(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒で冷却される超電導体を有し、電力供給側から負荷側へ送電を行う超電導ケーブルと、
前記冷媒を冷却する冷却機構と、
前記冷媒を前記超電導ケーブルの長手方向に循環する循環機構とを具える超電導ケーブル線路の冷却システムであって、
電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、その変動電力に対応する物理量又は時刻を計測する計測手段と、
前記冷却機構の冷却出力を前記計測手段の計測結果に応じて変化させる冷却制御手段とを具え、
前記変動電力が太陽光発電により出力された電力又は風力発電により出力された電力の少なくとも一方を含む超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項２】
冷媒で冷却される超電導体を有し、電力供給側から負荷側へ送電を行う超電導ケーブルと、
前記冷媒を冷却する冷却機構と、
前記冷媒を前記超電導ケーブルの長手方向に循環する循環機構とを具える超電導ケーブル線路の冷却システムであって、
電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、その変動電力に対応する物理量又は時刻を計測する計測手段と、
前記冷却機構の冷却出力を前記計測手段の計測結果に応じて変化させる冷却制御手段と、
不規則に発電される電力を充電する蓄電機構とを具え、
前記変動電力が前記蓄電機構により出力された電力を含む超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項３】
冷媒で冷却される超電導体を有し、電力供給側から負荷側へ送電を行う超電導ケーブルと、
前記冷媒を冷却する冷却機構と、
前記冷媒を前記超電導ケーブルの長手方向に循環する循環機構とを具える超電導ケーブル線路の冷却システムであって、
電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、その変動電力に対応する物理量又は時刻を計測する計測手段と、
前記冷却機構の冷却出力を前記計測手段の計測結果に応じて変化させる冷却制御手段とを具え、
前記変動電力がゼロの場合、前記冷却制御手段が前記冷却機構を停止させる超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項４】
冷媒で冷却される超電導体を有し、電力供給側から負荷側へ送電を行う超電導ケーブルと、
前記冷媒を冷却する冷却機構と、
前記冷媒を前記超電導ケーブルの長手方向に循環する循環機構とを具える超電導ケーブル線路の冷却システムであって、
電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、その変動電力に対応する物理量又は時刻を計測する計測手段と、
前記冷却機構の冷却出力を前記計測手段の計測結果に応じて変化させる冷却制御手段と、
前記循環機構の流量出力を前記計測手段の計測結果に応じて変化させる循環制御手段とを具え、
前記変動電力がゼロの場合、前記循環制御手段が前記循環機構を停止させる超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項５】
前記変動電力がゼロの場合、前記冷却制御手段が前記冷却機構を停止させる請求項１又は請求項２に記載の超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項６】
さらに、前記循環機構の流量出力を前記計測手段の計測結果に応じて変化させる循環制御手段を具える請求項１〜請求項３、請求項５のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項７】
前記変動電力がゼロの場合、前記循環制御手段が前記循環機構を停止させる請求項６に記載の超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項８】
不規則に発電される電力を充電する蓄電機構を具え、
前記変動電力が前記蓄電機構により出力された電力を含む請求項１に記載の超電導ケーブル線路の冷却システム。
【請求項９】
前記超電導ケーブルが直流超電導ケーブルである請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブル線路の冷却システムに関するものである。特に、電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、効率的に冷媒を冷却できる超電導ケーブル線路の冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７に従来の超電導ケーブル線路の冷却システム2の概略図を示す。この超電導ケーブル線路は、電力を供給側端末11から負荷側端末12へ送電を行う超電導ケーブル10と、冷媒を冷却する冷却機構13と、冷媒の循環機構14とを備える。超電導ケーブル10は、冷媒により冷却される超電導体を有する。冷却機構13は冷媒を内部に貯留し外部に流出できるタンク13aと、タンクの冷媒を所定温度に冷却する冷凍機13bとを備える。循環機構14は冷凍機13bで所定温度に冷却された冷媒を超電導ケーブル10の長手方向に循環するポンプ14aを備える。冷却機構13及び循環機構14は、通常、超電導ケーブル10の両端側（端末11、12）からパイプ16a、16bを介して冷媒循環路の途中に連結される。冷媒は図７の矢印に示すようにタンク13a→ポンプ14a→パイプ16a→超電導ケーブル10→パイプ16b→タンク13aの順に循環される。タンク13aに戻された冷媒は、冷凍機13bで所定の冷媒温度に冷却され、再度ポンプ14aによって超電導ケーブル10に循環される。
【０００３】
上記の線路に設けられた冷却システムにより冷媒を適切な温度に冷却することで超電導ケーブルは、通電による発熱や外部からの侵入熱による冷媒の温度上昇が十分に低減されて、電気抵抗がほぼゼロである超電導状態を維持することができる。
【０００４】
通常、電力供給側で発電される電力には発電出力が一定の電力（例えば原子力発電や火力発電による電力）が用いられており、超電導ケーブル10に供給される電力もほぼ一定電力となる。このように超電導ケーブル10が受取る電力が安定している場合、超電導体は通常一定の冷媒温度で冷却して超電導状態を安定的に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、環境負荷の低減やエネルギーの有効利用を目的として、電力供給側で発電される電力に、太陽光や風力などの自然エネルギーを利用して発電される電力を利用することが検討されている。しかし、自然エネルギーを利用して発電される電力に対し、効率的な冷却を行う超電導ケーブルの冷却システムが、現在確立されていない。
【０００７】
自然エネルギーを利用して発電する場合、発電される電力は変動することから、超電導ケーブルに供給される電力も変動する。例えば、太陽光を利用して発電する場合、得られる電力は日照条件に依存して不安定となり、夜間には発電が行われなくなる。風力を利用して発電する場合も、得られる電力は風の強さに依存して不安定となり、無風時には発電が行われない。上記のように自然エネルギーが小さい或いは発生していないとき、通電による発熱は小さい或いはない。そのため、このような変動電力が受電される超電導ケーブルにおいて、効率的に冷媒を冷却する機構を具体的に確立する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、効率的に冷媒を冷却できる超電導ケーブル線路の冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、不規則変動する電力供給側の電力に応じて、冷却機構の冷却出力を適宜変化させることで上記目的を達成する。
【００１０】
本発明は、冷媒で冷却される超電導体を有し、電力供給側から負荷側へ送電を行う超電導ケーブルと、上記冷媒を冷却する冷却機構と、上記冷媒を上記超電導ケーブルの長手方向に循環する循環機構とを備える超電導ケーブルの冷却システムに係るものである。特に、本発明冷却システムは、電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力の場合、その変動電力に対応する物理量を計測する物理量計測手段と、上記冷却機構の冷却出力を上記物理量計測手段の計測結果に応じて変化させる冷却制御手段とを備える。
【００１１】
本発明冷却システムは、電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力の場合において、その変動電力に対応する物理量に応じて冷却機構の冷却出力を適宜変化させる。不規則に発電される変動電力としては、太陽光、風力、波力など、自然エネルギーを利用した発電電力が挙げられる。変動電力に対応する物理量は、変動電力自体を算出するための物理量のほか、変動電力に換算可能な物理量のことである。具体的には、超電導ケーブルに供給される電流や太陽光発電の場合の日照度（光量）などを利用することができる。その他、変動電力の発電の有無が時間と相関している場合、時間も変動電力に対応する物理量として利用できる。変動電力に対応する物理量に応じて冷却機構の出力を適宜変化させることで、超電導ケーブルの発熱状況に対応した効率的な冷媒の冷却を行うことができる。
【００１２】
また、この冷却機構の出力制御は、超電導ケーブルに生じる発熱に対して高い応答性で冷媒温度の適切な制御を可能にする。超電導ケーブルに供給される電力が変動する場合、同ケーブルの通電に伴う発熱量も変動し、その発熱量の変動に伴って冷媒温度が変化する。つまり、変動電力が超電導ケーブルに供給されてから冷媒温度が変動するまでには時間のずれがある。本発明のシステムでは、変動電力に対応する物理量に応じて冷却機構の出力を制御することで、冷媒温度の変化に応じて冷却機構の出力を制御する場合に比べて、より高い応答性を備える。
【００１３】
本発明の一形態として、変動電力がゼロの場合、上記冷却制御手段が上記冷却機構を停止させる形態が挙げられる。
【００１４】
冷却機構の停止時間があれば、それだけ冷却機構の寿命やメンテナンスサイクルを延ばす効果も大きくなり、更に効率的な冷媒の冷却を行うことができる。
【００１５】
本発明の一形態として、上記循環機構の流量出力を上記物理量計測手段の計測結果に応じて変化させる循環制御手段を備えることが挙げられる。
【００１６】
循環機構の流量出力を変化させることで、超電導ケーブルの発熱状況に対応した冷媒の循環に要するエネルギーの省力化を行うことができる。
【００１７】
本発明の一形態として、変動電力がゼロの場合、上記循環制御手段が上記循環機構を停止させる形態が挙げられる。
【００１８】
循環機構の停止時間があれば、それだけ循環機構の寿命やメンテナンスサイクルを延ばす効果も大きくなり、更に冷媒の循環に要するエネルギーの省力化を行うことができる。
【００１９】
本発明の一形態として、超電導ケーブルは直流超電導ケーブルであることが挙げられる。
【００２０】
直流超電導ケーブルでは、交流超電導ケーブルで発生する渦電損失、ヒステリシス損失等の交流損失や誘電正接による発熱の問題が除去されるので冷媒の効率的冷却効果が大きいと期待される。直流超電導ケーブルは実質的に無損失のため長距離や大容量送電に用いられると更なる効果が得られる。もちろん、本発明の冷却システムは、交流超電導ケーブルに適用することもできる。
【００２１】
本発明の一形態として、変動電力が太陽光発電により出力された電力を含むことが挙げられる。
【００２２】
太陽光発電の利用により環境負荷の低減やエネルギーの有効利用ができる。また太陽光による発電の有無は日照時間に依存するので、変動電力の有無を時間（昼間か夜間か）と相関させることができる。
【００２３】
本発明の一形態として、変動電力が風力発電により出力された電力を含むことが挙げられる。
【００２４】
風力発電の利用により環境負荷の低減やエネルギーの有効利用ができる。また風力発電は日照が不十分な雨天時や曇天時、日照がない夜間でも風があれば発電できる。
【００２５】
本発明の一形態として、変動電力が太陽光発電により出力された電力と風力発電により出力された電力との合成電力を含むことが挙げられる。
【００２６】
太陽光発電と風力発電の両者の利用により、大きな発電電力が得られる。また、太陽光発電の出力が小さい雨天時や曇天時、又は太陽光発電ができない夜間に風力発電を行うことで、変動電力を補うことができる。
【００２７】
本発明の一形態として、不規則に発電される電力を充電する蓄電機構を備え、変動電力が上記蓄電機構により出力された電力を含むことが挙げられる。
【００２８】
不規則に発電される電力を蓄電機構に充電することで、電力を効率的に利用することができる。蓄電機構から放電された電力を変動電力に含めて利用することで、変動電力を補うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明冷却システムは、電力供給側の不規則変動する電力に応じて、冷却機構の冷却出力を適宜変化させる制御手段を備えることで、効率的に冷媒を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施形態に係る本発明超電導ケーブル線路の冷却システムの概略図である。
【図２】図２は、図１の冷却システムの制御手段を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２の制御手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１の冷却システムの変形例を示す概略図である。
【図５】図５は、図１の線路に用いた超電導ケーブルの断面図である。
【図６】図６は、超電導体における温度と臨界電流比率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、従来の超電導ケーブル線路の冷却システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面において同一符号は同一構成要件を示す。
【００３２】
＜実施形態１＞
図１に示す超電導ケーブル線路の冷却システム1は、図７で説明した従来の超電導ケーブル線路の冷却システム2と基本的構造は同じである。電力を供給側端末11から負荷側端末12へ送電を行う超電導ケーブル10と、冷媒を冷却する冷却機構13と、冷媒の循環機構14とを備える。本発明の冷却システム1の特徴とするところは、不規則に変動する電力供給側の変動電力に応じて、冷却機構13の冷却出力を適宜変化させる点にある。変動電力には、例えば、太陽光や風力などの自然エネルギーにより発電される電力を利用する。この変動電力に対応する物理量を計測する物理量計測手段20と、冷却機構13の冷却出力を物理量計測手段20の計測結果に応じて変化させる冷却制御手段31（制御手段30）とを備える。以下、各構成をより詳細に説明する。
【００３３】
［超電導ケーブル線路の冷却システム構成］
（超電導ケーブル）
図５は、図１の線路に用いた超電導ケーブル10の断面図である。超電導ケーブル10は、３相のケーブルコアが一つの真空断熱管60内に収納された構成である。ケーブルコアは、代表的には、中心から順にフォーマ90、導体層91、電気絶縁層92、磁気遮蔽層93、保護層94を備える。これらの各層のうち、導体層91と磁気遮蔽層93に超電導線材が用いられる。
【００３４】
フォーマ90は、金属線を撚り合わせた中実のものや、金属パイプを用いた中空のものが利用される。中空のフォーマを用いた場合、その内部を冷媒の流路にすることができる。導体層91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など）も導体層91に利用できる。電気絶縁層92は、クラフト紙などの絶縁紙テープや、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、住友電気工業株式会社製PPLP（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。磁気遮蔽層93は、導体層91と同じ線材を巻回した構成である。保護層94は、クラフト紙などを巻回した構成が挙げられる。
【００３５】
断熱管60はコルゲート内管61とコルゲート外管62とを有する二重管構造である。通常、コルゲート内管61とコルゲート外管62との間は空間が形成され、その空間は真空引きされている。このコルゲート内管61と各コアとの間には、冷媒流路80が形成される。この冷媒流路80に超電導体を冷却する冷媒が流れる。そして、コルゲート外管62の上には、ポリ塩化ビニル等による防食層70が形成されている。
【００３６】
上記の超電導線材に利用される超電導体において、図６に温度とその温度における臨界電流の関係がグラフで示されている。グラフに示されるように、温度が上がるほど臨界電流値は小さくなる。これは、冷媒温度の変化に伴って、電流容量・電力容量が変化することを意味している。つまり、冷媒温度を上げると、電流容量・電力容量を小さくすることができ、冷媒温度を下げると、電流容量・電力容量を大きくすることができる。
【００３７】
（冷却機構）
冷却機構13は、冷媒を内部に貯留し外部に流出できるタンク13aと、タンクの冷媒を所定温度に冷却する冷凍機13bを備える。但し、本発明の構成上、タンクは必須ではない。
【００３８】
（循環機構）
循環機構14は、上記冷却機構13で所定温度に冷却された冷媒を超電導ケーブル10の長手方向に循環するポンプ14aを備える。
【００３９】
冷却機構13及び循環機構14は、通常、超電導ケーブル10の両端側（端末11、12）からパイプ16a、16bを介して冷媒循環路の途中に連結される。冷媒は、図１の矢印に示すようにタンク13a→ポンプ14a→パイプ16a→超電導ケーブル10→パイプ16b→タンク13aの順に循環される。タンク13aに戻された冷媒は、冷凍機13bで所定の冷媒温度に冷却され、再度ポンプ14aによって超電導ケーブル10に循環される。
【００４０】
他に、冷媒を超電導ケーブルに循環させる機構として、超電導ケーブルとは別にパイプを設けるのではなく、真空断熱管60内にコアと冷媒回収管（図示せず）を備える構成がある。この冷媒回収管は、内管61とコアとの間に収納される。超電導ケーブルを冷却した後の冷媒を上記冷媒回収管に流入させて回収を行い、タンクに戻す。タンクに戻された冷媒は、冷凍機で所定の冷媒温度に冷却され、再度ポンプによって超電導ケーブルに循環される。そうすることで、冷媒流路の閉ループを形成することができる。この構成によれば、冷媒の供給側と回収側を超電導ケーブルの一端側に設けられるため、一方の端末側に冷却機構や回収機構を集約配置できる。
【００４１】
（物理量計測手段）
物理量計測手段20は、電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が不規則な変動電力である場合、その変動電力に対応する物理量を計測するものである。変動電力に対応する物理量は、変動電力自体を算出するための物理量のことであり、本例では電流を利用する。そこで、物理量計測手段20として電流計を用いることとする。電流計は、超電導ケーブル10に供給される電流を正確に測定できる任意の箇所に取り付けられ、図１に示す取り付け箇所は例示である。本例では、発電機と端末11との間の常電導送電区間に電流計を取り付けている。物理量計測手段20は電流を随時測定する。
【００４２】
（冷却制御手段）
冷却制御手段31は制御手段30の一つであり、冷却機構13の冷却出力を物理量計測手段20の計測結果に応じて変化させるものである。ここでは、コンピュータにより冷却出力の制御を行っている。冷却機構13の冷却出力の変化は、冷凍機13bの設定温度を変化させることによるものである。図２に示すように、物理量計測手段20の測定結果を冷却制御手段31が取得する。冷却制御手段31はその測定結果をもとに処理を行い、その処理結果を冷凍機調整手段41に送る。それに応じて冷凍機13bの調整が行われる。
【００４３】
［冷却システムの処理手順］
次に、上記構成を備える超電導ケーブル線路の冷却システム1において、物理量計測手段20の測定結果（電流値）に応じて冷凍機13bを調整する処理手順を説明する。
【００４４】
超電導ケーブル10の冷媒温度を７７Ｋ（Ｔ０）における臨界電流Ｉ０として、変動電力に対応する電流をＩｎとしたときの臨界温度をＴｎとする。図６に示される超電導体における温度と臨界電流比率との相関関係を、冷却制御手段31を構成する記憶手段にデータとして記憶させておく。
【００４５】
冷却制御手段31の処理について、処理のステップを図３に示す。冷却制御手段31が物理量計測手段20の測定結果Ｉｎを取得する（ステップＳ１）。取得したＩｎとＩ０を比較（ステップＳ２、Ｓ３）し、次の処理を行う。
（１）Ｉｎ＝Ｉ０の場合、ＴｎにＴ０を設定する（ステップＳ４）。
（２）０＜Ｉｎ＜Ｉ０の場合、ＴｎにＩｎに対応する臨界温度Ｔ（上記データより得られる）を設定する（ステップＳ５）。
（３）Ｉｎ＝０の場合、Ｔｎに０を設定する（ステップＳ６）。
上記（１）〜（３）によって得られたＴｎと現状冷凍機13bに設定されている温度Ｔ’とを比較し、比較結果に応じた冷凍機調整命令を出す（ステップＳ７）。Ｔｎ≠Ｔ’の場合、冷凍機13bを調整する必要があり、Ｔｎ＝Ｔ’の場合、冷凍機13bはそのままで調整する必要はない。
【００４６】
冷凍機調整手段41は冷凍機調整命令を取得したら、その命令に従って冷凍機13bを動かす。冷凍機13bを調整する必要があり、ＴｎにＴ０或いはＴが設定されている場合、冷凍機13bの冷媒温度を設定された温度に変化させ、Ｔｎに０が設定されていれば、冷凍機13bを停止する。冷凍機13bを調整する必要がない場合は何もしない。
【００４７】
以下、随時測定されている電流Ｉｎに基づいて、上記冷却制御手段31と上記冷凍機調整手段41を繰り返し行う。
【００４８】
［作用効果］
上記システムにより、超電導ケーブル10に供給される電流に対応した冷媒温度で冷却、或いは冷凍機13b自体を停止することで、超電導ケーブル10の発熱状況に対応した効率的な冷媒の冷却を行うことができる。また、超電導ケーブルの冷却コストを低減することができ、冷却機構13の寿命を延ばす効果も大きくなる。
【００４９】
冷凍機13bを停止した場合、外部からの侵入熱により冷媒に貯蓄される熱量が多くなるため冷媒温度は上昇するが、冷凍機13bが停止している間は超電導ケーブル10に電流が流れないので特に問題はない。また、再度所定の冷媒温度に冷却する際は、変動電力に従って冷却を始めればよい。しかしこの場合、従来のように一定の冷媒温度で冷却し続けている場合に比べ、侵入熱の熱量が冷媒に大きく蓄積されるので、所定の冷媒温度に冷却するためには、例えば、冷凍機13bを大型化することが好ましい。冷凍機を大型化して、その冷凍機で冷媒を短期間で冷却することで、一般的に冷却効率は改善されるので冷却コストを低減することができる。
【００５０】
また、この冷却機構13の出力制御は、超電導ケーブル10に生じる発熱に対して高い応答性で冷媒温度の適切な制御を可能にする。超電導ケーブル10に供給される電力が変動する場合、同ケーブル10の通電に伴う発熱量も変動し、その発熱量の変動に伴って冷媒温度が変化する。つまり、変動電力が超電導ケーブル10に供給されてから冷媒温度が変動するまでには時間のずれがある。本発明の冷却システム1では、物理量計測手段20で測定された電流値に応じて冷凍機13bの設定温度を変化させることで、冷媒温度の変化に応じて冷凍機13bの設定温度を変化させる場合に比べて、より高い応答性を備える。
【００５１】
＜実施形態２＞
上記実施形態１の構成に加えて、更に、循環機構14の流量出力を物理量計測手段20の計測結果に応じて変化させる循環制御手段32（制御手段30）を備える。本形態のシステムも基本構成は実施形態１と共通であるため、以下、追加構成である循環制御手段32について説明する。
【００５２】
［超電導ケーブル線路の冷却システム構成］
（循環制御手段）
循環制御手段32は制御手段30の一つであり、図１に示すように、循環機構14の流量出力を物理量計測手段20の計測結果に応じて変化させるものである。循環機構14の代表例としてはポンプ14aが挙げられる。循環機構14の流量出力の変化は、ポンプ14aの設定流量を変化させることによるものである。図２に示すように、物理量計測手段20の測定結果を循環制御手段32が取得する。循環制御手段32はその測定結果をもとに処理を行い、その処理結果をポンプ調整手段42に送る。それに応じてポンプ14aの調整が行われる。
【００５３】
［冷却システムの処理手順］
次に、上記構成を追加した超電導ケーブル線路の冷却システム1において、物理量計測手段20の測定結果（電流値）に応じてポンプ14aを調整する処理手順のみを説明する。この処理手順のフローチャートは基本的に図３と類似である。
【００５４】
超電導ケーブル10の冷媒温度を７７Ｋ（Ｔ０）、臨界電流Ｉ０における必要流量をＵ０として、変動電力に対応する電流をＩｎとしたときの必要流量をＵｎとする。必要流量と臨界電流比率との相関関係を、循環制御手段32を構成する記憶手段にデータとして記憶させておく。
【００５５】
循環制御手段32の処理について、処理のステップは冷却制御手段31におけるそれと同様である。循環制御手段32は、取得したＩｎとＩ０を比較し次の処理を行う。
（１）Ｉｎ＝Ｉ０の場合、ＵｎにＵ０を設定する。
（２）０＜Ｉｎ＜Ｉ０の場合、ＵｎにＩｎに対する必要流量Ｕを設定する。
（３）Ｉｎ＝０の場合、Ｕｎに０を設定する。
上記（１）〜（３）によって得られたＵｎと現状ポンプ14aに設定されている流量Ｕ’とを比較し、比較結果に応じてポンプ調整命令を出す。Ｕｎ≠Ｕ’の場合、ポンプ14aを調整する必要があり、Ｕｎ＝Ｕ’の場合、ポンプ14aはそのままで調整する必要はない。
【００５６】
ポンプ調整手段42はポンプ調整命令を取得したら、その命令に従ってポンプ14aを動かす。ポンプ14aを調整する必要があり、ＵｎにＵ０或いはＵが設定されている場合、ポンプ14aの冷媒流量を設定された流量に変化させ、Ｕｎに０が設定されていれば、ポンプ14aを停止する。ポンプ14aを調整する必要がない場合は何もしない。
【００５７】
以下、随時測定されている電流Ｉｎに基づいて、上記循環制御手段32と上記ポンプ調整手段42を繰り返し行う。
【００５８】
［作用効果］
上記手順により、冷却機構13の冷却出力の変化に加え、循環機構14の流量出力を変化させることで、超電導ケーブルの発熱状況に対応した冷媒の循環に要するエネルギーの省力化を行うことができる。
【００５９】
ポンプ14aを停止した場合、循環機構14の寿命を延ばす効果が大きくなり、循環に要するエネルギーの省力化ができるが、外部からの侵入熱により局所的に冷媒に貯蓄される熱量が多くなる箇所ができ易くなってしまう。再運転を行う際のシステムの負荷を考慮すると、最小限の冷媒流量で循環を行うことが好ましい。
【００６０】
＜変形例１＞
上記実施形態１では、変動電力に対応する物理量として電流を利用したが、変動電力に対応する物理量は、変動電力自体を算出するための物理量のほか、変動電力に換算可能な物理量を利用することができる。また、変動電力の発電の有無が時間と相関している場合、時間も変動電力に対応する物理量として利用できる。例えば、変動電力が太陽光を利用して発電される電力である場合、物理量を時間とすると、発電量がゼロとなる夜間の所定時間には冷凍機13bを停止するように冷却制御手段31を制御することができる。この場合、物理量計測手段20としてタイマを用い、冷却制御手段31を構成する記憶手段に時間と冷凍機13bのスイッチ状態（起動か停止か）の相関関係をデータとして記憶させておく。タイマは時間を随時測定し、冷凍機13bの起動時間になれば、冷却制御手段31により冷凍機調整手段41に冷凍機13bの起動の調整命令が出され、冷凍機調整手段41によって冷凍機13bの起動の処理がなされる。冷凍機13bの停止時間になれば、冷却制御手段31により冷凍機調整手段41に冷凍機13bの停止の調整命令が出され、冷凍機調整手段41によって冷凍機13bの停止の処理がなされる。上述のように変動電力の調整時刻が明確である場合は、このタイマを使用した形態を好適に利用することができる。
【００６１】
［作用効果］
物理量計測手段20としてタイマを用いることで、冷凍機13bの制御がし易くなる。また、冷凍機13bの時間単位での状況も把握し易くなる。
【００６２】
その他、物理量計測手段20は、物理量として放射照度（太陽光発電）を利用する場合は放射照度計、風速（風力発電）を利用する場合は風速計などを利用することができる。いずれの場合も、冷却制御手段31を構成する記憶手段に、利用する物理量と冷却機構の出力変化の相関関係をデータとして記憶させておく。
【００６３】
＜変形例２＞
上記変形例１では、変動電力に対応する物理量を時間とし、変動電力がゼロである夜間に冷凍機13bを停止する形態を説明した。その他、夜間時間帯は電気料金が安いという電力配給形態を利用して、変動電力量に関わらず、夜間に冷凍機13bを動かし、昼間は冷凍機13bを停止することもできる。夜間に、冷凍機を超電導ケーブルの最大許容電流に対応した冷媒温度となるように運転し、昼間は、夜間に冷却した冷媒で冷却を行う。
【００６４】
［作用効果］
電気料金が安いという電力配給形態を利用することで、超電導ケーブルの冷却コストを低減することができる。
【００６５】
＜変形例３＞
上記実施形態１の構成に加えて、蓄電機構を備えるシステムを図４に基づいて説明する。このシステムは、不規則に発電される電力を充電する蓄電機構15を備え、蓄電機構15により出力された電力を含めて超電導ケーブル10に変動電力を供給することができる。不規則に発電される電力に対応する物理量は第２の物理量計測手段21により計測し、その物理量に応じて充電を行う。以下、主として追加構成である蓄電機構15と第２の物理量計測手段21について説明する。
【００６６】
［超電導ケーブル線路の冷却システム構成］
（蓄電機構）
蓄電機構15の代表例としては、レドックスフロー電池、リチウムイオン電池などの蓄電池15bの他、SMES（超電導電力貯蔵システム）が挙げられる。また、変動電力が交流電力の場合、直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換器15aを備える。太陽光を利用して発電される電力を用いる場合、例えば、日照のある昼間に発電して蓄電池15bを充電しておき、夜間や負荷側の需要があったときに蓄電池15bの放電を行う。風力を利用して発電される電力を用いる場合、風の強い日に発電して蓄電池15bを充電しておき、無風時や負荷側の需要があったときに蓄電池15bの放電を行う。
【００６７】
（第２の物理量計測手段）
第２の物理量計測手段21の機能は、実施形態１で述べた物理量計測手段20と同じである。本例でも、不規則に発電される電力に対応する物理量には電流を利用し、第２の物理量計測手段21として電流計を用いる。電流計は、図４に示すように、発電機（図示せず）と蓄電機構15との間の常電導送電区間に取り付けられている。第２の物理量計測手段21は電流を随時測定する。
【００６８】
超電導ケーブル10に供給される電力の閾値を、蓄電機構15の制御手段を構成する記憶手段にデータとして記憶させておき、第２の物理量計測手段21で測定された電流と比較する。測定された電流が閾値以上の場合、発電電力の一部を蓄電池15bに充電する。また、負荷側での需要がない場合、その旨を上記記憶手段にデータとして入力し、発電電力の全部を蓄電池15bに充電する。発電電力がゼロ、もしくは閾値以下の場合は蓄電池15bから放電を行う。
【００６９】
［冷却システムの処理手順］
第２の物理量計測手段21で測定された電流に応じて充電もしくは放電を行い、超電導ケーブル線路の冷却は物理量計測手段20に応じて行う。例えば、第２の物理量計測手段21で測定された電流の一部を蓄電池15bに充電する場合、物理量計測手段20で測定される電流に応じて冷却機構13の冷却出力を変化させる。第２の物理量計測手段21で測定された全電流を蓄電池15bに充電する場合、物理量計測手段20で測定される電流はゼロである。その場合、実施形態１で述べた冷却システムの処理手順により、冷凍機13bを停止することができる。超電導ケーブル10に供給される電力が、蓄電池15bから放電された電力のみの場合でも、蓄電池15bから放電された電力と発電機から発電された電力との合成電力の場合でも、物理量計測手段20で測定される電流に応じて冷却機構13の冷却出力を変化させる。
【００７０】
［作用効果］
蓄電機構を備えることにより、自然エネルギーを利用して発電される電力を効率的に利用できる。また、変動電力に蓄電機構により出力された電力を利用することで、変動電力を補うことができる。
【００７１】
なお、上述した変形例１、２、３は、実施形態２についても適用することができる。
【００７２】
上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の超電導ケーブルの冷却システムは、超電導ケーブル線路の冷却に利用することができる。特に、太陽光発電や、風力発電など、電力供給側から超電導ケーブルに供給される電力が変動電力である場合の超電導ケーブル線路の冷却に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
1    超電導ケーブル線路の冷却システム
2    超電導ケーブル線路の冷却システム
10  超電導ケーブル    11  供給側端末    12  負荷側端末
13  冷却機構
13a  タンク    13b  冷凍機
14  循環機構
14a  ポンプ
15  蓄電機構
15a  ＡＣ／ＤＣ変換器    15b  蓄電池
16a、16b  パイプ
20  物理量計測手段    21  第２の物理量計測手段
30  制御手段
31  冷却制御手段    32  循環制御手段
41  冷凍機調整手段    42  ポンプ調整手段    
60  断熱管    61  コルゲート内管    62  コルゲート外管
70  防食層    80  冷媒流路    90  フォーマ
91  導体層    92  電気絶縁層    93磁気遮蔽層    94  保護層
【図１】
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【図２】
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【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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