(57)【要約】【課題】冷媒を冷却する冷凍機の負荷が小さい超電導ケーブル線路、及び断熱管路を提供する。【解決手段】超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納すると共に冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管とを備える超電導ケーブルと、前記外管の外方に、前記超電導ケーブルを外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備え、前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される超電導ケーブル線路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納すると共に冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管とを備える超電導ケーブルと、
前記外管の外方に、前記超電導ケーブルを外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備え、
前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される超電導ケーブル線路。
【請求項２】
前記磁気遮蔽部材は、前記外管の外周に形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】
前記超電導ケーブルが内部に収納される管路を備え、
前記磁気遮蔽部材は、前記管路の外周に形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】
前記強磁性テープ材は、飽和磁束密度が１Ｔ以上である請求項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。
【請求項５】
前記強磁性テープ材は、導電率が５ＭＳ／ｍ以下である請求項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。
【請求項６】
前記磁気遮蔽部材は、厚さが５ｍｍ以上である請求項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。
【請求項７】
前記強磁性テープ材は、厚さが０．５ｍｍ以下である請求項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。
【請求項８】
前記強磁性テープ材は、電磁鋼板で構成される請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【請求項９】
冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管と、
前記外管の外方に、前記断熱管を外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備え、
前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される断熱管路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルが布設された超電導ケーブル線路、及びこの超電導ケーブル線路の構成部材に適した断熱管路に関する。特に、冷媒を冷却する冷凍機の負荷が小さい超電導ケーブル線路に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブル（例、ＯＦケーブルやＣＶケーブル）と比較して、大容量の電力を低損失で送電できることから、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、実際に送電を行う実証試験が進められている。
【０００３】
超電導ケーブルは、フォーマの外周に超電導線材を螺旋状に巻回して形成された超電導層（超電導導体層、超電導シールド層）を有するケーブルコアを断熱管内に収納し、この断熱管内に冷媒（例えば、液体窒素）を流通させることで、超電導層を冷却する構造が代表的である（特許文献１）。超電導シールド層が設けられていることで、この超電導シールド層には、超電導導体層に流れる電流と逆向きでほぼ同じ大きさの誘導電流が流れる。誘導電流から生じる磁場にて、超電導導体層から生じる磁場を打ち消し合うことで、磁場が外部に漏れる（漏れ磁場が生じる）ことを抑制している。断熱管は、一般的に、内管と外管とを有する二重構造管であり、内管と外管との間の空間が真空引きされ、この空間に真空断熱層が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５９６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超電導ケーブルを実用化する上で、すでに常電導ケーブルが布設されている既存の地中管路や洞道内に超電導ケーブルを増設することが検討されている。しかし、超電導ケーブルと常電導ケーブルとを近接配置した場合、超電導ケーブルは、常電導ケーブルからの磁場の影響を受ける虞がある。
【０００６】
また、常電導ケーブルの代替として超電導ケーブルを布設することが検討されている。このとき、超電導ケーブルのコスト削減のために、超電導シールド層を省くことが検討されている。しかし、超電導シールド層を備えない超電導ケーブルでは漏れ磁場が生じるため、複数の超電導ケーブルを近接配置するにあたり超電導シールド層を備えない超電導ケーブルが含まれると、他の超電導ケーブルがこの漏れ磁場の影響を受けることになる。
【０００７】
超電導ケーブルにおいて外部から磁場が印加されると、まず断熱管に磁場が印加される。断熱管は一般的に金属材料で構成されているため、断熱管に磁場が印加されると渦電流によってジュール熱が生じることによる渦電流損失が発生する虞がある。断熱管に渦電流損失が発生すると、断熱管の内部に充填される冷媒を冷却する冷凍機の負荷となる。そこで、外部からの磁場の影響を受けた場合にも、冷媒の冷凍機の負荷が小さい断熱管路、及び超電導ケーブル線路の開発が望まれる。
【０００８】
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、冷媒を冷却する冷凍機の負荷が小さい超電導ケーブル線路を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、冷媒を冷却する冷凍機の負荷が小さい断熱管路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る超電導ケーブル線路は、超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納すると共に冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管とを備える超電導ケーブルと、前記外管の外方に、前記超電導ケーブルを外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備える。前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される。
【００１１】
本発明の一形態に係る断熱管路は、冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管と、前記外管の外方に、前記断熱管を外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備える。前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される。
【発明の効果】
【００１２】
上記超電導ケーブル線路は、外部からの磁場の影響を受けた場合でも、冷媒を冷却する冷凍機の負荷が小さい。
【００１３】
また、上記断熱管路は、外部からの磁場の影響を受けた場合でも、冷媒を冷却する冷凍機の負荷が小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１の超電導ケーブル線路の概略横断面図である。
【図２】実施形態２の超電導ケーブル線路の概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、超電導ケーブルにおいて外部からの磁場（以下、外部磁場と呼ぶことがある）の影響を受けた場合に断熱管に生じる渦電流損失を検討した。超電導ケーブルの断熱管は、液体窒素といった冷媒が充填されるため、一般的に、ステンレス鋼といった超電導ケーブルの運用温度に対する耐性に優れる材料から構成される。ステンレス鋼といった金属材料は、磁場が印加されると、渦電流によってジュール熱が生じることによる渦電流損失が発生する。そこで、超電導シールド層を備えない３本の単心型超電導ケーブルを近接配置した際に、各超電導ケーブルの断熱管に生じる渦電流損失をＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）解析によって調べた。その結果、断熱管の内管及び外管ともに渦電流が流れて大きな渦電流損失が発生することがわかった。内管及び外管ともに渦電流損失が発生する理由は、以下のように考えられる。超電導ケーブルに外部磁場が印加されると、まず外管に印加され、この外管で渦電流損失が発生することである程度外部磁場は低減する。しかし、外管においてある程度の磁場は低減するものの、外管で低減できなかった外部磁場は外管を透過して内管に印加され、内管でも渦電流損失を生じる。外管は外部環境（常温部）側に露出しており、渦電流によるジュール熱は常温部側に放熱するため、冷媒を冷却する冷却機構（冷凍機）の負荷に及ぼす影響は小さい。一方、内管は冷媒と接触する（低温部）側に位置するため、渦電流によるジュール熱は冷媒側に放熱する。よって、内管に生じる渦電流損失が冷凍機の負荷に及ぼす影響は大きく、この冷凍機の負荷を低減するために内管に生じる渦電流損失を極力低減したい。この内管に生じる渦電流損失は、上記ＦＥＭ解析の結果、５〜１０Ｗ／ｍ程度と無視できない程大きいことがわかった。そこで、超電導ケーブルにおいて外部磁場の影響を遮蔽することを検討し、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。
【００１６】
（１）本発明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ケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納すると共に冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管とを備える超電導ケーブルと、前記外管の外方に、前記超電導ケーブルを外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備える。前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される。
【００１７】
ここで言う超電導ケーブルに対する外部からの磁場（外部磁場）とは、他のケーブルから受ける磁場全てを含む。例えば、常電導ケーブルと近接配置した場合、常電導ケーブルからの磁場が挙げられる。また、超電導シールド層を備えない超電導ケーブルと近接配置した場合、この超電導シールド層を備えない超電導ケーブルからの漏れ磁場が挙げられる。超電導シールド層を備えない超電導ケーブルが複数ある場合、各超電導ケーブルは、それぞれ相互に磁場の影響を及ぼし合うことになる。
【００１８】
上記構成によれば、外管の外方に強磁性テープ材を巻回して形成される磁気遮蔽部材によって、超電導ケーブルを外部磁場から遮蔽することができる。磁気遮蔽部材が強磁性テープ材を巻回して形成されることで、磁気遮蔽部材に外部磁場が印加されると、外部磁場の磁束線を強磁性テープ材に沿わせることができ、強磁性テープ材で外部磁場の向きを変えることができるからである。超電導ケーブル（断熱管）に印加される外部磁場のうち主に垂直磁場が断熱管に渦電流損失を生じさせる主な原因であるため、この垂直磁場の向きを変えることで、渦電流損失を生じさせる外部磁場を低減できる。よって、超電導ケーブル（断熱管）において外部磁場による渦電流損失が発生することを抑制できる。断熱管のうち特に低温部側に位置する内管に生じる渦電流損失を低減できるため、冷凍機の負荷を低減できる。
【００１９】
磁気遮蔽部材が外管の周方向に連続して形成されていることで、断熱管に印加される垂直磁場を低減でき、断熱管において渦電流損失が発生することを抑制できる。磁気遮蔽部材が外管の周方向に連続せず開口部を有する場合、開口部周辺で磁束線が乱れ、断熱管に対して垂直磁場が発生してしまうためである。また、磁気遮蔽部材が外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように形成されている、つまり強磁性テープ材のターン間にギャップを有することで、磁気遮蔽部材における渦電流損失を低減できる。よって、磁気遮蔽部材による遮蔽効果を向上でき、断熱管における渦電流損失を低減できる。
【００２０】
磁気遮蔽部材が、絶縁材を介して複数の強磁性テープ材が多層に巻回された積層体であることで、磁気遮蔽部材の厚さを一定としたとき、強磁性テープ材を単層とする場合に比較して、強磁性テープ材の厚さを薄くできる。各層間には絶縁材が介在されているため、各層間に跨って渦電流が流れることはなく、強磁性テープ材を薄くすることで、各層における渦電流損失を低減できる。各層における渦電流損失を低減することで、磁気遮蔽部材における渦電流損失（各層の渦電流損失の合計）を低減することができる。
【００２１】
また、磁気遮蔽部材が、絶縁材を介して複数の強磁性テープ材を多層に巻回した積層体であることで、各層において外管の長手方向に所望のギャップを形成し易い。また、強磁性テープ材を外管の外周に積層するにあたり、内周側の強磁性テープ材のターン間のギャップを覆うように外周側の強磁性テープ材を巻回して積層することで、外管の外方から見たときに、外管が周方向に隙間なく強磁性テープ材で覆われた状態にできる。
【００２２】
（２）上記の超電導ケーブル線路の一例として、前記磁気遮蔽部材は、前記外管の外周に形成されている形態が挙げられる。
【００２３】
磁気遮蔽部材が外管の外周に形成されていることで、磁気遮蔽部材付きの超電導ケーブルとして取り扱えるため、取り扱い易い。
【００２４】
（３）上記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が内部に収納される管路を備え、前記磁気遮蔽部材は、前記管路の外周に形成されている形態が挙げられる。
【００２５】
磁気遮蔽部材が管路の外周に形成されていることで、超電導ケーブルを磁気遮蔽部材付きの管路に配設すればよいため、超電導ケーブルの配設が行い易い。
【００２６】
（４）上記の超電導ケーブル線路の一例として、前記強磁性テープ材は、飽和磁束密度が１Ｔ以上である形態が挙げられる。
【００２７】
上記構成によれば、強磁性テープ材で外部磁場（垂直磁場）の向きを変える効果が大きくなるため、強磁性テープ材の厚さを薄くすることができる。よって、強磁性テープ材の体積を小さくできることで、磁気遮蔽部材における渦電流損失をさらに低減し易い。
【００２８】
（５）上記の超電導ケーブル線路の一例として、前記強磁性テープ材は、導電率が５ＭＳ／ｍ以下である形態が挙げられる。
【００２９】
上記構成によれば、強磁性テープ材に流れる渦電流をより低減できるため、磁気遮蔽部材における渦電流損失をさらに低減し易い。
【００３０】
（６）上記の超電導ケーブル線路の一例として、前記磁気遮蔽部材は、厚さが５ｍｍ以上である形態が挙げられる。
【００３１】
上記構成によれば、磁気遮蔽部材における渦電流損失をより低減し、断熱管における渦電流損失を低減し易い。磁気遮蔽部材の厚さが５ｍｍ以上であることで、超電導ケーブル（断熱管）に印加される外部磁場を十分に遮蔽でき、断熱管における渦電流損失を低減し易い。
【００３２】
（７）上記の超電導ケーブル線路の一例として、前記強磁性テープ材は、厚さが０．５ｍｍ以下である形態が挙げられる。
【００３３】
強磁性テープ材の厚さが０．５ｍｍ以下であることで、磁気遮蔽部材における渦電流損失をさらに低減し易い。
【００３４】
（８）上記の超電導ケーブル線路の一例として、前記強磁性テープ材は、電磁鋼板で構成される形態が挙げられる。
【００３５】
強磁性テープ材が電磁鋼板で構成されることで、１Ｔ以上の飽和磁束密度を確保しつつ導電率を低減できるため、磁気遮蔽部材における渦電流損失をさらに低減でき、超電導ケーブルの断熱管における渦電流損失をさらに低減できる。
【００３６】
（９）本発明の実施形態に係る断熱管路は、冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管と、前記外管の外方に、前記断熱管を外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備える。前記磁気遮蔽部材は、前記外管の周方向に連続し、かつ前記磁場により前記外管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される。
【００３７】
上記構成によれば、冷媒が充填された断熱管を外部磁場から遮蔽することができ、断熱管において外部磁場による渦電流損失が発生することを抑制できる。よって、断熱管、特に低温部側に位置する内管に生じる渦電流損失を低減できるため、冷凍機の負荷を低減できる。
【００３８】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。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。
【００３９】
＜実施形態１＞
〔超電導ケーブル線路〕
実施形態１の超電導ケーブル線路１００は、図１に示すように、三本の超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃを三角形状に近接配置（例えば、各超電導ケーブルの中心間距離が１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度）して、一つの管路４内に布設されている。本実施形態１の超電導ケーブル線路１００の主たる特徴とするところは、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃは超電導シールド層を備えておらず、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの外周に、超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃをそれぞれ外部の磁場（以下、外部磁場と呼ぶことがある）から遮蔽する磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備えることにある。以下、各構成について詳しく説明する。なお、説明の便宜上、管路４に対する超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの大きさを大きくしている。
【００４０】
（超電導ケーブル）
超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれ一つのケーブルコア１０が断熱管２０に収納された単心のケーブル構造である。ケーブルコア１０は、中心から順にフォーマ１１、超電導導体層１２、電気絶縁層１３、常電導接地層１４、保護層１５を備え、超電導シールド層を備えない。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。
【００４１】
フォーマ１１は、超電導導体層の支持、ケーブルの抗張力材、その他、短絡や地絡などの事故時における事故電流を分流する通電路などに利用される。通電路にも利用する場合、フォーマ１１は、銅やアルミニウムなどの常電導材料からなる中実体や中空体（管体）が好適に利用できる。中実体は、例えば、エナメルなどの絶縁被覆を備える銅線を複数本撚り合わせた撚り線材が挙げられる。フォーマ１１の外周にクラフト紙やＰＰＬＰ（住友電気工業株式会社の登録商標）といった絶縁性テープなどを巻回してクッション層（図示せず）を設けることができる。
【００４２】
超電導導体層１２は、酸化物超電導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）も超電導導体層１２に利用できる。一つの超電導導体層１２を多層構造とする場合、各超電導線材の層間にクラフト紙などの絶縁紙を巻回した層間絶縁層を形成することができる。
【００４３】
電気絶縁層１３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ＰＰＬＰ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。
【００４４】
常電導接地層１４は、従来のＯＦケーブルやＣＶケーブルと同様に絶縁層の外側に設けられて、接地電位を形成する層であり、銅といった常電導材料からなる金属テープを巻回した構成が挙げられる。これにより、電気絶縁層１３内の電界分布の均一化が図れ、安定した絶縁性能が得られるが、これは既存ケーブルも同じである。常電導接地層１４は、接地線（図示せず）を介して接地されている。常電導接地層１４は、例えば一点接地することで、超電導導体層１２からの磁場に対する誘導電流が流れないようにすることができる。
【００４５】
保護層１５は、ケーブルコア１０の最外周に配置され、その内側に配置された部材の機械的保護、常電導接地層１４と断熱管２０との間の電気的絶縁の確保を目的として設けられる。保護層１５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紙、例えばＰＰＬＰをテープ状にして巻回した構成が挙げられる。
【００４６】
断熱管２０は、ステンレス鋼製の内管２１と外管２２とを有する二重構造のコルゲート管であり、内管２１と外管２２との間が真空引きされ、この空間に真空断熱層が形成されている。真空断熱層には、断熱性を高めるためにスーパーインシュレーション（商品名）などの断熱材（図示せず）を配置してもよい。内管２１内（ケーブルコア１０と内管２１との間の空間）には冷媒Ｃが流通される。断熱管２０はコルゲート管で構成する他、直管で構成してもよい。外管２２の外周には、ポリ塩化ビニルなどの樹脂からなる防食層２３を備える。
【００４７】
各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃは、超電導シールド層を備えないため、超電導導体層１２に流れる電流によって各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの外側に磁場（外部磁場）が発生する。そうすると、超電導ケーブル１ａは、超電導ケーブル１ｂから発生する外部磁場、及び超電導ケーブル１ｃから発生する外部磁場の影響を受けることになる。同様に、超電導ケーブル１ｂは、超電導ケーブル１ｃから発生する外部磁場、及び超電導ケーブル１ａから発生する外部磁場の影響を受け、超電導ケーブル１ｃは、超電導ケーブル１ａから発生する外部磁場、及び超電導ケーブル１ｂから発生する外部磁場の影響を受ける。そこで、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの外周にそれぞれ磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃを配設することで、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれが受ける外部磁場の影響を抑制できる。
【００４８】
（磁気遮蔽部材）
磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回して形成される積層体である。ここで言う「強磁性材料」とは、比透磁率が５００以上である材料のことである。比透磁率は、好ましくは１０００以上、さらに好ましくは５０００以上であることが挙げられる。このような比透磁率を満たす材料としては、例えば鉄や鉄合金などを挙げることが挙げる。
【００４９】
磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃが強磁性テープ材で形成されていることで、磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃに外部磁場が印加されると、外部磁場の磁束線を強磁性テープ材に沿わせることができ、強磁性テープ材で外部磁場の向きを変えることができる。超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃに印加される外部磁場のうち主に垂直磁場が各断熱管２０に渦電流損失を生じさせる主な原因であるため、この垂直磁場の向きを変えることで、渦電流損失を生じさせる外部磁場を低減（遮蔽）できる。
【００５０】
磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、図１に示すように、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの断熱管２０の外周に形成されている。ここでは、断熱管２０の外管２２の外周には防食層２３が設けられているため、各磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、防食層２３の直上に形成されている。超電導ケーブル１ａの外周に形成された磁気遮蔽部材３Ａは、超電導ケーブル１ｂから発生する外部磁場、及び超電導ケーブル１ｃから発生する外部磁場を遮蔽する。超電導ケーブル１ｂの外周に形成された磁気遮蔽部材３Ｂは、超電導ケーブル１ａから発生する外部磁場、及び超電導ケーブル１ｃから発生する外部磁場を遮蔽する。超電導ケーブル１ｃの外周に形成された磁気遮蔽部材３Ｃは、超電導ケーブル１ｂから発生する外部磁場、及び超電導ケーブル１ａから発生する外部磁場を遮蔽する。
【００５１】
磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、各外管２２の外方から見たときに、外管２２の周方向に連続し、かつ外部磁場により外管２２の長手方向に流れる渦電流を分断するように、複数の強磁性テープ材が絶縁材を介して多層に巻回された積層体である。磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃの形成方法として、例えば、複数の長尺な強磁性テープ材を螺旋状に巻回するにあたり、ターン間に所望のギャップを形成しながら巻回することが挙げられる。このとき、各強磁性テープ材は、内周側の強磁性テープ材のターン間のギャップを覆うように、外周側の強磁性テープ材を巻回する。各強磁性テープ材の巻回ピッチは、例えば、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度とすることが挙げられる。
【００５２】
各強磁性テープ材間にはエナメルなどの絶縁材が介在される。絶縁材の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下とすることが挙げられる。絶縁材の厚さを５μｍ以上とすることで、各強磁性テープ材間を確実に絶縁することができ、５０μｍ以下とすることで、磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃが大型化しない。この絶縁材は、複数の強磁性テープ材と独立して設けてもよいし、強磁性テープ材の表面にエナメルなどの絶縁被覆を塗布焼付けして設けてもよい。絶縁被覆付きの強磁性テープ材であれば、取り扱い易い。
【００５３】
強磁性テープ材は、飽和磁束密度が１Ｔ以上であることが挙げられる。飽和磁束密度が１Ｔ以上であることで、強磁性テープ材で外部磁場（垂直磁場）の向きを変える効果が大きくなるため、強磁性テープ材の厚さを薄くすることができる。飽和磁束密度は、さらに１．５Ｔ以上、１．６Ｔ以上、特に１．９Ｔ以上が好ましい。強磁性テープ材の厚さを薄くすることで、強磁性テープ材の体積を小さくできるため、磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃにおける渦電流損失をさらに低減し易い。
【００５４】
強磁性テープ材は、導電率が１２ＭＳ／ｍ（メガジーメンス毎メートル）以下であることが挙げられる。導電率が１２ＭＳ／ｍ以下であることで、強磁性テープ材に流れる渦電流を低減し易くなるため、磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃにおける渦電流損失をさらに低減し易い。導電率は、さらに８ＭＳ／ｍ以下、５ＭＳ／ｍ以下、特に２ＭＳ／ｍ以下が好ましい。
【００５５】
磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、厚さが５ｍｍ以上であることが挙げられる。磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃの厚さが５ｍｍ以上であることで、断熱管２０における渦電流損失を低減し易い。磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃの厚さが厚くなり過ぎると大型化するため、１０ｍｍ以下であることが好ましい。磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃの厚さは、さらに６ｍｍ以上９ｍｍ以下、特に７ｍｍ以上８ｍｍ以下が好ましい。
【００５６】
強磁性テープ材は、厚さが２．５ｍｍ以下であることが好ましい。強磁性テープ材の厚さが薄いほど、各強磁性テープ材における渦電流損失を低減し易く、ひいては磁気遮蔽部材における渦電流損失を低減し易い。磁強磁性テープ材の厚さは、さらに２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下が好ましい。
【００５７】
強磁性テープ材は、電磁鋼板であることが挙げられる。電磁鋼板は、高純度の鉄に珪素などの添加元素を含有し、高度の冶金的処理を施すことによって、交流磁場下で発生する鉄損を低減した材料である。珪素などの添加元素の含有量が多いほど導電率を低減でき、磁気遮蔽部材における渦電流損失をより低減でき、断熱管における渦電流損失をより低減できる。さらに、強磁性テープ材の厚さが０．５ｍｍ以下の電磁鋼板とすることで、磁気遮蔽部材における渦電流損失、及び断熱管における渦電流損失をより低減できる。
【００５８】
（その他の構成：冷媒管）
この超電導ケーブル線路においては、超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃと接続され冷媒の循環経路を構成する冷媒管（図示せず）を備えることが挙げられる。この冷媒管は、冷媒が充填される内管及び内管の外側に配設される外管を有する断熱管であり、上述した断熱管２０と同様の構成のものを利用できる。そして、この冷媒管の外周に、冷媒管の外方から見たときに、冷媒管の周方向に連続し、かつ外部磁場により冷媒管の長手方向に流れる渦電流を分断するように、複数の強磁性テープ材が絶縁材を介して多層に巻回された磁気遮蔽部材を備える。磁気遮蔽部材は、上述した磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃと同様の構成を有する。冷媒管は、一端が冷却システムに接続され、他端側が終端接続部に接続され、終端接続部で超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの断熱管２０と繋がっている。冷却システムの冷凍機で冷却された冷媒は、超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの断熱管２０に送られ、断熱管２０内を流通した後、終端接続部に接続された冷媒管を通って冷却システムに戻される。つまり、超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの各断熱管２０が冷媒の往路となり、冷媒管が冷媒の復路となる。この冷媒管（断熱管）の外周に磁気遮蔽部材を形成することで、冷媒管に印加する外部磁場を低減でき、冷媒管内の冷媒を冷却する冷凍機の負荷を低減できる。
【００５９】
超電導ケーブル線路１００として、超電導シールド層を備えない三つの超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃが三角形状に管路４内に配設された場合、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ相互に磁場の影響を及ぼし合う。各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの外周に、それぞれ磁気遮蔽部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃが形成されていることで、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの断熱管２０において渦電流損失を生じさせる外部磁場（垂直磁場）をそれぞれに低減できる。よって、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ，１ｃの断熱管２０において外部磁場による渦電流損失が発生することを抑制できる。断熱管２０のうち特に低温部側に位置する内管２１に生じる渦電流損失を低減できるため、冷凍機の負荷を低減できる。
【００６０】
＜実施形態２＞
実施形態２では、図２に示すように、超電導シールド層を備えない二本の超電導ケーブル１ａ，１ｂがそれぞれ個別に管路４，４の内部に収納されており、各管路４，４の外周に、超電導ケーブル１ａ，１ｂをそれぞれ外部磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材３Ｄ，３Ｅを備える超電導ケーブル線路２００を説明する。実施形態２では、各超電導ケーブル１ａ，１ｂ及び各磁気遮蔽部材３Ｄ，３Ｅの配置形態が異なるだけであり、他の構成は実施形態１と同様である。以下の説明では、相違点を中心に行う。
【００６１】
各超電導ケーブル１ａ，１ｂが独立した管路４，４に収納されていたとしても、各管路４，４が近接配置されていると、各超電導ケーブル１ａ，１ｂは相互に磁場の影響を及ぼし合う。そこで、各管路４，４の外周、特に直上に、強磁性材料で構成される複数の強磁性テープ材を、絶縁材を介して多層に巻回した磁気遮蔽部材３Ｄ，３Ｅを形成することで、各超電導ケーブル１ａ，１ｂのそれぞれを外部磁場から遮蔽することができる。
【００６２】
超電導ケーブル線路２００は、管路４，４の布設時にそれぞれ磁気遮蔽部材３Ｄ，３Ｅを形成し、この磁気遮蔽部材３Ｄ，３Ｅ付きの管路４，４に超電導ケーブル１ａ，１ｂを収納する。管路４，４は通常直管であるため、管路４，４の外周へ強磁性テープ材を巻回し易く、磁気遮蔽部材３Ｄ，３Ｅを形成し易い。また、超電導ケーブル１ａ，１ｂを磁気遮蔽部材付きの管路４，４に配設すればよいため、超電導ケーブル１ａ，１ｂの配設が行い易い。
【００６３】
＜実施形態３＞
実施形態１，２では、断熱管の内部にケーブルコアが収納された複数の超電導ケーブル間の相互に及ぼし合う磁場を遮蔽する形態を説明した。実施形態３では、断熱管の内部にケーブルコアを収納しない形態を説明する。例えば、実施形態１で説明した冷媒管のように、断熱管の内部に極低温の冷媒が充填された場合、断熱管に外部磁場が印加されると、断熱管では渦電流損失が発生し、冷媒を冷却する冷凍機の負荷となる。そこで、断熱管（外管）の外方に、断熱管を外部磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材を備えることで、渦電流損失を低減でき、冷凍機の負荷を低減できる。この磁気遮蔽部材の構成は、実施形態１における磁気遮蔽部材と同様である。
【００６４】
＜試験例＞
・試験例１
超電導シールド層を備えないケーブルコアが断熱管内に収納された超電導ケーブルを三相正三角形配置し、各超電導ケーブルの直上に磁気遮蔽部材を配設した。このとき、磁気遮蔽部材が、超電導ケーブル（外管）の周方向に連続している（開口部がない）場合と、開口部がある場合とで、遮蔽効果に差異があるかを調べた。遮蔽効果は、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失をＦＥＭ解析によって調べた。本来、磁気遮蔽部材は、超電導ケーブルの直上に、複数のテープ材を多層に巻回して超電導ケーブルの外形（円筒状）に形成する。試験例１では、超電導ケーブルの外周に複数のテープ材を多層に巻回して形成される円筒状の磁気遮蔽部材を、単一の円筒状の磁気遮蔽部材と見なして解析を行った。断熱管は、内管の導電率が２．０２ＭＳ／ｍ、外管の導電率が１．４５ＭＳ／ｍである。各相の中心間距離は３５０ｍｍである。各相の超電導導体層に１２ｋＡｒｍｓの導体電流を流した。
【００６５】
・・試験例１−１
試験例１−１は、円筒状の磁気遮蔽部材を各超電導ケーブルの各断熱管の直上に配設した。つまり、磁気遮蔽部材は、外管の周方向に連続して形成されている（開口度合いが０％、図１を参照）。磁気遮蔽部材は、厚さが５ｍｍの単層部材であり、純鉄で構成されている。純鉄の導電率は１０．４４ＭＳ／ｍである。
【００６６】
・・試験例１−２
試験例１−２は、円筒状の磁気遮蔽部材を各超電導ケーブルの各断熱管の直上に配設した。つまり、磁気遮蔽部材は、外管の周方向に連続して形成されている（試験例１−１と同様）。磁気遮蔽部材は、厚さが５ｍｍの単層部材であり、アルミニウムで構成されている。アルミニウムの導電率は３４．４５ＭＳ／ｍである。
【００６７】
・・試験例１−３
試験例１−３は、Ｃ字状の磁気遮蔽部材を各超電導ケーブルの各断熱管の直上に配設した。つまり、磁気遮蔽部材は、外管の周方向に連続して形成されていない。Ｃ字状の開口部は、各超電導ケーブルとの対向面と反対側に形成されている。その開口部の開口度合いは、外管の周長の２５％である。各磁気遮蔽部材は、試験例１−１と同様に、厚さが５ｍｍの単層部材であり、純鉄で構成されている。
【００６８】
・・試験例１−４
試験例１−４は、Ｃ字状の磁気遮蔽部材を各超電導ケーブルの各断熱管の直上に配設した。Ｃ字状の開口部は、その開口度合いが外管の周長の２５％である（試験例１−３と同様）。各磁気遮蔽部材は、試験例１−２と同様に、厚さが５ｍｍの単層部材であり、アルミニウムで構成されている。
【００６９】
・・試験例１−５
試験例１−５は、Ｃ字状の磁気遮蔽部材を各超電導ケーブルの各断熱管の直上に配設した。Ｃ字状の開口部は、各超電導ケーブルとの対向面と反対側に形成されている。Ｃ字状の開口部は、その開口度合いが外管の周長の５０％である。各磁気遮蔽部材は、試験例１−１と同様に、厚さが５ｍｍの単層部材であり、純鉄で構成されている。
【００７０】
・・試験例１−６
試験例１−６は、Ｃ字状の磁気遮蔽部材を各超電導ケーブルの各断熱管の直上に配設した。Ｃ字状の開口部は、その開口度合いが外管の周長の５０％である（試験例１−５と同様）。各磁気遮蔽部材は、試験例１−２と同様に、厚さが５ｍｍの単層部材であり、アルミニウムで構成されている。
【００７１】
・・試験例１−７
試験例１−７は、磁気遮蔽部材自体を配設していない。
【００７２】
試験例１−１〜１−７において、断熱管（内管及び外管）に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失を表１に示す。まず、磁気遮蔽部材の材質が純鉄である場合に、磁気遮蔽部材の開口度合いをパラメータとして各損失を比較する。磁気遮蔽部材が外管の周方向に連続して形成されている（開口度合いが０％である）試験例１−１は、磁気遮蔽部材が形成されていない試験例１−７に比較して、内管及び外管ともに損失が減少した。特に、内管の損失を２Ｗ／ｍにまで低減できた。しかし、磁気遮蔽部材が外管の周方向に開口部を有する試験例１−３，１−５は、磁気遮蔽部材が形成されていない試験例１−７に比較して、内管及び外管ともに損失が増大した。次に、磁気遮蔽部材の材質がアルミニウムである場合に、磁気遮蔽部材の開口度合いをパラメータとして各損失を比較する。磁気遮蔽部材が形成された試験例１−２，１−４，１−６は、磁気遮蔽部材が形成されていない試験例１−７に比較して、内管及び外管ともに損失が減少した。磁気遮蔽部材の開口度合いについては、開口度合いが小さくなるほど、内管及び外管ともに損失が減少した。特に、磁気遮蔽部材が外管の周方向に連続して形成されている（開口度合いが０％である）試験例１−２では、内管の損失を１Ｗ／ｍにまで低減できた。以上の結果より、磁気遮蔽部材は、外管の周方向に連続して形成されている（開口度合いが０％である）ことで、磁気遮蔽部材による遮蔽効果を向上できることがわかった。この結果は、超電導ケーブルの外周に複数のテープ材を多層に巻回して、各試験例における形状の磁気遮蔽部材を形成した場合であっても得られると考えられる。
【００７３】
【表１】
2015181095.tif 000003
【００７４】
・試験例２
試験例２では、上記試験例１−１及び試験例１−２（円筒状の磁気遮蔽部材）について、それぞれ導電率をパラメータとして、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失をＦＥＭ解析によって調べた（試験例２−１〜２−１７、試験例２−7は上記試験例１−１と同じ、試験例２−８は上記試験例１−２と同じ）。磁気遮蔽部材は、厚さが５ｍｍの単層部材である。各試験例について、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2015181095.tif 000004
【００７６】
まず、磁気遮蔽部材の材質が鉄（磁性材料）である場合に、導電率をパラメータとして各損失を比較する。試験例２−１〜２−７より、断熱管（内管及び外管）の損失は、磁気遮蔽部材の導電率にはほとんど依存しないことがわかった。そして、磁気遮蔽部材の導電率が低くなるほど、磁気遮蔽部材の損失が低減することがわかった。この磁気遮蔽部材の損失は、外部磁場の遮蔽効果にはほとんど寄与しないことがわかった。次に、磁気遮蔽部材の材質がアルミニウム（非磁性材料かつ良導電性材料）である場合に、導電率をパラメータとして各損失を比較する。試験例２−８〜２−１７より、磁気遮蔽部材の導電率が高いほど、断熱管（内管及び外管）の損失が低減し、磁気遮蔽部材の損失が増大することがわかった。つまり、磁気遮蔽部材が良導電性材料であることで、磁気遮蔽部材で渦電流損失を発生させることができ、この磁気遮蔽部材における渦電流損失が大きいほど、外部磁場の遮蔽効果は向上する。しかし、磁気遮蔽部材自体の損失が大きくなっていた。以上の結果より、磁気遮蔽部材は、導電率の低い磁性材料で構成されることで、断熱管における損失及び磁気遮蔽部材における損失の双方を低減できることがわかった。この結果は、超電導ケーブルの外周に複数のテープ材を巻回して、試験例における形状の磁気遮蔽部材を形成した場合であっても得られると考えられる。
【００７７】
・試験例３
試験例３では、超電導ケーブルの外周に複数の強磁性テープ材を多層に巻回して磁気遮蔽部材とするにあたり、磁気遮蔽部材の厚さ（複数の強磁性テープ材の層数の合計厚さ）を調べた。試験例３では、試験例１と同様に、複数の強磁性テープ材を多層に巻回して形成される円筒状の磁気遮蔽部材を、単一の円筒状の磁気遮蔽部材と見なして解析を行った。磁気遮蔽部材の厚さをパラメータとして、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失をＦＥＭ解析によって調べた（試験例３−１〜３−７、試験例３−６は上記試験例１−１と同じ）。各試験例について、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失を表３に示す。
【００７８】
【表３】
2015181095.tif 000005
【００７９】
磁気遮蔽部材の厚さが５ｍｍ以上であることで、内管の損失を２Ｗ／ｍ以下にまで低減できることがわかった。また、磁気遮蔽部材の厚さが厚くなるにつれて、磁気遮蔽部材の損失は大きくなることがわかった。これは、磁気遮蔽部材の厚さが厚くなると体積が大きくなるため、磁気遮蔽部材に生じる渦電流損失が大きくなったためと考えられる。この結果は、超電導ケーブルの外周に複数のテープ材を多層に巻回して、試験例における形状の磁気遮蔽部材を形成した場合であっても得られると考えられる。
【００８０】
・試験例４
試験例４では、超電導ケーブルの外周に複数の強磁性テープ材を多層に巻回して磁気遮蔽部材とするにあたり、各強磁性テープ材の厚さを調べた。試験例４では、複数の強磁性テープ材を多層に巻回して形成される円筒状の磁気遮蔽部材を、複数の強磁性材料の板材を多層に積層した板状の磁気遮蔽部材と見なして解析を行った。また、試験例４では、三相の各超電導ケーブル間の中間位置に板状の磁気遮蔽部材を介在させた場合で解析を行った。各強磁性板材間には絶縁材を介しているが、試験例４では、絶縁材の厚さは考慮していない。厚さ５ｍｍの磁気遮蔽部材を構成する強磁性板材の層数を変えた各試験例を用意し、各強磁性板材の厚さをパラメータとして、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失をＦＥＭ解析によって調べた（試験例４−１〜４−５）。例えば、試験例４−１は単層であり、試験例４−２〜４−５の層数は、「５ｍｍ／各試験例の厚さ（ｍｍ）」である。超電導ケーブルの配置形態や通電条件などは、上記試験例１−１と同様である。各試験例について、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失を表４に示す。
【００８１】
【表４】
2015181095.tif 000006
【００８２】
磁気遮蔽部材が、絶縁材を介して複数の強磁性板材が積層された積層体であることで、断熱管の損失及び磁気遮蔽部材の損失ともに低減できることがわかった。磁気遮蔽部材が、厚さ１．２５ｍｍ以下の強磁性板材が積層された積層体であると、内管の損失を１．６Ｗ／ｍ以下にまで低減できた。また、各強磁性板材の厚さが薄いほど、磁気遮蔽部材の損失を低減できることがわかった。各強磁性板材の厚さが１．２５ｍｍ以下であると、磁気遮蔽部材の損失を３００Ｗ／ｍ以下にまで低減できた。さらに、各強磁性板材の厚さが０．５ｍｍ以下であると、磁気遮蔽部材の損失を１５０Ｗ／ｍ以下にまで低減できた。特に、各強磁性板材の厚さが０．２５ｍｍ以下であると、磁気遮蔽部材の損失を１００Ｗ／ｍ以下にまで低減できた。これは、各磁気遮蔽部材の厚さが薄くなると体積が小さくなるため、磁気遮蔽部材における渦電流損失が小さくなったためと考えられる。以上より、断熱管の損失及び磁気遮蔽部材の損失ともに低減するためには、薄い強磁性板材を、絶縁材を介して積層することが効果的であることがわかった。この結果は、複数の強磁性テープ材を多層に巻回して形成される円筒状の磁気遮蔽部材を形成した場合であっても得られると考えられる。
【００８３】
・試験例５
試験例５では、試験例４と同様に、複数の強磁性テープ材を多層に巻回して形成される円筒状の磁気遮蔽部材を、複数の強磁性材料の板材を多層に積層した板状の磁気遮蔽部材と見なし、各強磁性板材を表５に示す条件（種類（結晶軸の配向性が方向性か無方向性か）、厚さ、導電率、飽和磁束密度）の電磁鋼板として、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失をＦＥＭ解析によって調べた（試験例５−１〜５−１０）。試験例５においても、三相の各超電導ケーブル間の中間位置に板状の磁気遮蔽部材を介在させた場合で解析を行った。超電導ケーブルの配置形態や通電条件などは、上記試験例１−１と同様である。各試験例について、断熱管に生じる損失及び磁気遮蔽部材に生じる損失を表５に併せて示す。
【００８４】
【表５】
2015181095.tif 000007
【００８５】
磁気遮蔽部材が、絶縁材を介して複数の電磁鋼板が積層された積層体であることで、内管の損失を１．６Ｗ／ｍ以下にまで低減でき、かつ磁気遮蔽部材の損失を１００Ｗ／ｍ以下、特に５０Ｗ／ｍ以下にまで低減できることがわかった。試験例５では、電磁鋼板の配向性について、方向性と無方向性の違いは見られなかった。各電磁鋼板の厚さについて、厚さが薄くなると、磁気遮蔽部材の損失が低減される傾向にあることがわかった。特に、電磁鋼板の厚さが０．２３ｍｍまで薄くなると、磁気遮蔽部材の損失を２０Ｗ／ｍ以下にまで低減できた。各電磁鋼板の導電率について、導電率が小さくなると、磁気遮蔽部材の損失が低減される傾向にあることがわかった。特に、電磁鋼板の導電率が３ＭＳ／ｍ以下まで小さくなると、磁気遮蔽部材の損失を５０Ｗ／ｍ以下にまで低減できた。以上より、断熱管の損失及び磁気遮蔽部材の損失ともに低減するためには、電磁鋼板を、絶縁材を介して積層することが効果的であることがわかった。この結果は、複数の強磁性テープ材を多層に巻回して形成される円筒状の磁気遮蔽部材を形成した場合であっても得られると考えられる。
【００８６】
以上説明した本発明の実施形態に関連して、更に以下の付記を開示する
【００８７】
［付記］
（付記１）
超電導導体層を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアを収納すると共に冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管とを備える超電導ケーブルと、前記超電導ケーブルが内部に収納される布設路と、前記外管の外方に、前記超電導ケーブルを外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備え、前記磁気遮蔽部材は、良導電性材料で構成される導電体層を有する超電導ケーブル線路。
【００８８】
付記１の超電導ケーブル線路によれば、外管の外方に導電体層を有する磁気遮蔽部材を備えることで、導電体層で外部磁場による渦電流損失を発生させることができ、超電導ケーブルに印加する外部磁場を低減できる。よって、超電導ケーブルの構成部材（断熱管）において磁場による渦電流損失が発生することを抑制できる。断熱管のうち特に低温部側に位置する内管に生じる渦電流損失を低減できるため、冷凍機の負荷を抑制できる。ここで言う「良導電性材料」とは、導電率が１５ＭＳ／ｍ以上である材料のことである。導電率は、さらに好ましくは３０ＭＳ／ｍ以上であることが挙げられる。このような導電率を満たす材料としては、例えばアルミニウムや銅、またはそのいずれかをベースとする合金などを挙げることができる。
【００８９】
（付記２）
さらに、前記磁気遮蔽部材は、強磁性材料で構成される強磁性体層を有する付記１に記載の超電導ケーブル線路。
【００９０】
付記２の超電導ケーブル線路によれば、磁気遮蔽部材が強磁性体層を備えることで、外部磁場の磁束線を強磁性体層に沿わせることができ、強磁性体層で外部磁場の向きを変えることができる。超電導ケーブル（断熱管）に印加される外部磁場のうち垂直磁場が断熱管に渦電流損失を発生させる主な原因であるため、この垂直磁場の向きを変えることで、渦電流損失を生じさせる外部磁場を低減できる。導電体層で渦電流損失による磁場の低減を行い、さらに強磁性体層で外部磁場の向きを変えることによる磁場の低減を行うことで、超電導ケーブルに印加される外部磁場をより効果的に低減できる。
【００９１】
（付記３）
前記強磁性体層は、前記超電導ケーブル側に配設され、前記導電体層は前記強磁性体層の直上に配設されている付記２に記載の超電導ケーブル線路。
【００９２】
付記３の超電導ケーブル線路によれば、まず導電体層で渦電流損失を発生させてある程度外部磁場を低減し、低減できなかった外部磁場を強磁性体層で向きを変えることができ、超電導ケーブルに印加される外部磁場をより効果的に低減できる。また、磁気遮蔽部材を超電導ケーブル（断熱管）に近接して配設する場合、導電体層を強磁性体層よりも超電導ケーブルの外方側に配設することで、導電体層で生じるジュール熱を常温部側に放熱し易い。
【００９３】
（付記４）
前記磁気遮蔽部材は、前記超電導ケーブルの周方向又は長さ方向の少なくとも一方向の一部に配設されている付記１〜付記３のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【００９４】
渦電流損失を発生させる導電体層はジュール熱によって昇温されるため、磁気遮蔽部材が超電導ケーブルの全周及び全長に亘って配設されていると、磁気遮蔽部材が保温材となり易い。そこで、磁気遮蔽部材が超電導ケーブルの周方向又は長さ方向の少なくとも一方向において途切れていることで、保温効果が低減される（放熱性に優れる）。上述したように、超電導ケーブル（断熱管）に印加される外部磁場のうち垂直磁場が断熱管に渦電流損失を発生させる主な原因であるため、磁気遮蔽部材は少なくとも垂直磁場が印加される箇所に配設されていれば、超電導ケーブルに印加される外部磁場を低減できる。また、磁気遮蔽部材の使用量を低減でき、低コスト化が図れる。
【００９５】
（付記５）
前記磁気遮蔽部材は、前記外管に固定されている付記１〜付記４のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【００９６】
付記５の超電導ケーブル線路によれば、磁気遮蔽部材が外管に固定されていることで、超電導ケーブルごとに取り扱うことができ、布設などの作業性に優れる。
【００９７】
（付記６）
前記布設路内には、前記超電導ケーブルを含む複数のケーブルが布設されており、前記磁気遮蔽部材は、前記超電導ケーブルと他のケーブルとの間に配設されている付記１〜付記４のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【００９８】
付記６の超電導ケーブル線路によれば、磁気遮蔽部材が超電導ケーブルと他のケーブルとの間に配設されていることで、例えば他のケーブルにおいても外部磁場を遮蔽する場合、複数のケーブルで磁気遮蔽部材を共用するため、布設路内において磁気遮蔽部材の点数を低減できる。また、磁気遮蔽部材の使用量を低減でき、低コスト化が図れる。
【００９９】
（付記７）
前記磁気遮蔽部材は、前記導電体層が前記外管の外周上に良導電性材料で構成されるテープ材を巻回して形成されている付記１〜付記４のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【０１００】
付記７の超電導ケーブル線路によれば、磁気遮蔽部材がテープ材を巻回して形成されていることで、超電導ケーブルごとに取り扱うことができ、布設時の作業性に優れる。
【０１０１】
（付記８）
前記導電体層は、幅が広いテープ線材を線材間にギャップ材を設けて巻回して形成された幅広層と、前記幅広層より幅が狭い複数のテープ線材を線材間にギャップ材を設けて巻回して形成された幅狭層と、前記幅広層と前記幅狭層との間に配設される層間絶縁層とを備え、前記幅狭層は、前記超電導ケーブル側に配設される付記７に記載の超電導ケーブル線路。
【０１０２】
付記８の超電導ケーブル線路によれば、幅広層で優先的に外部磁場による渦電流損失を発生させることができ、超電導ケーブルに印加する外部磁場を低減できる。そして、幅狭層で優先的に超電導導体層からの誘導を受けることで誘導電流を流すことができ、誘導電流から生じる磁場で超電導導体層から生じる磁場をある程度打ち消して超電導ケーブル自体の漏れ磁場を低減できる。よって、超電導シールド層を備えない超電導ケーブルとする場合、外部磁場を遮蔽するとともに、他のケーブルに対しても磁場を遮蔽することができる。
【０１０３】
（付記９）
前記布設路と並列して、前記超電導ケーブルとは別のケーブルが布設された他布設路を備え、前記磁気遮蔽部材は、前記布設路と前記他布設路との間に配設されている付記１〜付記８のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【０１０４】
付記９の超電導ケーブル線路によれば、布設路と他布設路との間に磁気遮蔽部材が配設されるため、他布設路に布設されたケーブルからの外部磁場が、超電導ケーブルに印加されることを抑制できる。
【０１０５】
（付記１０）
前記超電導ケーブルは、超電導シールド層を有する付記１〜付記９のいずれか１項に記載の超電導ケーブル線路。
【０１０６】
付記１０の超電導ケーブル線路によれば、超電導シールド層には超電導導体層に流れる電流と逆向きでほぼ同じ大きさの誘導電流が流れるため、誘導電流から生じる磁場にて、超電導導体層から生じる磁場を打ち消し合うことで、漏れ磁場を低減できる。よって、磁気遮蔽部材によって外部磁場を遮蔽するとともに、超電導シールド層で他のケーブルに対しても磁場を遮蔽することができる。
【０１０７】
（付記１１）
冷媒が充填される内管及び前記内管の外側に配設される外管を有する断熱管と、前記断熱管が内部に収納される布設路と、前記外管の外方に、前記断熱管を外部の磁場から遮蔽する磁気遮蔽部材とを備え、前記磁気遮蔽部材は、良導電性材料で構成される導電体層を有する断熱管路。
【０１０８】
付記１１の断熱管路によれば、冷媒が充填された断熱管に外部磁場が印加されても、導電体層で外部磁場による渦電流損失を発生させることができ、断熱管に印加する外部磁場を低減できる。よって、断熱管、特に低温部側に位置する内管に生じる渦電流損失を低減できるため、冷凍機の負荷を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の超電導ケーブル線路は、超電導ケーブルにおいて外部からの磁場が印加される可能性のある送電線路に好適に利用することができる。また、本発明の断熱管路は、極低温の冷媒を充填する断熱管において外部からの磁場が印加される可能性のある断熱管路に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１００，２００  超電導ケーブル線路
１ａ，１ｂ，１ｃ  超電導ケーブル
１０  ケーブルコア
１１  フォーマ    １２  超電導導体層    １３  電気絶縁層
１４  常電導接地層    １５  保護層
２０  断熱管    ２１  内管    ２２  外管    ２３  防食層
Ｃ  冷媒
３Ａ〜３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ  磁気遮蔽部材
４  管路
【図１】
2015181095.tif 000008
【図２】
2015181095.tif 000009