JPWO2012102340A1 - 超電導ケーブルの終端接続部 - Google Patents

Abstract

終端接続部は、冷媒が充填される低温容器と、一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出される導体用電流リードと、超電導ケーブルの超電導導体層と導体用電流リードとを電気的に接続する導体用可動接続端子と、を備えて構成される。先端から段剥ぎされた超電導ケーブルの超電導導体層は、導体用可動接続端子を介して導体用電流リードに接続される。そして、当該超電導ケーブルのケーブルコアは、超電導導体層と導体用電流リードとの電気的接続を保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。また、ケーブルコアは低温容器内で水平に支持されている。
上記構成により、ヒートサイクル下でのケーブルコアの熱伸縮を吸収し、小型化・簡素化された終端接続部を提供することができる。

Description

本発明は、フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアが、断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルの終端接続部に関する。

従来、極低温で超電導状態になる超電導線材を導体として用いた超電導ケーブルが知られている。超電導ケーブルは、大電流を低損失で送電可能な電力ケーブルとして期待されており、実用化に向けて開発が進められている。

超電導ケーブルの一例を図２に示す。図２に示す超電導ケーブル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１１１、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等で構成される。超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。同様に、超電導シールド層１１４は、電気絶縁層１１３の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。

超電導導体層１１２及び超電導シールド層１１４を形成する超電導線材は、例えば、テープ状の金属基板上に中間層、超電導層、保護層が順に形成された積層構造を有している。超電導層を構成する超電導体としては、例えば液体窒素温度(大気圧で−１９６℃)以上で超電導を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）がある。特に、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。

断熱管１２は、内管１２１と外管１２２からなる二重環構造を有している。内管１２１と外管１２２の間には、多層断熱層（スーパーインシュレーション）１２３が介在され、かつ真空引きされている。また、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１０の定常運転時には、内管１２１の内部に液体窒素などの冷媒が循環され、極低温状態で超電導導体層１１２に送電電流が流れることとなる。

このような超電導ケーブル１０と電力機器等の実系統を接続する箇所には、終端接続部を使用した端末処理が施される。終端接続部においては、低温部となる低温容器に超電導ケーブル１０の端部が収容され、電流リードを介して常温部となる実系統に接続される。
超電導ケーブル１０は、組立施工時や保守点検時に、常温から液体窒素温度まで冷却され、又は液体窒素温度から常温まで昇温される。このようなヒートサイクル下では、ケーブルコア１１が超電導ケーブル長の約０．３％で熱伸縮することが知られている。
終端接続部において、ケーブルコア１１が電流リードに接続されて長手方向に移動困難となっている場合、ケーブルコア１１が熱伸縮すると超電導ケーブル１０に局所的な応力が加わる。そして、超電導導体層１１２や超電導シールド層１１４を構成する超電導線材に座屈が発生するなどして、超電導ケーブル１０の性能が著しく低下してしまう。

そこで、特許文献１では、編組線などの可とう性を有する接続端子（可とう接続端子）を用いて超電導導体層と電流リードを接続することにより、熱伸縮が吸収されるようにしている。また、終端接続部内で超電導ケーブルにオフセットを設けたり、超電導ケーブルの長手方向に終端接続部をスライド可能としたりすることにより、ケーブルコアの熱伸縮を吸収する技術が提案されている。

また、他の従来の超電導ケーブルの終端装置では、超電導ケーブルの終端部を収容する低温容器を超電導ケーブルの延長線上に沿って移動可能とするレールと、低温容器をレールに沿って移動させる駆動用モータを設け、超電導ケーブルの熱伸縮に応じて低温容器の移動制御を行うことで、熱伸縮による超電導ケーブルの局所的な応力の発生を防止している（例えば、特許文献２参照）。
また、他の超電導ケーブルの終端装置では、編組線などの可撓性を有する接続端子（可撓接続端子）を用いて超電導導体層と電流リードを接続することにより、熱伸縮が吸収されるようにしている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、他の超電導ケーブルの終端装置では、超電導送電ケーブルの超電導導体の終端部に略Ｌ字状の可撓性導体を介して接続され、鉛直方向に引き出された引き出し導体を上下に分割すると共に、分割された二つの引き出し導体の一方の連結部に受け穴を形成し、他方の連結部は受け穴に対して鉛直方向に沿って挿入可能とし、受け穴の内部を摺動可能とすることで、引き出し導体の熱伸縮の吸収を図っている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００９−１４０９１２号公報 特許第３１８１４９０号公報 特開２００９−１４０９１２号公報 特許第４５５０６９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された、可とう接続端子を用いて超電導導体層と電流リードを接続する方法では、吸収できる熱伸縮量が小さい上、ケーブルコアに捻りが加わると可とう接続端子が捻れてしまうため、超電導ケーブルへの局所的な応力集中を効果的に緩和することができない。
終端接続部内で超電導ケーブルにオフセットを設ける方法では、熱伸縮を十分に吸収するためにオフセットを大きくとる必要があり、終端接続部が著しく大型化してしまう。
終端接続部を可動式にする方法では、他の機器との接続に支障をきたす上、超電導ケーブルの動き出しに大きな軸力を要するので、超電導ケーブルに局所的な応力集中が生じるのを回避できない。また、終端接続部をスライドさせる機構や、ケーブルコアの熱伸縮量を計測する装置が必要となるため、終端接続部の構造が複雑化してしまう。

また、特許文献１及び２に記載の終端装置では、超電導導体の終端部に生じる熱伸縮にのみ対策を施したものに過ぎず、超電導導体に接続された鉛直上方に伸びる引き出し導体に生じる熱伸縮については何ら対応することができなかった。

一方、特許文献３に記載の終端装置は、編組線などの可撓性を有する接続端子を用いて超電導導体層と電流リードを接続する構成のため、鉛直方向の熱伸縮についても可撓性により許容することは可能であるが、超電導ケーブルを流れる電流が大きくなると、編組線を構成する導線の本数を増やしたり、径の大きな導線を使用する必要があり、編組線の可撓性が低下して鉛直方向の熱伸縮に十分に対応することができなくなるという問題があった。また、この編組線は、超電導導体による水平方向の熱伸縮と引き出し導体の鉛直方向の熱伸縮とに対応することが要求されるため、これら二方向に生じる熱伸縮に同時に満足な対応を図ることは困難であった。

また、特許文献４に記載の終端装置は、略Ｌ字状の可撓性導体を介して超電導導体と引き出し導体とを連結するので、超電導ケーブルを流れる電流が大きくなると、断面積の大きな可撓性導体を使用する必要があり、可撓性導体の可撓性が低下して鉛直方向の熱伸縮に十分に対応することができなくなるという問題があった。
また、この終端装置の引き出し導体は、その表面に絶縁被膜を形成しているので、引き出し導体と絶縁被膜との間で、例えば、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程等において、熱伸縮量に差が生じて応力が発生し、剥離や破壊などを生じるおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヒートサイクル下におけるケーブルコアの熱伸縮等を吸収して超電導ケーブルの健全性を維持できるとともに、小型化・簡素化を図ることができる超電導ケーブルの終端接続部を提供することを目的とする。
また、本発明は、超電導導体から導体が引き出される方向について生じる熱伸縮をより効果的に許容し得る超電導ケーブルの終端接続部を提供することをその目的とする。

請求項１に記載の発明は、フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアが、断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルの終端接続部であって、冷媒が充填される低温容器と、一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出される導体用電流リードと、前記超電導導体層と前記導体用電流リードとを電気的に接続する導体用可動接続端子と、を備え、先端から段剥ぎされた超電導ケーブルの超電導導体層が、前記導体用可動接続端子を介して前記導体用電流リードに接続され、当該超電導ケーブルのケーブルコアが、前記超電導導体層と前記導体用電流リードとの電気的接続を保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。
さらに、前記導体用可動接続端子が、前記低温容器の上方から垂下して配設された前記導体用電流リードに接続され、前記ケーブルコアが、前記導体用可動接続端子との接続部、及び前記断熱管と前記低温容器の接続部によって、水平に支持されてい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終端接続部において、前記導体用可動接続端子が、前記超電導導体層の外周に装着される導体用プラグと、この導体用プラグが移動可能に取り付けられる導体用ソケットと、で構成され、前記導体用プラグが、前記超電導導体層の外周に装着された状態で、前記導体用電流リードに接続された前記導体用ソケットに挿通されている。
そして、前記導体用プラグと前記導体用ソケットの間に、導電性の接触端子が少なくても二つ以上介在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記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記ケーブルコアが、超電導シールド層と常電導シールド層を有し、
一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出されるシールド用電流リードと、前記超電導シールド層と前記シールド用電流リードとを電気的に接続するシールド用可動接続端子と、を備え、段剥ぎされた前記超電導ケーブルの前記超電導シールド層が、前記シールド用可動接続端子を介して前記シールド用電流リードに接続され、当該超電導ケーブルのケーブルコアが、前記超電導シールド層と前記シールド用電流リードとの電気的接続をも保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。
そして、前記シールド用可動接続端子が、前記低温容器の上方から垂下して配設された前記シールド用電流リードに接続され、前記ケーブルコアが、前記導体用可動接続端子との接続部、前記シールド用可動接続端子との接続部、及び前記断熱管と前記低温容器の接続部によって、水平に支持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３に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記シールド用可動接続端子が、前記超電導シールド層の外周に装着されるシールド用プラグと、このシールド用プラグが移動可能に取り付けられるシールド用ソケットと、で構成され、前記シールド用プラグが、前記超電導シールド層の外周に装着された状態で、前記シールド用電流リードに接続された前記シールド用ソケットに挿通されている。
そして、前記シールド用プラグと前記シールド用ソケットの間に、導電性の接触端子が少なくても二つ以上介在し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から４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記超電導ケーブルコアの水平度がたわみ量で定義され、たわみ量は1mm以内に維持されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記導体用電流リードは、上下に連結された上側リードと下側リードを有し、前記下側リードの周囲に隙間を設けて囲繞する絶縁筒状体を介して前記低温容器が前記下側リードを垂下支持し、前記上側リードと前記下側リードの間の連結部と、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の連結部とが、電気的な接続状態を維持しつつ、前記導体用電流リードの長手方向に沿って相互間の摺動を可能とすることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記上側リードと前記下側リードの間の連結部と、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の連結部は、少なくても二つ以上の導電性の接触端子が介在し、いずれも前記導体用電流リードの長手方向に沿った中心線回りの回動をも許容する構造であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２，４又は７に記載の超電導ケーブル終端部において、前記導電性の接触端子が、コイルスプリングで構成され、このコイルスプリングの収縮力により、電気的に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、ケーブルコアが長手方向にスムーズに移動可能となっているので、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程で生じるケーブルコアの熱伸縮を効果的に吸収することができる。また、ケーブルコアが周方向に回転可能となっているので、超電導ケーブルの製造時や敷設時の残留応力によりケーブルコアに加わる捻れも吸収することができる。
したがって、ケーブルコアの熱伸縮や捻れに伴い局所的に応力が集中して、超電導導体層や超電導シールド層が座屈することはないので、超電導ケーブルの健全性が維持される。
また、ケーブルコアと電流リードとの接続を、可動接続端子という簡易な部材で実現できるので、終端接続部の簡素化・小型化を図ることができる。

また、導体用電流リードを上側リードと下側リードとに二分し、下側リードとの間で隙間を有する絶縁筒状体を介して低温容器が下側リードを垂下支持し、上側リードと下側リードの間の連結部と下側リードと導体用可動接続端子の間の連結部とがいずれも導体用電流リードの長手方向に沿って相互間の摺動を可能とする構成の場合には、以下の効果がある。
即ち、絶縁筒状体は、下側リードとの間で隙間を設けたので、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程等において導体用電流リード及び絶縁筒状体に熱伸縮が発生した場合に、その後の伸縮量の違いによる剥離や破損などの発生を効果的に防止することが可能となった。
その一方で、下側リードは絶縁筒状体を介して低温容器内に支持されるため、絶縁筒状体と下側リードとの間で隙間を設けた場合には、下側リードは絶縁筒状体の熱伸縮による位置変動の影響と、下側リード自体の熱伸縮による影響とが発生する。しかしながら、下側リードに対して、上側リードとの間で摺動可能に連結する連結部と導体用可動接続端子の間で摺動可能に連結する連結部とを備えているので、絶縁筒状体の熱伸縮による位置変動の影響を一方の連結部における摺動により吸収し、下側リード自体の熱伸縮による影響を他方の連結部における摺動により吸収することができる。
このため、本発明では、下側リードの絶縁体の剥離や破損などを効果的に防止しつつも、下側リードに対する応力の発生も効果的に防止することが可能である。

第一の実施形態に係る超電導ケーブルの終端接続部の概略構成を示す図である。 終端接続部が施工される超電導ケーブルの一例を示す図である。 導体用可動接続端子の具体的な構成例を示す図である。 導体用プラグの装着方法の第一段階を示す図である。 導体用プラグの装着方法の第二段階を示す図である。 導体用プラグの装着方法の第三段階を示す図である。 導体用プラグと導体用ソケットの接続部（図３の領域Ａ）の拡大断面図である。 接触端子の一例であるコイルスプリングを示す平面図である。 接触端子の一例であるコイルスプリングを示す側面図である。 シールド用可動接続端子の具体的な構成例を示す図である。 終端接続部の施工方法の第一段階を示す図である。 終端接続部の施工方法の第二段階を示す図である。 終端接続部の施工方法の第三段階を示す図である。 冷却工程における終端接続部を示す図である。 昇温工程における終端接続部を示す図である。 第二の実施形態に係る超電導ケーブルの終端接続部の概略構成を示す図である。 導体用可動接続端子及び当該導体用可動接続端子と導体用電流リードとの連結部の具体的な構成例を示す図である。 導体用電流リードの上側リードと下側リードとの連結部の具体的な構成例を示す図である。 ブッシングの断面構造を模式的に示した説明図である。

［第一の実施形態］
以下、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は第一の実施形態に係る超電導ケーブルの終端接続部の概略構成を示す図、図２は終端接続部が施工される超電導ケーブルの一例を示す図である。

図２に示す超電導ケーブル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１１１、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１１１は、ケーブルコア１１を形成するための巻心であり、例えば銅線等の常電導線材を撚り合わせて構成される。フォーマ１１１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。

超電導導体層１１２は、フォーマ１１１の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。図２では、超電導導体層１１２を４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れる。
超電導導体層１１２を構成する超電導線材は、例えば、テープ状の金属基板上に中間層、超電導層、保護層等が順に形成された積層構造を有している。超電導層を構成する超電導体には、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Ｙ系超電導体を適用できる。また、金属マトリクス中に超電導体が形成されているテープ状の超電導線材でもよい。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)を適用できる。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、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形成される。

超電導シールド層１１４は、電気絶縁層１１３の上に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。図２では、超電導シールド層１１４を２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。超電導シールド層１１４を構成する超電導線材には、超電導導体層１１２と同様のものを適用できる。

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材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）が充填される内管１２１と、内管１２１の外周を覆うように配設された外管１２２からなる二重環構造を有している。
内管１２１及び外管１２２は、例えばステンレス製のコルゲート管である。内管１２１と外管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、外管１２２の外周はポリエチレンなどの防食層１２４で被覆されている。

図１に示すように、終端接続部１は、低温容器２０に超電導ケーブル１０の端部が所定の状態で収容され、導体用電流リード３１及びシールド用電流リード３２を介して電流が実系統側に引き出される構成となっている。
終端接続部１では、超電導ケーブル１０の超電導導体層１１２と導体用電流リード３１とが、導体用可動接続端子５０を介して電気的に接続されている（導体接続部Ｃ１）。導体用可動接続端子５０は、ケーブルコア１１を、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能な状態で、導体用電流リード３１に接続するための端子である。
また、超電導ケーブル１０の超電導シールド層１１４とシールド用電流リード３２とが、シールド用可動接続端子６０を介して電気的に接続されている（シールド接続部Ｃ２）。シールド用可動接続端子６０は、ケーブルコア１１を、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能な状態で、シールド用電流リード３２に接続するための端子である。
つまり、終端接続部１では、ケーブルコア１１が導体接続部Ｃ１とシールド接続部Ｃ２で支持され、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。

低温容器２０は、内側の冷媒槽２１と、外側の真空槽２２からなる二重構造を有し、超電導ケーブル１０の端部を収容する収容部２０ａと、収容部２０ａに垂設された円筒状の引き出し部２０ｂ，２０ｃに区画される。また、低温容器２０（冷媒槽２１、真空槽２２）には、作業者が施工時の作業等を外部から行うことができるように、気密に密閉可能なハンドホール（図示略）が形成されている。

導体用電流リード３１、シールド用電流リード３２は、超電導ケーブル１０から実系統に電流を引き出すための導体であり、例えば銅製のパイプ材等で構成される。導体用電流リード３１は、低温容器２０の引き出し部２０ｂに垂下して配設され、シールド用電流リード３２は、引き出し部２０ｃに垂下して配設されている。なお、導体用電流リード３１、シールド用電流リード３２を、導電性のパイプや中実線材で構成するようにしてもよい。
導体用電流リード３１の外周には、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）からなるブッシング４１が配設され、導体用電流リード３１の下端部（導体用可動接続端子５０との接続部）には、電極シールド４２が配設されている。すなわち、導体用電流リード３１には高電圧が印加されるため、ブッシング４１及び電極シールド４２を配設することで、接地される低温容器２０との電界を緩和するようにしている。

導体接続部Ｃ１とシールド接続部Ｃ２の間に位置するケーブルコア１１の電気絶縁層１１３の外周には、エポキシベルマウスとストレスコーンからなる電界緩和層１３が形成されている。この超電導ケーブル１０の端部が低温容器２０の収容部２０ａに導入され、冷媒（例えば液体窒素）に浸漬される。このとき、超電導ケーブル１０の内管１２１が冷媒槽２１の外壁に接続され、外管１２２が真空槽２２の外壁に接続される（ケーブル接続部Ｃ３）。内管１２１と冷媒槽２１の接続、外管１２２と真空槽２２の接続は、例えば溶接やボルト止めによって行われる。
定常運転時には、超電導ケーブル１０の内管１２１の内部及びこれに連通する冷媒槽２１には、冷媒循環装置（図示略）により冷媒が循環供給される。また、超電導ケーブル１０の内管１２１と外管１２２の間隙及びこれに連通する真空槽２２は、真空ポンプ（図示略）により真空状態に封じ切られる。

終端接続部１においては、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１が、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３の３箇所で支持されることとなる。
なお、ケーブルコア１１が水平状態で真っ直ぐに支持されるように、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３の位置（高さ）は調整される。また、導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３によるケーブルコア１１の支持間隔が長すぎると、ケーブルコア１１が撓んで水平状態が損なわれる。水平状態を保つにはたわみ量を1mm以内にすると良い。超電導ケーブルのヤング率は5,000kg/mm²であり、導体の外径によって、ケーブルコア１１の支持間隔は変化する。例えば、275kVでは、ケーブルコア外径は85mmとなり、たわみ量を1mm以内にするには、支持間隔は2800mm以下とすることが望ましい。一方、66/77kVでは外径が40mmでたわみ量を1mm以内にするには、支持間隔は1500mm以下とすることが望ましい。

組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程では、ケーブルコア１１が高さ方向にも伸縮することとなるが、そのときの伸縮量は約5mm、最大でも8mm以下であるので、水平状態はたわみ量と合わせて、10mm未満となる。導体接続部Ｃ１、シールド接続部Ｃ２、及びケーブル接続部Ｃ３の位置は、10mm以内のたわみであれば、ケーブルコア１１の長手方向の移動は妨げられない。すなわち、真直状態とたわみ10mmの状態では引っ張りと圧縮時の動きだしの力は同等であり、10mm以上になると徐々に動き出しの力は大きくなる。そのため、支持間隔でのたわみは1mm以内にすると良い。

図３は、導体用可動接続端子の具体的な構成例を示す図である。図３に示すように、導体用可動接続端子５０は、超電導導体層１１２の外周に装着される導体用プラグ５１と、この導体用プラグ５１が移動可能に取り付けられる導体用ソケット５２で構成されている。

導体用ソケット５２は、例えば銅製の成形体であり、円筒部５２ａと円筒部５２ａの外周面に形成された接続片５２ｂを有している。円筒部５２ａに導体用プラグ５１が移動可能に取り付けられ、接続片５２ｂに導体用電流リード３１等が接続される。
例えば、導体用ソケット５２は、導体用電流リード３１及びブッシング４１に固定ボルトで締着され、導体用電流リード３１等との接続部位の外周には電極シールド４２が被嵌される。この場合、電極シールド４２を上方にスライドさせるとともに、固定ボルトを外して導体用電流リード３１及びブッシング４１との固定状態を解除することにより、導体用ソケット５２は水平方向にスライド可能となる。したがって、導体用プラグ５１と導体用ソケット５２との接続状態を容易に確認することができる。

導体用プラグ５１は、ケーブルコア１１の先端部に装着される圧縮スリーブ５１１と、圧縮スリーブ５１１を挿嵌する外装体５１２で構成されている。圧縮スリーブ５１１は、例えば銅製の有蓋円筒部材であり、その内径はフォーマ１１１の外径とほぼ同等（若干大きめ）に設計されている。外装体５１２は、圧縮スリーブ５１１と同様に、例えば銅製の有蓋円筒部材であり、その内径は圧縮スリーブ５１１の外径よりも大きく設計されている。また、外装体５１２の外径は導体用ソケット５２の円筒部５２ａの内径より小さく設計され、導体用プラグ５１を導体用ソケット５２に挿通させたときに、僅かにクリアランスが形成されるようになっている。

ケーブルコア１１を段剥ぎして露呈された超電導導体層１１２の外周には、シールドメッシュと呼ばれる銅編組線５１４がフォーマ１１１との境界が含まれるように巻回されている（図４Ａ参照）。この銅編組線５１４に半田を染み込ませることにより、超電導導体層１１２と銅編組線５１４が電気的に接続される。なお、超電導導体層１１２が積層構造となっている場合は、各層の表面が露呈されるように段切りしておく。図３では、超電導導体層１１２を２層構造で示している。

銅編組線５１４が巻回された後、フォーマ１１１の先端部が圧縮スリーブ５１１に挿嵌され圧着固定される（図４Ｂ参照）。そして、圧縮スリーブ５１１が外装体５１２に挿嵌され固定されることにより、超電導導体層１１２の外周に導体用プラグ５１が装着される（図４Ｃ参照）。例えば、外装体５１２の先端面に形成された貫通孔にボルト５１３を挿入し、圧縮スリーブ５１１の先端部に形成された雌ねじに締着することにより、外装体５１２はケーブルコア１１に一体的に取り付けられる。また、銅編組線５１４の端子を取り出して、この端子を外装体５１２に締着することにより、外装体５１２は超電導導体層１１２と電気的に接続される。

なお、外装体５１２の超電導導体層１１２に対応する位置に半田注入穴を形成しておき、この半田注入穴から半田を注入することにより外装体５１２とケーブルコア１１が一体化されるとともに、電気的に接続されるようにしてもよい。また、ボルト５１３による締着と半田付けを併用して、外装体５１２とケーブルコア１１をより強固に固定するようにしてもよい。

導体用プラグ５１の外周面、すなわち外装体５１２の外周面には、長手方向に離間する２つの凹溝５１２ｂ、５１２ｃが形成されている。凹溝５１２ｂは導体用プラグ５１の先端側に近接して形成され、凹溝５１２ｃは導体用プラグ５１の基端側に近接して形成されている。内側の２つの凹溝５１２ｂ，５１２ｃには導電性の接触端子５３が一つずつ配設される（図５参照）。このように接触端子５３を導体用プラグ５１に対して少なくとも二つ以上配置する事で、導体用プラグ５１と導体用ソケット５２は真直性が保たれ、動きがスムーズになる。

接触端子５３は、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示すように、銅製のコイルスプリングで構成される。このコイルスプリングには、例えばグローブ・テック社製のコイルスプリングが好適である。接触端子５３を凹溝５１２ｂ，５１２ｃに配設したとき、接触端子５３の外周部が外装体５１２の外周面から突出するように、外装体５１２の凹溝５１２ｂ，５１２ｃと接触端子５３の寸法は決定される。つまり、導体用プラグ５１を導体用ソケット５２に挿通させたときに、両者間のクリアランスに接触端子５３が介在する。
導体用プラグ５１と導体用ソケット５２との間に接触端子５３を介在させることにより、導体用プラグ５１が導体用ソケット５２に沿って移動した場合にも、低抵抗（例えば数μΩ）で良好な導通接続が保持される。また、コイルスプリングの収縮力により導体用プラグ５１と導体用ソケット５２が接続されるので、多少の真ずれが生じても、良好な導通接続が保持される。

なお、外装体５１２に形成された内側の２つの凹溝５１２ｂ，５１２ｃの間隔は、ケーブルコア１１の熱伸縮に伴い導体用プラグ５１が導体用ソケット５２に沿って移動したときに、接触端子５３が導体用ソケット５２から外れないように設計されるのが望ましい。接触端子５３が導体用ソケット５２から外れると、導体用プラグ５１と導体用ソケット５２との良好な導通接続が阻害されるためである。

このように、終端接続部１においては、導体用プラグ５１が超電導導体層１１２の外周に装着された状態で、導体用電流リード３１に接続される導体用ソケット５２に挿通されることにより、導体用可動接続端子５０が組み立てられる。すなわち、導体用可動接続端子５０は簡易な構成で実現されるので、終端接続部１の簡素化を図ることができる。

図７は、シールド用可動接続端子の具体的な構成例を示す図である。なお、シールド用可動接続端子６０は、導体用可動接続端子５０とほぼ同様に構成されるので、簡略化して説明する。図７では、図３に示す導体用可動接続端子５０と同一又は対応する構成要素に、共通下位数字の符号を付している。

図７に示すように、シールド用可動接続端子６０は、超電導シールド層１１４の外周に装着されるシールド用プラグ６１と、このシールド用プラグ６１が移動可能に取り付けられるシールド用ソケット６２で構成されている。

シールド用ソケット６２は、例えば銅製の成形体であり、円筒部６２ａと円筒部６２ａの外周面に形成された接続片６２ｂを有している。円筒部６２ａにシールド用プラグ６１が移動可能に取り付けられ、接続片６２ｂにシールド用電流リード３２が接続される。
例えば、シールド用ソケット６２は、シールド用電流リード３２に固定ボルトで締着される。この場合、固定ボルトを外してシールド用電流リード３２との固定状態を解除することにより、シールド用ソケット６２は水平方向にスライド可能となる。したがって、シールド用プラグ６１とシールド用ソケット６２との接続状態を容易に確認することができる。

シールド用プラグ６１は、ケーブルコア１１の超電導シールド層１１４に装着される円筒状の圧縮スリーブである。ケーブルコア１１を段剥ぎして露呈された超電導シールド層１１４の外周には、シールドメッシュと呼ばれる銅編組線（図示略）が、電気絶縁層１１３から常電導シールド層１１５にわたって巻回されている。この銅編組線に半田を染み込ませることにより、超電導シールド層１１４と銅編組線が電気的に接続される。
銅編組線（図示略）が巻回された後、超電導シールド層１１４の外周部がシールド用プラグ６１に挿嵌され固定される。例えば、シールド用プラグ６１に形成した半田注入穴から半田を注入することにより、シールド用プラグ６１とケーブルコア１１が一体化されるとともに、電気的に接続される。

シールド用プラグ６１の外周面には、長手方向に離間する２つの凹溝６１ｂと６１ｃが形成されている。２つの凹溝６１ｂ，６１ｃには導電性の接触端子６３が一つずつ配設され、シールド用プラグ６１に対して少なくても二つ以上配設される（図５参照）。

シールド用プラグ６１とシールド用ソケット６２との間に接触端子６３を介在させることにより、シールド用プラグ６１がシールド用ソケット６２に沿って移動した場合にも、低抵抗（例えば数μΩ）で良好な導通接続が保持される。また、コイルスプリングの収縮力によりシールド用プラグ６１とシールド用ソケット６２が接続されるので、多少の真ずれが生じても、良好な導通接続が保持される。

このように、終端接続部１においては、シールド用プラグ６１が超電導シールド層１１４の外周に装着された状態で、シールド用電流リード３２に接続されるシールド用ソケット６２に挿通されることにより、シールド用可動接続端子６０が組み立てられる。すなわち、シールド用可動接続端子６０は簡易な構成で実現されるので、終端接続部１の簡素化を図ることができる。

図８Ａ〜図８Ｃは、終端接続部１の施工方法を示す図である。超電導ケーブル１０の終端部に終端接続部１を施工する場合、まず、図８Ａに示すように、超電導ケーブル１０の先端部を段剥ぎし、ケーブルコア１１の超電導シールド層１１４にシールド用プラグ６１を装着する。そして、シールド用プラグ６１をシールド用ソケット６２に挿嵌する。また、ケーブルコア１１の超電導導電層１１２の外周に導体用プラグ５１を装着する。

次に、図８Ｂに示すように、導体用プラグ５１とシールド用プラグ６１の間に位置するケーブルコア１１の電気絶縁層１１３の外周に、エポキシベルマウスとストレスコーンからなる電界緩和層１３を形成する。なお、電界緩和層１３を形成した後、導体用プラグ５１を装着するようにしてもよい。
一方、低温容器２０では、予め導体用ソケット５２を導体用電流リード３１及びブッシング４１に接続しておく。

次に、図８Ｃに示すように、導体用プラグ５１、シールド用プラグ６１、シールド用ソケット６２、及び電界緩和層１３を組み付けたケーブルコア１１を低温容器２０の中に導入し、導体用プラグ５１を導体用ソケット５２に挿通させる。
そして、超電導ケーブル１０の内管１２１を冷媒槽２１の外壁に接続し、外管１２２を真空槽２２の外壁に接続する。また、ハンドホールを介してシールド用ソケット６２をシールド用電流リード３２に接続する。このようにして、超電導ケーブル１０の終端部に終端接続部１が施工される。

なお、シールド用ソケット６２と同様に、導体用ソケット５２を導体用プラグ５１に挿通させた状態でケーブルコア１１を低温容器２０内に導入し、ハンドホールを介して、導体用ソケット５２を導体用電流リード３１等に接続するようにしてもよい。

このように、終端接続部１は、冷媒（例えば液体窒素）が充填される低温容器２０と、一端が冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出される導体用電流リード３１と、超電導導体層１１２と導体用電流リード３１とを電気的に接続する導体用可動接続端子５０とを備えている。
そして、先端から段剥ぎされた超電導ケーブル１０の超電導導体層１１２が、導体用可動接続端子５０を介して導体用電流リード３１に接続され、当該超電導ケーブル１０のケーブルコア１１が、超電導導体層１１２と導体用電流リード３１との電気的接続を保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。

さらに、終端接続部１は、一端が冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出されるシールド用電流リード３２と、超電導シールド層１１４とシールド用電流リード３２とを電気的に接続するシールド用可動接続端子６０とを備えている。
そして、段剥ぎされた超電導ケーブル１０の超電導シールド層１１４が、シールド用可動接続端子６０を介してシールド用電流リード３２に接続され、当該超電導ケーブル１０のケーブルコア１１が、超電導シールド層１１４とシールド用電流リード３２との電気的接続をも保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。

終端接続部１においては、ケーブルコア１１が長手方向に移動可能となっているので、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程で生じるケーブルコア１１の熱伸縮を効果的に吸収することができる。例えば、冷却工程においてはケーブルコア１１が熱収縮することとなるが、図９に示すように、熱収縮に伴いケーブルコア１１は右側に移動するので、水平状態（真直状態）が保持される。また例えば、昇温工程においてはケーブルコア１１が熱伸張することとなるが、図１０に示すように、熱伸張に伴いケーブルコア１１は左側に移動するので、水平状態（真直状態）が保持される。
さらに、ケーブルコア１１が周方向に回転可能となっているので、超電導ケーブル１０の製造時や敷設時の残留応力によりケーブルコア１１に加わる捻れも吸収することができる。したがって、ケーブルコア１１の熱伸縮や捻れに伴い局所的に応力が集中して、超電導導体層１１２や超電導シールド層１１４が座屈することはないので、超電導ケーブル１０の健全性が維持される。
実際に、従来技術ではケーブルコア１１の熱伸縮時に数トンの軸力が発生していたのを、実施形態の終端接続部１では1/10の数百ｋｇ以下に低減できている。

また、ケーブルコア１１と導体用電流リード３１及びシールド用電流リード３２との接続を、導体用可動接続端子５０及びシールド用可動接続端子６０という簡易な部材で実現できるので、終端接続部の簡素化・小型化を図ることができる。
つまり、低温容器２０内にケーブルコア１１の水平状態を保持するための支持台等を設ける必要はなく、また、終端接続部１においてケーブルコア１１にオフセットを設ける必要もないので、終端接続部１の簡素化・小型化が可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、実施形態では単心型超電導ケーブル１０の終端部に施工される終端接続部１について説明したが、本発明は、３心のケーブルコアを一括して断熱管内に収納した３心一括型超電導ケーブルの終端部に施工する終端接続部においても適用できる。
また、超電導導体層１１２や超電導シールド層１１４を構成する超電導線材として、銀合金などの安定化材中にBi系酸化物超電導体からなるフィラメントが埋設されたテープ線材を適用してもよい。
また、超電導ケーブル１０のケーブルコア１１が、超電導シールド層１１４を備えていない場合は、終端接続部１において超電導導体層１１２と導体用可動接続端子５０とが接続されるだけの構成となる。この場合、当然に低温容器２０の構成も変更される。

また、ケーブルコア１１の熱伸縮量が小さければ、超電導シールド層１１４とシールド用電流リード３２を、シールド用可動接続端子６０ではなく、銅編組線等の可とう接続端子で接続するようにしてもよい。

また、導体用プラグ５１と導体用ソケット５２との間に介在する接触端子５３、シールド用プラグ６１とシールド用ソケット６２との間に介在する接触端子５４を、コイルスプリング以外の接触端子で構成してもよい。すなわち、接触端子５３及び接触端子６３は、低抵抗で、通電時の発熱が小さい接触端子であればよく、例えば、バネで銅端子を押し付ける構造の接触端子や、球状の玉軸受、円柱状のころ軸受等のベアリングを利用した接触端子を適用できる。

また、この実施形態では、接触端子５３を導体用プラグ５１に2個配設するようにしているが、導体用ソケット５２の内側に配設するようにしてもよい。また、接触端子を3個以上配設するようにしてもよい。
シールド用プラグ６１とシールド用ソケット６２の間に配設される接触端子６３についても同様である。

［第二の実施形態］
次に、第二の実施形態として、可動端子を使って、常温側に引き出す電流リードに好適な終端接続部１Ａついて示す。なお、この終端接続１Ａについては、前述した終端接続部１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。
図１１に示すように、終端接続部１Ａも、低温容器２０に超電導ケーブル１０の端部が所定の状態で収容され、導体用電流リード３１Ａ及びシールド用電流リード３２を介して電流が実系統側に引き出される構成となっている。

引き出し部２０ｂは、収容部２０ａから鉛直上方に垂設されており、当該引き出し部２０ｂの上部には、引き出し部２０ｂと同心で円筒状の碍子３３が連設され、さらに、碍子３３の上端部には実系統側に接続される上部金具２８を保持した天板２８１が取り付けられている。そして、引き出し部２０ｂと碍子３３の内部であってこれらの中心位置には、導体用可動接続端子５０から上部金具２８を接続する導体用電流リード３１が配設され、当該導体用電流リード３１は、絶縁筒状体としてのブッシング（コンデンサコーン）４１を介して内部に支持されている。また、ブッシング４１は、外周に固定装備された取り付け用のフランジ部４１１により、引き出し部２０ｂと碍子３３のそれぞれの内部領域を分離し、液体や気体の流通を阻止している。
上記碍子３３の内部領域には、絶縁油やＳＦ_６ガス等からなる流体絶縁体が充填されている。なお、碍子３３内の流体絶縁体は常温であり、当該碍子３３は、常温部に相当する。
また、引き出し部２０ｂの内部領域は、所定の高さまでは液体の冷媒（具体的には液体窒素）が充填され、液面より上の領域には気体の冷媒（具体的には気体窒素）が封入されている。

引き出し部２０ｃは、引き出し部２０ｂよりやや小径の円筒状であって、当該引き出し部２０ｂに隣接して収容部２０ａから鉛直上方に垂設されている。

また、この終端接続部１Ａでは、導体用可動接続端子５０の導体用ソケット５２の上部に導体用電流リード３１の下側リード３５と接続するための接続片５５を備えている。
この接続片５５は、図１２に示すように、導体用ソケット５２に対して一体的に形成されると共に、当該導体用ソケット５２の上部から鉛直上方に立ち上げられた有底円筒体である。かかる接続片５５は、その上端部において円板状のフランジ部５５１を備え、中央部は円形の開口部５５２となっている。そして、前述した円筒スリーブ状の電極シールド４２の下部がフランジ部５５１を囲繞した状態で、ネジ止めにより固定装備されている。また、フランジ部５５１の上面には、ブッシング４１の中空パイプ４１２の下端部がボルト締めにより固定装備されている。
また、接続片５５の中央開口部５５２には、導体用電流リード３１の下端部（正確には後述する下側リード３５の縮径部３５１）が挿入され、導体用可動接続端子５０と導体用電流リード３１とが電気的に接続されている。
なお、導体用電流リード３１の下側リード３５はその上端部で吊下支持さており、その下端部は、図示のように、中央開口部５５２の最深部まで挿入されていない。これにより、下側リード３５は、接続片５５に対して上下に移動する余地を残している。

導体用電流リード３１は、下側リード３５と上側リード３６とにより上下に分割されており、これらは連結部により同一軸上に連結されている。また、この導体用電流リード３１の下側リード３５と上側リード３６とは、いずれも、全体が良導体、例えば銅により形成された中実又は中空の丸棒体である。
下側リード３５は、図１２示すように、その下端部に、下端面の周縁部に面取り加工が施された縮径部３５１が形成されており、その外径は、前述した導体用可動接続端子５０の接続片５５に形成された開口部５５２の内径より小さく設定され、開口部５５２に対して挿入可能となっている。また、縮径部３５１の内径が開口部５５２より小さく設定されることにより相互の摺動を可能とし、縮径部３５１の挿入長さに応じて下側リード３５を導体用可動接続端子５０に対して上下方向に移動可能としている。また、同時に、開口部５５２に対して縮径部３５１を中心とする下側リード３５の回動を可能としている。

縮径部３５１の外周面には、挿入方向に離間する二つの凹溝３５２が近接して形成されており、下側、上側の凹溝３５２には導電性の接触端子３５３がそれぞれに２個配設されている（図１２参照）。
上記接触端子３５３は、図６Ａ及び図６Ｂに示した既出の銅製のコイルスプリングで構成され、凹溝３５２に配設したときに、縮径部３５１の外周面より幾分外側に突出するサイズに設定されている。そして、縮径部３５１と開口部５５２との間に接触端子３５３を２個介在させることにより、リードの歪みによる引っかかりを緩和し、下側リード３５が上下方向に移動した場合にも、コイルスプリングの収縮力により低抵抗（例えば数μΩ）で良好な導通接続が保持される。

上記下側リード３５の縮径部３５１と接続片５５の開口部５５２とが、下側リード３５と導体用可動接続端子５０とを導体用電流リード３１の長手方向に沿って互いに摺動可能に連結する連結部Ｃ４を構成する。

図１３は、下側リード３５と上側リード３６との連結部Ｃ５を鉛直上下方向に沿った断面で示した断面図である。
図示のように、下側リード３５の上端部には、後述する上側リード３６の縮径部３６１が挿入可能なソケット部３５４が一体的に形成されている。かかるソケット部３５４は、上方に開口した有底円筒状に形成されており、その外周下部には円形のフランジ部３５４ａが半径方向外側に向かって延出されている。かかるフランジ部３５４ａは、その外周部にシールド３５５がネジ止めで装備されており、その下面側には絶縁性の絶縁リング３５６を介してブッシング４１の上端部に設けられたカラー４１３がボルト締めにより連結されている。かかる連結に用いられる複数のボルトは、いずれも絶縁性の絶縁リング３５６により、下側リード３５との間で絶縁が施され、下側リード３５からブッシング４１には電流が流れないようになっている。
また、フランジ部３５４ａの下面と絶縁性の絶縁リング３５６の上面及び絶縁リング３５６の下面とブッシング４１のカラー４１３の上端面との間には、それぞれＯリング３５６ａ，３５６ａが介挿されており、碍子３３の内部の流体絶縁体と引き出し部２０ｂ内の気体及び液体の冷媒とがそれぞれに流通しないように、気密性及び水密性を保っている。

なお、下側リード３５は、碍子３３及び引き出し部２０ｂ内において、フランジ部３５４ａがブッシング４１のカラー４１３の上端面に載置された状態となり、当該ブッシング４１を介して垂下支持された状態となっている。

上側リード３６は、その上端部が碍子３３の上端に位置する上部金具２８により保持され、碍子３３の内部において、垂下された状態で支持されている。
また、上側リード３６の下端部には、図１３示すように、下端面の周縁部に面取り加工が施された縮径部３６１が形成されており、その外径は、前述した下側リード３５のソケット部３５４の上面中央に形成された開口部の内径よりわずかに小さく設定され、ソケット部３５４に対して挿入可能となっている。また、縮径部３６１の内径がソケット部３５４よりわずかに小さく設定されることにより相互の摺動を可能とし、縮径部３６１の挿入長さに応じて下側リード３５を上側リード３６に対して上下方向に移動可能としている。

また、縮径部３６１の外周面には、挿入方向に離間する二つの凹溝３６１ａが近接して形成されており、それぞれの凹溝３６１ａには導電性の接触端子３６２が配設されている。
上記接触端子３６２は、図６Ａ及び図６Ｂに示した既出の銅製のコイルスプリングと同じ構造であり、凹溝３６１ａに配設したときに、縮径部３６１の外周面より幾分外側に突出するサイズに設定され、下側リード３５が上下方向に移動した場合にも、コイルスプリングの収縮力により低抵抗（例えば数μΩ）で上側リード３６に対して良好な導通接続が保持される。

上記上側リード３６の縮径部３６１と下側リード３５のソケット部３５４とが、下側リード３５と上側リード３６とを導体用電流リード３１の長手方向に沿って互いに摺動可能に連結する連結部Ｃ５を構成する。

図１４はブッシング４１の断面構造を模式的に示した説明図である。図１１〜図１４によりブッシング４１の構造について説明する。
ブッシング４１は、前述したソケット部３５４のフランジ部３５４ａの下側に取り付けられた円筒状のカラー４１３と、間隙αを形成しつつ下側リード３５を中心位置に遊挿するステンレス製の中空パイプ４１２とを有している。

上記中空パイプ４１２は、その上端部がカラー４１３の下部に連結されており、下端部は導体用可動接続端子５０のフランジ部５５１の上面に固定されている。中空パイプ４１２は、下端部が導体用可動接続端子５０に導通しているが、上端部はカラー４１３とソケット部３５４との間に絶縁体からなる部材である絶縁リング３５６が介挿されているため導通していない。これにより、中空パイプ４１２の下端部と上端部の双方が導体用電流リード３１に導通している場合と異なり、中空パイプ４１２における誘導電流による発熱を防止することが可能となっている。

そして、中空パイプ４１２の外周面上には絶縁材料からなるブッシング絶縁体４１４が形成されている。かかるブッシング絶縁体４１４は、鉛直方向について下端部４１４ａと中間部４１４ｂと上端部４１４ｃとから構成されており、中間部４１４ｂは鉛直方向について均一の外径をなし、下端部４１４ａと上端部４１４ｃは下方又は上方に向かうほど縮径しており、ブッシング絶縁体４１４の全体は略紡錘形状に形成されている。
そして、ブッシング絶縁体４１４の下端部４１４ａと上端部４１４ｃには、鉛直方向について一定の幅のコンデンサ電極を形成する金属箔４１５が、中空パイプ４１２を中心とする半径方向について一定の間隔で階段的かつ同心状となるように絶縁体４１４中に埋め込まれている。また、最外層となる金属箔４１５は、ブッシング絶縁体４１４の中間部４１４ｂの全域に渡って形成されており、当該最外層の金属箔４１５については図示しないアース線が取り付けられて、接地されている。

また、ブッシング絶縁体４１４の中間部４１４ｂにおける外周面上には、当該中間部４１４ｂを中心とする半径方向外側に延出されたフランジ部４１１が接着などにより固定装備されている。そして、かかるフランジ部４１１は、引き出し部２０ｂの上端面と碍子３３の下端面とに挟まれた状態で保持される。即ち、ブッシング４１は、引き出し部２０ｂの上端面に載置された状態で固定される。また、フランジ部４１１の下面と引き出し部２０ｂの上端面及びフランジ部４１１の上面と碍子３３の下端面との間には、図示しないＯリングが介挿されており、碍子３３の内部の流体絶縁体と引き出し部２０ｂ内の気体及び液体の冷媒とがそれぞれに流通しないように、気密性及び水密性を保っている。

ブッシング絶縁体４１４としては、エポキシ樹脂、ＥＰＲ（エチレンプロピレンゴム）、ゴム、ＦＲＰ(fiber reinforced plastics)などが用いられている。また、金属箔４１５は、例えばアルミ箔等から形成される。
かかる構造により、各金属箔４１５は、ブッシング絶縁体４１４中において高圧側（下側リード３５から近い方）から低圧側（下側リード３５から遠い方）に向かってそれぞれ等しい容量のコンデンサが直列接続された形になるために、ブッシング絶縁体４１４の界面に沿う電界はほぼ均一に整えられる。さらに、ブッシング絶縁体４１４の最外層の金属箔４１５は接地されているので、ブッシング絶縁体４１４の外径が均一な中間部４１４ｂの表面電界は接地電位とすることができる。

かかる構造により、ブッシング４１では、ブッシング絶縁体４１４における中間部４１４ｂを最も低い接地電位とすることができる。従って、導体用電流リード３１の全長を収容する領域内において最も耐電圧特性が低くなる気体冷媒の封入領域（引き出し部２０ｂにおける上部領域）がブッシング絶縁体４１４における中間部４１４ｂの範囲に含まれるように、中間部４１４ｂの長さを設定し、且つ、ブッシング４１の設置する高さを調整する。なお、ブッシング４１の高さ調整の際には、導体用電流リード３１及びブッシング４１における熱伸縮、冷媒の液面高さの変動などの影響を考慮して、ある程度のマージンを取っておくことが望ましい。

なお、ブッシング絶縁体４１４の中間部４１４ｂに設けるフランジ部４１１は、碍子３３の内部と引き出し部２０ｂの内部とを隔絶をする必要があるので、ブッシング絶縁体４１４の表面に対して気密性及び水密性を保持して接着剤等により固定される。
また、中空パイプ４１２は、コーンの構造を支持することが可能であれば、導電性を有する素材から形成することは必須ではなく、絶縁体、例えばＦＲＰのような樹脂などから形成しても良い。

このように、終端接続部１Ａは、前述した終端接続部１と同様の効果を具備すると共に、以下の効果を得ることが可能である。
即ち、終端接続部１Ａでは、導体用電流リード３１を下側リード３５と上側リード３６とに分割し、下側リード３５と上側リード３６の連結部を構成する上側リード３６の縮径部３６１と下側リード３５のソケット部３５４との嵌合構造により、下側リード３５は鉛直上下方向に摺動可能となっている。
また、下側リード３５と導体用可動接続端子５０との連結部を構成する下側リード３５の縮径部３５１と接続片５５の開口部５５２との嵌合構造により、下側リード３５は鉛直上下方向に摺動可能となっている。
さらに、下側リード３５は、ブッシング４１により垂下支持されると共に、下側リード３５の外周面とブッシング４１の中空パイプ４１２の内周面との間には、所定の隙間αが設けられている。

上記の構成により、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程で導体用電流リード３１に熱伸縮が発生した場合に、下側リード３５は、上側リード３６との連結部及び導体用可動接続端子５０との連結部により、ブッシング４１による鉛直方向の熱伸縮を吸収することができ、部材間の応力の発生及びこれに伴う破損などの発生を効果的に回避することが可能である。
また、熱伸縮が導体用電流リード３１にのみ発生するのであれば、摺動可能とする連結部は、下側リード３５の上側か下側のいずれか一方にのみ設ければ足りるが、実際には、導体用電流リード３１の下側リード３５がブッシング４１により支持されていることから、ブッシング４１の熱伸縮による下側リード３５の位置変動も吸収しなければならない。そして、終端接続部１では、下側リード３５の上下それぞれに鉛直方向に摺動可能とする連結部Ｃ４，Ｃ５が設けられているため、ブッシング４１による熱伸縮は、上側の連結部Ｃ５（下側リード３５と上側リード３６との連結部）により吸収することができ、下側リード３５による熱伸縮は、下側の連結部Ｃ４（下側リード３５と導体用可動接続端子５０との連結部）により吸収することができる。また、上側リード３６に生じる熱伸縮は、上側の連結部Ｃ５（下側リード３５と上側リード３６との連結部）により吸収することができる。

このように、終端接続部１Ａは、ブッシング４１と下側リード３５との間に隙間を設けてこれらの剥離や破損を生じない構造を取りつつも、当該構造によって生じるブッシング４１の熱伸縮と下側リード３５の熱伸縮の双方を二つの連結部Ｃ４，Ｃ５とにより効果的に吸収することができ、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程等においても、熱伸縮による部材間の応力の発生及びこれによる部材の破損などの発生を効果的に防止することが可能である。

また、終端接続部１は、下側リード３５における上下の連結部Ｃ４，Ｃ５により導体用電流リード３１の長手方向に生じる熱伸縮を吸収し、導体用可動接続端子５０及びシールド用可動接続端子６０によりケーブルコア１１の長手方向の熱伸縮を吸収するので、導体用電流リード３１の長手方向とケーブルコア１１の長手方向の二方向に同時に熱伸縮が発生した場合でも、個々に吸収が行われ、効果的にその影響を排除することが可能である。

さらに、下側リード３５の上下の連結部Ｃ４，Ｃ５は、いずれも部材の可撓性に依存して熱伸縮を許容する構造ではなく、摺動により熱伸縮を吸収する構造であるため、導体用電流リード３１に流す電流量を大きくするためにリードの断面積を拡大した場合でも、熱伸縮の吸収能力に影響を与えることがなく、常に効果的な熱伸縮の吸収を担保することが可能である。

なお、終端接続部１Ａでは、下側リード３５の縮径部３５１と上側リード３６の縮径部３６１に接触端子３５３、３６２を設けた場合を例示したが、その個体数は例示した個体数に限らず、増減させても良い。また、接触端子３５３，３６２を縮径部３５１，３６１側に装備する場合を例示したが、縮径部３５１，３６１が挿入される開口の内周面に溝を設け、その内部に配設しても良い。

今回開示された第一及び第二の実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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、シールド用電流リード３２においても、当該シールド用電流リード３２を上下に摺動可能とする可動接触端子を使用しても良い。

電力を送電するために極低温とされた超電導ケーブルから常温の電流リードに接続する終端接続部の分野において利用可能性がある。

１ 終端接続部
１０ 超電導ケーブル
１１ 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 超電導シールド層
１１５ 常電導シールド層
１１６ 保護層
１２ 断熱管
１２１ 内管
１２２ 外管
１２３ 多層断熱層
１２４ 防食層
１３ 電界緩和層
２０ 低温容器
２０ａ 収容部
２０ｂ 引き出し部
２０ｃ 引き出し部
２１ 冷媒槽
２２ 真空槽
３１ 導体用電流リード
３２ シールド用電流リード
３５ 下側リード
３５３ 接触端子
３５６ 絶縁リング（絶縁体）
３６ 上側リード
３６２ 接触端子
４１ ブッシング（コンデンサコーン、絶縁筒状体）
４２ 電極シールド
５０ 導体用可動接続端子
５１ 導体用プラグ
５１１ 圧縮スリーブ
５１２ 外装体
５１３ ボルト
５１４ 銅編組線
５２ 導体用ソケット
５２ａ 円筒部
５２ｂ 接続片
５３，６３，３５３，３６２ 接触端子
６０ シールド用可動接続端子
６１ シールド用プラグ
６２ シールド用ソケット
６２ａ 円筒部
６２ｂ 接続片
Ｃ１ 導体接続部
Ｃ２ シールド接続部
Ｃ３ ケーブル接続部
Ｃ４ 下側連結部
Ｃ５ 上側連結部

また、他の従来の超電導ケーブルの終端装置では、超電導ケーブルの終端部を収容する低温容器を超電導ケーブルの延長線上に沿って移動可能とするレールと、低温容器をレールに沿って移動させる駆動用モータを設け、超電導ケーブルの熱伸縮に応じて低温容器の移動制御を行うことで、熱伸縮による超電導ケーブルの局所的な応力の発生を防止している（例えば、特許文献２参照）。
また、他の超電導ケーブルの終端装置では、編組線などの可撓性を有する接続端子（可撓接続端子）を用いて超電導導体層と電流リードを接続することにより、熱伸縮が吸収されるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、他の超電導ケーブルの終端装置では、超電導送電ケーブルの超電導導体の終端部に略Ｌ字状の可撓性導体を介して接続され、鉛直方向に引き出された引き出し導体を上下に分割すると共に、分割された二つの引き出し導体の一方の連結部に受け穴を形成し、他方の連結部は受け穴に対して鉛直方向に沿って挿入可能とし、受け穴の内部を摺動可能とすることで、引き出し導体の熱伸縮の吸収を図っている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００９−１４０９１２号公報 特許第３１８１４９０号公報 特許第４５５０６９９号公報

一方、特許文献１に記載の終端装置は、編組線などの可撓性を有する接続端子を用いて超電導導体層と電流リードを接続する構成のため、鉛直方向の熱伸縮についても可撓性により許容することは可能であるが、超電導ケーブルを流れる電流が大きくなると、編組線を構成する導線の本数を増やしたり、径の大きな導線を使用する必要があり、編組線の可撓性が低下して鉛直方向の熱伸縮に十分に対応することができなくなるという問題があった。また、この編組線は、超電導導体による水平方向の熱伸縮と引き出し導体の鉛直方向の熱伸縮とに対応することが要求されるため、これら二方向に生じる熱伸縮に同時に満足な対応を図ることは困難であった。

また、特許文献３に記載の終端装置は、略Ｌ字状の可撓性導体を介して超電導導体と引き出し導体とを連結するので、超電導ケーブルを流れる電流が大きくなると、断面積の大きな可撓性導体を使用する必要があり、可撓性導体の可撓性が低下して鉛直方向の熱伸縮に十分に対応することができなくなるという問題があった。
また、この終端装置の引き出し導体は、その表面に絶縁被膜を形成しているので、引き出し導体と絶縁被膜との間で、例えば、組立施工時や保守点検時の冷却工程又は昇温工程等において、熱伸縮量に差が生じて応力が発生し、剥離や破壊などを生じるおそれがあった。

請求項１に記載の発明は、フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアが、断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルの終端接続部であって、冷媒が充填される低温容器と、一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出される導体用電流リードと、前記超電導導体層と前記導体用電流リードとを電気的に接続する導体用可動接続端子と、を備え、前記超電導導体層が、前記導体用可動接続端子を介して前記導体用電流リードに接続され、前記ケーブルコアが、前記超電導導体層と前記導体用電流リードとの電気的接続を保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。
さらに、前記導体用可動接続端子が、前記低温容器の上方から垂下して配設された前記導体用電流リードに接続され、前記ケーブルコアが、前記導体用可動接続端子との接続部、及び前記断熱管と前記低温容器の接続部によって、支持されてい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終端接続部において、前記導体用可動接続端子が、前記超電導導体層の外周に装着される導体用プラグと、この導体用プラグが移動可能に取り付けられる導体用ソケットと、で構成され、前記導体用プラグが、前記超電導導体層の外周に装着された状態で、前記導体用電流リードに接続された前記導体用ソケットに挿通されている。
そして、前記導体用プラグと前記導体用ソケットの間に、導電性の接触端子が二つ以上介在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記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記ケーブルコアが、超電導シールド層と常電導シールド層を有し、
一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出されるシールド用電流リードと、前記超電導シールド層と前記シールド用電流リードとを電気的に接続するシールド用可動接続端子と、を備え、前記超電導シールド層が、前記シールド用可動接続端子を介して前記シールド用電流リードに接続され、前記ケーブルコアが、前記超電導シールド層と前記シールド用電流リードとの電気的接続をも保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっている。
そして、前記シールド用可動接続端子が、前記低温容器の上方から垂下して配設された前記シールド用電流リードに接続され、前記ケーブルコアが、前記導体用可動接続端子との接続部、前記シールド用可動接続端子との接続部、及び前記断熱管と前記低温容器の接続部によって、支持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３に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記シールド用可動接続端子が、前記超電導シールド層の外周に装着されるシールド用プラグと、このシールド用プラグが移動可能に取り付けられるシールド用ソケットと、で構成され、前記シールド用プラグが、前記超電導シールド層の外周に装着された状態で、前記シールド用電流リードに接続された前記シールド用ソケットに挿通されている。
そして、前記シールド用プラグと前記シールド用ソケットの間に、導電性の接触端子が二つ以上介在し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から４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記ケーブルコアのたわみ量は1mm以内に維持されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記導体用電流リードは、上下に連結された上側リードと下側リードを有し、前記下側リードの周囲に隙間を設けて囲繞する絶縁筒状体を介して前記低温容器が前記下側リードを垂下支持し、前記上側リードと前記下側リードの間の連結部は、前記上側リードと前記下側リードの間の電気的な接続状態を維持しつつ、前記上側リードと前記下側リードを前記導体用電流リードの長手方向に沿って相互に摺動を可能とし、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の連結部とが、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の電気的な接続状態を維持しつつ、前記下側リードと前記導体用可動接続端子を前記導体用電流リードの長手方向に沿って相互に摺動を可能とすることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記上側リードと前記下側リードの間の連結部と、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の連結部はいずれも、二つ以上の導電性の接触端子が介在し、いずれも前記導体用電流リードの長手方向に沿った中心線回りの回動を許容する構造であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２，４又は７に記載の超電導ケーブルの終端接続部において、前記導電性の接触端子が、コイルスプリングで構成されることを特徴とする。

接触端子５３は、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示すように、銅製のコイルスプリングで構成される。このコイルスプリングには、例えばグローブ・テック社製のコイルスプリングが好適である。接触端子５３を凹溝５１２ｂ，５１２ｃに配設したとき、接触端子５３の外周部が外装体５１２の外周面から突出するように、外装体５１２の凹溝５１２ｂ，５１２ｃと接触端子５３の寸法は決定される。つまり、導体用プラグ５１を導体用ソケット５２に挿通させたときに、両者間のクリアランスに接触端子５３が介在する。
導体用プラグ５１と導体用ソケット５２との間に接触端子５３を介在させることにより、導体用プラグ５１が導体用ソケット５２に沿って移動した場合にも、低抵抗（例えば数μΩ）で良好な導通接続が保持される。また、コイルスプリングの収縮力により導体用プラグ５１と導体用ソケット５２が接続されるので、多少の芯ずれが生じても、良好な導通接続が保持される。

また、導体用プラグ５１と導体用ソケット５２との間に介在する接触端子５３、シールド用プラグ６１とシールド用ソケット６２との間に介在する接触端子６３を、コイルスプリング以外の接触端子で構成してもよい。すなわち、接触端子５３及び接触端子６３は、低抵抗で、通電時の発熱が小さい接触端子であればよく、例えば、バネで銅端子を押し付ける構造の接触端子や、球状の玉軸受、円柱状のころ軸受等のベアリングを利用した接触端子を適用できる。

［第二の実施形態］
次に、第二の実施形態として、可動端子を使って、常温側に引き出す電流リードに好適な終端接続部１Ａついて示す。なお、この終端接続部１Ａについては、前述した終端接続部１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。
図１１に示すように、終端接続部１Ａも、低温容器２０に超電導ケーブル１０の端部が所定の状態で収容され、導体用電流リード３１Ａ及びシールド用電流リード３２を介して電流が実系統側に引き出される構成となっている。

Claims (8)

1. フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアが、断熱管内に収容されてなる超電導ケーブルの終端接続部であって、
   冷媒が充填される低温容器と、
   一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出される導体用電流リードと、
   前記超電導導体層と前記導体用電流リードとを電気的に接続する導体用可動接続端子と、を備え、
   先端から段剥ぎされた超電導ケーブルの超電導導体層が、前記導体用可動接続端子を介して前記導体用電流リードに接続され、
   当該超電導ケーブルのケーブルコアが、前記超電導導体層と前記導体用電流リードとの電気的接続を保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能であって、
   前記導体用可動接続端子が、前記低温容器の上方から垂下して配設された前記導体用電流リードに接続され、
   前記ケーブルコアが、前記導体用可動接続端子との接続部、及び前記断熱管と前記低温容器の接続部によって、水平に支持されていることを特徴とする超電導ケーブルの終端接続部。
2. 前記導体用可動接続端子が、前記超電導導体層の外周に装着される導体用プラグと、この導体用プラグが移動可能に取り付けられる導体用ソケットと、で構成され、
   前記導体用プラグが、前記超電導導体層の外周に装着された状態で、前記導体用電流リードに接続された前記導体用ソケットに挿通されると共に、
   前記導体用プラグと前記導体用ソケットの間に、導電性の接触端子が少なくとも二つ以上介在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終端接続部。
3. 前記ケーブルコアが、超電導シールド層と常電導シールド層を有し、
   一端が前記冷媒に浸漬され、他端が常温部に引き出されるシールド用電流リードと、
   前記超電導シールド層と前記シールド用電流リードとを電気的に接続するシールド用可動接続端子と、を備え、
   段剥ぎされた前記超電導ケーブルの前記超電導シールド層が、前記シールド用可動接続端子を介して前記シールド用電流リードに接続され、
   当該超電導ケーブルのケーブルコアが、前記超電導シールド層と前記シールド用電流リードとの電気的接続をも保持しつつ、長手方向に移動可能で、かつ周方向に回転可能となっており、
   前記シールド用可動接続端子が、前記低温容器の上方から垂下して配設された前記シールド用電流リードに接続され、
   前記ケーブルコアが、前記導体用可動接続端子との接続部、前記シールド用可動接続端子との接続部、及び前記断熱管と前記低温容器の接続部によって、水平に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の超電導ケーブルの終端接続部。
4. 前記シールド用可動接続端子が、前記超電導シールド層の外周に装着されるシールド用プラグと、このシールド用プラグが移動可能に取り付けられるシールド用ソケットと、で構成され、
   前記シールド用プラグが、前記超電導シールド層の外周に装着された状態で、前記シールド用電流リードに接続された前記シールド用ソケットに挿通されており、
   前記シールド用プラグと前記シールド用ソケットの間に、導電性の接触端子が少なくても二つ以上介在していることを特徴とする請求項３に記載の超電導ケーブルの終端接続部。
5. 前記超電導ケーブルコアの水平度をたわみ量で定義し、たわみ量は1mm以内に維持されていることを特徴としている請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの終端接続部。
6. 前記導体用電流リードは、上下に連結された上側リードと下側リードを有し、
   前記下側リードの周囲に隙間を設けて囲繞する絶縁筒状体を介して前記低温容器が前記下側リードを垂下支持し、
   前記上側リードと前記下側リードの間の連結部と、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の連結部とが、電気的な接続状態を維持しつつ、前記導体用電流リードの長手方向に沿って相互間の摺動を可能とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの終端接続部。
7. 前記上側リードと前記下側リードの間の連結部と、前記下側リードと前記導体用可動接続端子の間の連結部は、少なくても2つ以上の導電性の接触端子が介在し、いずれも前記導体用電流リードの長手方向に沿った中心線回りの回動をも許容する構造であることを特徴とした請求項６の超電導ケーブルの終端接続部。
8. 前記導電性の接触端子が、コイルスプリングで構成され、このコイルスプリングの収縮力により、電気的に接続されることを特徴とする請求項２，４又は７に記載の超電導ケーブルの終端接続部。

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