(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導体の冷却用に使用された冷媒を、循環ポンプで熱交換部に圧送して冷凍機により冷却した後に、前記超電導体に供給して循環経路を形成することで、前記超電導体の冷却部を冷却する超電導体の冷却装置であって、
前記循環経路のうち前記超電導体よりも下流側であり前記熱交換部よりも上流側の前記循環経路に設けられ、前記冷媒を冷却するための二次冷媒を貯留するサブ冷却タンクと、
前記サブ冷却タンク内に設けられ、前記超電導体を冷却した冷媒を、前記サブ冷却タンク内に貯留する前記二次冷媒と熱交換することで冷却するサブ熱交換部と、
前記サブ冷却タンク内を減圧して該サブ冷却タンク内に貯留する前記二次冷媒を冷却する減圧手段と、
前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷凍機の故障状態を検出可能な故障検出手段と、
前記故障検出手段により検出された情報に基づいて前記冷凍機が故障しているか否かを判定し、前記冷凍機の故障を判定すると、前記温度検出手段により検出された二次冷媒の温度が前記冷媒を介して前記超電導体を冷却可能な所定温度になるように前記減圧手段の作動を制御する制御部と、
を備え、
二次冷媒を貯留する補給用タンクが設けられ、
前記補給用タンクは、前記減圧手段及び前記サブ冷却タンクに連通し、
前記減圧手段は、
前記制御部による制御下で前記冷凍機の故障時、前記二次冷媒の温度を前記所定温度になるように前記サブ冷却タンク内を減圧するとともに、
前記補給用タンクへの前記二次冷媒の補充時、外部から前記補給用タンクに補充される前記二次冷媒が冷却されるよう前記補給用タンク内を減圧する
ように構成された
ことを特徴とする超電導体の冷却装置。
【請求項２】
超電導体の冷却用に使用された冷媒を、循環ポンプで熱交換部に圧送して冷凍機により冷却した後に、前記超電導体に供給して循環経路を形成することで、前記超電導体を冷却する超電導体の冷却装置であって、
前記循環経路に設けられ、前記冷媒を冷却するための二次冷媒を貯留するサブ冷却タンクと、
前記サブ冷却タンク内に設けられ、前記超電導体を冷却した冷媒を、前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒と熱交換することで冷却するサブ熱交換部と、
前記サブ冷却タンク内を減圧して該サブ冷却タンク内に貯留する前記二次冷媒を冷却する減圧手段と、
前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷凍機の故障状態を検出可能な故障検出手段と、
前記故障検出手段により検出された情報に基づいて前記冷凍機が故障しているか否かを判定し、前記冷凍機の故障を判定すると、前記温度検出手段により検出された二次冷媒の温度が前記冷媒を介して前記超電導体を冷却可能な所定温度になるように前記減圧手段の作動を制御する制御部と、を備え、
前記熱交換部は、前記サブ冷却タンク内に設けられ、前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒を、前記冷凍機の冷凍機側冷媒と熱交換して冷却し、冷却された二次冷媒と前記循環経路を流れる冷媒とが前記サブ熱交換部を介して熱交換して該冷媒を冷却するとともに、
二次冷媒を貯留する補給用タンクが設けられ、
前記補給用タンクは、前記減圧手段及び前記サブ冷却タンクに連通し、
前記減圧手段は、
前記制御部による制御下で前記冷凍機の故障時、前記二次冷媒の温度を前記所定温度になるように前記サブ冷却タンク内を減圧するとともに、
前記補給用タンクへの前記二次冷媒の補充時、外部から前記補給用タンクに補充される前記二次冷媒が冷却されるよう前記補給用タンク内を減圧する
ように構成された
ことを特徴とする超電導体の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導体を極低温に冷却するための超電導体の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導体の一例である超電導ケーブルは、使用による熱負荷や外部からの侵入熱により温度が上昇すると、超電導の能力を失って送電性を損なう虞があるので、送電時には常に冷却して超低温状態を維持することが必要である。超電導ケーブルを冷却する技術として、過冷却冷媒を用いて循環冷却を行う技術が一般的に知られている。この過冷却冷媒を用いた循環冷却方法は、冷凍機によって冷媒を過冷却状態に冷却し、冷却された冷媒をポンプによって超電導ケーブルに送るものであり、超電導ケーブルの冷却に使用された後の冷媒は、再度冷凍機に戻される。
【０００３】
このように、過冷却冷媒を循環させる循環冷却方法では、冷凍機が故障すると、過冷却冷媒の温度が上昇して超電導ケーブルの冷却温度が上がり、超電導ケーブルは超電導の能力を失って送電性を損なう虞が生じる。そこで、冷凍機を複数台用意し、通常は１台の冷凍機を作動させ、この冷凍機が故障したときには、他の冷凍機を作動させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５４５００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に記載の超電導ケーブルの冷却装置は、複数台の冷凍機を備えているので、コストの増大を招き、また広い設置スペースが必要になる。また、正常な冷凍機に切り替えた場合、冷凍機が冷えるまでに数時間かかるため、一時的に循環する過冷却冷媒の温度が上昇して、超電導ケーブルの超電導能力が失われて送電性が損なわれる虞が生じる。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一つの実施形態は、冷凍機の故障時に超電導体の機能が損なわれる虞がなく、且つ冷却装置のコストを低減するとともに、冷却装置の設置スペースを縮小化可能な超電導体の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態に係わる超電導体の冷却装置は、
超電導体の冷却用に使用された冷媒を、循環ポンプで熱交換部に圧送して冷凍機により冷却した後に、前記超電導体に供給して循環経路を形成することで、前記超電導体を冷却する超電導体の冷却装置であって、
前記循環経路のうち前記超電導体よりも下流側であり前記熱交換部よりも上流側の前記循環経路に設けられ、前記冷媒を冷却するための二次冷媒を貯留するサブ冷却タンクと、
前記サブ冷却タンク内に設けられ、前記超電導体を冷却した冷媒を、前記サブ冷却タンク内に貯留する前記二次冷媒と熱交換することで冷却するサブ熱交換部と、
前記サブ冷却タンク内を減圧して該サブ冷却タンク内に貯留する前記二次冷媒を冷却する減圧手段と、
前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷凍機の故障状態を検出可能な故障検出手段と、
前記故障検出手段により検出された情報に基づいて前記冷凍機が故障しているか否かを判定し、前記冷凍機の故障を判定すると、前記温度検出手段により検出された二次冷媒の温度が前記冷媒を介して前記超電導体を冷却可能な所定温度になるように前記減圧手段の作動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記超電導体の冷却装置によれば、制御部は、故障検出手段により検出された情報に基づいて冷凍機が故障しているか否かを判定し、冷凍機の故障を判定すると、温度検出手段により検出された二次冷媒の温度が冷媒を介して超電導体を冷却可能な所定温度になるように減圧手段の作動を制御する。従って、サブ冷却タンク内の二次冷媒が冷却され、この冷却された二次冷媒と循環経路を流れる冷媒とがサブ冷却タンク内の熱交換部を介して熱交換して、冷媒が冷却される。このため、超電導体の温度上昇を抑えることができ、冷凍機の故障時に、超電導体の送電性が損われる虞を防止することができる。また、冷凍機の故障時に冷媒を冷却する設備は、サブ冷却タンクとサブ冷却タンク内の熱交換器と減圧手段のみであるので、圧縮機、ガス冷却器、再生器、膨張機を備える冷凍機を予備として備える必要性はない。よって、冷却装置のコストを低減することができるとともに、冷却装置の設置スペースを縮小することができる。
【０００９】
また、本発明の少なくとも一つの実施形態に係わる超電導体の冷却装置は、
送電に使用する超電導体の冷却用に使用された冷媒を、循環ポンプで熱交換部に圧送して冷凍機により冷却した後に、前記超電導体に供給して循環経路を形成することで、前記超電導体を冷却する超電導体の冷却装置であって、
前記循環経路に設けられ、前記冷媒を冷却するための二次冷媒を貯留するサブ冷却タンクと、
前記サブ冷却タンク内に設けられ、前記超電導体を冷却した冷媒を、前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒と熱交換することで冷却するサブ熱交換部と、
前記サブ冷却タンク内を減圧して該サブ冷却タンク内に貯留する前記二次冷媒を冷却する減圧手段と、
前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷凍機の故障状態を検出可能な故障検出手段と、
前記故障検出手段により検出された情報に基づいて前記冷凍機が故障しているか否かを判定し、前記冷凍機の故障を判定すると、前記温度検出手段により検出された二次冷媒の温度が前記冷媒を介して前記超電導体を冷却可能な所定温度になるように前記減圧手段の作動を制御する制御部と、を備え、
前記熱交換部は、前記サブ冷却タンク内に設けられ、前記サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒を、前記冷凍機の冷凍機側冷媒と熱交換することで冷却して、冷却された二次冷媒と前記循環経路を流れる冷媒とが前記サブ熱交換部を介して熱交換して該冷媒を冷却する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記超電導体の冷却装置によれば、冷凍機が故障していない通常時には、サブ冷却タンク内に貯留する二次冷媒と冷凍機の冷凍機側冷媒とがサブ冷却タンク内に設けられた熱交換部を介して熱交換して二次冷媒を冷却する。そして、この冷却された二次冷媒と循環経路を流れる冷媒とがサブ冷却タンク内のサブ熱交換部を介して熱交換して、冷媒が冷却されて超電導体を冷却する。このため、超電導体の温度上昇を抑えることができる。
【００１１】
一方、制御部は、故障検出手段により検出された情報に基づいて、制御部が冷凍機の故障を判定すると、温度検出手段により検出された二次冷媒の温度が冷媒を介して前記超電導体を冷却可能な所定温度になるように減圧手段の作動を制御する。従って、減圧手段が作動すると、サブ冷却タンク内の二次冷媒が冷却される。この冷却された二次冷媒と循環経路を流れる冷媒とがサブ冷却タンク内のサブ熱交換部を介して熱交換して、冷媒が冷却されて超電導体を冷却する。このため、超電導体の温度上昇を抑えることができ、冷凍機の故障時に、超電導体の送電性が損われる虞を防止することができる。また、冷凍機の故障時に冷媒を冷却する設備は、サブ冷却タンクとサブ冷却タンク内の熱交換器と減圧手段のみであるので、圧縮機、ガス冷却器、再生器、膨張機を備える冷凍機を予備として備える必要性はない。よって、冷却装置のコストを低減することができるとともに、冷却装置の設置スペースを縮小することができる。
【００１２】
また、幾つかの実施形態では、
二次冷媒を貯留する補給用タンクが設けられ、
前記補給用タンクは、前記減圧手段及び前記サブ冷却タンクに連通し、
前記補給用タンクに貯留する二次冷媒は、前記減圧手段によって冷却されて前記サブ冷却タンクに供給されるように構成される。
【００１３】
この場合、サブ冷却タンク内の二次冷媒の量が少なくなった場合には、補給用タンク内に貯留する二次冷媒が減圧手段によって冷却されてからサブ冷却タンクに供給される。このため、サブ冷却タンク内の二次冷媒の量が少なくなり、二次冷媒と循環経路を流れる冷媒との熱交換において冷媒を冷却する冷却能力が小さくなる虞を未然に防止することができる。このため、冷凍機の故障時に、超電導体の超電導能力が失われて送電性が損なわれる虞を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、冷凍機の故障時に超電導体の機能が損なわれる虞がなく、且つ冷却装置のコストを低減するとともに、冷却装置の設置スペースを縮小化可能な超電導体の冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る超電導体の冷却装置の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る超電導体の冷却装置の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図３】冷凍機運転時における循環冷媒及び二次冷媒の圧力及び温度の変化の一例を示すグラフである。
【図４】冷凍装置運転時における循環冷媒及び二次冷媒の圧力及び温度の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に従って本発明の超電導体の冷却装置の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。本実施形態では、超電導体として超電導ケーブルを例にして説明する。なお、この実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１７】
[第１実施形態]
超電導体の冷却装置１は、図１に示すように、超電導ケーブル３の冷却用に使用された冷媒を、循環ポンプ５で冷凍機１０のブレイトン熱交換部２１に圧送して冷却した後、超電導ケーブル３に再度供給することにより循環経路７を形成して超電導ケーブル３を冷却するものである。超電導ケーブル３は高温超電導体から形成されており、循環経路７を流れる冷媒（液体窒素）によって冷却されている。尚、循環経路７を流れる冷媒（以下、「循環冷媒」と記す）は、図１では図示を省略しているが、ブレイトン熱交換部２１近傍を除いて基本的にその流路周囲が真空断熱されることによって、外部からの熱侵入を防止可能に構成されている。
【００１８】
循環経路７に設けられた循環ポンプ５の上流側には、循環経路７を流れる循環冷媒を所定値に加圧して貯留するためのリザーバタンク６が接続されている。リザーバタンク６は、循環冷媒の体積が温度変化により変動するため、この体積変動を吸収し、循環冷媒が温度上昇によって気化しにくくするために、図示しない加圧装置によって冷媒を所定の値に加圧して貯留する。これにより、循環冷媒は気化し難くなり、超電導ケーブル３で発生する熱量が時間的に変動した場合への対応性能を向上させている。
【００１９】
循環経路７の循環ポンプ５の下流側には、二次冷媒を貯留するサブ冷却タンク３０が接続されている。サブ冷却タンク３０内には、循環冷媒と二次冷媒とを熱交換するためのサブ熱交換部３１が設けられている。循環経路７を流れる循環冷媒は、循環ポンプ５によってサブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１に圧送される。サブ冷却タンク３０は、冷凍機１０が故障して循環冷媒を冷却することができないときに循環冷媒を冷却するための二次冷媒（液体窒素）を貯留する。これにより、冷凍機１０の故障時に、循環冷媒を冷却して超電導ケーブル３の超電導能力が失われて送電性が損なわれる虞を防止する。サブ冷却タンク３０には、サブ冷却タンク３０内に貯留される二次冷媒の温度を検出する温度センサ３２が設けられている。温度センサ３２は、後述する制御部５０に電気的に接続されている。
【００２０】
サブ熱交換部３１は、高い熱伝導率を有する素材を使用したり熱伝達率が高くなるような構造となるように形成されており、その内部を流れる循環冷媒から受け取った熱量を外部と熱交換可能に構成されている。例えば、サブ熱交換部３１は、金属などの熱伝導率を有する素材でできたパイプ状の流路を螺旋状に屈曲して形成される。この場合、サブ熱交換部３１は、広い表面積を有するように、適宜形状を工夫してもよい。サブ熱交換部３１内を流れる循環冷媒は、サブ冷却タンク３１内に貯留する二次冷媒（液体窒素）との間で熱交換することにより冷却される。
【００２１】
サブ熱交換部３１にて冷却された循環冷媒は、再び超電導ケーブル３に供給される。これにより、超電導ケーブル３には温度の低い循環冷媒が供給され、継続的に極低温状態が維持される。
【００２２】
サブ冷却タンク３０には、二次冷媒を冷却するための減圧装置３５が吸引経路３６を介して接続されている。減圧装置３５は、例えば真空ポンプである。減圧装置を駆動すると、サブ冷却タンク３０内が減圧され、二次冷媒が蒸発する。このとき、残った二次冷媒から蒸発潜熱を奪うので、残った二次冷媒を冷却することができる。
【００２３】
また、サブ冷却タンク３０には、補給経路４１を介して補給用タンク４０が接続されている。補給用タンク４０は、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒の量が少なくなったときに供給される二次冷媒（液体窒素）を貯留する。補給用タンク４０に供給される二次冷媒は、ローリー（図示せず）から供給される。但し、ローリーから補給用タンク４０に二次冷媒を補給する際には、補給用タンク４０内を大気圧まで上げる作業が必要となり、またローリーから供給される液体窒素は沸点以上の温度であるので、ローリーから供給される液体窒素を補給用タンク４０を介してサブ冷却タンク３０に供給すると、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒（液体窒素）の温度が上昇し、サブ熱交換部３１を流れる循環冷媒の温度も上昇してしまう。これを防止するため、補給用タンク４０には減圧装置３５（真空ポンプ）が接続され、減圧装置３５で補給用タンク４０内を減圧してローリーから供給される二次冷媒を冷却した後に、この冷却された二次冷媒をサブ冷却タンク３０に供給する。これにより、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒の温度を冷却状態の一定温度に保つことができる。
【００２４】
循環経路７に設けられたサブ冷却タンク３０の下流側には、ブレイトン熱交換部２１が設けられている。ブレイトン熱交換部２１は、液化ガスが充填（封入）された冷却空間２２ａを有する熱交換ユニット２２内に配置されている。本実施例では、冷却空間２２ａに充填された液化ガスは、循環経路７を流れる循環冷媒と同様に、液体窒素である。尚、液化ガスとしては、液体窒素と固体窒素が混合されたスラッシュ窒素などを使用すると、更に好ましい。
【００２５】
熱交換ユニット２２内には、冷凍機１０の一部を構成するブレイトンサイクル熱交換部２３が設けられている。ブレイトンサイクル熱交換部２３は、前述したブレイトン熱交換部２１と共に、液化ガスが充填された熱交換ユニット２２の冷却空間２２ａ内に配置されている。
【００２６】
冷凍機１０は、ブレイトンサイクル冷凍機であり、ターボ圧縮機１１、熱交換器１３、１５、１７、１９、ターボ膨張機２５、及びブレイトンサイクル熱交換部２３を備えてなる。冷凍機１０内は、冷却空間２２ａ内に充填された液化ガスより液化温度の低い気体が循環している。本実施例では冷却空間２２ａ内に充填された気体としてネオンガスを使用している。なお、冷凍機１０内に循環される気体の例としては、ヘリウムガスでもよい。このよう気体が冷凍機１０内を循環することでブレイトンサイクル熱交換部２３は、冷却空間２２ａ内に充填された液化ガスより十分に低い温度となる。そのため、冷凍機１０の動作状態を制御することにより、冷却空間２２ａ内に充填された液化ガスの冷却温度を制御することができる。
【００２７】
ブレイトンサイクル熱交換部２３を流れる気体（冷媒）は、超電導ケーブル３を通過する際に超電導ケーブル３で発生した熱量を受け取り、更に循環ポンプ５で圧送される際にも熱量を受け取ることによって、温度が上昇している。ブレイトンサイクル熱交換部２３では、このように冷媒に蓄積された熱量を冷却空間２２ａに充填された液化ガスと間で熱交換することによって冷却される。液化ガスの温度は前述したように冷凍機１０の動作状態を制御することによって制御することが可能である。
【００２８】
冷凍機１０及び減圧装置３５には、これらの作動を制御する制御部５０が電気的に接続されている。制御部５０は、後述する冷凍機故障センサ５１から取得した情報及び温度センサ３２の検出値に基づいて、減圧装置３５及び冷凍機１０の作動を制御する。冷凍機故障センサ５１は、例えば、冷凍機１０を構成するターボ圧縮機１１やターボ膨張機２５の異常を検出するセンサである。制御部５０は、冷凍機故障センサ５１から取得した情報に基づいて冷凍機１０が故障していると判断すると、冷凍機１０を停止させるとともに、温度センサ３２により検出された二次冷媒の温度が循環冷媒を介して超電導ケーブル３を冷却可能な所定温度になるように減圧装置３５の作動を制御する。
【００２９】
なお、冷凍機故障センサ５１は、ブレイトン熱交換部２１の出口から送出される循環冷媒の温度を検出するセンサでもよい。この場合には、制御部５０は、冷凍機故障センサ５１から検出された循環冷媒の温度が予め設定された閾値を超えているときに、冷凍機１０を停止させるとともに減圧装置３５を駆動させる。
【００３０】
次に、超電導体の冷却装置１の作動について説明する。超電導ケーブル３の冷却用に使用されて超電導ケーブル３から流出する循環冷媒（液体窒素）は、循環経路７に設けられたリザーバタンク６内を流れて循環ポンプ５に流入し、循環ポンプ５によって圧送されてサブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１に流入する。サブ冷却タンク３０内では、減圧装置３５は非作動状態にあるので、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒は非冷却状態にある。このため、サブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１内を流れる循環冷媒と二次冷媒との間で熱交換して冷媒が冷却される。一方、サブ熱交換部３１内を通流した循環冷媒は、循環経路７を流れてブレイトン熱交換部２１で冷却されて超電導ケーブル３に戻り、超電導ケーブル３を冷却する。
【００３１】
ここで、冷凍機１０の運転時における、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒（液体窒素）及び循環経路７を循環する循環冷媒（液体窒素）の圧力と温度の変化を、図３を用いて説明する。図３において、縦軸は圧力を示し、横軸は温度を示している。サブ冷却タンク３０の二次冷媒は、循環経路７を循環する循環冷媒（液体窒素）によって飽和蒸気圧線Ｌ１に沿って温度及び圧力が変化する。一方、循環冷媒は、リザーバタンク６の加圧装置によって昇圧されてサブクール状態となっている。減圧装置３５は非作動状態にあるので、サブ熱交換部３１の出口から吐出する循環冷媒の温度Ｔ１は、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒の熱を拾うため、サブ熱交換部３１の入口に流入する循環冷媒の温度Ｔ２よりも若干の温度上昇を伴う。
【００３２】
一方、図１に示すように、超電導ケーブル３に循環冷媒が循環しているときに、冷凍機故障センサ５１から取得した情報に基づいて冷凍機１０が故障していると制御部５０が判断すると、制御部５０は冷凍機１０を停止させるとともに、温度センサ３２により検出された二次冷媒の温度が循環冷媒を介して超電導ケーブル３を冷却可能な所定温度になるように減圧装置３５の作動を制御する。従って、サブ冷却タンク３０内が減圧されてサブ冷却タンク３０内の二次冷媒が冷却される。このため、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒とサブ熱交換部３１を流れる循環冷媒とが熱交換して、循環冷媒が冷却される。この冷却された循環冷媒が超電導ケーブル３に戻って超電導ケーブル３を冷却する。
【００３３】
ここで、減圧装置３５の運転時において、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒（液体窒素）及び循環経路７を循環する循環冷媒（液体窒素）の圧力と温度の変化を、図４を用いて説明する。図４において、縦軸は圧力を示し、横軸は温度を示している。減圧装置３５の駆動後には、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒は冷却されてサブ冷却タンク３０の温度Ｔ３も低下する。このため、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒とサブ熱交換部３１を流れる循環冷媒とが熱交換して、サブ熱交換部３１の出口を流出する循環冷媒の温度Ｔ４は、サブ熱交換部３１の入口を流入する循環冷媒の温度Ｔ５よりも低くなる。
【００３４】
このように、図１に示すように、制御部５０は、冷凍機故障センサ５１から取得した情報に基づいて、冷凍機１０が故障していると判断されると、温度センサ３２により検出された二次冷媒の温度が循環冷媒を介して超電導ケーブル３を冷却可能な所定温度になるように減圧装置３５の作動を制御して、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒が冷却される。従って、この冷却された二次冷媒と循環経路７を流れる循環冷媒とがサブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１を介して熱交換して循環冷媒が冷却される。そして、この冷却された循環冷媒によって超電導ケーブル３を冷却する。このため、超電導ケーブル３の温度上昇を抑えることができ、冷凍機１０の故障時に、超電導ケーブル３の送電性が損われる虞を防止することができる。また、冷凍機１０の故障時に冷媒を冷却する設備は、サブ冷却タンク３０とサブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１と減圧装置３５のみであるので、ターボ圧縮機、ガス冷却器、再生器、ターボ膨張機を備える冷凍機１０を予備として備える必要はない。よって、熱伝導ケーブルの冷却装置１のコストを低減することができるとともに、熱伝導ケーブルの冷却装置１の設置スペースを縮小することができる。
【００３５】
[第２実施形態]
次に、超電導体の冷却装置６０の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、前述した第１実施形態との相違点のみを説明し、第１実施形態と同一態様部分については同一符号を附して説明を省略する。超電導体の冷却装置６０は、図２に示すように、冷凍機１０のブレイトンサイクル熱交換部２３がサブ冷却タンク３０内に配設されている。このため、冷凍機１０が故障していない通常時には、サブ冷却タンク３０内に貯留する二次冷媒と冷凍機１０の気体とがサブ冷却タンク３０内に設けられたブレイトンサイクル熱交換部２３を介して熱交換して二次冷媒が冷却される。そして、この冷却された二次冷媒と循環経路７を流れる循環冷媒とがサブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１を介して熱交換して、循環冷媒が冷却される。このため、超電導ケーブル３を所望の温度で冷却することができる。
【００３６】
一方、制御部５０は、冷凍機故障センサ５１から取得した情報に基づいて冷凍機１０が故障していると制御部５０が判定すると、温度センサ３２により検出された二次冷媒の温度が循環冷媒を介して超電導ケーブル３を冷却可能な所定温度になるように減圧装置３５の作動を制御して、サブ冷却タンク３０内の二次冷媒を冷却する。この冷却された二次冷媒と循環経路７を流れる循環冷媒とがサブ冷却タンク３０内のサブ熱交換部３１を介して熱交換して、循環冷媒が冷却されて超電導ケーブル３を冷却する。このため、超電導ケーブル３の温度上昇を抑えることができ、冷凍機１０の故障時に、超電導ケーブル３の送電性が損われる虞を防止することができる。また、前述した第１実施形態と比較して熱交換ユニット２２が不要となるので、冷却装置６０のコストをより低減することができる。
【００３７】
なお、前述した実施形態では、超電導体として超電導ケーブル３を示したが、超電導モータ、超電導限流器、超電導変圧器、超電導SMES（Superconducting Magnetic Energy Storage）のいずれかでもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１、６０  超電導体の冷却装置
３  超電導ケーブル（超電導体）
５  循環ポンプ
６  リザーバタンク
７  循環経路
１０  冷凍機
１１  ターボ圧縮機
１３、１５、１７、１９  熱交換器
２１  ブレイトン熱交換機（熱交換部）
２２  熱交換ユニット
２２ａ  冷却空間
２３  ブレイトンサイクル熱交換部
２５  ターボ膨張機
３０  サブ冷却タンク
３１  サブ熱交換部
３２  温度センサ
３５  減圧装置（減圧手段）
３６  吸引経路
４０  補給用タンク
４１  補給経路
５０  制御部
５１  冷凍機故障センサ（故障検出手段）
【図１】
0006527353.tif 000002
【図２】
0006527353.tif 000003
【図３】
0006527353.tif 000004
【図４】
0006527353.tif 000005