(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導ケーブルと、
前記超電導ケーブルを収容する多重管とを備える超電導送電用断熱多重管であって、
前記多重管が複数のストレート管からなり、
前記複数のストレート管の少なくとも１つが、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層を表面に備える、超電導送電用断熱多重管。
【請求項２】
前記複数のストレート管のうち最も外側のストレート管の外表面に、樹脂被覆層を有する、請求項１に記載の超電導送電用断熱多重管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導送電用断熱多重管（thermal-insulated multiple pipe for superconducting power transmission）に関し、特に、輻射による外部からの熱の侵入が高度に抑制された、断熱性に優れる超電導送電用断熱多重管に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や合金などを冷却したときに、ある特定の温度で電気抵抗が急激に低下してゼロになる超電導現象は、様々な分野において応用が研究されている。中でも、超電導状態のケーブルを用いて送電を行う超電導送電は、送電時の電力ロスがない送電方法として実用化が進められている。【０００３】
超電導送電においては、ケーブルを超電導状態に維持するために該ケーブルを常に冷却する必要があり、そのために断熱多重管を用いることが提案されている。断熱多重管では、多重管の最も内側の管（内管）の中に超電導材料のケーブルが設置され、前記内管の中に液体窒素等の冷却媒体が流される。その際、断熱多重管が設置されている外部環境から断熱多重管の内部へ侵入する熱量が大きいと、超電導状態を維持するために必要な冷却設備が大型化するとともに、ランニングコストが増大する。そのため、このような断熱多重管においては、外部からの熱の侵入を防ぐために様々な工夫が施される。【０００４】
まず、多重管を構成する複数の管のうち隣接する２つの管（内管および外管）の間を減圧することにより、真空断熱層が設けられる。前記真空断熱層を設けることにより、管内部の空気を介して熱が侵入することを防止できる。【０００５】
さらに、特許文献１に記載されているように、前記隣接する２つの管の間に樹脂などの低熱電導性材料からなるスペーサを設置することも行われている。スペーサを設置することにより、隣接する管同士が直接接触し、その接触部分から熱伝導によって外部の熱が侵入することを防止できる。【０００６】
上記真空断熱層とスペーサを併用すれば、空気を介した熱の侵入と、管同士の直接接触による熱の侵入の両者を抑制することができる。しかし、断熱多重管への熱の侵入は、前記以外に、遠赤外線などの輻射によっても生じることが知られている。【０００７】
輻射による熱の侵入を低減する方法としては、スーパーインシュレーション（Super Insulation、SI）と呼ばれる断熱材を用いる方法が知られている。スーパーインシュレーションは、多層断熱材（Multi-Layer Insulation、MLI）とも呼ばれ、例えば、アルミニウムが蒸着された樹脂フィルムを積層した構造を有している。このスーパーインシュレーションで内管の表面を覆うことにより、外部からの輻射による熱の侵入を抑制することができる。【０００８】
しかし、スーパーインシュレーションの使用には次のような問題があった。まず、実際の送電のために超電導送電用断熱多重管を敷設する際には、断熱多重管の長さを調節するために溶接や切断を行うことが一般的である。その際に発生した火花がスーパーインシュレーションに引火し、火災や超電導送電用断熱多重管の損傷を招くという問題がある。また、スーパーインシュレーションが設けられている空間を減圧して真空断熱層を形成する場合、多層のフィルムであるスーパーインシュレーション内に存在しているガスやフィルムに吸着している水分、有機材料から出る「ガス成分」のため、減圧にかかる時間が長くなるという問題がある。【０００９】
そこで、特許文献１では、スーパーインシュレーションに代えて、断熱多重管を構成する管の表面に金属コーティングを設けることが提案されている。金属コーティングを用いることにより、輻射による外部からの熱の侵入を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０８０６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１で提案されている金属コーティングを用いる方法によれば、輻射による外部からの熱の侵入を抑制し、超電導送電用断熱多重管の断熱性をある程度改善することができる。しかし、超電導送電の実用化のためにはさらなる断熱性の向上が求められており、そのためには、輻射による外部からの熱の侵入をより高い水準で抑制する方法の開発が求められている。【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スーパーインシュレーションを用いずとも輻射による外部からの熱の侵入が高度に抑制された、断熱性に優れる超電導送電用断熱多重管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】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明者等が検討を行った結果、亜鉛系めっき層のスパングルサイズが、輻射率（emissivity）に影響することを見出した。【００１４】
スパングルとは、溶融亜鉛系めっき層に現れる模様であり、凝固した金属結晶粒に起因する。スパングル模様の一例として、溶融亜鉛めっき鋼材表面の写真を図１に示す。スパングル模様においては、同じ結晶方位を有するグレインが１つのスパングルとして観察され、スパングルのサイズは製造条件に依存する。同じ成分組成を有する溶融めっき層であっても、スパングルのサイズによって外観が大きく異なるため、スパングルのサイズは意匠性の観点から選択されることが一般的である。しかし、意外にも、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層を用いることにより輻射率を低減し、超電導送電用断熱多重管の断熱性を向上できることが分かった。【００１５】
本発明は上記知見に基づくものであり、その要旨構成は以下のとおりである。【００１６】
１．超電導ケーブルと、
前記超電導ケーブルを収容する多重管とを備える超電導送電用断熱多重管であって、
前記多重管が複数のストレート管からなり、
前記複数のストレート管の少なくとも１つが、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層を表面に備える、超電導送電用断熱多重管。【００１７】
２．前記複数のストレート管のうち最も外側のストレート管の外表面に、樹脂被覆層を有する、上記１に記載の超電導送電用断熱多重管。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スーパーインシュレーションを用いることなく、輻射による外部からの熱の侵入を抑制し、超電導送電用断熱多重管の断熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スパングル模様の一例を示す写真である。
【図２】遠赤外線分光放射計による輻射率の測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施態様を示すものであり、本発明は以下の説明によって何ら限定されるものではない。
【００２１】
本発明の超電導送電用断熱多重管は、超電導ケーブルと前記超電導ケーブルを収容する多重管とを備えている。以下、前記各部の構成について説明する。
【００２２】
［超電導ケーブル］
前記超電導ケーブルとしては、超電導送電に用いることができるものであれば任意のものを用いることができる。好適に用いることができる超電導ケーブルの一例としては、銅などの金属からなる芯材（フォーマ）と、絶縁層と、超電導材料からなる導体とを有する超電導ケーブルが挙げられる。前記超電導材料としては任意のものを用いることができるが、液体窒素環境において超電導状態をとる高温超電導材料を用いることが好ましい。
【００２３】
［多重管］
上記超電導ケーブルは、複数のストレート管で構成された多重管に収容される。前記多重管は、２つのストレート管で構成された２重管であってもよく、３以上のストレート管で構成されていてもよい。前記超電導ケーブルは、通常、前記多重管を構成する複数のストレート管のうち、最も内側の管（以下、「最内管」という場合がある）の内部に収容される。本超電導送電用断熱多重管を実際の送電に使用する際には、超電導ケーブルを収容した管（通常、最内管）の内部に、超電導ケーブルを冷却するための冷却媒体を流す。前記冷却媒体としては、例えば、液体窒素を用いることができる。また、前記多重管は、さらに任意に追加の管を含むこともできる。例えば、外管と内管からなる二重管が、さらに前記内管とは独立した追加の管を外管の中に備えることができる。
【００２４】
本発明においては、コルゲート管やフレキシブル管ではなく、ストレート管のみを用いて多重管を構成することが重要である。ストレート管は、コルゲート管およびフレキシブル管に比べて、単位長さ当たりの表面積が小さいため、外部からの熱の侵入を抑制することができる。なお、ここでストレート管とは、コルゲート管やフレキシブル管のように波形に加工された管ではなく、実質的に一定の断面積を有する管を指すものとし、ストレート管に対して曲げ加工を施したものもストレート管に包含するものとする。前記ストレート管の、長手方向に垂直な断面における形状は円形とすることが好ましい。
【００２５】
前記ストレート管の材質は特に限定されないが、金属製とすることが好ましい。前記金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鋼、Ｎｉ基合金、およびＣｏ基合金からなる群より選択される１または２以上を用いることが好ましい。中でも、強度、耐食性、コストなどの観点からは、前記ストレート管としてストレート鋼管を用いることが好ましい。また、前記ストレート鋼管の材質としては、炭素鋼およびステンレス鋼の一方または両方を用いることがより好ましい。多重管を構成する複数のストレート管の材質は、同じであってもよく、また、異なってもよい。
【００２６】
前記多重管を構成する複数のストレート管のうち、超電導ケーブルを直接収容しているストレート管（以下、「ケーブル収容管」という）の素材としては、オーステナイト相の体積分率が８０％以上である鋼材を用いることが好ましい。その理由としては、主に次の２つが挙げられる。１つは、オーステナイトを主体とする組織を有する鋼材が伸び特性に優れるためである。例えば、管を敷設するためにリールバージに巻取る際には、曲げ半径の違いから前記多重管を構成する複数のストレート管のうち内側の管ほど大きく変形を受ける。オーステナイト相の体積分率が８０％以上である鋼材は伸び特性に優れているため、内側に設置されるケーブル収容管の材質として好適である。もう１つは、オーステナイトを主体とする組織を有する鋼材が低温靭性に優れるためである。ケーブル収容管には液体窒素などの冷却媒体が流されるため、低温における強度および靭性の観点からも、オーステナイト相の体積分率が８０％以上である鋼材が好適である。
【００２７】
前記オーステナイト相の体積分率が８０％以上である鋼材としては、任意のものを用いることができる。前記オーステナイトの体積分率は９０％以上とすることが好ましい。また、前記オーステナイトの体積分率の上限は特に限定されず、１００％であってもよい。オーステナイト相の体積分率が８０％以上である鋼材としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼またはＭｎを含有するオーステナイト系鋼材（いわゆる高マンガン鋼）が挙げられる。前記高マンガン鋼のＭｎ含有率は、１１質量％以上とすることが好ましい。また、前記オーステナイト系ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３１６Ｌを用いることが好ましい。
【００２８】
前記ストレート管としてストレート鋼管を用いる場合、該ストレート鋼管としては、任意の方法で製造される鋼管を用いることができる。好適に用いることができる鋼管の例としては、電気抵抗溶接管、シームレス管、ＵＯＥ管などが挙げられる。前記ストレート鋼管には、任意に表面処理を施すことができる。前記表面処理としては、例えば、酸洗、電解研磨、および化学研磨からなる群より選択される１または２以上を行うことが好ましい。
【００２９】
・肉厚の合計
上記多重管を構成する複数のストレート管の肉厚は、それぞれ独立に、任意の値とすることができるが、合計で１０ｍｍ以上とすることが好ましく、１５ｍｍ以上とすることがより好ましい。肉厚の合計を上記範囲とすることにより、超電導送電用断熱多重管を海底に敷設する場合に自重で沈むため、重りなどを用いることなく容易に敷設でき、また、水圧などに耐え得る強度が得られる。
【００３０】
なお、多重管を構成する複数のストレート管それぞれの肉厚は特に限定されないが、３ｍｍ以上とすることが好ましい。また、前記多重管を構成する複数のストレート管のうち最も外側の管（以下、「最外管」という場合がある）については、肉厚を８ｍｍ以上とすることがより好ましい。
【００３１】
［亜鉛系めっき層］
上記多重管を構成する複数のストレート管の少なくとも１つの表面に、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層（以下、単に「亜鉛系めっき層」という場合がある）を設ける。スパングルの平均サイズを２．０ｍｍ以下とすることにより、当該亜鉛系めっき層の輻射率、特に、遠赤外域における輻射率を低減することができる。その結果、遠赤外線などの輻射による外部からの熱の侵入を抑制し、超電導送電用断熱多重管の断熱性を向上させることができる。スパングルの平均サイズは、１．５ｍｍ以下とすることが好ましく、１．０ｍｍ以下とすることがより好ましく、０．８ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。なお、輻射率は局所熱平衡状態において吸収率に等しい。また、スパングルの平均サイズは、実施例に記載した方法で測定することができる。
【００３２】
スパングルの平均サイズを２．０ｍｍ以下とすることによって輻射率が低下するメカニズムは明らかではないが、スパングルが粗大な場合には光が乱反射し、結果的に遠赤外線などの吸収が増大すると考えられる。したがって、スパングルを微細化することによって遠赤外線などの輻射による熱の侵入を抑制できる。
【００３３】
一方、輻射率低減の観点からは、スパングルサイズは小さければ小さいほど好ましい。したがって、スパングルの平均サイズの下限は特に限定されない。例えば、目視ではスパングル模様を確認できないほど微細なスパングル、いわゆるゼロスパングルであってもよい。また、後述するように、スパングル模様を有さない亜鉛系めっき層も、本発明における亜鉛系めっき層として使用することができる。
【００３４】
前記亜鉛系めっき層としては、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍを超えないものであれば任意の亜鉛系めっき層を用いることができる。前記亜鉛系めっき層としては、例えば、溶融めっき法によって形成される溶融亜鉛系めっき層、溶融亜鉛系めっき層を合金化した合金化溶融亜鉛系めっき層、および電気めっき法により生成される電気亜鉛系めっき層が挙げられる。前記合金化溶融亜鉛系めっき層は、溶融めっき後に、めっき層に熱処理（合金化処理）を施すことによって得ることができる。合金化溶融亜鉛系めっき層および電気亜鉛系めっき層は、通常、観察可能なスパングルを有さないため、本発明におけるスパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層に含むものとする。
【００３５】
前記亜鉛系めっき層としては、亜鉛めっき層と亜鉛系合金めっき層のいずれも用いることができる。前記亜鉛系合金めっき層を構成する亜鉛系合金としては、例えば、Ａｌ−Ｚｎ合金を用いることができる。
【００３６】
前記亜鉛系めっき層は、多重管を構成する複数のストレート管の少なくとも１つに設ければよいが、すべてに設けることもできる。また、各ストレート管は、外表面および内表面のいずれか一方または両方にめっき層を有することができる。特に、前記亜鉛系めっき層を外部環境と接する最外管の外表面に設けた場合には、亜鉛が有する犠牲防食効果により超電導送電用断熱多重管の耐食性を効果的に向上させることができる。
【００３７】
スパングルの平均サイズを上記範囲に制御する方法は特に限定されず、任意の方法とすることができる。前記亜鉛系めっき層が溶融亜鉛系めっき層である場合、溶融めっきにおける常法にしたがってスパングルを微細化すればよく、例えば、溶融めっき後の冷却速度を速くする、すなわち、めっき後に急冷を行うことによってスパングルを微細化する方法等を用いることができる。また、上述したように、合金化溶融亜鉛系めっき層および電気亜鉛めっき層は観察可能なスパングルを有さないため、スパングルの平均サイズを２．０ｍｍ以下に抑制した溶融亜鉛系めっき層と同様、輻射率が低く抑えられている。
【００３８】
上記ストレート管の、上記スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層が設けられている側の面全体の表面積Ｓ１に対する、前記スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層の当該面における面積Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）（以下、「被覆面積率」という）が高いほど輻射率低減効果および亜鉛による犠牲防食効果が高くなる。そのため、前記被覆面積率は５０％以上とすることが好ましく、７０％以上とすることがより好ましく、９０％以上とすることがさらに好ましく、９５％以上とすることが最も好ましい。一方、前記被覆面積率は高ければ高いほどよく、その上限は１００％であってよい。なお、１つのストレート管の両面、すなわち、外側表面と内側表面の両方に前記亜鉛系めっき層が設けられている場合には、それらの面の少なくとも一方における被覆面積率が上記条件を満たすことが好ましく、両面における被覆面積率が上記条件を満たすことがより好ましい。
【００３９】
前記被覆面積率が１００％未満である場合、残りの部分、すなわち、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層が設けられていない部分には、後述する「他のめっき層」を設けてもよく、めっき層を設けなくてもよい。また、めっきの欠陥などによりめっき層が形成されていない部分には、補修塗装を施すこともできる。耐食性向上の観点から、前記補修塗装にはジンクリッチペイントなどの、犠牲防食作用を有する金属粉末を含有する塗料を用いることが好ましい。
【００４０】
［他のめっき層］
多重管を構成する複数のストレート管の少なくとも１つの表面に、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層が設けられていれば、それ以外の部分にはめっき層が設けられていなくてもよい。しかし、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層が設けられていない部分に、他のめっき層を設けることもできる。
【００４１】
前記他のめっき層の材質は、特に限定されず、任意の金属とすることができる。前記金属としては、例えば、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。前記他のめっき層の形成方法としては、例えば、溶融めっき、電気めっきなどを用いることができる。例えば、前記他のめっき層として、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ超である亜鉛系めっき層を用いることもできる。
【００４２】
例えば、多重管を構成する複数のストレート管のうち最も外側の管（最外管）の外表面と内表面には亜鉛系めっき層を形成し、前記最外管の外表面と内表面に設けられためっき層のいずれか一方または両方におけるスパングルの平均サイズを２．０ｍｍ以下とする。これにより、輻射率を低減するとともに、亜鉛の犠牲防食効果によって耐食性を向上させることもできる。一方、外部の腐食環境と接触しない、最外管以外のストレート管の外表面と内表面には溶融アルミニウムめっき層など、他のめっき層を設けることができる。アルミニウムめっき層は、輻射率低減効果および犠牲防食効果のいずれの観点でも、亜鉛系めっき層と同等またはそれ以上の効果を有しているが、鋼管へのめっきが困難である。そのため、上記のように少なくとも一部のアルミニウムめっき層に代えてスパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層を用いることにより、輻射率低減効果を向上させつつ、製造も容易にすることができる。
【００４３】
［樹脂被覆層］
前記複数のストレート管のうち最も外側のストレート管の外表面には、さらに樹脂被覆層を設けることができる。樹脂を被覆することにより、超電導送電用断熱多重管の耐食性をさらに向上させることができる。したがって、特に、超電導送電用断熱多重管を地中に埋設する場合には前記樹脂被覆層を設けることが好ましい。
【００４４】
前記樹脂被覆層を構成する樹脂としては、特に限定されることなく任意の樹脂を用いることができる。前記樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、およびそれらの混合物からなる群より選択される１または２以上を用いることが好ましく、中でもポリエチレン樹脂を用いることがより好ましい。
【００４５】
前記ポリエチレン樹脂としては、エチレンの単独重合体、およびエチレンとα−オレフィンの共重合体の一方または両方を用いることが好ましい。前記α−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセンなどが挙げられる。また、前記ポリエチレン樹脂としては、密度９１５ｋｇ／ｍ３以上の高密度ポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。
【００４６】
前記樹脂被覆層は、特に限定されることなく任意の方法で形成することができる。例えば、溶融した樹脂を丸ダイやＴダイを用いて押出すことによって鋼管の外側に被覆することができる。また、粉体塗装により樹脂を被覆することもできる。前記樹脂被覆層の厚さは、０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、前記厚さは、３．０ｍｍ以下とすることが好ましく、２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４７】
前記樹脂被覆層が金属粉末を含有すると、該金属粉末によって赤外線などが乱反射し、その結果、断熱管内部へのエネルギーの流入量が増大する。そのため、前記樹脂被覆層は、金属粉末を含有しないことが好ましい。前記樹脂被覆層は、樹脂のみからなる被覆層とすることができる。
【００４８】
［スペーサ］
前記多重管を構成する複数のストレート管のうち、隣接する２つのストレート管の間には、スペーサを設置することが好ましい。前記スペーサを設けることにより、隣接する２つの管が直接接触し、熱が直接伝わることが防止できる。前記スペーサは、超電導送電用断熱多重管の長手方向に間隔を開けて複数設置することが好ましい。
【００４９】
前記スペーサの形状は特に限定されないが、例えば、板状であり、中心に厚み方向に貫通する貫通孔を有するスペーサとすることが好ましい。前記隣接する２つのストレート管のうち、内側のストレート管を前記貫通孔に通すことにより、前記隣接する２つのストレート管の間に該スペーサを安定して配置することができる。
【００５０】
また、鋼管とスペーサとの接触面積を減らすという観点からは、前記超電導送電用断熱多重管の長手方向に垂直な面におけるスペーサの断面形状を多角形とすることが好ましい。前記多角形は、頂点の数３以上の任意の多角形であってよく、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形などが挙げられる。前記多角形は、正多角形に限定されない。例えば、前記四角形としては、正方形だけでなく、長辺と短辺の長さが異なる長方形も用いることができる。なお、本発明における「多角形」には、幾何学的に完全な多角形のみならず、完全な多角形に対して軽微な変更を加えた「実質的な多角形」も含まれるものとする。例えば、摩耗や変形などによってスペーサの頂点が丸みを帯びている場合や平坦となっている場合であっても、当該スペーサの形状は前記多角形に含まれる。
【００５１】
前記スペーサの材質としては任意の材質を用いることができるが、熱伝導性の低さや摩擦係数の低さといった観点からは、樹脂製とすることが好ましく、フッ素樹脂製とすることがより好ましい。前記フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などが挙げられる。また、スペーサの強度を向上させるために、前記樹脂に繊維状のフィラーを添加した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いることができる。前記ＦＲＰとしては、例えば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）が挙げられる。また、他の任意のフィラーを添加することもできる。しかし、フィラーを添加するとスペーサの熱伝導性が高くなり、断熱性が低下する場合がある。そのため、断熱性の観点からは、前記スペーサに用いる樹脂がフィラーを含有しないことが好ましい。
【００５２】
前記スペーサは、超電導送電用断熱多重管の長手方向に任意の間隔を開けて設置することができる。前記間隔は、等間隔であってもよいし、不等間隔であってもよい。前記間隔は特に限定されず、任意の値とすることができるが、過度に間隔が大きいと多重管を構成する管同士の接触を防止できなくなる場合がある。そのため、前記間隔は１０ｍ以下とすることが好ましい。一方、前記間隔が小さすぎるとスペーサの設置コストが増加するため、前記間隔は１ｍ以上とすることが好ましい。なお、敷設などの作業にともなってスペーサの位置が変わることは許容される。
【００５３】
［真空断熱層］
前記多重管を構成する複数のストレート管のうち、隣接する２つのストレート管の間の空間を減圧して、真空断熱層とすることができる。真空断熱層を設けることにより、外部からの熱の侵入をさらに抑制することができる。真空断熱層の形成は、超電導送電用断熱多重管を敷設する際に行えばよく、したがって、敷設前の超電導送電用断熱多重管には真空断熱層が形成されている必要は無い。前記真空断熱層は、上記スペーサが設置されている空間に設けることが好ましい。
【００５４】
真空断熱層の形成は、隣接する２つのストレート管の間の空間を排気（真空引き）して行う。前記排気は、超電導送電用断熱多重管を敷設した後に１回で行うこともできるが、２回以上に分けて行うこともできる。例えば、敷設前に予備的な排気（仮引き）を行っておき、敷設後に最終的な真空度に到達するまで排気（本引き）を行うことができる。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
本発明の効果を確認するために、スパングルの平均サイズが異なる亜鉛系めっき層を作成し、輻射率を評価した。【００５６】
まず、同じ鋼材からなる５０ｍｍ×１００ｍｍ角の試験片を複数作成し、前記複数の試験片に異なる条件で溶融亜鉛めっきを施して溶融亜鉛めっき層を形成した。さらに、一部の試験片については、めっき後に合金化処理を施して、合金化溶融亜鉛めっき層を形成した。なお、ここでは板状の試験片を使用したが、基材の形状は輻射率に直接影響しない。【００５７】
得られためっき層のそれぞれについて、以下に述べる方法でスパングルの平均サイズの測定と輻射率の評価を行った。【００５８】
（スパングルの平均サイズ）
スパングルの平均サイズを線分法で評価した。具体的な手順は次のとおりである。まず、めっき層の表面に任意の直線を引き、前記直線を横切ったスパングル粒の数を数え、前記直線の長さをスパングル粒の数で除したものをスパングルの平均サイズとした。なお、スパングル粒の識別が困難である場合には、ＥＢＳＰ（Electron BackScattering Pattern）測定などによって結晶方位を解析し、２つの領域間に１５°以上の結晶方位のずれが存在する場合は別のスパングル粒と判断した。したがって、１つのスパングル粒内に双晶結晶が存在し、スパングル粒内でわずかに色調が異なる場合があるが、そのようなスパングル粒についても１つのスパングルと見なした。【００５９】
（輻射率）
得られためっき層表面の輻射率を、遠赤外線分光放射計（日本電子株式会社、ＪＩＲ−Ｅ５００）を使用して測定した。輻射率の測定は、４〜２５μｍの波長範囲で行い、ノイズが含まれる両端を除いた波長８、１２、１６、および２０μｍにおける輻射率を評価に用いた。なお、参考のため、遠赤外線分光放射計による輻射率の測定結果の一例を図２に示す。【００６０】
輻射率は、好ましい条件である下記第１の条件（１）〜（４）と、より好ましい条件である第２の条件（５）〜（８）とを使用し、以下の評価基準に基づいて評価した。【００６１】
［第１の条件］
（１）波長８μｍにおける輻射率が８％未満
（２）波長１２μｍにおける輻射率が１２％未満
（３）波長１６μｍにおける輻射率が１５％未満
（４）波長２０μｍにおける輻射率が１８％未満【００６２】
［第２の条件］
（５）波長８μｍにおける輻射率が６％未満
（６）波長１２μｍにおける輻射率が９％未満
（７）波長１６μｍにおける輻射率が１２％未満
（８）波長２０μｍにおける輻射率が１４％未満【００６３】
［評価基準］
・前記第１の条件（１）〜（４）をすべて満足しない場合：×
・前記第１の条件（１）〜（４）の一部を満足する場合：△
・前記第１の条件（１）〜（４）のすべてを満足する場合：○
・前記第１の条件（１）〜（４）のすべてを満足し、かつ、前記第２の条件（５）〜（８）の一部を満足する場合：○○
・前記第２の条件（５）〜（８）をすべて満足する場合：◎【００６４】
評価結果を表１に示す。なお、Ｎｏ．１および２においては、スパングルサイズが目視で１ｃｍ以上であったため、「粗大」とした。一方、Ｎｏ．８および９においては、スパングルが目視確認できないほど微細であり、２．０μｍ以下であることが明らかであったため、「微細」とした。また、比較のために、従来用いられているスーパーインシュレーションの反射率を同様の方法で評価した結果を合わせて示す（Ｎｏ．１０）。【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１に示した結果から分かるように、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である溶融亜鉛系めっき層は、従来のスーパーインシュレーションと同等かさらに低い輻射率を備えていた。また、スパングルサイズが小さいほど輻射率は低かった。また、合金化溶融亜鉛めっき層は、平滑な外観で、結晶粒が極めて微細であり、輻射率も極めて低い値であった。【００６７】
（実施例２）
次に、樹脂被覆層を設けた場合の影響を確認するために、以下の実験を行った。【００６８】
まず、同じ鋼材からなる５０ｍｍ×１００ｍｍ角の試験片を複数作成し、前記複数の試験片に異なる条件で溶融亜鉛めっきを施して溶融亜鉛めっき層を形成した。次いで、前記溶融亜鉛系めっき層のスパングルの平均サイズを、実施例１と同様の方法で測定した。測定結果を表２に示す。【００６９】
次いで、前記溶融亜鉛めっき層の表面にポリエチレン樹脂からなる樹脂被覆層を形成した。前記樹脂被覆層の平均膜厚は２．８ｍｍとした。また、比較のために、めっき層を設けず、前記試験片としての母材鋼板の表面に直接ポリエチレン樹脂からなる樹脂被覆層を設けたサンプル（Ｎｏ．２１）を作成した（以下、「基準サンプル」と呼ぶ）。【００７０】
（輻射率）
得られたサンプルのそれぞれについて、実施例１と同様の方法で輻射率を測定した。前記測定は、ｎ＝３で行った。得られた波長８、１２、１６、および２０μｍにおける輻射率の平均値を用いて、以下の評価基準に基づいて輻射率を評価した。前記評価では、めっき層を有さない基準サンプル（Ｎｏ．２１）における輻射率の測定値を基準として用いた。評価結果を表２に併記する。【００７１】
［評価基準］
・同等（○）：サンプルの輻射率（％）と基準サンプルの輻射率（％）との差が、８、１２、１６、および２０μｍのすべての波長において５ポイント（5 percentage point）以内。
・良好（◎）：サンプルの輻射率（％）が、８、１２、１６、および２０μｍの少なくとも１つの波長において基準サンプルの同波長における輻射率よりも５ポイント（5 percentage point）より多く減少している。【００７２】
【表２】
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【００７３】
樹脂被覆層を設けることにより、外部の腐食環境から鋼管表面を遮断して、極めて効果的に耐食性を向上させることができる。しかし、樹脂被覆層を設けると遠赤外エネルギーの複合反射によって輻射率が増加する。これに対して、表２に示した結果から分かるように、樹脂被覆層の下地として、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層を設けることにより、樹脂被覆層の影響を相殺し、輻射率を低減することができる。一方、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍより大きい亜鉛系めっき層を設けた場合には、めっき層を有さない基準サンプルと同等の輻射率であった。【００７４】
このように、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層と樹脂被覆層とを組み合わせることによって、輻射率を低減しつつ、極めて優れた耐食性を実現することができる。
【要約】
スーパーインシュレーションを用いずとも輻射による外部からの熱の侵入が高度に抑制された、断熱性に優れる超電導送電用断熱多重管を提供する。
超電導ケーブルと、前記超電導ケーブルを収容する多重管とを備える超電導送電用断熱多重管であって、前記多重管が複数のストレート管からなり、前記複数のストレート管の少なくとも１つが、スパングルの平均サイズが２．０ｍｍ以下である亜鉛系めっき層を表面に備える、超電導送電用断熱多重管。【図１】
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【図２】
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