JP2015079625A - 超電導ケーブル線路 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導ケーブル線路が複数の分岐路で構成される場合、各分岐路における冷媒流路において、冷媒の複雑な流路構成や流量制御を要することなく、超電導ケーブルを適切に冷却できる超電導ケーブル線路を提供する。【解決手段】超電導導体を有する超電導ケーブルと、前記超電導導体を冷却する冷媒の循環路で、一つの基路から分岐される複数の分岐流路を有する冷媒循環路と、前記冷媒循環路に冷媒を供給する供給機構と、前記分岐流路の途中に配置される流路抵抗部とを備え、前記流路抵抗部は、前記分岐流路を、該流路抵抗部に流入する冷媒の流路である往路と、該流路抵抗部から流出する冷媒の流路である復路とに区画し、該流路抵抗部を介して前記往路と前記復路に流れる冷媒流量が冷媒の流通方向に実質的に一様である単位区間を規定する超電導ケーブル線路。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の負荷に電力を供給する、あるいは複数の電源から電力を供給する超電導ケーブル線路に関する。特に、超電導ケーブル線路が複数の分岐路を有する場合、各分岐路における冷媒流路において、冷媒の複雑な流路構成や流量制御を要することなく、超電導ケーブルを適切に冷却できる超電導ケーブル線路に関する。

超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブル（例、ＯＦやＣＶケーブル）に比較して、大容量の電力を低損失で供給できることから、省エネルギー技術として期待されている。最近では、超電導ケーブルを布設して超電導ケーブル線路を構築し、実系統に接続して実証試験が行われている。

例えば、特許文献１には、ビル内の屋内配線への給電システムとして、変電設備（電源）から屋内の一部の配電路に超電導ケーブルを用いる超電導ケーブル線路が開示されている（特許文献１の図７参照）。この技術では、地上から各階までの垂直方向の給電には超電導ケーブルを用い、各階に設けた超電導ケーブルから負荷までの屋内配線には常電導ケーブルを用いている。

ここで、超電導ケーブルは、超電導状態を維持するにあたり、通電による発熱や外部からの侵入熱を処理するために、冷却機構で冷却した液体窒素などの冷媒を超電導ケーブル線路に循環させる必要がある。液体窒素などの冷媒は、冷却機構でその熱を処理する必要がある。冷却機構は、冷媒を貯留するタンクと、冷媒を冷却する冷凍機と、冷凍機で冷却した冷媒を超電導ケーブル線路に圧送するポンプとを備えるのが一般的である。また、冷却機構は、超電導ケーブルの冷媒流路に冷凍機を組み入れた直接冷却方式と、超電導ケーブルの冷媒流路からは独立して冷媒を冷却する間接冷却方式とがある。

特開２００８−１７４１０７号公報

近年、大容量の電力を低損失にて給電することを目的として、例えば、負荷にできるだけ近い位置までの配電路に超電導ケーブルを適用することが検討されている。特に、超電導ケーブル線路が複数の分岐路で構成され、各分岐路が広範囲に亘って配置される場合、できるだけ多くの範囲まで超電導ケーブルが適用できれば、超電導ケーブルの有する低損失の効果をより大きく享受できると考えられる。

しかし、超電導ケーブル線路が複数の分岐路で構成される場合、各分岐路において超電導ケーブルを適切に冷却するための構成が、現在確立されていない。よって、超電導ケーブルの有する低損失の効果を最大限に得るには、さらに改善の余地がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、超電導ケーブル線路が複数の分岐路を備える場合、各分岐路における冷媒流路において、冷媒の複雑な流路構成や流量制御を要することなく、超電導ケーブルを適切に冷却できる超電導ケーブル線路を提供することにある。

本発明の超電導ケーブル線路は、超電導導体を有する超電導ケーブルと、前記超電導導体を冷却する冷媒の冷媒循環路と、前記冷媒循環路に冷媒を供給する供給機構と、前記分岐流路の途中に配置される流路抵抗部とを備える。前記冷媒循環路は、一つの基路から分岐される複数の分岐流路を有する。前記流路抵抗部は、前記分岐流路を、該流路抵抗部に流入する冷媒の流路である往路と、該流路抵抗部から流出する冷媒の流路である復路とに区画し、該流路抵抗部を介して前記往路と前記復路に流れる冷媒流量が冷媒の流通方向に実質的に一様である単位区間を規定する。

本発明の超電導ケーブル線路は、冷媒の複雑な流路構成や流量制御を要することなく、超電導ケーブルを適切に冷却できる。

実施形態１に係る超電導ケーブル線路の模式構成図である。 実施形態１に係る超電導ケーブル線路を流れる冷媒の流れを説明するための流体回路図である。 実施形態１に係る超電導ケーブルの概略断面図である。 実施形態１に係る流路抵抗部近傍を示す概略構成図である。 変形例１−２に係る超電導ケーブルの概略断面図である。 変形例１−２に係る流路抵抗部近傍を示す概略構成図である。 変形例１−３に係る超電導ケーブルの概略断面図である。 変形例１−３に係る流路抵抗部近傍を示す概略構成図である。 変形例１−５に係る超電導ケーブルの概略断面図である。 変形例１−５に係る流路抵抗部近傍を示す概略構成図である。 実施形態２に係る超電導ケーブル線路の模式構成図である。 実施形態２に係る超電導ケーブル線路を流れる冷媒の流れを説明するための流体回路図である。 実施形態３に係る超電導ケーブル線路の模式構成図である。 実施形態４に係る超電導ケーブル線路の模式構成図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、複数の分岐路を有する超電導ケーブル線路に備わる冷媒の循環路において、冷媒の複雑な流量制御を行うことなく、各分岐路を含めた冷媒流路内の超電導ケーブルを適切に冷却し、各分岐路で所定の電流容量を確保する構成を検討した。

通常、冷媒の冷却と循環は、超電導ケーブル線路の端部に設置される冷媒の供給機構で集中的に行われる。この供給機構には、冷媒を貯留するタンクと、冷媒を冷却する冷凍機と、冷凍機で冷却した冷媒を循環させるためのポンプが備わっている。超電導ケーブルが複数の分岐路を有する場合、上記供給機構のポンプ構成では、各分岐路において必要な冷却性能、例えば各分岐路での電流容量に対応する熱損失や熱侵入などに応じた冷却性能を得るだけの冷媒流量を安定して確保することが難しい。特に、分岐路が多く、さらに分岐形態が複雑になる程、冷媒流量を安定して確保することは困難である。各分岐路において所定の冷媒流量を確保するために、分岐路ごとに個別に冷媒循環路を構成して、各個別冷媒循環路にポンプを設けることが考えられる。また、冷媒流量を調整するために、各個別冷媒循環路にバルブを設けることが考えられる。

しかし、個別冷媒循環路に設けたポンプやバルブによる冷媒の流量制御は、非常に複雑になる。ある分岐路において必要な冷却性能を得るために、ポンプでその分岐路における個別冷媒循環路で所定の冷媒流量を確保したとしても、ポンプが他の分岐路における個別冷媒循環路にまで影響を及ぼしてしまい、他の分岐路で必要な冷却性能を得ることが困難な虞がある。よって、ポンプやバルブの制御を行う際は、各分岐路における個別冷媒循環路の相互作用を考慮して行う必要がある。特に、分岐路が多くなる程、上記制御が煩雑となる。

そこで、本発明者らは、冷媒の複雑な流量制御を行うことなく、あるいは複数のポンプと複数の個別冷媒循環路とを組み合わせるなどの煩雑な線路形態をとる必要もなく、各分岐路において所定の冷却性能を確保・維持できる構成をさらに検討した。その結果、各分岐路の超電導ケーブルを冷却する冷媒の流路（分岐流路）に、所定の流路抵抗を有する抵抗部を設けることで、この流路抵抗に応じた冷媒流量を確保・維持することができ、所定の冷却性能を確保することができるとの知見を得て本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）実施形態の超電導ケーブル線路は、超電導導体を有する超電導ケーブルと、前記超電導導体を冷却する冷媒の冷媒循環路と、前記冷媒循環路に冷媒を供給する供給機構と、前記分岐流路の途中に配置される流路抵抗部とを備える。前記冷媒循環路は、一つの基路から分岐される複数の分岐流路を有する。前記流路抵抗部は、前記分岐流路を、該流路抵抗部に流入する冷媒の流路である往路と、該流路抵抗部から流出する冷媒の流路である復路とに区画し、該流路抵抗部を介して前記往路と前記復路に流れる冷媒流量が冷媒の流通方向に実質的に一様である単位区間を規定する。

本実施形態において、分岐流路とは、一つの基路から分岐される複数の流路のことであり、分岐流路を基路としてさらに分岐される複数の流路のことも含む。また、流路抵抗部によって規定される単位区間とは、分岐流路の少なくとも一部の区間であって、往路から流路抵抗部を介して復路に流れる冷媒流量が、冷媒の流通方向に実質的に一様な区間のことである。基路から複数の分岐流路に分岐される場合、基路に流れる冷媒流量は各分岐流路に分配される。単位区間は分岐による冷媒流量の増減が実質的に生じない区間のことで、さらなる分岐が生じない最小単位の区間のことである。例えば、一つの基路から分岐された分岐流路（ここでは、第一分岐流路と呼ぶ）と、さらに第一分岐流路を基路として分岐される複数の分岐流路（ここでは、第二分岐流路と呼ぶ）とを有する場合、単位区間は第二分岐流路による区間となる。また、第一分岐流路を基路とした分岐がなされない場合、単位区間は第一分岐流路による区間となる。

上記した実施形態の超電導ケーブル線路によれば、流路抵抗部が単位区間を規定することで、流路抵抗部の流路抵抗に対応した冷媒流量を単位区間に流通させることができる。よって、所定の流路抵抗を有する流路抵抗部を配置することで、流路抵抗に応じた冷媒流量を当該流路抵抗部が配される分岐流路に確保でき、必要な冷却性能を容易に確保することができる。よって、分岐流路ごとに個別冷媒循環路を構成して、各個別冷媒循環路にポンプやバルブを設けて、冷媒の複雑な流量制御を行う必要はなく、分岐流路同士の相互作用を抑制できる。

例えば、各分岐路における超電導ケーブルで所望の電流容量が異なる場合、各分岐流路における流路抵抗部を所定の流路抵抗に設定するだけで、各分岐流路には各流路抵抗に応じた冷媒流量が確保され、各分岐路における超電導ケーブルに対して所望の電流容量に応じた冷却ができる。

（２）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記流路抵抗部は、前記単位区間において所定の流量の冷媒が流れるように前記往路と前記復路との間の圧力差を規定する形態が挙げられる。

分岐流路において必要な冷却性能が得られるように流路抵抗部の流路抵抗を設定すれば、供給機構において実質的に一定圧力で冷媒を供給するだけで、各分岐流路において所定の冷媒流量を確保することができる。本実施形態では、流路抵抗部以外の往路及び復路による冷媒流路に流れる際に生じる圧力損失は、流路抵抗部に生じる圧力損失よりも十分に小さい。よって、往路と復路との間の圧力差を流路抵抗部によって規定することで、その圧力差に応じた冷媒流量を容易に確保することができる。供給機構は、ポンプやタンクによる圧力調整が行え、実質的に一定圧力で冷媒供給が可能な仕様とする。供給機構によって冷媒循環路の冷媒流路を管理するため、分岐流路同士の相互作用を抑制できる。

（３）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記圧力差が、前記各単位区間で実質的に同じである形態が挙げられる。

各流路抵抗部の流路抵抗を、上記圧力差が実質的に同じになるように設定すれば、各単位区間での圧力差が、供給機構に繋がる冷媒循環路における圧力となる。よって、流路抵抗部以外の圧力損失を実質的に考慮する必要がなく、冷媒循環を効率的に行うことができる。

（４）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記超電導導体と電気的に接続される常電導リードを備え、前記流路抵抗部は、前記超電導導体と前記常電導リードとの導体接続部近傍に配置される形態が挙げられる。

超電導ケーブル線路が複数の分岐路で構成される場合、分岐路の遠端（分岐点から見て遠端）に、超電導導体と常電導リードとの導体接続部を設けることが考えられる。よって、この導体接続部近傍に流路抵抗部を配置することで、流路抵抗部を介した往路及び復路の構成が容易である。

（５）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記供給機構は、前記分岐流路が全て集約された集約流路に配置されている形態が挙げられる。前記供給機構は、前記冷媒を貯蔵するタンクと、前記冷媒を冷却する冷凍機と、前記冷凍機で冷却した冷媒を前記冷媒循環路に圧送する圧送機構とを備える。

供給機構が集約流路に配置されていることで、分岐流路ごとに供給機構を設ける場合に比べて線路構成が簡易であり、分岐流路同士の相互作用を抑制できる。

（６）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記流路抵抗部は、前記冷媒の流路抵抗を可変自在にする可変機構を備える形態が挙げられる。

上記形態によれば、流路抵抗を容易に変えることができ、各分岐流路で必要とされる冷却性能に変更があった場合でも、容易に冷媒流量を調整することができる。

（７）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記冷媒循環路は、前記超電導導体の外方を囲む内側流路と、前記内側流路の外方を囲む外側流路とを備え、前記内側流路及び前記外側流路の一方が前記往路、他方が前記復路として利用される形態が挙げられる。

超電導導体を内側流路で囲み、さらに内側流路を外側流路で囲むことによって、外部からの侵入熱を抑制し易い。

（８）実施形態の超電導ケーブル線路としては、前記冷媒循環路は、前記超電導導体の外方を囲む一側流路と、前記一側流路の外方を囲むことなく前記一側流路と並列される他側流路とを備え、前記一側流路及び前記他側流路の一方が前記往路、他方が前記復路として利用される形態が挙げられる。

他側流路を一側流路とは独立して扱うことができるため、他側流路の形態の自由度が高い。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、実施形態に係る超電導ケーブル線路をより詳細に説明する。なお、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すべての変更が含まれることが意図される。図において、同一符号は、同一名称物を示す。

＜実施形態１＞
［超電導ケーブル線路］
図１は、本実施形態の超電導ケーブル線路の模式構成図であり、データセンターのようなビル内における大容量の給電の例を示す。本例では、外部の常電導ケーブルと接続する終端接続部３００に繋がるビル内の主要配線の超電導ケーブル適用率を高めた構成としている。つまり、終端接続部３００から各階に繋がる垂直線路部１０と、この垂直線路部１０から負荷にできるだけ近い位置までの各階の水平線路部２０とが超電導ケーブルである。

超電導ケーブル線路１は、予め工場などで超電導ケーブルの配置形態に対応した本数及び長さのケーブルコアを集約して一群の断熱管に収納しておき、現場で所望の分岐形態に各ケーブルコアが配置されるように設置して構成される。ここでは、図３に示すように、３つのケーブルコア１１０が収納管１２０に収納され、収納管１２０が断熱管１３０に収納された３心一括型のケーブル構造である。３心のケーブルコア（第一コア４１、第二コア４２、第三コア４３（図１を参照））を分岐させて分岐路を形成する。そして、各分岐路におけるケーブルコア（超電導導体）を冷却する分岐流路を形成する。

まず、図１を参照して、ケーブルコアの配置形態を説明する。１階に超電導ケーブル（ケーブルコア）を配設する。地階の終端接続部３００から１階までの間では、３心のケーブルコア４１，４２，４３が集約された集約コア部４０ａを備える。３心のケーブルコア４１，４２，４３のうち第一コア４１を１階に分岐させ、残りの第二コア４２及び第三コア４３を２階に分岐させる。２階に分岐させた第二コア４２及び第三コア４３を、２階のフロア内でさらに分岐させる。つまり、超電導ケーブル線路１は、個別のケーブルコア同士を接続するコア接続部を介することなく、各コア４１，４２，４３を屈曲させて分岐路を構成している。各分岐路の途中でケーブルコアから超電導導体が引き出され、常電導部材（常電導ケーブル２００に繋がる常電導リード２１０）と接続される。

次に、上述した各分岐路における各コア４１，４２，４３を冷却する冷媒の循環路について説明する。超電導ケーブル線路１には、超電導ケーブルのケーブルコアを極低温に冷却する冷媒循環路６０が形成されている。本実施形態では、各コア４１，４２，４３によって分岐路が構成されており、この分岐路に対応して冷媒循環路６０も分岐流路６０ｂを構成する。本実施形態では、図１における地階と１階との間における各コア４１，４２，４３が集約された集約コア部４０ａを冷却する冷媒流路を基路とし、１階に分岐された第一コア４１を冷却する冷媒流路と、２階に分岐された第二コア４２及び第三コア４３を冷却する冷媒流路とが分岐流路６０ｂとなる。そして、２階に分岐された第二コア４２及び第三コア４３を冷却する分岐流路６０ｂをさらに基路として、２階のフロア内に分岐された第二コア４２及び第三コア４３の各々を冷却する冷媒流路が分岐流路６０ｂとなる。冷媒循環路６０は、後に詳述するように、往路６０ｇ及び復路６０ｒで構成されており、地階に配置された供給機構８０から冷媒が供給される。供給機構８０から送り出された冷媒は、往路６０ｇを流通して全超電導ケーブルを冷却し、復路６０ｒを経て供給機構８０に戻される。

本実施形態の特徴の一つは、分岐流路６０ｂの途中に流路抵抗部７０が配置されていることにある。流路抵抗部７０を配置することで、各分岐流路６０ｂにおいて、流路抵抗部７０に流入する冷媒の流路となる往路６０ｇと、流路抵抗部７０から流出する冷媒の流路となる復路６０ｒとに区画される。そして、流路抵抗部７０は、各分岐流路６０ｂのうち、往路６０ｇから流路抵抗部７０を介して復路６０ｒに流れる冷媒流量が、冷媒の流通方向に実質的に一様である単位区間Ｓを規定する。ここでは、分岐流路６０ｂのうち、１階に分岐された第一コア４１を冷却する分岐流路６０ｂと、２階のフロア内に分岐された第二コア４２及び第三コア４３の各々を冷却する分岐流路６０ｂとが単位区間Ｓである。第二コア４２を冷却する分岐流路６０ｂにおける単位区間Ｓは、第三コア４３が分岐される分岐点よりも終端接続部３００に対して遠端側となる。流路抵抗部７０を備えることで、流路抵抗部７０の流路抵抗に対応した冷媒流量を単位区間Ｓに流通させることができる。よって、各分岐路における発生熱や侵入熱に対して必要な冷却性能が得られるように流路抵抗を設定すれば、その流路抵抗に応じた冷媒流量を確保することができる。

流路抵抗部７０は、単位区間Ｓにおいて所定の流量の冷媒が流れるように往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差を規定することが挙げられる。また、この圧力差は各単位区間Ｓで実質的に同じとすることが挙げられる。上記圧力差を規定することで、分岐流路において必要な冷却性能が得られるように流路抵抗部の流路抵抗を設定すれば、供給機構において実質的に一定圧力で冷媒を供給するだけで、各分岐流路において所定の冷媒流量を確保することができる。このとき、超電導ケーブル線路１を流れる冷媒の流れを、図２に基づいて説明する。図２は、図１の超電導ケーブル線路１の冷媒循環路６０を回路的に図示しており、往路６０ｇを太線、復路６０ｒを細線で示す。ここでは、往路６０ｇ及び復路６０ｒに冷媒が流れる際の圧力損失が、流路抵抗部７０での圧力損失よりも十分に小さく、各流路抵抗部７０を介した往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差が実質的に同じであるとする。各流路抵抗部７０は、上記圧力差が同じとなるように流路抵抗を設定しているため、超電導ケーブル線路１の冷媒循環路６０を並列の回路と等価的に表すことができる。地階に配置された供給機構８０における冷媒の圧送圧力を、１階と２階の高低差を考慮した揚程に相当する圧力Ｐ_０ＭＰａとする。このとき、各流路抵抗部７０における往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差がほぼＰ_０ＭＰａとなる。各流路抵抗部７０における往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差Ｐ_０が全て実質的に同じであるため、各流路抵抗部７０の流路抵抗Ｒ_１１，Ｒ_２１，Ｒ_２２を変えることで、各流路抵抗Ｒ_１１，Ｒ_２１，Ｒ_２２に対応して流れる冷媒流量Ｌ_１１，Ｌ_２１，Ｌ_２２が変わる。ここでは、供給機構８０は、冷媒循環路６０に実質的に一定圧力で冷媒を供給することで、各流路抵抗部７０における往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差をほぼ一定に維持するための機能を果たしている。そのため、供給機構８０は、個々の分岐区間や流路抵抗部の冷媒流量を個別に制御するための機能を持つ必要はない。

流路抵抗部７０は、図４に示すように、超電導導体と常電導リード２１０との導体接続部近傍に配置することが挙げられる。ここでは、流路抵抗部７０は、単位区間Ｓのうち分岐路の遠端（分岐点から見て遠端）に位置する導体接続部近傍に配置している。この分岐路の遠端に流路抵抗部７０を配置することで、流路抵抗部７０を介した往路６０ｇ及び復路６０ｒを構成し易い。流路抵抗部７０は、単位区間Ｓの範囲であればどこに配置してもよく、上記基路に対する遠端部ではなく、単位区間Ｓの途中に配置してもよい。

以下、超電導ケーブル線路１を構成する各構成を述べる。
〔超電導ケーブル〕
超電導ケーブル１００は、図３に示すように、３つのケーブルコア１１０が収納管１２０に収納され、収納管１２０が断熱管１３０に収納された３心一括型のケーブル構造である。代表的なケーブルコア１１０は、中心から順にフォーマ１１１、内側超電導導体１１２、電気絶縁層１１３、外側超電導導体層１１４、保護層１１５を有している。これら各構成部材には、公知の構成・材料を用いることができる。例えば、内側超電導導体１１２及び外側超電導導体１１４は、酸化物超電導体を備えるテープ状線材、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導テープ線（Ａｇ−Ｍｎシース線）を単層又は多層に螺旋状に巻回した構成が挙げられる。その他、ＲＥ１２３系薄膜線材（ＲＥ：希土類元素、例えばＹ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ等）も内側超電導導体１１２及び外側超電導導体１１４に利用できる。電気絶縁層１１３は、クラフト紙等の絶縁紙テープや、クラフト紙とプラスチックとを複合した半合成絶縁テープ、例えば、ＰＰＬＰ（住友電気工業株式会社の登録商標）といったテープ状の絶縁性材料を巻回した構成が挙げられる。断熱管１３０は、コルゲート管からなる内管１３１と外管１３２とを備え、両管１３１，１３２の間が真空引きされている。

本実施形態では、各ケーブルコア１１０と収納管１２０との間の空間及び収納管１２０と断熱管１３０との間の空間が、それぞれ冷媒流路である内側流路１２３ａ及び外側流路１３３ａとなる。内側流路１２３ａは、超電導導体を有するケーブルコア１１０の外方を囲んでおり、外側流路１３３ａは、内側流路１２３ａの外方を囲んだ状態であり、両流路１２３ａ，１３３ａは互いに同心状に区画されている。ここでは、内側流路１２３ａを往路とし、外側流路１３３ａを復路としており、両流路１２３ａ，１３３ａに冷媒が充填される。

〔冷媒循環路・分岐流路〕
超電導ケーブル線路１は、超電導導体を冷却する冷媒の流路として往路６０ｇ及び復路６０ｒから構成される冷媒循環路６０を備える。往路６０ｇは、超電導ケーブル１００の内側流路１２３ａ（図３）に相当し、復路６０ｒは、超電導ケーブル１００の外側流路１３３ａ（図３）に相当する。超電導ケーブル(ここでは、コア４１，４２，４３)が複数の分岐路を構成することにより、冷媒循環路６０も上記分岐路に対応して複数の分岐流路６０ｂを構成する。分岐流路６０ｂも、往路６０ｇ及び復路６０ｒから構成される。

〔供給機構〕
超電導ケーブル線路１は、冷媒循環路６０を構築する供給機構８０を備える（図１参照）。供給機構８０は、タンク８１、冷凍機８２、ポンプ８３を備える。タンク８１は、断熱容器で構成されており、冷媒を貯蔵する。冷凍機８２は、タンク８１に貯蔵された冷媒を冷却する。ポンプ８３は、タンク８１に貯蔵された冷媒を超電導ケーブルに供給し、超電導ケーブル線路１に冷媒を循環させる。超電導ケーブル線路１を循環した冷媒は、タンク８１に戻すように構成する。このとき、タンク８１において、供給される冷媒が貯蔵される供給槽と、冷却に利用され戻ってきた冷媒が貯蔵される回収槽とを分離し、回収槽の冷媒を冷凍機で所定温度に冷却した後、供給槽に戻すように構成することができる。本実施形態では、ポンプ８３は、図１に示すように、上記分岐流路６０ｂが全て集約された地階の集約流路６０ａに集中設置される。ポンプ８３は、冷媒循環路６０に実質的に一定圧力で冷媒を供給可能な仕様であればよく、複数設置してもよい。また、冷媒循環路６０に冷媒を供給するにあたり、ポンプ８３以外に、圧力調整機構を有する圧力調整用タンク８４を別途設けることが挙げられる。この圧力調整用タンク８４で圧力調整を行い、ポンプ８３で冷媒循環路６０に冷媒を送り出すことで、冷媒循環路６０に実質的に一定圧力で冷媒を安定して送り出し易い。この圧力調整用タンク８４は、例えば、ポンプ８０と集約流路６０ａとの間に設けることが挙げられる。なお、供給機構の設備構成は、上述した構成に限定されるものではなく、超電導ケーブル線路に適用可能な供給機構（設備構成）全てを包括するものである。

〔流路抵抗部〕
流路抵抗部７０は単位区間Ｓに配置される（図１を参照）。流路抵抗部７０を配置することで、図４に示すように、分岐流路６０ｂが流路抵抗部７０を介して往路６０ｇと復路６０ｒとに区画される。ここでは、ケーブルコアの超電導導体と常電導ケーブル２００に繋がる常電導リード２１０との導体接続部近傍に設けられている。流路抵抗部７０は、管状のものが挙げられ、この管の断面積や長さを変えることで、流路抵抗を変えることができる。例えば、流路抵抗部７０を細管とすることで、冷媒が流通し難くなるため、流路抵抗が大きくなる。一方、流路抵抗部７０を太管とすることで、冷媒が流通し易くなり、流路抵抗が小さくなる。または、管の長手方向の形状を変えることで流路抵抗を変えることができる。例えば、管を蛇行させるなど屈曲して配置することで、流路抵抗を変えることができる。流路抵抗部７０は、所定の流路抵抗を有することができれば、形態については問わない。流路抵抗部７０は、単位区間Ｓにおいて、往路６０ｇ及び復路６０ｒの周方向に一つ配置してもよいし、複数配置してもよい。例えば、往路６０ｇ及び６０ｒの周方向に均等に流路抵抗部７０を配置することが挙げられる。

本実施形態では、ケーブルコア１１０の内側超電導導体１１２を往路導体、外側超電導導体１１４を復路導体としている（図３を参照）。よって、各導体接続部には往路導体と復路導体の接続があり、図４に示すように、ケーブルコア１１０の端部を段剥ぎして外側超電導導体１１４及び内側超電導導体１１２が露出され、各導体が常電導リード２１０と編組線２２０で導体接続されている。流路抵抗部７０は、各単位区間の最終端に配置することが挙げられる（図４を参照）。

流路抵抗部７０は、冷媒の流路抵抗を可変自在にする可変機構（図示せず）を備えることもできる。例えば、流路抵抗部７０にバルブを設けることが挙げられる。他に、流路抵抗部７０を、往路６０ｇ及び復路６０ｒにそれぞれ接続される管状の脚部と両脚部の上記接続側と反対側を繋ぐコ字状の管とで構成し、脚部をその軸方向に伸縮するベローズとすることが挙げられる。脚部を軸方向に押圧することで、流路抵抗部７０の長さを変えて流路抵抗を可変とすることができる。

［効果］
本実施形態の構成であれば、流路抵抗部７０が単位区間Ｓを規定することで、流路抵抗部７０の流路抵抗に対応した冷媒流量を単位区間Ｓに流通させることができる。単位区間Ｓにおいて必要な冷却性能が得られるような流路抵抗を有する流路抵抗部７０を設けることで、その流路抵抗に応じた冷媒流量を確保・維持できる。よって、所定の冷却性能を確保・維持できることで、単位区間Ｓに設けられた負荷に対して所望の電流容量を容易に供給できる。また、各流路抵抗部７０を適切に設定すれば、冷媒の供給機構８０による複雑な冷媒制御をしなくとも、冷媒循環路６０に実質的に一定圧力で冷媒を供給するのみで、適切に冷媒循環できる。よって、各常電導リード２１０で必要な電流容量が異なる場合でも、各分岐区間を構成する超電導ケーブルを適切に冷却できる。

＜変形例１−１＞
実施形態１では、３心のケーブルコア４１，４２，４３の数に対応して、３つの単位区間Ｓを形成した（図１を参照）。ケーブルコアの数は適宜変更可能であり、３心超の複数のケーブルコアを一括に収納管に収納した多心構造の超電導ケーブルを用いることが挙げられる。例えば、６心のケーブルコアを用いた場合、各階に３心ずつケーブルコアを分岐させ、各フロア内にさらに３つの分岐路を形成させることもできる。この場合も、各分岐路に対応して流路抵抗部を設けることで、６つの単位区間が形成される。そして、流路抵抗部の流路抵抗を規定することで、各単位区間における冷媒流量を確保・維持できる。

＜変形例１−２＞
実施形態１では、冷媒循環路６０の往路６０ｇ及び復路６０ｒについて、超電導導体１１２を有するケーブルコア１１０の外方を囲む内側流路１２３ａと、この内側流路１２３ａの外方を囲む外側流路１３３ａを、それぞれ往路６０ｇ及び復路６０ｒとした超電導ケーブル１００を用いた。つまり、ケーブルコア１１０と内側流路１２３ａと外側流路１３３ａとが同心状に配置された超電導ケーブル１００を用いた。別の形態の超電導ケーブル線路として、図５及び図６に示すように、ケーブルコア１１０と同心状に配置された一側流路と、ケーブルコア１１０と非同心状で一側流路と並列された他側流路とを、それぞれ往路６０ｇ及び復路６０ｒとする超電導ケーブル１００Ａを用いることもできる。変形例１−２の超電導ケーブル線路は、超電導ケーブル１００Ａの構成が実施形態１と異なるだけであり、他の構成は実施形態１と同様であるため、以下の説明は相違点を中心に行う。

超電導ケーブル１００Ａは、図５に示すように、３つのケーブルコア１１０と、これらケーブルコア１１０に並列された収納管１２０と、３つのケーブルコア１１０及び収納管１２０を収納する断熱管１３０とを備える。本変形例では、ケーブルコア１１０と収納管１２０と断熱管１３０とで囲まれる空間及び収納管１２０で形成される空間が、それぞれ冷媒流路である一側流路１２３ｂ及び他側流路１３３ｂとなる。一側流路１２３ｂは、超電導導体１１２を有するケーブルコア１１０の外方を囲んでおり、他側流路１３３ｂは、一側流路１２３ｂの外方を囲むことなく一側流路１２３ｂと並列された状態である。ここでは、一側流路１２３ｂを往路とし、他側流路１３３ｂを復路としており、両流路１２３ｂ、１３３ｂに冷媒が充填される。

本変形例における流路抵抗部７０も、図６に示すように、分岐流路６０ｂのうち単位区間（図示せず）に往路６０ｇと復路６０ｒとを区画するように設けられる。また、超電導導体と常電導リード２１０との導体接続部近傍に設けられている。そして、流路抵抗部７０の流路抵抗を規定することで、冷媒流量を確保・維持することができる。

＜変形例１−３＞
ケーブルコア１１０と同心状に配置された一側流路と、ケーブルコア１１０と非同心状で一側流路と並列された他側流路とを、それぞれ往路６０ｇ及び復路６０ｒとする別の形態の超電導ケーブル１００Ｂを用いることもできる。変形例１−３の超電導ケーブル線路は、超電導ケーブル１００Ｂの構成が実施形態１と異なるだけであり、他の構成は実施形態１と同様であるため、以下の説明は相違点を中心に行う。

超電導ケーブル１００Ｂは、図７に示すように、３つのケーブルコア１１０と、各ケーブルコア１１０を一括して内部に収納する収納管（ここでは第一断熱管）１２０と、第一断熱管１２０の外方を囲むことなく並列された断熱管（ここでは第二断熱管）１３０と、各断熱管１２０，１３０を収納する最外管１４０とを備える。第一断熱管１２０も、第二断熱管１３０と同様に、コルゲート管からなる内管１２１と外管１２２とを備え、両管１２１，１２２の間が真空引きされている。本変形例では、ケーブルコア１１０と第一断熱管１２０との間の空間及び第二断熱管１３０で形成される空間が、それぞれ冷媒流路である一側流路１２３ｂ及び他側流路１３３ｂとなる。一側流路１２３ｂは、超電導導体１１２を有するケーブルコア１１０の外方を囲んでおり、他側流路１３３ｂは、一側流路１２３ｂの外方を囲むことなく一側流路１２３ｂと並列された状態である。ここでは、一側流路１２３ｂを往路とし、他側流路１３３ｂを復路としており、両流路１２３ｂ、１３３ｂに冷媒が充填される。

本変形例における流路抵抗部７０も、図８に示すように、分岐流路６０ｂのうち単位区間（図示せず）に往路６０ｇと復路６０ｒとを区画するように設けられる。また、超電導導体と常電導リード２１０との導体接続部近傍に設けられている。そして、流路抵抗部７０の流路抵抗を規定することで、冷媒流量を確保・維持することができる。本変形例の場合、往路６０ｇと復路６０ｒとを独立して取り扱うことができるため、流路抵抗部７０の設置も行い易い。

＜変形例１−４＞
実施形態１では、断面円形状のケーブルコア１１０を備える超電導ケーブル１００を用いた。別の形態の超電導ケーブルとして、断面フラット形状のケーブルコアを備える超電導ケーブルを用いることもできる（図示せず）。この超電導ケーブルは、例えば、特開２００６−２１０１１１号公報に記載の技術を利用したものである。ここで言う「断面フラット形状のケーブルコア」とは、ケーブルコアの長手方向に対して垂直な断面で見た場合に、幅広（フラット）形状であるケーブルコアのことである。超電導ケーブル以外の構成は実施形態１と同様である。断面フラット形状のケーブルコアを用いることで、ケーブルコアを屈曲させ易い。

＜変形例１−５＞
実施形態１では、ケーブルコア１１０の内側超電導導体１１２を往路導体、外側超電導導体１１４を復路導体とした超電導ケーブル１００を用いた（図３，図４参照）。別の形態の超電導ケーブルとして、図９に示すように、単心のケーブルコア１１０をそれぞれ断熱管１２０,１３０に収納する超電導ケーブル１００Ｃを用いる形態が挙げられる。このとき、一方のケーブルコア１１０の内側超電導導体１１２を往路導体とし、他方のケーブルコア１１０の内側超電導導体１１２を復路導体として用いる。このとき、両ケーブルコア１１０の外側導体層１１６は超電導導体ではない。ここでは、説明の便宜上、往路導体用のケーブルコア１１０と復路導体用のケーブルコア１１０とを一対としたケーブル構成を図示するが、図１に対応させた場合、この一対としたケーブルのコアが往路導体用、復路導体用それぞれ３心で構成される。

本変形例では、一方のケーブルコア１１０と第一断熱管１２０との間の空間を一側流路１２３ｂ（往路）とし、他方のケーブルコア１１０と第二断熱管１３０との間の空間を他側流路１３３ｂ（復路）としている。この場合、導体の往路及び復路は、冷媒流路の往路及び復路と対にすることが好ましい。流路抵抗部７０は、図１０に示すように、超電導導体と常電導リード２１０との導体接続部近傍で、往路６０ｇと復路６０ｒとを接続して構成される。本変形例では、往路導体と復路導体とを独立して取り扱うことができ、さらに往路６０ｇと復路６０ｇとも独立して扱うことができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、超電導ケーブルの分岐路の数に対応したケーブルコア４１，４２，４３を集約して一群の断熱管に並列して収納し、各コアの数に対応して単位区間Ｓを形成した超電導ケーブル線路１を説明した（図１を参照）。別の形態の超電導ケーブル線路２として、図１１に示すように、複数の個別に用意した分岐コア部４０ｂを、コア接続部４０ｃを介して接続する形態が挙げられる。

図１１は、実施形態２の超電導ケーブル線路２の模式構成図であり、実施形態１と同様に、データセンターのようなビル内における大容量の給電の例を示す（ビルの外観は省略）。まず、ケーブルコアの配置形態を説明する。地階の終端接続部３００から１階までの間におけるコア（ここでは、基となる集約コア部４０ａ）と、個別に用意した２つのコアとをコア接続部４０ｃで接続して、各コアをそれぞれ１階と２階に分岐させる。２階に分岐させたコア（分岐コア部４０ｂ）は、さらに２階のフロア内で個別に用意した２つのコアとコア接続部４０ｃで接続して、各コアをフロア内で分岐させる。また、２階のフロア内で分岐させた一方のコア（分岐コア部４０ｂ）は、さらに個別に用意した２つのコアとコア接続部４０ｃで接続して、各コアを分岐させる。つまり、本実施形態では、コア接続部４０ｃを介して、一つの基コア部を分岐して分岐コア部を形成し、この分岐コア部をさらに基路として分岐コア部を形成する、ということを繰り返している。コア接続部４０ｃを用いて個別に用意したコアを接続することで、複数の分岐路を有する超電導ケーブル線路を構築し易い。

コア接続部４０ｃは、ケーブルコアの端部を段剥ぎするなどして露出させた内側超電導導体及び外側超電導導体を電気的に接続する部材で、かつ所定の絶縁性能を有するための絶縁部材が含まれる。コア接続部４０ｃには、公知の接続構造が好適に利用できる。例えば、特開２０１３−２７１７８号公報に記載の構成を利用することができる。具体的には、複数の接続対象の各々が挿入される差込口を有する接続ユニットであって、複数の接続対象を電気的に接続するための導電部材である導電ブロックを備える。差込口に各超電導導体を差し込み、導電ブロックに形成された複数の凹部に各超電導導体を差し込むことで、各超電導導体が導電ブロックに接続されて電気的に接続できる。接続ユニットにおける各差込口の数と設ける向きは適宜選択できる。

次に、上述した各分岐コア部４０ｂを冷却する冷媒の循環路について説明する。超電導ケーブル線路２には、実施形態１と同様に、超電導ケーブルのケーブルコアを極低温に冷却する冷媒循環路６０が形成されている。本実施形態では、各分岐コア部４０ｂによって分岐路が構成されており、この分岐路に対応して冷媒循環路６０も分岐流路６０ｂを構成する。図１１における地階と１階との間における集約コア部４０ａを冷却する冷媒流路を基路とし、１階及び２階に分岐された分岐コア部４０ｂを冷却する冷媒流路が分岐流路６０ｂとなる。そして、２階に分岐された分岐コア部４０ｂを冷却する分岐流路６０ｂをさらに基路として、２階のフロア内に分岐された各分岐コア部４０ｂを冷却する冷媒流路が分岐流路６０ｂとなる。この基路と分岐流路との関係を繰り返して、冷媒循環路６０が構成される。

本実施形態においても、分岐流路６０ｂの途中に流路抵抗部７０が配置されている。この流路抵抗部７０によって単位区間Ｓが規定される。ここでは、１階に分岐された分岐コア部４０ｂを冷却する分岐流路６０ｂと、２階のフロア内に分岐された分岐コア部４０ｂのうち、その分岐コア部４０ｂが基路となることがない分岐コア部４０ｂを冷却する分岐流路６０ｂが単位区間Ｓである。つまり、単位区間Ｓは分岐路の数に対応して形成され、単位区間Ｓは１階に１つ及び２階に３つの合計４つ形成される。流路抵抗部７０を備えることで、流路抵抗部７０の流路抵抗に対応した冷媒流量を単位区間Ｓに流通させることができ、必要な冷却性能が得られるように流路抵抗を設定すれば、その流路抵抗に応じた冷媒流量を確保することができる。流路抵抗部７０や、その他の構成については、実施形態１と同様である。

流路抵抗部７０を介した往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差を、各単位区間Ｓで実質的に同じとしたときに、超電導ケーブル２を流れる冷媒の流れを、図１２に基づいて説明する。図１２は、図１１の超電導ケーブル線路２の冷媒循環路６０を回路的に図示しており、往路６０ｇを太線、復路６０ｒを細線で示す。ここでも、往路６０ｇ及び復路６０ｒに冷媒が流れる際の圧力損失が、流路抵抗部７０での圧力損失よりも十分に小さく、各流路抵抗部７０を介した往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差が実質的に同じであるとする。各流路抵抗部７０は、上記圧力差が同じとなるように流路抵抗を設定しているため、超電導ケーブル線路２の冷媒循環路６０を並列の回路と等価的に表すことができる。よって、実施形態１と同様に、地階に配置された供給機構８０における冷媒の圧送圧力を、１階と２階の高低差を考慮した揚程に相当する圧力Ｐ_０ＭＰａとするとき、各流路抵抗部７０における往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差がほぼＰ_０ＭＰａとなる。各流路抵抗部７０における往路６０ｇと復路６０ｒとの間の圧力差Ｐ_０が全て実質的に同じであるため、各流路抵抗部７０の流路抵抗Ｒ_１１，Ｒ_２１，Ｒ_２２，Ｒ_２３を変えることで、各流路抵抗Ｒ_１１，Ｒ_２１，Ｒ_２２，Ｒ_２３に対応して流れる冷媒流量Ｌ_１１，Ｌ_２１，Ｌ_２２，Ｌ_２３が変わる。つまり、基路と分岐流路の関係を繰り返すことで分岐流路が多数となった場合でも、供給機構８０における一定圧力の冷媒供給で、各分岐流路において所定の冷媒流量を確保することができる。

＜実施形態３＞
実施形態３では、１本のケーブルコアで同軸状の多層に積層されている超電導導体を径方向に複数群に分割して各階に分岐する形態が挙げられる。ここでは、フォーマ上に順に、第一超電導導体、第一電気絶縁層、第二超電導導体、第二電気絶縁層、第三超電導導体、第三電気絶縁層の３つに区分している。各超電導導体を構成する超電導線材の層数は、単数でも複数でも構わない。各超電導導体及び電気絶縁層の長さは、終端接続部３００から各分岐路が形成される分岐点までの間の長さに対応したものを工場で製造し、現場で設置する。

図１３は、実施形態３の超電導ケーブル線路３の模式構成図であり、実施形態１と同様に、データセンターのようなビル内における大容量の給電の例を示す（ビルの外観は省略）。まず、ケーブルコアの配置形態を説明する。地階の終端接続部３００から１階までの間のケーブルコア１１０_{ｉ＋ｍ＋ｏ}は、上記第一超電導導体〜第三超電導導体及び第一電気絶縁層〜第三電気絶縁層を備える。多層の超電導導体及び電気絶縁層のうち外層の第三電気絶縁層を除去して第三超電導導体をケーブルコア１１０_{ｉ＋ｍ＋ｏ}から引き出し、第三超電導導体と１階に配設するケーブルコア１１０ｏの超電導導体とを超電導線材接続部１１２ｃによって接続して分岐させる。また、第一超電導導体・第一電気絶縁層及び第二超電導導体・第二電気絶縁層を備えるケーブルコア１１０_ｉ＋ｍを２階に分岐させる。２階に分岐させたケーブルコア_ｉ＋ｍから第二電気絶縁層を除去して第二超電導導体を引出し、かつ第一電気絶縁層を除去して第一超電導導体を引出す。この引き出した第二超電導導体及び第一超電導導体と、２階のフロア内に配設するケーブルコア１１０ｍ，１１０ｉのそれぞれの超電導導体とを超電導線材接続部１１２ｃによって接続して分岐させる。ケーブルコア１１０ｉは、２階に分岐させたケーブルコア_ｉ＋ｍから第二電気絶縁層を除去して第二超電導導体を引出し、第一電気絶縁層は除去せずに第一超電導導体及び第一電気絶縁層をそのまま引き延ばして構成してもよい。以上より、各層の超電導導体及び電気絶縁層が各分岐路を構成した状態となる。

次に、上述した各分岐路を冷却する冷媒の循環路について説明する。超電導ケーブル線路３には、実施形態１と同様に、超電導ケーブルのケーブルコアを極低温に冷却する冷媒循環路６０が形成されている。本実施形態では、各超電導導体及び電気絶縁層が引き出されて分岐路が構成されており、この分岐路に対応して冷媒循環路６０も分岐流路６０ｂを構成する。本実施形態では、図１３における地階と１階との間におけるケーブルコア１１０_{ｉ＋ｍ＋ｏ}を冷却する冷媒流路を基路とし、１階に分岐されたケーブルコア１１０ｏを冷却する冷媒流路と、２階に分岐されたケーブルコア_ｉ＋ｍを冷却する冷媒流路とが分岐流路６０ｂとなる。そして、２階に分岐されたケーブルコア_ｉ＋ｍを基路として、２階のフロア内に分岐されたケーブルコア１１０ｍ，１１０ｉの各々を冷却する冷媒流路が分岐流路６０ｂとなる。

本実施形態においても、分岐流路６０ｂの途中に流路抵抗部７０が配置されている。この流路抵抗部７０によって単位区間Ｓが規定される。ここでは、分岐流路６０ｂのうち、１階に分岐されたケーブルコア１１０ｏを冷却する分岐流路６０ｂと、２階のフロア内に分岐されたケーブルコア１１０ｍ，１１０ｉの各々を冷却する分岐流路６０ｂとが単位区間Ｓである。流路抵抗部７０を備えることで、流路抵抗部７０の流路抵抗に対応した冷媒流量を単位区間Ｓに流通させることができ、必要な冷却性能が得られるように流路抵抗を設定すれば、その流路抵抗に応じた冷媒流量を確保することができる。流路抵抗部７０や、その他の構成については、実施形態１と同様である。

＜変形例３−１＞
実施形態３では、１本のケーブルコアで同軸状の多層に積層されている超電導導体を径方向に複数群に分割して各階に分岐する超電導ケーブル線路３を説明した。別の形態の超電導ケーブルとして、超電導導体を１層として積層状態とはせず、この１層の超電導導体を周方向に分割する形態が挙げられる。例えば、特許文献１（特開２００８−１７４１０７号公報）に記載の超電導ケーブルの構成が利用できる。

変形例３−１の超電導導体は、超電導線材を周方向に３等分し、１／３ずつ超電導線材の長さを、終端接続部３００から各分岐路が形成される分岐点までの間に対応した長さとする。つまり、超電導導体の先端側に向かって、段階的に超電導線材の本数が少なくなった導体構造となっている。これら各階の分岐区間に対応した長さの１／３ずつの超電導線材を、各階に分岐させる。１階と２階との間では、フォーマの外周に超電導線材で覆われない間引き領域が生じる。この間引き領域のケーブルコアは曲げなどの機械履歴に対する性能が低下する虞があるため、ダミー線を設けて機械的性能としては全周超電導線材で巻回された状態に近くすることが好ましい。ダミー線には、超電導線材よりも安価な常電導線材やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などの絶縁部材が挙げられる。

＜実施形態４＞
実施形態４では、複数の電源から電力を供給する形態が挙げられる。図１４は、実施形態４の超電導ケーブル線路４の模式構成図であり、メガソーラーから電力を供給する例を示す。数千枚以上の太陽光パネルを有するメガソーラーから電力を供給する場合、各太陽光パネルで発電した電力を集電箱などに集電してから、変圧器で電圧を変えて負荷側に供給する。ここで集電した電力の送電として、低電圧・大電流で最寄りの変電所まで送電するために超電導ケーブルを適用することが挙げられる。太陽光発電の場合は、発電が昼間に限定され、超電導ケーブルにとって負荷率が低いことが問題となる。集電に至るまでの送電効率を高めるために、できるだけ多くの範囲まで超電導ケーブルを適用することが望まれる。この場合、超電導ケーブル線路は多くの分岐路で構成される。よって、この各太陽光パネルで発電した電力を、超電導ケーブルを用いて集電箱へ送電することを考えたとき、各太陽光パネルと集電箱との間の超電導ケーブルを適切に冷却する必要があり課題であった。そこで、実施形態１〜３の超電導ケーブル線路を利用することで、各超電導ケーブルを適切に冷却することができる。

他に、実施形態１や実施形態２、実施形態４で用いた超電導ケーブルは、いわゆる低温絶縁型の超電導ケーブルであるが、この低温絶縁型の超電導ケーブルを、常温絶縁型の超電導ケーブルに置換することもできる。常温絶縁型の超電導ケーブルでは、電気絶縁層を、超電導導体の直上ではなく、例えば、図３に示す超電導ケーブルの場合は断熱管の外周に設けている。

上述した各実施形態の超電導ケーブル線路は、往路及び復路に冷媒が流れる際の圧力損失などの流路抵抗部以外での圧力損失が十分に小さい。つまり、超電導ケーブル線路における全圧力損失のうち、流路抵抗部での圧力損失が支配的である。そのためには、冷媒流路が比較的短距離に設けられる超電導ケーブル線路に特に有効である。また、超電導ケーブルによる交流損失を考慮する必要なく、熱損失が比較的安定する直流送電に適用する超電導ケーブル線路に有効である。

本発明の超電導ケーブル線路は、データセンターやビルなどの建築物や、スマートグリッドなどにおける給電システムに好適に利用することが期待される。

１，２，３，４ 超電導ケーブル線路
Ｓ 単位区間
１０ 垂直線路部
２０ 水平線路部
４０ａ 集約コア部 ４１ 第一コア ４２ 第二コア ４３ 第三コア
４０ｂ 分岐コア部 ４０ｃ コア接続部
６０ 冷媒循環路 ６０ｂ 分岐流路
６０ｇ 往路 ６０ｒ 復路 ６０ａ 集約流路
７０ 流路抵抗部
８０ 供給機構
８１ タンク ８２ 冷凍機 ８３ ポンプ ８４ 圧力調整タンク
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 超電導ケーブル
１１０，１１０Ｂ，１１０_{ｉ＋ｍ＋ｏ}，１１０_ｉ＋ｍ，１１０ｉ，１１０ｍ，１１０ｏ ケーブルコア
１１１ フォーマ
１１２ 内側超電導導体
１１３ 電気絶縁層
１１４ 外側超電導導体 １１５ 保護層 １１６ 外側導体層
１２０ 収納管（第一断熱管） １２１ 内管 １２２ 外管
１２３ａ 内側流路 １２３ｂ 一側流路
１３０ 断熱管（第二断熱管） １３１ 内管 １３２ 外管
１３３ａ 外側流路 １３３ｂ 他側流路
１４０ 最外管
１１２ｃ 超電導線材接続部
２００ 常電導ケーブル ２１０ 常電導リード ２２０ 編組線
３００ 終端接続部

Claims (8)

1. 超電導導体を有する超電導ケーブルと、
   前記超電導導体を冷却する冷媒の循環路で、一つの基路から分岐される複数の分岐流路を有する冷媒循環路と、
   前記冷媒循環路に冷媒を供給する供給機構と、
   前記分岐流路の途中に配置される流路抵抗部とを備え、
   前記流路抵抗部は、
   前記分岐流路を、該流路抵抗部に流入する冷媒の流路である往路と、該流路抵抗部から流出する冷媒の流路である復路とに区画し、
   該流路抵抗部を介して前記往路と前記復路に流れる冷媒流量が冷媒の流通方向に実質的に一様である単位区間を規定する超電導ケーブル線路。
2. 前記流路抵抗部は、前記単位区間において所定の流量の冷媒が流れるように前記往路と前記復路との間の圧力差を規定する請求項１に記載の超電導ケーブル線路。
3. 前記圧力差が、前記各単位区間で実質的に同じである請求項２に記載の超電導ケーブル線路。
4. 前記超電導導体と電気的に接続される常電導リードを備え、
   前記流路抵抗部は、前記超電導導体と前記常電導リードとの導体接続部近傍に配置される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
5. 前記供給機構は、前記分岐流路が全て集約された集約流路に配置されており、
   前記冷媒を貯蔵するタンクと、
   前記冷媒を冷却する冷凍機と、
   前記冷凍機で冷却した冷媒を前記冷媒循環路に圧送する圧送機構とを備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
6. 前記流路抵抗部は、前記冷媒の流路抵抗を可変自在にする可変機構を備える請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
7. 前記冷媒循環路は、前記超電導導体の外方を囲む内側流路と、前記内側流路の外方を囲む外側流路とを備え、
   前記内側流路及び前記外側流路の一方が前記往路、他方が前記復路として利用される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
8. 前記冷媒循環路は、前記超電導導体の外方を囲む一側流路と、前記一側流路の外方を囲むことなく前記一側流路と並列される他側流路とを備え、
   前記一側流路及び前記他側流路の一方が前記往路、他方が前記復路として利用される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。

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