力や歪が集中することが
ない。更にまた、中央管体の複数の螺旋溝に収納された
超電導テープユニットのうちの１本、あるいは、複数本
に何等かの原因により超電導特性の劣化現象を生じた場
合、それらの超電導テープユニットを中央管体から引き
抜いて新規のものと交換することができる。

【００１２】一方、超電導テープユニットを中央管体の
螺旋溝に挿入することで超電導テープユニットの固定が
完了するので、超電導テープユニットを固定した半田付
け部分などの固定部分を再溶融させるおそれがない。更
に、本発明の酸化物超電導電力ケーブルにあっては、中
央管体内部に冷媒往路を中央管体外部に冷媒復路をそれ
ぞれ設けているので、冷媒の循環を行なうことができ、
効率良く超電導テープユニットを冷却することができ、
超電導特性の安定化に寄与する。

【００１３】更にまた、内部遮蔽層層がテープの巻き付
けにより形成されていると、内部遮蔽層の外方の冷媒の
流路を流れる冷媒が、内部遮蔽層を介して超電導テープ
ユニット側に染み込み冷却性の向上に寄与する。なお、
超電導シールド層を設けることにより、超電導コアに通
電した場合に、超電導コアが発生させる磁場をマイスナ
ー効果により跳ね返す作用を奏する。特に、交流通電し
ている場合に交番磁界が作用すると交流損失を生じるお
それがあるので、それを超電導シールド層で防止するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る酸化物超電導電力ケー
ブルの第１実施例を示すもので、この例の超電導電力ケ
ーブル１０は、中心部に中央管体１１を備え、その外方
に種々の被覆を行って構成されている。前記中央管体１
１は、銅あるいはアルミニウムなどの良導電性金属材料
からなる管体の外周に螺旋溝１２を複数（本実施例の場
合１０本）形成してなり、管体の内部空間は冷媒往路１
３とされていて、この冷媒往路１３に液体窒素などの冷
媒が流されるようになっている。

【００１５】また、前記各螺旋溝１２の内部には、超電
導テープユニット１５が、若干の遊びをもって螺旋溝１
２からはみ出さないように遊挿されている。前記超電導
テープユニット１５は、図２に示すように複数枚の超電
導テープ１６を積層し、これらを相互に半田などの金属
接着材により固着して構成されている。前記超電導テー
プ１６は、Ｙ-Ｂａ-Ｃｕ-Ｏ系、Ｂｉ-Ｐｂ-Ｓｒ-Ｃａ-
Ｃｕ-Ｏ系、Ｔｌ-Ｂａ-Ｃａ-Ｃｕ-Ｏ系、などに代表さ
れる酸化物超電導体からなるテープ状の超電導コア１７
を銀などの貴金属からなるシース１８で覆って構成され
ている。

【００１６】ここで前記超電導テープユニット１５は螺
旋溝１２内で半田などにより固定されてはいない状態と
されている。これは、超電導テープユニット１５が螺旋
溝内に半田で固定されていると、中央管体１１に伝達さ
れた伸びや縮みなどの外力の影響を超電導テープユニッ
ト１５が直接受けることになり、超電導特性が劣化する
ためである。即ち、外力が中央管体１１まで作用した場
合は、中央管体１１の伸縮があっても、超電導テープユ
ニット１５が中央管体１１の長さ方向に独立挙動できる
ために、伸びや歪の付加が緩和される結果、超電導特性
の劣化は少なくなる。また、超電導テープユニット１５
が螺旋溝１２内で若干の遊びをもって遊挿された状態で
あると、後述する外側の冷媒復路２８からの冷媒の染み
込みにより、超電導テープユニット１５が冷媒により直
接冷却される。

【００１７】次に、前記中央管体１１の外方には、内部
遮蔽層２０と絶縁層２１と外部遮蔽層２２とが順次被覆
され、更に外部遮蔽層２２の外方には、セパレータ２３
を介して内部保護パイプ２４と断熱層２５と外部保護パ
イプ２６と防食層２７とからなる被覆層２９が順次配置
されている。なお、前記内部保護パイプ２４と外部保護
パイプ２６は屈曲性を確保するため、コルゲート形状を
呈していることが好ましい。前記内部遮蔽層２０は、中
央管体１１の外面に巻回された銅テープ２０ａと銅テー
プ２０ａの外方にカーボンテープなどを巻回して構成さ
れた半導電層２２ｂとから構成され、前記外部遮蔽層２
２は、絶縁層２１の外方にカーボンテープなどを巻回し
て構成された半導電層２２ａと半導電層２２ａの外方に
巻回された銅テープ２２ｂとから構成されている。前記
絶縁層２１は、クラフト紙あるいは合成紙（ポリプロピ
レンラミネート紙：ＰＰＬＰ）などからなり、絶縁耐圧
を確保するために設けられている。なお、この電気絶縁
層２１が絶縁テープを巻回して構成されたものであるの
で、その外側の後述する冷媒復路２８を流れる冷媒の液
体窒素が半導電層２２ａを介してこの部分に染み込んで
きて絶縁特性の向上に寄与する。

【００１８】前記内部遮蔽層２０の外方には、この内部
遮蔽層２０とセパレータ２３と外部遮蔽層２２とによっ
て冷媒復路２８が区画されている。この冷媒復路２８
は、液体窒素などの冷媒が流される流路であり、超電導
電力ケーブル１０の一端側でこの冷媒復路２８と前記中
央管体１１内部の冷媒往路１３とを接続し、他端側で冷
媒往路１３と冷媒復路２８を図示略の液体窒素などの冷
媒供給源に接続し、この冷媒供給源から冷媒往路１３に
冷媒を供給し、冷媒復路２８を介して冷媒を戻すこと
で、超電導電力ケーブル１０の全長にわたり冷媒の循環
ができるようになっている。

【００１９】前記セパレータ２３は、外部遮蔽層２２の
外部に巻回されるものであり、外部遮蔽層２２とその外
方の内部保護パイプ２４との間に冷媒往路２８を形成す
るために設けられている。なお、このセパレータ２３
は、ステンレス鋼製の金属線から、あるいは、ＣＢＮ、
Ａｌ₂Ｏ₃、部分安定化ジルコニアなどのセラミックス、
あるいは、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）、
ポリエチレン、ナイロンなどの合成樹脂からなる線状体
あるいは条体などであっても差し支えない。前記の内部
保護管２４と外部保護管２６は、ステンレス鋼あるいは
アルミニウムなどからなるもので、この例では、屈曲性
を確保するためにコルゲート加工されており、防食層２
７は防食用の樹脂被覆層からなる。前記内部保護パイプ
２４は、厚さ１.５〜２ｍｍ程度のステンレス鋼などの
金属材料からなり、断熱層２５は、スーパーインシュー
ションなどを巻回して構成された厚さ１０〜２０ｍｍ程
度のものである。

【００２０】前記超電導電力ケーブル１０を製造するに
は、まず、超電導テープ１６を１枚あるいは複数枚積層
した後に、長さ方向の途中部分の必要箇所を半田で固定
して超電導テープユニット１５を形成し、この超電導テ
ープユニット１５を複数枚用意し、これらを中央管体１
１の螺旋溝１２に沿って個々に巻き付ける。次に、この
中央管体１１の外方に、銅テープ２２ａと半導電テープ
を順次巻き付けて内部遮蔽層２０を形成し、その上に絶
縁テープを巻き付けて絶縁層２１を形成する。続いてそ
の上に半導電テープと銅テープ２２ｂを巻き付けて外部
遮蔽層２２を形成し、その外方にセパレータ２３を必要
本数巻き付け、更にその外方に内部保護パイプ２４を被
せ、スーパーインシュレーションを巻き付けて断熱層２
５を形成し、最後に外部保護パイプ２６を被せて防食層
２７を形成し、図１に示す酸化物超電導電力ケーブル１
０を得る。

【００２１】次に、前記構造の酸化物超電導電力ケーブ
ル１０を使用する場合について説明する。前記の超電導
電力ケーブル１０にあっては、冷媒往路１３と冷媒復路
２８を介して液体窒素などの冷媒を循環させて超電導テ
ープユニット１５…を冷却し、超電導テープユニット１
５の超電導コア１７を超電導状態に遷移させて通電用と
して使用する。この場合に超電導コア１７を冷媒往路１
３内の冷媒で冷却できるので、超電導状態で通電した場
合に超電導コア１７の安定性を確保できる。

【００２２】更に、外部遮蔽層２２と絶縁層２１と内部
遮蔽層２０がいずれもテープを巻き付けて構成されてい
るので、それらの外側の冷媒復路２８を流れる冷媒の液
体窒素は、巻き付けたテープの隙間部分からその内側の
超電導テープユニット１５側に染み込んで直接超電導テ
ープユニット１５…を冷却する。なおここで、液体窒素
が染み込んだ絶縁層２１は絶縁耐圧が向上するので、超
電導電力ケーブル１０の絶縁耐圧を向上させることがで
きる。また、超電導電力ケーブル１０に通電している場
合に、何等かの原因によって超電導テープユニット１５
が常電導状態に遷移した場合、電力供給源から供給され
る大電力を一時的に逃がす必要がある。このような場合
に前記構造の超電導電力ケーブル１０にあっては、中央
管体１１が前記電流を逃がす地絡用のアース導体とな
る。

【００２３】図４と図５は、本発明の第２実施例に用い
られる中央管体の一例を示すもので、この例の中央管体
３０は、螺旋溝３１が横断面等脚台形状をなす蟻溝状に
形成され、この螺旋溝３１に収容される超電導テープユ
ニット３２が横断面等脚台形状に形成されている。この
例の超電導テープユニット３２は、螺旋溝３１に挿入さ
れた場合に、中央管体３０の径方向に抜け出さないよう
に工夫されたものである。

【００２４】図６と図７は、本発明の第３実施例に用い
られる中央管体の一例を示すもので、この例の中央管体
３３は、螺旋溝３４が横断面矩形状に形成され、更にそ
の開口部の内側に係止溝３５、３５が形成されている。
そして、超電導テープユニット３６は前記係止溝３５、
３５の内側の螺旋溝３５内に挿入可能なように横断面矩
形状に形成されている。そして、前記係止溝３５、３５
に嵌め込まれて螺旋溝３４の開口部を閉じる蓋板３６が
設けられている。この例の超電導テープユニット３６
は、螺旋溝３４に挿入された場合に、蓋板３６で螺旋溝
３４の開口部を閉じることで中央管体３３の径方向に抜
け出さないようになっている。なお、蓋板３６は超電導
テープユニット３６を保護する保護部材ともなってい
る。

【００２５】図８は、本発明の第４実施例に用いられた
中央管体の一例を示すもので、この例の中央管体４０
は、中央管体４０の径方向に複数の貫通孔４１…、４２
…が形成され、これを備えて超電導電力ケーブル１０’
が構成されたものである。前記貫通孔４１…は、中央管
体４０の内周面と螺旋溝４３の内底面とに開口するもの
で、他の貫通孔４２…は、中央管体４０の内周面と中央
管体４０の外周面とに開口するものである。前記の構造
とすることで、中央管体４０の内部の冷媒往路４４を流
れる冷媒を貫通孔４１…と４２…を介して超電導テープ
ユニット１５側に導くことができ、これにより効率良く
超電導テープユニット１５を冷却できる。この際、貫通
孔４１…を通過する冷媒は超電導テープユニット１５に
直接到達してこれを冷却し、貫通孔４２…を通過する冷
媒は超電導テープユニット１５の周囲に染み出して超電
導テープユニット１５をその周囲側から冷却する。

【００２６】図９は、本発明の第５実施例に用いられた
中央管体の一例を示すもので、この中央管体４５におい
ては、管体内周面に複数の螺旋溝４６が形成され、これ
らの螺旋溝４６の内部に超電導テープユニット１５が収
納されて超電導電力ケーブル１０’’が構成されてい
る。このような構造とすることで、中央管体４５の内部
の冷媒往路４７を流れる冷媒で超電導テープユニット１
５を直接冷却することができる特徴がある。

【００２７】図１０は、本発明の第６実施例の酸化物超
電導電力ケーブル５０を示すものである。この超電導電
力ケーブル５０においては、先に説明した超電導電力ケ
ーブル１０における外部遮蔽層２２の銅テープ２２ｂの
代わりに超電導テープを巻回して超電導シールド層５１
を設けるものとする。前記超電導シールド層５１は、ハ
ステロイテープなどの金属テープ基材上に、厚さ０.１
〜１μｍ程度のＹ-Ｂａ-Ｃｕ-Ｏ系などの薄膜状の超電
導層が形成された超電導テープを巻回したもの、あるい
は、前記の酸化物超電導導体１０を構成する超電導テー
プ１６を巻回したものから構成されている。ここで、前
記金属テープ基材上に超電導層を形成するには、レーザ
蒸着法、ＣＶＤ法（化学気相法）、ＭＢＥ法（分子線エ
ピタキシー法）などの成膜法を実施すれば良い。また、
前記金属テープ基材の上にドクターブレード法により厚
さ５〜５０μｍの厚膜を塗布し、酸素気流中において熱
処理してＹ-Ｂａ-Ｃｕ-Ｏ系などの厚膜状の超電導層を
形成して超電導テープを作成し、それを巻回しても良
い。

【００２８】この巻回の際に、外側に金属テープ基材を
向け内側に超電導層を向けて超電導テープを巻回するこ
とが好ましい。これにより、超電導電力ケーブル５０を
交流用として使用した場合に、常電導部分の金属テープ
基材で交流使用時に発生する渦電流損を低く抑えること
ができ、また、超電導電力ケーブル５０の布設などを行
った場合でも超電導層の超電導特性劣化を低くすること
ができる。

【００２９】なお、超電導シールド層５１の好ましい一
例として、ハステロイなどのＮｉ基合金あるいはステン
レステープなどからなる金属テープ基材の内面に、ＹＳ
Ｚ（イットリウム安定化ジルコニア）、ＭｇＯあるいは
ＳｒＴｉＯ₃などからなる中間層と、超電導薄膜を形成
したものを例示することができる。この構造を採用する
ことによって前記の如く超電導特性の劣化を防止でき、
所望の磁気遮蔽効果を得ることができる。

【００３０】なお、超電導シールド層５１は、超電導コ
ア１７に通電した場合に、超電導コア１７が発生させる
磁場をマイスナー効果により跳ね返す作用を奏する。特
に、交流通電している場合に交番磁界が作用すると交流
損失を生じるおそれがあるので、それを超電導シールド
層５１で防止することができる。

【００３１】「製造例」Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
＝１.８：０.４：２.０：２.２：３.０の組成比になる
ようにＢｉ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、ＣｕＯ、ＳｒＣＯ₃、ＣａＣ
Ｏ₃の各粉末を配合し、８００〜８４０℃×７４時間の
仮焼処理を大気中で４回実施して仮焼粉末を得た。この
仮焼粉末を静水圧プレスで成形し、外径４０ｍｍ、肉厚
２.５ｍｍの銀パイプに挿入し、直径２.４ｍｍになるま
で冷間加工を施した。その後、圧延加工と８３０〜８４
０℃×５０時間の熱処理を３回繰り返し施して最終的に
厚さ０.１ｍｍ×幅４.０ｍｍの銀シースＢｉ系テープを
得た。この銀シースＢｉ系テープを４５枚重ねて半田固
定して幅４.２ｍｍ×高さ４.８ｍｍの超電導テープユニ
ットを作製した。この超電導テープユニットを液体窒素
で冷却し、外部磁場０Ｔの条件で通電したところ、２２
５Ａを流すことができた。

【００３２】また、管体として、外径４０ｍｍ、内径２
０ｍｍ、長さ１０ｍの銅パイプを用意し、その外周に３
６度毎に幅６ｍｍ、深さ６ｍｍの矩形型の螺旋溝（螺旋
ピッチ１ｍ）を１０本形成して中央管体を作製した。こ
れらの各螺旋溝に、前記超電導テープユニットを挿入し
て中央導体を得た。この中央導体の上に厚さ０.１ｍｍ
の銅テープを巻回し、更にカーボンを含有した半導電テ
ープを巻回して内部遮蔽層を形成し、その上にクラフト
紙を巻回して絶縁層を形成した。この時の絶縁層の厚さ
は６〜７ｍｍとして７万Ｖの電気絶縁にも耐え得る構造
とした。そして、前記絶縁層の上に、半導電テープと厚
さ０.１ｍｍの銅テープを巻回し、直流用ケーブルとし
た。

【００３３】次に銅テープの上に、直径５ｍｍのポリテ
トラフルオロエチレン（テフロン）製ワイヤーを数本巻
回し、更に、外径８２ｍｍ、内径７５ｍｍのステンレス
鋼からなる内部保護パイプに挿入し、コルゲート加工し
て外径８２ｍｍ、内径６５ｍｍとした。この内部保護パ
イプの内側が冷媒復路となる。更にこの内部保護パイプ
の上にスーパーインシュレーションを巻き付け、その外
部にステンレス鋼製の外部保護パイプを被せ、コルゲー
ト加工し、その外側にビニル防食を施して超電導電力ケ
ーブルを得た。

【００３４】この超電導電力ケーブルについて、中央管
体内部の冷媒往路と冷媒復路を用いて液体窒素の循環を
行い、全体を７７Ｋに冷却し、外部磁場０Ｔにおいて通
電試験を行った。その結果、先の超電導テープユニット
で得られた２２５Ａの１０倍に近い値の２２００Ａを超
電導電力ケーブルに流すことができた。従って、超電導
テープユニットを１０本まとめてケーブル化した場合の
超電導特性の劣化現象はほとんど見られなかった。ま
た、前記超電導電力ケーブルの絶縁耐圧について測定し
たところ、液体窒素の冷媒を流す前は、８０ｋＶであっ
たものが、液体窒素を流した後においては、１００ｋＶ
に向上した。これは、冷媒として使用した液体窒素が、
絶縁層に染み込んだ結果によるものと思われる。

【００３５】なお、比較のために、中央管体の代わりに
螺旋溝のない通常の管体を用い、その周囲に超電導テー
プユニットを１０本螺旋状に巻き付けてそれらを本半田
固定し、それを基本として前記と同等の被覆層を有する
超電導電力ケーブルを製造したが、この超電導電力ケー
ブルは、１０００Ａの通電を行うことができる程度であ
り、超電導特性の劣化現象が見られた。これは、超電導
テープユニットを管体の外周に巻き付けて半田付けする
際のハンドリングにより、超電導テープユニットに歪や
付加をかけてしまったためであると思われる。また、超
電導テープユニットの外部に銅テープなどを巻き付けて
ゆく場合にも超電導テープユニットに付加や歪などが作
用したものと思われる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、超電導テ
ープユニットを中央管体外周の螺旋溝に収納しているの
で、管体の内部に液体窒素などの冷媒を流すことにより
超電導テープユニットを冷却することができ、超電導テ
ープユニット内の超電導コアを超電導状態としてそれを
通電用に使用することができる。更に、１本の中央管体
に複数本の超電導テープユニットが巻回されているの
で、電力容量を大きくできる。

【００３７】また、超電導テープユニットが中央管体の
螺旋溝内に非固定状態で収納されるので、常温から液体
窒素温度への冷却時に作用する熱収縮や曲げなどに起因
する外力が超電導テープユニットに作用しようとした場
合、超電導テープユニットが螺旋溝内で独立性を保持
し、螺旋溝内でずれることができるので、超電導テープ
ユニットに歪などの付加を集中させるおそれが少なく、
超電導特性の劣化が起こり難い構成になっている。

【００３８】また、超電導テープユニットを螺旋溝に挿
入することで超電導テープユニットの配置が完了するの
で、超電導テープユニットの半田付け部分を再溶融させ
ることはなくなる。よって、超電導テープユニットの取
り付け時に超電導テープがテープ基材から剥離すること
がない。

【００３９】更に、本発明の酸化物超電導電力ケーブル
にあっては、管体内部の冷媒流路と管体外部の冷媒流路
とが設けられているので、管体内部の冷媒通路を冷媒の
往路として利用し、管体外部の冷媒流路を冷媒の復路と
して使用するならば、冷媒の循環を行えるので、効率良
く超電導テープユニットを冷却することができ、超電導
特性の安定化に寄与する。

【００４０】更に、電気絶縁層が絶縁テープの巻き付け
により形成され、超電導シールド層が超電導テープの巻
き付けにより形成されていると、超電導シールド層の外
方の冷媒の流路を流れる冷媒が、超電導テープの巻き付
け部分の隙間を介して電気絶縁層側に染み込み、更に、
絶縁テープの巻き付け部分の隙間にも染み込むので、電
気絶縁層の絶縁性の向上に寄与する。

【００４１】なお、超電導シールド層を設けることによ
り、超電導コアに通電した場合に、超電導コアが発生さ
せる磁場をマイスナー効果により跳ね返す作用を奏す
る。特に、交流通電している場合に交番磁界が作用する
と交流損失を生じるおそれがあるので、それを超電導シ
ールド層で防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超電導電力ケーブルの第１実施例
を示す断面図である。

【図２】図１に示す超電導ケーブルに適用される中央管
体を示す斜視図である。

【図３】図２に示す中央管体の一部を拡大して示す断面
図である。

【図４】本発明の第２実施例に用いられる中央管体を示
す断面図である。

【図５】図４に示す中央管体に装着される超電導テープ
ユニットの断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に用いられる中央管体を示
す断面図である。

【図７】図６に示す中央管体に装着される超電導テープ
ユニットの断面図である。

【図８】本発明の第４実施例に用いられる中央管体を示
す断面図である。

【図９】本発明の第５実施例に用いられる中央管体を示
す断面図である。

【図１０】本発明の第６実施例に用いられる中央管体を
示す断面図である。

【図１１】従来の超電導電力ケーブルに備えられるテー
プユニットを示す斜視図である。

【図１２】従来の超電導電力ケーブルの一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１０、１０’、１０’’ 酸化物超電導電力
ケーブル、１１、３０、３３、４０、４５、中央管
体、１２、３１、３４、４３、４６、螺旋溝、１３
冷媒往路、１５超電導テープユニット、１６
超電導テープ、１７超電導コア、
１８シース、２０内部遮蔽層、２
１絶縁層、２２外部遮蔽層、２８
冷媒復路、２９外部被覆層、５１超電導シールド
層、

フロントページの続き (72)発明者柿本一臣東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者小野幹幸東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者大畑和夫東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者長屋重夫愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者平野直樹愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性金属材料からなるテープ状のシー
スの内部に酸化物超電導コアを備えてなる超電導テープ
を複数枚積層して相互に固着し超電導テープユニットが
構成される一方、金属材料からなる管体の外周面と内周
面の少なくとも一方に螺旋溝が複数形成されるとともに
内部に冷媒の往路が形成されて中央管体が構成され、前
記中央管体の各螺旋溝に前記超電導テープユニットが非
固定状態で遊挿される一方、前記中央管体の外面に内部
遮蔽層が被覆され、その外部にスペーサを介して外部被
覆層が設けられて内部遮蔽層と外部被覆層の間に冷媒の
復路が形成されてなることを特徴とする酸化物超電導電
力ケーブル。
【請求項２】内部遮蔽層が、その外方の冷媒復路を通
過する冷媒を中央管体の超電導テープユニット側に染み
込み自在とするようにテープ体の巻き付けによって形成
されてなることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電
導電力ケーブル。
【請求項３】導電性金属材料からなるテープ状のシー
スの内部に酸化物超電導コアを備えてなる超電導テープ
を複数枚積層して相互に固着し超電導テープユニットが
構成される一方、金属材料からなる管体の外周面と内周
面の少なくとも一方に螺旋溝が複数形成されるとともに
内部に冷媒の往路が形成されて中央管体が構成され、前
記中央管体の各螺旋溝に前記超電導テープユニットが非
固定状態で遊挿される一方、前記中央管体の外面に、超
電導シールド層を具備する内部遮蔽層が被覆され、その
外部にスペーサを介して外部被覆層が設けられて内部遮
蔽層と外部被覆層の間に冷媒の復路が形成されてなるこ
とを特徴とする酸化物超電導電力ケーブル。