JP2005012911A - 極低温ケーブルの端末構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、極低温ケーブルや電流リードの熱収縮、熱膨張によるこれらの端末部の三次元方向の変位を吸収し、かつ充分な電流容量を確保できる極低温ケーブルの端末構造を提供する。
【解決手段】極低温ケーブル端末部と電流リード端末部との間が、屈曲性のある導体により連結されていることを特徴とする極低温ケーブルの端末構造。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導ケーブルなどの極低温ケーブルの端末構造に関するものであり、該極低温ケーブルの端末部と、常温部にある外部電流系統に接続される電流リードの端末部とを連結する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
常電導ケーブルの端末部では、該常電導ケーブルを該常電導ケーブルの長手方向に対し垂直方向に立ち上げ、外部電流系統への電流リードの端末部と直線的に接続している。
【０００３】
しかし、極低温ケーブルは、液体窒素などによる冷却により熱収縮し、また事故などによりケーブルを昇温させる必要が生じた場合には熱膨張して、その端末部がケーブル長手方向に変位する。従って、端末部では、水平方向の動きを固定する部分を設けている。このため、極低温ケーブルの場合は、その端末部に、常電導導体を直線的に接続した後、垂直方向に設けられた電流リードの端末部とＬ型に接続している。
【０００４】
電流リードは、液体窒素などによる冷却により熱収縮や、通電電流による発熱に基づく熱膨張などにより、その端末部が電流リード長手方向に変位する。その結果、接続部の破損や、ひいてはシステム全体の信頼性の失墜が引き起こされることがある。
【０００５】
極低温ケーブルの、熱収縮や熱膨張を吸収する方法としては、例えば、特開平８−２６５９５６号公報に記載された方法が挙げられる。この方法は、極低温ケーブルの端末部を可動式にし、極低温ケーブルの熱収縮量、熱膨張量に対応して端末部をスライドさせることで熱収縮量などを吸収することを特徴とするものである。
【０００６】
すなわち、端末部をケーブル長手方向にスライドさせる機構と、極低温ケーブルの熱収縮などに伴う変化を計測する手段とを具え、この計測結果に対応して端末部のスライドを行う。具体的には、端末部をケーブル長手方向にスライドさせる機構として、極低温ケーブルと電流リードの接続部分が車輪を有しており、該接続部分が該車輪によりレール上を移動するものが挙げられている。
【０００７】
【特許文献】
特開平８−２６５９５６号公報（特許請求の範囲、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の方法では、極低温ケーブルの端末部をケーブル長手方向にスライドさせる機構、すなわち車輪やレールなどや、ケーブルの熱収縮などに伴う変化を計測する手段などを必要とし、構造が複雑となり、また、計測結果に対応させてケーブル長手方向にスライドさせるなどの操作も必要となり、信頼性の低下や、製造や維持のためのコストの増大などの問題がある。また、電流リードもケーブル長手方向にスライドするので、電流リードと外部電流系統との接続部に、このケーブル長手方向のスライドによる圧縮力などが生ずるとの問題もある。
しかも、前記の方法は、極低温ケーブルの長手方向の熱収縮や熱膨張を吸収する方法であって、電流リードの長手方向の変位を吸収するものではない。従って、電流リードの長手方向の変位による接続部の破損やシステム全体の信頼性の失墜との問題を解決するものではない。
【０００９】
本発明は、前記のような複雑な構造によらずに、また特別な操作を要せずに、極低温ケーブルや電流リードの熱収縮、熱膨張によるこれらの端末部の三次元方向の変位を吸収し、かつ充分な電流容量を確保できる極低温ケーブルの端末構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、前記の目的を達成するため、極低温ケーブルと電流リードとの連結に屈曲性のある導体を用いることを特徴とする。
【００１１】
すなわち本発明は、その第１の態様として、極低温ケーブル端末部と電流リード端末部との間が、屈曲性のある導体により連結されていることを特徴とする極低温ケーブルの端末構造を提供する。屈曲性のある導体を用いることにより、極低温ケーブル端末部のケーブル長手方向の変位を吸収することができ、さらに三次元方向の公差にも対応できる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、電流リード端末部の電流リード長手方向の変位の吸収をさらに効果的に行なうため、マルチコンタクトによる接続を行なうことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明は、その第２の態様として、前記第１の態様の構造であって、かつ電流リード端末部に通電端子が設けられ、該電流リード端末部と該通電端子とがマルチコンタクトにより接続されていることを特徴とする極低温ケーブルの端末構造を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
極低温ケーブル端末部には、通常、常電導導体が直線的に接続されており、そのさらに先端には、電流リード端末部との連結を容易にするための、常電導導体からなる通電端子が設けられている。また、電流リード端末部にも、通常、連結を容易にするための通電端子が設けられている。本明細書においては、極低温ケーブルや電流リードの端末部が常電導導体や通電端子を有する場合は、これらを含んで端末部と言う。
【００１５】
極低温ケーブル端末部と電流リード端末部とを連結する屈曲性のある導体については、屈曲性とともに充分な電流容量特性が要求される。このような要求を満たす導体としては、編組線が好ましい例として挙げられる。
ここで編組線とは、細い金属線を多数本並列に合わせたものである。
その材質としては、銅やアルミニウムが用いられる。
【００１６】
編組線の両端は、それぞれ、極低温ケーブル端末部および電流リード端末部と接続されるが、極低温ケーブル端末部および／または電流リード端末部には通電端子が設けられており、該通電端子と編組線がロウ付け（例えば銀ロウ付け）、ハンダ付けまたは通電端子の圧着により接続されていることが、接続の確実性と大きな電流容量を確保するために好ましい。通電端子には、充分な電流容量を確保するための形状やサイズが求められるが、その材質としては、銅やアルミニウムが好ましく例示される。
【００１７】
本発明の極低温ケーブルの端末構造が、電力の送電に用いられる場合、該極低温ケーブル端末構造には大きな電圧が印加されている。そのため、極低温ケーブル端末部と電流リード端末部との間の連結部分および電流リード下部において、突起部分があると、電界が集中し許容ストレスを越える場合がある。従って、電界制御を可能とする電界緩和用シールドで覆われていることが好ましい。
【００１８】
電流リードは、外部電流系統などとの接続のための導体であって、その材質としては銅などが用いられる。形状は、通常パイプ状であり、パイプ内には冷却のための窒素などが流される場合もある。また、パイプ内に、電流リード下部の温度などを測定するためのセンサ用のケーブルが通される場合もある。なお、電流の表皮効果によりパイプ状であっても、中実導体と比べて電気の導通について大きな不利にはならない。
【００１９】
電流リードには大きな電圧が印加されるので、アース部分との電気的絶縁を保つために、通常、絶縁材からなるブッシングによりその周囲が覆われ、さらにその外側は碍管により覆われる。ただし、電流リードの下部は、通電端子との接続などの理由により絶縁材で覆われない場合が多いが、この場合は、この覆われない部分を電界緩和用シールドで覆い、かつ容器、側壁などのアース部分との間に、電気的に絶縁である冷媒、例えば液体窒素を満たすことが好ましい。ブッシングの材質としては、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などが挙げられ、とくにＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）が好ましい。
【００２０】
前記のように、電流リード端末部には、好ましくは通電端子が設けられる。また、電流リードの熱収縮などにより電流リード端末部は電流リード長手方向に変位するが、この変位を吸収するため、電流リードと通電端子の接続に好ましくはマルチコンタクトによる接続が用いられる。
【００２１】
すなわち、通電端子が電流リードの外径よりわずかに大きい径の凹部を有し、該凹部に所定の本数の溝が設けられ、あるいは電流リード下端の外周に所定の本数の溝が設けられ、これらの溝に１枚ないし複数枚の導電弾性体（通常、マルチバンドと称される）を挿入した後、通電端子の凹部に電流リード端末部を挿入させて、両者を接続する。
【００２２】
このマルチコンタクトによる接続によれば、大きな電流を流すことができるとともに、電流リード端末部が該凹部内をすべることにより、該電流リード端末部の電流リード長手方向の変位を吸収できるので好ましい。
【００２３】
次に、本発明の好ましい態様の具体的な一例を説明する。図１は、本発明の極低温ケーブルの端末構造の一例を示す断面図である。図中１は、極低温ケーブルの端末部に直線的に接続されている常電導導体であり、その端末には、通電端子２が固着されている。本例では、常電導導体１は、通電端子２の凹部に挿入されビス３により固着されている。さらに、通電端子２の端末４に編組線５がハンダ付けまたはロウ付けにより接合されている。
【００２４】
編組線５、通電端子２および常電導導体１の接続方法は、前記の方法に限定されず、例えば、通電端子２と常電導導体１との接続は、マルチコンタクトによる接続を行ってもよいし、編組線５と通電端子２との接続は、羽子板状の通電端子を用い、その上に編組線５の末端をビスなどにより固定する方法でもよい。また前述のように、ハンダ付け、ロウ付け以外に通電端子の圧着も適宜採用され、ハンダやロウ材を必要としない点では有利である。
【００２５】
編組線５の他方の末端は、電流リード１０の端末部に設けられた通電端子７の端末６にハンダ付けまたはロウ付けにより接合されている。通電端子７の上部に設けられた凹部には電流リード１０の下部端末部が挿入されており、両者はマルチコンタクト８で接続されている。
【００２６】
パイプ状の電流リード１０の外側は、ステンレスまたはアルミニウム製の管９により覆われており、管９の下部はフランジ１１を形成しており、通電端子７の上部に形成されたフランジ１２とボルトにより固着されている。通電端子２や常電導導体１は液体窒素に浸されているが、このフランジ構造は、該液体窒素が気化した窒素ガスが外部に漏れないようにするために採用されている。
【００２７】
管９の外側は、ブッシング１３により覆われ、さらにその外側は碍管（図示せず。）により覆われている。ただし、電流リード１０の下部はブッシング１３により覆われておらず、この部分より下部は電界緩和用シールド１４により覆われている。電界緩和用シールド１４は、ストレスを緩和するため、突極部を有せず、丸みを持った形状となっている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の極低温ケーブルの端末構造では、ケーブル冷却時のケーブルの熱収縮や、事故などによりケーブルを昇温させる必要が生じた場合のケーブルの熱膨張を、屈曲性のある導体の変形により吸収することができる。従って、ケーブルの熱収縮や熱膨張があっても、ケーブル端末部に圧縮力などが発生することがないため、圧縮力などによる端末構造の破壊を防ぐことができ、システムの信頼性を向上させることができる。とくに、屈曲性のある導体として編組線を用いた場合この効果は大きい。
【００２９】
また、本発明の端末構造によれば、端末構造の組立て時の極低温ケーブルの長手方向やその垂直方向の公差も、屈曲性のある導体の変形により吸収することができるので、端末構造の組立てが容易になるという効果もある。
【００３０】
さらに、電流リード端末部に通電端子が設けられ、該電流リード端末部と該通電端子とがマルチコンタクトにより接続されていることにより、電流リードの熱収縮や熱膨張による電流リード端末部の電流リード長手方向の変位を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の極低温ケーブルの端末構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 常電導導体
２、７ 通電端子
３ ビス
４、６ 端末
５ 編組線
８ マルチコンタクト
９ 管
１０ 電流リード
１１、１２ フランジ
１３ ブッシング
１４ 電界緩和用シールド

Claims (6)

1. 極低温ケーブル端末部と電流リード端末部との間が、屈曲性のある導体により連結されていることを特徴とする極低温ケーブル端末構造。
2. 屈曲性のある導体が、編組線であることを特徴とする請求項１に記載の極低温ケーブルの端末構造。
3. 編組線の材質が、銅またはアルミニウムであることを特徴とする請求項２に記載の極低温ケーブルの端末構造。
4. 極低温ケーブル端末部および／または電流リード端末部に通電端子が設けられ、該通電端子と編組線がロウ付け、ハンダ付けまたは該通電端子の圧着により接続されていることを特徴とする請求項３に記載の極低温ケーブルの端末構造。
5. 極低温ケーブル端末部と電流リード端末部との間の連結部が、電界緩和用シールドで覆われていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の極低温ケーブルの端末構造。
6. 電流リード端末部に通電端子が設けられ、該電流リード端末部と該通電端子とが、マルチコンタクトにより接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の極低温ケーブルの端末構造。

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