(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体層と電気絶縁層とを備える超電導ケーブルの布設方法であって、
組み合わせることで前記超電導ケーブルとなる管状部材と長尺部材を個別に布設現場に用意する工程αと、
前記管状部材を、布設現場に布設する工程βと、
前記長尺部材を、前記工程βで布設された管状部材の内部に挿入する工程γと、
を備え、
前記長尺部材の長さが、複数の連なった管状部材の長さよりも長い超電導ケーブルの布設方法。
【請求項２】
前記超電導ケーブルは、
フォーマの外周に前記超電導導体層を形成してなる導体部、およびその導体部を内部に収納して、導体部を極低温に維持する断熱管を有する低温導電部と、
前記断熱管の外周を取り囲むように配置される前記電気絶縁層を有する常温被覆部と、
を備える常温絶縁型超電導ケーブルである請求項１に記載の超電導ケーブルの布設方法。
【請求項３】
前記工程βで布設される管状部材は、前記断熱管の外周に前記常温被覆部を一体に形成した被覆部付き断熱管からなり、
前記工程γで管状部材に挿入される長尺部材は、前記導体部からなる請求項２に記載の超電導ケーブルの布設方法。
【請求項４】
超電導導体層と電気絶縁層とを備える超電導ケーブルの布設方法であって、
組み合わせることで前記超電導ケーブルとなる管状部材と長尺部材を個別に布設現場に用意する工程αと、
前記管状部材を、布設現場に布設する工程βと、
前記長尺部材を、前記工程βで布設された管状部材の内部に挿入する工程γと
を備え、
前記長尺部材は、前記管状部材よりも長く、
前記超電導ケーブルは、
フォーマの外周に前記超電導導体層を形成してなる導体部、およびその導体部を内部に収納して、導体部を極低温に維持する断熱管を有する低温導電部と、
前記断熱管の外周を取り囲むように配置される前記電気絶縁層を有する常温被覆部と、
を備える常温絶縁型超電導ケーブルであり、
前記工程βで布設される管状部材は、前記常温被覆部からなり、
前記工程γで管状部材に挿入される長尺部材は、前記低温導電部からなる超電導ケーブルの布設方法。
【請求項５】
前記常温被覆部はさらに、分流導体を備え、
この分流導体は、常温被覆部における電気絶縁層の内側に形成され、異常時電流を分担する請求項４に記載の超電導ケーブルの布設方法。
【請求項６】
前記低温導電部はさらに、分流導体を備え、
この分流導体は、低温導電部における断熱管の外側に形成され、異常時電流を分担する請求項４に記載の超電導ケーブルの布設方法。
【請求項７】
超電導導体層と電気絶縁層とを備える超電導ケーブルの布設方法であって、
組み合わせることで前記超電導ケーブルとなる管状部材と長尺部材を個別に布設現場に用意する工程αと、
前記管状部材を、布設現場に布設する工程βと、
前記長尺部材を、前記工程βで布設された管状部材の内部に挿入する工程γと、
を備え、
前記長尺部材は、前記管状部材よりも長く、
前記超電導ケーブルは、
フォーマの外周に前記超電導導体層を形成してなる導体部、およびその導体部を内部に収納して、導体部を極低温に維持する断熱管を有する低温導電部と、
前記断熱管の外周を取り囲むように配置される前記電気絶縁層を有する常温被覆部と、
を備える常温絶縁型超電導ケーブルであり、
前記工程βで布設される管状部材は、前記断熱管の外周に前記常温被覆部を一体に形成した被覆部付き断熱管からなり、
前記工程γで管状部材に挿入される長尺部材は、前記導体部からなり、
前記被覆部付き断熱管はさらに、分流導体を備え、
この分流導体は、被覆部付き断熱管における断熱管の外側で、前記電気絶縁層の内側に形成され、異常時電流を分担する超電導ケーブルの布設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管路などに超電導送電網を構築するための超電導ケーブルの布設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルでは、一般にフォーマの外周上に超電導導体層を有する導体部を二重の金属管で構成される断熱管内に収納してなる構成を備える。このような超電導ケーブルにおいて、超電導ケーブルを外部から電気的に絶縁する構成には以下の二つが挙げられる。一つ目の構成は、フォーマの上に超電導導体層と電気絶縁層を備えたケーブルコアが上記断熱管に収納され、ケーブルコアに備わる当該電気絶縁層も冷媒により冷却される低温絶縁型の構成である（例えば、特許文献１）。二つ目の構成は、フォーマと超電導導体層を備える導体部が上記断熱管に収納され、かつその断熱管の上に電気絶縁層が形成されており、当該電気絶縁層が冷媒により冷却されない常温絶縁型の構成である（例えば、非特許文献１を参照）。特に、後者の常温絶縁型超電導ケーブルは、既存の常電導ケーブルの絶縁材料および構造が適用できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３８４２７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】『Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ３５ｋＶ／１２１ＭＶＡ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｃａｂｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｓｔａｌｌｅｄ  ａｔ  Ｐｕｊｉ  Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｈｉｎａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｇｒｉｄ』  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  １巻１号８−１３ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した超電導ケーブルは、少なくとも超電導導体層、断熱管、および電気絶縁層を備える単位長の超電導ケーブルとして工場で作製される。そして、その単位長の超電導ケーブルをドラムなどに巻回して布設現場に搬送して、布設現場でドラムから繰り出して布設する。しかし、その布設作業には、以下に示すように、単位長の超電導ケーブルの構成に起因する幾つかの問題点があった。
【０００６】
第１に、既に述べたように超電導ケーブルは、少なくとも超電導導体層、断熱管、および電気絶縁層といった多数の層が積層された構成を備えるため、それぞれの層が個別に挙動する。そのため、ドラムから超電導ケーブルを繰り出す際、それぞれの層の動きが干渉しあって超電導ケーブルが繰り出し難いし、各層の相対的な挙動によって各層が損傷する場合があるし、布設時の張力で超電導ケーブルが大きく変形（伸び）したりする恐れもある。
【０００７】
第２に、多数の層が積層された構成を備える超電導ケーブルは、主として２重管構造の断熱管を有しており、一般的に曲げ剛性が大きい。また、断熱管をコルゲート状とした場合、断熱管が伸び易いという問題もある。そのため、布設時の超電導ケーブルの曲り部にガイド等の配慮が必要であり、超電導導体層に過大な張力や応力履歴を与えないようにする必要がある。特に、超電導ケーブルは、既設の常電導ケーブルが布設される管路内に既存ケーブルと同様に布設、配置されることが検討されているため、曲げ剛性の大きい超電導ケーブルでは、超電導導体層に損傷を与えずに、より低張力で管路内に超電導ケーブルを引き込む方法が望まれている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、従来よりも超電導ケーブルの布設作業性を向上させることができる超電導ケーブルの布設方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、通常、工場で作製される超電導ケーブルを、敢えて工場において完成させずに、施工現場にて完成されるようにすることで上記目的を達成する。
【００１０】
本発明は、超電導導体層と電気絶縁層とを備える超電導ケーブルの布設方法に係り、以下の工程α〜γを備えることを特徴とする。
（工程α）組み合わせることで超電導ケーブルとなる管状部材と長尺部材を個別に布設現場に用意する。ここで、管状部材の内部に長尺部材を配置することで、超電導ケーブルとなる。
（工程β）工程αで用意した管状部材を、布設現場に布設する。
（工程γ）工程αで用意した長尺部材を、上記工程βで布設された管状部材の内部に挿入する。
【００１１】
本発明超電導ケーブルの布設方法に示すように、超電導ケーブルを管状部材と長尺部材とに分けることで、管状部材と長尺部材におけるそれぞれの構成部材の積層数は、これら管状部材と長尺部材の組合体である超電導ケーブルの構成部材の積層数よりも少なくなる。そのため、管状部材も長尺部材も、超電導ケーブルに比べて曲げ剛性が低く、扱い易くなる。従って、本発明超電導ケーブルの布設方法によれば、超電導ケーブルをそのまま布設するよりも、容易に超電導ケーブルを布設することができる。
【００１２】
本発明超電導ケーブルの布設方法の一形態として、長尺部材は、管状部材よりも長いことが好ましい。
【００１３】
管状部材よりも長い長尺部材を用いることで、布設された超電導ケーブルにおいて、管状部材の両端から長尺部材を露出させることができる。その結果、複数の超電導ケーブルを布設し、それらを繋げて超電導ケーブル線路を構築する際、超電導ケーブル同士を接続することが容易になる。
【００１４】
また、長尺部材の長さを、複数の連なった管状部材の長さよりも長くすることが好ましい。
【００１５】
この場合、後述する実施形態２に示すように、長尺部材の接続回数を減らすことができ、超電導ケーブル線路を効率良く構築することができる。
【００１６】
本発明超電導ケーブルの布設方法の一形態として、使用する超電導ケーブルは、低温導電部と常温被覆部とを備える常温絶縁型超電導ケーブルとすることができる。当該低温導電部は、フォーマの外周に超電導導体層を形成してなる導体部、およびその導体部を内部に収納して、導体部を極低温に維持する断熱管を有する。また、常温被覆部は、断熱管の外周を取り囲む電気絶縁層（以下、常温側電気絶縁層とする）を有する。なお、使用する超電導ケーブルは、後述する実施形態に示すように、低温絶縁型超電導ケーブルとすることもできる。
【００１７】
ここで、常温絶縁型超電導ケーブルの構成は、低温導電部と常温被覆部とが独立した『分離型』の構成と、低温導電部の一部と常温被覆部とが一体化された『一部一体型』の構成とに分けることができる。『分離型』の構成はさらに、低温導電部を導体部と断熱管とに分けることができる。それぞれの場合で、超電導ケーブルのどの部分が、本発明超電導ケーブルの布設方法における管状部材と長尺部材となるかが異なる。そこで、『分離型』の構成と、『一部一体型』の構成について具体的に説明する。
【００１８】
＜分離型の超電導ケーブルの布設方法＞
まず、分離型の常温絶縁型超電導ケーブルを用いた本発明超電導ケーブルの布設方法を実施する場合、布設前の超電導ケーブルは、低温導電部と常温被覆部とに分けて用意しておく（工程α）。そして、用意した常温被覆部を管状部材として布設現場に布設し（工程β）、その後、低温導電部を管状部材に収納する長尺部材として常温被覆部に挿入する（工程γ）。
【００１９】
なお、低温導電部を、さらに導体部と断熱管とに分けて用意していても良い。その場合、工程βで常温被覆部を管状部材として布設現場に布設し、工程γで断熱管を管状部材の常温被覆部に挿入し、さらに断熱管の内部に導体部を挿入する。
【００２０】
分離型の常温絶縁型超電導ケーブルによれば、布設後の使用に伴い低温導電部が劣化した場合、低温導電部のみを交換することができる。
【００２１】
また、分離型の常温絶縁型超電導ケーブルを用いた布設方法において、常温被覆部、もしくは低温導電部はさらに、短絡電流に代表される過大な異常時電流を分担する分流導体を備えることが好ましい。前者の場合、分流導体は常温被覆部における常温側電気絶縁層の内側に形成すると良い。後者の場合、分流導体は、低温導電部の断熱管の外側に形成すると良い。
【００２２】
分流導体を設けることで、低温導電部に備わる超電導導体層が異常時電流により劣化することを抑制できる。また、当該分流導体は、常温被覆部もしくは低温導電部のいずれに設けるにしても、断熱管の外側に配置されるため、異常時電流により分流導体で発生したジュール熱が、断熱管の内部を流れる冷媒の温度を急激に上昇させることがない。その結果、異常時電流の発生から短時間で超電導ケーブル線路を通常運転に復帰させることができる。
【００２３】
＜一部一体型の超電導ケーブルの布設方法＞
一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブルを用いて本発明超電導ケーブルの布設方法を実施する場合、布設前の超電導ケーブルは、導体部と、それ以外の構成（即ち、断熱管の外周に常温被覆部を一体に形成した被覆部付き断熱管）と、に分けて用意しておく（工程α）。そして、用意した被覆部付き断熱管を管状部材として布設現場に布設し（工程β）、その後、導体部を管状部材に挿入する長尺部材として被覆部付き断熱管に挿入する（工程γ）。
【００２４】
一部一体型の超電導ケーブルによれば、布設後の使用に伴い導体部が劣化した場合、導体部のみを交換することができる。また、一部一体型の超電導ケーブルによれば、断熱管の上に直接常温被覆部が形成され、両者の間に隙間がないため、超電導ケーブルの外径寸法を小さくすることができる。
【００２５】
また、一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブルを用いた布設方法において、被覆部付き断熱管はさらに、分流導体を備えることが好ましい。この分流導体は、被覆部付き断熱管における断熱管の外側で、常温側電気絶縁層の内側に形成され、異常時電流を分担する。
【００２６】
一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブルにおいて分流導体を設けることでも、分離型の常温絶縁型超電導ケーブルで分流導体を設けた場合と同様に、異常時電流による超電導導体層の劣化を抑制できるし、異常時電流の発生から通常運転に復帰するまでの時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明超電導ケーブルの布設方法によれば、布設現場での超電導ケーブルの布設を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に記載される本発明超電導ケーブルの布設方法の概略説明図であって、（Ａ）には地中に埋設された管路内に管状部材を布設する様子が、（Ｂ）には管状部材の内部に、超電導導体層を有する長尺部材を挿入する様子が、（Ｃ）には管路内に超電導ケーブルを布設された状態が示されている。
【図２】（Ａ）は、分離型で、かつ分流導体が常温被覆部の側にある常温絶縁型超電導ケーブルの概略横断面図、（Ｂ）はその組立前の状態を示す横断面図である。
【図３】（Ａ）は、分離型で、かつ分流導体が低温導電部の側にある常温絶縁型超電導ケーブルの概略横断面図、（Ｂ）はその組立前の状態を示す横断面図である。
【図４】（Ａ）は、一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブルの概略横断面図、（Ｂ）はその組立前の状態を示す横断面図である。
【図５】（Ａ）は、低温絶縁型超電導ケーブルの概略横断面図、（Ｂ）はその組立前の状態を示す横断面図である。
【図６】実施形態２に記載される本発明超電導ケーブルの布設方法の概略説明図であって、（Ａ）には地中に埋設された管路内に管状部材を布設する様子が、（Ｂ）には管状部材の内部に、超電導導体層を有する長尺部材を挿入する様子が、（Ｃ）には管路内に超電導ケーブルを布設された状態が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜実施形態１＞
本実施形態では、図１に示すように、地中に埋設された管路８に超電導ケーブル１を布設する手順を説明する。この布設の手順は、工程α〜γからなるので、各工程を順次説明する。なお、この実施形態１を含む以降の説明において、共通の符号を付して説明する部材は、同一の構成を有する部材である。
【００３０】
≪工程α≫
工程αでは、組み合わせることで超電導ケーブル１となる管状部材２と長尺部材３とを布設現場に用意する。用意した管状部材２の内部に長尺部材３を配置することで、超電導ケーブル１となる。ここで、超電導ケーブル１には、低温絶縁型超電導ケーブルと常温絶縁型超電導ケーブルとがあり、後者の常温絶縁型超電導ケーブルにはさらに、分離型と一部一体型とがある。これら『低温絶縁型』、『常温絶縁型で、かつ分離型』、および『常温絶縁型で、かつ一部一体型』のうち、どのタイプのものを超電導ケーブル１として採用するかによって、管状部材２と長尺部材３の構成も異なる。タイプに応じた超電導ケーブル１の具体的な構成と、そのときの管状部材２と長尺部材３の構成の説明は、工程の説明が終わった後に行う。
【００３１】
≪工程β≫
まず、図１（Ａ）に示すように、導入側のマンホール９の地上開口部から管状部材２を導入し、地中に埋設された管路８内に管状部材２を布設する。管状部材２の布設にあたっては、管状部材２に引込み用ワイヤーを直列に取り付け、その引込み用ワイヤーを到達側のマンホールの地上開口部から引き出し、その引込み用ワイヤーを図示しない巻き取り式の牽引装置で引っ張ることで、管路８内に管状部材２を引き込む。
【００３２】
ここで、管状部材２は、超電導ケーブル１の一部であるため、超電導ケーブル１よりも可撓性に優れ、かつ超電導ケーブル１よりも軽量であり、扱い易い。軽量な管状部材２は、超電導ケーブル１をそのまま管路８内に引き込むよりも小さな牽引負荷で管路８に引き込むことができ、牽引装置にかかる負担が小さいし、引き込み時に管路８に激しく摩擦されて損傷する可能性も少ない。また、可撓性に優れる管状部材２は曲げ易く、マンホール９の開口部からマンホール９内に引き込み易いし、マンホール９から管路８にも引き込み易い。
【００３３】
≪工程γ≫
次に、図１（Ｂ）に示すように、マンホール９の地上開口部から長尺部材３を導入し、管路８内に布設された管状部材２の内部に長尺部材３を挿入する。長尺部材３の牽引も、管状部材２の牽引と同様に行うと良い。ここで、この長尺部材３も、上記管状部材２と同様に、超電導ケーブル１よりも可撓性に優れ、軽量であるため、小さな牽引負荷でマンホール９から管路８内に布設される管状部材２に容易に引き込むことができる。また、可撓性に優れ、軽量な長尺部材３は、管状部材２に激しく摩擦されることがなく、損傷し難い。
【００３４】
工程βが終了した時点で、図１（Ｃ）に示すように、管路８内に超電導ケーブル１が布設された状態となる。以降は、各マンホール９の位置で対向する超電導ケーブル１の長尺部材３同士を接続し、次いで管状部材２同士を接続することで超電導ケーブル線路を完成させる。
【００３５】
以上説明した本発明超電導ケーブルの布設方法によれば、超電導ケーブル１を管状部材２と長尺部材３とに分け、各部材２，３の扱いを容易にすることで、超電導ケーブル１の布設を容易にすることができる。なお、管状部材２に比べて長尺部材３の径が小さいことから、ドラムに巻き回せる長尺部材３の長さ（輸送長）を管状部材２よりも長くできる。
【００３６】
≪１．分離型の常温絶縁型超電導ケーブル―その１≫
図２（Ａ）に示す分離型の常温絶縁型超電導ケーブル１００は、図２（Ｂ）に示すように、個別に作製された低温導電部３０と、その低温導電部３０を内部に収納するパイプ状の常温被覆部２０と、を布設現場にて組み合わせることで形成される。このような構成の常温絶縁型超電導ケーブル１００を用いる場合、常温被覆部２０を管状部材２、低温導電部３０を長尺部材３として、図１に示す手順に従って超電導ケーブル１００を布設する。以下、常温絶縁型超電導ケーブル１００の各構成を詳細に説明する。
【００３７】
｛低温導電部｝
低温導電部３０は、断熱管１３の内部に、導体部１０が収納されてなる長尺体である。
【００３８】
［導体部］
導体部１０は、代表的には、中心から順にフォーマ１１、超電導導体層１２、保護層（図示せず）を備える。フォーマ１１は、超電導導体層１２の支持体に利用される部材であり、例えば、図２に示すようなパイプ状の中空体をフォーマ１１として利用できる。中空体のフォーマ１１は、その内部を冷媒１３１の流路として利用することができる。フォーマ１１の形状としては、中空体の他、中実体を利用することもできる。一方、フォーマ１１の材質も特に限定されない。単に超電導導体層１２の支持体としてフォーマ１１を利用するのであれば、フォーマ１１は樹脂などの非導電性材料から構成しても良いし、フォーマ１１に異常時電流の分流路としての機能も持たせるのであれば、銅やアルミニウムなどの常電導の金属材料から構成しても良い。これらのことを考慮してフォーマ１１の具体的な構成を例示すると、中空体のフォーマ１１としては例えば、金属材料からなるパイプを挙げることができるし、中実体のフォーマ１１としては例えば、エナメルなどの絶縁被覆を備える複数の金属線を撚り合わせたものを挙げることができる。
【００３９】
次に、超電導導体層１２としては、例えば、酸化物超電導体を備えるテープ状線材が好適に利用できる。テープ状線材は、例えば、Ｂｉ２２２３系超電導テープ線（Ａｇ−ＭｎやＡｇなどの安定化金属中に酸化物超電導体からなるフィラメントが配されたシース線）、ＲＥ１２３系薄膜線材（ＲＥ：希土類元素、例えばＹ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄなど。金属基板に酸化物超電導相が成膜された積層線材）が挙げられる。超電導導体層１２は、上記テープ状線材を螺旋状に巻回して形成した単層構造又は多層構造が挙げられる。
【００４０】
図示しない保護層は、上記超電導導体層１２を保護すると共に、断熱管１３と超電導導体層１２との間を絶縁するためのものであり、クラフト紙などを巻回することで形成できる。
【００４１】
［断熱管］
上記導体部１０を収納する断熱管１３は、導体部１０を内部に収納する内管１４と、内管１４を内部に収納する外管１５と、を備える。内管１４は、その内部に、超電導導体層１２を超電導状態に維持するための冷媒１３１（代表的には、液体窒素や液体ヘリウム、ヘリウムガスなど）が充填され、冷媒流路として機能する。この内管１４と、内管１４の外周に設けられる外管１５とで断熱管１３を構成することで、外部からの侵入熱などにより冷媒１３１の温度が上昇することを抑制する。内管１４と外管１５との間は真空引きされ、それによって真空断熱層が形成されている。その他、内管１４と外管１５との間にスーパーインシュレーションといった断熱材や、内管１４と外管１５とを離隔させるスペーサを配置すると、断熱管１３の断熱性を高められる。なお、本実施形態では、断熱管として二重管構造の断熱管を利用しているが、三重管以上の断熱管を利用しても良い。
【００４２】
内管１４及び外管１５の構成材料は、ステンレス鋼、アルミニウムやその合金などの金属が挙げられる。上記金属は、耐食性に優れることから、種々の流体の保持や輸送を行う断熱管１３の構成材料に適する。両管１４，１５の材質を異ならせてもよい。また、両管１４，１５はいずれも、その全長に亘ってコルゲート加工が施されたコルゲート管としたり、アルミニウムやその合金などの比較的柔らかく可撓性を有する材質からなるストレート管としたりすることで屈曲可能となる。このように可撓性を有する断熱管１３を採用することで、搬送時や布設時に超電導ケーブル１００を曲げ易くすることができる。さらに、コルゲート管で断熱管１３を形成することで、断熱管１３が冷媒１３１に冷却されて熱収縮する際に変形することで熱応力を緩和できる。
【００４３】
［その他の構成］
長尺部材３である低温導電部３０は、低温導電部３０を常温被覆部２０に引込む際の牽引張力を分担するテンションメンバを備えていることが好ましい。テンションメンバは、牽引張力を分担することで、牽引張力に起因する低温導電部３０の損傷を抑制するための部材である。但し、低温導電部３０は軽量で可撓性に優れるため、テンションメンバを簡素化することができる。場合によってはテンションメンバを省略することも可能である。
【００４４】
｛常温被覆部｝
図示する常温被覆部２０は、パイプ状構造物２１と、パイプ状構造物２１の外周に形成される分流導体２２と、分流導体２２のさらに外周に形成される常温側電気絶縁層２３と、を備える。これらの構成のうち、パイプ状構造物２１または分流導体２２は省略可能である。
【００４５】
［パイプ状構造物］
パイプ状構造物２１は、その外周面に形成される分流導体２２や常温側電気絶縁層２３を保形する部材であって、最も重要な特性は高強度であることである。また、超電導ケーブル１００に所定の可撓性を持たせるために、パイプ状構造物２１も所定の可撓性を有することが求められる。これらの点を考慮して、パイプ状構造物２１としては、アルミニウムのストレートパイプや、ＳＵＳのコルゲートパイプなどを利用することができる。その他、パイプ状構造物２１は、樹脂などの非導電材料でできていても良い。ここで、このパイプ状構造物２１が導電材料であれば、それ自身も分流導体２２の機能の一部を分担できる。
【００４６】
［分流導体］
分流導体２２は、異常時電流が生じたときに、その異常時電流を分担する常電導導体である。この分流導体２２は、超電導ケーブル線路の長手方向の接続部（超電導ケーブル１００の中間接続部や終端接続部など）で超電導導体層１２に接続されることで、異常時電流を超電導導体層１２と分担できるようになっている。
【００４７】
分流導体２２を設けることで、異常時電流の発生時に、超電導導体層１２やフォーマ１１に過剰な電流が流れて、超電導導体層１２が温度上昇により劣化することを回避できる。また、異常時電流を分担する分流導体２２が、常温被覆部２に設けられていることから、分流導体２２で生じるジュール熱により低温導電部３０の冷媒１３１が熱せられることがない。そのため、冷媒１３１が熱せられてガス化することを抑制できるし、冷媒１３１を運用可能な温度まで冷却するための時間を短くすることもできるので、異常時電流の発生から短時間で超電導ケーブル線路を通常運転に復帰させることができる。
【００４８】
分流導体２２は、異常時電流を分担する役割を担う観点から、パイプ状構造物２１よりも高導電性の金属材料、つまり電気抵抗値が低い銅やアルミニウム、銀などの金属材料から構成される。特に、銅は、銀に次ぐ高い導電率を有し、銀よりも格段に安価である点で、分流導体２２として好適である。
【００４９】
上記分流導体２２は、銅撚り線で構成されるセグメント導体など既存常電導ケーブルの導体に準じた部材をパイプ状構造物２１上に巻回することで形成することができる。
【００５０】
上記分流導体２２の断面積は、超電導ケーブル線路の運用上、どの程度の異常時電流が発生し得るか、その発生した異常時電流を分流導体２２にどの程度負担させるかによって適宜選択すれば良い。例えば、上述した低温導電部３０のフォーマ１１を非導電性材料で構成する場合、異常時電流の大部分を分流導体２２に流せるように分流導体２２の断面積を決定し、分流導体２２と超電導導体層１２の金属成分とで異常時電流を分担させることで、超電導導体層１２を保護する。また、当該フォーマ１１を導電性材料とし、異常時電流を分流導体２２と超電導導体層１２の金属成分に分担させるだけでなく、フォーマ１１にも分担させる構成であれば、分流導体２２に十分な異常時電流を流せるように分流導体２２の断面積を決定すれば良い。また、銅素線を素線絶縁線とすることで交流抵抗を低減した分流導体とすることも有効である。
【００５１】
［常温側電気絶縁層］
常温側電気絶縁層２３は、超電導ケーブル１００を外部環境から電気的に絶縁する層である。この常温側電気絶縁層２３には、常電導ケーブルで実績がある電気絶縁強度に優れる材料、代表的にはＣＶケーブルに利用される架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）などを利用できる。架橋ポリエチレンなどの絶縁性樹脂であれば、パイプ状構造物２１に分流導体２２を形成した管状部材の外周に絶縁性樹脂を押し出すだけで常温側電気絶縁層２３を容易に形成できる。その他、常温側電気絶縁層２３には、ＯＦケーブルにおける絶縁層と同様の構成を採用することができる。例えば、分流導体２２の外周にテープ状のクラフト紙や半合成紙を多層に巻回し、その絶縁層に合成油などの絶縁油を含浸させることで常温側電気絶縁層２３を形成することができる。
【００５２】
［その他の構成］
常温側電気絶縁層２３の外周には、代表的には、銅やアルミニウムなどの常電導材料から構成された外側遮蔽層（図示せず）が設けられる。外側遮蔽層は、絶縁層２３の外側の電位を与えるもので、従来の電力ケーブルと同様に常電導材料を利用できる。そのため、超電導ケーブルの製造性１００は製造性に優れる。また、外側遮蔽層の外周には、外側遮蔽層を保護すると共に、所定の絶縁特性を有する防食層（図示せず）が設けられている。
【００５３】
その他、常温被覆部２０はテンションメンバを備えていることが好ましい。但し、常温被覆部２０は軽量であるので、テンションメンバを、簡素化することができる。パイプ状構造物２１や分流導体２２を備える構成では、そもそもこれらパイプ状構造物２１や分流導体２２に牽引張力を分担させることができるので、テンションメンバを省略することも可能である。
【００５４】
なお、以降に説明する『一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブル』や『低温絶縁型超電導ケーブル』でも、管状部材２となる部分と、長尺部材３となる部分とにテンションメンバを設けることが好ましい。特に、いずれの構成の超電導ケーブルであっても、断熱管１３をコルゲート管で構成した場合、そのコルゲート管を備える牽引対象にテンションメンバを設けることが好ましい。そうすることで、牽引されたコルゲート管の波付け形状が引き伸ばされることを抑制できる。但し、いずれの構成の超電導ケーブルでも、管状部材２および長尺部材３は、超電導ケーブルよりも軽量で高可撓性であるため、そのテンションメンバを簡素化、もしくは省略することが可能である。
【００５５】
≪２．分離型の常温絶縁型超電導ケーブル―その２≫
図３（Ａ）に示す分離型の常温絶縁型超電導ケーブル１０１は、図３（Ｂ）に示すように、個別に作製された低温導電部３０と、その低温導電部３０を内部に収納するパイプ状の常温被覆部２０と、を布設現場にて組み合わせることで形成される。この点は、図２を参照して説明した超電導ケーブル１００と共通する。図３の超電導ケーブル１０１と図２の超電導ケーブル１００の相違点は、分流導体２２を設ける位置が、図２の超電導ケーブル１００では常温被覆部２０であるのに対して、図３の超電導ケーブル１０１では低温導電部３０であることである。このような構成の常温絶縁型超電導ケーブル１０１を用いる場合、常温被覆部２０を管状部材２、低温導電部３０を長尺部材３として、図１に示す手順に従って超電導ケーブル１００を布設する。以下、常温絶縁型超電導ケーブル１０１の各構成を詳細に説明する。
【００５６】
｛低温導電部｝
図３の低温導電部３０は、導体部１０と、分流導体付き断熱管１３´とからなる。分流導体付き断熱管１３´は、断熱管１３の外周に分流導体２２を形成することで作製できる。
【００５７】
｛常温被覆部｝
図３の常温被覆部２０は、パイプ状構造物２１の外周に常温側電気絶縁層２３を形成することで作製できる。
【００５８】
≪３．一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブル≫
図４（Ａ）に示す一部一体型の常温絶縁型超電導ケーブル２００は、図４（Ｂ）に示すように、個別に作製された導体部１０と、その導体部１０を内部に収納するパイプ状の被覆部付き断熱管４０と、を布設現場にて組み合わせることで形成される。このような構成の常温絶縁型超電導ケーブル２００を用いる場合、被覆部付き断熱管４０を管状部材２、導体部１０を長尺部材３として、図１に示す手順に従って常温絶縁型超電導ケーブル２００を布設する。以下、この超電導ケーブル２００の各構成を詳細に説明する。
【００５９】
｛導体部｝
導体部１０の構成は、図２を参照して説明した分離型の常温絶縁型超電導ケーブル１００における導体部１０と同じである。つまり、導体部１０は、フォーマ１１と超電導導体層１２とを備える。また、導体部１０の外周には、所定の絶縁特性を有し、超電導導体層１２を摩擦などから保護する保護層（図示せず）を設けておくと良い。
【００６０】
｛被覆部付き断熱管｝
被覆部付き断熱管４０は、図４（Ｂ）に示すように、断熱管１３の外周に常温被覆部２０を一体化した部材である。この被覆部付き断熱管４０を作製するには、まず断熱管１３を用意し、その外周に分流導体２２を形成する。そして、その分流導体２２の外周に、例えば押出などにより絶縁性樹脂を被覆し、常温側電気絶縁層２３を形成すると良い。
【００６１】
≪４．低温絶縁型超電導ケーブル≫
図５（Ａ）に示す低温絶縁型超電導ケーブル３００は、図５（Ｂ）に示すように、個別に作製されたケーブルコア５０と、そのケーブルコア５０を内部に収納する断熱管１３と、を布設現場にて組み合わせることで形成される。このような構成の低温絶縁型超電導ケーブル３００を用いる場合、断熱管１３を管状部材２、ケーブルコア５０を長尺部材３として、図１に示す手順に従って低温絶縁型超電導ケーブル３００を布設する。以下、この超電導ケーブル３００の各構成を詳細に説明する。
【００６２】
｛ケーブルコア｝
ケーブルコア５０は、フォーマ１１の上に順次、超電導導体層１２、電気絶縁層１６、外側超電導導体層（または外側遮蔽層）１７、保護層１８を設けた構成を備える。これら１１〜１８のうち、電気絶縁層１６は、上述した常温絶縁型超電導ケーブル１００，２００における常温側電気絶縁層２３と同様の役割を担う層である。但し、常温側電気絶縁層２３と異なり、電気絶縁層１６は、後述する断熱管１３内で超電導導体層１２と共に極低温に冷却される。
【００６３】
ケーブルコア５０に備わる外側超電導導体層（または外側遮蔽層）１７を超電導導体から構成した場合、交流ケーブルでは電磁シールドとして機能し、直流ケーブルでは帰路電流用導体として機能する。また、保護層１８は、所定の絶縁特性を有し、外側超電導導体層（または外側遮蔽層）１７を機械的に保護する。保護層１８の最外部を低摩擦係数の材料で構成することで、断熱管１３にケーブルコア５０を引き込み易くできる。
【００６４】
｛断熱管｝
低温絶縁型超電導ケーブル３００における断熱管１３は、常温絶縁型超電導ケーブルにおける断熱管と同様に、内管１４と外管１５とを備える。外管１５の外周には、所定の絶縁特性を有し、外管１５を衝撃や腐食から防護する防食層（図示せず）を形成することが好ましい。
【００６５】
＜実施形態２＞
実施形態１では、管路に布設する管状部材の長さと長尺部材の長さとが概ね１対１であった。これに対して、本実施形態２では、長尺部材の長さを、連続して複数連なる管状部材の長さよりも長くすることで、管状部材の数に比べて長尺部材の数を少なくした本発明超電導ケーブルの布設方法を、図６に基づいて説明する。
【００６６】
この実施形態では、例えば、２つの管状部材２につき１つの長尺部材３を用いるものとする。その場合、まず図６（Ａ）に示すように、マンホール９の開口部から複数の管状部材２を挿入し、管路８内において、複数の管状部材２が連なる状態とする。ここで、長尺部材３の外径は、管状部材２の内径よりも小さいため、一つのドラムに巻回できる長尺部材３の長さ（輸送長）は、管状部材２よりも長い。
【００６７】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、１本おきの管状部材２に長尺部材３を挿入する。その際、２本の管状部材２に引込み用ワイヤーを一気通貫させておき、その引込み用ワイヤーに長尺部材３を直列接続し、引込み用ワイヤーを牽引する。そうすることで、図６（Ｃ）に示すように、長尺部材３が、２本の管状部材２を貫くように配置される。以降は、実施形態１と同様に、管路８内で対向する長尺部材３同士を接続すると共に、管状部材２同士を接続し、超電導ケーブル線路を構築すれば良い。
【００６８】
以上説明した実施形態２の構成によれば、実施形態１の構成よりも長尺部材３の布設回数を低減できるし、長尺部材３同士を接続する回数も低減できるので、より効率的に超電導ケーブル線路を構築することができる。
【００６９】
なお、本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することが可能である。例えば、超電導ケーブルの布設場所は、屋外など、管路以外の場所であっても良い。その他、実施形態２では、管状部材の数と長尺部材の数の比を２：１としたが、もっと大きくても良い（例えば、３：１、４：１）。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明超電導ケーブルの布設方法は、大電流送電網の形成に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  超電導ケーブル
２  管状部材
３  長尺部材
８  管路
９  マンホール
１００，１０１，２００  常温絶縁型超電導ケーブル
１０  導体部
３０  低温導電部
１１  フォーマ  １２  超電導導体層
１３  断熱管  １４  内管  １５  外管  １３１  冷媒
１３´  分流導体付き断熱管
２０  常温被覆部
２１  パイプ状構造体
２２  分流導体
２３  常温側電気絶縁層
４０  被覆部付き断熱管
３００  低温絶縁型超電導ケーブル
５０  ケーブルコア
１６  電気絶縁層  １７  外側超電導導体層  １８  保護層
【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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