(57)【要約】【課題】  真空断熱構造を有することなく所定の断熱特性を保持する超電導ケーブルを提供する。【解決手段】  本発明超電導ケーブルは、超電導導体層と絶縁層とを有するコアが収納管に収納されたケーブル部材100と、このケーブル部材100の外側に設けられて、非真空状態に保持された断熱部材200と、断熱部材200への水分の浸入を防止するシール部材300とを有する。ケーブル部材100の外側に非真空状態に保持された断熱部材200を配することで、真空断熱構造を採用することなく所定の断熱特性を保持することができる。【選択図】  図１
2006140123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体層と絶縁層とを有するコアが収納管に収納されたケーブル部材と、
このケーブル部材の外側に設けられて、非真空状態に保持された断熱部材と、
断熱部材への水分の浸入を防止するシール部材とを有することを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項２】
収納管には、断熱層が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項３】
断熱部材が積層断熱材と充填断熱材の少なくとも一方から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項４】
断熱部材の内周側が積層断熱材で、外周側が充填断熱材であることを特徴とする請求項３に記載の超電導ケーブル。
【請求項５】
複数のケーブル部材が近接して配されていることを特徴とする請求項１〜4のいずれかに記載の超電導ケーブル。
【請求項６】
各ケーブル部材の間隔が、ケーブル部材の外径以下であることを特徴とする請求項５に記載の超電導ケーブル。
【請求項７】
さらに、ケーブル部材に近接して冷媒輸送管が配され、ケーブル部材と冷媒輸送管は共通する断熱部材で覆われていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の超電導ケーブル。
【請求項８】
ケーブル部材および冷媒輸送管の間隔が、ケーブル部材の外径以下であることを特徴とする請求項７に記載の超電導ケーブル。
【請求項９】
ケーブル部材および冷媒輸送管の少なくとも一方に補助断熱構造が設けられたことを特徴とする請求項７または８に記載の超電導ケーブル。
【請求項１０】
ケーブル部材と冷媒輸送管の少なくとも一方が管路に収納され、管路の外側に断熱部材が配されていることを特徴とする請求項７または８に記載の超電導ケーブル。
【請求項１１】
管路と、管路内に収納されているケーブル部材及び冷媒輸送管の少なくとも一方との間隙が気密に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の超電導ケーブル。
【請求項１２】
前記管路内が真空引きされていることを特徴とする請求項１１に記載の超電導ケーブル。
【請求項１３】
断熱部材がエアロジェルであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超電導ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルに関するものである。特に、真空断熱構造を有しないか、真空断熱構造を有するが、その真空が破れることがあっても断熱性能を保持できる超電導ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルとして、図８に記載の超電導ケーブルが提案されている。図８は、３心一括型超電導ケーブルの断面図で、その超電導ケーブルは3本のコア110を断熱管600内に収納した構成である。
【０００３】
ケーブルコア110は、中心から順にフォーマ111、超電導導体層112、絶縁層113、シールド層114、保護層115を具えている。導体層112は、フォーマ111上に超電導線材を多層に螺旋状に巻回して構成される。通常、超電導線材には、酸化物超電導材料からなる複数本のフィラメントが銀シースなどのマトリクス中に配されたテープ状のものが用いられる。絶縁層113は半合成絶縁紙などの絶縁紙を巻回して構成される。シールド層114は、絶縁層113上に導体層112と同様の超電導線材を螺旋状に巻回して構成する。そして、保護層115には絶縁紙などが用いられる。
【０００４】
一方、断熱管600は、内管610と外管620とからなる二重管の間に断熱材(図示せず)が配置され、かつ二重管内が真空引きされた構成である。断熱管600の外側には、防食層630が形成されている。そして、フォーマ111内（フォーマが中空の場合）や内管610とコア110の間に形成される空間に液体窒素などの冷媒を充填・循環し、絶縁層113に冷媒が含浸された状態で使用状態とされる。
【０００５】
【特許文献１】特開2002-140944号公報(図２)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の超電導ケーブルでは次のような問題があった。
【０００７】
(1)真空断熱構造が必要で、ケーブルが大型化する。
真空断熱構造とするために、二重管構造の断熱管を用い、その断熱管内を真空に引く必要がある。そのため、断熱管の厚みが大きくなり、特に超電導ケーブルの外径が大型化することになる。その結果、超電導ケーブルの製造コストも高くなる。
【０００８】
(2)断熱管の真空性能の維持・管理が煩雑である。
真空引きされた二重管構造の断熱管を用いることで、超電導ケーブルの製造・布設・運用にいたる全ての段階で真空性能の維持・管理が必要となる。特に、断熱管の真空性能に異常が生じた場合、再度所定の真空状態に復帰するために多大な時間を要する。状況によっては所定の真空状態への復帰が一定時間内に困難な場合も考えられ、その場合は冷媒温度を維持できないため送電機能を喪失する可能性もあり得る。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その主目的は、真空断熱構造を有することなく所定の断熱特性を保持する超電導ケーブルを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、真空断熱構造を有するが、その真空が破れた場合でも所定の断熱特性を維持できる超電導ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、真空断熱以外の断熱部材を用いることで上記の目的を達成する。
【００１２】
本発明超電導ケーブルは、超電導導体層と絶縁層とを有するコアが収納管に収納されたケーブル部材と、このケーブル部材の外側に設けられて、非真空状態に保持された断熱部材と、断熱部材への水分の浸入を防止するシール部材とを有することを特徴とする。
【００１３】
ケーブル部材の外側に非真空状態に保持された断熱部材を配することで、真空断熱構造を採用することなく所定の断熱特性を保持することができる。また、この断熱部材にシール部材を設けることで、断熱部材への水分の浸入を防止し、断熱部材の断熱特性を維持することができる。
【００１４】
以下、本発明の超電導ケーブルをより詳しく説明する。
【００１５】
本発明超電導ケーブルは、ケーブル部材と、非真空状態に保持された断熱部材と、断熱部材への水分の浸入を防止するシール部材とを有する。
【００１６】
＜ケーブル部材＞
まず、ケーブル部材は、コアと、コアを収納する収納管とからなる。コアは、少なくとも超電導導体層と絶縁層とを有する。代表的には、中心から順にフォーマ、超電導導体層、絶縁層、シールド層、保護層を具えている。シールド層も超電導線材で構成しても良い。
【００１７】
フォーマは、超電導導体層を所定形状に保形するもので、パイプ状のものや撚り線構造のものが利用できる。材質には、銅やアルミニウムなどの非磁性の金属材料が好適である。フォーマをパイプ状のものとした場合、フォーマ内を冷媒の流路とできる。
【００１８】
超電導導体層は、例えば、超電導材料からなる線材をフォーマ上に螺旋状に巻回することで形成する。超電導線材の具体例としては、Bi2223系酸化物超電導材料からなる複数本のフィラメントが銀シースなどのマトリクス中に配されたテープ状のものが挙げられる。超電導線材の巻回は単層でも多層でもよい。多層とする場合、層間絶縁層を設けてもよい。層間絶縁層は、クラフト紙などの絶縁紙やPPLP(住友電気工業株式会社製、登録商標)などの半合成絶縁紙を巻回して設けることが挙げられる。
【００１９】
絶縁層は、ポリプロピレンとクラフト紙をラミネートしたPPLP(住友電気工業株式会社の登録商標)などの半合成紙やクラフト紙などの絶縁紙を巻回して形成することが好ましい。また、絶縁層の内外周の少なくとも一方、つまり導体層と絶縁層との間や、絶縁層とシールド層との間に半導電層を形成しても良い。前者の内部半導電層、後者の外部半導電層を形成することで、導体層と絶縁層の間あるいは絶縁層とシールド層の間での密着性を高め、部分放電の発生などに伴う劣化を抑制する。
【００２０】
また、絶縁層の外側には、シールド層を設けることが好ましい。シールド層は導電材料で構成すればよく、導体層と同様の超電導線材を絶縁層の外側に巻回して構成することが好適である。シールド層に超電導線材を用いることで、導体電流と逆位相の電流がシールド層に流れ、外部に交流の磁場が漏洩するのを抑制することができる。
【００２１】
その他、フォーマと導体層との間にクッション層を介在してもよい。クッション層は、フォーマと超電導線材間における金属同士の直接接触を回避し、超電導線材の損傷を防止する。特に、フォーマを撚り線構造とした場合、クッション層はフォーマ表面をより平滑な面にする機能も有する。クッション層の具体的材質としては、絶縁紙やカーボン紙が好適に利用できる。
【００２２】
一方、収納管はコアを収納する管材で、コアを機械的に保護する機能を有する。例えば、ステンレス又はアルミニウムのコルゲート管を収納管に利用することができる。この収納管は、基本的にはケーブル部材の冷媒温度を保持する断熱性能を有する必要はなく、その断熱性能は後述する断熱部材が負担する。つまり、収納管には、断熱層が設けられていないことが好ましい。この構成により、収納管の外径を極力小さくすることができる。
【００２３】
もっとも、収納管に断熱機能を持たせても構わない。その場合、真空断熱と非真空断熱のいずれの断熱構造でもよい。収納管に真空断熱構造を採用した場合、従来の超電導ケーブルに比べてケーブル部材の外径を小さくすることはできなくなるが、もし真空性能が低下しても、後に述べる断熱部材単独で、若しくは収納管の断熱特性と断熱部材の断熱特性との組合せによりケーブル部材の断熱特性が維持されているので問題はない。収納管に真空断熱構造を採用しながらもケーブル部の外径を小さくするには、収納管の真空度を従来の超電導ケーブルの断熱管の真空度よりも低くすることが考えられる。また、収納管に非真空断熱構造を採用した場合、この断熱特性はケーブル部材の冷媒温度を保持するのに必要な断熱特性よりも低い断熱特性とする。この場合、収納管の非真空断熱構造を簡略化することができ、ケーブル部材の冷媒温度を保持するのに必要な断熱特性は、収納管の非真空断熱構造と後述する断熱部材との組合せで確保される。
【００２４】
＜断熱部材＞
このような収納管の外側には非真空状態に保持された断熱部材が配される。この断熱部材は、ケーブル部材の冷媒温度を保持する断熱性能を有することを基本とする。断熱部材の構造としては、積層断熱材と充填断熱材の少なくとも一方が好適である。積層断熱材としては、従来の超電導ケーブルでも用いられているいわゆるスーパーインシュレーション（金属箔とプラスチックメッシュを積層したもの）が好適に利用できる。一方、充填断熱材としては、グラスウール、発泡樹脂、砂、砂利などが好適に利用できる。
【００２５】
特に、断熱部材にはエアロジェルが望ましい。エアロジェルは、ナノオーダの非常に微細な空孔が多数形成された多孔質材で、高い断熱性を有している。例えばシリカエアロジェルは、平均10nmの多数の空孔をもち、その熱伝導率は10mW/m-K(38℃、1気圧)と非常に高い断熱性を有し、さらには極めて軽量である。このエアロジェルとしては、例えば米国アスペンエアロジェル社のPyrogel（商品名）などを利用することができる。
【００２６】
これらの断熱部材は、積層断熱材単独、充填断熱材単独、積層断熱材と充填断熱材の組合せのいずれかを採用することにより、種々の要求特性に応じた超電導ケーブルを得ることができる。通常、積層断熱材は巻き付けるようにケーブル部材を覆うことができるので、積層断熱材の外形を円筒状に成形しやすい。一方、充填断熱材は、その材質や外形の自由度が高く、種々の材質や外形形態を選択することができ、布設環境、許容寸法、許容コストに応じた選択が可能である。例えば、積層断熱材を断熱部材の内周側に、充填断熱材をその外周側に配することが望ましい。積層断熱材を内周側に配することで、主に輻射熱を効果的に断熱し、高い断熱特性を得ることができ、充填断熱材を外周側に配することで布設環境に適合した超電導ケーブルの外形を選択することができる。
【００２７】
＜シール部材＞
上記の断熱部材は、ケーブル部材の外側に配され、シール部材でシールされる。シール部材は、断熱部材への水分の浸入を防止し、それにより断熱部材の断熱特性を維持する機能を有する。また、断熱部材は、上記のように、例えば積層断熱材や充填断熱材であるため、それ自体で保形することが難しく、シール部材は断熱部材を所定の形状に保持してばらけないようにする機能も有する。
【００２８】
シール部材は水分の浸入を阻止できる材料で構成する。例えば、金属管、金属シート或いは金属シートとプラスチックシートのラミネート材などが好適に利用できる。これら金属シートやラミネート材は、断熱部材の外周を覆って、シート端縁同士を溶接や接着などにより接合し、シート内部に水分が浸入しないようにする。金属管や金属シートには、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどが好適に利用できる。
【００２９】
＜複数のケーブル部材の配置＞
以上のような超電導ケーブルにおいて、ケーブル部材の条数は一条でも複数条でも構わない。ケーブル部材を複数条とした場合、各ケーブル部材は近接して配することが好ましい。特に、共通する断熱部材内に複数のケーブル部材を近接して配置することが好適である。複数のケーブル部材を独立して断熱部材内に配した場合に比べて、近接させた複数のケーブル部材を一括して断熱部材内に配した場合の方がケーブル部材群と断熱部材との接触面積（１条当たり）が小さくなる。そのため、ケーブル部材1条当たりの侵入熱を小さくすることができる。特に、各ケーブル部材が近接する他のケーブル部材を互いに冷却することも可能で、一層の断熱効果も期待できる。
【００３０】
各ケーブル部材を近接させる際の具体的な間隔は、ゼロとすること、すなわちケーブル部材同士が接触していることが理想的である。但し、ケーブル部材同士に間隔があっても、その間隔はケーブル部材の外径以下とすることが好適である。このような外径を選択することで、ケーブル部材1条当たりの侵入熱を低減することができる。より好ましいケーブル部材間の間隔はケーブル部材の外径の半分以下である。
【００３１】
＜冷媒輸送管の複合＞
その他、ケーブル部材には、近接して冷媒輸送管を設けてもよい。ここでの冷媒輸送管は、種々の冷媒を輸送することに利用される管路のことである。代表的には、液体水素、液体酸素、液体窒素またはLNGなどの輸送管が挙げられる。これらの冷媒管は、通常、水素ステーションや各種プラントなどで利用される極低温の冷媒を輸送することに用いられており、ケーブル部材と近接して断熱部材内に配することで、より効率的にケーブル部材の断熱（冷却）を行なうことができる。
【００３２】
この冷媒輸送管も複数のケーブル部材を配する場合と同様に、ケーブル部材と近接して配することが好適である。ここでの「近接」もケーブル部材同士の「近接」と同様の間隔とすることが望ましい。つまり、特に、冷媒輸送管の冷媒温度が、ケーブル部材の超電導導体層を冷却する冷媒温度よりも低い場合、冷媒輸送管に近接するケーブル部材を冷却することも期待できる。
【００３３】
ただし、ケーブル部材の超電導導体層を冷却する冷媒温度と冷媒輸送管の冷媒温度との関係によっては、ケーブル部材および冷媒輸送管の少なくとも一方に補助断熱構造を構成しても良い。この補助断熱構造は、ケーブル部材および冷媒輸送管の各冷媒が、主としてケーブル部材と冷媒輸送管の相互の熱移動により適正温度から外れることを防止するための断熱構造である。
【００３４】
例えば、ケーブル部材の冷媒が液体窒素（沸点約77K、融点約63K）で、冷媒輸送管の冷媒が液体水素（沸点約20K）の場合、ケーブル部材と冷媒輸送管が近接しすぎるとケーブル部材の液体窒素が冷却されすぎて固化するか、冷媒輸送管の液体水素が暖められて気化する可能性がある。そのため、例えばケーブル部材に補助断熱構造を設けて、ケーブル部材の液体窒素が必要以上に冷却されること、或いは冷媒輸送管の液体水素が暖められることを抑制することが好ましい。特に、外部からの侵入熱によりケーブル部材が暖められる熱量と冷媒輸送管からの冷熱によりケーブル部材が冷やされる熱量とが平衡するような断熱構造とすれば、ケーブル部材と冷媒輸送管のいずれもが適正温度に保持しやすくより好ましい。
【００３５】
その他、ケーブル部材の冷媒が液体窒素（沸点約77K、融点約63K）で、冷媒輸送管の冷媒が液化天然ガスLNG（沸点約110K、融点約90K）の場合、ケーブル部材と冷媒輸送管の構成や距離によってはケーブル部材の液体窒素が暖められて気化するか、LNGが必要以上に冷却されて固化する可能性がある。そのため、例えば冷媒輸送管に補助断熱構造を設けてケーブル部材の液体窒素が暖められること或いはLNGが必要以上に冷却されることを抑制することが好ましい。特に、外部からの侵入熱により冷媒輸送管が暖められる熱量とケーブル部材からの冷熱により冷媒輸送管が冷やされる熱量とが平衡するような断熱構造とすれば、ケーブル部材と冷媒輸送管のいずれもが適正温度に保持しやすくより好ましい。
【００３６】
このケーブル部材あるいは冷媒輸送管に設ける補助断熱構造も真空断熱構造であっても非真空断熱構造であってもよい。ケーブル部材に補助断熱構造を設ける場合、ケーブル部材を構成する収納管自体を断熱層として構成しても良いし、ケーブル部材を構成する収納管の外側に断熱層を形成しても良い。また、冷媒輸送管に補助断熱構造を設ける場合、冷媒輸送管自体を断熱層として構成しても良いし、冷媒輸送管の外側に断熱層を形成しても良い。補助断熱構造に用いる断熱材は、必要な断熱特性を満たすものであれば、公知の種々の材料が利用できる。
【００３７】
＜管路＞
ケーブル部材と冷媒輸送路の少なくとも一方が管路に収納され、その管路の外側に断熱部材が設けられている構成が好ましい。管路内にケーブル部材を収納することで、「ケーブル部材または冷媒輸送管」と「管路・断熱部材・シール部材の組立体」とを別個に製作でき、後に組立体の管路内にケーブル部材または冷媒輸送管を挿入することで超電導ケーブルを構成でき、同ケーブルの製造・布設の効率化を図ることができる。特に、ケーブル部材あるいは冷媒輸送管を、その個々に対応した管路に挿入することで、ケーブル部材や冷媒輸送管を独立して設置することができる。その際、個々のケーブル部材あるいは冷媒輸送管ごとに管路を設けているため、管路内の収納物を入れ替えることも容易に行える。
【００３８】
この管路は気密に構成することが望ましい。例えば、ケーブル部材を収納した管路の両端部において、管路と、管路内に収納されているケーブル部材及び冷媒輸送管の少なくとも一方との間隙を封止する。その際、このケーブル部材の収納管は真空断熱構造としておくことが望ましい。管路内が気密にされていれば、真空封止構造の収納管を用いた場合、収納管の真空封止構造が破れても収納管の断熱性能が低下することを抑制できる。特に、管路の両端部を封止した後に管路内を真空引きすることが好ましい。この構成により、収納管の真空封止構造が破れても管路内が真空に保持されているため、ケーブル部材の断熱性能が低下することをさらに効果的に抑制できる。
【００３９】
＜超電導ケーブルの布設形態＞
本発明超電導ケーブルは、地中やコンクリート中に埋設したり、気中に配したり、地表面に設置することなど、いずれの布設形態も利用できる。特に、地中やコンクリート中への埋設は、超電導ケーブル周辺の土壌が断熱機能を有するため、超電導ケーブルの断熱をより効率化することが可能である。
【００４０】
＜超電導ケーブルの種類＞
本発明超電導ケーブルは、直流ケーブルと交流ケーブルのいずれにも利用できる。特に、直流ケーブルでは交流損がなく、損失は侵入熱だけになるため、断熱部材による効率的な断熱により、損失を極小化した電力線路を構成することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明超電導ケーブルによれば、次の効果を奏することができる。
(1)ケーブル部材の外側に非真空状態に保持された断熱部材を配することで、真空断熱構造を採用することなく所定の断熱特性を保持することができる、従来の超電導ケーブルのように真空性能の維持・管理を行う必要がない。それに伴い、A：超電導ケーブルの構成を簡略化することができる、B：ケーブルコストの削減を実現することができる、C：従来の超電導ケーブルのように、断熱管の真空性能の異常により送電停止に至るような事態を回避することができる、といった効果が期待できる。
【００４２】
(2)断熱部材にシール部材を設けることで、断熱部材への水分の浸入を防止し、断熱部材の断熱特性を維持することができる。
【００４３】
(3)断熱機能を断熱部材に負担させることで、ケーブル部材自体は、基本的には断熱機能を持つ必要がなく、ケーブル部材の径を小さくすることができる。
【００４４】
(4)ケーブル部材の収納管に真空断熱構造を採用した場合、その真空性能に異常が生じても断熱部材によりケーブル部材の断熱特性が保持できるため、より信頼性の高い超電導ケーブル線路を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００４６】
（実施例１）
まず、地中に埋設した場合を例として本発明超電導ケーブルを説明する。図１は実施例１における本発明超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。
【００４７】
この超電導ケーブルは、図1に示すように、1条のケーブル部材100と、このケーブル部材100を覆う断熱部材200と、断熱部材200を覆うシール部材300とを有しており、大地Gの内部に埋設されている。
【００４８】
単心の超電導ケーブル部材100は、図2に示すように、中心から順に、フォーマ111、超電導導体層112、絶縁層113、シールド層114、保護層115、収納管120を有している。これらの構成部材のうち、フォーマ111から保護層115までがコア110を構成しており、このコア110が収納管120内に収納された構成となっている。また、導体層112とシールド層114には超電導線材が用いられる。このケーブル部材100に用いられる超電導線材は、コア110と収納管120との間の空間に冷媒（ここでは液体窒素）を循環させて、超電導状態に保持される。
【００４９】
フォーマ111には、複数の絶縁銅素線を撚り合わせたものを用いた。撚り線構造のフォーマ111とすることで、交流損失の低減と過電流での温度上昇抑制を同時に実現できる。また、本例では、中心側の素線よりも外周側の素線を細くし、フォーマ111の外周面に現れるより溝による凹凸を極力小さくしている。
【００５０】
超電導導体層112には、厚さ0.24mm、幅3.8mmのBi2223系Ag-Mnシーステープ線材を用いた。このテープ線材をフォーマの上に多層に巻回して超電導導体層112を構成する。この導体層112は、各層で超電導線材の撚りピッチが異なっている。加えて、各層ごと又は複数層ごとに巻き方向を変えることで、各層に流れる電流の均流化を図ることができる。
【００５１】
超電導導体層112の外周には、絶縁層113が形成されている。この絶縁層113は、例えばクラフト紙とポリプロピレンなどの樹脂フィルムとをラミネートした絶縁テープ（住友電気工業株式会社製PPLP：登録商標）を用いて構成することができる。
【００５２】
この絶縁層113の上にシールド層114を設ける。シールド層114は、導体層112に用いたものと同様の超電導線材を巻回して形成される。このシールド層114には、導体層112とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導されることで導体層112から生じる磁場を相殺し、外部への磁場の漏洩を防止することができる。
【００５３】
さらに、シールド層114の上に、クラフト紙を巻き付けて保護層115を形成している。この保護層115は、主としてシールド層114を機械的に保護すると共に、収納管120と電気的に絶縁する。
【００５４】
そして、これらフォーマ111から保護層115までで構成されるコア110が収納管120に収納されている。ここでは、収納管120にステンレス製のコルゲート管を用いた。この収納管120内に超電導線材を冷却する冷媒が流通される。また、この収納管120は二重管構造になっておらず、前記冷媒を極低温に保持するための断熱構造も有していない。
【００５５】
一方、断熱部材200は、上記の収納管120の周囲を覆うように配されている（図１）。ここでは、グラスウールを断熱部材200として用いた。この断熱部材200は、ケーブル部材内の冷媒を所定の極低温に保持するのに必要な断熱特性を具えるような厚さに設けられている。また、本例では、断熱部材200を、その断面形状がほぼ矩形状となるように配置している。この断面形状は、設置場所の条件などにより決定すればよく、矩形に限定されるわけではなく円形などでもよいことはいうまでもない。
【００５６】
さらに、この断熱部材200の外周は、シール部材300で覆われている。シール部材300により、地中の水分が断熱部材内に浸入することを防止する。本例では、ステンレスシートを断熱部材200の外周に巻き付けて、このシートの端縁を溶接にて接合することでシール部材とした。
【００５７】
このような構成の超電導ケーブルによれば、真空断熱層を用いていないため、真空の維持・管理を行う必要もない。また、従来の超電導ケーブルでは真空断熱層の断熱特性に異常が生じた場合、送電を停止する事態もあり得たが、本発明ケーブルによれば、そのような事態も回避することができる。さらに、シール部材を用いることで、断熱部材の断熱性能を長期にわたって維持することができる。
【００５８】
本例の変形例として、上記の断熱部材200をシリカエアロジェルに代えても良い。このシリカエアロジェルとしては、米国アスペンエアロジェル社のPyrogel（商品名）などを利用することができる。シリカエアロジェルは軽量な上、非常に優れた断熱特性を有するため、他の材料に比べて断熱部材200の厚さを薄くすることができる。
【００５９】
（実施例2）
次に、複数条のケーブル部材を用いた本発明超電導ケーブルを説明する。図３は、実施例２における本発明超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。本例では、主として実施例1との相違点を説明し、共通する構成についての説明は省略する。
【００６０】
本例では、実施例1と同様のケーブル部材100を３条用い、これらを接触状態で断熱部材200の内部に三角形状に配置している。また、断熱部材200には、スーパーインシュレーションをケーブル部材群に巻き付けることで構成している。
【００６１】
このように、３条のケーブル部材100を近接して断熱部材内に配置することで、実施例１での作用効果に加え、ケーブル部材１条当たりの侵入熱を小さくすることができる。これは、各ケーブル部材100を個々に断熱部材200内に配した場合と比べ、３条を接触状態として配置した場合の方がケーブル部材群の断熱部材200との総接触面積が小さくなることや、ケーブル部材同士が互いに冷却し合うことができるからである。
【００６２】
（実施例３）
次に、実施例２に冷媒輸送管を組み合わせた場合を例として、本発明超電導ケーブルを説明する。図４は、実施例３における本発明超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。本例では、主として実施例２との相違点を説明し、共通する構成についての説明は省略する。
【００６３】
ここでは、３条のケーブル部材100の隣接間に３条の冷媒輸送管400を配置し、ケーブル部材100と冷媒輸送管400を全体として逆三角形状となるように断熱部材200内に配置している。冷媒輸送管400で輸送される冷媒は液体水素（冷媒温度：約20K）とした。
【００６４】
本例の場合も、実施例２と同様にケーブル部材１条当たりの侵入熱を低減することができる。また、冷媒輸送管400の方がケーブル部材100よりもより低温であるため、冷媒輸送管400によりケーブル部材100を冷却することも可能である。
【００６５】
本例の変形例としては、ケーブル部材100に補助断熱構造を設けることが挙げられる。ケーブル部材100の冷媒が液体窒素（沸点約77K、融点約63K）で、冷媒輸送管400の冷媒が液体水素（沸点約20K）の場合、ケーブル部材100と冷媒輸送管400が近接しすぎるとケーブル部材100の液体窒素が冷却されすぎて固化するか、冷媒輸送管400の液体水素が暖められて気化する可能性がある。ケーブル部材100に補助断熱構造を設ければ、ケーブル部材100の液体窒素が必要以上に冷却されること或いは冷媒輸送管400の液体水素が暖められることを抑制できる。補助断熱構造としては、収納管であるステンレス製のコルゲート管の外側にプラスチック外被を設けることが挙げられる。
【００６６】
（実施例４）
次に、実施例１における断熱部材の構成を変えた本発明超電導ケーブルの変形例を説明する。図５は実施例４における本発明超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。ここでも主として実施例１との相違点を説明し、共通する構成についての説明は省略する。
【００６７】
本例では、断熱部材を２種類の材料で構成した。すなわち、ケーブル部材に近い内周側を積層断熱材210で、ケーブル部材から離れた外周側を充填断熱材220で構成した。より具体的には、積層断熱材210としてスーパーインシュレーションを用い、充填断熱材220として発泡樹脂を用いている。
【００６８】
積層断熱材210と充填断熱材220とを組み合わせることで、熱の輻射と伝導の双方を効果的に遮断し、高い断熱特性を得ることができる。
【００６９】
（実施例５）
次に、実施例２におけるケーブル部材を管路に収納した本発明超電導ケーブルの変形例を説明する。図６は実施例５における本発明超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。ここでも主として実施例２との相違点を説明し、共通する構成についての説明は略する。
【００７０】
本例では、３条のケーブル部材100の各々を管路500に収納している。この構成によれば、３条のケーブル部材100を作製しておき、３本の管路500の外側に共通する断熱部材200を配すると共に断熱部材200の外周をシール部材300で覆った組立体を別途作製しておく。そして、３条のケーブル部材100の各々を、組立体における各管路500内に個々に収納することで超電導ケーブルを得ることができる。従って、１条ごとに超電導ケーブルの布設が可能となる。
【００７１】
本例の変形例として、ケーブル部材100の収納管を二重管からなる真空断熱管とし、さらに管路500の端部を封止してから管路500内も真空引きする構成が挙げられる。この構成によれば、収納管の真空封止が破れても、管路500内の真空が保持されているため、ケーブル部材100の断熱特性が低下することがない。この場合、収納管の真空度も管路内の真空度も、従来の超電導ケーブルにおける断熱間の真空度よりも低くてもよい。ケーブル部材100の外側を覆う断熱部材200によりケーブル部材100の断熱特性は保たれるからである。
【００７２】
（実施例６）
次に、実施例１におけるケーブル部材の構成を変えた本発明超電導ケーブルの変形例を説明する。図７は実施例６の単心型超電導ケーブルを構成するケーブル部材の横断面図である。ここでも主として実施例１との相違点を説明し、共通する構成についての説明は省略する。
【００７３】
本例では、実施例１におけるケーブル部材100の収納管120を二重管からなる真空断熱構造としている。つまり、収納管120は内管121と外管122とを有し、両管121,122の間はスーパーインシュレーションが配されると共に、真空に構成されている。
【００７４】
本例の構成によれば、収納管120に真空断熱構造を用いているため、真空の維持・管理を不要にすることはできないが、万一、収納管120の真空性能に異常が生じても、断熱部材でケーブル部材100の断熱性能は維持されるため、より信頼性の高い超電導ケーブル線路を構築することができる。なお、本例では単心型の超電導ケーブルについて説明したが、３心一括型の超電導ケーブルであれば、図８と同様の構造をケーブル部材とすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明超電導ケーブルは、電力輸送手段として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施例１における超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。
【図２】実施例１の超電導ケーブルを構成するケーブル部材の横断面図である。
【図３】実施例２における超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。
【図４】実施例３における超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。
【図５】実施例４における超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。
【図６】実施例５における超電導ケーブルの埋設状態を示す概略図である。
【図７】実施例６の超電導ケーブルを構成するケーブル部材の横断面図である。
【図８】従来の超電導ケーブルの横断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
100  ケーブル部材  110  コア  120  収納管
111  フォーマ  112  超電導導体層  113  絶縁層  114  シールド層
115  保護層  121  内管  122  外管
200  断熱部材  210  積層断熱材  220  充填断熱材
300  シール部材
400  冷媒輸送管
500  管路
600  断熱管  610  内管  620  外管  630  防食層
G  大地
【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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【図８】
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