(57)【要約】第１及び第２の端子（２，３）の間の電流を制限するための限流装置（１）は、第１及び第２の端子（２，３）の間に配置された第１の限流器（４）及び第２の限流器（５）を有し、第１及び第２の限流器（４，５）は、それぞれ、基板表面積（Ａ６）及び基板厚さ（Ｔ）を有する基板（６，７）と、基板（６，７）上に配置され基板（６，７）に熱的に結合されることにより基板（６，７）上の結合表面積（Ａ８）を覆う超伝導部（８，９）とを含む。超伝導部（８，９）の各々は、臨界電流値を持ち、基板表面積（Ａ６）、基板厚さ（Ｔ）及び／又は結合表面積（Ａ８）は、臨界電流値に応じて決定されることを特徴とする。【選択図】図１
2017530668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の端子（２，３）間の電流を制限するための限流装置（１）であって、
前記第１及び第２の端子（２，３）の間に配置された第１の限流器（４）及び第２の限流器（５）を有し、
前記第１及び第２の限流器（４，５）は、それぞれ、基板表面積（Ａ６）及び基板厚さ（Ｔ）を有する基板（６，７）と、前記基板（６，７）上に配置され前記基板（６，７）に熱的に結合されることにより前記基板（６，７）上の結合表面積（Ａ８）を覆う超伝導部（８，９）とを含み、
前記超伝導部（８，９）の各々は、臨界電流値を持ち、前記基板表面積（Ａ６）、前記基板厚さ（Ｔ）及び／又は前記結合表面積（Ａ８）は、前記臨界電流値に応じて決定されることを特徴とする限流装置。
【請求項２】
前記基板表面積（Ａ６）、前記基板厚さ（Ｔ）及び／又は前記結合表面積（Ａ８）は、前記第１及び第２の限流器（４，５）の復帰時間が所定の範囲にあるように決定されることを特徴とする請求項１に記載の限流装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の限流器（４，５）の少なくとも一方では、前記基板表面積（Ａ６）が前記結合表面積（Ａ８）よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の限流装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の限流器（４，５）の少なくとも一方では、前記基板は、隙間（１７）により少なくとも区分して互いに隔てられた少なくとも２つの基板部分（６Ａ，６Ｂ）を有し、前記超伝導部（８）及び／又は第３の基板部分（６Ｃ）が前記隙間（１７）に部分的に架け渡されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の限流器（４，５）の少なくとも一方では、前記基板（６）は、結合表面積（８）の幅（Ｗ８）よりも大きな幅（Ｗ６）を持つことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項６】
前記超伝導部（８）は、実質的に同一の幅を持つことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の限流器（４，５）の少なくとも一方では、前記基板厚さ（Ｔ６）は、前記第１及び第２の端子（２，３）の間で変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の端子（２，３）の間に配置された他の限流器（４Ａ−４Ｅ）を有し、
限流器（４Ａ−４Ｅ）は、それぞれ、基板表面積（Ａ６）及び基板厚さ（Ｔ６）を有する基板（６）と、前記基板（６）上に配置され前記基板（６）に熱的に結合されることにより前記基板（６）上の結合表面積（Ａ８）を覆う超伝導部（８）とを含み、
前記超伝導部（８）の各々は、臨界電流値を持ち、前記基板表面積（Ａ６）、前記基板厚さ（Ｔ６）及び／又は前記結合表面積（Ａ８）は、前記臨界電流値に応じて決定されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項９】
冷媒流体のためのハウジングをさらに有し、
前記冷媒流体は、前記限流器（４，５）の周囲を流れることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項１０】
前記限流器（４，５）の少なくとも１つでは、前記基板（６，７）及び超伝導部（６，７）は、層状の構造をなすことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項１１】
前記限流器（４，５）の少なくとも１つでは、前記超伝導部（８，９）は、緩衝層（１３）、超伝導層（１４）及び／又は保護層（１５）を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項１２】
前記基板（６）は、前記超伝導部（８）から冷媒流体中に熱を散逸させるのに適合した電気絶縁性の素材を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の限流装置。
【請求項１３】
限流装置（１）を製造するための方法であって、
第１及び第２の端子（２，３）の間に、それぞれが、基板表面積（Ａ６）及び基板厚さ（Ｔ６）を有する基板（６，７）と、前記基板（６，７）上に配置され前記基板（６，７）に熱的に結合されることにより前記基板（６，７）上の結合表面積（Ａ８）を覆う超伝導部（８，９）とを含む複数の限流器（４，５）を配置する工程と、
各々が臨界電流値を持つ前記超伝導部（８，９）を前記第１及び第２の端子（２，３）間に電気的に結合する工程と、
前記臨界電流値に応じて、前記基板表面積（Ａ６）、前記基板厚さ（Ｔ６）及び／又は前記結合表面積（Ａ８）を適合させる工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記限流装置（１）が所定の動作パラメータで動作されている場合に、前記複数の限流器の復帰時間の相違を前記基板表面積（Ａ６）、前記基板厚さ（Ｔ６）及び／又は前記結合表面積（Ａ８）を変化させることにより補償する工程をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記限流装置（１）は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の限流装置であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１及び第２の端子（２，３）間の電流を制限するための限流器（４）であって、
基板表面積（Ａ６）及び基板厚さ（Ｔ）を有する基板（６）と、
前記基板（６）上に配置され前記基板（６）に熱的に結合されることにより前記基板（６）上の結合表面積（Ａ８）を覆う超伝導部（８）とを含み、
前記基板（６）は、前記第１及び第２の端子（２，３）間で長手方向に延在し、前記基板（６）の幅（Ｗ６）は、前記結合表面積（Ａ８）をこえて延在し、前記第１及び第２の端子（２，３）間で少なくとも部分ごとに変化することを特徴とする限流器。
【請求項１７】
前記基板は、隙間（１７）により少なくとも互いに区分して隔てられた少なくとも２つの基板部分（６Ａ，６Ｂ）を有し、前記超伝導部（８）及び／又は第３の基板部分（６Ｃ）が前記隙間（１７）に部分的に架け渡されていることを特徴とする請求項１６に記載の限流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、限流装置及び限流装置の製造方法に関する。特に、開示される限流装置及びこの限流装置で用いられる限流器は、２つの端子間の電流を制限するための超伝導限流器（ＳＦＣＬ）として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
限流器は、送電システム及び配電システムに用いられる。送電系統では、例えば、落雷、地絡、送電線等の意図しない障害などによる電流の急激な変化が原因となって短絡状態が生じうる。これは、時には故障電流とも称される急激なサージ電流の原因となりうる。故障電流による損害を最小限にするために、限流器が用いられる。特に、送電システムでは、限流器として超伝導限流器（ＳＦＣＬ）が広く用いられている。
【０００３】
超伝導体、とりわけ高温超電導（ＨＴＳ）物質は、温度又はＨＴＳ物質を流れる電流といった動作条件に応じてインピーダンス又は抵抗が可変である。通常の安定した動作条件では、超伝導物質は、事実上電気抵抗を示さない。しかしながら、超伝導物質を流れる電流が特定の臨界値を超えて増加すると、超伝導特性は破綻しうる。結果として、常伝導状態が現れ、抵抗により、温度は、物質の臨界温度を超えて増加しうるようになる。抵抗がゼロでないことにより、故障電流は、減少させられあるいは制限される。短絡状態が解消され、故障電流が消滅した後は、電流は、超伝導体を流れ、温度は再び減少しうる。そして、超伝導限流器は、超伝導状態に復帰する。
【０００４】
再び超伝導状態を取るまでの時間は、復帰時間とも称され、どれだけ早くＳＦＣＬシステムが超伝導物質の臨界温度未満まで冷却されるかに依存する。一般に、ＳＦＣＬにおける復帰時間を最小化することが望ましい。復帰時間を減少させる試みには、多結晶物質の代わりに単結晶の超伝導体を用いること、管状の動力装置を用いること又は特定の物質組成を用いることが含まれる。
【０００５】
通常の動作条件の下で、大きな故障電流及び大きな定格電流に対処する性能を向上させるために、時として、複数の限流器がアレイを形成するように並列に及び／又は直列に配列される。個々の限流器を製造するプロセスに変動があり、複数のＳＦＣＬ装置ごとに用いられる物質の特性が異なるために、複数の単一のＳＦＣＬ装置から形成されたアレイにおける限流特性（特に、復帰時間）は、異なるＳＦＣＬ装置ごとに異なりうる。これにより、複数のＳＦＣＬ装置からなるアレイを流れる電流密度が非一様になり、装置のトリガが非同期となりうる。しかしながら、以下で述べるいくつかの要素に応じた全ての動作条件で装置を流れる電流が一様に分布することが望ましい。
【０００６】
したがって、改良された限流装置及び限流装置を製造する方法を提供することが課題である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、第１及び第２の端子間の電流を制限するための限流装置は、前記第１及び第２の端子の間に配置された第１の限流器及び第２の限流器を有する。前記第１及び第２の限流器は、それぞれ、基板表面積及び基板厚さを有する基板と、前記基板上に配置され前記基板に熱的に結合されることにより前記基板上の結合表面積を覆う超伝導部とを含む。前記超伝導部の各々は、臨界電流値を持つ。前記基板表面積、前記基板厚さ及び／又は前記結合表面積は、前記臨界電流値に応じて決定される。
【０００８】
他の態様によれば、第１及び第２の端子間の電流を制限するための限流器が開示される。限流器は、基板表面積及び基板厚さを有する基板と、前記基板上に配置され前記基板に熱的に結合されることにより前記基板上の結合表面積を覆う超伝導部とを含む。前記基板は、前記第１及び第２の端子間で長手方向に延在する。前記基板の幅は、前記結合表面積をこえて延在する。前記基板の幅は、前記第１及び第２の端子間で少なくとも部分ごとに変化する。
【０００９】
前記限流器の実施形態には、隙間により少なくとも互いに区分して隔てられた少なくとも２つの基板部分を有し、前記超伝導部及び／又は第３の基板部分が前記隙間に部分的に架け渡されている基板が含まれてよい。複数の実施形態では、前記基板は、前記第１及び第２の端子の間で対称な形状である。例えば、対称軸が２つの端子の間の中間で延びうる。対称的な構成により、一様な冷却過程を容易とすることができ、限流器の機械的な耐久性を向上することができる。
【００１０】
基板及び超伝導部は、概して、平坦な素材領域でありうる。例えば、超伝導部は、結合表面積内で基板に取付けられたプレートでありうる。例えば、基板及び超伝導部を組合せると、薄膜超伝導プレートが形成される。
【００１１】
超伝導部の臨界電流値は、用いられる超伝導物質に依存しうる。一般に、超伝導部は、限流装置の故障電流制限特性に影響を及ぼす。したがって、超伝導部に対して基板の幾何学的形状を適合させることにより、システムの電気特性の変動を、例えば、基板及び超伝導部の幅の関係を適合させることにより補償することができる。限流器における基板の個々の幾何学的形状及び超伝導部が個々の臨界電流に応じて適合されるため、復帰時間を調節することができる。例えば、基板の幅と超伝導部の幅の関係は、限流器ごとに異なりうる。第１の限流器の基板表面積は、第２の限流器の基板表面積と異なりうる。
【００１２】
複数の実施形態において、前記基板表面積、前記基板厚さ及び／又は前記結合表面積は、前記第１及び第２の限流器の復帰時間が所定の範囲にあるように決定される。特に、例えば、超伝導部が超伝導を示す低温において限流器が動作している場合、局所的に故障電流が発生すると、限流器は過熱し、常伝導状態が生じる。故障電流が消えた後で、様々な超伝導部が限流器にとって特定の復帰時間を経て復帰する。特に、別々の限流器の復帰時間は、復帰時間が所定の範囲又は許容範囲内の実質的に同一の値を持つように、整合される。これは、例えば、様々な限流器について、基板及び／又は基板上の超伝導部の幾何学的形状を特に選択することにより達成される。
【００１３】
限流装置の複数の実施形態において、前記第１及び第２の限流器の少なくとも一方では、前記基板表面積が前記結合表面積よりも大きい。例えば、表面積（特に、超伝導部に対向する側の表面積）は、基板に対向する超伝導部の表面積よりも大きい。基板は、ヒートシンクすなわち熱散逸手段として作用しうる。例えば、基板は、結合表面積の幅よりも大きな幅を持ちうる。複数の実施形態において、超伝導部は、２つの端子を電気的に結合する矩形形状を持ちうる。この場合、超伝導部の幅は、基板の幅よりも小さい。特に、基板は、周囲の冷媒液体に主に核沸騰を生じさせるように適合されうる。
【００１４】
複数の実施形態において、基板の少なくとも１つは、第１及び第２の端子の間で長手方向の延在向きに沿って幅が変化する。幅は、それぞれの超伝導部の横方向の拡がりをこえて横方向のひろがりを変化させることにより変化させることができる。例えば、基板材料のくびれ(restriction)、フィン、切欠きが考えられる。
【００１５】
限流装置の複数の実施形態において、前記第１及び第２の限流器の少なくとも一方では、前記基板は、隙間により少なくとも区分して互いに隔てられた２つの基板部分を有する。この場合、前記超伝導部及び／又は第３の基板部分が前記隙間に架け渡されている。隙間を持たせることにより過熱した超伝導部からの熱散逸を変化させることができ、復帰時間を変化させることができる。超伝導部の幅よりも大きな隙間及び／又は幅を基板に持たせることにより、基板・超伝導部系の周囲の冷却液体の核沸騰を向上させることができる。一般に、基板は、超伝導部をしっかりと支持し、１つの中実な素材から形成されている。基板は、例えば、所望の熱散逸特性を得るような形状を持たせた１つのプレートである。
【００１６】
「区分して」は、基板の領域又は面積が凸の幾何学的形状を含むことであると理解される。この場合、基板の端部は、端部間に空所が存在するような角度を持った関係を有していてよい。隙間は、例えば、形状を持った基板プレートの端部部分が特定の間隔で互いに対向することにより形成することができる。
【００１７】
限流装置の複数の実施形態において、超伝導電流制限部は、実質的に同一の幅を有している。復帰時間を整合させるように基板の幾何学的形状を変化させることができる一方で、超伝導部については標準的な幅を持たせることにより、製造をより容易にすることができる。
【００１８】
限流装置の他の実施形態では、前記第１及び第２の限流器の少なくとも一方では、前記基板厚さは、前記第１及び第２の端子の間で変化する。例えば、超伝導部に取付けられている基板の厚さ又は体積を変化させることにより、基板の熱容量を複数の限流器の間で変化させることができ、好ましくは、全ての限流器が同一の又は同様の復帰時間を示すようにすることができる。
【００１９】
限流装置の他の実施形態では、前記第１及び第２の端子の間に他の限流器が配置されている。限流器は、それぞれ、基板表面積及び基板厚さを有する基板を有している。超伝導部は、それぞれの前記基板上に配置され前記基板に熱的に結合されることにより前記基板上の結合表面積を覆う。前記超伝導部の各々は、臨界電流値を持ち、前記基板表面積、前記基板厚さ及び／又は前記結合表面積は、前記臨界電流値に応じて決定される。例えば、複数の限流器が第１及び第２の端子間で並列に動作する。
【００２０】
限流装置の複数の実施形態は、冷媒流体のためのハウジングをさらに有することができ、前記冷媒流体は、前記限流器の周囲を流れる。冷媒流体又は冷媒液体は、例えば、液体窒素等の低温流体でありうる。低温冷媒流体は、好ましくは、超伝導物質の臨界温度未満の温度となるようにされている。
【００２１】
限流装置の複数の実施形態において、前記限流器の少なくとも１つでは、前記基板及び超伝導部は、層状の構造をなす。例えば、基板は、熱伝導性であるが電気的には絶縁性の素材を含む。サファイアを基板素材として用いることができる。超伝導部は、例えば、緩衝層、超伝導層及び保護層を含む。保護層は、例えば、端子への電気的接続をさらに行う金属層である。
【００２２】
複数の実施形態において、前記基板は、前記超伝導部から冷媒流体中に熱を散逸させるのに適合した電気絶縁性の素材を含む。
【００２３】
複数の実施形態において、基板は、冷却流体の核沸騰を容易とするための機能性表面層を含む。より短い復帰時間を得るために、核沸騰により超伝導部からの熱輸送又は熱散逸を向上させることができる。
【００２４】
さらに、限流装置を製造するための方法が開示されている。前記方法は、第１及び第２の端子の間に、それぞれが、基板表面積及び基板厚さを有する基板と、前記基板上に配置され前記基板に熱的に結合されることにより前記基板上の結合表面積を覆う超伝導部とを含む複数の限流器を配置する工程を含む。前記方法は、前記超伝導部の前記臨界電流値に応じて、前記基板表面積、前記基板厚さ及び／又は前記結合表面積を適合させる工程とを有する。
【００２５】
選択的に、前記方法は、各々が臨界電流値を持つ前記超伝導部を前記第１及び第２の端子間に電気的に結合する工程を含んでよい。
【００２６】
さらに、選択的に、前記方法は、例えば、電流測定回路を用いて、少なくとも１つの限流器の臨界電流を測定する工程を含む。
【００２７】
例えば、前記基板表面積、前記基板厚さ及び／又は前記結合表面積を適合させる工程は、基板とその基板に取付けられた超伝導部の間の幾何学的関係を調整する工程、合わせる工程、変化させる工程又は変える工程を含んでよい。前記方法は、上で開示したあるいは特定の例について以下で開示する限流装置を製造するために特に適している。
【００２８】
前記方法は、前記複数の限流器の復帰時間の相違を基板及び超伝導部の間の幾何学的関係を変化させることにより、例えば、前記基板表面積、前記基板厚さ及び／又は前記結合表面積を変化させることにより補償する工程を含んでよい。
【００２９】
復帰時間の相違を補償する工程は、限流装置の動作パラメータが特定されている場合に特に有用である。例えば、動作パラメータは、動作温度、限流器の個数、複数層の厚さ又は基板及び／又は超伝導物質として用いられる特定の物質を含みうる。
【００３０】
開示された限流装置、限流器又はそれらを製造するための方法の複数の実施形態には、上で述べたあるいは例示的な実施形態について以下で述べる特徴又は態様の個々の又は組合せが含まれてよい。特に、限流器に関する特徴及び限流装置に関して述べた特徴は、１つの限流器についても実現することができる。
【００３１】
以下では、電子回路のためのナノ構造装置、回路装置及び製造のための方法を添付した図面を参照して述べる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、限流装置の第１の実施形態の上面図を示す。
【図２】図２は、限流器に用いるのに適した層状の構造の断面図を示す。
【図３】図３は、図１による限流装置の第1の実施形態の詳細の断面図を示す。
【図４】図４は、基板表面積及び結合表面積を図示するための基板−超伝導層の構成の概略的な上面図を示す。
【図５】図５は、限流器の幾つかの実施形態を含む限流装置の概略的な上面図を示す。
【図６】図６は、限流器の他の実施形態の断面図を示す。
【図７】図７は、限流装置を製造するための方法のための一実施形態のフローチャートを示す。
【図８】図８は、臨界電流と復帰時間の効果を図示する模式図を示す。
【図９】図９は、限流装置に適した限流器のための他の実施形態の概略的な斜視図を示す。
【図１０】図１０は、図９による限流器の実施形態について、超伝導部及び基板の幅の間の関係が復帰時間に及ぼす影響を図示した模式図を示す。
【図１１】図１１は、限流装置に適した限流器のための他の実施形態の概略的な斜視図を示す。
【図１２】図１２は、図１１による限流器について、実施形態における隙間の幅が復帰時間に及ぼす影響を図示した模式図を示す。
【図１３】図１３は、限流器の実施形態の詳細の概略図である。
【図１４】図１４は、限流器の実施形態の詳細の概略図である。
【図１５】図１５は、限流器の実施形態の詳細の概略図である。
【図１６】図１６は、限流器の実施形態の詳細の概略図である。
【図１７】図１７は、限流装置の他の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図面において同様の又は機能が同様の要素には、特にことわりのない限り、同一の参照符号を付す。
【００３４】
図１に、限流装置１の第1の実施形態を上面図で示す。限流装置１は、２つの接点バー１０、１１の間に位置している。限流装置１を通って（すなわち、接点バー１０、１１の間を）流れる電流は、故障が生じたならば、例えば、短絡状態のために電流サージが現れたならば、制限を受ける。限流装置は、概して、複数の別個の限流器を含む。図１に示す実施形態では、２つの限流器４、５が用いられており、各々が、超伝導部８、９を支持するための基板６、７を含む。
【００３５】
図１に示す実施形態では、基板６、７及び超伝導部８、９は、矩形形状を有し、第１の端子２及び第２の端子３の間に延在している。超伝導部は、薄膜超伝導部である。特に、超伝導部８、９は、端子２、３に電気的に結合されており、端子２、３を介して第１及び第２の接点バー１０、１１の間に電流が流れることが可能となっている。通常状態では、電気抵抗なしで電流が流れる。
【００３６】
ストリップ状の超伝導部８、９の長さをＬで示す。さらに、第1の超伝導部８の幅は、Ｗ８であり、第2の超伝導部９の幅は、Ｗ９である。基板６、７の幅は、それぞれ、Ｗ６、Ｗ７である。複数の実施形態において、例えば、超伝導部の幅Ｗ８、Ｗ９は、２０ｍｍと５０ｍｍの間である。超伝導ストリップ８、９及び／又は基板６、７の長さＬは、例えば、１０ｃｍと３０ｃｍの間である。基板６、７及び超伝導部８、９を含む限流器４、５の典型的な厚さは、例えば、０．５ｍｍと２ｍｍの間である。プレートをベースとした限流器４、５を考えることができる。
【００３７】
基板６、７及び超伝導ストリップすなわち超伝導部８、９を含む限流器４、５は、層状構造を持つことができる。基板６、７及び超伝導部８、９の組合せは、十分に剛直で安定であり、自立して電極間に保持される。明示的には示していないが、限流装置１は、電極２、３（端子）の間でＳＦＣＬ装置のアレイを形成するように並列に接続された他のＳＦＣＬ装置を含んでよい。
【００３８】
図２に、例えば、第1の限流器４を断面図で示す。基板６は、例えば、絶縁部材又はプレートである。厚さは、例えば、０．５ｍｍと２ｍｍの間でありうる。一実施形態において、基板６はサファイアを含む。基板素材としてセラミック素材を用いることもできる。例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ２、イットリウム安定化ジルコニアがプレート状の基板として適当であると考えられる。複数の実施形態において、基板６は、単結晶構造を有する。酸化金属素材の特定の例は、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム、特にサファイア）、（Ｚｒ，Ｙ）Ｏ２（イットリア安定化ジルコニア）、ＬａＡｌＯ３（アルミン酸ランタン）、ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、（ＬａｘＳｒ１−ｘ）（ＡｌｘＴａ１−ｘ）Ｏ３（酸化ランタンストロンチウムタンタルアルミニウム）、ＮｄＧａＯ３（ネオジムガレート）、ＹＡｌＯ３（アルミン酸イットリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＴｉＯ２（チタニア）及びＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）を含む。セラミック素材の特定の例は、炭化ケイ素及びグラファイトを含む。しかしながら、基板素材として適当な他の素材も考えられる。上で述べた素材は、全ての実施形態で基板素材として用いることができる。
【００３９】
超伝導部８は、基板６上に配置される。超伝導部は、緩衝層として作用する第１の層１３すなわち中間層を含んでよい。緩衝層１３上には、超伝導物質を含む超伝導層１４が面している。例えば、高温超電導（ＨＴＳ）物質を用いることができる。超伝導層１４は、保護層１５で覆われ、保護層１５は、金属を含んでよい。
【００４０】
中間層１３は、基板６上に形成され、超伝導層１４の高度な面内配向が可能となることが好ましい。中間層すなわち緩衝層１３の平均の厚さは、１０ｎｍと２０ｎｍの間であってよく、好ましくは、１０ｎｍと１５ｎｍの間である。中間層１３は、例えば、パターニングを行うために及び／又は特定の厚さを実現するためにマスクを用いた蒸着プロセスにより形成される。緩衝層の表面粗さは、隣接する超伝導層１４の接着を向上させるようにされていることが好ましい。緩衝層は、例えば、ＮａＣｌ型の結晶構造を有するＣｅＯ２及びＭｇＯを含む緩衝物質を含むことができる。特に、中間層すなわち緩衝層１３をイオンビーム支援蒸着（ＩＢＡＤ）により形成することができる。
【００４１】
超伝導層１４は、緩衝層１３上に形成され、超伝導物質の主な構成要素として酸化物質を含みうる。超伝導層１４は、高温超電導（ＨＴＳ）層であることが好ましい。ＨＴＳ物質は、典型的には、液体窒素温度（すなわち、７７Ｋ）よりも高温で超伝導特性を示す高温超電導物質のいずれかから選択される。適当な超伝導物質は、例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｚ、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋ｙ、Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋ｙ及びＨｇＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ８＋ｙである。複数の物質のうちの１つのクラスには、（ＲＥ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘが含まれる。ここでＲＥは、希土類元素又は希土類元素の組合せである。このような材料の不定比及び定比の変化物を用いることができることが理解されるであろう（例えば、（ＲＥ）１２Ｂａ２１Ｃｕ３１Ｏ７−ｘを含む）。特に、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘは、一般にＹＢＣＯと称される。ＹＢＣＯは、希土類物質（例えばサマリウム）等のドーパントを追加しても追加しなくても用いることができる。
【００４２】
超伝導層１４は、厚膜及び薄膜の形成技術を含む公知の技術により形成される。好ましくは、高い蒸着速度を見込んでパルスレーザ蒸着（ＰＬＤ）等の薄膜の物理的蒸着技術を用いることができ、比較的低コスト及び大面積の処理を見込んで化学的蒸着技術を用いることができる。典型的には、超伝導層は、約０．１ミクロンから約３０ミクロンのオーダーの厚さを、最も典型的には、約０．５ミクロンから約２０ミクロン（約１ミクロンから約５ミクロンなどの）厚さを有している。厚さは、超伝導層１４に関連した望ましい定格電流を可能とすべく取られている。
【００４３】
超伝導層１４は、保護層１５に覆われている。保護層１５もキャッピング層及び安定化層を含んでよい。これらは、一般的に、界面の抵抗を下げ、超伝導体の使用中の焼損のリスクを減少させるために設けられている。より具体的には、保護層１５により、冷却が失敗したり、故障により臨界電流密度を超えた場合に、超伝導層１４に沿って電荷が連続して流れることが容易になる。そのような場合、超伝導層１４は、超伝導状態から変化し、抵抗を持つようになる。典型的には、貴金属又は貴金属合金がキャッピング層１５のために用いられる。貴金属は、保護素材として、金、銀、白金及びパラジウムを含みうる。保護層１５を蒸着するために、ＤＣマグネトロンスパッタリング等の物理的蒸着法を含む様々な技術を用いることができる。
【００４４】
選択的に、安定化層（図示せず）を超伝導層１４上に設け、特に金属保護層１５に設けて金属保護層１５と直接接触させることができる。安定化層は、厳しい環境条件及び超伝導のクエンチに対する安定性を向上させるための追加的な保護層又は分路層である。安定化層は、例えば、熱伝導性及び電気伝導性である。安定化層は、様々な厚膜及び薄膜の形成技術のいずれか（例えば、あらかじめ形成された銅のストリップを、はんだ等の中間の結合材料を用いることにより超伝導テープに重ね合わせる）により形成される。他の適当なプロセスには、物理的蒸着（典型的には蒸発又はスパッタリング）及び湿式化学的プロセス（化学めっき、電気めっき等）が含まれる。これに関して、層１６は、銅を蒸着するためのシード層として機能しうる。
【００４５】
保護層１５の厚さは、例えば、１００ｎｍと３００ｎｍの間である。保護層は、電極に結合するのに適している（例えば、少なくとも部分的に金銀合金等の導電部材を含んでいる）。
【００４６】
一実施形態では、例えば、緩衝層は、ＣｅＯ２素材を含む。超伝導物質１４は、ＹＢＣＯであり、保護層１５は、銀金合金である。
【００４７】
しかしながら、緩衝素材、超伝導物質又は保護素材として他の物質を考えることもできる。上で述べた素材は、全ての実施形態においてそれぞれの素材として用いることができる。
【００４８】
図３に、限流器４の断面図の詳細を示す。基板６及び超伝導部８を含む層構造が、例えば銀を含む電極１６を介して端子２に電気的に接続されている。一点鎖線Ｓは、例えば、構造全体の対称軸Ｓである。電極１６は、端子部材２の一部と考えることができる。端子２は、例えばインジウムを含有するはんだ材料１２で接点バー１０にはんだ付けされている。接点バー１０は、例えば、銅のバーである。図３に示す詳細の左側には、同様の接点バー、はんだ、端子及び電極を想定することができる。故障電流が生じていない通常の状況では、電流は、抵抗なしで超伝導部８、９を介して接点バー１０、１１の間を流れる（図１を参照）。このことは、例えば、使用されている超伝導物質の臨界温度Ｔｃ未満に限流器４、５を冷却することにより達成される。
【００４９】
限流器４、５の各々について臨界電流Ｉｃは互いに異なっていてもよい。これは、実際の超伝導物質と周囲の要素（例えば、保護金属層１５、電極要素２、１６、はんだ１２など）との間の接触抵抗のためだけでなく、超伝導物質それ自身の非一様性及び製造のされ方の相違のためである。原理上は、限流装置１を形成する異なる限流器４、５でわずかに異なる超伝導物質が用いられうる（図１を参照）。ＳＦＣＬ４、５を介して電流をスウィープして流すことにより個々のＳＦＣＬの臨界電流Ｉｃを測定することができる。
【００５０】
個々の装置４、５の臨界電流により、２つの装置４、５の復帰時間に変動が生じうる。装置の動作に電流が制限される事象が生じた場合、故障の解消と常伝導すなわち通常の伝導状態から超伝導状態への変化との間に経過した時間間隔として復帰時間ｔｒを定義することができる。限流器又は限流装置における復帰時間にほとんど又は全く変動がないことが一般的に望ましい。図１に示す実施形態では、例えば、第１の装置４と第２の装置５についての復帰時間の相違は、一方では、第１の基板６と超伝導部８の幾何学的な関係を変化させることにより、及び／又は、他方では、基板７と超伝導部９の幾何学的な関係を変化させることにより補償される。例えば、これは、それぞれの基板の表面積と超伝導部がそれぞれの基板に熱的に結合されている結合表面積が特定の比を持つことにより達成することができる。
【００５１】
図４に、基板６上に配置された超伝導部８を備えた層構造を上面図で示す。図４に示す構成では、基板６と超伝導ストリップ又はプレート８は共に共通の長さＬを持つ。しかしながら、超伝導ストリップ８の幅Ｗ８と基板６の幅Ｗ６は異なっている。超伝導ストリップ８の幅Ｗ８は、基板６の幅Ｗ６よりも小さい。結果として、基板６の表面積Ａ６＝Ｗ６×Ｌは、超伝導部８により覆われている基板の面積Ａ８＝Ｗ８×Ｌよりも大きい。後者の面積Ａ８を結合表面積と称する。超伝導部８の全体が基板プレート６上に位置している場合、結合表面積Ａ８は、超伝導部８の表面積に対応することが理解される。
【００５２】
例えば、図１の実施形態における第１及び第２の限流器４、５の復帰時間を整合させるために、対応する基板の幅Ｗ６、Ｗ７が異なりうる。そして結果としてそれぞれの面積Ａ６、Ａ７が異なりうる。例えば、図１の実施形態において、下側に示す基板７は、上側に示す基板６よりも幅が広い。出願人の研究によると、超伝導ストリップ又はプレートよりも幅が広い基板を持つことにより復帰時間を減少させることができる。これは、超伝導ストリップをこえた面積で延在する基板はヒートシンクとして作用しうるためである。すなわち、例えば、超伝導ストリップの動作温度又は局所的な温度が臨界温度よりも高く、あるいは超伝導物質に流される電流が臨界電流よりも大きいならば、抵抗を持った物質を流れる電流に起因して熱が生じうる。これらの状況で、熱エネルギーは、超伝導特性を再び得るためには、散逸される必要があるのである。
【００５３】
一方、基板６、７の幅Ｗ６、Ｗ７を増加させることにより、熱が良好に散逸されるため、復帰時間を減少させることができる。一般的には、基板の質量が大きいほど、その熱容量は大きい。常伝導状態にある超伝導ストリップ８により発生された熱は、基板６内に入り、基板素材に伝達され、その表面で冷媒流体の沸騰を生じさせる。例えば、周囲の冷媒と接触している基板の表面積が大きいと、小さな基板よりも良好に超伝導体８から熱を運び去る。他方では、幅Ｗ６、Ｗ７を互いに変化させることにより、限流装置１内の全ての限流器４、５について一様な復帰時間を得ることができる。
【００５４】
超伝導層すなわち超伝導部と、下層の基板との間の幾何学的な関係を変化させ又は適合させるための様々な選択肢がある。図５に復帰時間が所定範囲内となるように調整するために用いることができる様々な幾何学的な構成を示す。所定範囲とは、限流装置を動作させる際に各限流器にとって許容可能な公差に対応しうる。
【００５５】
図５では、簡単化のために、基板は、共通の参照符号６で示され、超伝導部は、参照符号８で示されている。図５は、第１及び第２の電極２、３を示す上面図である。左から右に向かって、超伝導ストリップ８と基板６の間の空間的又は幾何学的な関係についての５つの例示的な幾何学的構成を示す。
【００５６】
４Ａは、基板６及び超伝導部８が矩形のストリップ状の形状を有する限流器の実施形態である。基板６の幅Ｗ６は、超伝導部８の幅Ｗ８よりも大きい。したがって、基板６は、例えば、装置４Ａを取り囲みうる冷却液内へと超伝導部８から熱を散逸させるように構成されている。基板プレート６が広いため、超伝導ストリップ８から熱を効率的に運び去るための核沸騰を容易とすることができる。
【００５７】
４Ｂは、基板（見えない）及び超伝導層すなわち超伝導部８が同一の形状を有する装置を示している。図５に示す図では、Ｗ６がＷ８（図示せず）と等しいため、超伝導部８が基板を完全に覆っている。
【００５８】
４Ｃ及び４Ｄは、基板が隙間１７により互いに隔てられた２つの部分６Ａ、６Ｂを持つ限流器４Ｃ、４Ｄの実施形態を示す。隙間１７には、上側及び下側の端子２、３に電気的に結合された超伝導部８が架け渡されている。基板部６Ａ、６Ｂの間の間隔Ｄ１、Ｄ２を長さＬに沿って変化させることにより、熱散逸特性が十分に変化する。したがって、隙間間隔Ｄ１、Ｄ２を変化させることにより、生じる復帰時間も変更することができる。
【００５９】
限流器４Ｅは、上に２つの平行な超伝導ストリップ８、９が配置された１つの基板６Ｅを有する。基板６の端部から超伝導部すなわち超伝導ストリップ８、９への間隔Ｅ１が熱散逸特性に影響を及ぼしうることを示すことができるため、基板６Ｅの端部と超伝導部８、９の間の間隔Ｅ１、Ｅ２を変化させることにより、復帰時間を変化させることができる。
【００６０】
４Ｆ及び４Ｇは、基板６の幅Ｗ６が２つの端子２、３の間で基板の長手方向の延在部に沿って変化している実施形態である。４Ｆは、４Ｃ及び４Ｄと同様の幾何学的部分を持ち、２つの部分６Ａ及び６Ｂを接続する第３の基板部分６Ｃを有する。６Ｃは、超伝導ストリップ８により覆われているため、図では見えない。基板全体６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、一体であり、端子２、３の間で超伝導ストリップ８を支持している。
４Ｇでは、基板６は、複数の隙間１７を形成し冷媒液体と接触する基板の全面積を変化させる複数の切欠きを有する。したがって、基板６は、超伝導部から横方向に延在する複数のフィン３３を有する。隙間１７の数、すなわちフィン３３の数をそれぞれ変化させることにより、基板の熱容量を変化させることができ、したがって、冷却特性を変化させることができる。結果として、限流器４Ａから４Ｇの復帰時間は基板を変化させることにより調整することができる。また、フィン３３の幾何学的形状は、基板６の熱散逸特性に影響しうる。
【００６１】
一般に、基板６は、不規則な形状を有し、特に、限流装置内の異なる限流器ごとに変化しうる。
【００６２】
本開示による限流装置は、復帰時間を調整し又は変化させるために上で説明した複数の幾何学的形状の任意の組合せを持ちうることが理解される。複数の実施形態において、限流装置内で構成上の選択肢４Ａから４Ｇのうちの１つが用いられる。
【００６３】
図６に別の限流器の概略的な断面図を示す。図５においては、概して、基板６の超伝導ストリップ８に面する表面積を変化させたが、図６は、基板６の厚さＴ６が変化していることを示している。この場合も、超伝導部８は、第１及び第２の端子２、３の間に電気的に結合されている。基板６の長さＬに沿って、基板の厚さＴ６は変化する。例えば、ある限流器から他の限流器へと基板６の厚さを変化させることにより、基板６の熱散逸特性を変化させることができ、復帰時間を互いに調整することができる。一般に、基板６の質量は、厚さと横方向の拡がりに依存する。同様にして、基板６の熱容量は、質量に依存し、間接的に復帰時間は、基板６の３次元形状により変化する。
【００６４】
図７に、図１に示す例にすいて限流装置を製造するための方法のフローチャートを示す。本方法は、図１も参照して説明する。
【００６５】
そのような装置を製造するための第１の方法ステップＳ１において、複数の限流器４、５が第１及び第２の端子２、３の間に配置される。限流器４、５は、各々が、基板表面積及び基板厚さを有する基板６、７を有しうる。限流器４、５は、さらにそれぞれの基板６、７上に配置された超伝導部８、９を有し、超伝導部８、９は、基板６、７に熱的に結合されていることにより、基板６、７の結合表面積を覆っている。上で説明したように、様々な効果により（例えば、超伝導物質の非一様性、端子に向かう接触抵抗、あるいは他の理由により）様々な限流器４、５の臨界電流は、互いに等しい必要はない。
【００６６】
選択的なステップＳ２では、超伝導部８、９を第１及び第２の端子２、３に電気的に結合する。超伝導部８、９は、各々が、特定の臨界電流値を持ちうる。
【００６７】
最後に、ステップＳ３において、基板表面積、基板の厚さ及び／又は結合表面積が、臨界電流値に応じて適合される。これにより、個々の限流器４、５の復帰時間における相違が補償されうる。特に、基板表面積、基板の厚さ及び／又は結合表面積を、調節し、調整し、変化させ又は適合させることにより、復帰時間における相違を補償しうる。
【００６８】
超伝導部８、９及び結合された基板６、７の間の幾何学的関係を調整すると、動作温度、限流器の数、層の厚さ及び限流装置１のための他の動作パラメータが考慮され検討される。
【００６９】
ＳＦＣＬ装置及びアレイの製造のための準備は、個々の装置についての臨界電流値を得るためのラベリングステップ又は測定ステップでありうる。
【００７０】
図８に、限流装置における超伝導特性を示す模式図を示す。図８Ａにおいて、電流の関数として、限流器における一例としての超伝導部の抵抗値を表す曲線Ｒ１を示す。模式図は、任意単位（ａ．ｕ．）で示す。電流が超伝導部の超伝導物質を流れたならば（例えば、図１を参照）、抵抗はゼロである。しかしながら、電流が臨界電流Ｉｃを超えたならば、超伝導物質はクエンチし、常伝導状態に陥る。これが生じた場合、限流器を流れる電流が受ける抵抗は、増加する。したがって、故障電流は、限流器により抑制される。これが生じた場合、中間層１３、超伝導層１４及び金属保護層１５（例えば、図２を参照）は、過熱する。結果として、温度は、非超伝導状態の抵抗値により増加する。
【００７１】
図８Ｂに、故障電流現象が発生した際の超伝導部内の又は超伝導部における温度Ｔのz時間ｔ依存性を示す。高Ｔｃ物質が用いられた場合、通常１１０ケルビンよりも低い温度で超伝導状態になる。したがって、液体窒素等のような低温流体を冷却流体として用いることができる。大きな故障電流により、抵抗値又は抵抗率が「常伝導状態」となり、温度が１１０ケルビンより十分に高温の最大値に（すなわち、超伝導状態の臨界温度Ｔｃより高温に、そして冷却流体の沸点より高温に）上昇する。冷却流体は、沸騰し、限流器から熱を奪い去る。熱伝達を良好にするためには、以下で述べるように、膜沸騰よりも核沸騰が好ましい。特に、超伝導部及び基板を取り囲む冷却流体の働きにより、しばらくして比較的早く温度が減少し、臨界温度Ｔｃに到達する。その時点で、再び超伝導状態となる。装置の復帰時間を故障電流現象後の最大温度Ｔｍと超伝導状態への転移（すなわち、Ｔｃ未満の温度）との間の時間として定義することができる。復帰時間ｔｒが比較的短いことが一般には望ましい。
【００７２】
図９から図１２に、基板及び超伝導層（すなわち超伝導部）の特定の幾何学的パラメータのＳＦＣＬ装置の復帰時間への影響又は効果を示す。
【００７３】
図９に、限流器の一実施形態の詳細を斜視概略図で示す。図９では、装置が対称に形成されているため、限流器の半分のみを示す。一点鎖線Ｓとして対称軸Ｓを示す。限流器は、幅Ｗ６を有する基板６及び基板６上に位置し幅Ｗ８を有する超伝導ストリップ８を有する。図９に示す構成では、超伝導ストリップ８は、超伝導電極層１６を介して、電極２Ａ、２Ｂにより銅の接点バー１０に結合されている。超伝導ストリップ８は、基板６上に対称に位置している（すなわち、図９に示す構成では、基板の表面の重なり部の左右は、ΔＷ＝０．５×（Ｗ６−Ｗ８）に等しい）。図示した実施形態では、超伝導部８は、基板６上に対称的に位置し、中央の超伝導部８の両側におけるΔＷは等しい。配置が対称的であるため、一様な冷却を達成することができる。この場合、どのような熱的な及び／又は機械的な応力も当方的に分散される。したがって、比較的ロバストなシステムが形成される。
【００７４】
出願人は、研究により、ΔＷを増加させることにより、復帰時間ｔｒを減少させることができることを示した。図１０に、復帰時間ｔｒをΔＷの関数として示した模式図を示す。図１０における曲線から、復帰時間ｔｒが基板６が超伝導層より幅広い場合に劇的に減少することが見て取れる。ΔＷをさらに増加させると、復帰時間ｔｒは、漸近極限に近づいていく。一般に２つの領域を特定することができる。ΔＷが１０ｍｍよりも小さな第1の領域ＦＢとΔＷが１０ｍｍよりも大きな第２の領域ＮＢである。後者のＮＢでは、復帰時間ｔｒは、飽和している。一般に、基板６が大きければ大きいほど、放熱体としてのヒートシンクとしての効果はより大きい。より、具体的には、基板６の熱容量が大きいほど、そして基板６と超伝導部８との間の熱的結合が弱いほど、核沸騰が生じる可能性が高くなる。
【００７５】
核沸騰は、基板６の表面温度が、飽和した流体温度より高く、熱流束が臨界熱流束を下回る場合に生じる沸騰の形態である。核沸騰ＮＢは、膜沸騰ＦＢと比較して効率的な熱伝達過程である。一般に、核沸騰は、超伝導体８及び／又は基板６から熱を散逸させるこの過程において好ましい。ΔＷが小さい（例えば１０ｍｍ未満）構成においては、膜沸騰ＦＢが支配的に発生する。この条件では、周囲の冷却流体の蒸気膜が発達することが可能であり、基板６から液体窒素などの冷媒流体への熱伝達は抑制される。図１０において、膜沸騰、核沸騰を表す領域は、それぞれＦＢ、ＮＢで示されている。
【００７６】
したがって、ΔＷを変化させることにより、第1に装置を冷却するためのより効率的な熱流束を得ることができ、復帰時間ｔｒは減少する。第２に復帰時間ｔｒを、ΔＷを変化させることにより調整することができる。
【００７７】
図１１に限流器の他の構成を示す。図１１に示す構成は、隙間１７により互いに隔てられた２つの部分６Ａ、６Ｂを有する基板を有している。この図面では、隙間の間隔すなわち幅は、Ｄ１７としている。本構成の他の部分は、図９に開示されているものと同様である。線Ｓは、基板部分６Ａ、６Ｂの対向する端部の間の間隔の中央を示しており、対称軸と呼ぶことができる。出願人は、研究により、間隔Ｄ１７（すなわち、隙間１７の寸法）を変化させることにより、復帰時間ｔｒが変化することを示した。図１２に、隙間がＤ１７＝１８ｍｍの大きさを持つことを仮定した場合に、ΔＷの関数とした復帰時間ｔｒの模式図を示す。この場合にも、復帰時間ｔｒは、ΔＷを増加させると共に減少する。膜沸騰領域ＦＢと核沸騰領域ＮＢを見て取ることができる。隙間１７は、２つの端子間に対称的に配置され、図１１には、１つの端子１０のみを明示的に示している。限流器の対称的な構成、とりわけ図示した構成における基板６、超伝導部８及び端子１０の対称的な構成により、熱的な分布が一様となることができ、したがって、装置がより良好に冷却され、耐久性が向上する。
【００７８】
図１２に示す復帰時間ｔｒの絶対値を図１０における復帰時間ｔｒと比較すると、隙間１７により復帰時間ｔｒの増加が生じることが分かる。
【００７９】
限流器の復帰時間を調節するための他の手段又は方策を考えることができる。図１３から図１６に、追加的な又は代替的なアプローチを示す。
【００８０】
図１３に、超伝導部８が２つの基板６Ａ、６Ｂの間に挟まれている構成を示す。超伝導部８を挟むことにより、両基板部分６Ａ、６Ｂは、両側からヒートシンクとして働くことができる。これにより、熱輸送がより良好となり、したがって、超伝導部８の冷却が良好となる。超伝導部８の横方向端部において、上側及び下側の基板部分により規定された隙間１７を設けることができる。基板部分６Ａ、６Ｂのサイズを変化させることにより、熱流束、ひいては復帰時間を調整することができる。
【００８１】
図１４に、超伝導部８が基板部分６上に位置した配置の斜視図を示す。基板６は、超伝導部８が位置する面から離れる向きに突出した複数のフィン１８を有する。これらのフィン１８により、基板６の熱散逸が良好となる。選択的に、追加の基板プレート１９を突出部すなわちフィン１８に位置させることにより冷媒流体が流通することができる複数の通路２０を形成することができる。
【００８２】
図１５に、基板６が機能性コーティング又は表面２１を有する構成を示す。例えば、超伝導部８と逆に面した第１の面は、冷却液体内に核沸騰を生じさせるように適合された粗さを有する。コーティング又は表面処理２１は、沸騰強化層でありうる。機能性層２１は、沸騰熱伝達係数及び臨界熱流束を増加させることができる。例えば、機能性層２１は、一実施形態において微細な小孔を含む。
【００８３】
図１６に、基板６に、基板６を基板プレート１９から隔てるスペーサ要素２２（例えば、ポスト、柱、ロッド）が設けられている構成を示す。図１６の右の図面に示すようなポスト、ロッド又は柱は、代わりに基板６の領域に配置される。スペーサ要素２２を化学蒸着技術を用いて形成してよい。複数の実施形態において、スペーサ要素２２は基板６及び基板プレート１９に金属素材ではんだ付けされる。選択的に、基板プレート１９は、核沸騰過程を促進すべく機能性コーティング又は表面２１（図示せず）を有することができる。
【００８４】
図１７に、複数の限流器を用いることができる限流装置１００を示す。限流装置１００は、バケツ形状の容器すなわち本体２３Ａ及び蓋体２３Ｂを有するハウジング２３を有する。ハウジング２３は、入口２６及び出口２７を有し、低温流体が冷媒流体３２としてハウジングの内部に入ることができる。ハウジングの内部には、故障電流制限装置２４が位置している。故障電流制限装置２４は、例えば、上であげた図面に示すような複数の限流器１を有している。複数の限流器１は、並列に配置され、選択的には、直列にも配置される。電流は、多くのワイヤ２９を介して端子２、３に供給される。ワイヤ２９は、蓋体２３Ｂを通過して延在し、例えば電気系統と結合されるソケット２８、３０内へと入る。端子２、３に結合するソケット間に結合されたシャント抵抗２５がある。限流装置１００は、装置１の固定部として用いられるシャフト３１を有している。
【符号の説明】
【００８５】
１  限流器
２、３  端子
４、５  限流器
６、７  基板
８、９  超伝導部
１０、１１  接点バー
１２  はんだ
１３  緩衝層
１４  超伝導層
１５  保護層
１６  電極
１７  隙間
１８  フィン
１９  基板プレート
２０  通路
２１  機能性
２２  ポスト
２３  ハウジング
２３Ａ  蓋体
２３Ｂ  本体
２４  限流器
２５  シャント抵抗
２６  入口
２７  出口
２８  ソケット
２９  ワイヤ
３０  ソケット
３１  シャフト
３２  冷却流体
３３  フィン
１００  限流装置
Ｄｉ  間隔
Ｗｉ  幅
Ｌｉ  長さ
Ｔｉ  厚さ
Ｓ  対称軸／面
Ａｉ  面積
Ｓｉ  方法ステップ
ｔｒ  復帰時間
Ｔｃ  臨界温度
Ｉｃ  臨界電流
ＦＢ  膜沸騰領域
ＮＢ  核沸騰領域
【図１】
2017530668.tif 000003
【図２】
2017530668.tif 000004
【図３】
2017530668.tif 000005
【図４】
2017530668.tif 000006
【図５Ａ】
2017530668.tif 000007
【図５Ｂ】
2017530668.tif 000008
【図６】
2017530668.tif 000009
【図７】
2017530668.tif 000010
【図８Ａ】
2017530668.tif 000011
【図８Ｂ】
2017530668.tif 000012
【図９】
2017530668.tif 000013
【図１０】
2017530668.tif 000014
【図１１】
2017530668.tif 000015
【図１２】
2017530668.tif 000016
【図１３】
2017530668.tif 000017
【図１４】
2017530668.tif 000018
【図１５】
2017530668.tif 000019
【図１６】
2017530668.tif 000020
【図１７】
2017530668.tif 000021
【国際調査報告】
2017530668.tif 000022
2017530668.tif 000023