(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性及び電気伝導性を両方とも向上させるのに適した接地モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】長手方向に沿って延びた抵抗体１０と、抵抗体１０の横断面中心部に配設された伝導性芯棒２０と、を備え、前記抵抗体１０が、黒鉛７０〜８５重量％と、約６０メッシュの粒度を有するコールタールピッチ１５〜３０重量％及び、約３２５メッシュの粒度を有する塩化銅０．５〜０．７重量％を混合して得られ、合計１００重量％からなる接地モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って延びた抵抗体と、
前記抵抗体の横断面中心部に配設された伝導性芯棒と、
を備え、
前記抵抗体が、黒鉛、コールタールピッチ及び塩化銅からなることを特徴とする接地モジュール。
【請求項２】
前記抵抗体は、黒鉛７０〜８５重量％と、コールタールピッチ１５〜３０重量％及び塩化銅０．５〜０．７重量％を混合して得られ、合計１００重量％からなることを特徴とする請求項１に記載の接地モジュール。
【請求項３】
前記抵抗体は、黒鉛７７．３重量％と、コールタールピッチ２２．１重量％及び塩化銅０．６重量％からなることを特徴とする請求項２に記載の接地モジュール。
【請求項４】
前記コールタールピッチは、約６０メッシュの粒度を有することを特徴とする請求項１に記載の接地モジュール。
【請求項５】
前記塩化銅は、約３２５メッシュの粒度を有することを特徴とする請求項１に記載の接地モジュール。
【請求項６】
黒鉛と、コールタールピッチ及び塩化銅を混合するステップと、
前記黒鉛と、前記コールタールピッチ及び前記塩化銅の混合物をスラリー化させるステップと、
成形型の中心に芯棒を配設するステップと、
前記成形型に前記混合物スラリーを投入して成形物を形成するステップと、
前記成形物を乾燥するステップと、
前記乾燥された成形物を窒素ガス雰囲気で炭化処理するステップと、
前記炭化処理された成形物を冷却するステップと、
を含むことを特徴とする接地モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記乾燥ステップは、前記成形物を約１００℃の温度で１次的に乾燥し、次いで、前記成形物を約２００℃の温度で２次的に乾燥することを特徴とする請求項６に記載の接地モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記冷却ステップは、前記炭化処理された成形物を約２００℃の温度まで１次的に冷却し、次いで、前記炭化処理された成形物を室温まで２次的に冷却することを特徴とする請求項６に記載の接地モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記炭化処理ステップは、約７５０℃の温度で約２時間行われることを特徴とする請求項６に記載の接地モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接地モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の通信装備、電子計測装備、避雷装置及び電力装備は、過負荷または落雷などによるサージ電圧の影響を受けることがある。このようにサージ電圧から前記装備を保護するために接地装置が用いられることがある。
【０００３】
前記接地装置は、前記装備を大地に電気的に接続して前記装備に働くサージ電圧を地上に導くことができる。これにより、前記装備が前記サージ電圧から保護可能になる。
【０００４】
一方、落雷を形成する雷雲に含まれる電荷の成分が季節によって異なってくる。実際に、夏季には負電荷が雷雲に過剰に含まれ、これに対し、冬季には正電荷が雷雲に過剰に含まれる。その分、夏季には雷雲に含まれている負電荷が大地側に向かって急速に流入する必要があり、これに対し、冬季には大地の負電荷が雷雲側に向かって急速に流出する必要がある。
【０００５】
このように大地に対する負電荷の流入及び流出を可能にする接地装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。前記特許文献１に記載の接地装置は、インピーダンス低減型低抵抗接地モジュールを備える。前記接地モジュールは、電気伝導性に優れた黒鉛などの炭素系非金属鉱物と電解質から構成された低抵抗体と、その内部に配設された金属材芯棒と、を備える。
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に記載の前記接地モジュールの炭素抵抗体は、単一原料である黒鉛のみから形成される。その分、外部から伝導される電流の流れが遅くなる虞がある。しかも、前記接地モジュールの炭素抵抗体は、雨水などに起因して内部亀裂または外観の変形が引き起こされる虞があり、さらに、破損する虞もある。
【０００７】
前記インピーダンス低減型低抵抗接地モジュールにおいて指摘されていた耐久性の問題を解消しうる炭素低抵抗接地モジュールが提案されている（例えば、下記の特許文献２参照）。前記炭素低抵抗接地モジュールは、黒鉛と、セメント及び長石からなる炭素抵抗体を備える。前記炭素抵抗体は、外部の環境変化、湿気または電気抵抗による耐久性の弱化を防ぎ、しかも、二酸化炭素の発生を抑える。
【０００８】
前記セメント及び長石は、前記炭素抵抗体の耐久性を高めることに寄与するのに対し、炭素抵抗体の電気導電性を低下させる要素として働く。これにより、前記炭素低抵抗接地モジュールを用いて電気伝導性を向上させることは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】大韓民国登録特許第１０−０６１０６０４号公報（２００６年０８月０２日）
【特許文献２】大韓民国登録特許第１０−１０３４３４２号公報（２０１１年０９月０５日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述した問題点を解消するための接地モジュール及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、耐久性及び電気伝導性を両方とも向上させるのに適した接地モジュール及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
さらに、本発明のさらに他の目的は、信頼性を向上させることのできる接地モジュール及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る接地モジュールは、長手方向に沿って延びた抵抗体と、前記抵抗体の横断面中心部に配設された伝導性芯棒と、を備える。なお、前記抵抗体は、黒鉛と、コールタールピッチ及び塩化銅からなる。
【００１４】
本発明の他の実施形態に係る接地モジュールの製造方法は、黒鉛と、コールタールピッチ及び塩化銅を混合するステップと、前記黒鉛と、前記コールタールピッチ及び前記塩化銅の混合物をスラリー化させるステップと、成形型の中心に芯棒を配設するステップと、前記成形型に前記混合物スラリーを投入して成形物を形成するステップと、前記成形物を乾燥するステップと、前記乾燥された成形物を窒素ガス雰囲気で炭化処理するステップと、前記炭化処理された成形物を冷却するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によれば、本発明の組成及び製造方法による接地抵抗体は、ケルビンダブルブリッジなど抵抗が計測可能な装備を用いて、この分野において公知の同封の抵抗測定方法によって測定した本発明の接地抵抗体と、本発明の従来の技術の欄に示す組成及び方法によって測定した比較対象抵抗体との抵抗値を相対的に比較したところ、本発明の抵抗体の抵抗値は１．５〜１０．０Ωであるものの、比較対象抵抗体の抵抗値は１３〜２７Ωであり、本発明の抵抗体の抵抗値が大幅に減少していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る接地モジュールの構成及び外観を示す斜視図である。
【図２】図本発明の実施形態に係る接地モジュールの他の構成及び外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る接地モジュールの製造方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づき、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる程度に本発明の好適な実施形態に係る接地モジュール及びその製造方法について詳述する。本発明の実施形態の詳細な説明において、関連する公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする虞があると認められる場合にはその具体的な説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る接地モジュールの構成及び外観を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る接地モジュールの他の構成及び外観を示す斜視図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る接地モジュールは、長手方向に沿って延びた抵抗体１０と、前記抵抗体１０の横断面中心部に配設された伝導性芯棒２０と、を備える。前記抵抗体１０は、低抵抗性を有する黒鉛を主成分とするため、落雷などのサージ電圧を、前記伝導性芯棒２０を介して速やかに大地に伝えることができる。
【００２０】
前記抵抗体１０は、黒鉛と、コールタールピッチ及び塩化銅（ＣｕＣｌ２）を含む組成物から形成可能である。例えば、前記抵抗体１０は、下記表１に示す物質からなる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
換言すると、前記抵抗体１０は、７０〜８５重量％の黒鉛と、１５〜３０重量％のコールタールピッチ及び０．５〜０．７重量％の塩化銅を混合して得られ、合計１００重量％からなることが好ましい。
【００２３】
前記黒鉛は、低い抵抗を得るための核心原料として用いられる。従来の抵抗体は、黒鉛を単一原料から形成し、結合材（タール）を少量添加して形成した。前記黒鉛を主成分とする抵抗体は、高い電気抵抗特性が得られるとはいえ、所定の形状に生産するための加工性と、その形状を安定的に維持するための耐久性を顕著に低下させるという欠点を抱えている。
【００２４】
その分、本発明の実施形態においては、抵抗体１０の主成分である黒鉛の含量を６９〜８４重量％に減らし、加工性と形状保存性を一層向上させる他の原料をさらに混合する。
【００２５】
もし、前記黒鉛の含量が７０重量％未満である場合に、前記抵抗体１０の外観形状保存性は増大するものの、導電性が低下してしまう。また、前記黒鉛の含量が８５重量％を超える場合には導電性は増大するものの、外観形状を維持するための耐久性が顕著に悪化する。その分、前記黒鉛は、前記抵抗体１０の組成比において略７７．３重量％含有されることが最も好ましい。
【００２６】
また、本発明の実施形態において用いられる黒鉛は、高純度（９５％以上）の鱗状黒鉛を用いることが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。例えば、純度９５％以上の黒鉛として、鱗状黒鉛と土状黒鉛が適切に混合された黒鉛混合物が使用可能である。前記黒鉛混合物を生成するために、前記鱗状黒鉛と土状黒鉛は２：１の割合にて混合されることが好ましい。前記鱗状黒鉛が土状黒鉛よりも優れた導電性を有するので、前記黒鉛混合物にさらに多量の鱗状黒鉛が含有されることが伝導性の面で有利である。
【００２７】
さらに、前記黒鉛の粒度は、約２５０〜３５０メッシュを維持することが好ましい。実際に、前記黒鉛の粒度が３５０メッシュよりも大きければ、水を投入して粘液状態のスラリーを形成するに際して、浮遊しやすくて混合し難いだけではなく、流失の虞がある。これとは異なり、黒鉛の粒度が２５０メッシュよりも小さければ、前記抵抗体１０における黒鉛の分布にバラツキが生じるため、領域に応じて異なる抵抗値が測定されてしまうという問題点がある。上記の問題点に鑑みて、前記黒鉛の粒度は、略３２５メッシュを維持することが最も好ましい。
【００２８】
この種の前記抵抗体１０は板状または筒状に形成可能であるが、必ずしもこれに限定されない。例えば、前記抵抗体１０は、長円筒状、多角筒状など種々の形状に形成可能である。
【００２９】
前記コールタールピッチは、前記抵抗体１０の耐久性を向上させる結合材として用いられる。このようなコールタールピッチは、前記抵抗体１０の組成比において、約１５〜３０重量％含有されることが好ましい。
【００３０】
もし、前記コールタールピッチの含量が１５重量％未満である場合に、完成された抵抗体１０は十分な耐久性強化効果が得られない。これとは異なり、前記コールタールピッチの含量が３０重量％を超える場合には、前記抵抗体１０は、耐久性が一層向上するが、十分な電気伝導性が得られ難い。これらを考慮するとき、前記コールタールピッチは、前記抵抗体１０の組成比において、約２２．１重量％含有されることが最も好ましい。
【００３１】
前記コールタールピッチの粒度は、約５０〜７０メッシュを維持することが好ましい。もし、前記コールタールピッチの粒度が７０メッシュ未満である場合、完成された抵抗体１０における電気伝導性にバラツキが生じる虞がある。これに対し、前記コールタールピッチの粒度が５０メッシュ未満である場合には、前記抵抗体１０の成形時間が過剰に長引いてしまう虞がある。これらを考慮するとき、前記コールタールピッチは、約６０メッシュを維持することが最も好ましい。
【００３２】
前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）は、前記抵抗体１０の強度及び伝導性を向上させる添加剤として使用可能である。この種の塩化銅（ＣｕＣｌ２）は、前記抵抗体１０の組成比において、約０．５〜０．７重量％含有されることが好ましい。
【００３３】
前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）の含量が前記０．５重量％未満であるか、あるいは、前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）の含量が０．７重量％以上である場合に、完成された抵抗体１０は固有抵抗が１〜１０Ωの範囲を外れてしまい、接地モジュールの抵抗体として用いることが困難になる。このため、前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）は、前記抵抗体１０の組成比において、約０．６重量％含有されることが最も好ましい。
【００３４】
また、前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）の粒度は、約３００〜３５０メッシュを維持することが好ましい。前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）の粒度が３００メッシュ未満であれば、前記抵抗体１０の成形時間が過剰に長引いてしまう虞がある。これとは異なり、前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）の粒度が３５０メッシュ以上を維持すれば、前記抵抗体１０の電気伝導性にバラツキが生じる虞がある。これらを考慮するとき、前記塩化銅（ＣｕＣｌ２）は、約３２５メッシュを維持することが最も好ましい。
【００３５】
前記抵抗体１０の横断面中心部に配設される前記芯棒２０としては、伝導体が使用可能である。例えば、前記芯棒２０は、電気伝導性に優れた銅（Ｃｕ）及びステインレス鋼などをはじめとする金属物質のうちの少なくとも一種から形成可能である。
【００３６】
上述した組成比及び組成物質から形成された前記抵抗体１０は、測定の結果、室温下で約０．６８ｇ／ｍｌの見かけ比重を有することが判明された。また、前記抵抗体１０は、電気伝導性試験を行ったところ、室温下で約１．５〜１０．０の電気伝導度を有することが判明された。その分、本発明の実施形態に係る接地モジュールは、良好な耐久性を有し、しかも、電気伝導性が限界値以上に高くなる。このため、本発明に係る接地モジュールは、信頼性が向上する。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る接地モジュールの製造方法を説明するフローチャートである。以下、図３のフローチャートに基づき、本発明の実施形態に係る接地モジュールの製造方法について詳述する。
【００３８】
先ず、前記抵抗体１００の最も好ましい組成比に従い、７７．３重量％に相当する粉末状態の黒鉛７ｋｇと、２２．１重量％に相当する粉末状態のコールタールピッチ２ｋｇ及び０．６重量％に相当する塩化銅（ＣｕＣｌ２）０．０５ｋｇを用意する。また、前記組成物質を配合するための配合水として、約１Ｌの蒸留水を用意する。前記組成物質及び蒸留水の量は、説明の便宜のための例示に過ぎず、これに限定されない。前記組成物質を混合容器内において攪拌して混合する（ステップＳ３１）。
【００３９】
次いで、混合された状態の組成原料に前記蒸留水を所定の速度で投入しながら前記組成物質を攪拌してスラリー状態にする（ステップＳ３２）。このとき、前記混合容器の温度は、１００℃に保たれる。なお、蒸留水と共に攪拌される混合物質が、粘液状態ではなく、水分のみを吸収したスラリー状態に達するように、蒸留水の注入速度及び注入量を調節する。
【００４０】
例えば、組成物質が約９．０５ｋｇであるため、１Ｌの水を１５分間供給し続け、攪拌は、５７〜６０ｒｐｍの速度にて約１０分間行うことが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。換言すれば、蒸留水の注入量と、注入速度及び攪拌速度は、周りの環境及び温度による。
【００４１】
次いで、芯棒２０を抵抗体成形型の中央に挿通し（ステップＳ３３）、前記水分が吸収された組成物質スラリーを抵抗体成形型に投入して前記抵抗体１０の形状に成形する（ステップＳ３４）。
【００４２】
次いで、前記成形物を、約１００℃の温度で、水分が完全に除去されるまで１次的に乾燥させる（ステップＳ３５）。次いで、前記１次的に乾燥された成形物を２００℃の温度で２次的に乾燥させる（ステップＳ３６）。
【００４３】
次いで、前記成形物を炭化炉内に配置し、前記炭化炉に窒素ガスを注入しながら炭化炉の温度を７５０℃まで昇温させる。前記炭化炉の温度が７５０℃に達すると、前記成形物を２時間炭化処理する（ステップＳ３７）。
【００４４】
炭化処理された成形物を、窒素ガスが２Ｌ／分にて注入される炭化炉において２００℃の温度まで１次的に冷却する（ステップＳ３８）。次いで、１次的に冷却された成形物を炭化炉から密閉容器へ移送して室温まで２次的に冷却する（ステップＳ３９）。このようにして２次的に冷却した成形物を、芯棒２０及び抵抗体１０を備える接地モジュールにする。
【００４５】
本発明における抵抗体の構成成分は、黒鉛と、コールタールピッチ及び塩化銅（ＣｕＣｌ２）であり、これらの原料を工業分析(Proximate Analysis)すれば、下記表２の通りである。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
ここで、Ｔ．Ｍは全体水分（Moisture）であり、ＡＳＨは灰分（Ash）であり、Ｖ．Ｍは揮発性物質（Volatile Matter）であり、Ｆ．Ｃは固定炭素（Fixed Carbon）であり、Ｂ．Ｄは見かけ比重である。
【００４８】
しかしながら、前記原料分析成分は、本発明において使用可能な原料の一例に過ぎず、類似の物性特性を示す黒鉛と、コールタールピッチ及び塩化銅（ＣｕＣｌ２）が使用可能であるということはいうまでもない。
【００４９】
前記本発明の組成による接地抵抗体の抵抗は、この分野において公知のケルビンダブルブリッジなど抵抗が計測可能な装備を用いて、この分野において公知の抵抗測定方法によって測定可能である。実際に、最終完成品の試料当たりに２回ずつ電気抵抗を測定し、これらを用いて、単位電気抵抗（Ｒ）を数式により計算した（Ｒ：電気抵抗［Ω］、Ｓ：導線の断面積［ｍ２］、ｌ：導線の長さ［ｍ］：導線の単位面積（Ｓ）、単位長さ（１ｍ）に対する抵抗であり、導体の材質及び温度によって定められる量であり、固有抵抗または抵抗率（Resistivity or Specific Resistance）とも呼ばれ、単位は［Ω］であり、これは、万国標準連動の抵抗率である。その結果、前記抵抗体１０の単位電気抵抗（Ｒ）は、平均的に１．５〜１０．０［Ω］であった。
【００５０】
このことから明らかなように、この分野において公知の黒鉛とセメントなどを混合して成形した接地抵抗体の抵抗率を上記の本発明と同じ条件下で測定した値が１３〜２７［Ω］であることを考慮したとき、抵抗が顕著に減少されている。
【００５１】
上記の試験は、本発明の組成による接地抵抗体が相対的に低い抵抗率を有するということを示すための比較試験であり、比較の対象となる接地抵抗体は、本発明の出願人及び発明者が、既に特許登録された従来の技術を用いて、出願人が製作した試料の抵抗と比較するために製作したものである。特に、上記の測定抵抗値は、試料の状態及び周りの温度などによって変わる数値であり、絶対値ではない。すなわち、上記の試験は、本発明の組成による接地抵抗体が従来の接地抵抗体よりも相対的に低い抵抗値を有するということを示す試験結果である。
【００５２】
以上、本発明に係る接地モジュール及びその製造方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨及び技術的な精神を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、誰でも種々に変更して実施可能な範囲まで保護さるべきである。
【符号の説明】
【００５３】
１０：抵抗体
２０：芯棒
【図１】
2014186991.tif 000005
【図２】
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【図３】
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