(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温で使用される超電導ケーブルの線路途中に、該超電導ケーブルの冷媒流路に内部が連通した垂直分岐ポートを設置し、上記連通部において上流側に垂直分岐ポートへの冷媒の導入管を、下流側に垂直分岐ポートからの冷媒の導出管を設けたことを特徴とする超電導伝送路。
【請求項２】
上流側に設けた導入管の出口が、下流側に設けた導出管の入口よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１記載の超電導伝送路。
【請求項３】
極低温で使用される超電導ケーブルの線路途中に、該超電導ケーブルの冷媒流路に内部が連通した垂直分岐ポートを設置し、該垂直分枝ポートに圧力調整機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の超電導伝送路。
【請求項４】
極低温で使用される超電導ケーブルの線路途中に、該超電導ケーブルの冷媒流路に内部が連通した垂直分岐ポートを設置し、該垂直分枝ポートに圧力調整機構を設け、前記圧力調整機構に用いるガスが、液体冷媒と同じガスであるか、冷媒よりも沸点の低いガスであることを特徴とする超電導伝送路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超電導ケーブルを用いた伝送路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
超電導ケーブルは極低温の液体、例えば液体ヘリウムや液体窒素等の冷媒を用い、その冷媒をケーブル内を圧送してケーブル全長を所定の温度に冷却して運転される。この際、冷媒は圧力損失を低減するためと、絶縁耐力を低下させないために、単層流（液層のみで気層はない）で使用される。
【０００３】
しかるに、ケーブル線路方向のある一部分で、局所的な異常な発熱が起こる可能性がある。例えば、(1) 真空断熱が劣化して侵入熱が増加する。(2) 絶縁部劣化により誘電損失が増大する。(3) 超電導部の劣化によるジュール発熱、交流損失の増大等が挙げられる。この場合、液状の冷媒がこれらの発熱により気化され気泡が発生することになる。
気泡が発生した場合、圧力損失が増大し、圧送ポンプの出力が増大したり、流量が低下してケーブルの温度が上昇することにより、超電導部が常電導状態に移行し、さらに発熱が増大し、送電不能におちいるおそれがある。又気泡により絶縁耐力が低下して絶縁破壊を起こすおそれがある。
【０００４】
上述の問題点を解決する手段の１つとして、例えば特開平１−１４９３１１号公報に示されるような超電導伝送路が提案されている。
図２はこのような超電導伝送路の要部の縦断面をあらわした説明図である。内部に超電導導体上に絶縁体を設けた超電導ケーブルコア11を収納し、その外側に設けた真空断熱層12の間に液体窒素等の冷媒流路13を形成した超電導ケーブル10の線路途中に、内部が上記冷媒流路13に連通し、その周囲が液体窒素槽43内の液体窒素44に浸潰された放熱フィン42を具えた冷却部41により構成されている。
【０００５】
このような超電導伝送路は、液体窒素槽43内に位置する放熱フィン42を介して冷却部41において、蒸発した液体窒素等の冷媒を再凝縮させるものである。しかし、液体窒素槽43内の液体窒素を維持するには、一般に冷却設備を付帯する必要があり、設備が高価となり、又大きな設備スペースを必要とする等の問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解消し、冷却設備を用いることなく冷媒の調整を可能とした超電導伝送路を提供するもので、その第１の特徴は、超電導ケーブルの線路の途中に、該超電導ケーブルの冷媒流路に内部が連通した垂直分岐ポートを設置し、上記連通部において、上流側に垂直分岐ポートへの冷媒の導入管を、下流側に垂直分岐ポートからの冷媒の導出管を設けたことにあり、さらには上記上流側に設けた導入管の出口が、下流側に設けた導出管の入口よりも高い位置にあることにある。
【０００７】
又本発明の第２の特徴は、超電導ケーブルの線路の途中に、該超電導ケーブルの冷媒通路に内部が連通した垂直分岐ポートを設置し、該垂直分岐ポートに圧力調整機構を設けたことにあり、さらには圧力調整機構に用いるガスが、冷媒液体と同じガスであるか、冷媒よりも沸点の低いガスであることにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の超電導伝送路の要部の縦断面をあらわした説明図である。図面において、図２と同一記号は同一部位をあらわしている。
図面に示すように、内部に超電導導体上に絶縁体を設けた超電導ケーブルコア11を収納し、その外側に設けた真空断熱層12との間に液体窒素等の冷媒流路13を形成した超電導ケーブル10の線路の途中複数個所に、内部が上記超電導ケーブル10の冷媒流路13に連通した垂直分岐ポート20を設置する。
【０００９】
上記垂直分岐ポート20は、上端部はフランジ26等により密封されており、外周部は真空断熱層21により覆われており、内部は超電導ケーブル10の冷媒通路13に連通している。そして、上記連通部には、上流側には冷媒通路13を流れる冷媒を垂直分岐ポート20内に導入する導入管22が、又下流側には冷媒を垂直分岐ポート20から超電導ケーブル10の冷媒通路13に導出する導出管23が設けてある。この場合、上流側に設けた導入管22の出口22ａが、下流側に設けた導出管23の入口23ａよりも高い位置に設けてある。
上記垂直分岐ポート20には、圧力測定器31、圧力制御装置32、ガスボンベ33及び放出弁34等を備えた圧力調整機構30を設けてある。
【００１０】
【実施例】
上述のように、超電導ケーブル10の冷媒流路13と垂直分岐ポート20との連通部には、上流側に導入管22、下流側に導出管23を設けてあり、これらの配管により冷媒の垂直分岐ポート20への導入及び垂直分岐ポート20からの導出を容易にし、この部分での圧力損失を極力小さくしている。
【００１１】
上流の導入管22を経て垂直分岐ポート20に侵入してきた液体（液体窒素）＋気泡（窒素ガス）よりなる冷媒24は、密度差により気泡は垂直分岐ポート20の上方へ移動する。上流側導入管22の出口22ａが下流側導出管23の入口より高いところに設けてあるので、上記気泡は下流側の導出管23に侵入することなく、垂直分岐ポート20にトラップされ、液体のみが超電導ケーブル10の冷媒流路13へ導出される。
【００１２】
上記垂直分岐ポート20の冷媒24の液面が高くなりすぎると、垂直分岐ポート20の上端からの侵入熱が増大するので、予め垂直分岐ポート20上部には冷媒と同じ窒素ガスか、冷媒よりも沸点の低いヘリウムガス25により加圧し、垂直分岐ポート20での液面を所定の位置に調整する。又トラップされたガスによりガス部25の圧力が上昇するが、液体の圧力よりも高くなると液が圧送できなくなるので、放出弁34等によりガスを放出し、圧力を低下させる。これらの調整は、垂直分岐センサーを取付け、その測定値をもとに、圧力調整機構により行う。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超電導伝送路によれば、超電導ケーブルの冷媒流路内の気泡を垂直分岐ポートにトラップすることができるので、圧力損失の増大を防ぎ、ポンプの負荷を軽減し、ポンプの容量を小さくことができる。
又冷却設備を用いることなく、ケーブルを極低温下に維持することが可能であり、絶縁耐力の低下を防ぎ、絶縁破壊の危険を少なくすることができる。さらに、冷却設備が不要で、常温のガス（ヘリウムガス）を調整するだけでよいので、安価で、コンパクトなシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導伝送路の具体例の要部の縦断面をあらわした説明図である。
【図２】従来の超電導伝送路の一例の要部の縦断面をあらわした説明図である。
【符号の説明】
10    超電導ケーブル
11    超電導ケーブルコア
12    真空断熱層
13    冷媒流路
20    垂直分岐ポート
21    真空断熱層
22    上流側導入管
23    下流側導出管
24    冷媒（液体＋気泡）
25    ヘリウムガス
30    圧力調整機構
31    圧力測定器
32    圧力制御装置
33    ガスボンベ
34    放出弁
【図１】
0003704693.tif 000002
【図２】
0003704693.tif 000003