(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチで巻かれた機械的に強固なワイヤまたはテープからなり、ケーブルの端部間に設置された外部スクリーン(２Ａ)によって囲まれたケーブル本体を含む、極低温流体で満たされた容器(１)、すなわちクライオスタット内の超伝導体ケーブル(２)の熱収縮を管理する方法であって、該超伝導体ケーブルの該端部の近傍のいわゆる固定点(５Ａ、５Ｂ)において、該スクリーン(２Ａ)にのみかける固定するための力を機械的に付与し、該スクリーンの該巻かれたワイヤまたはテープを締め付け、該超伝導体ケーブルの両端の間で巻きピッチを減少させる傾向がある、結果として生じる一定の冷却収縮力にもかかわらず、該ワイヤまたはテープの該ピッチは一定であり、その結果、該超伝導体ケーブルの熱収縮に起因する長手方向の変位を防止しながら、該ケーブル本体を構成する該超伝導体ケーブルの全ての他のエレメントまたは層に径方向の圧力がかかり、該圧力が、該他のエレメントまたは層を固定する方法。
【請求項２】
前記ケーブル(２)の前記端部のそれぞれと前記容器(１)との間で、前記スクリーン(２Ａ)を機械的に固定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ケーブル(２)の前記端部のそれぞれと前記容器(１)との間に配置された補助クライオスタットモジュール(６Ａ，６Ｂ)内において、前記スクリーン(２Ａ)を機械的に固定する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記固定する力が、地面などに固定された支持装置(７Ａ，７Ｂ)へ伝達される請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記固定点(５Ａ、５Ｂ)と前記ケーブル(２)の近くの端部との間の収縮が、すり接点によって管理される請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの方法を実施するための固定機構であって、前記固定点(５Ａ、５Ｂ)において、前記スクリーン（２Ａ）の下に配置されたリング(８)と、前記リング(８)の対称面の両側に配置された、相補的な内側形状の、互いにクランプされた２個の環状フランジ(９，１０)とを含む固定機構。
【請求項７】
前記リング（８）は、円弧形状の凸の外面を有し、前記環状フランジ（９，１０）は、相補的な丸い内側形状を有する請求項６に記載の固定機構。
【請求項８】
前記フランジ（９，１０）の少なくとも一つは、地面などに固定された支持装置(７Ａ，７Ｂ)に固定された請求項６または７に記載の固定機構。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の固定機構を設置する方法であって、前記リング（８）を、前記ケーブルの端部から前記固定点(５Ａ、５Ｂ)までスクリーン（２Ａ）の下を摺動させた後、前記フランジ（９，１０）を設置する方法。
【請求項１０】
前記ケーブルの端部において、前記リング（８）に、スクリーン（２Ａ）の２個の隣接する導体エレメントの間に配置される２個の取り外し可能な外部ハンドル（１３Ａ及び１３Ｂ）を取り付け、前記固定点(５Ａ、５Ｂ)まで前記リング（８）を回転及び摺動させる請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導ケーブルの熱収縮を管理する方法及びこの方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導体ケーブルは、一般的に、紙のような絶縁体で覆われた超電導体材料テープがその上に巻きつけられた、たとえば銅の金属支持体と、たとえば銅からなる、テープまたはワイヤから構成された外部金属スクリーンとを含む。支持体と、テープと絶縁体との組み合わせを、本明細書においてケーブル本体と呼称する。
【０００３】
超伝導体ケーブルは、正しく機能するように、高い温度で、極低温の流体に浸けられる。−２００℃のオーダの温度まで上記のように冷却することにより、ケーブルの大幅な熱収縮が生じる。この熱収縮は管理する必要がある。
【０００４】
このような熱収縮を、ケーブルの端部に接続されたフレキシブルな導体またはすり接点によって管理することが、たとえば特許文献１により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＥＰ１４８９６９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この種の解決策は、産業上は使用できないことがわかる。収縮は、ケーブル長の０．３％のオーダであり、数キロメータの長さの系統にわたり、数メータに達し、すり接点またはフレキシブルな導体によって効率的に管理するのは不可能であるか困難である。さらに、対応する、かさばる追加の土木構造を建設する必要があり、利用できるスペースが得られない可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、この問題を解決し、巻かれた金属エレメントからなり、ケーブルの端部間に設置された外部スクリーンによって囲まれたケーブル本体を含む、極低温流体で満たされた容器内の超伝導体ケーブルの熱収縮を管理する方法であって、該超伝導体ケーブルの該端部の近傍のいわゆる固定点において、該スクリーンにのみかける固定するための力を機械的に付与する方法を提案する。
【０００８】
所定のピッチで巻かれた、スクリーンを形成する導体エレメントは、機械的に強固なワイヤまたはテープであり、したがって難なくしっかり締めることができる。これらは、たとえば銅などの抵抗性のエレメントか金属機械補強エレメントである。
【０００９】
このようなケーブルを冷却する際に、結果として生じる一定の収縮力は、数トンのオーダであり、スクリーンの上記の巻かれたエレメントを締め付け、ケーブルの両端の間で巻きピッチを減少させる傾向がある。本発明によれば、スクリーンは、２個の固定点で固定されているので、このピッチは一定であるが、ケーブル本体を構成する超伝導体ケーブルの全ての他のエレメントまたは層に径方向の圧力がかかり、この圧力が他のエレメントまたは層を固定する。そこで、ケーブルの熱収縮に起因する長手方向の変位を防止するには、スクリーンのみを固定する必要がある。
【００１０】
好ましい実施形態において、前記ケーブル前記端部のそれぞれと前記容器との間で、前記スクリーン機械的に固定する。
【００１１】
本方法は、有利には、前記ケーブルの前記端部のそれぞれと前記容器との間に配置された補助クライオスタットモジュール内において、前記スクリーンを機械的に固定する。
【００１２】
前記固定する力は、好ましくは、地面などに固定された支持装置へ伝達される。
【００１３】
前記固定点と前記ケーブルの近くの端部との間の収縮は、すり接点によって管理されてもよい。
【００１４】
本発明は、また、この種の方法を実施するための固定機構であって、前記固定点において、前記スクリーンの下に配置されたリングと、前記リングの対称面の両側に配置された相補的な内側形状の、互いにクランプされた２個の環状フランジとを含む固定機構に関する。
【００１５】
このような固定機構は、数トンのオーダの比較的高い力に耐えうる。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記リングは、円弧形状の凸の外面を有し、前記環状フランジは、相補的な丸い内側形状を有する。
【００１７】
前記フランジの少なくとも一つは、好ましくは、地面などに固定された支持装置に固定されている。
【００１８】
最後に本発明は、この種の固定機構を設置する方法であって、前記リングを、前記ケーブルの端部から前記固定点までスクリーンの下を摺動させた後、前記フランジを設置する方法に関する。
【００１９】
前記ケーブルの端部において、前記リングに、好ましくは、スクリーンの２個の隣接する導体エレメントの間に配置される２個の取り外し可能な外部ハンドルを取り付け、前記固定点まで前記リングを回転及び摺動させる。
【００２０】
このような方法は、ケーブルのスクリーンの連続性に影響を与えないので、スクリーンの特別な接続を必要としない。
【００２１】
このような方法は、さらにとくに簡単であり、比較的低コストである。
【００２２】
本発明は、以下において図面を参照してより詳細に記載される。図面は、本発明の一つの好ましい実施形態を示すにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の超伝導体ケーブルを含む系統の縦断面図である。
【図２】本発明の超伝導体ケーブルを含む系統の縦断面図である。
【図３】本発明の固定機構の縦断面図である。
【図４】本発明の固定機構の縦断面図である。
【図５】本発明の固定機構の縦断面図である。
【図６】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図７】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図８】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図９】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図１０】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図１１】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図１２】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【図１３】この固定機構を設置する、本発明の方法を説明する透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１及び図２に示すように、超伝導体ケーブルを含む系統は、極低温流体で満たされ、ケーブル２を収納する、クライオスタットと呼ばれる容器１を含む。ケーブル２の端部は、終端３Ａ及び３Ｂに配置され、そこで、ケーブルの、抵抗性の金属支持体が出力端子４Ａ及び４Ｂに接続される。
【００２５】
ケーブル２は、ワイヤまたはテープの形態の、巻かれた金属エレメントから構成される外部スクリーンを含む。外部スクリーンには、ケーブルの端部の近傍の、いわゆる固定点５Ａ及び５Ｂにおいて、外部スクリーンのみにかかる、固定するための力が機械的に付加される。この固定するための力は、固定点において、ケーブル本体にはかからない。
【００２６】
系統は、同様に、クライオスタット１と終端３Ａ及び３Ｂとの間に配置される、別のクライオスタットモジュール６Ａ及び６Ｂを備えてもよい。
【００２７】
一般的に本発明の方法は、ケーブル２の各端部とクライオスタット１との間で、スクリーンを機械的に固定することからなる。
【００２８】
上記の固定点は、図１に示すように、終端３Ａ及び３Ｂに配置してもよいし、好ましくは、図２に示すように、別のクライオスタットモジュール６Ａ及び６Ｂに配置してもよい。
【００２９】
固定するための力は、地面などに固定された機械的に強固な支持装置７Ａ及び７Ｂへ伝達される。上記の固定機構は、一般的に、クライオスタット１、または別のクライオスタットモジュール６Ａ及び６Ｂの容器に固定され、この容器は、地面にしっかりと固定される。
【００３０】
固定点５Ａ及び５Ｂと、ケーブルのその近傍の端部との間の収縮は、すり接点によって管理してもよい。
【００３１】
図３乃至図５は、上記の方法を実施するための固定機構の実施形態を、縦断面で示す図である。
【００３２】
この固定機構は、滑らかな外表面を有し、上記固定点においてスクリーン２Ａの下に配置されたリング８と、ケーブル２の外径よりもわずかに大きい内径を有し、リングの対称面の両側に配置された、相補的な内部形状を有し、ねじ機構によって一緒にクランプされた２個の環状フランジ９及び１０とを含む。このリングは、スクリーン２Ａの外側で、ケーブルの外径よりもわずかに大きい内径を有する。
【００３３】
リング８は、円弧形状の凸の外面を有するのが好ましく、フランジ９及び１０は、相補的な丸い内側形状を有するのが好ましい。
【００３４】
リング８は、機械的に強固な材料から製造され、特定の電気的性質を有していない。リング８は、ステンレス鋼から製造されるのが好ましい。
【００３５】
フランジ９及び１０は、地面７に固定された支持装置１２に固定される。
【００３６】
図３に示すように、２個のフランジ９及び１０を一緒に固定し、また、これらを支持装置１２に固定することができる単一のねじ機構１１であってもよい。
【００３７】
図４に示すように、２個のフランジ９及び１０を一緒に固定する一方の機構１１’と、一つのフランジ９を支持装置１２に固定する他方のねじ機構１１’’と、の２個のねじ機構を備えてもよい。
【００３８】
図５に示すように、２個のフランジ９及び１０を一緒に固定する１個だけのねじ機構１１’’ ’があり、一つのフランジ９を支持装置１２に溶接してもよい。
【００３９】
図６乃至図１３は、上記の機構を設置する方法を説明する透視図である。
【００４０】
図６に示すように、フランジのひとつ１０を、ケーブル２の当該端部に通す。この端部においては、スクリーン２Ａの部分が取り除かれており、そこへリング８を通す。リング８は、一組の開口８Ａを含む。一組の開口８Ａの機能は、後で説明する。
【００４１】
図７に示すように、リング８を部分的にスクリーン２Ａの下へ摺動させる。
【００４２】
図８に示すように、２個の取り外し可能な外部ハンドル１３Ａ及び１３Ｂを、２個の径方向に向かい合う開口８Ａに差し込む。これらの外部ハンドルは、単純なタイ・ロッドの形をとる。
【００４３】
図９及び図１０に示すように、２個の取り外し可能な外部ハンドル１３Ａ及び１３Ｂを、スクリーン２Ａの２個の隣接する導体エレメントの間に配置し、２個の導体エレメントのピッチにしたがって、矢印Ｆの方向にリング８を回転及び摺動させることによって、リング８を、ケーブルの端部から固定点までスクリーンの下を摺動させる。
【００４４】
図１１に示すように、外部ハンドル１３Ａ及び１３Ｂを取り外し、第２のフランジ９をケーブルの端部に通す。
【００４５】
図１２に示すように、２個のフランジ９及び１０を、スクリーン２Ａの下のリング８によって肥大した部分に突き合せる。
【００４６】
図１３に示すように、所定数のボルトからなるねじ機構１１を、フランジ９及び１０の開口に配置し、スクリーン２Ａを介して、フランジ９及び１０をリング８に対して締め付ける。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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