(57)【要約】【課題】  電気的接続の導電度を改善するとともに、接触表面の劣化を遅らせる電気的接続用の接触装置を提供する。【解決手段】  本発明は、相互に接触している２つの導体２１、２３で構成される電気的接続の導電度を改善する接触装置に関し、本質的には、電気的接続の２つの導体２１、２３の２つの接触表面２２、２４の間に置かれた導電性インサートを含むものである。本発明の主な特徴である導電性インサートは、前記接続の電気抵抗を減少させるために、高い変形能と多孔率を有する１種類または複数種類の材料で作られた導電性多孔体１０から構成される。
2006506796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に接触している２つの導体（２１、２３）から構成される電気的接続の導電度を改善する接触装置であって、本質的には前記電気的接続における２つの導体（２１、２３）の２つの接触表面（２２と２４）との間に置かれた導電性インサートを備え、前記導電性インサートは、電気的接続の抵抗を減少させるため、高い変形能と多孔率を有する１種類または複数種類の材料で作られた導電性多孔体（１０）から構成されることを特徴とする接触装置。
【請求項２】
前記電気的接続を流れる電流が、１０００Ａより大きいことを特徴とする請求項１に記載の接触装置。
【請求項３】
前記導電性インサートは、前記導電性インサートの周囲からの、外部の有害物質に対する密閉障壁を形成する周縁シール（１４、１６）を少なくとも含む導電性多孔体（１０）から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接触装置。
【請求項４】
前記導電性多孔体は、銅製多孔体であることを特徴とする請求項３に記載の接触装置。
【請求項５】
前記導電性多孔体は、銀メッキを施した銅製多孔体であることを特徴とする請求項３に記載の接触装置。
【請求項６】
前記導電性多孔体は、銀製多孔体であることを特徴とする請求項３に記載の接触装置。
【請求項７】
導電性インサートは、表面（２２、２４）が劣化している前記導体（２１、２３）の間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接触装置。
【請求項８】
前記シール（１４、１６）は、前記導電性インサートの周囲に沿って弾性状のシール材を被覆することによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の接触装置。
【請求項９】
前記シール（１４、１６）は、前記導電性インサートの周縁部を少なくとも折り曲げて形成されることを特徴とする請求項７に記載の接触装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的接続の導電度の改善及び向上を行う装置に関し、特に電気的接続の有効寿命を延長する接触装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力工学分野において、電解槽または鉄鋼プラントの溶解炉の電気的接続には大容量の電流（Ｉ＞１０００Ａ）が流れるとともに高温にもさらされている。この結果、１つの接続当たり数キロワットに達する著しい電気的損失が生じ、これによる出力損失が大きな問題となっている。これら接続の劣化は回復不能である。さらに、接触表面が劣化すると、表面を流れる電流密度が変動することとなる。電気的損失は、ジュール効果だけでなく、接続や導体の劣化を加速させる温度上昇によっても起こり、また、これらの接続部分や導体を溶かす恐れさえある。
【０００３】
これらの接続部分を保守するためには、接触領域を再研磨できるように接続部分が分解できるようにする必要がある。通常、再研磨作業には、回転式円板研削盤が用いられる。しかし、それは接触表面の損傷のない平らな部分をすり減らすため、接触するための領域とポイントを限定してしまう。接触領域は狭くなるため、接続部分にはこれらの領域に集中する電気的な応力が加わり、接続部分の劣化が一段と早くなる。
【０００４】
接続部分の本来の接触表面を得るためには、接続部分を完全に分解して、接触表面の再機械加工を可能にする必要があるが、この作業はかなり退屈で費用の掛かるものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の主たる目的は、電気的接続の導電度を改善するとともに、接触表面の劣化を遅らせる電気的接続用の接触装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、電気的接続を改善する接触装置を提供し、電気的接続の劣化が進んだ状態にある時、これの電気的性能の特性を向上させることにある。
【０００７】
本発明の第３の目的は、約１０００Ａの大容量の電流が加えられている電気的接続を改善して、本接続の電気的性能の特性を向上させるようにした接触装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る接触装置は、相互に接触している２つの導体２１、２３から構成される電気的接続の導電度を改善する接触装置であって、本質的に電気的接続における２つの導体２１、２３の２つの接触表面２２と２４との間に置かれた導電性インサートを備え、前記導電性インサートは、電気的接続の抵抗を減少させるため、高い変形能と多孔率を有する１種類または複数種類の材料で作られた導電性多孔体１０から構成されることを特徴とする接触装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置で生じる電気的損失を減少させることで大容量の電流が流れる電気的接続の表面状態の劣化を遅らせることができる。
【００１０】
本装置の経済的効果は、電気的損失の減少、保守及びサービスの軽減による経費削減である。さらにこれらの有利性は、環境基準に規定される省エネルギー政策において論ずべき性質のものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態の１つによれば、本発明による導体インサートを形成する銅製多孔体は、図２に示すように、電気的接続の接触表面の大きさに切断され、締付ボルトが貫通するように開口１８を備えている。このように切断された銅製多孔体は、２枚の周縁シール１４、１６を備えている。周縁シール１４、１６は異なった方法で作ってもよい。周縁シール１４、１６は銅製多孔体に含侵させるか、または周縁に被覆させてもよい。また、多孔体パッドの端縁をその上に少なくとも１度折り曲げるか、または多孔体パッドの端縁を圧延することによりシールを製作することも可能である。
【００１２】
図２ａ及び図２ｂは、本発明による電気的接続を表している。図２ａによれば、導体２１、２３は、銅製多孔体１０のそれぞれの側に配置され、各銅製多孔体の表面２２、２４は、銅製多孔体と接触している。つまり、銅製多孔体は電気的接続における２つの導体間の挿入物である。図２ｂから分かるように、２つの導体に設けられた開口部と、銅製多孔体１０の開口部１８とを貫通する締付ボルト２５などの締付手段により導体２１、２３を密に接触させることにより電気的接続が構成されている。
【００１３】
本発明による装置は、新しい電気的接続の中の接触に用いることができる。この場合、装置は、接触表面を流れる電流の均一性を改善する。互いに接触している２つの導体２１、２３のみにより表現される電気的接続において、例えば、接触度は、締付手段即ち締付ボルト２５の近辺でより大きくなる。その結果、抵抗値、つまり接触している導体２１、２３とで構成される電気的接続の電気的損失は、締付手段２５の近辺で最小となり、そこから遠ざかると増加する。この不均一な電流分布によって電流の集中度が高い領域が生じ、そして応力が増加する領域が生じるために、導電度の劣化が促進される。導電性の銅製多孔体インサートを追加することで２つの導体２１、２３間の接触ポイント数を増やし、その結果、接触表面全体にわたり電流分布を均一とすることができる。この均一分布により、電流の集中領域が無くなるので、大きい負荷が掛かる領域や早い劣化に繋がる領域もなくなる。
【００１４】
本発明による装置は、電気的接続が劣化または変形した接触に用いることもできる。電解槽及び鉄鋼プラント溶解炉分野においては、導体や電気的接続には大容量の電流が加わるとともに、それらは高温にもさらされている。電気的接続の損耗は、主として電気的接続の接触表面の変形で置き換えられる。結果的に、これら接触表面を流れる電流の変動だけでなく、１つの電気的接続当たり数キロワットに達する著しい電気的損失を生ずることになる。銅製多孔体を挿入することにより、変形した接触表面の再度の機械加工はもはや必要がなくなる。１ミリ程度の変形がある時でも、劣化・変形した接触表面２２、２４を有する電気的接続において著しい改善が得られる。図２ｂの拡大図に示すように、銅製多孔体の変形能により、銅製多孔体１０の全体で、接触表面２２、２４の劣化した輪郭を追従することが可能である。その結果、接触表面が拡がるとともに締付手段２５により加えられる圧力が分散する。さらに、銅製多孔体の表面上のポイント１１により接触ポイント数が増える。この結果、電気的損失が減少して導電経路の状態が改善されることになる。これに加えて、銅製多孔体の表面に位置するポイント１１は、金属、つまり導体２１、２３、の表面に形成される酸化物の層、酸化銅またはアルミの場合はアルミナ、を貫通する。これらの層は絶縁作用を有し、抵抗として働くため、電気的損失がもたらすものである。このように本発明による装置により、劣化した電気的接続の電気導電度を、改善することができる。これは事前の清浄さえも必要としない。
【００１５】
周縁シール１４、１６は、電気的接続の周囲に沿って密閉した障壁を作ることによって電気的接続に浸入してくる外部の有害物質の量を低減することができる。特に、塩素／苛性ソーダ電解槽の場合には、有害物質は通常、ソーダまたは洗浄水またはその他の水系汚染流出液などの液体である。
【００１６】
銅製多孔体は、熱伝導率または導電度を改善する物質を被覆することにより改善することが可能である。従って、銀メッキを施した銅製多孔体を導電性インサートとして使用することにより、本発明による装置の効率は改善される。実際に、２つの銅製導体で形成された電気的接続の１平方デシメートル当たりの電位降下は、電流５０００Ａで５０ｍＶ程度である。これと同じ条件の温度と圧力において、電位降下の大きさは、銅製多孔体の場合には２６ｍＶに低下し、銀メッキの銅製多孔体の場合には丁度５ｍＶとなる。銀は、銅製多孔体の上に、従来の電気化学的プロセスにより被覆または真空中で蒸着される。
【００１７】
銀製多孔体で構成される導電性インサートは、本発明の範囲から逸脱することなく使用可能である。
【００１８】
本発明による装置は、温度上昇に伴ってより効果的となる点で、さらに有利である。銀メッキ銅製多孔体を用いた本発明による装置における電気的接続の１平方デシメートル当たりの電位降下は、３００℃、電流５０００Ａで数ｍＶ程度である。これは、特に、金属の多孔体（銅製多孔体、銀メッキ銅製多孔体または銀製多孔体）のポイント１１が導体２１、２３と接合し、これら導体と、それぞれのポイントが温度上昇に伴い接触するからである。
【００１９】
本発明の実施おいては、金属の多孔体を用いることが好ましいが、これに限らず、１種類または複数種類の材料から構成される他の導電性多孔体を用いることができる。
【００２０】
本発明による装置には、他に多くの利点がある。つまり、その実施には、時間がかからず、簡単で、清潔である。特に、銅／銅の電気的接続の導電度、並びにアルミニウム／銅またはスチール／アルミニウムまたはスチール／銅の組合せなど、２つの異なる導電体間の電気的接続の導電度の改善に有利である。
【００２１】
本発明による銅製多孔体は接触による熱伝導度を改善して、一方の材料から他方の材料へ伝導する熱による熱損失を避けるためにも利用できる。
【００２２】
さらに、自動車分野のアルミニウム導体上の突起部の圧着を改善するのと同様に電気的接続部分及びダイオード、サイリスタなどの電気部品の熱伝達への応用が予想される。結論として、本発明を小容量の電気接続に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】銅製多孔体の微視的な断面図である。
【図１ｂ】本発明の実施形態における銅製多孔体パッドを示す平面図である。
【図２ａ】締め付け前の本発明による電気的接続部分の断面図である。
【図２ｂ】本発明による電気的接続部分の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  金属製多孔体
１１  ポイント
１４  周縁シール
１６  周縁シール
１８  開口部
２１  導体
２２  接触表面
２３  導体
２４  接触表面
２５  締付ボルト
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2006506796.tif 000004
【国際調査報告】
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