JP6210537B2 - 超電導ケーブルの接続構造、超電導ケーブル、超電導ケーブルの終端部の電流端子構造 - Google Patents

Description

本発明は、超電導ケーブルの接続構造、超電導ケーブル、超電導ケーブルの終端部の電流端子構造に関する。

超電導ケーブルは、フォーマの周囲に超電導導体層、電気絶縁層、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、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。

ところで、超電導ケーブルの超電導導体層を構成する超電導線は、基板の片面側に超電導層が形成されたテープ状のものが一般的になりつつあるが、このような超電導線を互いに接続する際には、超電導層同士を対向させて接続する必要がある。
しかし、一般の超電導ケーブルの超電導導体層は、超電導層を表側に向けた超電導線から構成されているため、超電導ケーブルの超電導導体層を構成する超電導線同士をそのまま接続することはできなかった。

特許文献１では、超電導ケーブルの接続の際には、超電導導体層の超電導線が互いに超電導層を表（超電導ケーブルの径方向において外側）に向けている場合に、超電導層を裏（超電導ケーブルの径方向において内側）に向けた状態の接続用の超電導線を懸架状態で装着し、接続を図っている。
また、特許文献２では、互いの基板側を貼り合わせて両面に超電導層を有する超電導線が提案されている。

特開２００９−２４０１００号公報 特開２００７−３０５３８６号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、超電導ケーブルの超電導導体層同士の接続部に接続用の超電導線が必要となることから、接続時の工事コストの増加を招くという問題が生じていた。
特許文献２の場合、超電導線が二枚の貼り合わせ構造であることから超電導線の必要量が二倍となり、超電導ケーブルの材料コストそのものの増加を招くという問題が生じていた。

本発明の目的は、コストの面で優れる超電導ケーブルを用いた接続構造、超電導ケーブル、超電導ケーブルの終端部の電流端子構造を提供することである。

超電導ケーブルの接続構造にかかる本発明は、フォーマと前記フォーマの外周に沿って並んだ複数の超電導線により形成された超電導導体層を備えたケーブルコアを有する一対の超電導ケーブルの接続構造であって、前記超電導線は、基板と前記基板の一方の主面側に形成された超電導層とを有する層構造を備え、前記超電導導体層の複数の超電導線の内の少なくとも一部が前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において内側に位置する状態で配置された第１の超電導線である一方の超電導ケーブルと、前記超電導導体層の複数の超電導線の内の少なくとも一部が前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態で配置された第２の超電導線である他方の超電導ケーブルとが、前記第１の超電導線と前記第２の超電導線によって接続されており、前記第１の超電導線と前記第２の超電導線は互いの前記超電導層が対向した状態で接続されていることを特徴とする。

一方の超電導ケーブルは、超電導導体層の少なくとも一部が前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において内側に位置する状態で配置された第１の超電導線からなり、他方の超電導ケーブルは超電導導体層の少なくとも一部が前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態で配置された第２の超電導線からなるので、互いの少なくとも第１と第２の超電導線については超電導層同士を対向させた状態で接続することができる。
従って、接続用の超電導線を用いることなく又は接続用の超電導線を低減させて、超電導ケーブルの超電導導体層の接続を行うことが可能である。また、超電導導体層を構成する超電導線として両面を超電導層とする超電導線を不要又は低減することが可能となる。
従って、接続用の超電導線又は両面を超電導層とする超電導線を不要又は低減し、さらに、接続工事コストの低減を図ることが可能となる。

また、本発明は、上記の構成に加えて、前記一方の超電導ケーブルの前記ケーブルコアの周方向における前記第１の超電導線の配置分布と、前記他方の超電導ケーブルの前記ケーブルコアの周方向における前記第２の超電導線の配置分布とが一致する構成としても良い。

超電導ケーブルの先端部同士を対向させたときに、一方の超電導ケーブルにおける第１の超電導線の配置分布と他方の超電導ケーブルにおける第２の超電導線の配置分布とが一致する場合、全ての超電導線について超電導層同士を対向させた状態で接続することができ、接続部の抵抗を低減することが可能となる。
従って、両面が超電導層である材料コストの高い超電導ケーブルを使用することなく、接続時の損失の低減を図ることが可能となる。

また、本発明は、上記の構成に加えて、それぞれの前記超電導ケーブルは、前記超電導導体層において、前記第１の超電導線と前記第２の超電導線とが前記フォーマの外周に沿って周期的に入れ替わるように並んで配置されている構成としても良い。

超電導導体層において、第１の超電導線と前記第２の超電導線とが周期的に入れ替わるように並んでいる超電導ケーブル同士を接続する場合、全ての超電導線について超電導層同士を対向させた状態で接続することができ、接続部の抵抗を低減することが可能となる。
従って、両面が超電導層である材料コストの高い超電導ケーブルを使用することなく、接続時の損失の低減を図ることが可能となる。

また、本発明は、上記の構成に加えて、前記一方の超電導ケーブルの前記超電導導体層が前記第１の超電導線のみから構成され、前記他方の超電導ケーブルの前記超電導導体層が前記第２の超電導線のみから構成されている構成としても良い。

超電導導体層が第１の超電導線から構成される一方の超電導ケーブルと超電導導体層が第２の超電導線から構成される他方の超電導ケーブルとを接続する場合、全ての超電導線について超電導層同士を対向させた状態で接続することができ、接続部の抵抗を低減することが可能となる。
従って、両面が超電導層である材料コストの高い超電導ケーブルを使用することなく、接続時の損失の低減を図ることが可能となる。

また、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を備える超電導ケーブルであって、前記超電導導体層は、前記フォーマの外周に沿って並んだ複数の超電導線により形成され、前記超電導線は、基板と前記基板の一方の主面上に形成された超電導層とを有する層構造を備え、前記超電導導体層は前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において内側に位置する状態で配置された第１の超電導線と、前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態で配置された第２の超電導線を有することを特徴とする。

超電導導体層が第１の超電導線と前記第２の超電導線とを有する超電導ケーブル同士を接続する場合、各超電導ケーブルの第２の超電導線を内側、各超電導ケーブルの第１の超電導線を外側として相互に接続することにより、一部の超電導線ついて、第１の超電導線と前記第２の超電導線の超電導層同士を対向させた状態とすることができる。
従って、接続用の超電導線を用いることなく又は接続用の超電導線を低減させて、超電導ケーブルの超電導導体層の超電導線同士の接続を行うことが可能である。また、超電導導体層を構成する超電導線として、両面を超電導層とする超電導線が不要又は低減できるので、超電導ケーブルの製造及びケーブル接続時に余分な超電導線が不要となる。
これにより、材料コスト及び接続工事コストの低減を図ることが可能な超電導ケーブルを提供することが可能となる。

また、超電導ケーブルにかかる本発明は、上記の構成に加えて、前記超電導導体層の前記第１の超電導線と前記第２の超電導線が前記フォーマの周方向において周期的に入れ替わるように配置されている構成とすることを特徴とする。

超電導導体層の前記第1の超電導線と前記第２の超電導線とが周期的に入れ替わるように並んでいる超電導ケーブル同士を接続する場合、全ての超電導線について超電導層同士を対向させた状態で接続することができ、接続部の抵抗を低減することが可能となる。
従って、コスト面に優れ、接続時の損失の少ない超電導ケーブルを提供することが可能となる。

また、上記構成の超電導ケーブルの終端側の電流端子構造にかかる本発明は、前記第１の超電導線の端部のケーブルコアの径方向において内側に、基板に対して超電導層が前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態の接続用の超電導線を設け、当該接続用の超電導線を前記第１の超電導線の端部から延長方向に延出すると共に、互いの超電導層を接続したことを特徴とする。

終端接続部では、超電導ケーブルのケーブルコアの終端部の外周面に接触して接続される導体が使用されるが、超電導ケーブルの第１の超電導線に、基板に対して超電導層がケーブルコアの径方向において外側に位置する状態の接続用の超電導線を延長接続するので、全ての超電導線が終端部で超電導層が外側を向いた状態とすることができ、外部との良好な接続が可能となる。

上記発明では、両面に超電導層を有する超電導線を用いず又は必要量を低減し、かつ、接続用の超電導線を使用することなく又は必要量を低減して超電導ケーブルの超電導導体層を互いに接続することができ、超電導ケーブルの材料コストと接続時の作業コストの低減を図ることが可能となる。

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。 接続されたフォーマの外周における超電導導体層の接続状態を示す断面図である。 図３の領域αを上方から見た拡大図である。 超電導線の配置の他の例を上方から見た拡大図である。 超電導線の配置の他の例を上方から見た拡大図である。 超電導線の配置の他の例を上方から見た拡大図である。 超電導ケーブルに電流端子構造を設けた場合の側面図である。 第一の超電導導体層の全ての裏向きの超電導線に対して接続用の超電導線を接続した状態をフォーマの中心に沿った面で図示した説明図である。

[第一の実施形態]
以下に、本発明を実施するための好ましい第一の実施の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１０Ａ（１０Ｂ）は、断熱管１２内に一心のケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）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１１Ａ（１１Ｂ）は、フォーマ１４０、超電導導体層１３０Ａ（１３０Ｂ）、電気絶縁層１１３、超電導シールド層１１４Ａ（１１４Ｂ）、常電導シールド層１１５、保護層１１６等により構成される。
なお、互いに接続を行う超電導ケーブル１０Ａと超電導ケーブル１０Ｂとは、超電導導体層と超電導シールド層とについて若干構造が異なっているが、これらの違いについては後述するものとして、超電導ケーブル１０Ａ、１０Ｂについて共通する構成ついて先に説明を行う。

フォーマ１４０は、ケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）を形成するための部材であり、例えば銅等の導電性材料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１３０Ａ（１３０Ｂ）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１３０Ａ（１３０Ｂ）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１１Ａ（１１Ｂ）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１３０Ａ（１３０Ｂ）は、フォーマ１４０の上にカーボン紙１５０を介して複数条の超電導線１００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１３０Ａ（１３０Ｂ）を２層の積層構造としており、ケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）の径方向において、内側を第一の超電導導体層１３１Ａ（１３１Ｂ）、外側を第二の超電導導体層１３２Ａ（１３２Ｂ）としている。超電導導体層１３０Ａ（１３０Ｂ）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１３０Ａ（１３０Ｂ）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の片方の主面（厚み方向における一方の面）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。

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１３０Ａ（１３０Ｂ）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１１４Ａ（１１４Ｂ）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１１４Ａ（１１４Ｂ）を１層の積層構造としている。超電導シールド層１１４Ａ（１１４Ｂ）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１１４Ａ（１１４Ｂ）は、超電導導体層１３０Ａ（１３０Ｂ）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１１４Ａ（１１４Ｂ）を構成する超電導線には、超電導導体層１３０Ａ（１３０Ｂ）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１１４Ａ（１１４Ｂ）の上に銅線などの導電性材料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１１４Ａ（１１４Ｂ）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１１Ａ（１１Ｂ）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。

［超電導ケーブルの接続構造：概要］
超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの接続の際には、互いの断熱管１２，１２同士を連結する図示しない中間接続部が使用される。この中間接続部は、断熱管１２と同様に二重壁面構造であり、壁面間が真空引きされると共に中間接続部内部には冷媒が循環される。また、中間接続部内部において、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂのケーブルコア１１Ａ，１１Ｂ同士が連結されている。

ケーブルコア１１Ａ，１１Ｂの接続構造では、フォーマ１４０，１４０の先端面同士が突き合わされた状態で、溶接又は圧縮スリーブによって連結されている。
超電導導体層１３０Ａ，１３０Ｂは、フォーマ１４０，１４０の接続部の外周において、超電導導体層１３０Ａ，１３０Ｂを構成する超電導線１００が個々に半田接続されている。この接続構造については後述する。
各ケーブルコア１１Ａ，１１Ｂの電気絶縁層１１３，１１３の先端部は、いずれも段剥ぎによりフォーマ１４０，１４０の先端部よりも後退した位置で先細となる円錐面形状に形成され、各絶縁層１１３，１１３の円錐面形状により生じる谷部分には、絶縁層１１３と同じ絶縁性紙類の巻回により補助絶縁層（図示略）が形成され、当該補助絶縁層を覆うようにその外周面上で超電導シールド層１１４Ａ，１１４Ｂ、常電導シールド層１１５，１１５、保護層１１６，１１６が互いに接続されている。

［超電導ケーブルの超電導導体層の接続］
図３は接続されたフォーマ１４０，１４０の外周における超電導導体層１３０Ａ，１３０Ｂの接続状態を示す断面図であり、図４は図３の領域αを上方から見た拡大図である（図４では超電導線１００の全体数の一部のみを図示している）。
各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの第一の超電導導体層１３１Ａ，１３１Ｂと第二の超電導導体層１３２Ａ，１３２Ｂは、フォーマ１４０，１４０の中心軸を中心とする円周に沿って複数の超電導線１００が螺旋を描くように敷き詰められた状態で並んで配置されている。

そして、一方の超電導ケーブル１０Ａの第一及び第二の超電導導体層１３１Ａ，１３２Ａは、図４に示すように、全ての超電導線１００がいずれも基板１に対して超電導層３がケーブルコア１１Ａの径方向において外側に位置する状態で並んで配置されている。
また、他方の超電導ケーブル１０Ｂの第一及び第二の超電導導体層１３１Ｂ，１３２Ｂは、図４に示すように、全ての超電導線１００がいずれも基板１に対して超電導層３がケーブルコア１１Ｂの径方向において内側に位置する状態で並んで配置されている。

なお、基板１に対して超電導層３が外側（フォーマ１４０の中心軸を中心とするケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）の径方向において外側）に位置する状態を超電導線１００が表を向いた状態（第２の超電導線）というものとし、基板１に対して超電導層３が内側（フォーマ１４０の中心軸を中心とするケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）の径方向において内側）に位置する状態を超電導線１００が裏を向いた状態（第１の超電導線）というものとする。
また、図４では、超電導線１００の表裏が区別できるように、裏を向いた超電導線１００については模様を施して図示している。

そして、超電導ケーブル１０Ａの超電導導体層１３０Ａと超電導ケーブル１０Ｂの超電導導体層１３０Ｂは、図４に示す通り、超電導導体層１３０Ａ側の各超電導線１００がケーブルコア１１Ａの径方向において内側、超電導導体層１３０Ｂ側の各超電導線１００がケーブルコア１１Ｂの径方向において外側となるように、互いの先端部が重ねられた状態で半田接続される。これにより、各超電導線１００は、超電導層３側の面が向き合った状態となり、基板１を介在させずに超電導層３同士を接続することが可能となる。
なお、図４では、第二の超電導導体層１３２Ａ，１３２Ｂのみを図示し、第一の超電導導体層１３１Ａ，１３１Ｂの図示が省略しているが、第一の超電導導体層１３１Ａ，１３１Ｂの各超電導線１００についても同様に接続される。
図３では、第一の超電導導体層１３１Ａ，１３１Ｂの接続部分と第二の超電導導体層１３２Ａ，１３２Ｂの接続部分が同じ位置になる場合を示しているが、それぞれの接続部分をフォーマ１４０，１４０の軸方向において異なる位置に形成してもよい。

［超電導ケーブルの超電導シールド層の接続］
また、各超電導ケーブル１０Ａ，１０Ｂの超電導シールド層１１４Ａ，１１４Ｂもまたフォーマ１４０，１４０の中心軸を中心とする円周に沿って複数の超電導線１００が螺旋を描くように敷き詰められた状態で並んで配置されている。
そして、超電導シールド層１１４Ａは、全ての超電導線１００が表向きで並んで配置されており、超電導シールド層１１４Ｂは、全ての超電導線１００が裏向きで並んで配置されている。

そして、接続部において、超電導シールド層１１４Ａ側の各超電導線１００がケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）の径方向において内側、超電導シールド層１１４Ｂ側の各超電導線１００がケーブルコア１１Ａ（１１Ｂ）の径方向において外側となるように、互いの先端部が重ねられた状態で半田接続される。これにより、各超電導線１００は、超電導層３側の面が向き合った状態で接続される。

［第一の実施形態の技術的効果］
このように、超電導導体層１３０Ａの全ての超電導線１００が表向きとされている超電導ケーブル１０Ａと、超電導導体層１３０Ｂの全ての超電導線１００が裏向きとされている超電導ケーブル１０Ｂとを使用することにより、その接続構造において、互いの超電導線１００を超電導層３が向き合った状態で接続することが可能となる、
これにより、超電導線１００同士の接続部における抵抗を低減し、抵抗による損失と発熱の低減を図ることが可能となる。
同様に、超電導ケーブル１０Ａ、１０Ｂの超電導シールド層１１４Ａ、１１４Ｂも互いの超電導線１００を超電導層３が向き合った状態で接続しているので、超電導線１００同士の接続部において、抵抗による損失と発熱の低減を図ることが可能となっている。

また、上記超電導ケーブル１０Ａ、１０Ｂの接続構造によれば、超電導導体層１３０Ａ，１３０Ｂの超電導線１００同士と超電導シールド層１１４Ａ，１１４Ｂの超電導線１００同士を接続する際に、互いの超電導層３が向き合うように超電導線１００を重ねて接続すれば良いので、接続用の超電導線を予め用意する必要がなく、また、両面が超電導層である超電導線を用いる必要がないことから、高価な超電導線を不要とし、さらに、接続の工事コストの低減を図ることが可能となる。

[第二の実施形態]
上記第一の実施形態では、超電導ケーブル１０Ａの各超電導導体層１３１Ａ，１３２Ａの全ての超電導線１００が表側を向いた状態で設けられ、超電導ケーブル１０Ｂの各超電導導体層１３１Ｂ，１３２Ｂの全ての超電導線１００が裏側を向いた状態で設けられている場合の接続構造を例示したが、各超電導線１００の配置は、上記に限定されるものではない。
例えば、フォーマ１４０の中心軸を中心とする周方向に沿って超電導導体層を構成する複数の超電導線１００を表向きと裏向きとに周期的に入れ替わるように配置しても良い。即ち、超電導導体層の第１の超電導線と第２の超電導線がフォーマの中心軸を中心とする周方向において周期的に入れ替わるように配置しても良い。

例えば、図５に示すように、各超電導ケーブル１０Ｃ、１０Ｄは、それぞれの超電導導体層として第一の超電導導体層１３１Ｃ，第二の超電導導体層１３２Ｃ及び第一の超電導導体層１３１Ｄ，第二の超電導導体層１３２Ｄを構成する各超電導線１００が表向きと裏向きとに一つずつ交互に入れ替わるように配置されている。
そして、上記配置により、超電導ケーブル１０Ｃ、１０Ｄの互いの先端部同士を対向させたときに、一方の超電導ケーブル１０Ｃのフォーマ１４０の中心軸を中心とする周方向における裏向きの超電導線１００の配置分布と他方の超電導ケーブル１０Ｄのフォーマ１４０の中心軸を中心とする周方向における表向きの超電導線１００の配置分布とを一致させることが可能である。
従って、超電導ケーブル１０Ｃ及び１０Ｄの全ての表向きの超電導線１００と、超電導ケーブル１０Ｃ及び１０Ｄの全ての裏向きの超電導線１００とについて、相互に超電導層３側を対向させた状態で接続することが可能となる。
これにより、両面が超電導層である超電導線を不要として、材料コストの面で優れる超電導ケーブル１０Ｃ、１０Ｄを提供することが可能となる。
また、接続用の超電導線を不要とするので、工事コストに優れる超電導ケーブルの接続構造を提供することが可能となる。
さらに、超電導ケーブル１０Ｃ、１０Ｃの互いの超電導導体層を構成する全ての超電導線１００同士が超電導層３側を対向させた状態で接続することにより、抵抗を低減し、発熱や損失の低減を図ることが可能となる。

また、超電導線１００の配置については、図６の各超電導ケーブル１０Ｅ、１０Ｆに示すように、それぞれの超電導導体層として第一の超電導導体層１３１Ｅ，第二の超電導導体層１３２Ｅ及び第一の超電導導体層１３１Ｆ，第二の超電導導体層１３２Ｆを構成する各超電導線１００が表向きと裏向きとに一定の本数単位（図６では三本を例示しているがこれに限定されない）で入れ替わるように配置しても良い。
この場合も、超電導ケーブル１０Ｅ、１０Ｆの互いの先端部同士を対向させたときに、一方の超電導ケーブル１０Ｅのフォーマ１４０の中心軸を中心とする周方向における裏向きの超電導線１００の配置分布と他方の超電導ケーブル１０Ｆのフォーマ１４０の中心軸を中心とする周方向における表向きの超電導線１００の配置分布とを一致させることが可能である。
そして、超電導ケーブル１０Ｅ及び１０Ｆの全ての超電導線１００が互いに超電導層３側を対向させた状態で接続することが可能となる。
従って、この場合も、両面が超電導層である超電導線を不要として、材料コストの面で優れる超電導ケーブル１０Ｅ、１０Ｆを提供することが可能となる。
また、接続用の超電導線を不要とするので、工事コストに優れる超電導ケーブルの接続構造を提供することが可能となる。
さらに、超電導ケーブル１０Ｅ、１０Ｆの互いの超電導導体層を構成する全ての超電導線１００同士を超電導層３側を対向させた状態で接続することにより、抵抗を低減し、発熱や損失の低減を図ることが可能となる。

また、全ての超電導線の超電導層同士を向かい合わせとすることはできない場合も生じ得るが、互いに接続を行う超電導ケーブルの少なくとも一方の超電導ケーブルの超電導導体層について、表向きのものと裏向きのものとが両方とも存在しても良い。当該一方の超電導ケーブルの各超電導線については、表裏の比率について制限はなく、並びの周期性又は規則性もランダムであっても良い。また、その場合、もう一方の超電導ケーブルについては、各超電導線について、全て表向き又は裏向きであっても良いし、表裏双方の超電導線がある場合でも表裏の比率について制限はなく、並びの周期性又は規則性もランダムであっても良い。

例えば、図７に示すように、超電導ケーブル１０Ｇの超電導導体層として第一の超電導導体層１３１Ｇ，第二の超電導導体層１３２Ｇを構成する各超電導線１００は、一つの層の中で表向きの超電導線１００が一つだけ存在し、それ以外は全て裏向きとなっている。また、超電導ケーブル１０Ｈの第一の超電導導体層１３１Ｈ，第二の超電導導体層１３２Ｈを構成する各超電導線１００は、一つの層の中で裏向きの超電導線１００が一つだけ存在し、それ以外は全て表向きとなっている。
この場合、超電導ケーブル１０Ｇ、１０Ｈの互いの先端部同士を対向させたときに、一方の超電導ケーブル１０Ｇの表向きの超電導線１００と、他方の超電導ケーブル１０Ｈの裏向きの超電導線１００とがフォーマ４０を中心とする周方向において一致させることで、全ての超電導線１００が接続用の超電導線無しで超電導層３側同士を対向させた状態で他の超電導線１００と接続することが可能となる。
従って、この場合も、両面が超電導層である超電導線を不要として、材料コストの面で優れる超電導ケーブル１０Ｇ、１０Ｈを提供することが可能となる。
また、接続用の超電導線を不要とするので、工事コストに優れる超電導ケーブルの接続構造を提供することが可能となる。
なお、一方の超電導ケーブル１０Ｇの表向きの超電導線１００と、他方の超電導ケーブル１０Ｈの裏向きの超電導線１００とをフォーマ４０を中心とする周方向において一致させない場合には、超電導ケーブル１０Ｇ、１０Ｈの超電導線１００のうち、お互いが表向きの超電導線１００同士又は裏向きの超電導線１００同士の組み合わせが生じる。このような場合には、超電導線１００，１００は接続用の超電導線を用いて接続を行えばよい。この際、接続用の超電導線が必要となるが、お互いが表向きの超電導線１００同士又は裏向きの超電導線１００同士の組み合わせの数が従来よりも少ないことから、工事コストに優れる超電導ケーブルの接続構造を提供することが可能となる。

なお、図５〜図７では、超電導線１００の表裏が区別できるように、裏を向いた超電導線１００については模様を施して図示している。
また、上記図５〜図７の超電導線１００の表裏の配置分布は、各超電導ケーブル１０Ｃ〜１０Ｇの超電導シールド層における超電導線の表裏の配置にも適用することが可能である。

[第三の実施形態]
超電導ケーブルは、その終端部において、超電導導体層の外周面を露出させた状態で、外部装置に電気的に接続されている導体スリーブに挿入され、当該外部装置に対する電流の送受を行う。
この場合、超電導ケーブルの超電導導体層を構成する複数の超電導線の中で、裏向きとなる超電導線が存在すると、導体スリーブとの接続が超電導線の基板側で行われることとなり、超電導線と導体スリーブ間の抵抗値が大きくなってしまう。そこで、終端部において裏向きの超電導線が含まれた超電導導体層を有する超電導ケーブルの場合には、以下に示す電流端子構造が設けられている。

ここでは前述した超電導ケーブル１０Ｃに電流端子構造を設けた場合を例示する。図８に示すように、超電導ケーブル１０Ｃの終端部側では、第一及び第二の超電導導体層１３１Ｃ、１３２Ｃの外周面が露出するように電気絶縁層１１３及びその外側の各層の終端部分が除去されており、さらに、第一の超電導導体層１３１Ｃの外周面が露出するように第二の超電導導体層１３２Ｃの終端部側が一部除去されている。
そして、各超電導導体層１３１Ｃ，１３２Ｃの全ての裏向きの超電導線１００に対して、接続用の超電導線１０１，１０２を延長接続している。

図９は第一の超電導導体層１３１Ｃの裏向きの超電導線１００に対して接続用の超電導線１０１を延長接続した状態をフォーマ１４０の中心に沿った面で図示した説明図である。
なお、図８では超電導線１００の表裏が区別できるように、裏を向いた超電導線１００については模様を施して図示している。また、図９では超電導線１００の基板１側と超電導層３側とを符号を付して示している。

図９に示すように、裏向きの超電導線１００の終端部側の端部において、当該超電導線１００とフォーマ１４０（厳密にはカーボン紙）との間に接続用の超電導線１０１の一端部を介挿している。
接続用の超電導線１０１は超電導線１００と同じ構造（図２参照）、同じ幅であって、長さが短い短冊状となっている。そして、基板１に対して超電導層３がケーブルコアの径方向において外側を向いた状態で介挿される。これにより、接続用の超電導線１０１の一端部では、その超電導層３が第一の超電導導体層１３１Ｃの裏向きの超電導線１００の超電導層３と対向した状態で接続される。また、接続用の超電導線１０１の他端部では、その超電導層３がケーブルコアの径方向において外側を向いた状態で露出した状態となる。
これにより、第一の超電導導体層１３１Ｃの裏向きの超電導線１００は、接続用の超電導線１０２の超電導層３を介して、外部の導体スリーブと接した状態とすることができ、裏向きの超電導線１００と外部の導体スリーブとの間の抵抗を低減すると共に、発熱、損失の低減を図ることが可能となる。

また、第二の超電導導体層１３２Ｃも、終端部側の端部において、第一の超電導導体層１３１Ｃと同様に、裏側を向いた全ての超電導線１００について、当該超電導線１００と第一の超電導導体層１３１Ｃとの間に表向きの接続用の超電導線１０２の一端部が介挿される。なお、この接続用の超電導線１０２は前述した接続用の超電導線１０１と同一構造である。
これにより、第二の超電導導体層１３２Ｃの裏向きの超電導線１００も、接続用の超電導線１０２の超電導層３を介して、外部の導体スリーブと接した状態とすることができ、裏向きの超電導線１００と外部の導体スリーブとの間の抵抗を低減すると共に、発熱、損失の低減を図ることが可能となる。

なお、第二の超電導導体層１３２Ｃの先端部からの接続用の超電導線１０２の延出長さは、第一の超電導導体層１３１Ｃの先端部に届かない範囲とすることが望ましい。
例えば、電気絶縁層１１３に対する第二の超電導導体層１３２Ｃの延出長さと、第二の超電導導体層１３２Ｃに対する接続用の超電導線１０２の延出長さと、接続用の超電導線１０２に対する第一の超電導導体層１３１Ｃの延出長さと、第一の超電導導体層１３１Ｃに対する接続用の超電導線１０１の延出長さとが等しくなることがより望ましい。

また、各超電導導体層１３１Ｃ，１３２Ｃのそれぞれの表向きの超電導線１００は、予め、終端部において裏向きの超電導線１００の長さより長い状態とし、裏向きの超電導線１００に延長接続された接続用の超電導線１０１，１０２の端部と、表向きの超電導線１００の端部を揃えることが好ましい。
これにより、導体スリーブの内側に各超電導導体層１３１Ｃ，１３２Ｃを挿入して半田等の溶化材を介して接続する際に、超電導導体層１３１Ｃ，１３２Ｃの導体スリーブと接続する箇所（図８におけるＸ，Ｙ部分）の厚みが略均一となり、ケーブルコアの周方向においてより均一に超電導導体層１３１Ｃ，１３２Ｃと導体スリーブの接続を行うことが可能となる。

また、前述した超電導ケーブル１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈの終端部に電流端子構造を設ける場合には、各超電導導体層を構成する裏向きの超電導線１００に対して、超電導ケーブル１０Ｃと同一の接続用の超電導線１０１，１０２を同じ配置で設けることが望ましい。

［その他］
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、超電導ケーブルのケーブルコアを三本有する三相対応のケーブルに上記超電導ケーブル１０Ａ及び１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄ、１０Ｅ及び１０Ｆ、１０Ｇ及び１０Ｈの接続構造、電流端子構造を適用しても良い。

また、超電導ケーブルの超電導導体層を二層とした場合を例示したが、これに限らず、一層又はより多層としても良い。

１ 基板
３ 超電導層
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ 超電導ケーブル
１１Ａ，１１Ｂ ケーブルコア
１００ 超電導線
１０１，１０２ 接続用の超電導線
１１４Ａ，１１４Ｂ 超電導シールド層
１３０Ａ，１３０Ｂ 超電導導体層
１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ，１３１Ｅ，１３１Ｆ，１３１Ｇ，１３１Ｈ 第一の超電導導体層
１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄ，１３２Ｅ，１３２Ｆ，１３２Ｇ，１３２Ｈ 第二の超電導導体層
１４０ フォーマ

Claims (6)

1. フォーマと前記フォーマの外周に沿って並んだ複数の超電導線により形成された超電導導体層を備えたケーブルコアを有する一対の超電導ケーブルの接続構造であって、
   前記超電導線は、基板と前記基板の一方の主面側に形成された超電導層とを有する層構造を備え、
   前記超電導導体層の複数の超電導線の内の少なくとも一部が前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において内側に位置する状態で配置された第１の超電導線である一方の超電導ケーブルと、
   前記超電導導体層の複数の超電導線の内の少なくとも一部が前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態で配置された第２の超電導線である他方の超電導ケーブルとが、
   前記第１の超電導線と前記第２の超電導線によって接続されており、前記第１の超電導線と前記第２の超電導線は互いの前記超電導層が対向した状態で接続されていることを特徴とする超電導ケーブルの接続構造。
2. 前記一方の超電導ケーブルの前記ケーブルコアの周方向における前記第１の超電導線の配置分布と、前記他方の超電導ケーブルの前記ケーブルコアの周方向における前記第２の超電導線の配置分布とが一致することを特徴とする請求項１記載の超電導ケーブルの接続構造。
3. それぞれの前記超電導ケーブルは、前記超電導導体層において、前記第１の超電導線と前記第２の超電導線とが前記フォーマの外周に沿って周期的に入れ替わるように並んで配置されていることを特徴とする請求項１記載の超電導ケーブルの接続構造。
4. 前記一方の超電導ケーブルの前記超電導導体層が前記第１の超電導線のみから構成され、前記他方の超電導ケーブルの前記超電導導体層が前記第２の超電導線のみから構成されていることを特徴とする請求項１記載の超電導ケーブルの接続構造。
5. フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアを備える超電導ケーブルであって、
   前記超電導導体層は、前記フォーマの外周に沿って並んだ複数の超電導線により形成され、
   前記超電導線は、基板と前記基板の一方の主面上に形成された超電導層とを有する層構造を備え、
   前記超電導導体層は前記基板に対して前記超電導層が前記ケーブルコアの径方向において内側に位置する状態で配置された第1の超電導線と、前記基板に対して前記超電導層が
   前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態で配置された第２の超電導線を有し、
   前記超電導導体層の前記第１の超電導線と前記第２の超電導線が前記フォーマの周方向において周期的に入れ替わるように配置されていることを特徴とする超電導ケーブル。
6. 請求項５記載の超電導ケーブルの終端側の電流端子構造において、
   前記第１の超電導線の端部の内側に、基板に対して超電導層が前記ケーブルコアの径方向において外側に位置する状態の接続用の超電導線を設け、当該接続用の超電導線を前記第１の超電導線の端部から延長方向に延出すると共に、互いの超電導層を接続したことを特徴とする超電導ケーブルの終端部の電流端子構造。

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