(57)【要約】【課題】液体冷媒を外部に放出することなく、液体冷媒の体積膨張に伴う圧力上昇を抑制できる超電導ケーブル線路を提供する。【解決手段】超電導導体層を有する導体部と、前記導体部を冷却する液体冷媒の冷媒流路を内包する断熱管とを有する超電導ケーブルと、前記冷媒流路と連通し、気相及び前記液体冷媒と一連の液相を有する容器とを備え、前記冷媒流路内の前記液体冷媒が体積膨張したときの膨張量をΔＶとし、前記容器において、許容圧力をＰｍａｘ、前記膨張量ΔＶに伴い前記液相が増加した後の圧力をＰｙとするとき、前記気相は、Ｐｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備える超電導ケーブル線路。【選択図】図１
2020087878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体層を有する導体部と、前記導体部を冷却する液体冷媒の冷媒流路を内包する断熱管とを有する超電導ケーブルと、
前記冷媒流路と連通し、気相及び前記液体冷媒と一連の液相を有する容器とを備え、
前記冷媒流路内の前記液体冷媒が体積膨張したときの膨張量をΔＶとし、
前記容器において、許容圧力をＰｍａｘ、前記膨張量ΔＶに伴い前記液相が増加した後の圧力をＰｙとするとき、
前記気相は、Ｐｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備える超電導ケーブル線路。
【請求項２】
前記超電導ケーブルの端部に配置される接続部を備え、
前記接続部は、前記断熱管に連結され、前記冷媒流路と連通する冷媒槽を備え、
前記容器は、前記冷媒槽で構成されている請求項１に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項３】
前記液体冷媒を冷却する冷却機構を備え、
前記冷却機構は、前記液体冷媒を貯留する貯留槽を備え、
前記容器は、前記貯留槽で構成されている請求項１に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項４】
前記容器の初期圧力をＰｘとするとき、
前記初期圧力Ｐｘに対する前記許容圧力Ｐｍａｘの比Ｐｍａｘ／Ｐｘが３以下であり、
前記初期体積ＶＧｘは、前記膨張量ΔＶに対して１．５倍以上を満たす請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項５】
前記容器は複数設けられ、
前記容器における前記気相同士は独立しており、
前記容器の各体積をＶｍとするとき、
前記膨張量ΔＶは、前記容器の各体積Ｖｍに応じて膨張量ΔＶｍに分配され、
分配された前記膨張量ΔＶｍに伴い前記液相が増加した後の前記各容器の圧力をＰｙとするとき、
前記各容器における前記気相は、Ｐｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項６】
前記気相に連通自在の第二の気相を有する圧力調整容器と、
前記気相内の圧力を測定する圧力センサと、
前記容器と前記圧力調整容器との間に設けられ、前記圧力センサで得られた圧力が所定値に達した場合に、前記気相と前記第二の気相とを連通する開閉弁とを備え、
前記気相と前記第二の気相とが連通した状態で、前記膨張量ΔＶに伴い前記液相が増加した後の前記容器及び前記圧力調整容器の圧力をＰｙ、前記容器及び前記圧力調整容器のうち最も許容圧力の低い容器の許容圧力Ｐｍａｘとするとき、
前記気相及び前記第二の気相は、合計でＰｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項７】
前記液体冷媒を冷却する冷却機構と、
前記気相の圧力を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで得られた圧力が所定値に達した場合、前記冷媒流路内の液体冷媒の温度を下げるように前記冷却機構を制御する温度制御部とを備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超電導ケーブル線路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、超電導ケーブルと冷却システムとを備える超電導ケーブルシステムが開示されている。超電導ケーブルは、超電導導体層を有する超電導導体部と、超電導導体部を収容する断熱管とを備える。冷却システムは、断熱管内に液体冷媒を供給し、断熱管と共に冷媒流路の一部を構成する。この超電導ケーブルシステムは、圧力調整タンクと逃し弁とを備える。圧力調整タンクは、冷媒流路の冷媒圧力が上昇した異常時に、冷媒流路の液体冷媒が流入する。逃し弁は、冷媒流路と圧力調整タンクとの間に介在され、冷媒流路の冷媒圧力に応じて開閉する。
【０００３】
特許文献２には、超電導ケーブルの端末とブッシングと冷媒槽とを備える超電導ケーブルの端末構造が開示されている。ブッシングは、超電導ケーブルに備わる超電導導体層に接続されて極低温側から常温側に電気的導通を確保する。冷媒槽は、超電導ケーブルの端末とブッシングとを収容する。この冷媒槽は、極低温側に液体冷媒層と、常温側に気体冷媒層とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１００２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、液体冷媒の体積膨張に伴う冷媒流路の圧力上昇時に、液体冷媒を圧力調整タンクに流入させることで、圧力上昇を抑制している。しかし、特許文献１では、上記圧力が所定値を超えるときには、液体冷媒を外部に放出している。液体冷媒を外部に放出すると、圧力調整タンクを介して冷媒流路の圧力が低下したり、水分等の異物が混入したりする虞がある。
【０００６】
特許文献２に記載の技術では、冷媒流路を構成する冷媒槽に気体状態が維持される気体冷媒層を備えることで、液体冷媒の圧力を所定値に保っている。しかし、特許文献２では、液体冷媒の体積膨張に伴う冷媒流路の圧力上昇時に、圧力上昇を抑制できない虞がある。
【０００７】
そこで、本開示は、液体冷媒を外部に放出することなく、液体冷媒の体積膨張に伴う圧力上昇を抑制できる超電導ケーブル線路を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る超電導ケーブル線路は、
超電導導体層を有する導体部と、前記導体部を冷却する液体冷媒の冷媒流路を内包する断熱管とを有する超電導ケーブルと、
前記冷媒流路と連通し、気相及び前記液体冷媒と一連の液相を有する容器とを備え、
前記冷媒流路内の前記液体冷媒が体積膨張したときの膨張量をΔＶとし、
前記容器において、許容圧力をＰｍａｘ、前記膨張量ΔＶに伴い前記液相が増加した後の圧力をＰｙとするとき、
前記気相は、Ｐｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の超電導ケーブル線路は、液体冷媒を外部に放出することなく、液体冷媒の体積膨張に伴う圧力上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態１の超電導ケーブル線路の一部を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態１の超電導ケーブル線路に備わる超電導ケーブルの一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態１の超電導ケーブル線路に備わる容器の初期体積を求めるグラフである。
【図４】図４は、実施形態１の超電導ケーブル線路の全体の一例を模式的に示す説明図である。
【図５】図５は、実施形態１の超電導ケーブル線路の全体の別の一例を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態１の超電導ケーブル線路の全体の更に別の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、実施形態２の超電導ケーブル線路の一部を模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、実施形態３の超電導ケーブル線路の一部を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１２】
（１）本開示の実施形態に係る超電導ケーブル線路は、
超電導導体層を有する導体部と、前記導体部を冷却する液体冷媒の冷媒流路を内包する断熱管とを有する超電導ケーブルと、
前記冷媒流路と連通し、気相及び前記液体冷媒と一連の液相を有する容器とを備え、
前記冷媒流路内の前記液体冷媒が体積膨張したときの膨張量をΔＶとし、
前記容器において、許容圧力をＰｍａｘ、前記膨張量ΔＶに伴い前記液相が増加した後の圧力をＰｙとするとき、
前記気相は、Ｐｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備える。
【００１３】
本開示の超電導ケーブル線路は、液体冷媒の冷媒流路と連通する容器に所定の初期体積の気相を備える。そのため、本開示の超電導ケーブル線路は、冷媒流路内の液体冷媒の体積膨張に伴い冷媒流路内の圧力が上昇した際、その圧力を気相で緩和できる。冷媒流路内の液体冷媒が体積膨張して圧力が上昇すると、液体冷媒と一連に存在する容器内の液相が増加し、気相が圧縮される。気相の初期体積は、圧縮されたときの圧力が容器の許容圧力以下を満たすように設定されている。つまり、気相の初期体積は、圧縮された圧力でも容器が損傷しないように設定されている。よって、本開示の超電導ケーブル線路は、液体冷媒を外部に放出することなく、圧力上昇を抑制できる。圧力上昇を抑制できることで、超電導ケーブル線路の構成部材の損傷を抑制できる。
【００１４】
（２）本開示の超電導ケーブル線路の一例として、
前記超電導ケーブルの端部に配置される接続部を備え、
前記接続部は、前記断熱管に連結され、前記冷媒流路と連通する冷媒槽を備え、
前記容器は、前記冷媒槽で構成されていることが挙げられる。
【００１５】
超電導ケーブル線路を構築する場合、超電導ケーブルの端部に接続部を備える。接続部は、端末接続部及び中間接続部を含む。端末接続部は、送電線路の終端で超電導ケーブルと他の電力機器（例えば、常電導ケーブル）とを接続するために設けられる。中間接続部は、送電線路の途中に超電導ケーブル同士を接続するために設けられる。接続部は、通常、導体部の端部を収容する冷媒槽を備える。本開示の超電導ケーブル線路では、所定の初期体積の気相を備える容器が冷媒槽で構成されている。つまり、容器は、超電導ケーブル線路の構成部材で構成されている。よって、本開示の超電導ケーブル線路は、既存の超電導ケーブル線路の構成部材に簡易な改変を施して利用することで、所定の初期体積の気相を確保し易い。
【００１６】
（３）本開示の超電導ケーブル線路の一例として、
前記液体冷媒を冷却する冷却機構を備え、
前記冷却機構は、前記液体冷媒を貯留する貯留槽を備え、
前記容器は、前記貯留槽で構成されていることが挙げられる。
【００１７】
超電導ケーブル線路を構築する場合、液体冷媒を冷却する冷却機構を備える。冷却機構は、通常、液体冷媒を貯留する貯留槽を備える。本開示の超電導ケーブル線路では、所定の初期体積の気相を備える容器が貯留槽で構成されている。つまり、容器は、超電導ケーブル線路の構成部材で構成されている。よって、本開示の超電導ケーブル線路は、既存の超電導ケーブル線路の構成部材に簡易な改変を施して利用することで、所定の初期体積の気相を確保し易い。
【００１８】
（４）本開示の超電導ケーブル線路の一例として、
前記容器の初期圧力をＰｘとするとき、
前記初期圧力Ｐｘに対する前記許容圧力Ｐｍａｘの比Ｐｍａｘ／Ｐｘが３以下であり、
前記初期体積ＶＧｘは、前記膨張量ΔＶに対して１．５倍以上を満たすことが挙げられる。
【００１９】
初期圧力に対する許容圧力の比が大きければ、気相の初期体積を大きく確保する必要はない。つまり、気相の初期体積は、冷媒流路内の液体冷媒の膨張量に対して１．５倍未満でもよい。初期圧力に対する許容圧力の比は、容器の構成材料を高強度材料とすれば大きくなる。また、初期圧力に対する許容圧力の比は、容器の壁面を厚くすれば大きくなる。しかし、一般的に、初期圧力に対する許容圧力の比が３超である容器は、非常に重度の圧力対策を備える容器と言える。加えて、高強度材料の使用は、材料の選択肢が制約される。また、壁面の厚肉化は、単位容積当たりの容器の構成材料の使用量の増大や、単位容積当たりの容器の重量化を招く。一方、初期圧力に対する許容圧力の比が３以下の容器であれば、冷媒流路内の液体冷媒の膨張量に対して一定以上の初期体積を要するものの、容器の構成材料や壁面の厚み等の点で制約が少なく、実用的な容器とできる。
【００２０】
本開示の超電導ケーブル線路は、初期体積が液体冷媒の膨張量に対して１．５倍以上を満たす。よって、本開示の超電導ケーブル線路は、容器の初期圧力に対する許容圧力の比が３以下と小さい場合であっても、流通路内の液体冷媒の体積膨張に伴い上昇した圧力で容器が損傷することを防止できる。一般的に、超電導ケーブル線路の構成部材である冷媒槽や貯留槽は、初期圧力に対する許容圧力の比が３以下である。そのため、本開示の超電導ケーブル線路は、容器が冷媒槽や貯留槽で構成される場合であっても、流通路内の液体冷媒の体積膨張に伴い上昇した圧力で容器が損傷することを防止できる。
【００２１】
（５）本開示の超電導ケーブル線路の一例として、
前記容器は複数設けられ、
前記容器における前記気相同士は独立しており、
前記容器の各体積をＶｍとするとき、
前記膨張量ΔＶは、前記容器の各体積Ｖｍに応じて膨張量ΔＶｍに分配され、
分配された前記膨張量ΔＶｍに伴い前記液相が増加した後の前記各容器の圧力をＰｙとするとき、
前記各容器における前記気相は、Ｐｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備えることが挙げられる。
【００２２】
気相同士が独立するように複数の容器を備えることで、単一の容器を備える場合に比較して、個々の容器の極端な大型化を抑制し易い。気相同士が独立するように複数の容器を備える場合、冷媒流路内の液体冷媒が体積膨張したときの膨張量は、各容器の体積に応じて分配されるからである。膨張量が分配されることで、圧力上昇後の各容器の圧力を低減でき、初期体積を低減し易いからである。
【００２３】
（６）本開示の超電導ケーブル線路の一例として、
前記気相に連通自在の第二の気相を有する圧力調整容器と、
前記気相内の圧力を測定する圧力センサと、
前記容器と前記圧力調整容器との間に設けられ、前記圧力センサで得られた圧力が所定値に達した場合に、前記気相と前記第二の気相とを連通する開閉弁とを備え、
前記気相と前記第二の気相とが連通した状態で、前記膨張量ΔＶに伴い前記液相が増加した後の前記容器及び前記圧力調整容器の圧力をＰｙ、前記容器及び前記圧力調整容器のうち最も許容圧力の低い容器の許容圧力Ｐｍａｘとするとき、
前記気相及び前記第二の気相は、合計でＰｙ≦Ｐｍａｘを満たす初期体積ＶＧｘを備えることが挙げられる。
【００２４】
容器とは別に、開閉弁を介して気相に連通される圧力調整容器を備えることで、容器の極端な大型化を抑制し易い。開閉弁を介して気相に連通される圧力調整容器を備える場合、気相と第二の気相との合計で所定の初期体積を設定できるからである。つまり、気相と第二の気相の各初期体積を低減し易いからである。
【００２５】
（７）本開示の超電導ケーブル線路の一例として、
前記液体冷媒を冷却する冷却機構と、
前記気相の圧力を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで得られた圧力が所定値に達した場合、前記冷媒流路内の液体冷媒の温度を下げるように前記冷却機構を制御する温度制御部とを備えることが挙げられる。
【００２６】
冷媒流路内の液体冷媒の体積膨張は、液体冷媒の温度が上昇することで生じる。そのため、温度制御部によって液体冷媒の温度を下げることで、液体冷媒が体積膨張したときの膨張量が経時的に増大することを抑制できる。よって、気相の初期体積を極端に大きくすることを抑制できる。
【００２７】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。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およ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。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
【００２８】
＜実施形態１＞
図１〜図６を参照して、実施形態１の超電導ケーブル線路１００を説明する。実施形態１の超電導ケーブル線路１００は、容器５を備える点を特徴の一つとする。図１では、容器５の機能を説明するために、超電導ケーブル１の一部と容器５とを図示する。図１では、液体冷媒３の循環路の一部を図示する。図４〜図６では、超電導ケーブル線路１００において、液体冷媒３の循環路全体の例を図示する。図１及び図４〜図６では、分かり易いように、電気的な接続構造の図示は省略している。また、図１及び図４〜図６では、分かり易いように、液体冷媒３の循環路を主として図示している。
【００２９】
≪概要≫
実施形態の超電導ケーブル線路１００は、図１及び図４〜図６に示すように、超電導ケーブル１と、接続部８と、冷却機構９とを備える。超電導ケーブル１は、ケーブル本体部１０と、断熱管２０とを備える。ケーブル本体部１０は、超電導導体層１２Ａを有する導体部１２を備える（図２参照）。この例では、導体部１２は、超電導導体層１２Ａである。断熱管２０は、導体部１２を冷却する液体冷媒３の冷媒流路４を内包する。ここで、冷媒流路４は、導体部１２を冷却する液体冷媒３の充填空間のことである。冷媒流路４は、図１及び図４〜図６において二点鎖線で囲んだ領域である。接続部８は、断熱管２０に連結され、冷媒流路４と連通する冷媒槽８１を備える。冷却機構９は、液体冷媒３を貯留する貯留槽９１を備える。実施形態の超電導ケーブル線路１００は、冷媒流路４と連通し、気相５１及び液体冷媒３と一連の液相５２を有する容器５を備える点を特徴の一つとする。この例では、複数の容器５を備える。そして、容器５は、冷媒槽８１で構成されている。また、別の容器５は、貯留槽９１で構成されている。以下、各構成について詳述する。
【００３０】
≪超電導ケーブル≫
図２を参照して、超電導ケーブル１の一例を説明する。超電導ケーブル１は、ケーブル本体部１０と、断熱管２０とを備える。図２に示す超電導ケーブル１は、３本のケーブル本体部１０が撚り合わされた状態で断熱管２０内に一括に収納された３芯一括型である。なお、図１及び図４〜図６では、超電導ケーブル１における３本のケーブル本体部１０のうち、１本のケーブル本体部１０のみを図示し、他のケーブル本体部１０については図示を省略している。
【００３１】
〔ケーブル本体部〕
この例のケーブル本体部１０は、中心から順にフォーマ１１、超電導導体層１２Ａ（導体部１２）、電気絶縁層１３、外側導電層１４、保護層１５を同軸状に備える。
【００３２】
フォーマ１１は、超電導導体層１２Ａを支持する部材である。フォーマ１１は、中実体で構成されることが挙げられる。中実体のフォーマ１１は、例えば、複数の素線を撚り合わせた撚線や、複数の撚線を更に撚り合わせた複合撚線等が挙げられる。また、フォーマ１１は、中空体で構成されることが挙げられる。中空体のフォーマ１１は、管材等が挙げられる。中空体のフォーマ１１は、フォーマ１１の内部空間を液体冷媒３の冷媒流路４に利用できる（図６）。液体冷媒３の冷媒流路４については、後述する。フォーマ１１の主な構成材料は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の常導電材料が挙げられる。
【００３３】
超電導導体層１２Ａは、フォーマ１１の外周に超電導線材を巻回して形成された線材層を備える。超電導線材は、酸化物超電導体を備えるテープ状線材が挙げられる。超電導線材は、例えば、Ｂｉ２２２３等のビスマス酸化物系銀シース線材や、ＲＥ１２３等の希土類酸化物系薄膜線材等が挙げられる。線材の使用本数や線材層の積層数等は、所定の電力量に応じて適宜選択できる。線材層を多層構造とする場合、線材層間には、絶縁紙等を巻回した層間絶縁層（図示せず）を設けることができる。また、フォーマ１１と超電導導体層１２Ａとの間にクッション層（図示せず）を介在させてもよい。クッション層は、クラフト紙等を巻回することで形成できる。
【００３４】
電気絶縁層１３は、超電導導体層１２Ａとその外部との電気的絶縁を確保する。電気絶縁層１３は、絶縁材からなるテープを超電導導体層１２Ａの外周に巻回して形成された巻回層が挙げられる。絶縁材は、例えば、クラフト紙やＰＰＬＰ（登録商標：ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｐａｐｅｒ）といった半合成紙等の絶縁紙が挙げられる。電気絶縁層１３の内外に半導電層（図示せず）を設けることができる。
【００３５】
外側導電層１４は、超電導導体層１２Ａの外周に電気絶縁層１３を介して設けられる。外側導電層１４は、電気遮蔽や接地に利用される。外側導電層１４は、銅等の常電導材料からなる線材やテープ材等を巻回して形成される巻回層が挙げられる。外側導電層１４は、超電導線材からなる線材やテープ材を巻回して形成してもよい。外側導電層１４が超電導線材からなる場合、外側導電層１４は、交流送電では超電導シールド層に利用できる。
【００３６】
保護層１５は、ケーブル本体部１０の最外周に配置され、その内側に配置された部材（特に超電導導体層１２Ａ）を機械的に保護する。保護層１５は、上述の絶縁紙を外側導電層１４の外周に巻回して積層することで形成される。
【００３７】
〔断熱管〕
断熱管２０は、内管２１と外管２２とを有する真空断熱管である。内管２１及び外管２２は、ステンレス鋼等の金属製のコルゲート管等が挙げられる。断熱管２０は、液体冷媒３の冷媒流路４を内包する。具体的には、ケーブル本体部１０と断熱管２０との間の空間が冷媒流路４となる。更に、フォーマ１１が中空体である場合、フォーマ１１の内部空間も冷媒流路４となる。外管２２の外側には、ビニルやポリエチレン等の防食材から構成される防食層２３を備える。
【００３８】
超電導ケーブル１は、公知の構成を利用できる。この例の超電導ケーブル１は、ケーブル本体部１０が断熱管２０内に収納され、電気絶縁層１３が液体冷媒３により冷却された低温絶縁型の超電導ケーブルである。その他に、常温絶縁型の超電導ケーブルを用いることもできる。常温絶縁型の超電導ケーブルは、フォーマと導体部（超電導導体層）とが断熱管内に収納され、電気絶縁層が断熱管の外周に設けられている。常温絶縁型の超電導ケーブルにおいても、断熱管は、導体部を冷却する液体冷媒の冷媒流路を内包する。
【００３９】
≪接続部≫
接続部８は、図１及び図４〜図６に示すように、超電導ケーブル１の端部に配置される。接続部８は、端末接続部及び中間接続部を含む。この例の接続部８は、端末接続部である。
【００４０】
端末接続部は、送電線路の終端で超電導ケーブル１と他の電力機器（例えば、常電導ケーブル）とを接続するために設けられる。端末接続部では、超電導ケーブル１の端部から３本のケーブル本体部１０がそれぞれ引き出され、各ケーブル本体部１０と常電導機器に繋がる常電導リードとが直接的又は間接的に接続される。この接続箇所は、冷媒槽８１に収納されて、液体冷媒３に浸漬される。冷媒槽８１の外周は、図示しない真空槽で覆われている。常電導リードは、真空槽の外側の常温側へ引き出される。端末接続部は、例えば、特許文献２の構成を利用できる。
【００４１】
中間接続部は、送電線路の途中に超電導ケーブル１同士を接続するために設けられる。中間接続部では、接続する２本の超電導ケーブル１の端部からそれぞれ３本のケーブル本体部１０が引き出され、各ケーブル本体部１０における先端部が段階的に剥ぎ取られて導体部１２が露出される。その露出された導体部１２同士が接続される。この接続箇所は、冷媒槽８１に収納されて、液体冷媒３で浸漬される。冷媒槽８１の外周は、図示しない真空槽で覆われている。中間接続部は、例えば、特開２００７−０８９３４３号公報に記載の構成を利用できる。
【００４２】
接続部８は、断熱管２０に連結される。接続部８には、ケーブル本体部１０の端部が収納される。接続部８は、冷媒槽８１と図示しない真空槽とを備える。冷媒槽８１は、断熱管２０の内管２１に連結される。冷媒槽８１は、冷媒流路４と連通し、液体冷媒３が流通する。真空槽は、断熱管２０の外管２２に連結される。真空槽は、内管２１と外管２２との間に形成される真空層と連通する。図１及び図４〜図６では、液体冷媒３の循環路を形成する内管２１及び冷媒槽８１のみを図示しており、外管２２及び真空槽の図示を省略している。
【００４３】
≪冷却機構≫
冷却機構９は、図１及び図４〜図６に示すように、導管９４を介して冷媒槽８１に連結される。冷却機構９は、冷媒流路４に液体冷媒３を供給する。冷却機構９は、貯留槽９１とポンプ９２と冷凍機９３とを備える（図４〜図６）。貯留槽９１は、液体冷媒３を貯留する。ポンプ９２は、液体冷媒３を圧送する。冷凍機９３は、液体冷媒３を冷却する。図１では、説明の便宜上、貯留槽９１のみを図示している。冷却機構９を含む液体冷媒３の循環路については、後で詳述する。
【００４４】
≪容器≫
容器５は、気相５１と液相５２とを備える。液相５２は、冷媒流路４内の液体冷媒３と一連である。実施形態１の超電導ケーブル線路１００は、容器５に所定の初期体積の気相５１を備える点を特徴の一つとする。
【００４５】
容器５は、冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張に伴い冷媒流路４内の圧力が上昇した際、その圧力を緩和して、圧力上昇を抑制する機能を有する。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇すると、液体冷媒３と一連に存在する容器５内の液相５２が増加し、気相５１が圧縮される。気相５１の初期体積は、圧縮されたときの圧力が容器５の許容圧力以下を満たすように設定されている。つまり、気相５１の初期体積は、圧縮された圧力でも容器５が損傷しないように設定されている。
【００４６】
この例では、冷媒槽８１及び貯留槽９１のそれぞれが、容器５で構成されている。冷媒槽８１で構成される容器５と、貯留槽９１で構成される容器５とは、互いの気相５１同士が独立して存在している。以下、まず、気相５１の初期体積について説明し、その後に、気相５１の初期体積を設定するにあたり、基となる液体冷媒３の膨張量について説明する。
【００４７】
〔気相の初期体積〕
主に図１を参照して、気相５１の初期体積について説明する。この例では、説明の便宜上、図１に示すように、１本の超電導ケーブル１を備え、この超電導ケーブル１の一端部に配置される冷媒槽８１及び貯留槽９１により圧力上昇を抑制する形態を説明する。つまり、この例では、冷媒槽８１及び貯留槽９１の二つの容器５を備える形態を説明する。
【００４８】
冷媒流路４内の液体冷媒３の初期体積をＶｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張した後の膨張後体積をＶｙとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量（Ｖｙ−Ｖｘ）をΔＶとする。
【００４９】
冷媒槽８１で構成される容器５について、圧力及び体積を以下と規定する。許容圧力をＰＡｍａｘとする。初期圧力をＰＡｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量ΔＶに伴い液相５２が増加した後の容器５の圧力をＰＡｙとする。気相５１及び液相５２の合計体積をＶＡとする。気相５１の初期体積をＶＡＧｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇した後の気相５１の体積をＶＡＧｙとする。
【００５０】
貯留槽９１で構成される容器５について、圧力及び体積を以下と規定する。許容圧力をＰＢｍａｘとする。初期圧力をＰＢｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量ΔＶに伴い液相５２が増加した後の容器５の圧力をＰＢｙとする。気相５１及び液相５２の合計体積をＶＢとする。気相５１の初期体積をＶＢＧｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇した後の気相５１の体積をＶＢＧｙとする。
【００５１】
冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇すると、その膨張量ΔＶに伴い、液体冷媒３と一連に存在する容器５内の液相５２が増加する。この例では、二つの容器５（冷媒槽８１及び貯留槽９１）を備える。そのため、膨張量ΔＶは、冷媒槽８１及び貯留槽９１の各体積に応じて分配される。冷媒槽８１で構成される容器５に分配される膨張量をΔＶＡとする。貯留槽９１で構成される容器５に分配される膨張量をΔＶＢとする。このとき、冷媒槽８１及び貯留槽９１のそれぞれに分配される膨張量は、下記数式１及び数式２で求められる。
【００５２】
【数１】
2020087878.tif 000003
【００５３】
上記数式１で求められる膨張量ΔＶＡの増加に伴い、冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１が圧縮される。また、上記数式２で求められる膨張量ΔＶBの増加に伴い、貯留槽９１で構成される容器５の気相５１が圧縮される。冷媒槽８１及び貯留槽９１における各気相５１の圧縮後の体積は、下記数式３及び数式４で求められる。
【００５４】
【数２】
2020087878.tif 000004
【００５５】
上記数式１で求められる膨張量ΔＶＡの増加後の冷媒槽８１の圧力は、ボイルの法則により、下記の数式５で求められる。また、上記数式２で求められる膨張量ΔＶＢの増加後の貯留槽９１の圧力は、ボイルの法則により、下記の数式６で求められる。
【００５６】
【数３】
2020087878.tif 000005
【００５７】
冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１の初期体積は、膨張量ΔＶＡの増加後の圧力ＰＡｙが許容圧力ＰＡｍａｘ以下（ＰＡｙ≦ＰＡｍａｘ）を満たすように設定される。冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１の初期体積は、上記数式３及び数式５を用いて、下記数式７で求められる。同様に、貯留槽９１で構成される容器５の気相５１の初期体積は、膨張量ΔＶＢの増加後の圧力ＰＢｙが許容圧力ＰＢｍａｘ以下（ＰＢｙ≦ＰＢｍａｘ）を満たすように設定される。貯留槽９１で構成される容器５の気相５１の初期体積は、上記数式４及び数式６を用いて、下記数式８で求められる。
【００５８】
【数４】
2020087878.tif 000006
【００５９】
上記数式７及び数式８に示すように、容器５における気相５１の初期体積は、容器５自体の許容圧力及び初期圧力と、冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量とによって求められる。
【００６０】
ここで、冷媒槽８１で構成される容器５における気相５１の圧縮後の圧力は、圧縮前の圧力に対する比をＭとしたとき、数式３及び数式５を用いて、下記数式９で求められる。同様に、貯留槽９１で構成される容器５における気相５１の圧縮後の圧力は、圧縮前の圧力に対する比をＭとしたとき、数式４及び数式６を用いて、下記数式１０で求められる。
【００６１】
【数５】
2020087878.tif 000007
【００６２】
上記数式９及び数式１０を基に、容器５における気相５１の初期体積を求めるグラフを図３に示す。図３のグラフについて、横軸は、初期圧力に対する許容圧力の比を示す。縦軸は、冷媒流路４内の液体冷媒３の膨張量に対する確保すべき気相の初期体積の比を示す。図３のグラフに示すように、容器５の初期圧力に対する許容圧力の比が３以下の場合、気相５１の初期体積は、膨張量に対して１．５倍以上を満たすことが挙げられる。容器５の許容圧力は、容器５の材質や壁面の厚さ等によって決まる。例えば、初期圧力に対する許容圧力の比は、容器５の構成材料を高強度材料とすれば大きくなる。また、初期圧力に対する許容圧力の比は、容器５の壁面を厚くすれば大きくなる。しかし、一般的に、初期圧力に対する許容圧力の比が３超である容器は、非常に重度の圧力対策を備える容器と言える。気相５１の初期体積が膨張量に対して１．５倍以上を満たすことで、容器５の初期圧力に対する許容圧力の比が３以下と小さい場合であっても、上昇した圧力で容器５が損傷することを防止できる。一般的に、超電導ケーブル線路１００の構成部材である冷媒槽８１や貯留槽９１は、初期圧力に対する許容圧力の比が３以下である。そのため、容器５が冷媒槽８１や貯留槽９１で構成される場合であっても、上昇した圧力で容器５が損傷することを防止できる。
【００６３】
〔液体冷媒の膨張量〕
冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量ΔＶは、液体冷媒３の循環路によって変わる。以下、液体冷媒３の循環路ごとに、液体冷媒３の膨張量を説明する。
【００６４】
（循環路の形態１）
図４を参照して、循環路の形態１を説明する。循環路の形態１は、１本の超電導ケーブル１を備え、超電導ケーブル１のケーブル本体部１０と断熱管２０との間に形成された冷媒流路４を往路とし、超電導ケーブル１の端部間を繋ぐ導管９４を復路とする。この例では、１本の超電導ケーブル１の両端部に接続部８を備える。また、この例では、１本の超電導ケーブル１の端部間を繋ぐ導管９４に１つの冷却機構９を備える。冷却機構９は、導管９４の任意の位置に配置できる。容器５は、二つの接続部８の各冷媒槽８１と、１つの冷却機構９の貯留槽９１とのそれぞれで構成されている。
【００６５】
この例では、液体冷媒３は、ポンプ９２により圧送され、冷凍機９３で冷却される。冷却された液体冷媒３は、超電導ケーブル１の一端側（図５の左側）に配置される冷媒槽８１に供給され、断熱管２０内を流通する。断熱管２０内を流通した液体冷媒３は、超電導ケーブル１の他端側（図５の右側）に配置される冷媒槽８１から排出され、導管９４を介して冷却機構９に戻される。冷却機構９に戻された液体冷媒３は、貯留槽９１を通って再び冷凍機９３に送られる。図中の白抜き矢印は、液体冷媒３の流通方向を示す。
【００６６】
この例では、液体冷媒３の膨張量は、１本の超電導ケーブル１における冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張した膨張量とする。つまり、液体冷媒３の膨張量は、図４に示す二点鎖線で囲む領域に存在する液体冷媒３の体積膨張した膨張量とする。液体冷媒３の体積膨張は、主に、導体部１２における通電に伴う温度上昇によって生じるからである。
【００６７】
図４に示す形態では、図４に示す二点鎖線で囲む領域に存在する液体冷媒３の体積膨張した膨張量は、２つの接続部８の各冷媒槽８１と、１つの冷却機構９の貯留槽９１とのそれぞれに分配される。
【００６８】
（循環路の形態２）
図５を参照して、循環路の形態２を説明する。循環路の形態２は、並列された２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂを備え、一方の超電導ケーブル１Ａのケーブル本体部１０と断熱管２０との間に形成された冷媒流路４を往路とし、他方の超電導ケーブル１Ｂのケーブル本体部１０と断熱管２０との間に形成された冷媒流路４を復路とする。並列された２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂのうち、一方の超電導ケーブル１Ａは、通常送電に使用するケーブルであり、他方の超電導ケーブル１Ｂは、通常時は送電を休止しており、通常送電に使用する超電導ケーブル１Ａが事故等で遮断した場合に使用するケーブルである。他方の超電導ケーブル１Ｂは、休止状態であったとしても、一方の超電導ケーブル１Ａが遮断した場合に即座に送電継続ができるように液体冷媒３で冷却される。この例では、２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂのそれぞれの両端部に接続部８を備える。また、この例では、２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂの間にそれぞれ冷却機構９を備える。つまり、この例では、４つの接続部８と、２つの冷却機構９とを備える。容器５は、４つの接続部８の各冷媒槽８１と、２つの冷却機構９の各貯留槽９１とのそれぞれで構成されている。
【００６９】
図５の左側に位置する冷却機構９を第一の冷却機構９Ａ、図５の右側に位置する冷却機構９を第二の冷却機構９Ｂと呼ぶ。この例では、第一の冷却機構９Ａで冷却された液体冷媒３は、導管９４を介して一方（図５の上側）の超電導ケーブル１Ａの一端側に配置される冷媒槽８１に供給され、断熱管２０内を流通する。断熱管２０内を流通した液体冷媒３は、超電導ケーブル１Ａの他端側に配置される冷媒槽８１から排出され、導管９４を介して第二の冷却機構９Ｂに送られる。第二の冷却機構９Ｂに送られた液体冷媒３は、第二の冷却機構９Ｂで冷却され、導管９４を介して他方（図５の下側）の超電導ケーブル１Ｂの一端側に配置される冷媒槽８１に供給され、断熱管２０内を流通する。断熱管２０内を流通した液体冷媒３は、超電導ケーブル１Ｂの他端側に配置される冷媒槽８１から排出され、導管９４を介して再び第一の冷却機構９Ａに戻される。図中の白抜き矢印は、液体冷媒３の流通方向を示す。
【００７０】
この例では、２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂを備える。そして、２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂは、互いに独立した冷却機構９Ａ，９Ｂによって冷却された液体冷媒３によって冷却される。そのため、２本の超電導ケーブル１Ａ，１Ｂにおける各冷媒流路４は連通しているものの、各超電導ケーブル１Ａ，１Ｂの導体部１２における通電に伴う温度上昇は互いに影響を及ぼさない。よって、液体冷媒３の膨張量は、各超電導ケーブル１Ａ，１Ｂにおける冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張した膨張量とする。つまり、液体冷媒３の膨張量は、冷却機構９（９Ａ，９Ｂ）の冷凍機９３を挟んで超電導ケーブル１（１Ａ，１Ｂ）ごとに独立して考える。具体的には、冷凍機９３を挟んだ一方（図５の上側）に存在する液体冷媒３の膨張は、図５の上側に示す二点鎖線で囲む領域に存在する液体冷媒３の体積膨張した膨張量とする。また、冷凍機９３を挟んだ他方（図５の下側）に存在する液体冷媒３の膨張は、図５の下側に示す二点鎖線で囲む領域に存在する液体冷媒３の体積膨張した膨張量とする。
【００７１】
図５に示す形態では、冷凍機９３を挟んだ一方（図５の上側）に存在する液体冷媒３の体積膨張した膨張量は、２つの接続部８の各冷媒槽８１と、第二の冷却機構９Ｂの貯留槽９１とのそれぞれに分配される。また、冷凍機９３を挟んだ他方（図５の下側）に存在する液体冷媒３の体積膨張した膨張量は、２つの接続部８の各冷媒槽８１と、第一の冷却機構９Ａの貯留槽９１とのそれぞれに分配される。
【００７２】
（循環路の形態３）
図６を参照して、循環路の形態３を説明する。循環路の形態３は、１本の超電導ケーブル１を備え、超電導ケーブル１のケーブル本体部１０と断熱管２０との間に形成された冷媒流路４を往路とし、超電導ケーブル１のフォーマ１１（図２）の内部空間に形成された冷媒流路４を復路とする。この例では、１本の超電導ケーブル１の両端部に接続部８を備える。また、この例では、１本の超電導ケーブル１の一方（図６の左側）の端部に冷却機構９を備える。なお、この例では、１本の超電導ケーブル１の他方（図６の右側）の端部には冷凍機とポンプはなく貯留槽９１のみを備える。そして、容器５は、二つの接続部８の各冷媒槽８１と、２つの貯留槽９１とのそれぞれで構成されている。
【００７３】
この例では、液体冷媒３は、ポンプ９２により圧送され、冷凍機９３で冷却される。冷却された液体冷媒３は、超電導ケーブル１のフォーマ１１内の内部空間に一端側（図６の左側）から供給される。その後、超電導ケーブル１のフォーマ１１の他端側（図６の右側）から超電導ケーブル１の他端側（図６の右側）に配置される冷媒槽８１に排出され、導管９４を介して超電導ケーブル１の他方（図６の右側）の端部に配置される貯留槽９１に送られる。貯留槽９１内の液体冷媒３は、超電導ケーブル１のケーブル本体部１０と断熱管２０との間に形成された冷媒流路４に繋がる導管９４を介してケーブル本体部１０と断熱管２０との間を流れ、超電導ケーブル１の一端側（図６の左側）に配置される冷媒槽８１に排出され、再度冷却機構９に戻される。なお、往路と復路のそれぞれに流れる液体冷媒３が混在しないように、冷媒槽８１内には、適宜隔壁が設けられている。図中の白抜き矢印は、液体冷媒３の流通方向を示す。
【００７４】
この例では、１本の超電導ケーブル１内に２つの冷媒流路４を備える。そのため、超電導ケーブル１の導体部１２における通電に伴う温度上昇は、往路と復路の２つの冷媒流路４に影響を及ぼす。よって、液体冷媒３の膨張量は、ケーブル本体部１０と断熱管２０との間に形成された冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張した膨張量と、フォーマ１１の内部空間に形成された冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張した膨張量の合計とする。
【００７５】
図６に示す形態では、上記膨張量の合計は、２つの接続部８の各冷媒槽８１と、２つの貯留槽９１とのそれぞれに分配される。
【００７６】
≪効果≫
上述した超電導ケーブル線路１００は、液体冷媒３の冷媒流路４と連通する容器５に所定の初期体積の気相５１を備える。具体的には、気相５１の初期体積は、圧縮されたときの圧力が容器５の許容圧力以下を満たすように設定されている。そのため、冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張に伴い冷媒流路４内の圧力が上昇した際、その圧力を気相５１で緩和して、圧力上昇を抑制できる。よって、上記超電導ケーブル線路１００は、液体冷媒３を外部に放出することなく、圧力上昇を抑制できる。圧力上昇を抑制できることで、超電導ケーブル線路１００の構成部材の損傷を抑制できる。
【００７７】
特に、上記超電導ケーブル線路１００では、容器５は、超電導ケーブル線路１００の構成部材である冷媒槽８１や貯留槽９１で構成されている。そのため、超電導ケーブル線路１００に所定の初期体積の気相５１を確保し易い。なお、上述した超電導ケーブル線路１００では、容器５は、冷媒槽８１及び貯留槽９１の双方で構成される形態を説明した。それ以外に、容器５は、冷媒槽８１及び貯留槽９１の一方で構成されていてもよい。また、複数の冷媒槽８１を備える場合、容器５は、少なくとも一つの冷媒槽８１で構成されていてもよい。同様に、複数の貯留槽９１を備える場合、容器５は、少なくとも一つの貯留槽９１で構成されていてもよい。超電導ケーブル線路１００に複数の容器５を備える場合、液体冷媒３の体積膨張した膨張量は、各容器５に分配される。そのため、複数の容器５を備えると、単一の容器５を備える場合に比較して、各容器５における気相５１の初期体積を小さくできる。各容器５における気相５１の初期体積が小さい方が、容器５の設置スペースを確保し易い。
【００７８】
〔実施形態２〕
図７を参照して、実施形態２の超電導ケーブル線路１００を説明する。実施形態２の超電導ケーブル線路１００は、容器５に連結される圧力調整容器６を備える。具体的には、実施形態２の超電導ケーブル線路１００は、圧力調整容器６と、圧力センサ７１と、開閉弁７２とを備える。この例では、冷媒槽８１で構成される容器５に圧力調整容器６が連結されている。
【００７９】
圧力調整容器６は、冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１に連通自在の第二の気相６１を備える。圧力調整容器６は、第二の気相６１のみを備え、液相を備えない。圧力センサ７１は、容器５の気相５１内の圧力を測定する。開閉弁７２は、容器５と圧力調整容器６との間に設けられる。開閉弁７２は、圧力センサ７１で得られた圧力が所定値に達した場合に、気相５１と第二の気相６１とを連通する。開閉弁７２は、開状態であって、圧力センサ７１で得られた圧力が所定値未満になったら、閉状態となる。
【００８０】
この例では、冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張に伴い冷媒流路４内の圧力が上昇した際、その圧力を容器５と圧力調整容器６とで緩和して、圧力上昇を抑制する。この例では、冷媒槽８１及び貯留槽９１のそれぞれが、容器５で構成されている。冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１と、貯留槽９１で構成される容器５の気相５１とは、互いに独立している。そして、冷媒槽８１に圧力調整容器６が連結されている。冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１と、圧力調整容器６の第二の気相６１とは、開閉弁７２を介して互いに連通自在である。以下では、気相５１及び第二の気相６１の各初期体積について説明する。気相５１及び第二の気相６１の各初期体積を設定するにあたり基となる液体冷媒３の膨張量については、実施形態１と同様である。
【００８１】
冷媒槽８１で構成される容器５について、圧力及び体積を以下と規定する。許容圧力をＰＡ１ｍａｘとする。初期圧力をＰＡｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量ΔＶに伴い液相５２が増加した後の容器５の圧力をＰＡｙとする。気相５１及び液相５２の合計体積をＶＡ１とする。気相５１の初期体積をＶＡ１Ｇｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇した後の気相５１の体積をＶＡ１Ｇｙとする。
【００８２】
圧力調整容器６について、圧力及び体積を以下と規定する。許容圧力をＰＡ２ｍａｘとする。第二の気相６１の体積、つまり、圧力調整容器６の体積をＶＡ２とする。第二の気相６１の初期体積をＶＡ２Ｇｘとする。圧力調整容器６の圧力は、冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１と、圧力調整容器６の第二の気相６１とが連通した状態では、冷媒槽８１で構成される容器５の圧力と同じである。
【００８３】
貯留槽９１で構成される容器５について、圧力及び体積を以下と規定する。許容圧力をＰＢｍａｘとする。初期圧力をＰＢｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量ΔＶに伴い液相５２が増加した後の容器５の圧力をＰＢｙとする。気相５１及び液相５２の合計体積をＶＢとする。気相５１の初期体積をＶＢＧｘとする。冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇した後の気相５１の体積をＶＢＧｙとする。
【００８４】
冷媒流路４内の液体冷媒３が体積膨張して圧力が上昇すると、その膨張量ΔＶに伴い、液体冷媒３と一連に存在する容器５内の液相５２が増加する。この例では、二つの容器５（冷媒槽８１及び貯留槽９１）を備える。そのため、膨張量ΔＶは、冷媒槽８１及び貯留槽９１の各体積に応じて分配される。冷媒槽８１で構成される容器５に分配される膨張量をΔＶＡとする。貯留槽９１で構成される容器５に分配される膨張量をΔＶＢとする。このとき、冷媒槽８１及び貯留槽９１のそれぞれに分配される膨張量は、下記数式１１及び数式１２で求められる。
【００８５】
【数６】
2020087878.tif 000008
【００８６】
上記数式１１で求められる膨張量ΔＶＡの増加に伴い、冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１が圧縮される。この容器５の気相５１の圧力が所定値に達した場合、開閉弁７２が開状態となり、気相５１と第二の気相６１とが連通する。また、上記数式１２で求められる膨張量ΔＶＢの増加に伴い、貯留槽９１で構成される容器５の気相５１が圧縮される。貯留槽９１で構成される容器５について、気相５１の初期体積の設定方法は、実施形態１と同様である。そのため、以下では、冷媒槽８１で構成される容器５について、気相５１と第二の気相６１とが連通したときの気相５１及び第二の気相６１の各初期体積の設定方法について説明する。気相５１と第二の気相６１とが連通した状態では、気相５１の初期体積及び第二の気相６１の初期体積は、各初期体積の合計で、膨張量ΔＶＡの増加後の圧力ＰＡｙが許容圧力ＰＡｍａｘ以下（ＰＡｙ≦ＰＡｍａｘ）を満たすように設定される。気相５１の初期体積と第二の気相６１の初期体積の合計は、下記数式１３で求められる。このとき、ＰＡｍａｘは、容器５の許容圧力ＰＡ１ｍａｘ及び圧力調整容器６の許容圧力ＰＡ２ｍａｘのうち小さい方の許容圧力を選択する。数式１３では、単にＰＡｍａｘと表記している。
【００８７】
【数７】
2020087878.tif 000009
【００８８】
気相５１の初期体積と第二の気相６１の初期体積とは、上記数式１３を満たすように、適宜選択できる。例えば、気相５１の初期体積を小さく設定するのであれば、それに対応して第二の気相６１の初期体積を大きく設定すればよい。
【００８９】
開閉弁７２を介して容器５の気相５１に連通される圧力調整容器６を備えると、気相５１と第二の気相６１との合計で所定の初期体積を設定できる。よって、気相５１の各初期体積を小さくし易い。なお、圧力調整容器６は、貯留槽９１で構成される容器５に対して設けてもよい。また、圧力調整容器６は、冷媒槽８１で構成される容器５及び貯留槽９１で構成される容器５のそれぞれに対して設けてもよい。
【００９０】
〔実施形態３〕
図８を参照して、実施形態３の超電導ケーブル線路１００を説明する。実施形態３の超電導ケーブル線路１００は、圧力センサ７１と、温度制御部９５とを備える。圧力センサ７１は、容器５の気相５１の圧力を測定する。この例では、圧力センサ７１は、冷媒槽８１で構成される容器５の気相５１の圧力を測定する。温度制御部９５は、圧力センサ７１で得られた圧力が所定値に達した場合、冷媒流路４内の液体冷媒３の温度を下げるように冷却機構９を制御する。具体的には、冷凍機９３の冷却性能を上げて、液体冷媒３の冷却温度を通常運転時の温度から下げる。また、温度制御部９５は、冷凍機９３における液体冷媒３の冷却温度を下げた状態において、圧力センサ７１で得られた圧力が所定値未満になったら、冷凍機９３の冷却性能を下げて、液体冷媒３の冷却温度を通常運転時の温度に戻す。
【００９１】
冷媒流路４内の液体冷媒３の体積膨張は、液体冷媒３の温度が上昇することで生じる。そのため、温度制御部９５によって液体冷媒３の温度を下げることで、液体冷媒３が体積膨張したときの膨張量が経時的に増大することを抑制できる。そうすると、各容器５の気相５１の初期体積を極端に大きくすることを抑制できる。なお、図８では、冷媒槽８１で構成される容器５に圧力調整容器６が連結されているが、圧力調整容器６の有無は問わない。
【符号の説明】
【００９２】
１００  超電導ケーブル線路
１，１Ａ，１Ｂ  超電導ケーブル
１０  ケーブル本体部
１１  フォーマ
１２  導体部
１２Ａ  超電導導体層
１３  電気絶縁層
１４  外側導電層
１５  保護層
２０  断熱管
２１  内管
２２  外管
２３  防食層
３  液体冷媒
４  冷媒流路
５  容器
５１  気相
５２  液相
６  圧力調整容器
６１  第二の気相
７１  圧力センサ
７２  開閉弁
８  接続部
８１  冷媒槽
９，９Ａ，９Ｂ  冷却機構
９１  貯留槽
９２  ポンプ
９３  冷凍機
９４  導管
９５  温度制御部
【図１】
2020087878.tif 000010
【図２】
2020087878.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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