特許 6062378 超電導ケーブルのフォーマの接続構造及び接続方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6062378

(24)【登録日】2016年12月22日

(45)【発行日】2017年1月18日

(54)【発明の名称】超電導ケーブルのフォーマの接続構造及び接続方法

(51)【国際特許分類】

   H02G 1/14 20060101AFI20170106BHJP

   H02G 15/34 20060101ALI20170106BHJP

   H01B 12/02 20060101ALI20170106BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20170106BHJP

   H01R 4/68 20060101ALI20170106BHJP

   H01R 43/02 20060101ALI20170106BHJP

【ＦＩ】

   H02G1/14

   H02G15/34

   H01B12/02ZAA

   H01B13/00 561Z

   H01R4/68

   H01R43/02 B

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-555649(P2013-555649)

(86)(22)【出願日】2013年1月29日

(86)【国際出願番号】JP2013051812

(87)【国際公開番号】WO2013179686

(87)【国際公開日】20131205

【審査請求日】2015年11月30日

(31)【優先権主張番号】特願2012-123861(P2012-123861)

(32)【優先日】2012年5月31日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「イットリウム系超電導電力機器開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】滕 軍

(72)【発明者】

【氏名】八木 正史

【審査官】 石坂 知樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１３８７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３６０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２１０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／００９６６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｇ １／１４

Ｈ０１Ｂ １２／０２

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｈ０１Ｒ ４／６８

Ｈ０１Ｒ ４３／０２

Ｈ０２Ｇ １５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導ケーブルの内部に設けられた中空のフォーマ同士を接続する接続構造であって、
それぞれの前記フォーマの接続端部に形成された中空内部に通じる開口部に中空の接続導管の一端部と他端部とが挿入され、
対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間が溶接によって接合され、
それぞれの前記フォーマの接続端部はその長手方向に対する傾斜面を含む端面で構成されており、
それぞれの前記フォーマの接続端部の対応する前記傾斜面同士がくさび状の隙間を形成するように対向しており、向かい合った前記端面の間が溶加材によって接合され、
前記端面は大小二つの傾斜面を含み、
対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間に前記傾斜面によって形成される大小二つのくさび状の隙間のうち、大きい方のくさび状の隙間が上側に、小さい方のくさび状の隙間が下側となるように配置され、当該各隙間が溶加材で充填されたフォーマの接続構造。

【請求項2】

前記大きい方のくさび状の隙間の前記フォーマの長手方向における最大開口幅を前記小さい方のくさび状の隙間の前記フォーマの長手方向における最大開口幅の三倍以上としたことを特徴とする請求項１記載のフォーマの接続構造。

【請求項3】

それぞれの前記フォーマは導体素線を束ねて形成されており、前記接続端部は一体的に固められていることを特徴とする請求項１又は２記載のフォーマの接続構造。

【請求項4】

超電導ケーブルの内部に設けられた中空のフォーマ同士を接続する接続方法であって、
それぞれの前記フォーマの接続端部に形成された中空内部に通じる開口部に中空の接続導管の一端部と他端部とを挿入する工程と、
対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間を溶接によって接合する工程と、
それぞれの前記フォーマの接続端部にその長手方向に対する傾斜面を含む端面を形成する工程とを備え、
前記溶接で接合する工程では、それぞれの前記フォーマの接続端部の対応する前記傾斜面同士がくさび状の隙間を形成するように対向させると共に向かい合った前記端面の間に溶加材を充填し、
前記接続導管に対してその外周面から半径方向外側に向かって延出された状態で使用する着脱可能な挿入補助具を備え、
前記接続導管の一端部と他端部とを挿入する工程では、当該挿入補助具が対向するそれぞれの前記接続端部の端面の間から外部に延出された状態で前記接続導管のそれぞれの前記フォーマの開口部に対する挿入作業を行い、挿入後は前記挿入補助具を除去することを特徴とするフォーマの接続方法。

【請求項5】

前記傾斜面を含む端面を形成する工程では、それぞれの前記フォーマの接続端部に大小二つの傾斜面からなる端面を形成し、
前記溶接で接合する工程では、対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間に前記傾斜面によって形成される大小二つのくさび状の隙間のうち、大きい方のくさび状の隙間が上側に、小さい方のくさび状の隙間が下側となるように配置し、当該各隙間を溶加材で充填することを特徴とする請求項４記載のフォーマの接続方法。

【請求項6】

それぞれの前記フォーマは素線を束ねて形成されており、前記接続端部を一体的に固める工程を備えることを特徴とする請求項４又は５記載のフォーマの接続方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超電導ケーブルのケーブルコアの中心に位置するフォーマの接続構造及び接続方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超電導ケーブルは、フォーマ及び超電導線を有するケーブルコアと、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超低温の液体冷媒の循環が行われる。
そして、超電導線及びフォーマの冷却効率を高めるために、フォーマを中空に形成し、その中空内部にも液体冷媒が循環されるようになっている。

【0003】

ところで、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などから、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、敷設の現場で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。
そして、超電導ケーブルのフォーマの端部同士を連結する際には、先端部同士を突き合わせて溶接により接合したり（例えば、特許文献１参照）、筒状導体の両端からそれぞれのフォーマを挿入して、外部からかしめて連結したりする（例えば、特許文献２参照）などの方法が採られていた。
また、中空導体の継ぎ目を接続する方法として、中空導体の外周に補強パイプを配し、中空導体と補強パイプをロウ付けして接続する方法（特許文献３）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１３６０７１号公報

【特許文献2】特開２００６−３０２６７４号公報

【特許文献3】特開平０７−４２８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、中空フォーマの先端部同士を突き合わせて溶接した場合、溶接に使う溶加材が中空部に流れ込むために、中空部分が塞がれたり狭くなったりする場合があり、冷媒の流通が阻害され、ケーブルの冷却を十分に行えなくなることがあった。また、フォーマの中空内部を塞がないように溶接を行うようにすると、中空内部近くまで溶接を行うことができず、溶接強度が低くなる、或いは、加工作業そのものが煩雑で作業性が悪くなるという問題があった。
また、筒状導体を用いてかしめやロウ付けによりフォーマを接続した場合、相互間の接触状態が不充分となって導電性が悪化する、或いは、フォーマの外側に配される超電導線に筒状導体の角部が当接して応力の発生原因となったり、筒状導体の角部において電界の集中が生じて絶縁性能が低下したりする等の問題が生じていた。

【0006】

本発明は、フォーマの内部中空状態を維持しつつ超電導導体層の良好な送電を可能とする超電導ケーブルの接続構造及び接続方法を提供することをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、超電導ケーブルの内部に設けられた中空のフォーマ同士を接続する接続構造であって、それぞれの前記フォーマの接続端部に形成された中空内部に通じる開口部に中空の接続導管の一端部と他端部とが挿入され、対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間が溶接によって接合されたことを特徴とする。

【0008】

また、接続構造にかかる本発明は、それぞれの前記フォーマの接続端部はその長手方向に対する傾斜面を含む端面で構成されており、それぞれの前記フォーマの接続端部の対応する前記傾斜面同士がくさび状の隙間を形成するように対向しており、向かい合った前記端面の間が溶加材によって接合されている構成としても良い。

【0009】

また、接続構造にかかる本発明は、前記端面は大小二つの傾斜面を含み、対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間に前記傾斜面によって形成される大小二つのくさび状の隙間のうち、大きい方のくさび状の隙間が上側に、小さい方のくさび状の隙間が下側となるように配置され、当該各隙間が溶加材で充填されている構成としても良い。

【0010】

また、接続構造にかかる本発明は、前記大きい方のくさび状の隙間の前記フォーマの長手方向における最大開口幅を前記小さい方のくさび状の隙間の前記フォーマの長手方向における最大開口幅の三倍以上とする構成としても良い。

【0011】

また、接続構造にかかる本発明は、それぞれの前記フォーマは銅素線を束ねて形成されており、前記接続端部は銅材により一体的に固められている構成としても良い。

【0012】

また、本発明は、超電導ケーブルの内部に設けられた中空のフォーマ同士を接続する接続方法であって、それぞれの前記フォーマの接続端部に形成された中空内部に通じる開口部に中空の接続導管の一端部と他端部とを挿入する工程と、対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間を溶接によって接合する工程とを備えることを特徴とする。

【0013】

また、接続方法にかかる本発明は、それぞれの前記フォーマの接続端部はその長手方向に対する傾斜面を含む端面を形成する工程を備え、前記溶接で接合する工程では、それぞれの前記フォーマの接続端部の対応する前記傾斜面同士がくさび状の隙間を形成するように対向させると共に向かい合った前記端面の間に溶加材を充填する構成としても良い。

【0014】

また、接続方法にかかる本発明は、前記接続導管に対してその外周面から半径方向外側に向かって延出された状態で使用する着脱可能な挿入補助具を備え、前記接続導管の一端部と他端部とを挿入する工程では、当該挿入補助具が対向するそれぞれの前記接続端部の端面の間から外部に延出された状態で前記接続導管のそれぞれの前記フォーマの開口部に対する挿入作業を行い、挿入後は前記挿入補助具を除去する構成としても良い。

【0015】

また、前記傾斜面を含む端面を形成する工程では、それぞれの前記フォーマの接続端部に大小二つの傾斜面からなる端面を形成し、前記溶接で接合する工程では、対向状態としたそれぞれの前記フォーマの接続端部の間に前記傾斜面によって形成される大小二つのくさび状の隙間のうち、大きい方のくさび状の隙間が上側に、小さい方のくさび状の隙間が下側となるように配置し、当該各隙間を溶加材で充填する構成としても良い。

【0016】

また、接続方法にかかる本発明は、それぞれの前記フォーマは導体素線を束ねて形成されており、前記接続端部を一体的に固める工程を備える構成としても良い。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、それぞれのフォーマの接続端部の中空内部に通じる開口部に中空の接続導管を挿入した状態でフォーマの接続端部間が溶接で接合されているので、内部の冷却用の液体冷媒の循環を良好に行うことが可能となる。更に、接続導管の存在によって、フォーマの中空内部を塞ぐ懸念がなくなるので、十分に接続端面全体を接合させることができ、接合強度の向上を図ることが可能となる。
また、接合作業時に接続導管によってフォーマの中空内部がフォーマを構成する部材の変形によって塞がれることが防止される。更に、接続導管の存在によって、フォーマの中空内部を塞ぐ懸念がなくなるので、接合作業を容易に行うことができ、作業性の向上も図ることが可能となる。
そして、フォーマの外側に筒状部材を設ける場合と異なり、フォーマの外周面に凸状部分が生じないので、外周に超電導線を配した場合の応力を排除することができ、耐久性や信頼性の向上を図ることが可能となる。また、大電流を流した場合でも超電導線における電解の集中の発生を回避し、良好な絶縁性を維持することが可能となる。

【0018】

また、対向状態としたフォーマの接続端部の対応する傾斜面同士がくさび状の隙間を形成する状態で端面同士が溶加材によって接合されている場合には、互いに対向するフォーマにおいて対向した端面全体に溶加材を容易に行き渡らせることができ、強力な接合を行うことが可能となると共に、作業性の向上も図ることが可能となる。

【0019】

また、対向状態としたフォーマの接続端部間に大小二つのくさび状の隙間を形成して、大きい方を上側とした場合には、大きい方のくさび状の隙間に溶加材を充填すると、溶加材が下方に漏れ出した場合でも下側のくさび状の隙間に充填される事となり、溶加材がフォーマの外周面から凸となる状態を抑制することが可能となる。また、これにより、接合作業を用意に行うことが可能となり、作業性の向上を図ることが可能となる。

【0020】

また、大きい方のくさび状の隙間のフォーマの長手方向における最大開口幅を小さい方のくさび状の隙間のフォーマの長手方向における最大開口幅の三倍以上とした場合には、大きい方のくさび状の隙間から下側の小さい方のくさび状の隙間に溶加材が移動した場合に、当該小さい方のくさび状の隙間に不足なく溶加材を充填することができる。

【0021】

また、フォーマが導体素線を束ねて形成されている場合、フォーマそのものに高い可撓性を持たせることができ、その接続端部同士を突き合わせることも容易となり、作業性を向上することが可能である。
また、接続端部は一体的に固められているので、接合作業時にフォーマを構成する導体素線がバラつくことがなく、接合作業を容易にすると共に接合強度を高めることが可能となり、更に、断面が一体化されていることで接続抵抗も低くすることができる。

【0022】

また、接続導管が外周表面からその半径方向外側に向かって延出された挿入補助具を備える場合には、挿入補助具を用いて接続導管の挿入作業を行うことができ、接続作業の作業性の向上を図ることができる。また、挿入補助具は、接続導管に対して着脱可能であり、挿入作業後は除去することができるため、その後の作業にも妨げともならず、この点からも作業性の向上が図られている。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】超電導ケーブルの構造を示す斜視図である。

【図2A】フォーマを接続する際の最初の接続作業工程を示した図である。

【図2B】フォーマを接続する際の図２Ａに続く接続作業工程を示した図である。

【図2C】フォーマを接続する際の図２Ｂに続く接続作業工程を示した図である。

【図2D】フォーマを接続する際の図２Ｃに続く接続作業工程を示した図である。

【図3】図２Ｂにおける一方のフォーマの接続端部を他方のフォーマ側から見た図である。

【図4A】フォーマの接続端部に大きさの等しい傾斜面を上下に形成した場合の例を示す図である。

【図4B】フォーマの接続端部に図４Ａよりも傾斜角度を大きくして互いに等しい傾斜面を上下に形成した場合の例を示す図である。

【図5】フォーマの接続端部に傾斜面と非傾斜面とからなる端面を形成した場合の例を示す図である。

【図6】フォーマの接続端部に一つの傾斜面のみからなる端面を形成した場合の例を示す図である。

【図7】挿入補助具を使用して接続導管を各フォーマの開口部に挿入する例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［超電導ケーブル］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
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１４０、超電導線から構成される超電導導体層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。

【0025】

フォーマ１４０は、ケーブルコア１１を形成するための巻芯であり、例えば銅素線等の常電導線（導体線）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１１２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、当該中空に形成された中空部には、当該フォーマ１４０及び超電導導体層１１２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１１の周囲に供給されるものと同一のものである。

【0026】

超電導導体層１１２は、フォーマ１４０の上にカーボン紙（図示しない）を介して複数の超電導線が螺旋状に巻回されて形成されている。図１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される。
超電導導体層１１２を構成する超電導線は、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状態となるＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）を用いることができる。ＲＥ系超電導体としては、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。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。

【0027】

電気絶縁層１１３は、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の絶縁性紙類で構成され、超電導導体層１１２の上に積層状態に巻回することにより形成される。

【0028】

超電導シールド層１１４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には、超電導導体層１１２と同様のものを適用できる。

【0029】

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、高分子不織布などの絶縁性紙類で構成され、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。

【0030】

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で構成された防食層１２４で被覆されている。

【0031】

［超電導ケーブルのフォーマの接続構造の概要］
長距離のケーブルが敷設される場合、複数の超電導ケーブル１０の端部同士が既知の中間接続部を介してつなぎ合わせされることとなる。本実施形態では、二本の超電導ケーブル１０、１０をつなぎ合わせる際のフォーマ１４０，１４０同士を接続するための接続構造について例示する。

【0032】

図２Ａ〜図２Ｄはフォーマ１４０，１４０を接続する際の接続作業工程を示している。なお、各超電導ケーブル１０，１０の端部において、断熱管１２からケーブルコア１１の端部が引き出され、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は段剥ぎされて、フォーマ１４０の接続端部が露出した状態にあるものとする。

【0033】

図２Ａに示すように、互いに接続するフォーマ１４０，１４０は、当初は、その接続端部の端面が長手方向に垂直な一つの平坦面から形成されている。
そして、図２Ｂに示すように、これら各フォーマ１４０の接続端部に二つの傾斜面を形成する（傾斜面形成工程）。各フォーマ１４０の接続端部の端面は、図３に示すように、これら二つの傾斜面１４１，１４２から構成された状態となり、各フォーマ１４０は、いずれも、二つの傾斜面１４１，１４２の境界となる境界部１４３が他方のフォーマ１４０側に突出した尖形の形状となる。なお、上側の傾斜面１４１は、上下方向及びフォーマ１４０の長手方向について全体的にその寸法が下側の傾斜面１４２よりも大きく形成されていることが好ましい。
なお、フォーマ１４０，１４０は、前述したように、複数の銅素線を撚り合わせて形成されているので、上下の傾斜面１４１，１４２では、いずれも銅素線の隙間を溶融した銅材で固めており、銅素線がばらけないようになっている。

【0034】

そして、図２Ｃに示すように、各フォーマ１４０の接続端部における中空内部に通じる開口部１４４のそれぞれに接続導管１４５の一端部と他端部とを挿入し、互いの境界部１４３，１４３同士が突き合わされた対向状態とする（接続導管挿入工程）。なお、境界部１４３，１４３同士は、同径接続という点から互いに平行且つ接触状態とすることが望ましいが、多少の隙間を有する状態としても良い。
なお、接続導管１４５は、中空のフォーマ１４０の内径と略一致し、開口部１４４から挿入可能な外径に設計されている。この接続導管１４５は、全長に渡って中空の導体で形成され、溶接の際の接合相性という点からフォーマ１４０を形成する材質と同じものが好ましい。具体的には、フォーマ１４０が銅製の場合には銅製の筒状体を接続導管１４５として用い、フォーマ１４０がステンレス鋼製の場合はステンレス鋼製の筒状体を接続導管１４５として用いるのが好ましい。フォーマ１４０に挿入された接続導管１４５は、一方のフォーマ１４０の中空内部から他方のフォーマ１４０の中空内部へと流れる液体冷媒の流通を阻害しない構造となっている。従って、接続導管１４５の内径は大きい方が望ましいが、その肉厚が薄くなると強度の低下を生じるため、所定の強度を確保しつつ内径を定めることがのぞましい。

【0035】

そして、フォーマ１４０，１４０の接続端部同士を傾斜面１４１，１４１を上に向けた状態で境界部１４３，１４３が合致するように突き合わせた状態とすると、これらの接続端部間には、上側の傾斜面１４１，１４１の間と下側の傾斜面１４２，１４２の間とに、それぞれくさび状の隙間空間が形成される。この時、上側のくさび状の隙間空間の最大開口幅ａ（フォーマ１４０の長手方向幅）は、下側のくさび状の隙間空間の最大開口幅ｂの3倍〜4倍程度とすることが望ましい。ここでは3倍とする。

【0036】

次に、図２Ｄに示すように、各フォーマ１４０，１４０の接続端部を、上側から溶加材１４６を用いて溶接を行う（溶接工程）。この時、上側のくさび状の隙間空間に溶加材１４６（半田、銅など）を充填すると、境界部１４３，１４３の間から下側のくさび状の隙間空間にも溶加材が侵入し、結果的に、上側のくさび状の隙間空間も下側のくさび状の隙間空間も溶加材１４６が充填される。
これにより、露出した接続導管１４５の外周面、上側の各傾斜面１４１，１４１及び下側の各傾斜面１４２，１４２の全体が溶加材１４６に密着し、各フォーマ１４０，１４０の接続端部同士を強固に連結することができる。また、接続導管１４５により、各フォーマ１４０の中空内部が溶加材１４６で塞がれることなく、中空内部同士が連通した状態は良好に維持される。
なお、上下のくさび状の隙間空間から外側に溶加材１４６がはみ出た場合には、溶加材１４６による接合部分がフォーマ１４０，１４０の外径に等しくなるように、研磨して余分な溶加材は除去することが好ましい。

【0037】

また、各ケーブルコア１１，１１のフォーマ１４０，１４０が接続された後には、その外周面にカーボン紙を介して超電導線が配置され、各ケーブルコア１１，１１が有する超電導線が互いに半田接続されて超電導導体層１１２が形成される。
そして、超電導導体層１１２の上には、絶縁紙が巻回されて電気絶縁層１１３が形成される。このとき、半田接続された超電導線の接続部に対しては、より絶縁性を高める必要があるので、ケーブルコア１１のもとの電気絶縁層１１３よりも外径が大きくなるまで絶縁紙が巻回される。
そして、電気絶縁層１１３の上には、互いに半田接続される超電導線が配置され、超電導シールド層１１４が形成され、さらに、その上に重ねて常電導シールド層１１５及び保護層１１６が形成される。
これにより、超電導ケーブル１０，１０のケーブルコア１１，１１が端部同士で接続される。さらに、各超電導ケーブル１０，１０のケーブルコア１１，１１の接続部は断熱容器に格納される。各超電導ケーブル１０，１０の断熱管１２，１２は、この接続部を収容した断熱容器に接続される。
その結果、断熱管１２，１２内に供給される液体冷媒は、断熱容器を介して、流通可能となり、ケーブルコア１１，１１の接続部における冷却手段も確保される。

【0038】

このように、超電導ケーブル１０，１０のケーブルコア１１，１１を接続する場合に、それぞれのフォーマ１４０，１４０の接続端部の中空内部に通じる開口部１４４，１４４に中空の接続導管１４５を挿入した状態でフォーマ１４０，１４０の接続端部間が溶加材を用いた溶接で接合されるので、接合作業時にフォーマ１４０，１４０の中空内部が塞がれることが防止され、内部の冷却用の液体冷媒の循環を良好に行うことが可能となる。
また、溶加材がフォーマ１４０，１４０の中空内部を塞ぐ懸念がないので、十分に接続端面全体を接合させることができ、接合強度の向上を図ることが可能となる。また、溶加材がフォーマ１４０，１４０の中空内部を塞ぐ懸念がないので、接合作業を容易に行うことができ、作業性の向上も図ることが可能となる。
さらに、フォーマ１４０，１４０の外側に筒状部材を設けて接合する場合と異なり、フォーマ１４０，１４０の外周面に凸状部分が生じないので、フォーマ１４０表面の凸状部分による超電導導体層１１２の超電導線への応力の発生を解消し、超電導線の耐久性や信頼性の向上を図ることが可能となる。また、大電流を流した場合でも筒状導体の角部において電界の集中の発生を回避し、良好な絶縁性能を維持することが可能である。

【0039】

さらに、対向状態としたフォーマ１４０，１４０の接続端部間において、傾斜面１４１，１４１による大きい方のくさび状の隙間を上側として溶加材を充填すると、傾斜面１４２，１４２による小さい方のくさび状の隙間にまで溶加材が充填される事となり、接続端部の全体に溶加材を行き渡らせることができ、強固に接合すると共に、接合の作業性の向上を図ることが可能となる。
このとき、大きい方のくさび状の隙間のフォーマ１４０の長手方向における最大開口幅ａを小さい方のくさび状の隙間の最大開口幅ｂの3倍とした場合、大きい方のくさび状の隙間から下側の小さい方のくさび状の隙間に溶加材が移動して、小さい方のくさび状の隙間にも過不足なく溶加材を充填することができる。

【0040】

また、各フォーマ１４０，１４０が導体（銅）素線を束ねて形成されている場合、フォーマ１４０，１４０そのものに高い可撓性を持たせることができ、その接続端部同士を突き合わせることも容易となり、作業性を向上することが可能である。
また、接続端部は一体的に固めることで、接合作業時にフォーマ１４０を構成する導体素線がバラつくことがなく、接合作業を容易とすると共に接合強度を高めることが可能となる。なお、接続端部を一体的に固める場合、固める際に用いる材料は、溶接後の接続部において電気性能のバラツキを抑えるという点から、導体素線の材質と同じ材料を用いることが好ましい。

【0041】

［フォーマの接続構造の他の例］
なお、上記フォーマ１４０，１４０の接続構造では、それぞれの接続端部に二つの傾斜面１４１，１４２による端面を形成し、これらによって大小二つのくさび状の隙間を形成したが、これらくさび状の隙間は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、均一の大きさにしても良い。図４Ａはフォーマ１４０の長手方向に対する二つの傾斜面１４１，１４２の傾斜角度を等しくすると共に傾斜角度を緩やかにした場合を示し、図４Ｂはフォーマ１４０の長手方向に対する二つの傾斜面１４１，１４２の傾斜角度を等しくすると共に傾斜角度を図４Ａの場合よりもやや大きくした場合を示している。
これらの場合も、接続導管１４５により各フォーマ１４０，１４０の中空内部が塞がれることなく、強固に良好な絶縁性を維持する接続を行うことができ、また、作業性の向上を図ること可能である。
さらに、溶接の際に、フォーマ１４０，１４０の上側のくさび状の隙間から下側のくさび状の隙間に溶加材を充填することができ、接合の作業性の向上も可能である。

【0042】

また、図５に示すように、フォーマ１４０，１４０の接続端部に傾斜面１４１とフォーマの長手方向に垂直な垂直面１４７とからなる端面を形成し、傾斜面１４１，１４１同士が互いに合致する配置として、傾斜面１４１，１４１によるくさび状の隙間と垂直面１４７，１４７による平行な隙間とを形成し、くさび状の隙間を上に向けた状態で溶加材を充填して接合を行っても良い。
この場合も、接続導管１４５により各フォーマ１４０，１４０の中空内部が塞がれることなく、強固に良好な絶縁性を維持する接続を行うことができ、また、作業性の向上を図ること可能である。
さらに、くさび状の隙間を上に向けることにより、くさび状の隙間に充填した溶加材が平行な隙間側にも流れて充填され、接合の作業性を向上することが可能である。また、図４Ａ及び図４Ｂの場合と異なり、くさび状の隙間に比べて平行な隙間はその容積が小さいので、過不足なく平行な隙間側への溶加材の充填を行うことが可能である。従って、接合強度を高めつつ、下側の隙間への過剰な溶加材の充填により外部に溶加材がはみ出てしまうことを抑制でき、余分な溶加材の除去作業なども不要とすることが可能となる。
また、一つのフォーマ１４０に傾斜面１４１は一つしか形成しないので接続作業の工数を低減することが可能である。

【0043】

また、図６に示すように、フォーマ１４０，１４０の接続端部に一つの傾斜面１４１からなる端面のみを形成し、傾斜面１４１，１４１によるくさび状の隙間を上に向けた状態で溶加材を充填して接合を行っても良い。
この場合も、接続導管１４５により各フォーマ１４０，１４０の中空内部が塞がれることなく、強固に良好な絶縁性を維持する接続を行うことができ、また、作業性の向上を図ること可能である。
なお、この場合も傾斜面１４１は一つしか形成しないので接続作業の工数を低減することが可能となるが、各フォーマ１４０，１４０の接続端部同士の間にはくさび状の隙間しか形成されないので、充填した溶加材がその下側に漏れでないように、溶加材の充填量を調整しつつ接合作業を行う必要がある。

【0044】

また、図示は省略するが、フォーマ１４０，１４０の接続端部をフォーマの長手方向に垂直な端面のみとし、接続導管１４５によりフォーマ１４０，１４０の接続端部同士を接続しても良い。その場合、一方のフォーマ１４０の開口部１４４に接続導管１４５の一端部を挿入し、溶接により相互間を固定した後に、他方のフォーマ１４０の開口部１４４に接続導管１４５の他端部を挿入し、フォーマ１４０，１４０の対向する端面同士を溶接により接続する。
なお、この場合、傾斜面によるくさび状の隙間空間が形成されないので、当該空間への溶加材の充填が不要となり、溶加材を使用せずに、フォーマ１４０，１４０や接続導管１４５の部材の一部分を溶融させて溶接を行うことも可能である。また、少量の溶加材を使用しての溶接も可能である。

【0045】

また、図７に示すように、接続導管１４５の外周表面部に形成された凹部に嵌合して着脱可能な挿入補助具１４８を使用して、各フォーマ１４０，１４０の開口部１４４，１４４（図２Ｂ参照）に対する接続導管１４５の挿入作業を行っても良い。この挿入補助具１４８は、接続導管１４５の外周表面からその半径方向外側に向かって延出された状態で取り付けられ、各フォーマ１４０，１４０の開口部１４４，１４４に接続導管１４５を挿入する際には、各フォーマ１４０，１４０の接続端部における端面の隙間（例えば、くさび状の隙間）から外側に突出し、この挿入補助具１４８を操作してフォーマ１４０の長手方向に対して接続導管１４５を適切な位置に調整することを可能とする。
この挿入補助具１４８は、接続導管１４５に対して着脱可能であるため、接続導管１４５の挿入工程の完了時には、取り外して除去することが可能である。従って、溶接作業の際には、挿入補助具１４８は除いた状態で作業が可能である。また、挿入補助具１４８がそのままフォーマ１４０に取り付けられた状態にならず、フォーマ１４０の外周に超電導導体層１１２を形成する際の邪魔とならないようになっている。
なお、図７では、接続端部形状が図５と同じフォーマ１４０を図示しているが、これに限らず、図２Ｃ，図４Ａ，図４Ｂ，図６のいずれのフォーマ１４０の接続作業にも利用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0046】

フォーマを中空として内側から極低温で冷却を行う超電導ケーブルの分野において利用可能性がある。

【符号の説明】

【0047】

１０ 超電導ケーブル
１１ ケーブルコア
１２ 断熱管
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
１４０ フォーマ
１４１，１４２ 傾斜面
１４４ 開口部
１４５ 接続導管
１４６ 溶加材
１４７ 垂直面
１４８ 挿入補助具

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】