特許 6552371 超電導ケーブル

(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】6552371

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】超電導ケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 12/02 20060101AFI20190722BHJP

   H01L 39/04 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   H01B12/02

   H01L39/04

【請求項の数】1

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-198579(P2015-198579)

(22)【出願日】2015年10月6日

(65)【公開番号】特開2016-110996(P2016-110996A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2018年6月21日

(31)【優先権主張番号】特願2014-246090(P2014-246090)

(32)【優先日】2014年12月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(72)【発明者】

【氏名】大屋 正義

(72)【発明者】

【氏名】南野 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】本庄 昇一

(72)【発明者】

【氏名】丸山 修

(72)【発明者】

【氏名】中野 哲太郎

(72)【発明者】

【氏名】三村 智男

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１４０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１７６２３８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１３３２０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２８７８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ １２／００

Ｈ０１Ｌ ３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導導体層と、前記超電導導体層の外周に電気絶縁層を介して設けられる接地層とを備える複数のケーブルコアと、
前記複数のケーブルコアを収納すると共に液体冷媒が充填される内管と、前記内管の外周に設けられて、前記内管との間に断熱層を形成する外管とを含む断熱管とを備え、
各ケーブルコアは、前記接地層の外周に個別耐アーク層を備え、
前記ケーブルコアの外周と前記外管の内周との間には、前記複数のケーブルコアを一括して覆う包括耐アーク層を備え、
各個別耐アーク層は、隣り合うケーブルコアの個別耐アーク層を合わせることで、これらケーブルコア間のアーク放電を遮断するように構成され、
前記包括耐アーク層は、前記各ケーブルコアの個別耐アーク層と合わせることで、前記各ケーブルコアから前記断熱管へのアーク放電を遮断するように構成される超電導ケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送電路などに利用される超電導ケーブルに関する。特に、地絡などの事故時にケーブル外へのアーク放電を防止できる上に、小型な超電導ケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

超電導ケーブルは、小型でありながら、大容量の電力を低損失で送電可能なことから、省エネルギー技術として期待されている。超電導ケーブルは、超電導導体層を有するケーブルコアと、ケーブルコアを収納し、超電導導体層を超電導状態に維持する液体窒素などの液体冷媒が充填される断熱管とを備える構成が代表的である。超電導ケーブルには、一つの断熱管内に１本のケーブルコアのみが収納された単心ケーブルと、一つの断熱管内に複数のケーブルコアが収納された多心一括ケーブルとがある（特許文献１）。

【0003】

上記ケーブルコアは、代表的には、内側から順に、フォーマと、超電導導体層と、電気絶縁層と、接地されてシールド層などに利用される外側超電導層と、外側超電導層を機械的に保護する保護層とを備える（特許文献１）。上記断熱管は、代表的には、内管及び外管を備える二重構造の真空断熱管である（特許文献１）。内管及び外管には、ステンレス鋼管などの金属管が利用される。

【0004】

その他、特許文献１は、短絡や地絡などの事故時に事故電流を分流するために、超電導導体層を支持するフォーマを銅などの常電導材料によって構成することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−０４４５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

超電導ケーブル自体に地絡などの事故が生じたときに、ケーブル外へのアーク放電を防止することが望まれる。好ましくはアーク放電による断熱管の損傷を防止できること、仮に断熱管がある程度損傷しても、液体冷媒がケーブル外に漏出することを防止できることが望まれる。また、多心一括ケーブルでは、アーク放電による各ケーブルコア間の短絡を防止できることも望まれる。

【0007】

特許文献１は、上述のように短絡や地絡などの事故が生じた場合に事故電流を流せる構成を開示している。この事故電流とは、超電導ケーブルの周囲に布設され得る架空送電線などの常電導ケーブルに短絡事故などが生じ、この事故に起因して超電導ケーブルに瞬間的に流れ得る過大な電流を想定している。上記の構成は、超電導ケーブル自体は健全であることを前提として、上記の過大な電流を流すためのものである。超電導ケーブル自体にも地絡などの事故が生じ得ることから、その対策が望まれる。

【0008】

超電導ケーブル自体に地絡などの事故が発生して、電気絶縁破壊が生じた場合、高電位である超電導導体層から、接地されてゼロ電位である外側超電導層などの接地層にアーク放電が生じる可能性がある。このアーク放電が断熱管の内管にまで達すると、内管に孔が開く恐れがある。内管に孔が開けば、内管と外管との間に形成される真空断熱層に液体冷媒が漏れて真空を維持できなくなったり、断熱を十分に行えず液体冷媒が気化し、この気化時の体積膨張によって断熱管が破損したりするなどの恐れがある。また、上述のアーク放電によって、内管だけでなく外管にも孔が開く恐れがある。外管に孔が開けば、アーク放電がケーブル外の導電部材に達したり、液体冷媒がケーブル外に漏出したりする恐れがある。

【0009】

更に、特許文献１に記載されるような多心一括ケーブルの場合、一つの断熱管に収納されるケーブルコア同士が近接している。そのため、一つの断熱管に収納される複数のケーブルコアのうち、あるケーブルコアが絶縁破壊してアーク放電が発生した場合に、隣接するケーブルコアにアーク放電が達し、ケーブルコア同士が短絡する恐れもある。

【0010】

一方、上述の断熱管の損傷や液体冷媒の漏出、短絡などを防止できながらも、ケーブル径が小さく、小型な超電導ケーブルが望まれる。

【0011】

そこで、本発明の目的の一つは、超電導ケーブル自体に地絡などの事故が生じたときに、ケーブル外へのアーク放電を防止できる上に、小型な超電導ケーブルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様に係る超電導ケーブルは、超電導導体層と、前記超電導導体層の外周に電気絶縁層を介して設けられる接地層とを備える複数のケーブルコアと、前記複数のケーブルコアを収納すると共に液体冷媒が充填される内管と、前記内管の外周に設けられて、前記内管との間に断熱層を形成する外管とを含む断熱管とを備える。
各ケーブルコアは、前記接地層の外周に個別耐アーク層を備える。
前記ケーブルコアの外周と前記外管の内周との間には、前記複数のケーブルコアを一括して覆う包括耐アーク層を備える。
各個別耐アーク層は、隣り合うケーブルコアの個別耐アーク層を合わせることで、これらケーブルコア間のアーク放電を遮断するように構成される。
前記包括耐アーク層は、前記各ケーブルコアの個別耐アーク層と合わせることで、前記各ケーブルコアから前記断熱管へのアーク放電を遮断するように構成される。

【発明の効果】

【0013】

上記の超電導ケーブルは、地絡などの事故時にケーブル外へのアーク放電を防止できる上に、小型である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１の超電導ケーブルの概略を示す横断面である。

【図2】実施形態２の超電導ケーブルの概略を示す横断面である。

【図3】実施形態３の超電導ケーブルの概略を示す横断面である。

【図4】実施形態４の超電導ケーブルの概略を示す横断面である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る超電導ケーブルは、超電導導体層と、上記超電導導体層の外周に電気絶縁層を介して設けられる接地層とを備える複数のケーブルコアと、上記複数のケーブルコアを収納すると共に液体冷媒が充填される内管と、上記内管の外周に設けられて、上記内管との間に断熱層を形成する外管とを含む断熱管とを備える。
各ケーブルコアは、上記接地層の外周に個別耐アーク層を備える。
上記ケーブルコアの外周と上記外管の内周との間には、上記複数のケーブルコアを一括して覆う包括耐アーク層を備える。
各個別耐アーク層は、隣り合うケーブルコアの個別耐アーク層を合わせることで、これらケーブルコア間のアーク放電を遮断するように構成される。
上記包括耐アーク層は、上記各ケーブルコアの個別耐アーク層と合わせることで、上記各ケーブルコアから上記断熱管へのアーク放電を遮断するように構成される。

【0016】

上記の超電導ケーブルは、各ケーブルコアが接地層の外周に個別耐アーク層を備えると共に、断熱管の外管よりも内側の領域（外管の内周面を含む）に複数のケーブルコアをまとめて囲むように包括耐アーク層を備える。これら両耐アーク層によって、上記の超電導ケーブルは、自身に地絡などの事故が生じた場合に、この事故に起因するアーク放電がケーブル外に達することを防止できる。従って、上記の超電導ケーブルは、上記アーク放電による断熱管の損傷を防止できる、又は断熱管の損傷をある程度許容するものの、ケーブル外に液体冷媒が漏出することを防止できる。

【0017】

詳しくは、断熱管に収納される複数のケーブルコアのうち、あるケーブルコアの電気絶縁層が絶縁破壊して、超電導導体層から接地層に向かってアーク放電が発生しても、接地層と断熱管との間には、このケーブルコアの個別耐アーク層と包括耐アーク層との双方が介在する。
例えば、包括耐アーク層が内管の内側に存在すれば、このアーク放電が断熱管の内管に達することを両耐アーク層によって実質的に遮断でき、内管に孔が開くといった断熱管の損傷を防止できる。
包括耐アーク層が内管の外側（特に、内管の外周面上）、又は外管の内側（特に、外管の内周面上）、又は内管と外管との間の内部空間に存在すれば、個別耐アーク層によって内管へのアーク放電を低減でき、仮に内管に孔が開いても、両耐アーク層によって、外管へのアーク放電を実質的に遮断でき、外管に孔が開くといった断熱管の損傷を防止できる。
このように両耐アーク層を備える上記の超電導ケーブルは、ケーブル外へのアーク放電を防止できる。

【0018】

また、上記の超電導ケーブルは、多心一括ケーブルであり、隣接するケーブルコア同士の間には、これら２心分の個別耐アーク層が介在する。この２心分の個別耐アーク層を合わせることで、上記隣接するケーブルコア間のアーク放電を実質的に遮断できる。そのため、上記の超電導ケーブルは、複数のケーブルコアのうち、一つのケーブルコアからのアーク放電によって、隣接するコア同士が短絡することも防止できる。

【0019】

かつ、上記の超電導ケーブルは、各ケーブルコアの個別耐アーク層の厚さ、及び複数のケーブルコアに対して一括して備える包括耐アーク層の厚さを、ケーブルコアにのみ耐アーク層を備える場合や断熱管にのみ耐アーク層を備える場合に比較して、薄くできるため、小型である。
例えば、各ケーブルコアに備える個別耐アーク層の厚さは、単独ではアーク放電を十分に遮断できずに短絡が生じ得るが、二つの個別耐アーク層を合計すればアーク放電を実質的に遮断できる厚さとすることができる。また、各個別耐アーク層の厚さ及び包括耐アーク層の厚さは、個別耐アーク層又は包括耐アーク層のみを備える場合にはアーク放電を十分に遮断できずにケーブル外にアーク放電が達する恐れがあるが、個別耐アーク層と包括耐アーク層との双方を備えて、これら両耐アーク層を合計すればアーク放電を実質的に遮断できる厚さとすることができる。
上記の超電導ケーブルは、このように個別耐アーク層と包括耐アーク層との双方を備えることで、各耐アーク層の厚さを薄くできるため、両耐アーク層の具備によるケーブル径の増大を低減できる。

【0020】

（２）上記の超電導ケーブルの一例として、上記個別耐アーク層及び上記包括耐アーク層は、高性能・高機能繊維、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ四フッ化エチレン樹脂、シリコーン樹脂、アミノ樹脂、アラミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、シリコーンゴム及び金属から選択される１種以上の材料（以下、高耐アーク材料と呼ぶことがある）から構成される形態が挙げられる。

【0021】

高性能・高機能繊維とは、例えば、高強度繊維、高強度・高弾性率繊維、高耐熱性繊維、不燃性繊維などが挙げられる。高強度繊維は、引張強さが１ＧＰａ以上程度を有する非金属繊維が挙げられる。高強度・高弾性率繊維は、引張強さが２ＧＰａ程度以上、弾性率が５０ＧＰａ程度以上を有する非金属繊維であって、スーパー繊維と呼ばれるものなどが挙げられる。カーボンやガラス、金属化合物といったセラミックスなどの非金属無機材料から構成される無機繊維、樹脂といった有機材料から構成される有機繊維が挙げられる。

【0022】

上記高耐アーク材料はいずれも、耐アーク性に優れる。上記の形態は、個別耐アーク層及び包括耐アーク層のいずれもが高耐アーク材料で構成されるため、ケーブル外へのアーク放電をより確実に防止できる上に、各耐アーク層の厚さをより薄くし易く、より小型である。

【0023】

（３）上記の超電導ケーブルの一例として、上記包括耐アーク層が上記（２）に記載の材料（高耐アーク材料）から構成されるテープ材が巻回されてなり、上記複数のケーブルコアを一括する巻回層を含む形態が挙げられる。

【0024】

上記形態は、包括耐アーク層を容易に形成できて製造性に優れる上に、包括耐アーク層によって複数のケーブルコアを一つのコア集合体とすることができて取り扱い易い。巻回層は、例えば、テープ材をギャップ巻きした多層構造とすると共に、巻方向が異なる層を含むと、即ちＳ巻層及びＺ巻層を含むと、断熱管へのアーク放電を低減しつつ、液体冷媒の含浸経路を確保できて、超電導ケーブルの製造性にも優れる。

【0025】

（４）上記の超電導ケーブルの一例として、上記包括耐アーク層が、引張強さが１ＧＰａ以上である高性能・高機能繊維から構成される高強度層を含み、上記内管の内側に備える形態が挙げられる。

【0026】

上記形態は、個別耐アーク層及び包括耐アーク層を備えることで、上述のように地絡などの事故時にケーブル外へのアーク放電を防止できる上に小型であり、更には、包括耐アーク層の少なくとも一部に高強度層を備えることで強度にも優れる。特に、高強度層が、ケーブルコアを断熱管に引き込む際の張力に耐え得る程度の強度を有する繊維で構成されている場合には、この高強度層を引き込み用のテンションメンバに利用できる。上記形態は、内管の内側に備える包括耐アーク層をテンションメンバに兼用でき、別の高張力材を省略できる又は高張力材の構成材料を低減できるため、小型である上に、超電導ケーブルの製造性などに優れる。

【0027】

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の具体例を説明する。図において同一符号は同一名称物を示す。図１〜図４に示す断熱管２Ａ〜２Ｄは二重構造のコルゲート管であり、内管２１では、最小径部分を断面で示し、図１，図２，図４では更に最大径部分の外側の輪郭線を細線で示し、外管２２では、最大径部分を断面で示し、図１〜図３では更に最小径部分の内側の輪郭線を細線で示す。

【0028】

［実施形態１］
図１を参照して、実施形態１の超電導ケーブル１Ａを説明する。
・全体構成
実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、図１に示すように、超電導導体層１２、電気絶縁層１３、接地層１４を備える複数のケーブルコア１０（以下、コア１０と呼ぶことがある）と、複数のコア１０を収納する断熱管２Ａとを備える多心一括ケーブルである。この例ではコア１０ａ，１０ｂ，１０ｃを備える３心一括ケーブルである。超電導ケーブル１Ａは、布設されて送電路を構築する。

【0029】

各ケーブルコア１０はいずれも同様の構成であり、中心から順にフォーマ１１、超電導導体層１２、電気絶縁層１３、接地層１４を備える。断熱管２Ａは、内管２１と外管２２とを備える二重構造の真空断熱管である。超電導ケーブル１Ａは、超電導導体層１２と電気絶縁層１３との双方が断熱管２Ａに収納されて、液体窒素などの液体冷媒Ｌで冷却される低温絶縁型のケーブルである。超電導ケーブル１Ａの基本的構成は、従来の超電導ケーブルに類似する。実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、各コア１０が接地層１４の外周に個別耐アーク層３０を備える点、これら複数のコア１０を一括して覆う包括耐アーク層３２を備える点をそれぞれ特徴の一つとする。この例の包括耐アーク層３２は、複数のコア１０に接して、その外周直上に設けられており、これら複数のコア１０は、包括耐アーク層３２によって一つにまとめられてコア集合体１０Ａをなす。以下、各要素の機能や代表的な構成などを簡単に説明し、耐アーク層３０，３２を詳細に説明する。

【0030】

・ケーブルコア
・・フォーマ
フォーマ１１は、超電導導体層１２を支持する支持部材である。具体例として、管材などの中空体や、複数の素線を撚り合わせた撚り線、複数の撚り線を更に撚り合わせた撚り合せ体などの中実体などが挙げられる。主たる構成材料は、銅やアルミニウム、その合金といった常電導材料が挙げられる。上記素線は、金属導体線が絶縁被覆で覆われた被覆線が挙げられる。

【0031】

・・超電導導体層
超電導導体層１２は、フォーマ１１の外周に複数の超電導線材を巻回して形成された線材層が挙げられる。超電導線材は、Ｂｉ２２２３といったビスマスを含む酸化物系銀シース線材や、ＲＥ１２３といった希土類元素を含む酸化物系薄膜線材などのテープ状線材が挙げられる。線材層や線材の使用本数などは、所定の電力量に応じて選択できる。線材層は、多層、単層のいずれも利用できる。多層の場合、絶縁紙などを巻回した層間絶縁層（図示せず）を設けることができる。

【0032】

・・電気絶縁層
電気絶縁層１３は、超電導導体層１２とその外側に配置された接地層１４との間に介在し、両者の電気的絶縁を確保する。電気絶縁層１３は、クラフト紙や、樹脂とクラフト紙とを含む半合成紙などの絶縁紙を超電導導体層１２の外周に巻回して形成された巻回層が挙げられる。半合成紙は、ポリプロピレン樹脂とクラフト紙とを含むもの、例えば、ＰＰＬＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｐａｐｅｒ）（登録商標）が挙げられる。電気絶縁層１３内外に半導電層（図示せず）を設けることができる。

【0033】

・・接地層
接地層１４は、超電導導体層１２の外周に電気絶縁層１３を介して設けられ、接地電位をとるための導電部である。接地層１４は、上述の超電導線材、銅などの常電導材料からなる線材やテープ材、編組材などを適宜巻回して形成された巻回層が挙げられる。接地層１４が超電導線材によって形成されている場合、接地層１４を、交流送電では超電導シールド層に利用できる。

【0034】

電気絶縁層１３の外周に、超電導線材によって形成された外側超電導層を設け、別途、常電導材料によって形成された接地層１４を設けることができる。この場合、外側超電導層は、上述のように超電導シールド層などに利用できる。外側超電導層と常電導材料の接地層１４との間には層間絶縁層を設けることができる。

【0035】

・・接地層の外周に設けられる層
ここで、従来のケーブルコアは、超電導線材などの導電材料で構成される接地層１４の機械的保護、この接地層１４と金属で構成される断熱管２Ａとの間の電気的絶縁などを目的として、接地層１４の外周に保護層を設けている。これらの目的から、従来のケーブルコアでは、保護層をクラフト紙などの電気絶縁材料で構成している。実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、超電導ケーブル１Ａ自身に地絡などの事故が生じた場合に、あるケーブルコア１０の電気絶縁層１３が絶縁破壊して超電導導体層１２から接地層１４にアーク放電が発生し、更にはこのアーク放電が近接する別のコア１０に達したり、断熱管２Ａに達したりすることを低減するために、接地層１４の外周に個別耐アーク層３０を備える。
個別耐アーク層３０は、上記保護層の機能を兼備する形態の他、機械的保護及び電気的絶縁などを目的とする保護層（図示せず）を別途備える形態とすることができる。
保護層の構成材料は、クラフト紙などの絶縁紙、綿などの布、ＰＰＬＰといった半合成紙などの絶縁材が挙げられる。保護層は、これら絶縁材からなるテープ材が巻回されてなる巻回層が挙げられる。

【0036】

仮に、各ケーブルコア１０に個別耐アーク層３０のみを備える場合を考える。
上記地絡などの事故時に各コア１０から断熱管２Ａへのアーク放電の遮断に必要な各個別耐アーク層３０の最小厚さをｔ_ｉとし、仮に、各個別耐アーク層３０の厚さをｔ_ｉとする。隣接するコア１０間（例えばコア１０ａ，１０ｂ間など）には、これら２心分の個別耐アーク層３０，３０が介在して、合計厚さが２×ｔ_ｉとなる。この厚さ２×ｔ_ｉの耐アーク層は、隣接するコア１０間でのアーク放電の遮断に必要な最小厚さｔ_ｉに対して、過剰である。従って、各コア１０にのみ耐アーク層を備える構成では、その厚さをある程度厚くするために、コア径の増大、更にケーブル径の増大、ひいては超電導ケーブル１Ａの大型化を招く。

【0037】

実施形態１の超電導ケーブル１Ａでは、ケーブルコア１０と断熱管２Ａ間のアーク放電の遮断とコア１０間のアーク放電の遮断との両立にあたり、各個別耐アーク層３０の厚さを厚くするのではなく、別途、包括耐アーク層３２を備える。両耐アーク層３０，３２を備えることで、各耐アーク層３０，３２の厚さを薄くすることができ、コア径、更にケーブル径を小さくでき、小型な超電導ケーブル１Ａとする。
詳しくは、各個別耐アーク層３０は、各コア１０の接地層１４の外周に設けられて、隣り合うコア１０、例えばコア１０ａ，１０ｂの個別耐アーク層３０，３０を合わせることで、これらコア１０ａ，１０ｂ間のアーク放電を遮断するように構成される。
包括耐アーク層３２は、複数のコア１０の外周と断熱管２Ａの外管２２の内周との間に設けられて、各コア１０、例えばコア１０ａの個別耐アーク層３０と合わせることで、コア１０ａから断熱管２Ａへのアーク放電を遮断するように構成される。
複数のコア１０の外周と外管２２の内周との間とは、具体的には、内管２１の内周面を含む内側、内管２１の外周面を含む外側、外管２２の内周面を含む内側、内管２１と外管２２との間の空間が挙げられる。この例の包括耐アーク層３２は、内管２１の内側であり、特に複数のコア１０の直上に位置する。

【0038】

・耐アーク層
・・材質
各ケーブルコア１０に備える個別耐アーク層３０は、上述のように地絡などの事故時に超電導導体層１２から接地層１４を経て、近接する別のコア１０へのアーク放電や断熱管２Ａへのアーク放電をある程度低減できる耐アーク性、又は耐トラッキング性、又は耐熱性を有していればよい。但し、複数のコア１０のうち、近接する二つのコア１０の個別耐アーク層３０，３０を合わせることで、これらのコア１０間のアーク放電を実質的に遮断できる程度の耐アーク性、又は耐トラッキング性、又は耐熱性などを有することとする。かつ、各個別耐アーク層３０と、包括耐アーク層３２とを合わせることで、各コア１０と断熱管２Ａ間のアーク放電を実質的に遮断できる程度の耐アーク性、又は耐トラッキング性、又は耐熱性などを有することとする。

【0039】

耐アーク層３０，３２の構成材料は、耐アーク性や耐トラッキング性に優れる高耐アーク材料を含むことが好ましい。ここでの高耐アーク材料とは、以下に説明する樹脂といった有機材料、炭素系材料やガラス、セラミックスなどの非金属無機材料、非金属材料（有機材料、無機材料）からなる繊維、金属などである。

【0040】

高耐アーク材料のうち、具体的な有機材料は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ四フッ化エチレン樹脂に代表されるフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アミノ樹脂、アラミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアクリレート樹脂から選択される１種以上の樹脂、シリコーンゴムといったゴムなどが挙げられる。アミノ樹脂の具体例として、尿素樹脂（ユリア樹脂）、メラミン樹脂、アニリン樹脂、グアナミン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、耐アーク性や耐トラッキング性に優れる。ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ四フッ化エチレン樹脂について、以下の耐アーク性試験を行った場合の耐アーク性（秒）、耐トラッキング性の代表値を表１に示す。

【0041】

耐アーク性試験は、列挙した非金属材料のうち、有機材料などの電気絶縁材料からなる試験片の上に２本のタングステン電極を対向して置き、この対向配置の状態で高電圧、微小電流のアークを飛ばして、試料表面が炭化して、電気絶縁性が無くなるまでの時間（秒）を測定する（ＪＩＳ Ｋ ６９１１（１９９５年）、５．１５ 耐アーク性、参照）。試験条件は、例えば、電圧が１２，５００Ｖ、電流が１０ｍＡ以上４０ｍＡ以下、が挙げられる。超電導ケーブル１Ａの使用電流などに応じて、試験条件を調整することができる。測定した時間（秒）が長いほど、耐アーク性に優れる。

【0042】

耐トラッキング性は、アーク劣化を測定する耐トラッキング性試験法によって評価できる。具体的な試験法は、ＩＥＣ法（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）、ＤＩＮ法（Ｄｅｕｔｓｃｈｅｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｕｒ Ｎｏｒｍｕｎｇ）、Ｄｕｓｔ Ｆｏｇ法、高電圧微小電流耐アーク試験法、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｗｅｔ法、Ｄｉｐ Ｔｒａｃｋ法などが挙げられる。

【0043】

【表1】

【0044】

高耐アーク材料のうち、非金属材料からなる繊維として、例えば、アラミド繊維などの樹脂（有機材料）からなる繊維（有機繊維）、カーボン繊維やガラス繊維、セラミックス繊維などの無機材料からなる繊維（無機繊維）が挙げられる。特に、強度や剛性などの機械的特性に優れていたり、耐熱性や難燃性に優れていたりする高性能・高機能繊維などが挙げられる。高性能・高機能繊維は、特に強度に優れる高強度繊維、スーパー繊維などと呼ばれて特に強度や剛性に優れる高強度・高弾性率繊維、特に耐熱性や難燃性に優れる高耐熱性繊維などが挙げられる。

【0045】

高強度繊維、高強度・高弾性率繊維は、例えば、パラ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール（ＰＢＯ）繊維、カーボン繊維などが挙げられる。
高耐熱性繊維は、例えば、メタ系アラミド繊維、ＰＰＳ繊維、ＰＩ繊維、フッ素繊維などが挙げられる。
不燃性繊維は、例えば、ガラス繊維、セラミックス繊維などが挙げられる。
ガラス繊維の構成材料は、代表的には、シリカ（ＳｉＯ_２）が挙げられる。セラミックス繊維などを構成するセラミックスは、金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ホウ素、その他、金属炭化物や金属窒化物などが挙げられる。シリカとセラミックスとを含む繊維、例えば、シリカとアルミナとを含むセラミックス繊維や、複数種のセラミックスを含む繊維、例えば、シリカと酸化ホウ素とアルミナとを含むセラミックス繊維などが挙げられる。
ガラス繊維やセラミックス繊維は、耐アーク性により優れる耐アーク層を形成できる。そのため、各耐アーク層３０，３２の厚さやこれらの合計厚さなどをより薄くできる。アラミド繊維は、強度にも優れる耐アーク層を形成できる。従って、耐アーク層３０，３２の構成材料には、ガラス繊維、セラミックス繊維、及びアラミド繊維の少なくとも一種の高耐アーク材料を含むことが好ましい。ガラス繊維及びセラミックス繊維の少なくとも一方と、アラミド繊維とを含むことができる。

【0046】

耐アーク層の構成材料が樹脂や樹脂繊維、ゴムを含む場合、適宜な充填材や配合剤を樹脂やゴムに添加すると、樹脂単体やゴム単体の場合に比較して、耐アーク性や強度などの機械的特性に優れることがある。充填材や配合剤は、樹脂の成分やゴムの成分に応じて適宜選択でき、以下のような無機材料などが挙げられる。
シリコーン樹脂やシリコーンゴムに対して耐アーク性向上の充填材として、アルミナ三水和物などのアルミナ系化合物などが挙げられる。シリコーン樹脂やシリコーンゴムに対して強度などの向上の充填材として、シリカ（酸化珪素）などが挙げられる。ＰＰＳ樹脂やＰＰＳ繊維の配合剤として、以下の分解吸熱フィラーや、ポリマーが完全燃焼したときに二酸化炭素と水になることを促進する炭化抑制剤などが挙げられる。分解吸熱フィラーの構成材料は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸亜鉛などが挙げられる。充填材や配合剤は、公知のものを利用できる。

【0047】

高耐アーク材料のうち、具体的な金属は、鉛、ステンレス鋼・ニッケル・鉄などといった鉄族元素を含む鉄系金属などが挙げられる。耐アーク層３０，３２の構成材料には、上述の有機材料のような電気絶縁材料だけではなく、金属といった導電性を有する無機材料でも利用できると期待される。断熱管２Ａ自体を厚くするのではなく、別途、包括耐アーク層３２を備えることで、耐アーク性に優れる材料を利用したり、包括耐アーク層３２の形成位置を選択したりでき、設計の自由度を高められる。また、耐アーク性に優れる材料で包括耐アーク層３２を構成することで、断熱管２Ａ自体の厚さを薄くでき、小型化に寄与できる。

【0048】

その他の耐アーク層３０，３２の構成材料として、異なる材料を複合した複合材料、例えば、上述の樹脂と上述の繊維とを含む繊維強化樹脂などが挙げられる。

【0049】

耐アーク層３０，３２の構成材料が同種である形態の他、少なくとも一部が異なる形態とすることができる。例えば、耐アーク層３０，３２の少なくとも一方を後述するような多層構造の耐アーク層とする場合、一方の耐アーク層に含む少なくとも一層の構成材料と、他方の耐アーク層の構成材料とが異なる形態が挙げられる。

【0050】

・・形態
耐アーク層３０，３２の少なくとも一方は、上述の有機材料や無機材料、好ましくは高耐アーク材料から構成されるテープ材（シート材を含む）が巻回されてなる巻回層を含むと、耐アーク層３０，３２を容易に設けられて製造性に優れる。耐アーク層３０，３２の全体が実質的に巻回層で構成された形態とすることができる。
個別耐アーク層３０がテープ材の巻回層である場合、例えば、所望の厚さや幅のテープ材を用意して、接地層１４の外周などに巻回することで、所望の厚さの個別耐アーク層３０を容易に形成できる。
包括耐アーク層３２がテープ材の巻回層である場合、例えば、個別耐アーク層３０を備えるケーブルコア１０を複数集めて、又は適宜撚り合わせて、その外周に所望の厚さや幅のテープ材を巻回することで、所望の厚さの包括耐アーク層３２を容易に形成できる。
この例のように、複数のコア１０間を渡るように包括耐アーク層３２を備える場合、包括耐アーク層３２は、複数のコア１０を一括する巻回層を含むと形成し易い。

【0051】

耐アーク層３０，３２が多層構造である場合に上述の巻回層であると容易に形成できる。多層の巻回層は、ギャップ巻きの多層構造とすると共に、少なくとも一層は巻方向が異なること、つまりＳ巻層とＺ巻層とを備えることが好ましい。巻方向の変更は、一層ごとでも（即ち、Ｓ巻層とＺ巻層とが交互に存在する）、複数層ごとでもいずれでもよい。ギャップ巻きの多層構造であって、Ｓ巻層とＺ巻層との双方を備えることで、Ｓ巻層のギャップをＺ巻層が覆うため、ギャップが多過ぎたり大き過ぎたりすることなどによるアーク遮断効果の低下を抑制できる。かつ、ギャップ巻きの多層構造であって、Ｓ巻層とＺ巻層との双方を備えることで、上述の樹脂や金属といったテープ材を利用する場合であっても、液体冷媒Ｌの流路を十分に確保できる。そのため、超電導ケーブル１Ａの断熱管２Ａ内に液体冷媒Ｌを導入して、ケーブルコア１０に液体冷媒Ｌを含浸させるときに含浸時間の短縮を図ることができる。テープ材の厚さや幅、巻回層のギャップや巻回ピッチなどの仕様は適宜選択できる。耐アーク層３０，３２の双方に巻回層を含む場合、個別耐アーク層３０に用いるテープ材の仕様と包括耐アーク層３２に用いるテープ材の仕様とが同じ形態、少なくとも一つの仕様が異なる形態とすることができる。

【0052】

上述の繊維は、織物や編組材、不織布のいずれの形態も利用できる。いずれの形態も、緻密にすることでアーク放電を遮断し易い。緻密な繊維テープ材を用いる場合でも、上述のようにギャップ巻きの多層構造であって、Ｓ巻層とＺ巻層との双方を備えることで、液体冷媒Ｌの流路を十分に確保できる。緻密度合いによっては、ギャップ巻ではなく重ね巻などとすることで、アーク放電を遮断しつつ、液体冷媒Ｌの流路を確保できる。アークの遮断・低減と液体冷媒Ｌの流路の確保とを両立するように、織物や不織布などの緻密度合いやテープ材の厚さ、巻回層のギャップなどを設定すればよい。

【0053】

耐アーク層３０，３２の少なくとも一方は、構成材料が異なるテープ材の巻回層や、形態が異なるテープ材（例えば、樹脂テープ材と繊維テープ材、織物テープ材と不織布テープ材など）の巻回層を組み合わせた多層構造とすることができる。例えば、上記樹脂からなるテープ材の巻回層、上記繊維からなるテープ材の巻回層、及び上記金属からなるテープ材の巻回層から選択される二種以上の巻回層を組み合わせて備える形態が挙げられる。

【0054】

複数の異なる材料から構成される多層構造の個別耐アーク層３０の具体例として、内周側から順に、上述のＰＰＬＰといった半合成紙から形成される半合成紙層と、ガラス繊維及びセラミックス繊維の少なくとも一方から形成される無機繊維層と、アラミド繊維から形成される有機繊維層とを含む形態が挙げられる。
半合成紙層は、金属テープ材や金属線などで構成される接地層１４の表面を平滑にしたり、金属テープ材などを押えたり、ガラス繊維による接地層１４の損傷を防止したりして、無機繊維層の下地層として機能する。また、半合成紙層は保護層としても機能する。特に、ＰＰＬＰなどの半合成紙は、例えばクラフト紙などの絶縁紙よりも耐アーク性に優れるため、耐アーク層３０，３２の合計厚さを薄くして、ケーブルコア１０の小径化に寄与する。
無機繊維層がガラス繊維で構成される場合には、ガラス繊維は難燃性に優れるため、耐アーク性に優れる耐アーク層の構築に寄与する。無機繊維層がセラミックス繊維で構成される場合には、セラミックス繊維はガラス繊維よりも耐アーク性に優れるため、耐アーク性により優れる耐アーク層の構築に寄与する。無機繊維層がガラス繊維とセラミックス繊維との双方を含む場合には、耐アーク性に一層優れる耐アーク層とすることができる。
有機繊維層は、無機繊維層と共に備えることで耐アーク性を更に高められると共に、アラミド繊維、特にパラ系アラミド繊維といった高強度・高弾性率繊維で構成されることで、機械的強度をも高められる。
無機繊維層や有機繊維層は、テープ材の巻回層、シート材の接合層、繊維を含む複合材料の押出層などが挙げられる。

【0055】

耐アーク層３０，３２に加えて、各層３０，３２の下（個別耐アーク層３０の場合には接地層１４の上）、又は各層３０，３２上、又は各層３０，３２を上下に挟むようにクラフト紙などの絶縁紙、綿などの布、ＰＰＬＰといった半合成紙などからなる絶縁テープ材の巻回層を含むことができる（上述の多層構造の具体例も参照）。耐アーク層３０，３２が金属テープ材の巻回層などの金属層を含む場合には、その内周や外周に上記絶縁テープ材の巻回層を備えると、金属層に近接配置される金属部材、例えば別の耐アーク層に含まれる金属層、断熱管２Ａの内管２１や外管２２との間の電気絶縁性を高められて好ましい。絶縁テープ材の巻回層の厚さは１ｍｍ以下程度であると、小型な超電導ケーブル１Ａとし易い。

【0056】

その他、特に、後述する実施形態２〜４のように包括耐アーク層３２を断熱管２Ａの内管２１の内周面又は外周面、又は外管２２の内周面に接して備える場合には、包括耐アーク層３２は、上述の有機材料や無機材料、高耐アーク材料などの塗布層、押出層、適宜な接合材を介してテープ材やシート材が接合されてなる接合層などを含むことができる。

【0057】

・・厚さ
耐アーク層３０，３２は、厚いほどアーク放電を遮断し易いが、厚過ぎるとコア径の増大、この例ではコア集合体１０Ａの大型化、ひいては超電導ケーブル１Ａの大型化を招く。各個別耐アーク層３０の厚さ及び包括耐アーク層３２の厚さは、近接する二つのケーブルコア１０，１０の個別耐アーク層３０，３０の合計厚さが両コア１０，１０間のアーク放電を実質的に遮断できる厚さとなり、かつ、各個別耐アーク層３０と包括耐アーク層３２との合計厚さが各コア１０と断熱管２Ａ間のアーク放電を実質的に遮断できる厚さとなるように調整する。耐アーク層の材質などにもよるが、上述の高耐アーク材料のうち、樹脂などの非金属材料や繊維、金属から構成される場合には、個別耐アーク層３０の厚さは、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に１ｍｍ以上５ｍｍ以下、包括耐アーク層３２の厚さは、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に１ｍｍ以上５ｍｍ以下、両耐アーク層３０，３２の合計厚さは、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。耐アーク層３０，３２の厚さや合計厚さが上述の範囲であれば、小径なコア１０や超電導ケーブル１Ａとし易い。

【0058】

・・その他の機能
耐アーク層３０，３２の少なくとも一部に、強度などの機械的特性に優れる繊維、特に上述の高強度繊維や上述の高強度・高弾性率繊維から構成される高強度層を備えることができる。個別耐アーク層３０に高強度層を備える場合や、包括耐アーク層３２に高強度層を備えると共にこの例のように包括耐アーク層３２を内管２１の内側に備える場合には、これら高強度層をテンションメンバに利用することができる。両耐アーク層３０，３２が高強度層を備える場合には、双方の高強度層をテンションメンバに利用できる。

【0059】

高強度層を構成する繊維は、引張強さが１ＧＰａ以上である上述の高強度繊維や高強度・高弾性率繊維を好適に利用できる。この程度の強度を有することで、超電導ケーブル１Ａの製造にあたり、ケーブルコア１０を断熱管２Ａ内に引き込む際に、高強度層を引き込み用のテンションメンバとして好適に利用できる。高強度層を構成する繊維の引張強さは、高いほど好ましく、１．５ＧＰａ以上、更に２ＧＰａ以上が挙げられる。高強度層の構成材料には、スーパー繊維と呼ばれる非金属繊維を好適に利用できる。耐アーク層３０，３２の全体又は耐アーク層３０，３２が主として高強度繊維や、高強度・高弾性率繊維から構成されて、耐アーク層３０，３２の実質的に全体が高強度層である場合には、耐アーク性に優れる上に、上述の引き込み時の張力に対する強度を十分に有することができる。耐アーク層３０，３２の一部にのみ高強度層を備える場合には、例えば、他部を耐アーク性により優れる材料で構成することなどができる（上述の無機繊維層と有機繊維層とを備える多層構造の形態参照）。

【0060】

高強度層を、上述のような繊維テープ材を巻回してなる巻回層とする場合、巻回ピッチは比較的長い方が好ましい。具体的な巻回ピッチは、例えば、４００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下、好ましくは６００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下が挙げられる。このような比較的長いピッチとすることで、引き込み時に高強度層を引っ張ることで高強度層（巻回層）が巻き締まってケーブルコア１０を締め付け、この締め付けによってコア１０に過度の力が付与されることを防止できる。また、巻回ピッチが上記範囲を満たすことで、縦添えする場合に比較して、引き込み時の張力に耐え得る十分な強度を有することができる。

【0061】

・断熱管
断熱管２Ａは、内管２１と、内管２１の外周に設けられる外管２２とを有する二重構造管であり、内管２１と外管２２との間に真空断熱層が形成された真空断熱管である。内管２１の内部空間は、ケーブルコア１０の収納空間であると共に、超電導導体層１２や外側超電導層の超電導状態を維持するための液体冷媒Ｌが充填され、流通される空間（冷媒流路）である。内管２１及び外管２２は、ステンレス鋼などの金属管であってコルゲート管（本例）やベローズ管とすると可撓性に優れ、フラット管とすると表面積が小さく断熱性に優れる上に、液体冷媒Ｌの圧力損失を小さくできる。内管２１と外管２２との間にスーパーインシュレーションといった断熱材２５を備えると、より高い断熱性を有する。

【0062】

断熱管２Ａの外管２２の外側には、ビニルやポリエチレンなどの防食材から構成される防食層２４を備える。

【0063】

・製造方法
この例の超電導ケーブル１Ａは、代表的には、工場などで、個別耐アーク層３０を備えるケーブルコア１０を作製し、複数のコア１０の外周を覆うように包括耐アーク層３２を形成し、得られたコア集合体１０Ａを断熱管２Ａに収納することで製造できる。コア集合体１０Ａの外周に断熱管２Ａを形成したり、別途作製した断熱管２Ａ内にコア集合体１０Ａを引き込んだりすることで、コア集合体１０Ａを断熱管２Ａに収納した状態にできる。その他、工場などで作製したコア集合体１０Ａを布設現場に搬送し、布設経路に断熱管２Ａを布設した後、この断熱管２Ａ内にコア集合体１０Ａを収納することでも超電導ケーブル１Ａを製造できる。耐アーク層３０，３２の少なくとも一方が上述の高強度層を含む場合には、工場又は布設現場において、コア集合体１０Ａを引き込んで断熱管２Ａに収納する際に、高強度層をテンションメンバとして利用することで、別途のテンションメンバを省略できる。この場合、部品点数を低減できるため、超電導ケーブル１Ａの製造性、布設作業性に優れる。

【0064】

・効果
実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、断熱管２Ａに収納される複数のケーブルコア１０のいずれもが個別耐アーク層３０を備えると共に、複数のコア１０を覆う包括耐アーク層３２を備える。換言すれば、超電導ケーブル１Ａは、各コアの超電導導体層１２と断熱管２Ａの内管２１との間に両耐アーク層３０，３２が介在する。そのため、超電導ケーブル１Ａは、自身に地絡などの事故が生じて超電導導体層１２から接地層１４に向かってアーク放電が生じた場合でも、このアーク放電が断熱管２Ａ（内管２１）に至らない。即ち、超電導ケーブル１Ａは、超電導導体層１２から接地層１４を経て断熱管２Ａに向かおうとするアーク放電を両耐アーク層３０，３２によって遮断できる。従って、超電導ケーブル１Ａは、地絡などの事故時に上記のアーク放電に起因する断熱管２Ａの損傷や、この損傷によるケーブル１Ａ外への液体冷媒Ｌの漏出などを防止できる。

【0065】

また、実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、多心一括ケーブル（この例では３心一括ケーブル）であり、断熱管２Ａに収納される一つのコア１０が絶縁破壊して、超電導導体層１２から接地層１４にアーク放電が生じた場合に、このコア１０に隣接する別のコア１０に向かうアーク放電を、これら二つのコア１０間に介在する両コア１０の個別耐アーク層３０，３０によって遮断できる。従って、超電導ケーブル１Ａは、地絡などの事故時に上記のアーク放電に起因して、隣接するコア１０，１０同士の間で短絡が生じることも防止できる。即ち、地絡事故から短絡事故に移行することを防止できる。

【0066】

かつ、実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、個別耐アーク層３０と包括耐アーク層３２との双方を備えることで、いずれか一方のみを備える場合と比較して、各耐アーク層３０，３２の厚さを薄くできる。その結果、ケーブル径を小さくできる。

【0067】

以上のことから、実施形態１の超電導ケーブル１Ａは、自身に地絡などの事故が生じた場合にケーブル１Ａ外へのアーク放電を防止できる上に、小型である。

【0068】

特に、この例の超電導ケーブル１Ａは、断熱管２Ａの内管２１の内側に包括耐アーク層３２を備えるため、上述のようにアーク放電による断熱管２Ａの損傷が実質的に生じず、ケーブル１Ａ外へのアーク放電をより確実に防止できる上に、液体冷媒Ｌの漏出も実質的に生じない。
また、この例の超電導ケーブル１Ａは、両耐アーク層３０，３２が上述の高耐アーク材料によって構成されるため、耐アーク性に優れており、両耐アーク層３０，３２の厚さをより薄くできて、より小型である。
更に、包括耐アーク層３２が上述のテープ材の巻回層を含むと、複数のコア１０の外周に耐アーク層３２を形成し易い上に、複数のコア１０をコア集合体１０Ａにまとめられて取り扱い易い。耐アーク層３０，３２の少なくとも一方が上述の高強度層を含み、テンションメンバに利用できる場合には、別途のテンションメンバが不要であり、製造性にも優れる。

【0069】

［変形例１］
実施形態１では、包括耐アーク層３２がケーブルコア１０（コア集合体１０Ａ）の長手方向に一様な形状（図１では三角形の枠状）を有する例を説明した。断熱管２Ａの内管２１の内側に包括耐アーク層３２を備える別の例として、包括耐アーク層３２がコア１０の長手方向に一様な形状を有さない不定形な形態とすることができる。この形態は、例えば、複数のコア１０を一括して覆うことが可能な大きさを有し、上述の高強度層を構成可能な材料から構成されるシート材を用意し、このシート材で複数のコア１０を包みながら、このシート材をテンションメンバとして引っ張って、断熱管２Ａ内に引き入れることで製造できる。この形態は、実施形態1と同様に、各コアの超電導導体層１２と断熱管２Ａの内管２１との間に、各コア１０の個別耐アーク層３０と包括耐アーク層３２とが介在するため、内管２１へのアーク放電を遮断できる。

【0070】

以下、図２〜図４を参照して、実施形態２〜４の超電導ケーブル１Ｂ〜１Ｄを説明する。実施形態２〜４の超電導ケーブル１Ｂ〜１Ｄの基本的構成は、実施形態１と同様であり、各ケーブルコア１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、個別耐アーク層３０を備え、断熱管２Ｂ〜２Ｄの外管２２の内周側に包括耐アーク層３２を備える。主な相違点は、包括耐アーク層３２の配置位置にある。以下、この相違点を中心に説明し、実施形態１と同様の構成及び効果については、詳細な説明を省略する。

【0071】

［実施形態２］
実施形態２の超電導ケーブル１Ｂは、断熱管２Ｂの内管２１の内側、特に内管２１の内周面に沿って包括耐アーク層３２を備える。この例の内管２１は、その内周面に包括耐アーク層３２を備えるコルゲート管である。
内周面に包括耐アーク層３２を備えるコルゲート管は、例えば、金属板の一面に上述の高耐アーク材料などの塗布層や接合層などを備えるものを用意し、この金属板に波付け加工や溶接などを行ったり、コルゲート管の内周面に上述の高耐アーク材料などを塗布や押出などしたりすることで製造できる。
塗布層、押出層、接合層などは、異なる複数の材料からなる多層構造の包括耐アーク層３２とする場合でも容易に製造できる。塗布層や押出層などと接合層とを組み合わせることで、種々の材料からなる多層構造の包括耐アーク層３２を容易に形成できる。
上述の包括耐アーク層３２の製造方法は、後述する実施形態３に備える内管２１（上記内周面を外周面に読み替える）、実施形態４に備える外管２２にも適用できる。

【0072】

この形態では、複数のケーブルコア１０を撚り合わせておくと取り扱い易い。また、この形態では、各コア１０の個別耐アーク層３０を上述の高強度層を含むものとすると、個別耐アーク層３０を上述した引き込み用のテンションメンバに利用できる。この撚り合わせに関する点、テンションメンバに関する点は、後述の実施形態３，４についても同様に適用できる。

【0073】

実施形態２の超電導ケーブル１Ｂは、実施形態１と同様に、自身に地絡などの事故が生じた場合にケーブルコア１０間のアーク放電、各コア１０から断熱管２Ｂへのアーク放電を遮断して、ケーブル１Ｂ外へのアーク放電を防止できる上に、小型である。特に、超電導ケーブル１Ｂは、実施形態１と同様に、アーク放電が断熱管２Ｂの内管２１に至らないため、断熱管２Ｂの損傷、液体冷媒Ｌのケーブル１Ｂ外への漏出を防止できる。

【0074】

［実施形態３］
実施形態３の超電導ケーブル１Ｃは、断熱管２Ｃの内管２１の外側、特に内管２１の外周面に沿って包括耐アーク層３２を備える。この例の内管２１は、その外周面に包括耐アーク層３２を備えるコルゲート管である（製法は実施形態２参照）。

【0075】

断熱管２Ｃに備える包括耐アーク層３２は、アーク放電によって内管２１に孔が開いた場合に液体冷媒Ｌに接触し得る。従って、この包括耐アーク層３２の構成材料は、液体冷媒Ｌに接しても脆化しないものであると、内管２１外への液体冷媒Ｌの漏出を防止して、真空破壊を防止する又は低減できると期待できる。
また、この包括耐アーク層３２は、内管２１と外管２２間に形成される真空断熱層内に配置されるため、その構成材料は、熱伝導率が低いもの、例えば１Ｗ／ｍ・Ｋ以下、更に０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下のものが好ましく、断熱材や、上述の高耐アーク材料のうち熱伝導率が低いものがより好ましい。更に、この構成材料は、真空を維持し易いもの、例えばガスを吸着して放出し難い材料などが好ましい。
この包括耐アーク層３２は、内管２１に接して設けられるため、実施形態１で説明した高耐アーク材料などからなる塗布層、押出層、接合層などとすることが挙げられる。
包括耐アーク層３２が上述の有機繊維層や無機繊維層を含む場合、緻密な繊維シート材の接合層などとすると、内管２１外への液体冷媒Ｌの漏出を低減し易い。包括耐アーク層３２が液体冷媒Ｌを実質的に透過しない金属や、液体冷媒Ｌを透過し難い樹脂などを含むと、内管２１外への液体冷媒Ｌの漏出を低減又は実質的に防止できる。
この項で説明した包括耐アーク層３２の構成材料、形態に関する点は、後述する実施形態４についても同様に適用できる。

【0076】

又は、内管２１の外周面上に設けられる包括耐アーク層３２は、上述の有機材料や無機材料、好ましくは高耐アーク材料から構成されるテープ材（シート材を含む）の巻回層を含むことができる。巻回層は容易に設けられて製造性に優れる。包括耐アーク層３２全体が実質的に巻回層で構成された形態とすることもできる。繊維テープ材などを利用する場合には、緻密なものとすると、内管２１外への液体冷媒Ｌの漏出を低減又は実質的に防止できて好ましい。

【0077】

その他、内管２１がコルゲート管であり、包括耐アーク層３２がコルゲート管の凹凸を平滑化するように形成されている場合には、包括耐アーク層３２を断熱材２５の下地層とすることができる。この場合、断熱材２５の配置を容易に行えて、製造性に優れる。

【0078】

実施形態３の超電導ケーブル１Ｃは、実施形態１，２と同様に、自身に地絡などの事故が生じた場合に、ケーブルコア１０間のアーク放電を遮断できる。この超電導ケーブル１Ｃは、各コア１０から断熱管２Ｃの内管２１にアーク放電が達することを許容するものの、外管２２へのアーク放電を遮断する。従って、超電導ケーブル１Ｃは、実施形態１，２と同様に、ケーブル１Ｃ外へのアーク放電を防止できる上に、小型である。また、超電導ケーブル１Ｃは、アーク放電が外管２２に至らないため、液体冷媒Ｌのケーブル１Ｃ外への漏出を防止できる。

【0079】

［実施形態４］
実施形態４の超電導ケーブル１Ｄは、断熱管２Ｄの外管２２の内側、特に外管２２の内周面に沿って包括耐アーク層３２を備える。この例の外管２２は、その内周面に包括耐アーク層３２を備えるコルゲート管である（製法は実施形態２参照）。

【0080】

この包括耐アーク層３２の構成材料は、実施形態３で説明したように低熱伝導性の材料、好ましくは断熱材であると、内管２１に孔が開いても液体冷媒Ｌを保持し易く、液体冷媒Ｌに接しても脆化しないものや液体冷媒Ｌを透過し難いものなどであれば、超電導ケーブル１Ｄ外への液体冷媒Ｌの漏出を防止できると期待できる。

【0081】

実施形態４の超電導ケーブル１Ｄは、実施形態１〜３と同様に、自身に地絡などの事故が生じた場合に、ケーブルコア１０間のアーク放電を遮断できる。この超電導ケーブル１Ｄは、実施形態３と同様に、各コア１０から断熱管２Ｄの内管２１にアーク放電が達することを許容するものの、外管２２外へのアーク放電を遮断する。従って、超電導ケーブル１Ｄは、実施形態１〜３と同様に、ケーブル１Ｄ外へのアーク放電を防止できる上に、小型である。また、超電導ケーブル１Ｄは、アーク放電が外管２２に至らないため、液体冷媒Ｌのケーブル１Ｄ外への漏出を防止できる。

【0082】

［変形例２］
実施形態４では、断熱管２Ｄの外管２２の内周面に沿って包括耐アーク層３２を備える例を説明した。断熱管２Ｄの外管２２の内側に包括耐アーク層３２を備える別の例として、包括耐アーク層３２が外管２２の内周面に沿わずに、内管２１と外管２２との間に設けられた形態とすることができる。このような包括耐アーク層３２は、例えば、断熱材２５の外周に上述の高耐アーク材料などから構成されるテープ材の巻回層が挙げられる。この場合、包括耐アーク層３２を容易に形成できる上に、断熱材２５の押え層としての機能も期待できる。

【0083】

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、実施形態１〜４などにおいて断熱管に収納されるケーブルコア数を２本又は４本以上とすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本発明の超電導ケーブルは、直流送電路、交流送電路に利用できる。

【符号の説明】

【0085】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 超電導ケーブル １０Ａ コア集合体
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ケーブルコア
１１ フォーマ １２ 超電導導体層 １３ 電気絶縁層 １４ 接地層
３０ 個別耐アーク層 ３２ 包括耐アーク層
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 断熱管 ２１ 内管 ２２ 外管 ２４ 防食層
２５ 断熱材 Ｌ 液体冷媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】