(57)【要約】【課題】  本発明は、エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムに関する。【解決手段】  システムは、電磁場を発生させるために適合された電線装置１７を有し、電磁場が、乗り物によって受信され得る結果、エネルギーがこの乗り物に転送される。システムは、電線装置１７を稼働させるために適合された電気装置及び／又は電子装置１を有し、電気装置及び／又は電子装置１は、電線装置１７を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成する。システムの冷却装置が、空胴１４４を有する構造体１２を備える。電気装置及び／又は電子装置１のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置１が、空胴１４４内に設置されている。構造体１２は、空胴１４４の上部を限定する蓋２５を有し、冷却されるべき電気装置及び／又は電子装置が、蓋２５に対して離れて設置されている。蓋２５が、地表４の一部を形成するように、構造体１２が、乗り物の走行経路の地中に内蔵されている。
2013514928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムにおいて、
−前記システムは、電磁場を発生させるために適合された電線装置（１７）を有し、この電磁場が、乗り物によって受信され得る結果、エネルギーがこの乗り物に転送され、
−前記システムは、前記電線装置（１７）を稼働させるために適合された複数の電気装置及び／又は電子装置（１）を有し、前記複数の電気装置及び／又は電子装置（１）は、前記電線装置（１７）を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成し、
−前記システムの冷却装置が、
・空胴（１４４）を有する構造体（１２）を備え、前記複数の電気装置及び／又は電子装置（１）のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置（１）が、この空胴（１４４）内に設置されていて、
・前記構造体（１２）は、前記空胴（１４４）の上部を限定する蓋（２５）を有し、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置が、前記蓋（２５）に対して離れて設置されていて、
・前記蓋（２５）が、地表（４）の一部を形成するように、前記構造体（１２）が、前記乗り物の走行経路の地中に内蔵されている、当該システム。
【請求項２】
冷却されるべき前記複数の電気装置及び／又は電子装置（１）のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、直流給電線によって搬送される直流を前記電線装置（１７）によって搬送される交流に変換するために適合されたインバータ（１５２）であり、このインバータ（１５２）が、前記電線装置（１７）に電気接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記空胴（１４４）内の前記複数の電気装置及び／又は電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、前記空胴（１４４）の底に設置されている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記空胴（１４４）の底の前記電気装置及び／又は電子装置は、
−前記構造体（１２）の底の領域の材料を下向きに貫通して延在する熱伝導材料上に設置されているか、又は
−前記構造体（１２）の底の領域の材料上に設置されていて、熱伝導材料（３）が、前記底の領域の材料（７）から下向きに延在し、
前記熱伝導材料（３）は、前記底の領域の材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記構造体（１２）は、この構造体（１２）の材料より大きいこの構造体（１２）の単位面積当たりの熱容量を有する固体材料から成る外板内に埋設されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記固体材料は、コンクリートである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記構造体（１２）は、空気を前記空胴（１４４）内で強制的に対流させるためにこの空胴（１４４）内にベンチレータを有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記構造体（１２）は、前記蓋（２５）の第１温度センサと結合されていて且つ冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置の第２温度センサと結合されていて、前記ベンチレータが、これらの温度センサによって測定された温度に応じてこのベンチレータの稼働を制御するために適合された制御部と結合されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記構造体（１２）は、空気の、前記空胴（１４４）への出入りの移動に対して密閉されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記構造体（１２）は、粒子及び／又は水の、前記空胴（１４４）内への侵入を阻止するために適合されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムを稼働させる方法において、
−当該システムの電線装置（１）が、電磁場を発生させるために使用され、この電磁場が、乗り物によって受信され得る結果、エネルギーが、この乗り物に転送され、
−前記システムの複数の電気装置及び／又は電子装置（１）が、前記電線装置（１７）を稼働させるために使用され、前記複数の電気装置及び／又は電子装置（１）が、前記電線装置（１７）を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成し、
−冷却されるべき前記複数の電気装置及び／又は電子装置（１）のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置（１）が、空胴（１４４）内で稼働される一方で、この空胴（１４４）が、この空胴（１４４）の上部を限定する蓋（２５）によって覆われていて、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置が、前記蓋（２５）に対して離れて設置されていて、前記蓋（１４４）が、地表（４）の一部を形成するように、前記空胴（１４４）が、乗り物の走行経路の地中（４）に設置されている、当該方法。
【請求項１２】
冷却されるべき複数の電気装置及び／又は電子装置（１）のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置（１）が、直流給電線によって搬送される直流を前記電線装置（１７）によって搬送される交流に変換するために適合されたインバータ（１５２）であり、このインバータ（１５２）が、前記電線装置（１７）に電気接続されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電気装置及び／又は電子装置が稼働されている間に、前記空胴（１４４）内の複数の電気装置及び／又は電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、前記空胴（１４４）の底に設置されている、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
空胴（１４４）の底に設置されている前記電気装置及び／又は電子装置は、
−前記構造体（１２）の底の領域の材料を下向きに貫通して延在する熱伝導材料上に設置されているか、又は
−前記構造体（１２）の底の領域の材料上に設置されていて、熱伝導材料（３）が、前記底の領域の材料（７）から下向きに延在し、
前記熱伝導材料（３）は、前記底の領域の材料（７）の熱伝導率以上の熱伝導率を有する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記空胴（１４４）は、構造体（１２）によって形成されていて、この構造体（１２）は、この構造体（１２）の材料より大きいこの構造体（１２）の単位面積当たりの熱容量を有する固体材料から成る外板内に設置されている、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記固体材料は、コンクリートである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記構造体（１２）は、空気を前記空胴（１４４）内で強制的に対流させるためにこの空胴（１４４）内にベンチレータを有する、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記蓋（２５）の第１温度センサが使用され、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置の第２温度センサが使用され、前記ベンチレータが、これらのセンサによって測定された温度に応じて制御される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記空胴（１４４）が、空気の、前記空胴（１４４）への出入りの移動に対して密閉されている間に、この空胴（１４４）内の前記電気装置及び／又は電子装置が稼働される、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記空胴（１４４）が、粒子及び／水の、この空胴（１４４）内への侵入に対して密閉されている間に、この空胴（１４４）内の前記電気装置及び／又は電子装置が稼働される、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムを製造する方法において、
−乗り物によって受信され得る結果、エネルギーがこの乗り物に転送される電磁場を発生させるために適合された電線装置（１７）を設け、
−前記電線装置（１７）を稼働させるために適合された複数の電気装置及び／電子装置（１）を提供し、これらの電気装置及び／電子装置（１）は、前記電線装置（１７）を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成し、
−冷却装置を設け、この冷却装置は、空胴（１４４）を有する構造体（１２）を備え、
・冷却されるべき前記複数の電気装置及び／電子装置（１）のうちの少なくとも１つの電気装置及び／電子装置（１）が、前記空胴（１４４）内に設置され、
・前記空胴（１４４）の上部を限定する蓋（２５）が設けられ、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置が、前記蓋（２５）に対して離れて設置され、
・前記蓋（２５）が、地表（４）の一部を形成するように、前記構造体（１２）が、前記乗り物の走行経路の地中（４）に内蔵される、ことから成る当該方法。
【請求項２２】
冷却されるべき前記複数の電気装置及び／又は電子装置（１）のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、直流給電線によって搬送される直流を前記電線装置（１７）によって搬送される交流に変換するために適合されたインバータ（１５２）であり、このインバータ（１５２）が、前記電線装置（１７）に電気接続されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記空胴（１４４）内の前記複数の電気装置及び／又は電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、前記空胴（１４４）の底に設置されている、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記空胴（１４４）の底の前記電気装置及び／又は電子装置は、
−前記構造体（１２）の底の領域の材料を下向きに貫通して延在する熱伝導材料上に設置されているか、又は
−前記構造体（１２）の底の領域の材料上に設置されていて、熱伝導材料（３）が、前記底の領域の材料（７）から下向きに延在し、
前記熱伝導材料（３）は、前記底の領域の材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記構造体（１２）は、この構造体（１２）の材料より大きいこの構造体（１２）の単位面積当たりの熱容量を有する固体材料から成る外板内に埋設されている、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記固体材料は、コンクリートである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ベンチレータが、空気を前記空胴（１４４）内で強制的に対流させるためにこの空胴（１４４）内に設けられる、請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記蓋（２５）の第１温度センサ及び冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置の第２温度センサが設けられ、前記ベンチレータが、これらの温度センサによって測定された温度に応じてこのベンチレータの稼働を制御するために適合された制御部と結合される、請求項２１〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記構造体（１２）は、空気の、前記空胴（１４４）への出入りの移動に対して密閉される、請求項２１〜２８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記構造体（１２）は、粒子及び／又は水の、前記空胴（１４４）内への侵入を阻止するために適合されている、請求項２１〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムに関する。特に、軽線路車輛は、路面電車でもよい。さらに、本発明は、このようなシステムを稼働させる方法に関し、本発明は、このようなシステムを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
路面電車は、大抵は集電装置を通じて電気エネルギーを給電される。当該集電装置は、トロリー線又は饋電レールのような電線に接触する。しかしながら、都市の歴史的に有名な中心地内のような特別な環境下では、当該電線は、美観の理由のために望ましくない。他方では、地中に埋められている饋電レールが、安全性の問題を引き起こす。
【０００３】
この問題を解決するため、エネルギーが、乗り物に対して電磁誘導式に転送され得る。軌道側の電線装置が、電磁場を生成する。この電磁場が、電磁誘導によって電圧を発生させるように、この電磁場が、乗り物の配電盤上のコイルによって受信される。当該転送されたエネルギーが、乗り物の推進力のために使用されてもよく、及び／又は、乗り物の補助システム（例えば、加熱システム及び空気流通システム）に給電するようなその他の目的のために使用されてもよい。
【０００４】
電線装置を有する、エネルギーを乗り物に転送するための当該システムは、電線装置を稼働させるための電気装置及び／又は電子装置を有してもよい。これらの電気装置及び／又は電子装置のうちの１つは、直流から交流を発生させるためのインバータでもよい。当該直流は、電気エネルギーを電線装置に供給する給電線によって搬送されてもよい。当該交流は、電磁場を発生させるための電線装置によって搬送される電流でもよい。比較的大きい電力が、乗り物によって要求されるので、対応する電力インバータが、相当な損失を熱出力として発生する。しかしながら、電線装置を稼働させるための電気装置及び／又は電子装置は、この電線装置の１つの部分のオン・オフを切り替えるための電力スイッチ、乗り物の存在を検出するための検出装置及びその他の装置のような、その他の種類の装置から構成されてもよい。
【０００５】
これらの装置は、地上のボックス又はその他のケーシング内に配置され得る。したがって、当該装置によって発生された熱損失が、大気に容易に伝達され得る。しかしながら、ベンチレータが、冷却を実施するために使用されるときに、当該熱損失の伝達が、許容できない雑音を発生させるかもしれない。さらに、都市の歴史的に有名な地域内では、地上のケーシングは受け入れ難い。他方では、地中に当該装置を埋めることは、大気に対する熱の伝達を妨害する。土壌、砂及び／又は岩石のような一般的な地面の材料は、熱伝導に不十分である。
【０００６】
当該装置を地中に直接埋めることは、オプションである。ドイツ連邦共和国特許出願公開第６９９２９３５３号明細書は、変圧器を地中に直接埋めることを開示する。この場合、変圧器の一次巻線及び二次巻線が、絶縁材料中で含浸成形される一方で、変圧器の磁気コアは、熱を周囲の土壌に対して伝達するために露出されている。しかしながら、電線装置を稼働させるための当該装置を直接埋めることは、必要なときの、当該装置の保守及び部品の交換の実施を困難にする。さらに、水及び泥に対する何らかの保護が、特に半導体スイッチのような電子装置に少なくとも要求される。さらに、天然の地面の材料の熱伝導は小さい。したがって、熱が、変圧器から良好に除去されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第６９９２９３５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、上述した種類のシステムを提供することにある。この場合、冷却されるべき当該装置が、地上のケーシングを必要とするのではなくて、当該装置が効率よく冷却される。さらに、当該システムは、保守を実施することが可能でなければならず少なく労力で当該装置の修理を可能にしなければならない。さらに、本発明の課題は、このようなシステムを稼働させる方法を提供すること及びこのようなシステムを製造する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】
冷却されるべき当該装置を収容するために地中の空胴を使用することが、本発明の基本的な概念である。この空胴は、この空胴の上部の蓋によって閉鎖される。この蓋は、地表の一部を形成する。「当該地表の一部」は、土壌又は泥のような遊離した若干量の粒子が当該蓋の上部に存在してもよい場合を含む。しかしながら、このような粒子の層は、１ｃｍ、特に０．２ｃｍ未満の薄さであることが好ましい。好ましくは、当該蓋は、土壌、岩石及び砂のような天然の地面の材料より相当に高い熱伝達係数を有する材料によって作製される。「相当に」は、当該蓋の熱伝達係数が少なくとも５倍、特に１０倍大きいことを意味する。この蓋用の好適な材料は、金属、例えば鋼である。
【００１０】
鉄道の軌道の一部のような合成の地面つまり人工の地面が、用語「地面」に含まれる。例えば、天然の地面が除去され、この代わりに、空胴を画定する地面を有する鉄道の軌道が、その場所に建設されてもよい。人工の地面のさらなる例は、都市内の任意の合成地面である。
【００１１】
冷却されるべき装置を地中の空胴内に設置することは、当該装置を視野から無くさせる。したがって、このような配置は、都市の歴史的に有名な地域に対してさえも受け入れ可能である。上記の地面のスペースが消費されない。さらに、蓋が、空胴の上部にあるので、当該装置の保守及び／又は修理を実施するためにこの蓋を取り外す労力が比較的小さい。さらに、この蓋は、電線装置を使用して電気エネルギーを供給されなければならない路上自動車又は軌道連接車輛のような乗り物を含む任意の重量又は負荷に耐えるために適合され得る。
【００１２】
本発明者は、乗り物が電線装置の近くを走行している間だけ、冷却されるべき装置が熱を一時的に発生するという事実を認識している。この電線装置を持続して稼働させることは、大量のエネルギー損失を引き起こし、望まない電磁場を発生させる。乗り物が当該電線装置の上を直接走行している間だけ、この電線装置が稼働されることが好ましい。この電線装置を一時的に稼働させるため、空胴内に設置されている冷却されるべき複数の装置のうちの少なくとも１つの装置が使用され得る。例えば、上述した種類の１つのインバータが、直流給電線からの電気エネルギーを当該電線装置に供給しないように、このインバータがスイッチオフされ得る。
【００１３】
特に、エネルギーを乗り物に転送するシステムが提唱されている。この場合、乗り物は、軽線路車輛のような軌道連接車輛でもよい。この場合、
−前記システムは、電磁場を発生させるために適合された電線装置を有し、この電磁場が、乗り物によって受信され得る結果、エネルギーがこの乗り物に転送され、
−前記システムは、前記電線装置を稼働させるために適合された複数の電気装置及び／又は電子装置を有し、前記複数の電気装置及び／又は電子装置は、前記電線装置を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成し、
−前記システムの冷却装置が、
・空胴を有する構造体を備え、前記複数の電気装置及び／又は電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、この空胴内に設置されていて、
・前記構造体は、前記空胴の上部を限定する蓋を有し、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置が、前記蓋に対して離れて設置されていて、
・前記蓋が、地表の一部を形成するように、前記構造体が、前記乗り物の走行経路の地中に内蔵されている。
【００１４】
前記空胴を有する前記構造体は、任意の構造体、特に固体材料の構造体でもよい。この構造体は、モノリシック構造でもよく、１つ以上の材料でもよく、及び／又は、開口部を有する壁若しくは開口部を有しない壁でもよい。例えば、壁のこのような開口部は、前記電気装置及び／又は電子装置を外部装置に電気接続するためのワイヤ及び／又はケーブルを受けるために使用されてもよい。金属は、一般に良好な熱伝導特性を呈するので、前記構造体の好適な材料は、金属である。当該熱伝導特性は、前記空胴から周囲に対する熱伝達を加速させる。当該熱伝達は、前記構造体の材料中のホットスポットを回避することを助ける。特別な実施の形態によれば、前記構造体は、隣接しているそれぞれの壁に対して垂直に延在している５つの平坦な壁を有してもよい。この場合、これらの５つの壁は、１つの底壁及び４つの側壁を形成する。前記構造体は、その上部が開いていて、蓋が、稼働中に空胴を閉鎖する。空胴の内部にアクセスするため、特に空胴内で冷却されるべき電気装置及び／又は電子装置の保守及び修理のため、この蓋は取り外され得る。例えば、構造体の高さは、２０ｃｍ〜１．５ｍ、特に３０−５０ｃｍの範囲内でもよく、構造体の幅は、３０−７０ｃｍの範囲内、特に約５０ｃｍでもよく、及び／又は、構造体の長さは、６０ｃｍ−１．５ｍ、特に約８０ｃｍでもよい。
【００１５】
好ましくは、構造体が、土壌中に埋められる前に、空胴が設置されるべき場所の周りの土壌が圧縮される。オプションでは、追加の材料が、以下で説明するように埋められ得る。構造体の外側の土壌及び／又はその他の材料が、蓄熱として使用される。空胴内の電気装置及び／又は電子装置によって発生される熱の大部分が、蓋を通じて周囲に伝達されるか又は直接周囲に伝達されるか又は構造体の外側の土壌若しくはその他の材料に伝達された後に周囲に伝達される。例えば、大気の温度が、高すぎるために、又は、日光が、蓋を加熱したために、熱が、蓋を通じて周囲に直接伝達され得ないときに、発生された熱の相当量が、構造体の外側の土壌及び／又はその他の材料に伝達される。そして、当該熱を蓋経由で周囲に伝達することが可能であるや否や、当該熱が、構造体の内部に戻るように伝達されるか又は構造体の壁若しくはその他の要素に伝達される。土壌の熱伝達係数は小さいので、熱が有益に、地中でほとんど放散され得ない。同じことが、岩石若しくは砂から成る地面又は土壌、岩石及び／又は砂の混合物に対して成立する。
【００１６】
冷却されるべき複数の電気装置及び／又は電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、直流給電線によって搬送される直流を電線装置によって搬送される交流に変換するために適合されたインバータでもよい。この場合、このインバータが、電線装置に電気接続されている。特に複数のインバータが、推進エネルギーを転送するために使用される電磁場を生成するための交流を提供するときに、これらのインバータが、単位時間間隔当たりに特に大量の熱を発生する。電気装置及び／又は電子装置の例は、上述されている。
【００１７】
冷却されるべき電気装置及び／又は電子装置が、蓋に対して離れて設置されているだけではなくて、当該装置は、空胴の底に設置されていることが好ましい。特に、当該装置は、
−構造体の底の領域の材料を下向きに貫通して延在する熱伝導材料上に設置されてもよいし、又は
−構造体の底の領域の材料上に設置されてもよい。この場合、熱伝導材料が、前記底の領域の材料から下向きに延在する。
【００１８】
この場合、前記熱伝導材料は、前記底の領域の材料の熱伝導率以上の熱伝導率を有する。
【００１９】
好ましくは、追加の要素が、冷却されるべき装置と熱伝導材料又は底の領域の材料との間に設置され得る。この追加の要素の目的は、当該装置から熱伝導材料又は底の領域の材料に向かう熱伝達の方向に対して垂直方向に熱を分散させることである。例えば、熱伝導材料又は底の領域の材料が、平坦であり且つ平面である上面を有し、且つ、当該装置の下面も平面であるならば、前記追加の要素は、例えば３００〜５００Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の範囲内の非常に高い熱伝導率を有する材料から成る薄いマットでもよい。このようなマットの例は、SPREADERSHIELD（登録商標）2-D Heat Spreader of GrafTech International, 12900 Snow Road, Parma, Ohio 44130, United States of Americaである。一般に、グラファイト材又はカーボン材が、当該装置と熱伝導材料との間の追加の要素用の材料として使用され得る。このような材料の１つの利点は、熱が熱伝導材料又は底の領域の材料の表面にわたって分散される点である。その結果、熱伝導材料又は底の領域の材料に向かう熱伝達が向上される結果、構造体の外側に向かう熱伝達が向上される。この追加の要素の別の目的又は追加の目的は、当該装置と底の領域の材料との間の良好な熱接触を保証することである。例えば、シリコンが、当該熱接触を保証するために使用され得る。
【００２０】
熱界面材料用の代替品は、例えば相変化化合物でコーティングされたポリイミド膜（例えば、製造元Detakta Hans-Herbert von Saenger Isolier-und esstechnik GmbH & Co. KG, Hans-Boeckler-Ring 19, D-22851, Norderstedt, Germany, 製品名：ThermaPhase（登録商標））及びオプションでセラミック及び／又は熱伝導材料で充填された熱伝導性で且つ電気絶縁性の単一ポリマー又は多成分ポリマー（例えば、製造元Kerafol Keramische Folien GmbH, Industriegebiet Stegenthumbach 4-6, D-92676 Eschenbach, Germany, 製品名Keratherm）（登録商標））である。特に底の領域の材料が、電気伝導性であるならば、当該装置と底の領域の材料との間の追加の材料が電気絶縁性であることが好ましい。このことは、冷却されるべき当該装置の絶縁を容易にする。
【００２１】
空胴の底に当該装置を設置することには、−一方では−熱が強制された又は自然の対流によって蓋の下側に向かって伝達され得るという利点がある。他方では、蓋の温度が、冷却されるべき当該装置の温度より高いときは、空胴内の空気が、良好な熱絶縁体である。このことは、大気の温度が高く及び／又は日光が蓋を加熱したときに起こる。
【００２２】
上述したように、構造体の外側の材料は、天然の地面の材料ではない別の材料でもよい。好ましくは、構造体が、この構造体の材料より大きいこの構造体の単位面積当たりの熱容量を有する固体材料から成る外板内に埋設されている。特に、この固体材料は、コンクリートでもよい。コンクリート製の外板は、製造するのが簡単である。例えば、コンクリート製の外壁が設置されるべき地面が、最初に圧縮される。次いで、当該地面の相当する容積が除去される。この容積は、外板と構造体と空胴との合計に一致する。このとき、外板が、製造され及び／又は当該容積内に挿入されてもよい。さらに、構造体が、外板内に後で挿入されてもよいし又は外板を挿入し若しくは製造するのと同時に挿入されてもよい。好ましくは、構造体が、当該容積内に最初に設置され、材料、特にコンクリートが流し込まれる間に外板の領域を定めるために使用される。
【００２３】
上述したように、構造体の底の熱伝導材料が使用されるときは、この熱伝導材料は、好ましくは構造体の底の外板中に延在し、より好ましくは外板を貫通して地中に延在する。この熱伝導材料は、外板及び／又はこの外板の下の地面に向かう熱伝達を向上させる。
【００２４】
空胴内の当該装置からこの空胴の蓋に向かう対流によって熱伝達を向上させるため、構造体が、空気を空胴内で強制的に対流させるためにこの空胴内にベンチレータを有してもよい。好ましくは、構造体が、蓋の第１温度センサと結合されていて且つ冷却されるべき当該装置の第２温度センサと結合されている。この場合、ベンチレータが、これらの温度センサによって測定された温度に応じてこのベンチレータの稼働を制御するために適合された制御部と結合されている。蓋の温度が、冷却されるべき当該装置の温度より高いときは、ベンチレータが、当該制御部によってスイッチオフされてもよい。したがって、空胴内の空気が、底から上部に上昇している、水平方向に延在する安定な温度の複数の層を形成できる。当該層は、当該装置を蓋から絶縁する。
【００２５】
好ましくは、構造体が、空気の、空胴への出入りの移動に対して密閉されている。例えば、構造体が、複数の壁から作製されてもよく、空胴を蓋で密閉するため、シール材が、これらの壁の上縁部にあってもよい。空胴を大気に対して密閉することは、高温の大気の場合にこの空胴の内部の加熱を阻止する。さらに、湿気のある空気が、空胴内に流入することが阻止される。湿気のある空気は、当該装置に害を与えるかもしれず、電気接点及び金属部品の酸化を招くかもしれない。
【００２６】
好ましくは、構造体は、粒子及び／又は水の、空胴内への侵入を阻止するために適合されている。当該阻止は、壁の上縁部と蓋との間にシール材を有する上述した構造と同じ構造によって達成されてもよい。水と同様に埃又はエアゾールのような粒子が、当該装置の稼働に害を与えるかもしれず及び／又は稼働の失敗を招くかもしれない。
【００２７】
さらに、エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムを稼働させる方法が提唱されている。この場合、
−当該システムの電線装置が、電磁場を発生させるために使用される。この電磁場が、乗り物によって受信され得る結果、エネルギーが、この乗り物に転送される。
−前記システムの複数の電気装置及び／又は電子装置が、前記電線装置を稼働させるために使用され、前記複数の電気装置及び／又は電子装置が、前記電線装置を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成し、
−冷却されるべき前記複数の電気装置及び／又は電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／又は電子装置が、空胴内で稼働される一方で、この空胴が、この空胴の上部を限定する蓋によって覆われていて、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置が、前記蓋に対して離れて設置されていて、前記蓋が、地表の一部を形成するように、前記空胴が、乗り物の走行経路の地中に設置されている。
【００２８】
当該方法の実施の形態及びオプションの特徴が、添付された特許請求の範囲によって規定されていて、当該システムの説明が同様に規定されている。
【００２９】
さらに、
−乗り物によって受信され得る結果、エネルギーがこの乗り物に転送される電磁場を発生させるために適合された電線装置を設け、
−前記電線装置を稼働させるために適合された複数の電気装置及び／電子装置を提供し、これらの電気装置及び／電子装置は、前記電線装置を稼働させている間に−結果として−冷却されるべき熱を生成し、
−冷却装置を設け、この冷却装置は、空胴を有する構造体を備え、
・冷却されるべき前記複数の電気装置及び／電子装置のうちの少なくとも１つの電気装置及び／電子装置が、前記空胴内に設置され、
・前記空胴の上部を限定する蓋が設けられ、冷却されるべき前記電気装置及び／又は電子装置が、前記蓋に対して離れて設置され、
・前記蓋が、地表の一部を形成するように、前記構造体が、前記乗り物の走行経路の地中に内蔵されることから成る、エネルギーを乗り物、特に軽線路車輛のような軌道連接車輛に転送するためのシステムを製造する方法が提唱されている。
当該方法の実施の形態及びオプションの特徴が、添付された特許請求の範囲によって規定されていて、当該システムの説明が同様に規定されている。
【００３０】
冷却されるべき前記電気装置及び／電子装置によって稼働される前記電線装置は、
−乗り物の走行経路に沿って蛇行状に延在する少なくとも１つの電気線を有する（つまり、走行方向に延在する当該１つの電線の複数の部分がそれぞれ、前記走行方向に対して垂直に延在する１つの部分によってつなげられ、次いでこの部分が同様に、前記走行方向に延在する１つの部分によってつなげられている）。複数の位相システムでは、好ましくは、前記電線装置の全ての電線が、当該蛇行状に配置されている。表現「蛇行」は、湾曲された構造を有する電線及び／又は隣接している部分に対いて鋭く屈曲された移行領域を伴う直線部分を有する電線を網羅する。直線部分が、より均質な電磁場を発生させるので、当該直線部分が好ましい。
【００３１】
冷却されるべき前記電気装置及び／電子装置によって稼働される前記電線装置は、
−少なくとも２つの電線を有する。この場合、各電線は、異なる位相の１つの交流を搬送するために適合されている。好ましくは、前記電線装置は、３つの電線を有する。各電線は、三相交流の１つの異なる相を搬送する。
【００３２】
冷却されるべき前記電気装置及び／電子装置によって稼働される前記電線装置は、
−複数のセグメントを有する。この場合、各セグメントは、乗り物の走行経路の異なる部分に沿って延在する。各セグメントは、少なくとも２つの電線の部分を有してもよい。各セグメントは、その他のセグメントから独立してスイッチオンオフされるために適合されてもよい。各セグメントの位相線が、連続する任意のセグメントの対応する位相線に電気接続されてもよい（位相線の直列接続）。この代わりに、連続する複数のセグメントの位相線が、互いに絶縁されてもよく、−例えば−各セグメント用の独立した１つのインバータを介して電源に接続されてもよい（複数の位相線の並列接続）。
【００３３】
本発明の好適な用途は、鉄道車両に対するエネルギー供給である。特に、電磁場を発生させるための電線装置が、（上から見たときに）鉄道の２つのレール間に設置されてもよい。例えば、電線装置の電線が、鉄道のまくら木中に内蔵されてもよいし又は地中に埋められてもよい。
【００３４】
どんな場合でも、冷却されるべき電気装置及び／電子装置を有する空胴が両レールのうちの一方のレールの横に設置されていること、つまり２つのレールの間に設置されていないことが好ましい。したがって、電線装置の電線が、空胴内の電気装置及び／電子装置に容易に接続され得る。
【００３５】
電線装置が、（上述したように）複数のセグメントを有する場合、各セグメントの隣に複数の空胴のうちの少なくとも１つの空胴があること、最も好ましくは２つの連続するセグメント間のインターフェースにあることが好ましい。
【００３６】
例が、添付された図面を参照して説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】鉄道の一部の３次元図である。鉄道構造の一部が切り取られている。
【図２】空洞を有する構造体の概略断面図である。この構造体が地面内の固体材料中に埋設されている。
【図３】空洞を有する構造体と乗り物の軌道とに沿った別の概略断面図である。
【図４】軌道上を走行している乗り物にエネルギーを提供するための電磁場を発生させる導体装置の第１の実施の形態を示す。
【図５】導体装置に給電するために直流を交流に変換するインバータを有するこの導体装置の連続する複数のセグメントの一部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１中に示された鉄道１１が、底層１０上に敷設されている。この底層１０は、土壌、砂及び／又は岩石のような、地面の自然物質から成る。しかしながら、この代わりに、底層１０は、基礎層として一般に工事用に使用される圧縮材料のような人造物でもよい。少なくとも１つのさらなる層１５が、この底層１０の上面に設置されている。このさらなる層１５は、例えばコンクリート製でもよいものの、この代わりに鉄道建設用に適しているその他の任意の材料から作製されてもよい。当該鉄道のその他の一部の構造を示すため、図１の前の左側の領域内のさらなる層１５の領域が切り取られている。このさらなる層１５は、２つのレール１３ａ，１３ｂの下側部分と、導体装置１７を担持し及び／又は受ける支持材料１６と、これらのレール１３を希望する位置及び配列で固定するための部材のようなその他のオプション部材とを受けるための凹部を有する。
【００３９】
導体装置１７は、−この特別な実施の形態によれば−三相交流電流の３つの相を搬送するための３つの電線１７ａ，１７ｂ，１７ｃから成る。これらの電線１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各々が、レール１３によって規定される軌道に沿って延在するものの、蛇行状の経路にしたがう。しかしながら、導体装置のその他の設置方法も可能である。当該導体装置１７は、保護層１８によって覆われている。この保護層１８は、２つのレール１３間にも配置されている。
【００４０】
構造体１２が、支持材料１６の片側に設置されている。つまり、構造体１２が、レール１３とレール１３との間に設置されているのではなくて、これらの２つのレール１３の外側に設置されている。図１中に示された特別な実施の形態では、構造体１２は、直方体である。この直方体の特別な実施の形態の詳細を図２及び３を参照して説明する。構造体１２の上面が、さらなる層１５の面と同じ高さに延在する。さらなる層１５は、当該構造体の対向する側面に隣接する（さらなる層１５の一部が切り取られているので、図１中には示されていない）。
【００４１】
導体装置１７と構造体１２内の１つ以上の装置との間の電気接続を実現するため、電線１７ａ，１７ｂ，１７ｃを電気接触させるための装置２０が、構造体１２と導体装置１７との間の最短距離の位置に設置されている。
【００４２】
図１中に示された図の右下部分には、直線構造体１９が確認され得る。この直線構造体１９が、構造体１２内の１つ以上の装置に電気エネルギーを供給するために使用されてもよい。構造体１９と当該装置との間の電気接続は、図１中には示されていない。
【００４３】
図２の概略図は、電気装置及び／又は電子装置１が設置されている空洞１４４を有する構造体１２の１つの特別な実施の形態の垂直面に沿った断面図である。１つの当該装置１の代わりに、冷却されるべき２つ以上の装置が、構造体１２内の空胴１４４の底に設置されてもよい。構造体１２は、図１中に示された構造体でもよい。この場合、図２の断面図の垂直面が、レール１３に対してほぼ平行に延在する。
【００４４】
空胴１４４は、この空胴１４４内の空気を流通させるためのベンチレータ７も有する。つまり、空気が、当該ベンチレータによって対流させられる。好ましくは、空胴１４４の上部の温度が、電気装置及び／又は電子装置１の温度より高いときに、ベンチレータ７が作動されないように、このベンチレータ７が制御される。
【００４５】
構造体１２は、取り外し可能な蓋２５によって覆われている。したがって、上から構造体１２の内部にアクセスすることが可能である。
【００４６】
図１中に示された範囲は、切り取られた領域から成る。特に、中間層１４及びカバー層１５が、構造体１２の壁まで延在する。その結果、構造体１２は、上側以外の全ての側面で固体材料によって埋設されている。しかしながら、構造体１２の５つの側面の全てが、同じ材料又は同じ材料の層から形成されなくてもよい。むしろ、構造体１２と支持材料１６又は接触装置２０との間の間隙が、別の材料、特にレールを支持する材料で充填され得る。さらに、図１中の前方に示されている構造体１２の外側が、天然の土壌のような別の材料によって覆われてもよい。
【００４７】
構造体１２は、空胴１４４の底から下方に延在する金属製の複数のフィンを有する。冷却されるべき電気装置及び／又は電子装置１は、構造体１２の底壁７上に直接設置されている。この底壁７も、フィン３としての金属製である。したがって、電気装置及び／又は電子装置１によって発生される熱が、底壁７を通じてフィン３に移動される結果、周囲の材料２中に移動される。この周囲の材料２は、構造体１２の５つの側面（構造体１２の、図２中に示された右側の側面及び左側の側面、底の側面並びに（図２中に示されない）前側の側面及び後側の側面）を包囲するこの構造体１２の外板を形成する。蓋２５の上側には、土壌の材料が存在しない。つまり、周囲の空気が、蓋２５の上側を通過でき、熱を蓋２５から除去できる。構造体１２の外板は、好ましくはこの構造体の壁の表面の全体に沿ってこれらの壁の外側に接触している。したがって、当該壁の材料から外板２の材料までの熱移動が向上される。外板２は、コンクリート製でもよい。
【００４８】
他方では、外壁２は、地面４の材料中に埋設されている。当該材料は、人工の（つまり、合成の）地面材料でもよく及び／又は天然の地面材料でもよい。
【００４９】
図２中に示された実施の形態では、フィン３が、シェル２から地面４中に延在していない。しかしながら、別の実施の形態では、フィン３のような熱伝導構造体が、外板の下の材料中に延在してもよい。
【００５０】
図２中に示された実施の形態の代わりに、空胴の底の熱伝導材料が、構造体１２の底壁７にわたって延在し、冷却されるべき電気装置及び／又は電子装置が、空洞の底に設置されている当該追加の基礎要素上に設置されてもよい。
【００５１】
図３中に示された部分の構成は、垂直面に沿って示されている。この垂直面は、冷却されるべき１つ以上の電気装置及び／又は電子装置を受ける空胴を有する構造体１２だけを切断しているのではなくて、エネルギーを供給されるべき乗り物の軌道も切断している。図３中に示された構造体１２は、図２の構造体１２又は別の構造体でもよい。しかしながら、同じ符号が、図２及び３中の同じ又は対応する部分に対して使用される。
【００５２】
同様に、外板２がある。構造体１２が、この外板２内に埋設されている。冷却されるべき装置１が、空胴１４４の底に設置されていて、蓋２５が、空胴１４４をその上側で閉鎖する。軌道３１、つまり乗り物が走行する経路も、符号３２によって示される材料の１つ以上の層を有する。当該層は、乗り物だけを支持するのではなくて、電線装置も支持する。この電線配置及び（鉄道におけるレールのような）軌道の任意のさらなる部分は、図３中には詳細に示されていない。当該支持材３２及び構造体１２の外板２は、地面４中に埋設されている。
【００５３】
冷却されるべき電気装置及び／又は電子装置は、空胴１４４内に設置されている電線又はケーブル２７を通じて、構造体１２の側壁３７の上側部分内に設置されたコネクタ３５を通じて、そして空胴１４４の外側の電線又はケーブル２９を通じて電気接続されている。電線又はワイヤの数は、電線装置と空胴内で冷却されるべき１つ又は複数の電気装置及び／又は電子装置によって実現される電気回路の種類に依存する。電気回路の一例を図５に関して説明する。
【００５４】
図４は、乗り物１６２が走行する経路に沿って延在する１つの電線装置の６つのセグメント１５７ａ〜１５７ｆを示す。これらのセグメント１５７は、互いに独立して稼働され得る。乗り物１６２は、これらのセグメント１５７のうちの１つ以上のセグメントによって発生された電磁場を受信するための受信装置１６１を有してもよい。図４中に示された状況では、受信装置１６１が、セグメント１５７ｃの上に設置されていて、少なくともこのセグメント１５７ｃが、電磁場を発生させて乗り物にエネルギーを供給するために稼働される。さらに、当該乗り物は、エネルギー貯蔵部１６３ａ，１６３ｂを有してもよい。十分なエネルギーが、セグメント１５７から受信されないときに、乗り物を稼働させるために、これらのエネルギー貯蔵部１６３ａ，１６３ｂが使用されてもよい。
【００５５】
インバータ１５２ａ〜１５２ｅが、２つの連続するセグメント１５７間の各インターフェースに対して設けられている。このインバータは、空胴内に設置されている結果、本発明にしたがって地中に埋められている。例えば、複数のインバータ１５２が、図５の回路図にしたがって実現されてもよい。直流給電線１４１ａ，１４１ｂが、図４中に示されている。この直流給電線１４１ａ，１４１ｂが、直流を発生させるためのパワーステーションのような電源１５１に接続されている。
【００５６】
図５は、回路図を示す。電磁場を発生させるための１つの電線装置の連続して並んでいるセグメント１３７，１３８，１３９の一部が、この図中に示されている。１つのセグメントだけ、すなわちセグメント１３８が完全に示されている。セグメント１３７，１３８，１３９の各々は、３つの位相線１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃを有する。これらの位相線１３５は、例えば図１中に示されたように実現されてもよい。
【００５７】
各セグメント１３７，１３８，１３９の各位相線１３５は、この位相線１３５の１つの端部にこの位相線１３５のインダクタンスを補償するためのコンデンサ１４０を有する。結果として、そのインピーダンスは零である。このコンデンサは、構造体１２（図１〜３）の空胴内に設置されている電気装置及び／又は電子装置の一部でもよい。
【００５８】
各位相線１３５は、連続するセグメント１３７，１３８，１３９間のインターフェースで直流給電線１４１ａ，１４１ｂに接続されている。各位相線１３５は、各スイッチ１４７，１４８を通じて直流給電線１４１のプラス電位とマイナス電位とに接続されている。例えば、位相線１３５ａが、接続部１４４ａを通じてプラス電位とマイナス電位とに接続されている。接続部１４４ａ内では、位相線１３５ａとプラス電位との間のスイッチが、符号１４７によって示されている。位相線１３５ａとマイナス電位との間のスイッチが、符号１４８によって示されている。プラス電位及びマイナス電位（直流給電線１４１ａ，１４１ｂ）に対する位相線１３５ａ，１３５ｃの接続部１４４ｂ，１４４ｃが、同様に構成されている。
【００５９】
セグメント１３７とセグメント１３８との間のインターフェース１４２の上記の説明は、セグメント１３８とセグメント１３９との間のインターフェースに適合する。位相線１３５と直流給電線１４１との間の連結部が、符号１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃによって示されている。位相線１３５と直流給電線１４１ａのプラス電位との間のスイッチが、符号１４９によって示されている。マイナス電位に対するスイッチが、符号１５０によって示されている。
【００６０】
その結果、各インターフェース１４２，１４３が、スイッチ１４７，１４８又は１４９，１５０を作動させることによって直流給電線１４１に接続され得、直流給電線１４１から遮断され得る。スイッチ１４７，１４８が、これらのスイッチ１４７，１４８の制御部と一緒に第１インバータを構成する。この制御部は、図５中には示されていない。同様に、スイッチ１４９，１５０及びこれらのスイッチのスイッチング動作を制御するための対応する制御部が、インターフェース１４３の第２インバータを構成する。これのインバータ稼働中に、インターフェース１４２，１４３で、つまりセグメント１３７，１３８，１３９のうちの１つのセグメントの端部で希望する交流電流を生成するため、当該１つのインバータの複数のスイッチが、繰り返しスイッチオン及びスイッチオフされる。したがって、例えば、直流給電線１４１を位相線１３５ａに接続するための接続部１４４ａが、スイッチ１４７及びスイッチ１４８の直列接続から構成される。この場合、位相線１３５ａとスイッチ１４７，１４８間の接点とが接続されている。
【００６１】
各インバータが、冷却を目的とする地中の独立した空胴内に設置されてもよい。
【００６２】
しかしながら、図５中に示された以外に、代わりに、電線装置が、電気エネルギーをこの電線装置に供給するための交流電流線に接続されてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１        電気装置及び／又は電子装置
２        外板、周囲の材料
３        フィン
４        地面
７        底壁、ベンチレータ
１０      底層
１１      鉄道
１２      構造体
１３      レール、軌道
１４      中間層
１５      さらなる層、カバー層
１６      支持材料
１７      導体装置
１７ａ    電線
１７ｂ    電線
１７ｃ    電線
１８      保護層
１９      直線構造体
２０      接触装置
２５      蓋
２７      電線又はケーブル
２９      電線又はケーブル
３１      軌道
３２      支持材
３５      コネクタ
３７      側壁
１３５    位相線
１３５ａ  位相線
１３５ｂ  位相線
１３５ｃ  位相線
１３７    セグメント
１３８    セグメント
１３９    セグメント
１４０    コンデンサ
１４１    直流給電線
１４１ａ  直流給電線
１４１ｂ  直流給電線
１４２    インターフェース
１４３    インターフェース
１４４    空胴
１４４ａ  接続部
１４４ｂ  接続部
１４４ｃ  接続部
１４７    スイッチ
１４８    スイッチ
１４９    スイッチ
１５０    スイッチ
１５１    電源
１５２    インバータ
１５７    セグメント
１６１    受信装置
１６２    乗り物
１６３ａ  エネルギー貯蔵部
１６３ｂ  エネルギー貯蔵部
【図１】
2013514928.tif 000003
【図２】
2013514928.tif 000004
【図３】
2013514928.tif 000005
【図４】
2013514928.tif 000006
【図５】
2013514928.tif 000007
【国際調査報告】
2013514928.tif 000008
2013514928.tif 000009