▶ アドバンスド フュージョン システムズ エルエルシーの特許一覧
特表2024-513339平行電力線に伝送される過渡電磁障害から電気コンポーネントを保護する方法及び装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-25
(54)【発明の名称】平行電力線に伝送される過渡電磁障害から電気コンポーネントを保護する方法及び装置
(51)【国際特許分類】
H03H 7/09 20060101AFI20240315BHJP
【ＦＩ】
H03H7/09 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023557241
(86)(22)【出願日】2022-03-09
(85)【翻訳文提出日】2023-10-18
(86)【国際出願番号】 US2022019577
(87)【国際公開番号】W WO2022197509
(87)【国際公開日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】17/204,527
(32)【優先日】2021-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522296413
【氏名又は名称】アドバンスド フュージョン システムズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ビルンバッハ，カーティス エー．
(72)【発明者】
【氏名】カッペレッティ，ジョン アンソニー
【テーマコード（参考）】
5J024
【Ｆターム（参考）】
5J024AA01
5J024CA06
5J024DA22
5J024DA23
5J024DA33
5J024EA09
5J024FA04
(57)【要約】
電力システム内の同相の複数の隣接する平行電力線のグループ内の電力線上の有害なＥＭＩによって誘導される信号が、複数の電力線のうちの１つに接続されている電気コンポーネントに到達するのを防ぐための装置であって、この装置が、同相の複数の隣接する電力線を受け入れるための複数の穴を含むディスク状構造を有する少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子を含み、各ディスク状構造が、複数の平行電力線すべての直径よりも大きな外径を有し、導電性インピーダンス遷移素子と複数の電力線の隣接部分との間にインピーダンスの不整合を意図的に生じさせる。インピーダンスの不整合により、導電性インピーダンス遷移素子が、有害なＥＭＩによって複数の電力線に誘導された信号の高周波成分の反射を生じさせ、高周波成分は反射されて熱として放散される。
【選択図】図３０
【選択図】図３０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電、送電、及び配電システム内の同相の複数の隣接する平行電力線のグループ内の１つまたは複数の電力線上の有害なＥＭＩによって誘導される電気信号が、前記複数の平行電力線の１つに接続されている電気コンポーネントに到達するのを防止するための装置であって、少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子を含み、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス素子は、前記同相の複数の隣接する電力線のうちの１つを受け入れて取り囲むように寸法決めされ、互いに離間した複数の穴を有するディスク状構造を含み、前記ディスク状構造は前記複数の平行電力線すべての直径よりも大きい外径を有し、前記導電性インピーダンス遷移素子と前記複数の電力線の隣接部分との間にインピーダンスの不整合を意図的に生じさせ、
前記インピーダンスの不整合により、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子が、有害なＥＭＩによって前記複数の電力線に誘導された信号の高周波成分の反射を生じさせ、
前記高周波成分が反射され、熱として放散される、前記装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つの導電性遷移素子が、２つの隣接する平行電力線を受け入れるための２つの中央穴を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記インピーダンスの不整合の大きさが、周波数に依存し、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子から、前記誘導される過渡電磁信号の前記不要な高周波スペクトル成分を反射させながら、前記誘導された過渡電磁信号の低周波スペクトル成分が、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子を通過できるようにする、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子のうちの１つまたは複数が、全体的または部分的にフェライト材料で構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子のうちの１つまたは複数が、２つ以上の異なるフェライト材料から構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子の前記外径と前記複数の電力線の前記直径との比が、約１．５：１から１００：１の範囲内である、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子の前記直径と前記複数の電力線の前記直径との前記比が、好ましくは約２：１から８０：１の範囲内である、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子のそれぞれが、第１の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）及び第２の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）を含み、前記第１の部分（ｐａｒｔ）及び前記第２の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）のそれぞれが複数の締結ハブを含み、前記締結ハブのそれぞれが前記電力線を受け入れるためのノッチを有し、前記第１及び前記第２の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）の前記締結ハブが前記電力線に取り付けられたときに前記第１及び前記第２の部分（ｐａｒｔ）を共に固定するために互いに締結される、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子の前記締結ハブが、前記複数の電力線に切り込み、それによって前記導電性インピーダンス遷移素子を前記電力線に固定するように適合された切開素子を支持する内面を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項10】
前記第１の部分（ｐａｒｔ）及び第２の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）の前記複数の締結ハブがそれぞれ、複数の半円筒部分及び足部分を含み、前記第１の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）の前記足部分がラチェット素子を有し、前記第２の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）の前記足部分が、前記ラチェット素子と一致する特徴を有するレセプタクルを有し、前記第１及び前記第２の部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）が互いに固定されることを可能にする、請求項８に記載の装置。
【請求項11】
発電、送電及び配電システムの等位相の複数の平行電力線のグループの電力線に結合されたコンポーネントを有害なＥＭＩから保護する方法であって、前記電力線の直径よりも大きい直径を有する少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）を、前記電力線の延長された長さと前記コンポーネントとの間の位置で前記等位相の電力線すべてに取り付けることによって、意図的にインピーダンスの不整合を生じさせることを含み、
前記ＣＩＴＥと前記電力線の前記直径の差異により、前記２つ以上の導電性インピーダンス遷移素子と前記電力線の隣接部分との間にインピーダンスの不整合が意図的に引き起こされ、前記インピーダンスの不整合により、前記有害なＥＭＩによって前記電力線に誘導された信号の高周波成分が、前記複数の導電性インピーダンス遷移素子のペアの間に形成された減衰共振器によって反射され放散する、前記方法。
【請求項12】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子の前記直径と、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子が取り付けられる前記電力線の前記直径との比が、約１．５：１から１００：１の範囲内である、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子の前記直径と、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子が取り付けられる前記電力線の前記直径との前記比が、好ましくは約２：１から８０：１の範囲内である、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子がディスクの形状に形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子が、減衰共振器を形成する少なくとも１つのペアに配置された複数の導電性インピーダンス遷移素子を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
発電、送電、及び配電システム内の同相の複数の隣接する平行電力線のグループ内の１つまたは複数の電力線上の有害なＥＭＩによって誘導される電気信号が、前記複数の平行電力線の１つに接続されている電気コンポーネントに到達するのを防止するための装置であって、少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子を含み、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子が、上部及び下部を含むディスク状構造を含み、前記上部及び前記下部の少なくとも一方が、前記同相の複数の隣接する電力線を受け入れるためのさらなるノッチを含む、インサートを受け入れるためのノッチを含み、前記ディスク状構造が、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子と、前記複数の電力線の隣接部分との間にインピーダンスの不整合を意図的に作り出すために、前記複数の平行電力線のすべての直径よりも大きい外径を有し、
前記インピーダンスの不整合により、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子が、有害なＥＭＩによって前記複数の電力線に誘導された信号の高周波成分の反射を生じさせ、
前記高周波成分が反射され、熱として放散される、前記装置。
【請求項17】
前記インサートが多角形の形状であり、前記インサートの前記ノッチが、前記少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子の前記上部及び前記下部のうちの一方の対応するノッチと一致する、請求項１６に記載の装置。
【請求項18】
前記導電性インピーダンス遷移素子の前記ディスク状構造が、第１の厚さを有する半径方向外側部分と、前記第１の厚さより小さい第２の厚さを有する半径方向中間部分とを有し、前記構造は、プラスチック及びガラス繊維素材のうちの１つから構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項19】
前記導電性インピーダンス遷移素子の前記外側部分が、導電性材料でコーティングされている、請求項１８に記載の装置。
【請求項20】
前記導電性材料が、銅及びニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項21】
前記導電性インピーダンス遷移素子の前記中間部分が、高透磁率の材料でコーティングされている、請求項１８に記載の装置。
【請求項22】
前記高透磁率の材料がミューメタルである、請求項２１に記載の装置。
【請求項23】
前記高透磁率の材料が高純度鉄である、請求項２１に記載の装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年３月１７日に出願された米国特許出願第１７／２０４，５２７号（‘５２７出願）の優先権及び利益を主張するものであり、共通譲渡され同時係属中の、２０１８年８月３０日に出願された米国特許出願第１６／７７３，４１８（‘４１８出願）の一部継続出願であり、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年３月１７日に出願された米国特許出願第１７／２０４，５２７号（‘５２７出願）の優先権及び利益を主張するものであり、共通譲渡され同時係属中の、２０１８年８月３０日に出願された米国特許出願第１６／７７３，４１８（‘４１８出願）の一部継続出願であり、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、自然発生的にまたは人為的に発生し得る電磁パルスなどの過渡電磁障害を含む有害なＥＭＩから電子機器（電気コンポーネント（ＥＣ））を保護するための方法及び装置に関する。
定義
コンポーネント：個別の電気または電子素子、または定義された回路またはシステムに接続された複数のその素子。
定義
コンポーネント：個別の電気または電子素子、または定義された回路またはシステムに接続された複数のその素子。
【0003】
導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）：導体に結合され、導体に対して直径が急激に増大する導電性素子。
【0004】
減衰共振器：導体上に間隔をあけて配置された２つのＣＩＴＥ素子またはＣＩＴＥ素子のクラスタ。電磁信号の高周波成分がＣＩＴＥ素子間で往復反射し、信号が熱として消散するまで反射が継続する。ＣＩＴＥ素子間の間隔は、選択された周波数帯域の電磁信号が衝突せず、建設的干渉を介して追加されるように選択される。
【0005】
電磁攻撃：一部の電気または電子機器またはシステムに、そのシステムにおける損傷、混乱、または混乱を引き起こす目的で、有害なＥＭＩ信号が意図的に加えられるシナリオ。
【0006】
電磁干渉（ＥＭＩ）：電磁放射線、それを電気系統で受けると、伝達される信号またはその系統に結合された機器に干渉する可能性があるため、望ましくない。ＥＭＩは、本明細書では、以下に定義される多数のサブタイプを包含する広範な用語として定義される。
【0007】
電磁パルス（ＥＭＰ）：通常５ナノ秒未満という立ち上がり時間が速い電磁放射線の有害な過渡バーストであり、潜在的に損傷を与える電流及び電圧サージを発生させる可能性がある（したがって、有害なＥＭＩのサブセットとみなされ得る）。一般的なＥＭＰ強度は、数万ボルト／メートル程度である。ＥＭＰは、核爆発（ＮＥＭＰ、立ち上がり時間は通常５ナノ秒未満）、またはコロナ質量放出など、突発的な電磁場の揺らぎを発生させる非核発生源（ＮＮＥＭＰ、立ち上がり時間は通常５ナノ秒未満）によって発生し得る。
【0008】
電磁的脅威：システムの損傷、混乱、または混乱を引き起こす目的で、電気または電子機器またはシステムに対して、有害で意図的な電磁信号が使用される可能性がある状況。
【0009】
異常電磁パルス：ＵＳ８，３００，３７８で以前に定義されている、本明細書に記載されているさまざまな電磁脅威をすべて包含するＥＭＰのクラス。異常なＥＭＰは、核爆発から生じる過渡パルス（ＮＥＭＰ）、電力系統のコンポーネントに到達して動作不能にするのに十分な強度の非核電磁パルス（ＮＮＥＭＰ）、または太陽嵐からのコロナ質量放出の結果として生じる地磁気誘導電流（ＧＩＣ）を含む。
【0010】
有害なＥＭＩ：電磁干渉、それを電気系統で受けると、その系統に結合されている電気機器、例えば、これらに限定されないが、発電機、電子回路基板及び変圧器などが損傷する、または動作不能になる可能性が高くなる。この干渉は、パルスまたは連続放射である可能性がある。
【0011】
高高度電磁パルス（ＨＥＭＰ）：これもＮＥＭＰのサブセットである。ＨＥＭＰは、核兵器が地表の上空（大気圏外）で爆発したときに発生し、大気と相互作用して強力な電磁エネルギー場を生成するガンマ線を生成する。この電磁エネルギー場は、外部に放射されるため人体には無害だが、回路には、落雷に似ているが落雷よりもはるかに迅速に損傷を与える影響を与える過負荷がかかる可能性がある。
【0012】
高透磁率：高透磁率は、本明細書では１×１０－３μ（Ｈ／ｍ；絶対透磁率）（＞１０００μ／μ０（相対透磁率））以上の透磁率として定義される。
【0013】
意図的電磁干渉（ＩＥＭＩ）：対象となる電気系統に悪影響を与えるように意図的に（人為的に）生成される電磁干渉。この干渉は、パルスまたは連続放射である可能性がある。
【0014】
狭帯域幅ＥＭ信号：中心周波数の２５パーセント以下の帯域幅を有するＥＭ信号。
【0015】
核電磁干渉（ＮＥＭＩ）：核装置の爆発によって発生し、初期立ち上がり時間が３ナノ秒未満である電気干渉。ＮＥＭＩは、立ち上がり時間の速い電磁パルス（以下に定義）と、立ち上がり時間が遅く持続時間の長い放射線を含む。これは通常、電磁パルス（ＥＭＰ）として知られている（上記参照）。
【0016】
位相線：互いに隣接して配置され、単相または多相電力線の同じ位相を伝送する２つ以上の導体。
【0017】
電力線：複数の同期された発電源を含む電力網を含む発電、送電、または配電システム。より具体的には、電力線は、３つの別個の導体を有する「三相線」を含むことができ、各導体は、他の導体と位相シフトした関係で電力信号を伝送する。第４の導体は中性であり得る。
【0018】
無線周波数（ＲＦ）：数キロヘルツから数テラヘルツの範囲の、スペクトルの無線部分の電磁放射及び信号。
【0019】
発生源領域電磁パルス（ＳＲＥＭＰ）：核電磁パルス（ＮＥＭＰ）のサブセット。ＳＲＥＭＰは、低高度（大気圏内）の核爆発によって生成される。有効な正味の垂直電子流は、大気中と地面の電子の非対称堆積によって形成され、この電流の形成と減衰により、電流に垂直な方向に電磁放射のパルスが放出される。低高度爆発による非対称性は、下方に放出された電子の一部が地表の上部ミリメートルに捕捉される一方で、その他の電子は上方及び外側に移動して大気中を長距離移動し得、イオン化と電荷分離を引き起こすために発生する。高高度での爆発では、大気の密度勾配により、より弱い非対称性が存在する可能性がある。
【0020】
システム生成ＥＭＰ（ＳＧＥＭＰ）：ＳＧＥＭＰは、機器の筐体内で反射したエネルギーの結果として発生する特別なクラスのＥＭＰ信号である。通常、ミサイルに関連し、ミサイル内で見られるが、他の場所でも発生する可能性がある。これは、ＥＭＰ放出の二次的な形式であるという点でユニークである。
【0021】
超高帯域幅ＥＭ信号：信号の中心周波数の７５パーセント以上の帯域幅を有するＥＭ信号。
【0022】
ＮＥＭＰ、ＨＥＭＰ、ＳＲＥＭＰ、ＳＧＥＭＰなどはすべて、核装置の爆発（核分裂、核融合、熱核融合）によって発生する電磁パルスであることに留意する。いずれも、通常５ナノ秒未満の非常に速い立ち上がり時間が特徴であり、立ち上がり時間がサブナノ秒の範囲になる場合もある。これらすべてのＥＭＰタイプは、非核ＥＭＰクラス（ＮＮＥＭＰ）と同様に、通常数キロヘルツから数ギガヘルツの範囲にある非常に広いＲＦ帯域幅に代表されるパルスを発生させる。さらに、スペクトルのこの部分にわたる、いかなる個々の周波数での信号レベルも均一ではないが、エネルギーの大部分は約２００メガヘルツ未満に位置していることに留意する。これらの境界は固定されておらず、そのパルスの発生の瞬間に存在するいくつかのパラメータによって決定される。
【背景技術】
【0023】
特定の事象が発生すると、電力インフラに極めて壊滅的な影響を及ぼす可能性のある電磁放射線が発生する可能性があることがよく知られている。この広範なカテゴリーの電磁放射線に対して本明細書で使用される用語は、「有害な電磁干渉（ＥＭＩ）」である。核兵器及び同様の破壊技術の拡散に関する懸念を考慮して、核爆発（ＮＥＭＩ）によって放出される有害なＥＭＩの強力なバーストの影響を調査する研究が行われてきた。研究によると、核爆発は非常に速い立ち上がり時間（５ナノ秒未満程度）で電磁パルス（ＥＭＰ）のバーストを発生させ、その後、信号のより遅く長く持続する部分を伴うことが示されるが、それは長時間持続することがあり、時には数分に及ぶことがある。核によって発生するＥＭＰパルスの最終的な形状を決定する主な要因の１つは、核が爆発する高度である。一般的なＥＭＰ強度は、数万ボルト／メートル程度である。これと比較して、近くのレーダーが２００ボルト／メートル、通信機器が１０ボルト／メートル、及び一般的な大都市圏の環境が０．０１ボルト／メートル程度である。Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＦＣＣ）のガイドラインでは、この種の放射に対して、送電サイトの敷地境界線の端で０．５ボルト／メートルの制限を義務付けていることにも留意されたい。
【0024】
電気機器にとって脅威となるＥＭＰの特性には、非常に速い立ち上がり時間、非常に短いパルス幅、及び広い周波数スペクトルの信号を発生させる電場振幅などがある。導電構造体へのＥＭ結合には３つの基本機構、すなわち、線状導体の基本機構である電気誘導、導電構造体が閉ループを形成するときの主要機構である磁気誘導、及びアース（すなわち物理的な惑星）を介した信号伝達がある。電気的過渡現象による機能損傷の影響を受ける可能性のある装置には、能動電子装置、受動電子コンポーネント、半導体装置、スクイブ及び発火装置、メーター、ならびに電源系統、ケーブル、送電網スイッチング素子及び配電素子が含まれる。デジタル処理システム、メモリユニット、誘導システム、及び配電系統では、動作上の混乱及び障害が予想され得る。障害機構には、絶縁破壊、熱影響及び相互接続、スイッチング、変圧器及び発電機の故障が含まれる。
【0025】
あらゆるタイプの核ＥＭＰのスペクトルとエネルギー分布は、主に大気中で爆発が起こる高さに依存する。地表から４０ｋｍ以下で発生する爆発は大気圏内爆発と呼ばれ、発生源領域電磁パルス（ＳＲＥＭＰ）を生成する。一方、地表から４０ｋｍ以上で発生する爆発は大気圏外爆発と呼ばれ、高高度電磁パルス（ＨＥＭＰ）を生成する。ＳＲＥＭＰは、ガンマ線からの光子と大気中の分子との衝突によって生成される。これらの高エネルギーの光子は周囲の空気分子から電子を放出し、イオン化した空気分子を生成する。この莫大な電荷分離により、数十万ボルト／メートルにも達し得る強力な電場が生成され、５０００アンペアターン／メートルにも達し得る大きな関連磁場が発生する。図１９Ａは、例示的な１００キロトンの大気圏内爆発によって生成される例示的なＥＭＰ波形の経時的なグラフである。図１９Ａに示すように、ＳＲＥＭＰの波形（Ｅ１）の始まりは、約１ナノ秒で２５０ＫＶ／メートルに達し得る最大値まで上昇し、１０ナノ秒以内に約１０ＫＶ／メートルまで下降する非常に強力なパルスである。上で特定したシナリオでは、波形の第２の部分（Ｅ２）では、電場は１０ＫＶ／メートルでほぼ一定のままであり、爆発後の１０ナノ秒の標示から約１００μｓまで続く。爆発後約１００μｓで始まる波形の第３の部分（Ｅ３）では、電場は、１ミリ秒の標示までに１０ＫＶ／メートルから約ゼロに下降する。図１９Ｂは、ＳＲＥＭＰ波形の相対エネルギー対周波数のグラフである。示されているように、ＳＲＥＭＰ波形の周波数成分は１ＭＨｚ未満の周波数範囲にあり、スペクトル成分の大部分は１０ｋＨｚ未満にある。正確な電界強度、パルスの立ち上がり時間、持続時間は、装置の形状、装置の収量、爆発の高さ、爆発時の大気条件などの複数の要因の組み合わせに依存することに留意する。
【0026】
対照的に、ＨＥＭＰは高度４０キロメートル超で大気分子に吸収されるガンマ光子によって生成される。この吸収により、電子が地球の磁場によって磁力線の周りの螺旋経路に偏向され、電磁エネルギーを放射する。図２０Ａは、例示的な大気圏外爆発によって生成されるＥＭＩ波形の経時的なグラフである。示されているように、ＨＥＭＰの波形はＳＲＥＭＰの波形とは大きく異なる。５キロトンから１メガトンの範囲の装置の場合、この電子放射エネルギーは、数十キロボルト／メートルの範囲の大きくて多様な電界と、１０から３００アンペアターン／メートルの範囲の関連する磁場を生成する。ＨＥＭＰ波形の一部の継続時間はＳＲＥＭＰよりも長くなり、場合によっては数秒続くことがある。上述のように、波形の特定の部分の継続時間は、装置の形状、装置の収量、爆発の高さ、爆発時の大気条件などの多くの要因に依存する。図２０Ｂは、ＨＥＭＰ波形の相対エネルギー対周波数の概略グラフである。示されているように、エネルギーの約９０パーセントは１００ＫＨｚから１０ＭＨｚの範囲に含まれている。
【0027】
ＥＭＰ対雷
上述のように、本明細書に開示される装置及び方法は、速い立ち上がり時間の電磁パルス（ＥＭＰ）だけでなく、比較的遅い落雷を含む有害なＥＭＩからの保護を提供する。例えば、大気圏内の外延から発生するＥＭＰ（ＳＲＥＭＰ）は、立ち上がり時間が速く（通常はサブナノ秒）、パルス持続時間が短い（５００ナノ秒以下）。このＥＭＰは、通常１０ＫＶ／メートルから５００ＫＶ／メートルの範囲にあるが、これに限定されない、かなりの電場強度を有する。雷によって発生する電力線の電気パルスは、ＳＲＥＭＰパルスと同様に挙動するが、核により、または他の人為的手段により発生したＥＭＰよりも立ち上がり時間が遅く（通常約２０ナノ秒）、長いパルス幅を有する。この結果、低Ｑ値減衰共振器は、ＳＲＥＭＰまたは非核発生源からの過渡誘導信号を抑制する場合よりも、雷からの過渡誘導信号を抑制する効果が若干劣る傾向がある。しかしながら、さまざまな実施形態及び構成において減衰共振器のＱ値を調整することにより、どちらのタイプのＥＭＰが、特定の電力線において、より重大な脅威であると見なされるかに応じて、極めて短いＥＭＰ（ＳＲＥＭＰ）またはより長いパルスのＥＭＰ（例えば、雷）をターゲットとすることが可能である。
上述のように、本明細書に開示される装置及び方法は、速い立ち上がり時間の電磁パルス（ＥＭＰ）だけでなく、比較的遅い落雷を含む有害なＥＭＩからの保護を提供する。例えば、大気圏内の外延から発生するＥＭＰ（ＳＲＥＭＰ）は、立ち上がり時間が速く（通常はサブナノ秒）、パルス持続時間が短い（５００ナノ秒以下）。このＥＭＰは、通常１０ＫＶ／メートルから５００ＫＶ／メートルの範囲にあるが、これに限定されない、かなりの電場強度を有する。雷によって発生する電力線の電気パルスは、ＳＲＥＭＰパルスと同様に挙動するが、核により、または他の人為的手段により発生したＥＭＰよりも立ち上がり時間が遅く（通常約２０ナノ秒）、長いパルス幅を有する。この結果、低Ｑ値減衰共振器は、ＳＲＥＭＰまたは非核発生源からの過渡誘導信号を抑制する場合よりも、雷からの過渡誘導信号を抑制する効果が若干劣る傾向がある。しかしながら、さまざまな実施形態及び構成において減衰共振器のＱ値を調整することにより、どちらのタイプのＥＭＰが、特定の電力線において、より重大な脅威であると見なされるかに応じて、極めて短いＥＭＰ（ＳＲＥＭＰ）またはより長いパルスのＥＭＰ（例えば、雷）をターゲットとすることが可能である。
【0028】
従来の保護スキーム
電磁攻撃シナリオの大部分では、その攻撃で単一パルスより多いパルスが使用されることに留意されたい。この結果、保護スキームが実行可能であるためには、そのような保護スキームが実行可能な保護手段とみなされるために、複数回の連続電磁攻撃、場合によっては絶え間のない電磁攻撃に耐えることができなければならない。一部の保護スキームは単発または単発の可能性があるため、現在広く使用されているにもかかわらず、保護サービスには真の意味で適していない。
電磁攻撃シナリオの大部分では、その攻撃で単一パルスより多いパルスが使用されることに留意されたい。この結果、保護スキームが実行可能であるためには、そのような保護スキームが実行可能な保護手段とみなされるために、複数回の連続電磁攻撃、場合によっては絶え間のない電磁攻撃に耐えることができなければならない。一部の保護スキームは単発または単発の可能性があるため、現在広く使用されているにもかかわらず、保護サービスには真の意味で適していない。
【0029】
上述のように、核の提供（ＳＲＥＭＰ及びＨＥＭＰ）によって生成される有害なＥＭＩに加えて、電気及び電子機器は、非核電磁パルス、意図的な電磁バースト、コロナ質量放出（太陽嵐）及び雷雨などの他の事象によって損傷を受ける可能性がある。電気系統を有害なＥＭＩから保護するために、特定の対策が講じられている。例えば、ＥＭＰ及び雷などの有害なＥＭＩを抑制するための従来のシステム及び装置には、電子管保護装置、金属酸化物バリスタ及び他の固体装置、スパークギャップ、ならびにインダクタが含まれるが、これらに限定されない。
【0030】
電子管保護装置：本出願の発明者は、電気及び電子機器を前述の電磁的脅威のいずれかによる損傷から保護するための好ましい手段として、高速高出力冷陰極電界放出電子管を利用した保護手段を以前に開発した。この保護用冷陰極電界放出電子管は、Ｂｉｒｎｂａｃｈによる米国特許第８，３００，３７８号「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｒｏｍ ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｕｌｓｅｓ」に記載されている。このクラスの電子管装置のテストでは、パルス繰り返し率が５００キロヘルツを超える繰り返しパルスの用途での保護サービスに適していることが示されている。
【0031】
金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）：ＭＯＶは、静止状態で非常に高いインピーダンス（通常は１０ＭΩから１００ＭΩ）を示す固体装置であるが、これに限定されない。ある所定の閾値を超える電圧がＭＯＶの両端に印加されると、ＭＯＶはその内部インピーダンスを非常に低いインピーダンス状態に変化させる。これにより、ＭＯＶを使用して重要な回路素子の周囲の過電圧を分流することができる。このインピーダンスの変化が起こる速度は、そのＭＯＶの特定の設計と材料内容の関数である。ＭＯＶ装置の重大な制限は、ＭＯＶ装置が半導体であるため、基板の結晶構造に障害が発生すると修復できず、自己修復できないことである。前述のタイプの障害は、ＭＯＶの主な障害モードである。その結果、ＭＯＶを信頼して複数の過電圧状況に対する保護を提供することができなくなる。この制限にもかかわらず、ＭＯＶは現在公共事業で使用されている主なサージ抑制手段である。
【0032】
さらに、ほとんどのＭＯＶは、核爆発（ＮＥＭＰ）によるＥＭＰの抑制に役立つほど十分に速い立ち上がり時間（通常は約２０ナノ秒）を有さないため、ＭＯＶを指定する場合、特にＳＲＥＭＰのＥ１部分とＨＥＭＰの速い立ち上がり時間部分に留意する必要がある。速い立ち上がり時間（約２から５ナノ秒の立ち上がり時間）に適応した速い反応時間を含むＭＯＶであっても、通常サブナノ秒の立ち上がり時間を有するすべてのＥ１パルスに対して効果を発揮するには遅すぎる。この速度差により、保護動作が発生する前に壊滅的に大量のエネルギーが通過することになり、その結果、保護対象装置が故障し、場合によっては保護装置（ＭＯＶ）も故障する。したがって、ＭＯＶは一般にＮＥＭＰに対して効果がない。
【0033】
市場には、接続ワイヤの直径が０．１２５インチ（１／８インチ）未満であっても、５，０００アンペアを超えるパルスから保護する用途に適していると主張するＭＯＶがいくつかある。パルスが十分に短く、持続時間が１ナノ秒未満であれば、接続ワイヤは蒸発しない可能性があるが、現実世界の電磁攻撃シナリオでは、ワイヤが蒸発して装置が役に立たなくなる。このような装置の使用は、現実世界の電磁脅威に対する保護を提供するには不十分であることは、当業者には明らかであろう。
【0034】
その他の半導体装置：過渡現象抑制用途のために、その他にもさまざまな半導体装置が使用中または開発中であることに留意する。この例としては、窒化ガリウムアバランシェダイオードがある。これは、十分に堅牢なパラメータを含む高速立ち上がり時間スイッチングダイオードであり、特定の用途に応じて直列または並列でいくつかを一緒に使用すると、グループの速度は、相互接続と必須の平衡回路網によってもたらされる寄生インダクタンスと寄生容量によって、個々の装置の速度よりも遅くなる。関連するすべての半導体装置は、圧電効果に関連した結晶構造の破損により故障する可能性がある。このクラスの半導体装置は、前述したようにＭＯＶ装置と同じ故障モードの影響を受けやすい。
【0035】
スパークギャップ：スパークギャップは、有害なＥＭＩからの保護に使用されることがある、高速スイッチの形態である。敏感なコンポーネントの周囲の過電圧を分流するために、スパークギャップを配線する。閾値電圧は、スパークギャップの電極の間隔によって決まる。スパークギャップの問題は、それらを、ある所定の電圧で確実にトリガさせることである。さらなる問題は、一度発火するとスパークギャップの接触面が腐食により劣化し、電極間隔の変化を引き起こして、その後の発火事象では通常、スパークギャップが新品のときと同じ電圧で発火しないことである。スパークギャップには非常に高度なメンテナンスが必要であり、その使用は一般に実験室のパルスパワー実験に限定されている。配電及び送電業界のみで使用されるスパークギャップの別の形態は、「ホーン」と呼ばれることが多い、１セットの特に間隔を空けた湾曲したロッドである。立ち上がり時間の速いＥＭＰに対する保護には立ち上がり時間が遅すぎるが、ホーンは雷保護のための簡単なアプローチであることが示されており、広く使用されている。ホーンの主な欠点は、損傷しやすく、頻繁に交換する必要があることである。
【0036】
インダクタ：回路と直列に接続すると、高速な過渡信号を抑制できる。直列接続されたインダクタを保護装置として使用する場合の問題は、電気絶縁要件と、過熱することなく一定量の電流を処理する能力に関連するインダクタの導体の直径の許容差が非常に厳しいことである。一般に、直列インダクタだけでは、有害なＥＭＩ信号を適切に抑制できない。複数の反復パルスに耐えるインダクタの能力は、その設計、特に絶縁と熱定格の関数である。インダクタはエネルギーを消費するため、通常、余剰エネルギーがすぐに利用できる変電所でのみ使用される。
【0037】
したがって、前述の欠点を確実かつ効率的に克服することができ、有害なＥＭＩから電子機器を保護することができる方法及び装置が必要とされている。
【発明の概要】
【0038】
本開示は、発電、送電、及び配電システム内の同相の複数の隣接する平行電力線のグループ内の１つまたは複数の電力線上の有害なＥＭＩによって誘導される電気信号が、複数の平行電力線の１つに接続されている電気コンポーネントに到達するのを防止するための装置を提供する。この装置は、少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子を含み、この少なくとも１つの導電性インピーダンス素子は、複数の隣接する同相の電力線のうちの１つを受け入れて取り囲むように寸法決めされ、互いに離間した複数の穴を有するディスク状構造を含み、各ディスク状構造は複数の平行電力線すべての直径よりも大きい外径を有し、導電性インピーダンス遷移素子と複数の電力線の隣接部分との間にインピーダンスの不整合を意図的に生じさせる。インピーダンスの不整合により、導電性インピーダンス遷移素子は、有害なＥＭＩによって複数の電力線に誘導された信号の高周波成分を反射し、高周波成分は反射されて熱として放散される。
【0039】
本開示はさらに、発電、送電及び配電システムの等位相の複数の平行電力線のグループの電力線に結合されたコンポーネントを有害なＥＭＩから保護する方法を提供する。この方法は、電力線の直径よりも大きい直径を有する少なくとも１つの導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）を、電力線の延長された長さと素子との間の位置で等位相のすべての電力線に取り付けることによって、意図的にインピーダンスの不整合を生じさせることを含む。ＣＩＴＥと電力線の直径の差により、２つ以上の導電性インピーダンス遷移素子と電力線の隣接部分との間にインピーダンスの不整合が意図的に引き起こされ、このインピーダンスの不整合により、有害なＥＭＩによって電力線に誘導された信号の高周波成分が、複数の導電性インピーダンス遷移素子のペアの間に形成された減衰共振器によって反射され消散する。
【0040】
インピーダンス不整合の大きさは周波数に依存し、誘導過渡電磁信号の低周波成分が複数の導電性インピーダンス遷移素子を通過することを可能にする一方で、誘導過渡電磁信号の高周波を複数のインピーダンス遷移素子から反射する。
【0041】
導電性インピーダンス遷移素子の効率を高めるために、複数のその導電性インピーダンス遷移素子のうちの１つまたは複数は、フェライト材料で構成され得るか、またはフェライト材料の部分を含み得る。このフェライト材料は、別個のディスクユニットとして組み込むことも、導電性ディスク素子に統合することもできる。
【0042】
１つまたは複数のＣＩＴＥは、カーボン、グラファイトなどの部分導電または半導電性材料で構成され得ることに留意する。これにより、ディスクは入射エネルギーの一部を吸収できる。この吸収性ＣＩＴＥは、当業者には理解されるように、個別に、等間隔のセットで、不等間隔のセットで、及び他の構成で使用され得る。
【0043】
発明のさらなる特徴及び利点は、同様の参照番号が同様の要素を指す添付図面と以下の詳細な説明を併せ読むことにより明らかになるであろう。図面及びその一部は例示的なものであり、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】電力線（１０４）に接続され、過渡電磁干渉信号（１４）による損傷を受けやすい電気コンポーネント（Ｅ．Ｃ．）の先行技術の概略図である。
【図2】本開示による、少なくとも１つの図示された導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ；１０６、１０７）によって、過渡電磁干渉信号の破壊的な結果から保護される電気コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）を有する実寸ではない電力線の概略図である。
【図3】本開示による、電力線が２つのＣＩＴＥ（１２５）によって保護される、別の実施形態の概略図である。
【図5】本開示による、電力線が３つのＣＩＴＥ（１７８、１７９）によって保護される、別の実施形態の概略図である。
【図6】本開示によるＣＩＴＥが、第１の保護対象コンポーネント（１００）及び第２の保護対象コンポーネント（１０２）を有する電力線上で使用される別の実施形態の概略図である。
【図8】ＣＩＴＥが電力線に沿って３つのグループ（２３５）で配置される、別の実施形態の概略図である。
【図9】本開示による導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の第１の実施形態の片面の平面図である。
【図10】ヒンジ素子を中心に下部素子に対して枢動されたＣＩＴＥの上部コンポーネントを示す平面図であり、電力導体への取り付けを可能にする、部分的に開いた状態の第１の実施形態を示す。
【図11】ＣＩＴＥの第１の実施形態のヒンジ端面図である。
【図12】部分的に開いたＣＩＴＥの第１の実施形態の斜視図である。
【図13】ＣＩＴＥの第１の実施形態の下部コンポーネントの斜視図である。
【図14】ＣＩＴＥの第１の実施形態の上部コンポーネントの斜視図である。
【図16】本開示によるＣＩＴＥの別の実施形態の片面の平面図である。
【図17】本開示による導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の別の実施形態の斜視図である。
【図18A】楕円形の断面形状を有するＣＩＴＥの別の実施形態の平面図である。
【図18B】多角形の断面形状を有するＣＩＴＥの別の実施形態の平面図である。
【図18C】非対称の断面形状を有するＣＩＴＥの別の実施形態の平面図である。
【図18D】ミューメタルコーティングを有するＣＩＴＥの一実施形態の側断面図である。
【図19A】例示的な大気圏内爆発（ＳＲＥＭＰ）によって生成されるＥＭＩ波形の経時的なグラフである。（Ｓａｎｄｉａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙより、以下「Ｓａｎｄｉａ」）。
【図19B】ＳＲＥＭＰ波形の相対エネルギー対周波数のグラフである。（Ｓａｎｄｉａより）。
【図20A】例示的な大気圏外（ＨＥＭＰ）爆発によって生成されるＥＭＩ波形の経時的なグラフである。（Ｓａｎｄｉａより）。
【図20B】ＨＥＭＰ波形の相対エネルギー対周波数のグラフである。（Ｓａｎｄｉａより）。
【図21】本開示による、フェライトビーズとして形成された導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の別の実施形態の斜視図である。
【図22】Ａ及びＢは、本開示によるＣＩＴＥを組み立てる方法の一実施形態を示す、ＣＩＴＥの縦断面の平面図である。
【図23】球形を有するＣＩＴＥの代替的な実施形態の斜視図である。
【図24】蛍光ガスが充填された透明な外周部分を有するＣＩＴＥの正面平面図である。
【図25】グラフェンなどの吸収性材料（Ａ）、アルミニウムなどの金属（Ｂ）、及びフェライト材料（Ｃ）など、それぞれ異なる材料で形成された中央部分を有するＣＩＴＥの実施形態を示す。
【図26A】金属製の中央部分を有する、本開示によるＣＩＴＥの別の実施形態の第１の側面の斜視図である。
【図26B】吸収性の中央部分を有する、本開示によるＣＩＴＥの別の実施形態の第２の側面の斜視図である。
【図27A】ケーブルの長さに沿って差動インピーダンスを有する半導体層を有する地中同軸電力ケーブルの軸方向断面図である。
【図28A】ＣＩＴＥの上部及び下部コンポーネントを固定するためのさねはぎを有する、ＣＩＴＥの別の実施形態の側面図である。
【図29A】平行位相線に適合したＣＩＴＥの一実施形態の正面平面図である。
【図31】三相線に適合したＣＩＴＥの一実施形態の別の視点からの正面平面図である。
【図32】ミューメタルコーティングを有するＣＩＴＥの一実施形態の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
本明細書に開示される装置（システム）及び方法は、電子機器、電気コンポーネント、及びそれらのシステムを、過渡電磁パルス（ＥＭＰ）を含む有害なＥＭＩから保護するように構成される。
【0046】
前述したように、ＥＭＰは核爆発と関連して最初に注目された。しかし、近年、電気的手段（人工兵器及びシミュレータ）によって、核爆発によって生成されるものと同等またはそれを超えるＥＭＰ信号を生成することが可能になった。問題となる電磁パルスは、通常、１０ＫＶ／メートルから５００ＫＶ／メートル以上の範囲にあるが、これに限定されない。本明細書に開示される装置及び方法は、核（ＮＥＭＰ）発生源及び非核（ＮＮＥＭＰ）発生源から生じるＥＭＰを含む有害なＥＭＩから電気インフラを保護する。
【0047】
意図的に生じさせたインピーダンスの不整合
開示された装置（システム）及び方法は、指定されたタイプの電力線に沿ったインピーダンスの意図的な不整合によって、入射する有害なＥＭＩのかなりの部分が反射する原理を利用しており、この有害なＥＭＩはＥＭＰまたは干渉信号の形式であり得る。本明細書で使用されるこの「電力線」は、複数の同期した発電源を含む電力網を有する発電、送電、または配電システムの電力線であり得る。より具体的には、電力線は、３つの別個の導体を有する「三相線」を含むことができ、各導体は、他の導体と位相シフトした関係で電力信号を伝送する。第４の導体は中性であり得る。しかしながら、このシステム及び方法は、一般的に、配電システムで使用される位相の全範囲に適用でき、通常は１から場合によっては６以上の範囲に及ぶ。システムでの位相の数は、中性を含むすべての位相に１つまたは複数のＣＩＴＥ装置またはその装置のセットを装備しなければならないという制約を課すこと以外は、ＣＩＴＥ技術の使用には影響しない。有害なＥＭＩ信号のかなりの部分が反射すると、電気コンポーネントがその信号によって損傷したり動作不能になったりすることを防ぎ得る。周波数依存インピーダンスの意図的な不整合は、電力線に導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）を組み込むことによって実現される。ＣＩＴＥは、電力線への導電性アタッチメントと考えることができる。導電性アタッチメント（ＣＩＴＥ）は、電力線と同じ断面形状を有し得るが、直径は電力線の直径より数倍大きくなる。
開示された装置（システム）及び方法は、指定されたタイプの電力線に沿ったインピーダンスの意図的な不整合によって、入射する有害なＥＭＩのかなりの部分が反射する原理を利用しており、この有害なＥＭＩはＥＭＰまたは干渉信号の形式であり得る。本明細書で使用されるこの「電力線」は、複数の同期した発電源を含む電力網を有する発電、送電、または配電システムの電力線であり得る。より具体的には、電力線は、３つの別個の導体を有する「三相線」を含むことができ、各導体は、他の導体と位相シフトした関係で電力信号を伝送する。第４の導体は中性であり得る。しかしながら、このシステム及び方法は、一般的に、配電システムで使用される位相の全範囲に適用でき、通常は１から場合によっては６以上の範囲に及ぶ。システムでの位相の数は、中性を含むすべての位相に１つまたは複数のＣＩＴＥ装置またはその装置のセットを装備しなければならないという制約を課すこと以外は、ＣＩＴＥ技術の使用には影響しない。有害なＥＭＩ信号のかなりの部分が反射すると、電気コンポーネントがその信号によって損傷したり動作不能になったりすることを防ぎ得る。周波数依存インピーダンスの意図的な不整合は、電力線に導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）を組み込むことによって実現される。ＣＩＴＥは、電力線への導電性アタッチメントと考えることができる。導電性アタッチメント（ＣＩＴＥ）は、電力線と同じ断面形状を有し得るが、直径は電力線の直径より数倍大きくなる。
【0048】
例えば、以下の円形断面の素子の低周波インダクタンスの合計を考える。
【0049】
【数1】
Ｌｄｃは、ナノヘンリー（ｎＨまたは１０－９Ｈ）を単位とする「低周波」または直流インダクタンスである。
ｌは素子または構造の長さ（ｃｍ）である。
ｒは素子または構造の半径（ｃｍ）である。
【0050】
（Ｅ．Ｂ．Ｒｏｓａ、「Ｔｈｅ Ｓｅｌｆ ａｎｄ Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ ｏｆ Ｌｉｎｅａｒ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」、Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ、Ｖｏｌ．４、Ｎｏ．２、１９０８、３０１ページ以降）。インダクタのリアクタンス（すなわち、一種のインピーダンス）は次のとおりである。
ＸＬ＝２πｆＬ
この式から、素子の半径の変化によりインダクタンス（Ｌ）の変化が生じ、次に、それに比例して、インピーダンス（ＸＬ）に変化が生じることがわかる。ここでの「ｆ」は、インダクタに入力される信号の周波数である。換言すると、電力線上のＣＩＴＥの存在によって変数ｒ（電力線の半径）がｒ＋ｘへ意図的に変更（ここで、ｘはｒに対するＣＩＴＥの正の直径の変化を表す）された場合、ＣＩＴＥと、元の値ｒを有する隣接する長さの電力線との間に、対応するインピーダンスの意図的な不整合が発生する。上の方程式は、Ｌの差異によるインピーダンスの不整合が周波数値で乗算され、周波数が高くなるほど不整合が大きくなるということをさらに示す。
ＸＬ＝２πｆＬ
この式から、素子の半径の変化によりインダクタンス（Ｌ）の変化が生じ、次に、それに比例して、インピーダンス（ＸＬ）に変化が生じることがわかる。ここでの「ｆ」は、インダクタに入力される信号の周波数である。換言すると、電力線上のＣＩＴＥの存在によって変数ｒ（電力線の半径）がｒ＋ｘへ意図的に変更（ここで、ｘはｒに対するＣＩＴＥの正の直径の変化を表す）された場合、ＣＩＴＥと、元の値ｒを有する隣接する長さの電力線との間に、対応するインピーダンスの意図的な不整合が発生する。上の方程式は、Ｌの差異によるインピーダンスの不整合が周波数値で乗算され、周波数が高くなるほど不整合が大きくなるということをさらに示す。
【0051】
１つの非限定的な例として、電力線が直径１インチのワイヤを含む場合、ＣＩＴＥは直径１５から２０インチのディスクとして構成され得る。この実施形態は、複数の電力線が通常、電力線間に十分な距離を置いて、並んで、または互いに重なり合っている従来の電力線設定での使用に適している。特に、各電力線を他の電力線から離間する距離を規定する、当業者によく知られた規格がある。ＣＩＴＥが電力線よりも大きな幅（直径）を有するため、ＣＩＴＥは電力線から隣接する電力線に向かって外側に延びることが理解されるであろう。２本の導体が近接することによるアーク放電またはその他の悪影響を回避するには、ＣＩＴＥの外縁と隣接する電力線、または隣接する電力線上のＣＩＴＥの周縁との間に十分な距離を維持する必要がある。電力線が揺れてテザリングから離れ、隣接する線間の距離が短くなる可能性があるため、この現象を考慮して追加の許容誤差も追加される。いくつかの実施態様では、電力線が約１８インチ離れている場合、ＣＩＴＥの周縁は、隣接する電力線から所定の距離、例えば約６から１２インチに位置する。ＣＩＴＥハードウェアの設置を可能にするために、送電システム内の個々の線を離間する距離を延ばすことは比較的簡単な問題であることに留意する。
【0052】
電力線間の間隔に関する考慮事項とは別に、ＣＩＴＥの直径も電力線の電圧レベルに依存する。電力線で使用される電圧が高くなるほど、電力線に取り付けられるＣＩＴＥの直径も大きくする必要がある。
【0053】
本明細書で論じられるように、ＣＩＴＥの例示的な実施態様は、ユニットとして一緒に結合され、電力線に沿って配置される２つ以上のＣＩＴＥの配置を含む。システム全体の効率は、少なくとも部分的に、電力線に沿って所定の様式で配置されるＣＩＴＥまたはＣＩＴＥのグループの数、ならびにそのＣＩＴＥ及びＣＩＴＥのグループの間隔に基づき得る。
【0054】
インピーダンスの不整合により、送電線に沿って定在波が発生し、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が、線に沿った波腹での部分的な定在波の電圧振幅（最小）と、波節での電圧振幅（最大）の比として定義される。ＶＳＷＲは、送電線の特性インピーダンスに対する電源及び負荷のインピーダンスの整合（または不整合）の尺度である。ＣＩＴＥまたはＣＩＴＥのグループと電力線の間のインピーダンスの意図的な不整合によって引き起こされる高いＶＳＷＲは、入射する有害なＥＭＩ信号（例えば、ＥＭＰ）の高周波成分（ＭＨｚからＧＨｚの範囲）の反射を引き起こすが、電力線に電力を供給する電流信号のはるかに低い基本周波数成分（例えば、５０から４００Ｈｚ）への影響は小さい。過渡信号の高周波成分の反射は、（１）変圧器、発電機、モータへの熱または絶縁損傷など、そのコンポーネントの設計電圧よりも高い電圧が、電力線に接続された磁気巻線を含む電気コンポーネントに到達して動作不能にすることによる破壊的な結果、及び／または、（２）電力線の電流を遮断するために配置されている開閉装置コンポーネントにその高周波成分が到達して動作不能にすることによる破壊的な結果、を防ぐために行われる。他の障害メカニズムも考えられることに留意する。
【0055】
破壊的干渉と建設的干渉の影響
上述の電力線内で反射された過渡信号の破壊的または建設的干渉が存在する状況を意図的に作り出すことが可能であることに留意する。ＣＩＴＥシステムを設計する際には、この点を考慮することが重要である。さらに、ＣＩＴＥシステムを最適化して、高周波成分の破壊的干渉を意図的に生成し、ＣＩＴＥシステムの通常動作とは無関係に高周波成分が自ら打ち消すことができるようにすることが望ましい。
上述の電力線内で反射された過渡信号の破壊的または建設的干渉が存在する状況を意図的に作り出すことが可能であることに留意する。ＣＩＴＥシステムを設計する際には、この点を考慮することが重要である。さらに、ＣＩＴＥシステムを最適化して、高周波成分の破壊的干渉を意図的に生成し、ＣＩＴＥシステムの通常動作とは無関係に高周波成分が自ら打ち消すことができるようにすることが望ましい。
【0056】
破壊的干渉を確実にするには、電力線の両端のＣＩＴＥの間隔が、建設的干渉を引き起こす大きさでないことが必要である。保護対象線の電源をオフにし得る設置の場合、簡単なテストを実施して最適な間隔を決定し得る。
【0057】
このテストでは、適切な立ち上がり時間、パルス幅、及び振幅の直接注入パルス源が、ＣＩＴＥ構造の設置後に電力線に容量結合される。最小１ＧＨｚの瞬時帯域幅を有する高速オシロスコープが、ＣＩＴＥ構造の１つの反対側の線に結合される。パルスを注入して波形を観測する。電力線の注入側からサンプリングされたパルスと比較してパルスの振幅が小さい場合、間隔は適切である。パルスが大きい場合は、最小パルスサイズが観察されるまで１セットのＣＩＴＥ構造を移動する必要がある。このテストは、ＣＩＴＥ構造の適切な動作を検証するために電力線が認証される方法でもある。
【0058】
図１は、電気コンポーネント（Ｅ．Ｃ．）（電気または電子機器）１０が従来技術による発電、送電及び配電システムの電力線１０４に接続されている、縮尺通りではないシステムの概略図である。電力線１０４は、導電性であることを示すために網掛けで示されている。電磁パルス（ＥＭＰ）などの外部の有害な電磁信号１２（有害なＥＭＩ）は、電力線１０４上にパルス１４として電磁信号を誘導し、電気コンポーネント（Ｅ．Ｃ．）１０に向けられる。電気コンポーネント（Ｅ．Ｃ．）１０に到達する電圧パルス１４の大きさが、前述した１つまたは複数の故障メカニズムによって高すぎる場合、電気コンポーネント（Ｅ．Ｃ．）１０は動作不能になる。
【0059】
図２は、保護対象コンポーネント１００（「Ｐ．Ｃ．」と図示）、電力線１０４、及び単一の導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）１０６の、縮尺通りではない概略図である。ＣＩＴＥ１０６は、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００を有害なＥＭＩの影響から保護する手段または技術として、電力線１０４に沿って意図的に生成された周波数依存のインピーダンスの不整合を導入している。代表的なＣＩＴＥ１０６が概略的に示されており、より詳細な実施形態が以下に説明され、後続の図に示されている。ＣＩＴＥ１０６は導電性であり（例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、フェライトなどの金属、それらの何らかの組み合わせ、または他の導電性材料で、形成されるかコーティングされる）、電力線１０４の長さに向かって保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００とは反対側を向く第１の側面１０７を有する。一般に、ＣＩＴＥは、素子の一方の側（「第１の」側面と呼ばれる）が素子と電力線との間の直径比を最大化するように構造化されている。取り付け中、ＣＩＴＥの第１の側面は、保護対象コンポーネントとは反対側を向くように取り付けられる。ＣＩＴＥ１０６の第１の側面１０７と電力線１０４の軸方向に隣接する部分との間には、急激なインピーダンスの不整合が存在する。単一のＣＩＴＥが不要な高周波成分を１００％反射するわけではないことに留意する。これを達成するには、図３から図８に示すような、より複雑な構造が必要になるが、以下で説明する。図２から図５は、単一の保護対象コンポーネントを含む電力線の一端を指すことに留意する。さらに、わかりやすくするために信号は電力線から空間的にずらして示されているが、すべての信号は電力線の導体上を伝わることに留意する。
【0060】
潜在的に有害なＥＭＩ信号１０８は、電力線１０４に影響を与える外部の有害なＥＭＩ１０９（例えば、ＥＭＰ）によって電力線１０４上に誘導される（場合によっては、注入される）。信号１０８は、本明細書では「過渡誘導信号１０８」とも呼ばれる。電力線１０４に沿ったＣＩＴＥ１０６の存在によって導入される意図的なインピーダンスの不整合により、ＣＩＴＥ１０６の第１の側面１０７は、過渡誘導信号１０８の第１の部分１１０を保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００から遠ざけるように反射する。反射部分１１０は、上述の反射により、過渡誘導信号１０８と比較して極性が反転する。過渡誘導信号１０８のより小さい振幅の第２の部分１１２は、保護対象コンポーネント１００に向かって伝送される。保護対象コンポーネントから離れて伝送される第１の部分１１０は、第２の部分より（振幅において）はるかに大きく、その比はインピーダンスの不整合の程度の関数である。図２は、過渡電磁干渉信号の描写、ならびに過渡電磁干渉信号の伝送部分及び反射部分の描写に関して（同様の図と同様に）簡略化されていることを理解されたい。例えば、図２では、過渡誘導信号１０８及び過渡誘導信号の反射された第１の部分１１０は、垂直距離によって離間されて示される別個の経路に沿って伝わるように見える。しかし、これらの信号１０８、１１０は、実際には、電力線１０４を含む重複する経路に沿って反対方向に伝わる。さらに、図２（及び同様の図）には、説明を簡略化するために、過渡電磁干渉信号１０８の代表的な伝送部分及び反射部分のほんの一部のみが示されている。図２の構成は実行可能かつ動作可能ではあるが、好ましい実施形態ではなく、主に例示の目的でここに提供されていることに留意する。
【0061】
電力線１０４上のＣＩＴＥ１０６（及び他のＣＩＴＥ）の設計及び配置は、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００の両端に印加される電圧が、そのコンポーネントが動作不能になるという破壊的な結果を回避するのに十分に低いことを保証することを目的としている。上述のように、（ＣＩＴＥ１０６による）周波数依存のインピーダンスの不整合により、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００から離れた電力線に電力を供給する電流の基本周波数での、電力線１０４上の電圧の反射も回避される。この基本周波数は、通常、例えば、５０、６０、または４００Ｈｚであり得る。
【0062】
保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００に伝送される過渡誘導信号１０８の部分１１２の最大閾値電圧を決定するための１つの有用なガイドラインは、配電網に結合された電気コンポーネントを保護するための基準として世界的に使用される、国境を越えた基準「Ｂａｓｉｃ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｌｅｖｅｌ」（ＢＩＬ）である。知られているように、システムの機器の絶縁は、インパルス（例えば、雷インパルス）過電圧がサージ保護装置などを通じて放電される前に、特定の最小電圧に耐えるように設計されなければならない。したがって、サージ保護装置の動作電圧レベルは、機器の最低耐電圧レベルよりも低い必要がある。この最小電圧定格は、電気機器のＢＩＬまたは基本絶縁レベルとして定義される。多くの場合、電気機器が確実に保護されるように、ＢＩＬはサージ保護装置の動作電圧レベルより６倍から７倍高くなる。ＢＩＬの倍数は動作電圧に依存し、動作電圧が上昇するにつれて低下することに留意する。
【0063】
したがって、１つまたは複数のＣＩＴＥは、ＣＩＴＥ（複数可）を通過して保護対象機器（Ｐ．Ｃ．）１００に到達する部分１１２が、その機器のＢＩＬ定格（または何らかの設定された基準もしくは閾値）内に収まるように、保護対象機器（Ｐ．Ｃ．）１００に十分に近接して配置される。
【0064】
また、本明細書で説明するように、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００は、幅広い用途にわたって任意の数の異なる形態をとり得る。例えば、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００は、住居（住宅）またはそのサブコンポーネントの形態であってもよいし、変電所または発電機などの産業用電力機器の形態であってもよい。
【0065】
図３は、２つのＣＩＴＥ１２０、１２２が結合される電力線１０４の別の実施形態を示す。ＣＩＴＥ１２０、１２２のそれぞれは、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００から離れる方向を向く第１の側面と、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００に向かう方向を向く第２の側面とを有する。ＣＩＴＥ１２０の第１の側面及びＣＩＴＥ１２２の第１の側面は、電力線１０４の部分を挟んで互いに向かい合い、過渡誘導信号のエネルギーを放散するための減衰共振器１２５を形成する。過渡誘導信号１２６は、外部の有害なＥＭＩ１２７によって電力線１０４上に誘導される。過渡誘導信号１２６の一部は、伝送部分１２８としてＣＩＴＥ１２２を通って左に通過する。過渡誘導信号の別の一部は、反射部分１３４としてＣＩＴＥ１２２の第２の側面から反射される。ＣＩＴＥ１２２を通過する伝送部分１２８の一部は、反射部分１３０としてＣＩＴＥ１２０の第１の側面から右側に反射される。反射部分１３０の一部は、伝送部分１３１としてＣＩＴＥ１２２を通過する。伝送部分１２８の別の一部は、伝送部分１３２としてＣＩＴＥ１２０を通って左側に通過する。有害なＥＭＩ１２７の受信から、誘導信号１２６及び伝送部分１２８、１３２を介した保護対象コンポーネント１００への信号の伝送部分は、破線のボックス１５０で囲まれている。
【0066】
反射部分１３０の一部は、さらなる反射部分１３６としてＣＩＴＥ１２２の第１の側面から左側に反射される。反射部分１３６の一部は、伝送部分１４０としてＣＩＴＥ１２０を通って左側に通過する。反射部分１３６の別の一部は、さらなる反射部分１３８としてＣＩＴＥ１２０の第１の側面から右側に反射される。信号が反射されると、さらなる反射部分が入射部分と比較して減衰する。例えば、反射部分１３８は、反射部分１３６と比較して減衰する。反射部分１３８の一部は、伝送部分１４２としてＣＩＴＥ１２２を通って右側に通過する。外部の有害なＥＭＩ１２７の部分から始まり、電力線１２６上の誘導信号、最初にＣＩＴＥ１２２を介して伝送される信号１２６の部分１２８、及びＣＩＴＥ１２０を介して伝送される信号１２８の部分１３２を含む誘導信号の主な伝送成分は、破線の長方形のボックス１５０で囲まれている。「左」及び「右」という用語は、図３に示されるシステム、及び部品の相対的な配置ならびにさまざまな信号の相対的な進行方向を説明する際の便宜のためにのみ使用されることが理解されるであろう。
【0067】
本明細書で説明するように、ＣＩＴＥ１２０、１２２は、所定の距離だけ互いに離間することができ、その値は、電力線１０４の種類などのいくつかの動作パラメータに依存する。以下に説明するように、ＣＩＴＥは、ＣＩＴＥを互いに離間した望ましい距離に自動的に配置する内部スペーサまたはガイドを提供するように構築され得る。
【0068】
図３及び前述の段落から、最初の伝送部分がさらなる反射部分のカスケードを引き起こすこと、具体的には、伝送部分１２８が反射部分１３０を生じさせ、これがさらなる反射部分１３６を生じさせ、さらに、反射部分１３６がさらなる反射部分１３８を生じさせることを理解されたい。図３は、強度が連続的に減少していく反射部分のそれぞれを概略的に示す。その結果、ＣＩＴＥ１２０及び１２２は、有害なＥＭＩへの曝露によって生じる過渡誘導信号のエネルギーを無害に放散するための減衰共振器１２５を形成する。
【0069】
図３では、信号１３１、１３４、及び１４２は、ＣＩＴＥ１２２から電力線１０４に沿って右側に進み、そこでそれらのエネルギーが電力線内で熱として無害に放散される。減衰共振器１２５内では、過渡誘導信号１２６の一部の減衰共鳴反射も、電力線１０４内で熱として無害に放散される。ＣＩＴＥ１２０から保護対象コンポーネント１００に向けられた部分１３２及び１４０のそれぞれの電圧は、保護対象コンポーネント１００が動作不能及び／または損傷することを避けるために十分に低く保たれる。ＣＩＴＥの間隔によって、建設的干渉または破壊的干渉が可能になることを理解されたい。しかし、当業者には、対象となる周波数での建設的干渉を回避すべきであることは明らかであろう（上記の建設的干渉と破壊的干渉についての議論を参照）。
【0070】
図３に示される実施形態では、外部ＥＭＩがＣＩＴＥ１２０、１２２の両方の右側に信号を誘導する。図４は、有害なＥＭＩがＣＩＴＥ１２０、１２２の間の電力線の一部を攻撃する別のシナリオの概略図である。図４は、図３のボックス１５０との比較の基礎として、破線のボックス１５０ａ内の伝送部分を示す。図示の通り、図４では、図３とは異なり、示された有害なＥＭＩがＣＩＴＥ１２０と１２２との間の電力線の部分で受信されている。過渡電磁信号１６０は、有害なＥＭＩ１６２によって電力線１０４上に誘導され、信号の伝送部分１６５はＣＩＴＥ１２０を通過して電気コンポーネント（図４には図示せず）に向かう。
【0071】
一般に、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００と第１のＣＩＴＥ（すなわち、１２０）との間の電力線１０４の長さを実用的である限り短く保つことが望ましい。外部の有害なＥＭＩからの影響の確率は、露出した電力線の長さに比例するため、これにより、前述の電力線１０４の長さが過渡電磁信号（誘導信号）に露出することが制限され、その結果、この長さが外部の有害なＥＭＩによる影響を受ける可能性が制限される。一例として、電力線が第１の変圧器と第２の変圧器の間に延びる場合、ＣＩＴＥの第１のセットが第１の変圧器に近接して配置され、ＣＩＴＥの第２のセットが第２の変圧器に近接して配置され、ＣＩＴＥの両方のセットが本明細書に記載される方法で第１及び第２の変圧器を保護するように、１つまたは複数の、好ましくは複数のＣＩＴＥが電力線の両端に配置される必要がある。もちろん、変圧器の代わりに、電力線の端を、本明細書で説明する例示的なものや他のものなど、任意の保護対象電気コンポーネントに接続し得ることが理解されるであろう。
【0072】
図５は、過渡電磁妨害から生じる過渡誘導信号から電気コンポーネントを保護するために、３つのＣＩＴＥが電力線１０４に結合される本開示の別の実施形態の概略図である。この実施形態では、ＣＩＴＥ１７０、１７２、１７４は、２つの減衰共振器、ＣＩＴＥ１７０と１７２との間の第１の共振器１７８、及びＣＩＴＥ１７２と１７４との間の第２の共振器１７９を形成する。
【0073】
図５では、上記と同じ規則が適用され、ＣＩＴＥ１７０、１７２、１７４は、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００から離れる方向を向く第１の側面と、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００に向かう方向を向く第２の側面とを有する。
【0074】
図５では、外部の有害なＥＭＩ１８２は、電力線１０４上に信号１８０を誘導または注入する。信号１８０の一部は、ＣＩＴＥ１７４の第１の側面で反射部分１８４として右側に反射される。過渡電磁（誘導または注入）信号１８０のさらなる部分は、伝送部分１８６としてＣＩＴＥ１７４を通って左側に伝送される。次に、伝送部分１８６の一部はＣＩＴＥ１７２の第１の側面に到達し、反射部分１８８としてまた右側に反射される。伝送部分１８６の別の一部は、伝送部分１８７としてＣＩＴＥ１７２を通って左側に通過する。伝送部分１８７の一部は、ＣＩＴＥ１７０を介して伝送信号１９８としてさらに伝送される。振幅に関して、伝送部分１８６は伝送部分１８７よりも大きな振幅を有し、伝送部分１８７は部分１９８よりも大きな振幅を有することにさらに留意されたい。伝送部分１８７の別の一部は、ＣＩＴＥ１７０によって反射部分１９５として右側に反射される。反射部分１８８がＣＩＴＥ１７４の第２の側面に到達すると、信号の第１の部分は信号１９０として伝送され、第２の部分は信号１９２として左側に反射される。左側に向かう信号１９２の第１の部分は信号１９４としてＣＩＴＥ１７２を介して伝送され、信号１９２の第２の部分は信号１９６としてＣＩＴＥ１７２の第１の側面で反射される。信号１９４がＣＩＴＥ１７０の第１の側面に到達すると、信号の第１の部分は信号２００として反射され、第２の部分は伝送部分２０２としてＣＩＴＥ１７０を介して伝送される。さらに、信号１９６がＣＩＴＥ１７４の第２の側面に到達すると、信号の一部が伝送部分１９７としてＣＩＴＥ１７４を介して伝送される。
【0075】
部分１９８及び２０２のそれぞれの電圧は、保護対象コンポーネント（Ｐ．Ｃ．）１００が動作不能になるのを避けるために十分に低く保たれる最終的な伝送部分である。伝送部分１８４、１９０、１９７はＣＩＴＥ１２２から右側に向けられ、そのエネルギーを熱として電力線１０４に沿って放散する。
【0076】
図５では、２つの減衰共振器１７８及び１７９の使用により、図３に示される単一の減衰共振器１２５の使用と比較して、過渡電磁干渉信号のより多くのエネルギーの放散が可能になるが、これは、ＣＩＴＥ間での反射信号及び伝送信号の通過回数が多くなり、電力線に沿って熱放散が増加するためである。したがって、減衰共振器の複数のペアの使用は、保護対象コンポーネント１００に到達する過渡誘導信号の任意の部分を最小限に抑えるのに役立つ可能性がある。ＣＩＴＥ構造がヒートシンクとして機能することはあっても、それ自体がヒートシンクとして機能することを意図したものではないことが理解されよう。むしろ、熱は、放射プロセスによって電力線１０４自体によって放散されることが予想される。
【0077】
図６は、本開示によるＣＩＴＥが、第１の保護対象コンポーネント２０１及び右端に第２の保護対象コンポーネント２０３を有する電力線上で使用される、別の実施形態の概略図である。したがって、図２から図５とは対照的に、図６から図８は電力線の両端を示しており、それぞれが各保護対象コンポーネント２０１、２０３を有する。図６の例示的な実施形態では、第１及び第２の保護対象コンポーネントは変圧器である。それらは同様に（上で定義したような）他のコンポーネントであり得ることを理解されたい。図６では、可変ＣＩＴＥ素子２３０が、保護対象コンポーネント２０１に関連付けられたＣＩＴＥ及びＣＩＴＥグループの可変数（１からＮ）を表し、可変ＣＩＴＥ素子２３２は、保護対象コンポーネント２０３に関連付けられたＣＩＴＥの可変数ｎ（１からＮ）を表す。さらに、可変ＣＩＴＥ素子２３０が、可変ＣＩＴＥの個々の素子（１からＮ）を示すために右側に独立して示されている。素子２３０、２３２のそれぞれは、素子内のＣＩＴＥの数から１を引いた数（ｎ－１）に等しい数の隣接する減衰共振器を含む。例えば、１、２、３の番号が付けられた３つのＣＩＴＥが電力線上に直列に配置されている場合、ＣＩＴＥ１と２の間に１つの減衰共振器が存在し、ＣＩＴＥ２と３の間には別の減衰共振器が存在することになる。図６に示される例では、共振器２３５－１は、例示的な可変ＣＩＴＥ素子であるＣＩＴＥ１と２の間に配置され、共振器２３５－２はＣＩＴＥ２と３の間に配置される。
【0078】
図７は、１つまたは複数のＣＩＴＥを含む可変ＣＩＴＥ素子を設置するためのより多くの場所を含む、図６と同様の別の実施形態の概略図である。例えば、素子２４０、２４２、２４４、２４６、２４８、２５０、２５２、２５４は、保護対象コンポーネント１００、１０２の間で電力線１０４に結合される。再び、可変ＣＩＴＥ素子２４０から２５４のそれぞれは、１からＮ個のＣＩＴＥを含み得る。図７は、可変ＣＩＴＥ素子２４０から２５２のそれぞれが、ＣＩＴＥの数から１を引いた数（ｎ－１）に等しい数の、隣接する減衰共振器を含むことを示す凡例を有する。図７に示す例では、共振器２３５－３は例示的な可変ＣＩＴＥ素子のＣＩＴＥ１と２の間に現れ、共振器２３５－４はＣＩＴＥ２と３の間に現れる。図７に示す配置で組み合わせ得る多数のＣＩＴＥは、有害なＥＭＩによって誘導される任意の信号を放散するために多数の減衰共振器を提供し得る。例えば、電力線上で互いに近接して位置する可変ＣＩＴＥ素子２４０及び２４２が、それぞれ３つのＣＩＴＥを含む場合、素子２４０、２４２の一般的な位置におけるＣＩＴＥの総数は６つのＣＩＴＥとなり、その間に５つの減衰共振器を提供することになる。
【0079】
図８は、ＣＩＴＥが電力線１０４に沿って３つのグループで配置される、別の実施形態の概略図である。グループ内のＣＩＴＥは、互いに比較的近接して配置される（例えば、約１センチメートルから１０，０００センチメートルの間）。この間隔を、以下グループ内間隔と呼ぶ。ＣＩＴＥ２６０、２６１、及び２６２が第１のグループを形成する。ＣＩＴＥ２６５、２６６、及び２６７は第２のグループを形成する。ＣＩＴＥ２７０、２７１、及び２７２は第３のグループを形成する。ＣＩＴＥ２７５、２７６、２７７は第４のグループを形成する。前述の３つのＣＩＴＥのグループのそれぞれは、グループ内間隔と比較してより大きなグループ間距離で、３つのＣＩＴＥの隣接するグループから離間され得る。グループ内間隔及びグループ間距離は、当業者には知られているように、相対論的速度を達成するために必要な電圧レベルと比較した実際の電圧によって決定される光の速度の一部である、電力線上の誘導信号の速度によって決定される建設的干渉の生成を回避するために選択される。真空での光の速度はナノ秒あたり約１フィートであることに留意する。ここで考えられるタイプの送電線（例えば、線１０４）では、電磁波の速度は、多くの物理的考慮事項に応じて、１．２５から７ナノ秒当たり約１フィート程度遅くなる。送電線上の電磁波の速度低下に基づいて、各ＣＩＴＥ間の減衰共振器の間隔を選択すると、各ＣＩＴＥ間の減衰共振器の最適な距離が得られる。いくつかの実施形態では、共振器間の間隔は約８００フィートから約１２００フィートである。しかしながら、この範囲は本質的に単に例示的なものであり、限定的なものではないことが理解されるであろう。このタイプの送電線におけるパルスの伝播はよく知られており、電磁パルス理論の教科書で説明されている。
【0080】
図８は、さらに、グループ内（すなわち、第１のグループの２３５－５及び２３５－６、第２のグループの２３５－８及び２３５－９、第３のグループの２３５－１１及び２３５－１２、第４のグループの２３５－１４及び２３５－１５）、ならびにグループ間（すなわち、２３５－７、２３５－１０、２３５－１３）の隣接する減衰共振器を示す。
【0081】
減衰共振器のＣＩＴＥのペアは、別の減衰共振器のＣＩＴＥの別のペア内にネストされ得る。例えば、図８では、第１のグループのＣＩＴＥ２６２及び第２のグループのＣＩＴＥ２６５は、その間に共振器２３５－７を画定するが、第１のグループのＣＩＴＥ２６１と第２のグループのＣＩＴＥ２６６は、共振器２３５－７を含む大きな共振器２３５－１５を画定すると考えることができる。前述の方法でＣＩＴＥをネストすることにより、過渡誘導信号の減衰の程度が増大する。これにより、システムを設計する便利な方法が得られる。システムが保護するように設計されている誘導信号の最大振幅を取得し、それを減衰共振器のＣＩＴＥのネストされたペアごとの減衰係数で割って、必要なネストされたセットの数を取得する。
【0082】
従来のローパスフィルタとの比較
さらに、本開示のＣＩＴＥは、従来のローパスフィルタと比較して有用な特性を有する。本開示のＣＩＴＥは、電気的には、低Ｑ値のローパスフィルタとして説明され得る。Ｑ値はリアクタンスと抵抗の比であり、発振器または共振器の減衰がどの程度であるかを表し、中心周波数に対する共振器の帯域幅を特徴付ける。Ｑ値が高いほど、共振器の蓄積エネルギーに比べてエネルギー損失率が低いことを示し、振動は、よりゆっくりと消える。通常、フィルタは可能な限り高いＱ値を有するように設計されるが、本発明は、フィルタによって捕捉されたエネルギーをフィルタによって散逸させるのに最適な構成であるため、特に低いＱ値に対して最適化される。さらに、本発明のＣＩＴＥは、ＣＩＴＥが非共振設計を有し、アクロマティックで動作し、特有で固有の周波数応答曲線を有するという点で、従来のローパスフィルタとは区別される。従来のフィルタが熱として内部にエネルギーを吸収するように設計されているのに対し、ＣＩＴＥは不要なエネルギーの一部を反射するように設計されていることが理解できよう。
さらに、本開示のＣＩＴＥは、従来のローパスフィルタと比較して有用な特性を有する。本開示のＣＩＴＥは、電気的には、低Ｑ値のローパスフィルタとして説明され得る。Ｑ値はリアクタンスと抵抗の比であり、発振器または共振器の減衰がどの程度であるかを表し、中心周波数に対する共振器の帯域幅を特徴付ける。Ｑ値が高いほど、共振器の蓄積エネルギーに比べてエネルギー損失率が低いことを示し、振動は、よりゆっくりと消える。通常、フィルタは可能な限り高いＱ値を有するように設計されるが、本発明は、フィルタによって捕捉されたエネルギーをフィルタによって散逸させるのに最適な構成であるため、特に低いＱ値に対して最適化される。さらに、本発明のＣＩＴＥは、ＣＩＴＥが非共振設計を有し、アクロマティックで動作し、特有で固有の周波数応答曲線を有するという点で、従来のローパスフィルタとは区別される。従来のフィルタが熱として内部にエネルギーを吸収するように設計されているのに対し、ＣＩＴＥは不要なエネルギーの一部を反射するように設計されていることが理解できよう。
【0083】
従来のローパスフィルタは通常、インダクタ、コンデンサ、及び抵抗器を使用してさまざまなタイプの共振回路を形成する。これらのタイプのコンポーネントをさまざまに組み合わせて使用することで、ほぼすべての伝達関数のフィルタを構築できる。このアプローチの問題は、５０から６０ヘルツで従来のＡＣ電圧と電流で動作する一般的な送電及び配電システムでは、個々のコンポーネントが非常に大きく、扱いにくく、高価になることである。本発明は、インダクタ、コンデンサ、または抵抗器の使用を回避し、代わりに著しく不整合な導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）と置き換えることによってこの問題を解決する。本開示のＣＩＴＥは、単に信号の不要な部分を吸収する、インダクタ、コンデンサ及び／または抵抗器の任意の組み合わせで構成される同調共振電子回路の使用とは対照的に、選択的なインピーダンスの不整合を使用して信号の不要な部分の反射を生成するため、従来のローパスフィルタ設計とは区別される。
【0084】
本発明のＣＩＴＥは、約１メガヘルツ未満の周波数が妨げられずに通過し、より高い周波数が選択的に減衰されるという点で、よりアクロマティックな周波数応答を提供する。従来のフィルタ設計の場合のように成分値を変更する必要がなく、周波数が高くなるほど減衰係数も高くなる。複数の減衰共振器を使用すると、高周波成分の減衰がさらに大きくなる。本明細書で説明する設計方法は、ほぼ階段関数の周波数応答を提供する。
【0085】
ローパスフィルタは、サイズが大きく関連するコンポーネントのコストが大きいため、歴史的に落雷抑制には使用されていないことに留意する。
【0086】
低「Ｑ」、すなわち品質係数が低い（Ｑ＜１／２）システムは、過減衰していると言われる。このようなシステムは振動に十分耐えられないが、平衡定常状態出力から外れると、指数関数的減衰によって平衡定常状態出力に戻り、漸近的に定常状態の値に近づく。これは、異なる減衰率を有する２つの減衰指数関数の合計であるインパルス応答を有する。品質係数が減少するにつれて、より遅い減衰モードがより速いモードに比べて強くなり、システムの応答を支配し、結果としてシステムが遅くなる。非常に低い品質係数を有する２次ローパスフィルタは、ほぼ１次のステップ応答を有する。システムの出力は、漸近線に向かってゆっくりと上昇することによってステップ入力に応答する。
【0087】
Ｅ１パルスに関連して本発明に適用されるように、トラップされたＥＭＰまたは他の過渡電磁妨害からの不要なエネルギーを減衰共振器（複数可）内で消滅させ、熱として放散させるため、低Ｑ値を有するフィルタが望ましい。Ｅ１パルスのパルス幅は通常５００ナノ秒未満と非常に短いため、装置のＱ値をさらに下げるために複数の減衰共振器を使用することが望ましい。
【0088】
ＣＩＴＥの実施形態
本明細書で説明するように、本システムのコンポーネントの１つは、インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）であり、通常、好ましくは少なくとも２つのＣＩＴＥのセットで配置される。
本明細書で説明するように、本システムのコンポーネントの１つは、インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）であり、通常、好ましくは少なくとも２つのＣＩＴＥのセットで配置される。
【0089】
したがって、減衰共振器の片面を形成する導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）は、それが取り囲む電力線よりも直径が大きい導電性ディスクとして実装することができ、導電性ディスクは電力線に電気的に結合される。前述のように、結果として生じる、ＣＩＴＥと電力線の隣接部分との間の直径の差異により、ＣＩＴＥと電力線の隣接部分との間のインピーダンスの不整合の比率の結果として、過渡電磁（誘導）信号の高周波に対して高いＶＳＷＲを示す構造が作成される。
【0090】
本開示によるＣＩＴＥの例示的な一実施形態及びその一部について、図９から図１５に関連して説明する。図９は、ＣＩＴＥ３００の片面の平面図である。ＣＩＴＥ３００は、全体としてディスク状に形成されており、中央穴３０２の形状の開口部を有している。ＣＩＴＥ３００は、第１の（例えば、上部）部分３０５及び第２の（例えば、下部）部分３１０が、２つの部分３０５、３１０が少なくとも部分的に相互に離間される開位置と、図９に示される閉位置との間で移動できるように、ヒンジ素子３１５によって結合された、第１の部分３０５及び第２の部分３１０から形成される。
【0091】
図９に示すように、ＣＩＴＥ３００は、図示のようにトロイダル形状を有し得る外周部分と、中間部分と、中央穴３０２が形成される中央部分とを有する。ＣＩＴＥ３００が、第１の部分３０５と第２の部分３１０によって画定されるため、これらの部分のそれぞれは、外周部分と、中間部分と、中央部分とを有する。したがって、外周部分は、コロナ放電を除去及び／または制御することを目的とする、丸みを帯びた縁を含む。
【0092】
図示の実施形態では、上部コンポーネントは幅が増大した外周部分３１２を有し、下部コンポーネントは幅が増大した対応する外周部分３１３を有する。一実施態様では、外周部分３１２はトーラスの約１／２であり、外周部分３１３も同様にトーラスの約半分であり、その結果、２つの部分３１２、３１３が組み合わされると、ＣＩＴＥ３００の外周に沿ってほぼトロイダル形状を画定する。換言すれば、これらの部分３１２、３１３は丸みを帯びた表面を有する。３１２及び３１３の内面は、穴を開けてこれらの素子に含まれる電源導体との電気的接触を増加させるために、テクスチャー加工されているか、または均等なスパイク形状であり得ることに留意する（図９から図１１には示されていないが、図１２から図１５に示されている）。
【0093】
第１の部分３０５は、外周部分３１２に対して凹んだ中間部分３１４を有し、第２の部分３１０は、外周部分３１３に対して凹んだ対応する中間部分３１５を有する。外周部分のトロイダル形状と比較して、中間部分３１２、３１４は平面形状であり得、一般に半円形状を有する。
【0094】
第１の部分３０５は、保護対象コンポーネントに面するＣＩＴＥの第２の側面に位置する突出締結ハブ３１６（図９の図ではページの外に延在する）をさらに含み、第２の部分３１０はＣＩＴＥの第２の側面に同様に位置する、対応する突出締結ハブ３１７を含む。図示のように、締結ハブ３１６、３１７は、中央穴３０２の周囲にリップを形成する。締結ハブは、ＣＩＴＥを電力線に確実に結合するために、また、図１０から図１２を参照して以下でさらに説明するように、上部３０５及び下部３１０を互いに確実に固定するために使用される。図９に示す図では、上部コンポーネント３０５は下部コンポーネント上に設置される。
【0095】
図１０に示すように、ヒンジ素子３１５を介して、上部コンポーネント３０５は下部コンポーネント３１０から離れる方向に反時計回りに旋回し得る。旋回すると、上部コンポーネント３０５と下部コンポーネント３１０との間に隙間または空間が開く。図示のように、この隙間の開口部は、その周囲にＣＩＴＥが配置される電力線（ケーブル）を受ける締結ハブ３１６、３１７の間に画定される中央開口部へのアクセスを同様に提供する。同様に、図１０には、締結ハブ３１６及び３１７のそれぞれの足部分３２１、３２７を通る隙間穴３０７及びネジ穴３０８が示されている。再び図９に戻ると、上部と下部を接合する（枢動を解除する）と、ボア穴３０７、３０８が一致し、ネジまたはボルトなどの締結素子を挿入し得る連続穴を形成し、ＣＩＴＥの上部と下部を共に固定する。そのような締結素子を表すために、例示的なネジ頭３０３が図９に示されている。いくつかの実施形態では、部分３２１、３２７は、ＣＩＴＥの上部と下部の締結ハブ間の緊密な結合をさらに確実にするために、追加のネジまたはボルトを受け入れるための追加のボア穴を含み得る。また、リベットを使用してもよく、その場合にはネジ素子を必要としない。さらに図１２には、上部コンポーネント３０５の相補的な接触面（図示せず）に着座する下部コンポーネントの傾斜接触面３２８が示されている。
【0096】
いくつかの実施形態では、締結ハブ３１６、３１７は、ＣＩＴＥ３００の片側に配置され（すなわち、ディスクの面に対して一方向に垂直に外側に突出する）、複数のＣＩＴＥ３００が直列に結合される場合、２つの隣接するＣＩＴＥ３００が、突出締結ハブ３１６、３１７が隣接するＣＩＴＥ３００の反対面に接触するか、または近接するように配置され得るため、締結ハブはスペーサとして機能し得る。したがって、２つの隣接するＣＩＴＥ３００が互いに押し付けられて接触すると、締結ハブ部分３１６、３１７は、２つの隣接するＣＩＴＥ３００間の距離を決定し得る。締結ハブ３１６、３１７の長さは、ＣＩＴＥのグループが１つのユニットにまとめられる実施形態において、２つの隣接するＣＩＴＥ３００間の距離（ギャップ）を画定するために使用され得る。したがって、第１のＣＩＴＥ３００から保護対象電気コンポーネントに向かって移動する伝送された過渡誘導信号は、第１のＣＩＴＥ３００から所定の設定距離（突出する内側部分３１６、３１７の長さとして画定される）離れた位置にある第２のＣＩＴＥ３００に遭遇する。このようにして、直列のＣＩＴＥ３００を電力線に沿って制御された間隔で配置し得る。直列に隣接するＣＩＴＥ３００間の間隔は均一であり得ることが想定されるが、２つの隣接するＣＩＴＥ３００間に少なくとも第１の距離があり、他の２つの隣接するＣＩＴＥ３００間に異なる第２の距離があり得るという点で、間隔が不均一であり得ることも理解されよう。ＣＩＴＥ３００の不均一な間隔は、電力線１０４に沿って複数の破壊的干渉状態を提供するのに役立つ可能性がある。入射する有害なＥＭＩはさまざまなスペクトル成分を含む可能性があるため、不均一な間隔が存在すると、さまざまな周波数範囲にわたって破壊的干渉を確実にする。
【0097】
いくつかの実施形態では、ＣＩＴＥ３００の本体は、プラスチックまたはガラス繊維などの軽量材料から作成される。それ自体は絶縁性である、主にそのような材料で構成されたＣＩＴＥを導電性とするために、例えば、銅、ニッケル、鉄、またはミューメタルの導電性コーティングが、電気メッキ（電流の有無にかかわらず）及び真空蒸着を含むがこれらに限定されない、当業者に知られている技術を使用して外周部分に塗布される。ＣＩＴＥの外周部分への導電性コーティングの密着性を高めるために、形成中にＣＩＴＥの本体を構成する材料に金属片または粒子が注入され得る。塗布されるコーティングと同じ組成の粒子（例えば、鉄またはニッケル）を使用することが好ましい。あるいは、あまり好ましくない実施形態では（重いため）、ＣＩＴＥの本体全体が、銅、ニッケル、鉄、もしくはミューメタルなどの導電性材料、またはそれらの組み合わせから構成され得る。
【0098】
以下でさらに説明するように、ＣＩＴＥの性能は、ＣＩＴＥ３１４の中間部分の透磁率を増加させることによって改善することができ、中間部分は高透磁率を有する材料でコーティングされ得る。好ましい実施形態では、中間部分は、ミューメタルまたは高純度鉄でコーティングまたはメッキされ得る。別の実施形態では、中間はフェライト材料でコーティングされ得る。
【0099】
図１１は、上部及び下部コンポーネント３０５、３１０が着座位置から離れる方向に枢動されている図１０に示すＣＩＴＥのヒンジ端面図である。この図では、上部コンポーネントの底面３２２がギザギザの輪郭を有し、下部コンポーネントの上面３２４が上部コンポーネントの底面と協働して係合するように適合された相補的なギザギザの輪郭を有することが分かる。しかしながら、表面３２２、３２４は面一には係合しておらず、ＣＩＴＥ内に内側に延びるノッチ３２５が残る。
【0100】
図１２は、わずかに枢動した位置にあるＣＩＴＥ３００の斜視図であり、締結ハブ３１６、３１７をより明確に示している。締結ハブ３１６は、半円形のリップ部分３１９と、足部の長方形の「足」部分３２１とを含む。同様に、締結ハブ３１７は、半円形のリップ部分３２３及び長方形の足部分３２７を含む。各締結ハブの「足」部分３２１ａ、３２７ａは、図９及び図１０に示す締結機構とは異なる締結機構を有する。この実施形態では、（締結ハブ３１６の）足部分３２１ａの底面は、締結ハブ３１７の足部分３２７ｂのレセプタクル３４５内に配置された対応する歯に対して所定の位置に屈曲してスナップする能力を有する可撓性の歯を含むラチェット素子３４３を含む。このラチェット式ファスナに使用される製造方法及び材料特性は、当業者には既知である。ＣＩＴＥが閉じられ、ラチェット素子３４３がレセプタクル３４５に入るとき、上部３０５と下部３１０は所定の位置に共に固定される。また、図１２には、上部コンポーネント３０５の相補的な接触面（図示せず）に着座する下部コンポーネントの傾斜接触面３２８が示されている。
【0101】
締結ハブの半円形部分３１９、３２３の内面は、鋭い切開素子３４１（まとめて識別される）を含む。切開素子は、ＣＩＴＥが取り付けられ、締結ハブ３１６、３１７が電力線の周りで閉じるときに、電力線の外面に切り込むように適合されている。電力線に切り込むことにより、ＣＩＴＥと電力線の間の安定した安全な導電性接続が確保される。切開素子３４１は、図示のようなスパイク様のピラミッド形状、または当業者に知られている切開素子の機能的目的をサポートする他の形状に形成され得る。使用される個々の切開素子の数とサイズは、電力線の既知の特性に基づいて変更され得る。
【0102】
アーク放電を防ぐために、ＣＩＴＥ内のすべての接合部及びＣＩＴＥと電力線の間の界面に導電性ペーストが塗布される。例えば、電力線に設置する際、ＯｒｅｇｏｎのＬａｋｅ ＯｓｗｅｇｏのＣｏｏｌ Ａｍｐ ＣｏｎｄｕｃｔｏＬｕｂｅ Ｃｏ．によって製造されたＣｏｎｄｕｃｔｏＬｕｂｅなどの導電性ペースト、または同等品が、表面３２８及び上部コンポーネント３０５、及び下部コンポーネント３１０の間の他のすべての界面に塗布され得る。図示の実施形態では、ヒンジ素子でのアーク放電も防止するために、導電性ペーストが同様にヒンジ表面３２２、３２４に塗布される。ＣＩＴＥが電力線の周囲に取り付けられ、電力線がＣＩＴＥの中央穴３０２内に配置されると、中央穴の縁の周囲に導電性ペーストを塗布して、ＣＩＴＥと電力線との間の均一な導電接続を確保し得る。
【0103】
図１３はＣＩＴＥの下部コンポーネント３１０の斜視図であり、図１４は上部コンポーネント３１０の斜視図である。図１３及び図１４のコンポーネント図は、上部コンポーネントと下部コンポーネントが接続される傾斜接触面３２８、３２９をより明確に示している。表面３２８、３２９の両方は不連続であり、中央で途切れており、中央穴３０２が設けられている。図１５は、図１１の軸１５－１５に沿った縦断面図である。図１５は、上部及び下部コンポーネントのそれぞれのヒンジ素子３１５以外の、外側部分３１２、３１３の大部分が中空であり、これがＣＩＴＥの重量及びコストの削減に役立つことを示している。
【0104】
したがって、ＣＩＴＥ３００の構造は、その構造を容易に開いてケーブルを受け入れることができ、その後、上部コンポーネント３０５及び下部コンポーネント３１０を密閉して閉じることによってケーブルが捕捉され、それによってＣＩＴＥ３００がケーブルに確実に結合される。
【0105】
図２８Ａ及び図２８Ｂに示すＣＩＴＥ１３００のもう一つの実施形態では、ＣＩＴＥの上部コンポーネントが、図９から図１６に示される実施形態の上部コンポーネントと同様に、コンポーネントの底面から突出する舌素子３５５を有する。下部コンポーネントは、確実な電気接触を達成するために、わずかな公差で舌素子をしっかりと受け入れるサイズの相補的な溝３５７を含む。舌部と溝部のペアは、締結ハブと共に、ＣＩＴＥを電力線に取り付けた後、上部コンポーネント及び下部コンポーネントを共に固定するのに役立つ。
【0106】
図１６は、本開示によるＣＩＴＥの別の実施形態の斜視図である。ＣＩＴＥ６００は、ヒンジ素子に取り付けられていない上部６０５及び下部６１０を含む。図示の実施形態では、部分６０５の締結ハブ６１６は、ｃｉｔｅ６０２を通る中央穴の周囲に縁を形成する半円形のリップ６２１と、半円形のリップ６２１の両側に位置する２つの足部６２３、６２４を含む。同様に、部分６１０の締結ハブ６１７は、中央穴６０２の周りに配置された半円形のリップ６３１と、２つの足部６３３、６３４を含む。上部の足部６２３は下部の足部６３３に結合し、上部の足部６２４は下部の足部６３４に結合して、上部と下部を互いに固定する。好ましい実施形態では、一致するネジ付きボア穴が部分６２３／６３３及び６２４／６３４に穿設され、ネジ、ボルト、リベットまたは同様の締結素子が一致する部分を貫通し確実に結合できるようにする。電力線に取り付ける際、上部と下部の間の界面全体に導電性ペーストが塗布され、部分間の隙間でのアーク放電を防ぐ。
【0107】
一方、図９から図１６に示す実施形態では、ＣＩＴＥの断面形状は円形であるが、使用される１つまたは複数のＣＩＴＥは、楕円形、多角形、及び不均一（例えば、非対称及び／または不規則）を含む他の形状を有し得る。このようなすべての実施形態において、ＣＩＴＥの断面寸法は、ＣＩＴＥが取り付けられる電力線の直径よりも大きく、円形のＣＩＴＥの場合と同様に、意図的なインピーダンスの不整合が生じる。
【0108】
信号伝達目的でのＣＩＴＥ素子の使用
図９から図１６に示される実施形態のＣＩＴＥは、例えば、遠くまで視認できるように高圧送電線の存在を知らせることが有用な空港及びその他の施設において、高圧送電線の存在を知らせるのに有効に適合させ得る。図２４に示されるＣＩＴＥ１０００の一実施態様では、外周「トーラス」部分１０１０の壁は、少なくとも部分的に、プラスチックまたはガラス繊維などの透明な材料で作成され得る。トーラス部分は中空であるため、高電場の存在下で蛍光を発するネオンなどのガスで満たされ得る。外周部分１０１０から発せられる蛍光放射線、例えば１０１５が示されている。このようなガスが充填された透明（または部分的に透明）なトーラスを含むＣＩＴＥが高圧送電線に取り付けられると、電力線によって生成される電場によってガスが蛍光を発する。この蛍光により、ＣＩＴＥが遠くからでも視認できるようになり、ＣＩＴＥが取り付けられている高電圧電力線の存在を知らせる。
図９から図１６に示される実施形態のＣＩＴＥは、例えば、遠くまで視認できるように高圧送電線の存在を知らせることが有用な空港及びその他の施設において、高圧送電線の存在を知らせるのに有効に適合させ得る。図２４に示されるＣＩＴＥ１０００の一実施態様では、外周「トーラス」部分１０１０の壁は、少なくとも部分的に、プラスチックまたはガラス繊維などの透明な材料で作成され得る。トーラス部分は中空であるため、高電場の存在下で蛍光を発するネオンなどのガスで満たされ得る。外周部分１０１０から発せられる蛍光放射線、例えば１０１５が示されている。このようなガスが充填された透明（または部分的に透明）なトーラスを含むＣＩＴＥが高圧送電線に取り付けられると、電力線によって生成される電場によってガスが蛍光を発する。この蛍光により、ＣＩＴＥが遠くからでも視認できるようになり、ＣＩＴＥが取り付けられている高電圧電力線の存在を知らせる。
【0109】
ガス放電発光の通常の成分が存在する必要があることに留意する。したがって、好ましくはネオンまたはアルゴンなどの希ガスである蛍光ガスの純度を維持するために、ゲッターポンプが望ましい。
【0110】
追加のＣＩＴＥの実施形態
図１７は、番号５００が付されたインピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の代替的な実施形態を示す。本明細書で説明されるすべてのＣＩＴＥと同様に、ＣＩＴＥ５００は導電性であり、電力線１０４と導電接触し、電力線１０４を一周する（取り囲む）。ＣＩＴＥ５００は、右側に示されるほぼ平坦な面５０５と、面５１０から左に向かって傾斜する円錐状の面５１０とを有する。第１の反射面としての平坦な面５０５は、直径の急激な変化により、電力線１０４の隣接部分（面５０５の右側）のインピーダンスと比較して、急激なインピーダンスの変化を示す。左側の円錐形の面は、電力線１０４の隣接部分（平坦な面５１０の左側）のインピーダンスと比較して、より緩やかなインピーダンスの変化を示す。したがって、平坦な面５０５は、過渡電磁干渉信号を反射するために使用される。先の実施形態と同様に、ＣＩＴＥ５００は、電力線の寸法（直径）と比較してはるかに大きな直径（寸法）を有する結果として機能する。
図１７は、番号５００が付されたインピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の代替的な実施形態を示す。本明細書で説明されるすべてのＣＩＴＥと同様に、ＣＩＴＥ５００は導電性であり、電力線１０４と導電接触し、電力線１０４を一周する（取り囲む）。ＣＩＴＥ５００は、右側に示されるほぼ平坦な面５０５と、面５１０から左に向かって傾斜する円錐状の面５１０とを有する。第１の反射面としての平坦な面５０５は、直径の急激な変化により、電力線１０４の隣接部分（面５０５の右側）のインピーダンスと比較して、急激なインピーダンスの変化を示す。左側の円錐形の面は、電力線１０４の隣接部分（平坦な面５１０の左側）のインピーダンスと比較して、より緩やかなインピーダンスの変化を示す。したがって、平坦な面５０５は、過渡電磁干渉信号を反射するために使用される。先の実施形態と同様に、ＣＩＴＥ５００は、電力線の寸法（直径）と比較してはるかに大きな直径（寸法）を有する結果として機能する。
【0111】
図１８Ａから図１８Ｃは、異なる断面形状を有するＣＩＴＥの実施形態を示す。図１８Ａは、組み立てられたときに楕円形の断面形状を有する上部７０５及び下部７１０を有するＣＩＴＥ７０１の実施形態を示す。図１８Ｂは、組み立てられたときに多角形（この場合は六角形）の形状を有する上部７１５及び下部７２０を有するＣＩＴＥ７１１の実施形態を示し、図１８Ｃは、組み立てられたときに非対称の断面形状を有する上部７２５及び下部７３０を有するＣＩＴＥ７１２の実施形態を示す。図示の実施形態では、ＣＩＴＥ７０１、７１１、及び７２１は、その他の点では、図１６に示した実施形態と構造的に同様である（例えば、それぞれ、電力線に取り付けるための中央穴の両側にネジ素子を含む同様の締結ハブを含む）。
【0112】
上述のように、ガラス繊維またはプラスチックなどの軽量素子からＣＩＴＥを形成し、導電性と高い透磁率を有する材料でＣＩＴＥをコーティングすることが実用的である。好ましい実施形態では、ＣＩＴＥの外側「トーラス」部分は、電気メッキまたは真空蒸着を使用して、銅、ニッケル、高純度鉄またはミューメタルなどの導電性金属でコーティングされ得る。ＣＩＴＥの中間部分は、非常に高い透磁率を有するミューメタルでメッキされ得る。中央部分は外側トーラス部分よりも表面積が小さいため、適用されるミューメタルまたは高純度鉄の体積が減り、透磁率を大幅に向上させながら全体のコストを削減する。いくつかの実施形態では、ミューメタルまたは鉄はＣＩＴＥの片面のみにコーティングされるが、他の実施形態では両面がコーティングされる。ミューメタルまたは鉄を追加すると、はるかに小さいＣＩＴＥ構造（すなわち、直径がより小さい）を使用して、同程度のＥ１パルスの減衰を得ることができる。
【0113】
さらに、磁気シールドの性能は、高透磁率材料と低透磁率材料の交互層でシールドを構成することによって改善され得る。改善の程度は、使用される材料の比透磁率、厚さ、間隔などを含む多くの要因に依存する。追加の実施形態では、ＣＩＴＥは、その両側に対称的に配置されたミューメタルまたは高純度鉄の層を追加し、高－低－高（ＨＬＨ）透磁率の断面を有する「サンドイッチ」構造を生成することによって構築され得る。図３２は、そのような「サンドイッチ」構造を有する側面の実施形態を示す。図示のように、ＣＩＴＥ１４００は、ＣＩＴＥの第１の側面の表面にコーティングされた第１のミューメタルまたは高純度鉄層１４１０と、ＣＩＴＥの第２の側面の表面にコーティングされた第２のミューメタルまたは高純度鉄層１４２０とを有する。追加の層を追加することも可能だが、実用的な目的では、３層のＣＩＴＥの設計が好ましい。
【0114】
他の実施態様では、全体的または部分的にフェライトコンポーネントからＣＩＴＥを形成することが実用的である。フェライトの使用には、物理的サイズの縮小及びＱ値の低下など、多くの利点があるが、コストは増加する。図２１は、電力線１０４上の同軸上に配置されたフェライトビーズの形態の導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の別の実施形態を示す。フェライトビーズのＣＩＴＥ５７０の形状と電磁特性により、電力線上の外部の有害なＥＭＩによって誘導される比較的高い周波数の信号を減衰させ、さらに高周波無線干渉（ＲＦＩ）電子ノイズを減衰させる、高周波信号に対して比較的高いインピーダンスが得られる。これらのエネルギー源からのエネルギーは、電力線１０４に沿って誘導信号源に向かって反射されるか、電力線に沿って低レベルの熱として放散される。極端な場合にのみ、熱が顕著になる。フェライトはエネルギーの一部を反射するだけでなく、エネルギーも吸収することに留意する。
【0115】
ＣＩＴＥは通常、エネルギーを放散しないが、その代わりに、過渡電磁干渉信号の比較的高い周波数の流れを妨げるリアクタンスを生成する。このリアクタンスは一般に単にインピーダンスと呼ばれるが、インピーダンスは抵抗とリアクタンスを任意に組み合わせたものになり得る。フェライトは磁場を集中させ、インピーダンスを増加させ、したがってリアクタンスを増加させ、高周波信号を妨害または「除去」する。フェライトビーズは通常、既存の電力線への取り付けを容易にする分割構成で製造される。
【0116】
フェライトコンポーネントがそのように設計されている場合、フェライト自体の抵抗加熱の形で追加の損失が発生し得る。インダクタのＱ値は、特定の周波数におけるリアクタンスと抵抗の比である。フェライトインダクタのＱ値が低い場合、抵抗が比較的高いため、抵抗加熱を受けやすくなる。用途に応じて、フェライトの抵抗損失特性が望ましい場合と望ましくない場合がある。（電気コンポーネントを過渡電磁干渉信号から保護することに加えて）ノイズフィルタリングを向上させるためにフェライトビーズを使用するフェライトＣＩＴＥの設計では、フェライトＣＩＴＥを含む回路の特定の特性と、ブロックする周波数範囲も考慮する必要がある。フェライト材料が異なれば、周波数に関する特性も異なる。当業者であれば、製造業者の資料が周波数範囲に対して最も効果的な材料を選択するのに役立ち得ることが理解されよう。２つ以上の異なるフェライト組成からなるフェライト構造を利用して、ＣＩＴＥの反射特性と吸収特性の両方を最適化し得ることに留意されたい。２つ以上のフェライトコンポーネントを組み合わせるさまざまな方法が当業者には知られているであろう。
【0117】
当業者には知られているように、フェライトの透磁率は、使用される特定のフェライト混合物に依存する。一般に、フェライトの透磁率は１５００から３０００（相対）の範囲である。同じ相対スケールで８０，０００から１００，０００の範囲の透磁率を持つミューメタル（ニッケル７５％から８０％、バランスは特定の合金に依存）など、実質的に高い透磁率を有する材料が使用される場合、少なくとも同等の透磁率特性を有しながら、ＣＩＴＥのサイズを縮小し得る。したがって、上述のように、ミューメタルを追加すると、はるかに小さなＣＩＴＥ構造を使用して、同じ程度のＥ１パルスの減衰を得ることができる。いくつかの実施形態では、縮小サイズのＣＩＴＥは、ＣＩＴＥの片面の表面上にコーティングされたミューメタルの層を含み得る。
【0118】
ミューメタルまたは高純度鉄を使用する実施形態では、ミューメタルまたは高純度鉄とアルミニウムとの間に導電性結合を形成する必要がある。これは、導電性エポキシ接着、はんだ付け、ろう付け、圧力（摩擦）による接着などを含むがこれらに限定されない、多くの手段によって実現され得る。
【0119】
さらに、ＣＩＴＥの一方の側からミューメタルまたは高純度鉄を中心線を横切って延在させて、装置の反対側のミューメタルまたは高純度鉄と重なるようにし、電気的に接続することが望ましい。これにより、磁気特性が、ギャップを有するリングではなく、磁気特性の連続したリングであることを確実にする。ギャップを有する設計を使用する場合、ギャップはアーク放電を防ぐのに十分な広さである必要がある。そのギャップの寸法は、ＣＩＴＥが動作するように設計されている動作電圧によって決まる。
【0120】
当業者には知られているように、最適な動作のためには、ミューメタルまたは高純度鉄の製造後、水素で焼成し、アニールする必要があることに留意されたい。
【0121】
導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）の形状に関係なく、反射された過渡電磁干渉信号の減衰を大きくするために複数のＣＩＴＥのペアが使用され得ることに留意することが重要である。このインピーダンス遷移素子の複数のペアは、本発明の好ましい実施形態を構成する。さらに、インピーダンス遷移素子は、アーク、コロナ放電、及び電気的短絡の形成を防止または最小限に抑えるための、適切な高電圧工学の実行と一致するように設計及び形成されることに留意されたい。これらの形状は、高電圧技術の当業者にはよく知られている。
【0122】
導電性インピーダンス遷移素子（ＣＩＴＥ）は、さまざまな方法で製造され得る単純な物理構造を有する。これらの方法は、機械加工、鋳造、ダイカスト、射出成形、鍛造、スタンピング、ロストワックス鋳造、粉末冶金及び焼結、３Ｄ積層造形、ジェット水流によるプロファイリング、レーザーによるプロファイリングなど、及びこれらの方法の組み合わせを含むが、これらに限定されない。さらに、ＣＩＴＥは、外周に取り付けられたコロナ防止リングを含むディスクや、中央に取り付けられたクランプ機構などの構成部品から組み立てられ得る。選択される特定の方法（複数可）は、当業者にとってありふれたものであり、通常は、所定の期間にわたって必要な数の装置を製造するための最も費用効果の高い方法（複数可）、及び、メーカーが利用できる製造プロセスに基づくものである。
【0123】
多くの実施態様では、ＣＩＴＥは上部コンポーネント及び下部コンポーネントから組み立てられ、それぞれが別々に製造される。他の実施形態では、ＣＩＴＥは、縦断面からの製造を含む他の方法で製造され得る。図２２Ａ及び図２２Ｂは、２つの縦断面からＣＩＴＥを組み立てる方法を示す平面図である。図２２Ａは、ディスク状の第１の部分８０５の正面図を示す。図示されている部分の前面は、「断面の平面」を画定する。第１の部分は、ディスクの外周から中心に延在するスロット８０８を有する。スロット８０８の直径は、図示のように電力線８０４がスロット内に受け入れられるように設定される。取り外し可能なブラケット８１５が、部分８０５の中央のスロット８０８の内端の下に配置されて示されている。ブラケットは、ネジまたはボルトなどのネジ素子８１７、８１８を受け入れるための隙間穴を含む。部分８０５キャブの背面は、部分の平面（図２２Ａには図示せず）に対して垂直に、横方向に延びるネジまたはボルトなどの締結具を受け入れるための追加の締結素子（例えば、穴）を含む。
【0124】
図２２Ｂは、相補的なディスク形状の第２の部分８２０の背面図である。第２の部分８２０は、ＣＩＴＥを組み立てるために部分８０５に適合するように設計されている。第２の部分８２０は、電力線８０４を受け入れるために、部分８０５のスロット８０８と同様の形状のスロット８２２を含む。上部のブラケット８１５と相補的なブラケット８２５が、スロット８２２の内端の上に示されている。ブラケット８２５は、第１の部分の相補的なブラケット８１５のネジ素子８１７、８１８を受け入れるように適合したネジ穴８２７、８２８を含む。このようにして、第１の部分は、電力線８０４の周りにしっかりと嵌合するブラケット８１５、８２５で第２の部分に固定され得る。さらに、第２の部分の表面は、追加の締結素子を受け入れるためのネジ穴、例えば８３１、８３２を含み得る。このようにして、各部分は、第１及び第２の部分を部分の平面内に固定する相補的なブラケット８１５、８２５を介して、さらに、第１及び第２の部分を部分の平面に対して横方向に沿って固定する追加の締結素子を介して、互いに固定され得る。
【0125】
図２３に示すように、別の実施形態では、ＣＩＴＥ９００が、電力線９０４の直径よりも大きな直径を有する球体９０５の形状に形成される。これはＣＩＴＥにとって好ましい形式ではないが、球体はさらに、入射する有害なＥＭＩの反射を引き起こすインピーダンスの不整合を提供する。
【0126】
さらに、本発明のＣＩＴＥは、既存の電力線にクランプする単純な構造を含む。これらはアクティブな電子回路を持たず、事実上あらゆる運用シナリオで損傷または劣化する可能性のある内部コンポーネントも含んでいない。
【0127】
さらに、物理的に単純な設計による機能として、インピーダンス遷移素子は容易に大量生産され得る。したがって、減衰共振器を形成するＣＩＴＥのペアのコストは、他のソリューションのコストのほんの一部で済む。さらに、ＣＩＴＥは通電中の電力線に簡単に設置できるように設計され得るため、他の技術と比較して設置時間とコストを大幅に削減できる。電力線を介した電力供給が中断されないため、節約は特に顕著になる。
【0128】
吸収体素子
上述のＣＩＴＥ素子は導電性であり、入射する有害なＥＭＩのエネルギーを吸収しない。図２から図８に示される実施形態では、入射するＥＭＩのエネルギーは電力線に沿って熱として放散される。放散率を高め、電力線が単位時間当たりに放散する必要があるエネルギー量を減らすために、ＣＩＴＥ素子と連携して、またはＣＩＴＥ素子に加えて、１つまたは複数の吸収体素子が電力線に取り付けられ得る。吸収体素子は、ＣＩＴＥと同様の方法で形成され得るが、グラフェンなどの抵抗性または半抵抗性（または半導電性）材料から作成される。抵抗性材料は、入射する有害なＥＭＩからのエネルギーを吸収し、電磁エネルギーを熱に変換するように設計される。このようにして発生した熱は、放射冷却または伝導冷却によって、時間の経過と共に環境中に放散される。１つまたは複数の吸収体素子が、電力線に沿って規則的または不規則な間隔で追加され得る。ＣＩＴＥのグループが一緒に組み立てられる一例では、吸収体素子は各アセンブリに追加され得るか、各アセンブリに隣接して配置され得る。これは一例にすぎず、追加の熱放散能力を提供するという目的に応じて、吸収体素子がさまざまな数及び構成で追加され得ることが当業者には容易に理解されよう。
上述のＣＩＴＥ素子は導電性であり、入射する有害なＥＭＩのエネルギーを吸収しない。図２から図８に示される実施形態では、入射するＥＭＩのエネルギーは電力線に沿って熱として放散される。放散率を高め、電力線が単位時間当たりに放散する必要があるエネルギー量を減らすために、ＣＩＴＥ素子と連携して、またはＣＩＴＥ素子に加えて、１つまたは複数の吸収体素子が電力線に取り付けられ得る。吸収体素子は、ＣＩＴＥと同様の方法で形成され得るが、グラフェンなどの抵抗性または半抵抗性（または半導電性）材料から作成される。抵抗性材料は、入射する有害なＥＭＩからのエネルギーを吸収し、電磁エネルギーを熱に変換するように設計される。このようにして発生した熱は、放射冷却または伝導冷却によって、時間の経過と共に環境中に放散される。１つまたは複数の吸収体素子が、電力線に沿って規則的または不規則な間隔で追加され得る。ＣＩＴＥのグループが一緒に組み立てられる一例では、吸収体素子は各アセンブリに追加され得るか、各アセンブリに隣接して配置され得る。これは一例にすぎず、追加の熱放散能力を提供するという目的に応じて、吸収体素子がさまざまな数及び構成で追加され得ることが当業者には容易に理解されよう。
【0129】
吸収体素子は、別個のスタンドアロン素子であってもよく、または、いくつかの実施形態では、吸収体素子は、ＣＩＴＥ素子の一部として統合されてもよい。別個の吸収体素子と統合された吸収体素子とを組み合わせて使用することもできる。図２５Ａから図２５Ｃは、ディスクの中央部分が異なる材料で作成されたディスク素子を示している。図２５Ａでは、中央部分１０２５が、吸収体素子として機能するグラフェンなどの抵抗性材料または半導電性材料から作成される。図２５Ｂでは、中央部分１０３５がアルミニウムなどの金属から作成される。この実施形態は、図９から図１６を参照して上述したＣＩＴＥと同様である。図２５Ｃは、中央部分１０４５が、入射する有害なＥＭＩの反射体及び吸収体の両方として機能し得るフェライト系材料から作成されるディスク素子を示している。
【0130】
一体化されたＣＩＴＥ／吸収体素子の別の実施形態が、図２６Ａ及び図２６Ｂに示されている。この実施形態では、ＣＩＴＥ１１０５の片面は導電性の中央部分１１１５を含み、ＣＩＴＥ１１１０の反対側の面はその中央部分１１２０素子に吸収性材料（抵抗性または半導電性）を含む。ＣＩＴＥアセンブリが、入射信号の不要な高周波成分の最大限の抑制を達成するために、（図８に示されるような）ＣＩＴＥのアレイにおける導電性材料、吸収性材料、及びフェライト系材料のさまざまな組み合わせで構成され得ることに留意されたい。
【0131】
同相の隣接する電力ケーブルの実施形態
多くの高電圧電力線設備は、複数の平行の位相線のセットを有する。このような設備では、電力線の各セットの複数の位相は、通常はフィート単位で測定される相互の距離を置いて配置されるが、同相の平行電力線は、通常はインチ単位で測定される距離で、互いに非常に近くに配置される。換言すれば、相間の導体間隔は、同相の導体の間隔よりも一桁大きい。これは、同相の隣接する電力線が同じ電圧であるため、それらの間隔をかなり近づけることができるという事実による。実際の間隔は、直径及びその他の要因など、電力線の特性によって異なる。いくつかの実施形態では、同位相の隣接する電力線のセット間の距離は、例えば、２インチから３６インチであってもよく、より典型的には６インチから１２インチ離れていてもよい。一般に、平行な電力線はすべて同じ直径を有する。
多くの高電圧電力線設備は、複数の平行の位相線のセットを有する。このような設備では、電力線の各セットの複数の位相は、通常はフィート単位で測定される相互の距離を置いて配置されるが、同相の平行電力線は、通常はインチ単位で測定される距離で、互いに非常に近くに配置される。換言すれば、相間の導体間隔は、同相の導体の間隔よりも一桁大きい。これは、同相の隣接する電力線が同じ電圧であるため、それらの間隔をかなり近づけることができるという事実による。実際の間隔は、直径及びその他の要因など、電力線の特性によって異なる。いくつかの実施形態では、同位相の隣接する電力線のセット間の距離は、例えば、２インチから３６インチであってもよく、より典型的には６インチから１２インチ離れていてもよい。一般に、平行な電力線はすべて同じ直径を有する。
【0132】
図２９Ａは、同相の２つの隣接する平行電力線に、有害なＥＭＩに対する保護を提供するように特に適合されたＣＩＴＥの一例を示す。当業者であれば、図示の実施形態が、２つより多い別個の隣接する平行な電力線のセットを有する設備に延長され得ることを理解するであろう（その一例を図３１に示し、以下で説明する）。図２９Ａに示される実施形態では、電力線が互いに水平方向に隣接するように示されている。これは考えられる配置の１つであるが、隣接する電力線は、平行を保ち、他の相の電力線に近づきすぎない限り、互いに対して任意の角度または向きに設定され得る。図２９Ａに戻ると、ＣＩＴＥ１１５０は、上部１１５５及び下部１１６０を含む。上部１１５５は上部中央ハブ１１５７を含み、下部１１６０は下部中央ハブ１１６２を含む。図示の実施形態では、上部中央ハブ部分１１５７は２つの弓形半円筒形ノッチを含み、下部中央ハブ部分１１６２は相補的な弓形半円筒形ノッチを含む。識別できるように、上部１１５５及び下部１１６０が組み立てられると、上部及び下部の中央ハブのノッチが結合して、隣接する平行電力線を受け入れ得る２つの中央穴１１７１、１１７２を形成する。切開素子、例えば１１７４、１１７５が、穴１１７１、１１７２の内面に配置される。
【0133】
図２９Ｂは、上部及び下部の中央ハブ１５７、１６２ならびに中央穴１１７１、１１７２の拡大図を示す。図２９Ｂでは、中央穴１１７１、１１７２間の最近接距離（Ｄ）が示されている。上述のように、距離（Ｄ）は電力線の設置によって決定され、２インチから３６インチの範囲になり得る。したがって、複数の隣接する電力線に対するＣＩＴＥ１１５０のハブ領域は、通常、単一の電力線のためのＣＩＴＥの実施形態よりも大きい。より大きなハブに対応するために、ＣＩＴＥの直径もそれに応じて大きくなり得る。他の実施形態と同様に、ＣＩＴＥ１１５０は、アルミニウムまたは銅などの金属を使用して作成され得る。ＣＩＴＥはフェライト材料を含んでもよく、いくつかの実施態様では、上述のように吸収体素子を含み得る。
【0134】
図３０は、二相線用のＣＩＴＥ１１５０の斜視図である。図３０は、わずかに開いた位置にあるＣＩＴＥを示し、この位置では、ＣＩＴＥは平行電力線を中央穴１１７１、１１７２に挿入して、平行電力線に設置され得る。この図は、ＣＩＴＥの上部１１５５と下部１１６０を相互に固定するためのラチェットロック機構も明確に示す。図示の実施形態では、ロック機構は、歯を含むラチェット素子１１８０と、ラチェット素子を確実に受け入れるように適合された対応する輪郭を含む対応するレセプタクル１１８２とを備える。上述の、図９から図２８Ｅに示される単一の電力線に適合した設計の態様は、さらに、同相の複数の隣接する平行電力線に取り付けるように適合し得る点に留意されたい。例えば、複数の線に適合したＣＩＴＥはヒンジを含み得、図３０に示す機構とは異なるロック機構を使用し得る。
【0135】
図３１は、三相線に適合したＣＩＴＥ１２００の実施形態の別の正面平面図であり、中央ハブ及び切開要素なしで示されている。ＣＩＴＥ１２００は、上部１２０５及び下部１２１０を含む。上部及び下部は両方とも、弓形の外周と平面の面取りされた縁部（図１２に示すように）を含む、図示のような半円形の形状であることが好ましい。上部１２０５は、平面縁部から現れる２つの弓形ノッチ１２０７を含む。この例示的な実施形態では、下部１２１０は上部の正確な鏡像ではない。特に、下部の平面縁部は、平面縁部の広い側面と、下部の外周に向かう狭い側面とを有する中央多角形ノッチ１２１２によって変形される。図示の実施形態では、多角形ノッチは台形であるが、多角形ノッチは非対称または対称の他の形状に形成され得る。多角形ノッチの狭い縁部は、中央弓形ノッチ１２１４をさらに含む。下部の多角形ノッチ１２１２は、下部の平面縁部上に位置する広い縁部と、下部の多角形ノッチの狭い縁部上に位置する狭い縁部を有する、対応する形状の多角形インサート１２２０で塞がれる。多角形インサート１２２０の幅広部分は、上部のそれぞれの作動ノッチ１２０７及び１２０９と位置が一致して嵌合する２つのさらに弓形のノッチを有する。多角形インサートの狭い縁部の弓形ノッチ１２２６は、下部の弓形ノッチ１２１４と位置が一致して嵌合する。多角形インサート１２２０と、上部及び下部の縁部の機械表面は、さねはぎ機構または他の嵌合素子を用いて機械加工することができ、多角形インサートは多角形ノッチ１２１２内に位置決めされると所定の位置に固定され、電力線導体の軸に沿ってインサートのあらゆる動きが妨げられる。多角形のインサート及び関連するノッチは、下部ではなく上部にあってもよいことにも留意されたい。
【0136】
識別できるように、対応する弓形ノッチ１２０７／１２２２、１２０９／１２２４、及び１２２６／１２１４は、同相の電力線を設置し得る穴を形成する。ＣＩＴＥ１２００の設置中、電力線は下部のノッチ１２１４に取り付けられ得る。次に、多角形インサート１２２０がこの電力線の上に配置され得る。追加の電力線をインサートのノッチ１２２２、１２２４上に配置することができ、上部は追加の電力線の上に配置することができる。これらの部分は、上述の実施形態で説明した締結具を使用して固定され得る。さらに、弓形ノッチは、上述したような切開素子を含み得る。導電性ペーストを使用して、多角形インサート１２２０をＣＩＴＥの下部１２１０に接合する縁部をシールする必要がある。特定の実施形態では（図３１には示されていない）、ＣＩＴＥの上部及び下部は、（例えば、図１０に示すように）ヒンジで連結され得る。
【0137】
地中電力ケーブルのインピーダンスの不整合
上記の実施形態は、露出した地上の電力線に関する。特に大都市圏では、かなりの数の電力線が露出せずに地下を通っている。地下ケーブルにインピーダンスの不整合素子を設けて、それに取り付けられた電気及び電子コンポーネントの保護を提供することが有用であろう。図２７Ａ及び図２７Ｂは、それぞれ、本開示による、インピーダンスの周期的変化を有する同軸電力ケーブル１２００の軸方向断面図及び縦断面図である。ケーブルは、１つまたは複数の導電性ワイヤを有するコア１２０５、コアを取り囲む半導電層１２１０、導電性シールド層１２１５、及びシールド層を取り囲む絶縁層１２２０を含む。図２７Ｂに示すように、半導体層１１０は、インピーダンスの周期的変化（差動）に対応する容量の周期的変化を有する。例えば、領域１２３２及び１２３４は、それぞれの隣接する領域１２３３及び１２３５と比較して高い抵抗を有する。
上記の実施形態は、露出した地上の電力線に関する。特に大都市圏では、かなりの数の電力線が露出せずに地下を通っている。地下ケーブルにインピーダンスの不整合素子を設けて、それに取り付けられた電気及び電子コンポーネントの保護を提供することが有用であろう。図２７Ａ及び図２７Ｂは、それぞれ、本開示による、インピーダンスの周期的変化を有する同軸電力ケーブル１２００の軸方向断面図及び縦断面図である。ケーブルは、１つまたは複数の導電性ワイヤを有するコア１２０５、コアを取り囲む半導電層１２１０、導電性シールド層１２１５、及びシールド層を取り囲む絶縁層１２２０を含む。図２７Ｂに示すように、半導体層１１０は、インピーダンスの周期的変化（差動）に対応する容量の周期的変化を有する。例えば、領域１２３２及び１２３４は、それぞれの隣接する領域１２３３及び１２３５と比較して高い抵抗を有する。
【0138】
差動インピーダンスの隣接領域は、地上の電力線に沿った誘導信号がＣＩＴＥ素子によって反射されるのと同様の方法で、受信した有害なＥＭＩが反射されるインピーダンスの不整合境界面を生成する。
【0139】
半導体層のインピーダンスの変動を実現するにはいくつかの方法があることに留意されたい。これらは、半導体層の組成の導電率の変動、半導体層の厚さの変動、及び同軸タイプのケーブルの製造における当業者には明らかなその他の変更を含むが、これらに限定されない。
【0140】
当業者には明らかなように、本明細書に記載のＣＩＴＥは、電力会社が有害なＥＭＩから保護するために使用する、真空管装置などの他の保護手段と組み合わせて使用され得るが、これらに限定されない。
【0141】
特許請求の範囲は、本明細書に記載の好ましい実施形態及び実施例によって限定されるべきではなく、全体として記載された説明と一致する最も広い解釈が与えられるべきである。当業者には、本明細書の範囲内に含まれる多くの可能な変形が存在することが明らかであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図26A】
【図26B】
【図27A】
【図27B】
【図28A】
【図28B】
【図29A】
【図29B】
【図30】
【図31】
【図32】
【国際調査報告】