JP5416509B2 - 超電導ケーブルの中間接続構造 - Google Patents
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Description
以下、図1,2を参照して、実施形態1の超電導ケーブルの中間接続構造を説明する。この中間接続構造1Aは、異なる一対の超電導ケーブル同士を接続するものであり、その特徴とするところは、各超電導ケーブルに具える超電導シールド層204同士、及びその外周に具える常電導層205同士を接続する構造にある。以下、各構成をより詳細に説明する。
まず、超電導ケーブルを説明する。ここでは、複数心のケーブルコアを一つの断熱管に収納した多心ケーブルを説明するが、一心のケーブルコアを一つの断熱管に収納した単心ケーブルでもよい。図2に示す超電導ケーブル100は、3心のケーブルコア101が撚り合わされて断熱管102に収納されている。各ケーブルコア101は、中心から順にフォーマ201、超電導導体202、電気絶縁層203、超電導シールド層204、常電導層205、保護層206を具える。
次に、中間接続構造1Aを説明する。中間接続構造1Aは、上記構成を具える一対のケーブルコア101同士を接続する箇所に設けられる構造であり、特に、超電導シールド層204同士を接続する部材と、常電導層205同士を接続する部材とをそれぞれ別個に具える。具体的には、中間接続構造1Aは、各ケーブルコア101の超電導シールド層204同士を接続するシールド接続部2Aと、各ケーブルコア101の常電導層205同士を接続する常電導接続部3とを具える。
シールド接続部2Aは、超電導材料から構成されて、接続する一対のケーブルコア101の超電導シールド層204同士を接続する超電導接続部20と、超電導接続部20が接合された支持部材21Aとを具える。そして、支持部材21Aは、ケーブルコア101の常電導層205に機械的な接続がなされず、常電導接続部3とは独立した部材である。
常電導接続部3は、上記超電導接続部20を構成する超電導線材よりも機械的強度に優れると共に、超電導ケーブルの使用温度(冷媒温度)において電気抵抗が小さい材料から構成されることが好ましい。例えば、銅やアルミニウム、及びこれらの合金などが挙げられる。ここでは、銅線からなる編組材であって、事故電流などの大電流を流すことができる程度の容量(導体断面積)を有するものを利用している。
次に、上記中間接続構造1Aの組立手順を説明する。接続箱(図示せず)に、接続する一対の超電導ケーブル100の端部をそれぞれ導入し、各ケーブル100から引き出したケーブルコア101の端部を段剥ぎして、フォーマ201、超電導導体202、電気絶縁層203、超電導シールド層204、常電導層205を露出させる。そして、接続する一対のフォーマ201を銅製の接続スリーブ10の挿入孔に挿入して圧縮し、フォーマ201同士を接続する。
上記構成を具える中間接続構造1Aは、超電導シールド層204同士を接続する部材(シールド接続部2A)と、常電導層205同士を接続する部材(常電導接続部3)とが機械的に接続されていないことで、接続作業を行い易く、作業性に優れる。また、常電導接続部3を支持部材21Aと独立した別部材とすることで、超電導接続部20を支持するための剛性が求められないため、上述のような編組材といった可撓性に優れる部材を常電導接続部3に利用することができ、この点からも接続作業を行い易い。
実施形態1では、銅といった導電性材料からなる支持部材21Aを説明したが、導電性材料に代えて、強度に優れる絶縁性材料(固有抵抗値(20℃)が1.0×10-6Ω・m以上、好ましくは、2.0×10-6Ω・m以上)、例えば、エポキシ樹脂やガラス繊維強化プラスチック(GFRP)といった高強度な樹脂を利用することができる。或いは、銅(固有抵抗値(20℃)が1.7×10-8Ω・m)といった良導体に比較して電気抵抗が大きく、高強度な金属材料、例えば、Cu-Ni合金(銅に比較して103〜104倍程度の電気抵抗を有する)を利用することができる。支持部材が絶縁性材料や銅よりも高抵抗な材料から構成されることで、超電導導体202に大電流が流れた場合でも、当該支持部材に分流し難く、或いは実質的に分流せず、分流による損失を低減することができる、或いは実質的に損失を無くすことができる。
実施形態1では、銅といった導電性材料のみからなる支持部材21Aを説明したが、導電性材料と、上記変形例1で説明したエポキシ樹脂やGFRPなどの絶縁性材料、銅合金といった高抵抗材料とを組み合わせて支持部材を構成してもよい。例えば、図3に示す支持部材21Bは、一対の半円筒状の分割片210を組み合わせて円筒状となる組物であり、各分割片210を銅とエポキシ樹脂とで構成している。より具体的には、各分割片210は、短い半円筒状の銅片からなる一対の筒状片211をエポキシ樹脂からなる連結部212(絶縁部)により接合して、一体の分割片210としている。つまり、各分割片210は、実施形態1の支持部材を構成する分割片をその長手方向に二分割して、連結部212により接合した形状である。
実施形態1では、一端側から他端側に向かって厚さが一様である支持部材21Aを説明したが、部分的に厚さを変えることができる。即ち、支持部材は、薄肉部を具えた形態とすることができる。例えば、支持部材を構成する各分割片の一端側の領域と他端側の領域との間に、支持部材の周方向に沿って環状に設けられた薄肉部を具えていてもよいし、弧状に設けられた薄肉部を具えていてもよい。或いは、支持部材の長手方向に沿って帯状に設けられた薄肉部を具えていてもよい。支持部材21Aのように特に銅といった良導体で支持部材が構成される場合、このような薄肉部を具えることで、断面積が小さい部分を有することができるため、上記分流を低減して、当該分流による損失を低減することができる。
以下、図4を参照して、実施形態2の超電導ケーブルの中間接続構造を説明する。この中間接続構造1Cの基本的構成は、実施形態1の中間接続構造1Aと同様であり、相違点は、シールド接続部2Cの構成にある。以下、この相違点を説明し、その他の構成の説明は省略する。
10 接続スリーブ 11 接続用超電導線材 12 補強絶縁層 13 電界遮蔽層
13a カーボン層 13b 銅層
20 超電導接続部 20i 内側線材 20o 外側線材 21A,21B,21C 支持部材
22 補強材
30 端子
100 超電導ケーブル 101 ケーブルコア 102 断熱管 102i 内管
102o 外管 103 冷媒 104 防食層
201 フォーマ 202 超電導導体 203 電気絶縁層 204 超電導シールド層
204i 内側層 204o 外側層 205 常電導層 206 保護層
210 分割片 211 筒状片 212 連結部
Claims (4)
- 超電導導体の外周に順に電気絶縁層、超電導シールド層、常電導層を具える一対の超電導ケーブル同士を接続する超電導ケーブルの中間接続構造であって、
超電導材料から構成されて、前記各超電導ケーブルの超電導シールド層同士を接続する超電導接続部と、
常電導材料から構成されて、前記各超電導ケーブルの常電導層同士を接続する常電導接続部と、
前記常電導層に接続されず、前記超電導接続部が接合された支持部材とを具え、
前記支持部材は、その一端側の領域と他端側の領域との間に、固有抵抗値(20℃)が1.0×10 −6 Ω・m以上の材料から構成された絶縁部が介在されており、前記両領域が前記絶縁部により電気的に絶縁されている超電導ケーブルの中間接続構造。 - 前記支持部材は、一対の半割れ片を組み合わせて筒状体となる組物である請求項1に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
- 前記支持部材は、筒状体であって、その周方向に沿って設けられた弧状のスリットを具える請求項1又は請求項2に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
- 前記支持部材は、長手方向の一部の厚さが他部の厚さよりも薄い薄肉部を有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の超電導ケーブルの中間接続構造。
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