超伝導電気直流ケーブルシステムを備えた構成
【課題】少なくとも一つの直流伝送エレメントを示す、超伝導電気直流ケーブルシステムと、冷媒を導くのに適したクライオスタットと、を備えた、簡単な構成を提供する。
【解決手段】２個の、互いに絶縁された相導体から構成された直流伝送エレメント（４）を示す超伝導電気直流ケーブルシステムと、その中に該直流ケーブルシステムが配置されるクライオスタットと、を備えた構成である。該クライオスタットは、断熱性を備えた、円形の閉じた層に囲まれた、少なくとも一つの金属管から構成される。両方の相導体（５，６）のそれぞれは、複数の、一つのユニットにまとめられた超伝導エレメント（９）から構成される。該両方の相導体（５，６）の間には絶縁材料からなる一つの分離層（７）が取り付けられ、該両方の相導体（５，６）は、該分離層（７）を含めて、直流伝送エレメント（４）を形成するように、絶縁材料からなる覆い（８）によって囲まれている。
【解決手段】２個の、互いに絶縁された相導体から構成された直流伝送エレメント（４）を示す超伝導電気直流ケーブルシステムと、その中に該直流ケーブルシステムが配置されるクライオスタットと、を備えた構成である。該クライオスタットは、断熱性を備えた、円形の閉じた層に囲まれた、少なくとも一つの金属管から構成される。両方の相導体（５，６）のそれぞれは、複数の、一つのユニットにまとめられた超伝導エレメント（９）から構成される。該両方の相導体（５，６）の間には絶縁材料からなる一つの分離層（７）が取り付けられ、該両方の相導体（５，６）は、該分離層（７）を含めて、直流伝送エレメント（４）を形成するように、絶縁材料からなる覆い（８）によって囲まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個の互いに絶縁された相導体から構成された、少なくとも一つの直流伝送エレメントを示す、超伝導電気直流ケーブルシステムと、冷媒を通すのに適したクライオスタットと、を備えた構成に関する。該クライオスタットの中には、該直流ケーブルシステムが配置され、該クライオスタットは、断熱性を備えた円形の閉じた層によって囲まれた、少なくとも一つの金属管から構成されている（特許文献１）。
【背景技術】
【０００２】
今日の技術の超伝導ケーブルは、十分に低い温度で超伝導状態に移行するセラミックス材料を含む合成材料から構成される電気導体を有する。上記のように構成された導体の電気直流抵抗は、所定の電流強度を超えない限り、十分に冷却した場合にゼロである。適切なセラミックス材料は、たとえば、第１世代の材料としてのＢＳＣＣＯ（ビスマス・ストロンチウム・カルシウム・銅・酸化物）または第２世代の材料としてのＲｅＢＣＯ（希土・バリウム・銅・酸化物）、特にＹＢＣＯ（イットリウム・バリウム・銅・酸化物）である。このような材料を超伝導状態にするための、十分に低い温度は、たとえば、６７Ｋと９０Ｋとの間である。適切な冷媒は、たとえば、窒素、ヘリウム、ネオン、及び水素またはこれらの物質の混合物である。
【０００３】
超伝導電気直流ケーブルは、たとえば、船舶の電力供給ケーブルとして、送電網内の結節点間の中継ケーブルとして、また、異なった送電網間の中継ケーブルとして使用することができる。その場合に、たとえば、一例として海底ケーブルとして、長距離の橋渡しに使用される、高圧直流伝送用の構成であってもよい。超伝導交流ケーブルに対して超伝導直流ケーブルは、交流損失が発生しないという利点を有する。加えて、直流ケーブルは、サージ電流がかかることはなく、好ましくない誘導性の電圧降下が発生することはない。
【０００４】
上述の特許文献１は、電流消費の供給用の、２相の電気ケーブルを記載している。該電気ケーブルは、互いに同軸で、かつ、内部の誘電体によって互いから分離され、一つのユニットにまとめられた２個の相導体を備えた、超伝導ケーブルとして説明されている。該ケーブルは、２個の同心の管から構成され、その間に真空断熱部が取り付けられたクライオスタット内に配置される。相導体の超伝導状態を発生させるための冷媒は、該クライオスタットによって導かれる。超伝導相導体の冷却に関して該誘電体は断熱部であるので、そのようなケーブルの冷却は問題となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】WO2008/148390A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、最初に記載した構成をより簡単に形成するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、
両方の相導体のそれぞれは、複数の、一つのユニットにまとめられた超伝導エレメントから構成され、
該両方の相導体の間には絶縁材料から構成される一つの分離層が取り付けられ、
該分離層を含む該両方の相導体は、直流伝送エレメントを形成するように絶縁材料から構成される覆いによって囲まれている、
ことによって解決される。
【０００８】
このような構成の直流伝送エレメントは、簡単に、かつ、コンパクトに組み立てることができる。このような部品のそれぞれの相導体は、多数の超伝導エレメントによって構成され、該多数の超伝導エレメントは絶縁性材料から構成される覆いによってのみ取り囲まれるので、それぞれの相導体の超伝導エレメントは、クライオスタットによって運ばれる冷媒によって直接冷却される。クライオスタット内に配置される直流伝送エレメントの数は、該クライオスタットの内のりの大きさによって変えられるので、対応して変えることのできる超伝導材料の必要量によって、簡単なやり方で、前記構成を異なった電流に適合させることができる。前記構成の構造は、それに応じてモジュール方式で、該クライオスタット内に配置される直流伝送エレメントの数を変えることによって変えることができる。直流伝送エレメントは、全てクライオスタットによって熱的に絶縁される。
【０００９】
発明の主題の実施形態は図面で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による構成を示す図である。
【図２】本発明の構成に利用可能な直流伝送エレメントの実施形態を示す図である。
【図３】本発明の構成に利用可能な直流伝送エレメントの他の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の構成を、図１よりも精密な実施形態として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１による構成の実施形態において、２個の互いに同軸に配置された金属管１及び２から構成され、その間に真空断熱部３があるクライオスタットＫＲが示されている。クライオスタットＫＲは、それによって取り囲まれる空間が、外部からの熱の侵入に対して有効に保護されることが保障されれば、他の構造であってもよい。クライオスタットＫＲ内には、直流伝送エレメント４（以下において単にＧＵ４と呼称する）が配置される。その詳細な構造は、たとえば、図２及び３からわかる。ＧＵ４は、クライオスタットＫＲの内側管２に対して、冷媒を通すための空間ＦＲを残している。
【００１２】
ＧＵ４は、図２にしたがって、例として、絶縁材料から構成される分離層７によって互いに絶縁される２個の相導体５及び６から構成される。両方の相導体５及び６は、配置する際に、異なる極性、または一つの極性とアースに接続することができる。相導体５及び６ならびに分離層７のユニットは、絶縁材料から構成される覆い８によって取り囲まれる。覆い８は、両方の相導体５及び６をそれらの位置に保持するだけではなく、ＧＵ４をクライオスタットＫＲに対しても絶縁する。
【００１３】
それぞれの相導体５または６は、複数の超伝導エレメントから構成される。図２及び図３によれば、複数の超伝導エレメントは、平坦な帯状体（Streifen）９として説明されている。しかし、たとえば、超伝導エレメントとして丸い導線を組み込むこともできる。
【００１４】
図３から明白なＧＵ４の実施形態において、絶縁部品として単一の分離層７の代わりにＨ形状のスペーサ１０が組み込まれている。スペーサ１０は、二つの互いに向き合っている空間を有し、それらの中には超伝導エレメント、ここでは帯状体９が配置される。覆い８は、その中に位置する超伝導エレメントを備えたスペーサ１０を取り囲む。
【００１５】
クライオスタットＫＲ内には、図１によれば、少なくとも一つのＧＵ４が配置される。クライオスタットＫＲ内に取り付けるべきＧＵ４の数は、本質的に送電すべき電流の大きさに対応するが、すでに言及したように、空間ＦＲの大きさにも対応する。
【００１６】
少なくとも一つのＧＵ４は、クライオスタットＫＲ内において、図４に示される、長く伸びた支持体１１の周りに巻きつけることができる。支持体１１は、図４においてわかりやすいように「浮かんで」描かれている。配置する際に、支持体１１は、巻きつけられたＧＵ４とともにクライオスタットＫＲの内側管２に隣接する。図４に表される実施形態においては、らせん状に支持体１１の周りに巻きつけられた、２個のＧＵ４が描かれている。支持体１１は、中実の紐状体（Strang）であっても、クライオスタットＫＲの空間ＦＲを通って運ばれる冷媒の返送に役立つ管であってもよい。支持体１１の材料は、運転状態とされた冷媒の低い温度において安定していなければならない。対応する温度は、上記の実施形態によれば、たとえば、６７Ｋと９０Ｋの間である。適切な材料は、たとえば、ポリ四フッ化エチレンである。しかし、支持体１１は、金属、たとえば特殊鋼から構成することもできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個の互いに絶縁された相導体から構成された、少なくとも一つの直流伝送エレメントを示す、超伝導電気直流ケーブルシステムと、冷媒を通すのに適したクライオスタットと、を備えた構成に関する。該クライオスタットの中には、該直流ケーブルシステムが配置され、該クライオスタットは、断熱性を備えた円形の閉じた層によって囲まれた、少なくとも一つの金属管から構成されている（特許文献１）。
【背景技術】
【０００２】
今日の技術の超伝導ケーブルは、十分に低い温度で超伝導状態に移行するセラミックス材料を含む合成材料から構成される電気導体を有する。上記のように構成された導体の電気直流抵抗は、所定の電流強度を超えない限り、十分に冷却した場合にゼロである。適切なセラミックス材料は、たとえば、第１世代の材料としてのＢＳＣＣＯ（ビスマス・ストロンチウム・カルシウム・銅・酸化物）または第２世代の材料としてのＲｅＢＣＯ（希土・バリウム・銅・酸化物）、特にＹＢＣＯ（イットリウム・バリウム・銅・酸化物）である。このような材料を超伝導状態にするための、十分に低い温度は、たとえば、６７Ｋと９０Ｋとの間である。適切な冷媒は、たとえば、窒素、ヘリウム、ネオン、及び水素またはこれらの物質の混合物である。
【０００３】
超伝導電気直流ケーブルは、たとえば、船舶の電力供給ケーブルとして、送電網内の結節点間の中継ケーブルとして、また、異なった送電網間の中継ケーブルとして使用することができる。その場合に、たとえば、一例として海底ケーブルとして、長距離の橋渡しに使用される、高圧直流伝送用の構成であってもよい。超伝導交流ケーブルに対して超伝導直流ケーブルは、交流損失が発生しないという利点を有する。加えて、直流ケーブルは、サージ電流がかかることはなく、好ましくない誘導性の電圧降下が発生することはない。
【０００４】
上述の特許文献１は、電流消費の供給用の、２相の電気ケーブルを記載している。該電気ケーブルは、互いに同軸で、かつ、内部の誘電体によって互いから分離され、一つのユニットにまとめられた２個の相導体を備えた、超伝導ケーブルとして説明されている。該ケーブルは、２個の同心の管から構成され、その間に真空断熱部が取り付けられたクライオスタット内に配置される。相導体の超伝導状態を発生させるための冷媒は、該クライオスタットによって導かれる。超伝導相導体の冷却に関して該誘電体は断熱部であるので、そのようなケーブルの冷却は問題となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】WO2008/148390A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、最初に記載した構成をより簡単に形成するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、
両方の相導体のそれぞれは、複数の、一つのユニットにまとめられた超伝導エレメントから構成され、
該両方の相導体の間には絶縁材料から構成される一つの分離層が取り付けられ、
該分離層を含む該両方の相導体は、直流伝送エレメントを形成するように絶縁材料から構成される覆いによって囲まれている、
ことによって解決される。
【０００８】
このような構成の直流伝送エレメントは、簡単に、かつ、コンパクトに組み立てることができる。このような部品のそれぞれの相導体は、多数の超伝導エレメントによって構成され、該多数の超伝導エレメントは絶縁性材料から構成される覆いによってのみ取り囲まれるので、それぞれの相導体の超伝導エレメントは、クライオスタットによって運ばれる冷媒によって直接冷却される。クライオスタット内に配置される直流伝送エレメントの数は、該クライオスタットの内のりの大きさによって変えられるので、対応して変えることのできる超伝導材料の必要量によって、簡単なやり方で、前記構成を異なった電流に適合させることができる。前記構成の構造は、それに応じてモジュール方式で、該クライオスタット内に配置される直流伝送エレメントの数を変えることによって変えることができる。直流伝送エレメントは、全てクライオスタットによって熱的に絶縁される。
【０００９】
発明の主題の実施形態は図面で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による構成を示す図である。
【図２】本発明の構成に利用可能な直流伝送エレメントの実施形態を示す図である。
【図３】本発明の構成に利用可能な直流伝送エレメントの他の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の構成を、図１よりも精密な実施形態として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１による構成の実施形態において、２個の互いに同軸に配置された金属管１及び２から構成され、その間に真空断熱部３があるクライオスタットＫＲが示されている。クライオスタットＫＲは、それによって取り囲まれる空間が、外部からの熱の侵入に対して有効に保護されることが保障されれば、他の構造であってもよい。クライオスタットＫＲ内には、直流伝送エレメント４（以下において単にＧＵ４と呼称する）が配置される。その詳細な構造は、たとえば、図２及び３からわかる。ＧＵ４は、クライオスタットＫＲの内側管２に対して、冷媒を通すための空間ＦＲを残している。
【００１２】
ＧＵ４は、図２にしたがって、例として、絶縁材料から構成される分離層７によって互いに絶縁される２個の相導体５及び６から構成される。両方の相導体５及び６は、配置する際に、異なる極性、または一つの極性とアースに接続することができる。相導体５及び６ならびに分離層７のユニットは、絶縁材料から構成される覆い８によって取り囲まれる。覆い８は、両方の相導体５及び６をそれらの位置に保持するだけではなく、ＧＵ４をクライオスタットＫＲに対しても絶縁する。
【００１３】
それぞれの相導体５または６は、複数の超伝導エレメントから構成される。図２及び図３によれば、複数の超伝導エレメントは、平坦な帯状体（Streifen）９として説明されている。しかし、たとえば、超伝導エレメントとして丸い導線を組み込むこともできる。
【００１４】
図３から明白なＧＵ４の実施形態において、絶縁部品として単一の分離層７の代わりにＨ形状のスペーサ１０が組み込まれている。スペーサ１０は、二つの互いに向き合っている空間を有し、それらの中には超伝導エレメント、ここでは帯状体９が配置される。覆い８は、その中に位置する超伝導エレメントを備えたスペーサ１０を取り囲む。
【００１５】
クライオスタットＫＲ内には、図１によれば、少なくとも一つのＧＵ４が配置される。クライオスタットＫＲ内に取り付けるべきＧＵ４の数は、本質的に送電すべき電流の大きさに対応するが、すでに言及したように、空間ＦＲの大きさにも対応する。
【００１６】
少なくとも一つのＧＵ４は、クライオスタットＫＲ内において、図４に示される、長く伸びた支持体１１の周りに巻きつけることができる。支持体１１は、図４においてわかりやすいように「浮かんで」描かれている。配置する際に、支持体１１は、巻きつけられたＧＵ４とともにクライオスタットＫＲの内側管２に隣接する。図４に表される実施形態においては、らせん状に支持体１１の周りに巻きつけられた、２個のＧＵ４が描かれている。支持体１１は、中実の紐状体（Strang）であっても、クライオスタットＫＲの空間ＦＲを通って運ばれる冷媒の返送に役立つ管であってもよい。支持体１１の材料は、運転状態とされた冷媒の低い温度において安定していなければならない。対応する温度は、上記の実施形態によれば、たとえば、６７Ｋと９０Ｋの間である。適切な材料は、たとえば、ポリ四フッ化エチレンである。しかし、支持体１１は、金属、たとえば特殊鋼から構成することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の、互いに絶縁された相導体から構成された直流伝送エレメントを示す超伝導電気直流ケーブルシステムと、冷媒を導くのに適したクライオスタットであって、その中に該直流ケーブルシステムが配置され、断熱性を備えた、円形の閉じた層に囲まれた、少なくとも一つの金属管から構成されるクライオスタットと、を備えた構成であって、
両方の相導体（５，６）のそれぞれは、複数の、一つのユニットにまとめられた超伝導エレメントから構成され、
該両方の相導体（５，６）の間には絶縁材料から構成される一つの分離層（７）が取り付けられ、
該分離層（７）を含む該両方の相導体（５，６）は、直流伝送エレメント（４）を形成するように、絶縁材料から構成される覆い（８）によって囲まれた構成。
【請求項２】
前記超伝導エレメントは、平坦な帯状体（９）である請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記超伝導エレメントは、丸い導線ある請求項１に記載の構成。
【請求項４】
２個の互いに絶縁された相導体（５，６）から構成された、少なくとも一つの直流伝送エレメント（４）が、らせん状に、長く伸びた支持体（１１）の周りに巻きつけられた請求項１から３のいずれかに記載の構成。
【請求項５】
前記支持体（１１）が中実の紐状体である請求項４に記載の構成。
【請求項６】
前記支持体（１１）が管である請求項４に記載の構成。
【請求項１】
２個の、互いに絶縁された相導体から構成された直流伝送エレメントを示す超伝導電気直流ケーブルシステムと、冷媒を導くのに適したクライオスタットであって、その中に該直流ケーブルシステムが配置され、断熱性を備えた、円形の閉じた層に囲まれた、少なくとも一つの金属管から構成されるクライオスタットと、を備えた構成であって、
両方の相導体（５，６）のそれぞれは、複数の、一つのユニットにまとめられた超伝導エレメントから構成され、
該両方の相導体（５，６）の間には絶縁材料から構成される一つの分離層（７）が取り付けられ、
該分離層（７）を含む該両方の相導体（５，６）は、直流伝送エレメント（４）を形成するように、絶縁材料から構成される覆い（８）によって囲まれた構成。
【請求項２】
前記超伝導エレメントは、平坦な帯状体（９）である請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記超伝導エレメントは、丸い導線ある請求項１に記載の構成。
【請求項４】
２個の互いに絶縁された相導体（５，６）から構成された、少なくとも一つの直流伝送エレメント（４）が、らせん状に、長く伸びた支持体（１１）の周りに巻きつけられた請求項１から３のいずれかに記載の構成。
【請求項５】
前記支持体（１１）が中実の紐状体である請求項４に記載の構成。
【請求項６】
前記支持体（１１）が管である請求項４に記載の構成。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３０４８２（Ｐ２０１３−３０４８２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６０２９３（Ｐ２０１２−１６０２９３）
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【出願人】（５０１０４４７２５）ネクサン (81)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【出願人】（５０１０４４７２５）ネクサン (81)
【Ｆターム（参考）】
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