(57)【要約】  電流供給システム２０は、その動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、液密材料４０に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４を備える。構成要素２１、２２、２３、２４は、液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含む。更に、構成要素２１、２２、２３、２４は、犠牲材料が液密材料４０内の空間を占有する少なくとも１つのガストラップ部分５０を含み、これは、したがってガスを捕捉する形状に画定されている。システム２０の実際の浸漬状態での損傷の場合、構成要素２１、２２、２３、２４が液体に露出されると、構成要素２１、２２、２３、２４の露出領域で発生した電気化学的反応の停止と、電流の液体への流出の停止とが実現される。
2021501087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を備える、電流供給システムであって、
前記少なくとも１つの導電性構成要素は、前記液密材料が損傷し、前記液体が前記少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において前記液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含み、
前記少なくとも１つの導電性構成要素は、前記犠牲材料が前記液密材料内の空間を占有する少なくとも１つのガストラップ部分であって、前記場合において前記少なくとも１つの導電性構成要素の前記犠牲材料が前記液体と電気化学的に反応する位置で前記犠牲材料が消失するときに生成されるガスを捕捉するように設計された形状に画定されている、少なくとも１つのガストラップ部分を含む、電流供給システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの導電性構成要素は、概ね細長い形状を有し、前記少なくとも１つの導電性構成要素は、少なくとも部分的にループ形状である少なくとも１つのガストラップ部分を含む、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの導電性構成要素は、前記少なくとも１つのガストラップ部分の位置に重ね合わせられた屈曲形状を有する、請求項２に記載の電流供給システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのガストラップ部分は、コイル状部分である、請求項２又は３に記載の電流供給システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのガストラップ部分は、少なくとも１つのＵ字型部分的ループを含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の電流供給システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの導電性構成要素は、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、及び金属合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電流供給システム。
【請求項７】
前記電流供給システムは、概ね平坦な形状であり、厚さが１〜２ｍｍの範囲である、請求項１から６のいずれか一項に記載の電流供給システム。
【請求項８】
動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計された電気デバイスであって、請求項１から７のいずれか一項に記載の電流供給システムと、前記電流供給システムの前記少なくとも１つの導電性構成要素に接続された少なくとも１つの電気負荷と、を備える電気デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電気負荷は、防汚光を発生させるように構成された光源を含む、請求項８に記載の電気デバイス。
【請求項１０】
前記電流供給システムの前記少なくとも１つの導電性構成要素に接続された電源を更に備える、請求項８又は９に記載の電気デバイス。
【請求項１１】
前記電気デバイスは、概ね平坦な形状であり、厚さが１〜２ｍｍの範囲である、請求項８から１０のいずれか一項に記載の電気デバイス。
【請求項１２】
海上の物体と請求項８から１１のいずれか一項に記載の電気デバイスとの組立品であって、前記海上の物体は、前記海上の物体の寿命の少なくとも一部の間に、生物付着性生物を含有する水に少なくとも部分的に浸漬されることが意図されている少なくとも１つの表面を含み、前記電気デバイスは、前記少なくとも１つの表面上に配置されている、組立品。
【請求項１３】
導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬され、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含む電流供給システムを製造する方法であって、前記少なくとも１つの導電性構成要素は、前記液密材料が損傷し、前記液体が前記少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において前記液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含み、前記方法は、
前記少なくとも１つの導電性構成要素の前記犠牲材料が前記液密材料内の空間を占有するように構成されている少なくとも１つのガストラップ部分であって、前記少なくとも１つの導電性構成要素の前記犠牲材料が、前記場合において前記犠牲材料が前記液体と電気化学的に反応する位置で消失するときに、生成されるガスを捕捉するように設計された形状に画定されている、少なくとも１つのガストラップ部分を前記少なくとも１つの導電性構成要素に提供することと、
前記少なくとも１つの導電性構成要素を前記液密材料に包むことと、を含む方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの導電性構成要素が、前記液密材料に包まれる前に局所的に変形される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
電流供給システム及び電源を含む電気デバイスからの電流の流出を低減する方法であって、
前記電流供給システムは、前記電源に接続され、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含み、前記電気デバイスからの電流の前記流出は、前記電流供給システムが導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬され、前記液密材料が損傷して、前記液体が前記少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において発生し、前記少なくとも１つの導電性構成要素は、前記液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含み、前記方法は、
前記少なくとも１つの導電性構成要素の前記犠牲材料による前記液体との電気化学反応を、前記電源から前記少なくとも１つの導電性構成要素への電流の供給を継続することにより可能とすることと、
前記少なくとも１つの導電性構成要素の前記犠牲材料が、前記電気化学反応が起こる位置で消失するときに、前記液密材料の中で得られる空間内に前記電気化学反応で生成されるガスを捕捉することと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を備える、電流供給システムに関する。本発明はまた、その動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、上述のような電流供給システムと、電流供給システムの少なくとも１つの導電性構成要素に接続された少なくとも１つの電気負荷と、を備える電気デバイスに関する。本発明の別の対象は、海上の物体と上述したような電気デバイスとの組立品であって、海上の物体は、当該海上の物体の寿命の少なくとも一部の間に、生物付着性生物を含有する水に少なくとも部分的に浸漬されることが意図されている少なくとも１つの表面を含み、電気デバイスは、前記少なくとも１つの表面上に配置されている、組立品である。
【０００２】
更に、本発明は、導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬される、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含む電流供給システムを製造する方法に関する。
【０００３】
また更に、本発明は、電流供給システム及び電源を含む電気デバイスからの電流の流出を低減する方法に関するものであり、この電流供給システムは、電源に接続され、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含み、電気デバイスからの電流の流出は、電流供給システムが導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬され、液密材料が損傷して、液体が少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において発生する。
【背景技術】
【０００４】
水中環境で使用されることが意図されている電流供給システムの分野では、そのようなシステムの導電性構成要素が液体／水から電気的に絶縁されることが非常に重要である。その観点から、このようなシステムが液密材料を含むことが一般的であり、導電性構成要素は、そのような材料に包まれている。例えば、電流供給システムは、液密材料で作製されたハウジングを備えてもよく、その中に導電性構成要素が収容される。別の選択肢によれば、導電性構成要素は、液密材料に埋め込まれてもよい。この点において、国際公開第２０１４／１８８３４７（Ａ１）号は、防汚光を生成するための少なくとも１つの光源と、光学媒体を通して防汚光の少なくとも一部を分配するための光学媒体とを備える、船舶の船体などの保護される表面の防汚のための照明モジュールを開示していることに留意されたい。国際公開第２０１４／１８８３４７（Ａ１）号によって知られる照明モジュールの動作中、保護される表面の防汚性は、光学媒体から生成された防汚光が表面から離れる方向に発光されることに基づいて実現される。一般に、既知の照明モジュールにおいて具体化される生物付着の解決策は、紫外線、特に紫外線Ｃ波に基づくものであり、表面上への生物付着性生物の（初期の）定着、すなわち表面上へのバイオフィルム形成の防止に関して有効である。船舶の船体との関連において問題を引き起こすバイオフィルムの様相は、生物付着性生物の定着と成長により時の経過と共にその厚さが増加するにつれて、船舶の船体の外面が粗くなり、その結果抵抗が増加し、燃料消費の増加、ひいては運転コストの増加を伴うことである。
【０００５】
国際公開第２０１４／１８８３４７（Ａ１）号は、船舶の船体への生物付着に対処するための解決策が、埋め込みの紫外線Ｃ波ＬＥＤを有する紫外線Ｃ波透過性材料の平板を備えた照明モジュールで船体外部を覆うことであり得ることを開示している。照明モジュールは、生物付着は水中で生じるため、水位線の下方に設置されることが意図されている。照明モジュールを動作させるために、電力が水位線下で供給される必要がある。電気、水、及び沖合での事業活動の荒々しく過酷な環境の組み合わせは、真の難題をもたらす。事実、（海）水は電気の良導体であり、その結果、短絡が生じ得る実際の危険性がある。船舶の船体は、寿命中、例えば、浮遊木材又は他の水位線に近接した若しくは付近の他の浮遊物との衝突により、（激しく）損傷を受けることが知られており、あるいは他の船舶との衝突による衝撃で傷つき得る。船舶の船体が前述のように照明モジュールで少なくとも部分的に覆われている場合、照明モジュールは電源線と共に、寿命中、損傷を受ける可能性が高い。例えば、電源線が切断されると、電気回路が海水に露出される状況が起きる。その状況においては、切断位置で海水に電力が放出され、その電源線に依存する１つ以上の照明モジュールへの電力供給が停止する。
【０００６】
水中環境での電力供給線の切断とその結果生じる海水への電力損失の可能性について、国際公開第２０１７／１０８５４５（Ａ１）号において取り組まれている。とりわけ、国際公開第２０１７／１０８５４５（Ａ１）号は、電源線の物理的寸法を最適化し、電源線の材料の適切な選択を行うことにより、海水に露出されている電源線の領域が、海水と電源線との境界面において発生する電気化学的プロセスの結果速やかに溶解し、海水に放出される電力量及びかかるプロセスが発生する時間を最小化できることを教示している。
【発明の概要】
【０００７】
先に示唆したように、本発明は、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含む水中電流供給システム、特に導電性液体の環境において使用されることを意図されているシステムの分野におけるものである。本発明の目的は、そのような環境に配置されて、損傷を受けた場合に、電力が環境に失われるプロセスを終了するための対策を講じる目的で、電気化学的効果の影響下で溶解することができるような方法で意図せずに液体に露出される導電性構成要素を設計する、既知の概念に単に依拠することではない。本発明は、このようなプロセスを、明確に定義された方法、好ましくは受動的な方法で、すなわち、何らかの追加的な動作を開始する必要なく、そのようなプロセスを終了させる可能性を提供することを目標とする。事実、様々な理由のために、そのようなプロセスは開始された後にできるだけ早く終わらせることが望ましい。１つの理由は、電流供給システムが船舶の船体の領域、例えば船舶のプロペラなどに配置されている場合、そのプロセスにおいて、近接する／下層にある領域の材料の酸化及び還元が発生し得ることである。もう１つの理由は、システムによって電力供給されるように構成されている電気負荷が不十分な電力を受け取ると、電気負荷に損傷を与える可能性があることである。
【０００８】
上記を考慮し、本発明は、電流供給システムの動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を備える、電流供給システムであって、少なくとも１つの導電性構成要素は、液密材料が損傷し、液体が少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含み、少なくとも１つの導電性構成要素は、犠牲材料が液密材料内の空間を占有する少なくとも１つの部分であって、したがって、少なくとも１つの導電性構成要素の犠牲材料が上記の場合において液体と電気化学的に反応する位置で犠牲材料が消失するときに生成されるガスを捕捉するように設計された形状に画定されている、少なくとも１つの部分を含む、電流供給システムを提供する。
【０００９】
本発明に係る電流供給システムにおいては、システム損傷の場合に導電性構成要素が水に露出されたときに起こることが予期されるような、導電性構成要素の材料の電気化学的溶解の停止を、少なくとも１つの導電性構成要素が制御する可能性を有するように設計されている。特に、当該の少なくとも１つの導電性構成要素は、構成要素の溶解プロセスを停止させる、少なくとも１つの明確に画定された位置をシステム内に有するように成形されている。このようにして、損傷が発生するとき、電力を水に放出するプロセスが一定のところで自動的に停止されることだけでなく、当該の少なくとも１つの導電性構成要素の溶解プロセスが、例えば、その導電性構成要素に接続された少なくとも１つの電気負荷に至るまでには継続され得ないことが実現可能であり、さもなければ電気負荷は最終的に水に露出され、加えて／あるいは、当該の少なくとも１つの導電性構成要素の溶解プロセスが導電性構成要素間の接合部に至るまでには継続されないことが実現可能であり、さもなければ他の導電性構成要素を介する電力供給の停止も引き起こされるであろう。
【００１０】
本発明による作動原理は、以下のとおりである。少なくとも１つの導電性構成要素が、電流供給システムの環境の導電性液体に露出される損傷の状況が生じると、構成要素の犠牲材料と液体は、構成要素を通る電流の供給の影響下で相互に作用する。構成要素の犠牲材料と液体は、構成要素の犠牲材料が溶解される電気化学プロセスに関与する。構成要素の概ね細長い形状、特にワイヤ形状を仮定すると、構成要素の犠牲材料は、ＤＣ（直流電流）電源の場合に損傷の位置から１方向に後退することが期待され、ＡＣ（交流電流）電源の場合には損傷の位置から２方向に後退することが期待され得る。電気化学的プロセスの別の効果は、ガスの形成である。本発明は、液密材料が溶解する際に液密材料内に残る空間がガスの捕捉に好適であるように、構成要素の少なくとも１つの部分の設計を選択することができるという洞察と組み合わせた、ガスを構成要素と液体との間の電気絶縁体として使用できるという洞察に基づくものである。
【００１１】
以上のことから、本発明が適用されると、電流供給システムであって、その少なくとも１つの導電性構成要素がシステムの環境の導電性液体に露出された場合に、その個所で生じる電気化学反応の影響下で構成要素が溶解する電流供給システムが得られ、構成要素は、液密材料内において少なくとも１方向に後退し、それによって液密材料内に空間が形成される。本発明の顕著な特徴によれば、構成要素の少なくとも一部分の形状は、形成される空間によって、電気化学反応の実際のプロセスで生成されるガスを捕捉できるように選択される。捕捉されるガスは、電気化学的反応及び環境への電力の放出を停止させることができるように、構成要素と液体との間の電気絶縁物として使用される。このようにして、システムにおいて電力の供給の切断を必要としないことが実現される。むしろ、システムを動作させることが望ましい限り、あらゆる状況下で電力の供給が継続されるべきであり、例えば、少なくとも１つの構成要素が溶解しガス絶縁物が蓄積するプロセスが発生する限り、電力供給を制限することが実践的な可能性であり、これは、例えば、短絡電流を制限するための一般に既知の手段を適用することによってなされ得る。本発明は、電力の環境への放出プロセスが発生次第、いわば、ガス栓がシステム内の適切な位置に自動形成されることを想定しており、それにより放出は停止されシステムの動作を最適な方法で持続することができる。システムによって電力供給される少なくとも１つの電気負荷に、故障した構成要素を介してのみではなく、代替経路を介しても到達できる場合、これは、少なくとも１つの負荷が依然として使用され得るために、なおさらそうである。本発明の有利な態様は、何らかの理由で捕捉されたガスが失われると、構成要素がその状況において液体と接触するや否や、新たな量のガスが生成され捕捉されることである。
【００１２】
少なくとも１つの導電性構成要素は、電気化学的反応に関与するときにガスを生成するのに適した材料から全体が作製されている必要はない。例えば、本発明に係る電流供給システムの一実施形態は、ガスを発生させる能力を有する材料が、少なくとも１つの導電性構成要素の全長に沿って又はその長さのいくつかの部分にのみ沿って、少なくとも１つの導電性構成要素の外側スリーブをいわば、形成するように、少なくとも１つの導電性構成要素の他の材料を少なくとも部分的に取り囲む位置に配置される場合において実現可能である。
【００１３】
電流供給システムが少なくとも部分的に浸漬される導電性液体としては、例えば、水、海水、塩素塩等の塩が溶解している水等の水性液体が挙げられる。少なくとも１つの導電性構成要素によって構成され得る材料の例としては、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、及び金属合金が挙げられる。
【００１４】
本発明に係る電流供給システムの実用的な実施形態では、少なくとも１つの導電性構成要素は、概ね細長い形状を有することが期待され得る。例えば、少なくとも１つの導電性構成要素は、ワイヤ又は細長いストリップのような形状であってもよい。そのような場合、少なくとも１つの導電性構成要素は、少なくとも部分的にループ形状である少なくとも１つのガストラップ部分を含むことが有利であり得る。構成要素の損傷及び関連する溶解プロセスの場合、その結果として液密材料内に得られる空間は、少なくとも部分的にループ形状である少なくとも１つの部分で形成される。設計は、ループ又は部分的ループを、特に電流供給システムの動作位置における直立位置に有することを目的とすることができ、それにより、ガスは通常上昇することを仮定すると、ループ又は部分的ループの上部位置に捕捉されるであろう。この点に関して、電流供給システム及び／又は電流供給システムがその一部であるより大きい電気デバイスには、正しい取り付け、すなわち、少なくとも１つの導電性構成要素の少なくとも１つのガストラップ部分の有効な向きが得られる取り付けを可能にするための印が設けられることが、有利であり得ることに留意されたい。少なくとも１つの導電性構成要素は、また、異なる向きを有する様々なガストラップ部分を含むことも可能であり、好ましくは、それにより、電流供給システムの向きにかかわらず、ガスを実際に捕捉する位置にあるガストラップ部分が常に存在することが保証され得る。
【００１５】
少なくとも１つの導電性構成要素が概ね細長い形状を有し、上述のような少なくとも１つのガストラップ部分を含むと仮定すると、構成要素が、少なくとも１つのガストラップ部分の位置に重ね合わせられた屈曲形状を有することが更に実用的であり得る。換言すれば、より大きな視野で見た場合、ガストラップ部分は多かれ少なかれ平らな外観を有するが、ガストラップ部分全体としては、すなわち、１つ以上のループ又は部分的ループを有するガストラップ部分としては、曲がっていることもまた、十分に可能である。重ね合わせられた屈曲形状は、ガスを捕捉する構成要素の能力に寄与することができ、かつ／又は、ガストラップ部分の位置における平坦でないかつ／若しくは屈曲した表面上への構成要素の配置を可能とし得る。
【００１６】
少なくとも１つの導電性構成要素が、上述のように少なくとも１つのガストラップ部分を含む場合、ガストラップ部分が複数のループを備えるようにすることができる。特に、ガストラップ部分は、コイル状部分であってもよい。
【００１７】
本発明の用途の１つの可能な分野は、国際公開第２０１４／１８８３４７（Ａ１）号を参照して前述したように、埋め込まれた紫外線Ｃ波ＬＥＤを有する紫外線Ｃ波透明材料の平板を含む照明モジュールの分野である。その観点では、本発明に係る電流供給システムは、概ね平坦な形状であり、システムの厚さが１〜２ｍｍの範囲であることが望ましい場合がある。本発明によるシステムの平坦な外観は、他の状況においても有利であり得る。
【００１８】
任意選択的に、本発明による電流供給システムは、湿潤するとすぐに膨潤するように作製された材料を備える。このような材料を、溶解するとガスを捕捉するのに好適な空間を液密材料内に残すように設計されている導電性構成要素の、少なくとも１つの部分に近接した位置であってもよい、システム内の戦略的位置に有することは、発生し得る環境への電流の放出プロセスを可能な限り迅速に終了させるのに寄与する。
【００１９】
本発明の別の対象は、その動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、前述のような電流供給システムと、電流供給システムの少なくとも１つの導電性構成要素に接続された少なくとも１つの電気負荷と、を備える電気デバイスである。少なくとも１つの電気負荷は、任意の実用的かつ適切な方法で具現化されてもよい。例えば、少なくとも１つの電気負荷は、前述のように、紫外線Ｃ波ＬＥＤなどの防汚光を発生させるように構成された光源を含んでもよい。いずれにしても、本発明による電気デバイスは、電流供給システムの少なくとも１つの導電性構成要素に接続された電源を更に備えてもよい。電気デバイスが動作すると、電源は、電流供給システムに電力を入力するように機能し、電流供給システムは、少なくとも１つの電気負荷に電流を供給するように機能する。
【００２０】
本発明は、更に、海上の物体と上記に述べたような電気デバイスとの組立品に関し、海上の物体は、海上の物体の寿命の少なくとも一部の間に、生物付着性生物を含有する水に少なくとも部分的に浸漬されることが意図されている少なくとも１つの表面を含み、電気デバイスは、当該少なくとも１つの表面上に配置されている。本明細書の文脈において、用語「海上の物体」は、海水に使用する物体に限定されるものではなく、生物付着性生物を含み導電性を有することが知られている、任意の種類の水の中で使用する物体を含むものと理解されるべきである。海上の物体の例としては、船舶及び他の大型船、海洋ステーション、海底設置の石油又はガス設備、浮力装置、海上での風力タービン用の支持構造体、波／潮力エネルギー収集用の構造体、シーチェスト、水中工具、などが挙げられる。海上の物体は、本発明に係る電気デバイスを備えていてもよい多くの物体の一例にすぎない。
【００２１】
また更に、本発明は、導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬される電流供給システムであって、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含む電流供給システムを製造する方法であって、少なくとも１つの導電性構成要素は、液密材料が損傷し、液体が少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含み、当該方法は、少なくとも１つの導電性構成要素に、少なくとも１つの導電性構成要素の犠牲材料が液密材料内の空間を占有するように構成されている少なくとも１つのガストラップ部分であって、したがって、少なくとも１つの導電性構成要素の犠牲材料が、上記の場合において犠牲材料が液体と電気化学的に反応する位置で消失するときに、生成されるガスを捕捉するように設計された形状に画定されている、少なくとも１つのガストラップ部分を提供することと、少なくとも１つの導電性構成要素を液密材料に包むことと、を含む方法に関する。なお、既に前述したものと一致して、本発明による方法を実施することによって、損傷の場合に、システム内の所定の位置における、システムから環境の導電性液体への電流の流出を防止するための一種のガス栓を自動的に形成することができる電流供給システムが得られる。
【００２２】
本方法の任意選択の態様は、電流供給システムの任意選択の態様に対応する。まず第１に、少なくとも１つの導電性構成要素が、液密材料内に包まれる前に局所的に変形されるようにすることができる。更に、少なくとも１つの導電性構成要素は、概ね細長い形状を有し、少なくとも１つの導電性構成要素を局所的に曲げ動作に供することによって、少なくとも部分的にループ形状とされた、少なくとも１つのガストラップ部分が少なくとも１つの導電性構成要素に設けられていてもよい。この点において、少なくとも１つの導電性構成要素は、少なくとも１つのガストラップ部分の位置において、少なくとも１つの導電性構成要素の重ね合わせられた屈曲形状を実現するために、少なくとも１つのガストラップ部分の位置において更なる曲げ動作に供されてもよいことに留意されたい。また、前述したように、少なくとも１つの導電性構成要素に少なくとも１つのガストラップ部分が設けられている場合、ガストラップ部分は、複数のループで実現され、ガストラップ部分は、コイル状部分であってもよい。
【００２３】
少なくとも１つの導電性構成要素に少なくとも１つのガストラップ部分を形成する目的で、コア要素の形態の補助部が使用されてもよく、この場合、少なくとも１つのガストラップ部分は、構成要素の一部をコア要素に巻き付けることによって形成され、その後、コア要素は、少なくとも１つの導電性構成要素から取り外される。例えば、コイル状部分を備える構成要素を提供する目的で、細長いコア要素が使用されてもよく、構成要素の一部は、連続的な巻線をコア要素上に作製するようにコア要素に巻き付けられる。
【００２４】
本発明はまた、電流供給システム及び電源を含む電気デバイスからの電流の流出を低減する方法であって、電流供給システムは、電源に接続され、液密材料に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素を含み、電気デバイスからの電流の流出は、電流供給システムが導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬され、液密材料が損傷して、液体が少なくとも１つの導電性構成要素に到達できる場合において発生し、少なくとも１つの導電性構成要素は、液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含み、本方法は、少なくとも１つの導電性構成要素の犠牲材料による液体との電気化学反応を、電源から少なくとも１つの導電性構成要素への電流の供給を継続することにより可能とすることと、少なくとも１つの導電性構成要素の犠牲材料が、電気化学反応が起こる位置で消失するときに、液密材料の中で得られる空間内の電気化学反応で生成されるガスを捕捉することと、を含む方法にも関する。先に説明したように、本発明は、少なくとも１つの電気構成要素が、電流供給システムへの損傷に起因して液体に露出された場合に、電流が環境の導電性液体に放出される状況の自動停止を実現することを目的としており、構成要素と液体との間の電気化学的反応のガス形成効果の賢明な利用、すなわち、構成要素を液体から絶縁する位置にガスを捕捉することがなされる。
【００２５】
本発明の上記及び他の態様は、システムによって電力供給される電気負荷を更に備える電気デバイスにおける使用のために設計された、電流供給システムに関する様々な実用的な選択肢の以下の詳細な説明を参照することで、明らか、かつ、解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明を、図を参照してより詳細に説明するが、同図では、同一又は類似の部分は同一の参照符号によって示される。
【図１】複数の電気負荷と、電気負荷に電力を供給するための電流供給システムと、を備える電気デバイスの概略図である。
【図２】電流供給システムの導電性ストリップのガストラップ部分の第１の可能な設計を示す。
【図３】導電性ストリップ内のガストラップ部分を実現するプロセスにおける工程を示す。
【図４】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図５】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図６】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図７】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図８】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図９】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図１０】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【図１１】電流供給システムの導電性ワイヤのガストラップ部分の他の可能な設計を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、複数の電気負荷１１、１２、１３と、電気負荷１１、１２、１３に電力供給するための電流供給システム２０と、を備える電気デバイス１０の概略図を提供する。図に示される電気負荷１１、１２、１３の数は３であるが、本発明の枠組においては任意の数である。電気デバイス１０は、水中で使用されることが意図されており、例えば船舶の船体の領域を覆うように船舶の船体に配置されてもよい。電気負荷１１、１２、１３は、例えば、紫外線Ｃ波ＬＥＤであってもよく、その場合、電気デバイス１０は、防汚目的で使用する、すなわち、保護される領域を防汚作用に供し、これに基づいて領域のきれいな外観を獲得／維持するのに好適である。しかしながら、本発明は、防汚の分野に限定されるものでは全くなく、電気デバイス１０の様々な態様の本説明は、本発明の他の可能な用途に等しく適用可能であることに留意されたい。
【００２８】
電流供給システム２０は、電気負荷１１、１２、１３の１つ当たり１つの供給ワイヤ２１、２２、２３と、共通供給ワイヤ２４とを含む導電配線を備える。共通供給ワイヤ２４は、電源３０に接続されている。以下、導電配線及び電気負荷１１、１２、１３の全体の構成を電気デバイス１０の電気回路と呼ぶ。電気負荷１１、１２、１３及び関連する供給ワイヤ２１、２２、２３のそれぞれは、シリコーンなどの液密材料４０の平板に埋め込まれる。共通供給ワイヤ２４もまた液密材料４０の層に取り囲まれており、それにより、電気デバイス１０が使用中に浸漬される海水であってもよい液体は、電気デバイス１０の電気回路に到達することができない。すなわち、電気デバイス１０の電気回路は、通常の状況下では液体に到達されることはない。しかしながら、電気デバイス１０が水中で使用され、電気デバイス１０への損傷が発生する場合、電気回路の液密な保護はもはや閉ざされたものではなく、電気回路が液体に露出されることが起こり得る。
【００２９】
本発明によれば、導電配線は、液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含む。液体が海水である場合、好適な材料は銅又はアルミニウムである。また、導電配線は、以下に更に説明するように、適切な位置にガストラップ部分を備える。図１では、個別のガストラップ部分のそれぞれは、参照番号５０によって示される。
【００３０】
図１を参照すると、電気負荷１１に関連する供給ワイヤ２１上の位置Ｘでの損傷、特に、供給ワイヤ２１に環境液体が到達する原因となる、液密材料４０の損傷及び場合によっては供給ワイヤ２１の損傷も発生したと仮定されることに留意されたい。これが発生するや否や、電源３０によって供給される電流は、最小抵抗の経路を選択し、環境に出力される。その結果、他の電気負荷１２、１３への電流供給は、これらの電気負荷１２、１３に関連する供給ワイヤ２２、２３が無傷であっても、最小化又は停止される。このため、電気デバイス１０の損傷領域に関連する電気負荷１１への電流の供給が停止するだけでなく、他の電気負荷１２、１３への電流の供給もまた阻害される。
【００３１】
損傷した供給ワイヤ２１を通って環境に流れる電流の影響下で、供給ワイヤ２１の領域が液体と接触する位置で電気化学的反応が起こる。これにより、供給ワイヤ２１の犠牲材料が溶解し、また、ガスが形成される。ＤＣ電流供給の場合、供給ワイヤ２１は、損傷位置Ｘから１方向に消失し、ＡＣ電流供給の場合、供給ワイヤ２１は、損傷位置Ｘから２方向に消失する。以下、ＤＣ電流供給及びそれに関連する供給ワイヤ２１の１方向のみの溶解過程を想定する。
【００３２】
電流の方向、すなわち、負電圧若しくは正電圧のいずれが印加されるか、供給ワイヤ２１の材料、及び／又は、電気デバイス１０が浸漬されている液体の種類に応じて、１つ以上の種類のガスが電気化学的反応において形成される。液体が海水である場合には、液体中にＣｌ−イオンが存在し、印加電流又は電圧の影響下で、正電位を有する供給ワイヤ２１の一部によって構成されるアノードにＣｌ２ガスが形成され得る。また、印加電圧、電流強度、存在する更なるイオン、及びアノードに局所的に存在する液体の酸性度に応じて、Ｏ２ガスが形成され得る。供給ワイヤ２１の材料が銅である場合、このプロセスでＣｕ２＋イオンが得られ、供給ワイヤ２１を溶解し得る。また、供給ワイヤ２１の別の部分、特に負電位を有する部分によって構成されるカソードにおける同じ電流の影響下で、Ｈ２ガスが形成され得る。いずれの場合でも、電気化学的プロセスは、供給ワイヤ２１の消失がガストラップ部分５０に至るまで継続する。
【００３３】
事実は、供給ワイヤ２１が溶解すると、供給ワイヤ２１の材料が存在していた位置において液密材料４０内に細長い中空のキャビティが残る。ガストラップ部分５０は、配線の材料が消失しガスが形成されると、液密材料４０の中に形成された空間にガスが閉じ込められるように成形された配線の一部である。細長い中空キャビティの形成プロセスは、プロセスがキャビティ内の液体の有効抵抗を増加させることによって、環境に失われる電流の量を制限することに既に寄与する。ガスが捕捉されるや否や、供給ワイヤ２１の残りと液体は、実際には互いに絶縁され、その結果、電気化学的反応が停止され、電流が環境に放棄される状況はもはや存在しない。この時点で、他の供給ワイヤ２２、２３及び関連する電気負荷１２、１３への電流の供給が復元され、それにより、電気負荷１２、１３は再び正常に機能することができる。また、損傷した供給ワイヤ２１に関連する電気負荷１１も、具体的には、電気負荷１１が他の電気負荷１２、１３のうちの少なくとも１つを介して冗長に給電されるように構成されている場合には、同様に再び給電され得る。
【００３４】
以上のことから、配線が周囲の液体に露出されるほどの電気デバイス１０への損傷が発生すると、電流を液体に放出するプロセスが自動的に終了され、電気デバイス１０の機能が最適な方法で復元される。更なる手段として、電流の一般的な制限が、短絡状況における問題を回避するために通常適用されるようなそれ自体既知の任意の好適な方法により、実現され得る。電流の放棄が持続し、配線の材料と液体との間の電気化学的反応が起こる限り、電気デバイス１０の周辺の環境における構成要素への損傷も生じ得る。これが、それらの損傷に関連するプロセスを終了させるための対策を講じることが有利である重要な理由である。また、電気負荷１１、１２、１３が通常動作すべきレベルよりも電流供給のレベルが低いときに、電気負荷１１、１２、１３は故障しやすいような性質であるためでもあり得る。
【００３５】
本発明の枠組内では、電気デバイス１０の導電配線を構成するワイヤ２１、２２、２３、２４は、任意の適切な形状を有してもよい。一般に、ワイヤ２１、２２、２３、２４が細長いことが実用的であり、有利である。しかしながら、ワイヤ２１、２２、２３、２４の断面形状は、意図されている用途及び機能に最適であるように選択されてもよい。ワイヤ２１、２２、２３、２４は、実質的に円形の断面を有する従来のワイヤであってもよいが、ワイヤ２１、２２、２３、２４は、例えば長方形の断面を有する比較的平坦なストリップであってもよい。ワイヤ２１、２２、２３、２４は、異なる断面形状を有する異なる部分を含んでもよい。
【００３６】
ガストラップ部分５０の位置において、配線は、電気化学的プロセスが起きる際に配線と液体との境界面に現れるガスを捕捉するのに好適な任意の形状を有し得る。図２〜１１は、本発明によって包含される多数の可能性に関する。一般に、ガストラップ部分５０は、配線の溶解が起きる場合に、液密材料４０内に１つ以上のループ／屈曲部を有する空間を形成するための１つ以上のループ又は部分的ループ、特に、電流供給システム２０の通常の動作位置において直立方向である方向に向かうループ又は部分的ループを含むことが実際的である。但し、本発明がそのような一般的な選択肢に限定されることを意味すると理解されるべきではない。
【００３７】
図２では、ガストラップ部分５０の第１の可能な設計が示されており、ガストラップ部分５０は、導電性ストリップ２５の一部として示されている。この例では、ガストラップ部分５０は、ストリップ２５のコイル状部分として成形される。電流供給システム２０の製造プロセスの間、このようなガストラップ部分５０は、図３に示されるように、ストリップ２５において、単にストリップ２５の一部をコア要素６０に巻き付け、その後コア要素６０を取り除くことによって実現されてもよい。当然のことながら、これは、ストリップ２５を液密材料４０内に包む前に行われる。ストリップ２５が銅又はアルミニウムなどの金属からなる場合、ストリップ２５は、その局所的に変形した形状を非常によく維持することができる。図示されるようなガストラップ部分５０は、ストリップ２５の材料の溶解が起こる場合、コイル状の空間を液密材料４０内に残す。この時点で起きる電気化学的プロセスで得られるガスは、コイル形状空間の屈曲のうちの少なくとも１つの上側に捕捉される。
【００３８】
図４では、ガストラップ部分５０の第２の可能な設計が示されており、ガストラップ部分５０は、導電性ワイヤ２１の一部として示されている。この例では、ガストラップ部分５０の位置において、２つのＵ字型部分的ループ５１がワイヤ２１内に位置するように、ワイヤ２１が屈曲され、Ｕの底部側が上部に位置している。ストリップ２５の材料が溶解する場合、示されているガストラップ部分５０は、液密材料４０内に波形空間を残す。この時点で発生する電気化学的プロセスで得られるガスは、空間の少なくとも１つのＵ字型部分的ループの上側に捕捉される。
【００３９】
図５は、ガストラップ部分５０が導電性構成要素の屈曲部分を含むのみでなく、それ自体が屈曲されること、換言すれば、導電性構成要素が、ガストラップ部分５０の位置に重ね合わせられた屈曲形状を有することが可能であるという事実を示す。図５では、図４に示すガストラップ部分５０が、全体として屈曲された様子を示す。重ね合わせられた屈曲形状は、特定のガストラップ部分５０のガス捕捉効果を高める目的で、並びに／又はガストラップ部分５０が所与の支持面に追従し、及び／若しくは支持面の特定の領域をまたぐことを可能にする目的で実現されてもよい。
【００４０】
図２、４及び５に示される実施例は、本発明を例示する役割のみを有しており、ガストラップ部分５０の設計に関しては、本発明の枠組内で多数の可能性が存在することに、改めて留意されたい。ガストラップ部分５０は、ループ若しくは部分的ループを有する形状を実現するもう１つの可能性をいえば、Ｓ字形状の外観を有してもよく、又は、ガストラップがもたらされるように折り曲げられた表面上に取り付けられた平坦な施工物として提供されてもよい。他の可能性の例を、図６〜１１に概略的に示す。一般に、ガストラップ部分５０は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向のそれぞれ１つの部分を有するように成形されてもよい。電流供給システム２０は、所与の場合において望ましい数のガストラップ部分５０を備えてもよく、ガストラップ部分５０は、システム２０内に任意の好適な位置決めがされてもよい。
【００４１】
本発明の機能性は、実験的に検証されている。具体的には、銅又はアルミニウムのストリップと、ストリップを包むシリコーン材料とを含む電気システムが試験された。ストリップは、図２に示されるような形状を有し、すなわち、コイル状のガストラップ部分が設けられたストリップである。ストリップ及び液密材料の全体は、非常に限られた高さ、すなわち約２ｍｍの高さを有する一種のタイルとして設計された。ストリップは電源に接続され、短絡電流は４．００アンペアに設定された。ストリップ上の関連電圧は、０．２２ボルトであった。ストリップ及び液密材料の全体を、水１リットル当たり塩分３５ｇの塩水に入れた。
【００４２】
全てが示されるようにセットされた後、ストリップ及び液密材料の両方の全てにわたる、幅１ｍｍの切り込みを入れた。結果として、従前包まれていたストリップの材料が塩水に露出された。その状況では、４．００アンペアの値で、塩水を通して少なくとも１ｍｍの長さに沿って電流が流れた。銅ストリップの場合には、水が緑色となって銅の溶解プロセスを示し、アルミニウムストリップの場合には、水が白っぽくなりアルミニウムの溶解プロセスを示した。両方の場合において、電流の値は０．０１アンペアに減少する一方、電圧は１２．３ボルトに増加した。したがって、ストリップの電気化学的劣化／腐食の結果として、何らの人的な介入なしに、塩水への電流の漏れが停止されたように見受けられる。
【００４３】
既に前述のように、本発明の可能な応用の１つは、船舶の船体に使用され得る、紫外線Ｃ波ＬＥＤタイルの分野における応用である。船舶の船体において、紫外線Ｃ波ＬＥＤタイルへの／紫外線Ｃ波ＬＥＤタイル内の電力を提供している１つ以上の通電された接続が切断されるか又はその他の損傷を受けると、海水と電気が接触する。その結果、船舶の船体、おそらくは船舶のプロペラ、及び電力線の酸化と還元を伴う電気化学現象が生じる。したがって、これらのうちの１つ以上が電流の影響下で溶解する。また、電気化学的プロセスが持続する限り、紫外線Ｃ波ＬＥＤタイルは、不十分な電力を受け取り、かつ／又は損傷も受け得る。本発明は、海水への電流の流出を停止するか、又は少なくとも著しく低減することができ、それにより、船舶及び紫外線Ｃ波ＬＥＤタイルへの損傷が最小に保たれるか、又は全く発生しない機構を提供する。
【００４４】
本発明の一実施形態では、銅箔などの薄板金属箔がストリップに切断され、梁状のライナーに巻き付けられる。このようにして、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向の３つ全てに延びる薄膜らせんが実現される。ストリップを電源線として水中で使用することを可能にするために、ストリップは、液密材料に包まれる。損傷の状況においてストリップが水に露出されるときに生じる電気化学的プロセスの間、金属らせんを含むストリップが溶解し、ガスが発生する。このガスの一部は、らせんのループ／屈曲部内に捕捉され、それによって電流の流れを遮断する。ガスの消失であり得る、何らかの理由で電流が回復する場合、プロセスは、初めから再度開始され、ループ／屈曲部は再びガスで充填される。したがって、材料の選択及び形状の選択のような比較的単純な要因に基づき、プロセスの自己停止化が実現される。
【００４５】
本発明は、導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬され、液密材料４０に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５を含む、電流供給システム２０を設計する方法を包含し、この方法は、液密材料４０が損傷し、液体が少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５に到達できる場合において液体と電気化学的に反応することが可能な、少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５に関する犠牲材料を選択する工程と、少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５の少なくとも一部分の形状を、前記少なくとも一部分に存在する犠牲材料に液密材料４０内の空間を占有させるように決定する工程と、を含み、したがって、少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５は、犠牲材料が上記の場合において液体と電気化学的に反応する位置で犠牲材料が消失するときに生成されるガスを捕捉するのに好適であるように設計された形状に画定されている。
【００４６】
本発明の範囲は、前述の実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、いくつかの修正及び変更が可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は、特許請求の範囲又はその均等物の範囲内に含まれる限り、全てのそのような修正及び変更を含むものとして解釈されることが意図されている。本発明は、図面及び説明において詳細に例証及び説明されてきたが、そのような例証及び説明は、説明的又は例示的なものにすぎず、限定的ではないと見なされるべきである。本発明は、開示される実施形態に限定されない。図面は概略的なものであり、本発明を理解するために必要とされない詳細は省略されている場合があり、必ずしも縮尺どおりではない場合がある。
【００４７】
当業者は、特許請求される発明を実施する際に、図面、本明細書及び添付の特許請求の範囲の研究によって、開示される実施形態への変形を理解及び成し遂げることができる。請求項において、「含む（comprising）」という語は、他の工程又は要素を除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しない。特許請求の範囲における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００４８】
特に明記しない限り、特定の実施形態について、又はこれに関連して論じられる要素及び態様は、他の実施形態の要素及び態様と好適に組み合わされてもよい。したがって、単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということは、これらの手段の組み合わせを有利に利用できないことを示すものではない。
【００４９】
用語「含む（comprise）」は、本明細書で使用するとき、当業者によって、用語「からなる（consist of）」を包含するものとして理解されるであろう。したがって、用語「含む（comprise）」は、一実施形態では「からなる（consist of）」を意味してもよいが、別の実施形態では、「少なくとも定義された種及び任意選択的に１つ以上の他の種を含む（contain/include）」ことを意味してもよい。
【００５０】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される用語「電源」に関して、この用語は、電流が電流供給システム２０を流れることができるように、電流供給システム２０を起動状態にするために必要とされる電力、すなわち電流供給システム２０において電位差が実現された状態を提供できる任意の装置、システム、仕組み、手段などを包含するように理解されるべきであることに留意されたい。例えば、電源３０は、電池等を備えていてもよいが、例えば、移動又は温度差に基づいて発電するための仕組みを含んでもよい。更に、電流供給システム２０は、電線のシステム又は無線方式などの任意の可能な好適な方式で電源３０に接続されてもよいことに留意されたい。本明細書で使用される「接続された」という語は、物理的接続ではなく電気的接続を指すものと理解されるべきである。
【００５１】
本発明の可能な概要は、以下の如くである。電流供給システム２０は、その動作中に導電性液体中に少なくとも部分的に浸漬されるように設計されており、液密材料４０に包まれた少なくとも１つの導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５を備える。導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５は、電流供給システム２０が少なくとも部分的に浸漬される導電性液体と電気化学的に反応することが可能な犠牲材料を含む。更に、導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５は、犠牲材料が液密材料４０内の空間であって、したがってガスを捕捉する形状に画定されている空間を占有する少なくとも１つの部分５０、５１を含む。電流供給システム２０の実際の浸漬状態での損傷の場合、導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５が導電性液体に露出されると、導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５の露出領域で発生した電気化学反応の停止と、電流の液体への流出の停止とが、電流の影響下で発生する電気化学反応においてガスが形成されて導電性構成要素２１、２２、２３、２４、２５と導電性液体との間の絶縁体として捕捉されるのと同じ、電流の影響下で実現される。
【図１】
2021501087.tif 000003
【図２】
2021501087.tif 000004
【図３】
2021501087.tif 000005
【図４】
2021501087.tif 000006
【図５】
2021501087.tif 000007
【図６】
2021501087.tif 000008
【図７】
2021501087.tif 000009
【図８】
2021501087.tif 000010
【図９】
2021501087.tif 000011
【図１０】
2021501087.tif 000012
【図１１】
2021501087.tif 000013
【国際調査報告】
2021501087.tif 000014
2021501087.tif 000015
2021501087.tif 000016