JP2004523861A - 繊維製品用電気接点装置及びジュール加熱のためのその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、電流供給線（５）と、導電性の柔軟な繊維製品（１）から成る層とを電気的に接続するための装置に関する。その特徴とするところは、上記繊維製品（１）が、互いに離れた少なくとも２箇所の積層領域（Ｚ_１，Ｚ_２）において、導電性を有する接着材（３）と金属片（４）とにより積層状に被覆されている点にある。本発明装置は、上記繊維製品（１）をジュール加熱によって電気的に加熱するために使用でき、これにより例えば、当該繊維製品（１）に既に吸着されている分子を分離、放出させるために使用することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流供給線と、導電性の柔軟な繊維製品から成る層とを電気的に接続するための装置、及び、ジュール加熱のための当該装置の使用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維（活性若しくは非活性）から成る織布、フェルト、複合縫製品、等々のようなオーム導電性を有する繊維製品に電流を供給する場合には、これらの繊維製品の構造上の問題、即ち、表面状態と剛性の欠如のために、従来公知の電気的接続技術は適用することができない。そのため、繊維製品の表面に直接的にハンダ付けを行うことは不可能である。また、ネジやリベットを用いると、繊維製品を傷付けたり、その機械的強度を損なうことになる。例えば、金属製のクランプを用いると、張力や機械的牽引作用によって繊維製品の層が引き裂かれてしまうことになる。
【０００３】
更にまた、硬い銅の棒のようなタイプの接続具も、繊維製品に対する圧力調整が困難であると共に、繊維製品の形状の変化に対応することができない。また、このような棒タイプの接続具は、給電すべき導電性の繊維製品の表面が不規則な形状であるため、充分な接触状態を得ることができない。このような欠点は、一般的に柔軟で非常にフレキシブルな繊維製品の厚さが薄い場合には、一層助長されることになる。
【０００４】
そして更に、導電性の材料から成る層に、平坦ではない形状、即ち、湾曲したり折れ曲がったりする形状を付与しなければならない状況下では、長距離にわたって連続的に良好な電気的接触状態を確保することは困難である。これは特に、上記材料がジュール加熱のために用いられる場合において、可能な限り均一な加熱が必要とされる場合に重要なことであり、その場合、織布に対する接触部分の全長にわたって極めて均一な電流分布が形成されることが必要とされるものである。そのような均一な電流分布によって、２箇所の電気的接続部分間に延びる上記材料の表面全体にわたって、可能な限り均一な電流の伝達が行われ得るものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的とするところは、直流又は交流の電流供給線とフレキシブルな導電性の繊維製品の層との間の効果的な電気的接続を、当該繊維製品を傷付けず且つその機械的強度を損なうことなく、可能とする装置を提供することにより、上記の如き問題点を解決することにある。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、上記繊維製品と電流供給線との間に、実質的に連続的な電気的接続領域を形成し得る装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、本発明によるときは; 電流供給線と、導電性の柔軟な繊維製品から成る層とを電気的に接続するための装置であって; 上記繊維製品が、互いに離れた少なくとも２箇所の積層領域において、導電性を有する接着材と金属片とにより積層状に被覆されたことを特徴とする繊維製品用電気接点装置; によって達成される。即ち、繊維製品の不規則な表面形状に的確に追従し得る導電性の接着材を設けることにより、繊維製品と金属片との間に、電気的な多数の接続点（即ち、実質的に連続した接続領域）が形成され、これによって、積層領域全体にわたって導電性が確保できる。上記接着材の層は、上記金属片を繊維製品に対して固定する役割と、両者間の電流の伝導を可能にする役割とを果たすものである。この接着材としては、それ自体が導電性を有する接着剤や樹脂を主体とするもの、或いは、例えば銀、銅、グラファイト等でドープした接着剤や樹脂、或いはまた、導電性を有する（微細な）粒子を混入した接着剤や樹脂等々を用いることができる。
【０００８】
上記互いに離れた位置に設けられる積層領域は、望ましくは、繊維製品の互いに反対側の面上に配置され、これによって、繊維製品の層の全体、若しくは、少なくともその主要部分に電流の流路が形成されるように構成される。
【０００９】
望ましくは、上記装置全体の厚さが、接着材と金属片とから成る積層領域において、当該装置を曲げることが可能な厚さとなるように構成される。曲げる形態は、その繊維製品の層自体若しくはその支持体の作用より、折畳み状、波形状、円筒状、等々に曲げられるほか、繊維製品の柔軟性が許容する範囲で他の様々な形状に曲げることができる。上記金属片と接着材層の積層部分の厚さは、０．００１ｍｍから５ｍｍ、より望ましくは０．０５ｍｍから２ｍｍという広い範囲内で設定可能であり、また、これに適合するよう、繊維製品の厚さは、０．１ｍｍから１０ｍｍ、より望ましくは０．４ｍｍから５ｍｍの範囲内に設定することができる。
【００１０】
流れる電流の密度は、上記金属片と繊維製品との間の接触抵抗の関数となり、また、上記積層領域の幅にも依存する。この幅は、０．００１ｍｍ（フィラメントの場合）から約５００ｍｍ（平板状の場合）の範囲で可能である。この幅の値は、用いられる上記導電性の接着材の接触抵抗若しくは抵抗率が高い場合に重要である。また、この幅の値は、繊維製品に大きな電力を供給する必要がある場合にも重要である。
【００１１】
然しながら、上記金属片がフィラメント状のものである場合には、電力供給線との接続点の数を増加させる必要がある。
【００１２】
本発明装置によるときは、上記積層領域の積層構造により、繊維製品が堅固になり、これによって、電力供給線への接続手段として、従来公知の金属製クランプ、ハンダ、リベット、ネジ、等々の接続部材を、繊維製品を傷付けることなく利用することが可能となるものである。この接続は、望ましくは、単一点若しくは複数点において行われる。技術的及びコスト的な観点からすれば、単一点における接続が望ましく、その場合においても、上記金属片が積層領域の全長にわたって電流を好適に分配する役割を果たすものである。
【００１３】
本発明装置の変更実施例においては、上記繊維製品が、少なくとも上記積層領域において導電性のワニスによって被覆され、上記繊維製品と上記接着材の層との間に当該ワニスの層が形成されるように構成される。このワニスの役割は、主に接点部分を堅固にすると共に、繊維との接触性能を向上させることにあり、これによって、繊維製品の表面を平滑化し、電気的な接触抵抗を低減させることにある。そうすることにより、上記繊維製品と接着材との間の機械的及び電気的な接触状態が改善され、従ってまた、繊維製品と電流供給線との間の接続も改善されることになる。
【００１４】
本発明装置のもう一つの変更実施例においては、当該装置が、電気的及び／又は熱的な絶縁部材内に嵌め入れられるように構成される。その場合において、当該絶縁部材には、前記電流供給線のケーブル端部や“バナナ”型のピンを、例えばネジ又はリベットにより取り付けるための少なくとも１個の穴が設けられ、或いはまた、当該装置をその接続部と共に、上記絶縁部材内に嵌め入れるように構成される。
【００１５】
上記金属片としては、望ましくは、その抵抗率が略１０^−８から１０^−４Ω・ｍの範囲内、更に望ましくは１０^−７から１０^−４Ω・ｍの範囲内のものが用いられる。ただし、どのような場合においても、金属片の抵抗は、繊維製品に対する接触抵抗以下でなければならない。上記金属片としては、例えば、銅、亜鉛、アルミニウム、銀、ニッケル、鉄、ニッケル−クロムもしくは鉛をベースとするもの、或いは、これらと同等の電気的、熱的及び機械的特性を有するその他の適宜の材料、或いはまた、これらの金属の合金をベースとするものが好適に用いられる。
【００１６】
上記電流供給線と繊維製品との間の導電性を向上させるためには、上記接着材及びワニスの抵抗率が、全体的に上記繊維製品の抵抗率よりも低くなければならない。そのために、接着材やワニス内に、例えば、導電性を有する（微細な）粒子を混入し、電気抵抗の極めて低い無数の接触点が形成されるように構成することが可能である。
【００１７】
本発明において用い得る上記繊維製品は、例えば炭素繊維若しくは活性炭素繊維から成る織布、フェルト又は繊維の塊のいずれかから選択され得る。これらの抵抗率は、一般的に１０^−４から１０^−１Ω・ｍのオーダーである。
【００１８】
上記繊維製品は、網目状、グリル状、ネットワーク状その他の非導電性の機械的補強材によって補強することが可能である。そのような補強材としては、例えばポリプロピレン繊維、セルロース繊維、グラスファイバー又は石英繊維を用いることができる。
【００１９】
本発明に係る装置の好適な使用例としては、繊維製品の電気的なジュール加熱を挙げることができる。その場合、導電性の繊維製品が加熱エレメントとしての役割を果たすものであり、例えば、放熱パネルとしての使用や、オーブン、煙突又は排気管の内面部材、等々としての使用が可能である。
【００２０】
また、上記繊維製品が吸収材（例えば活性炭素をベースとするもの）であり、これに既に何らかの分子（例えば臭気性の有機物及び／又は汚染物質）が吸着されているような場合には、当該繊維製品をジュール加熱することによって、これらの吸着された分子を分離、放出させることが可能であり、これによって、繊維製品を再生することができる。或いはまた、本発明の装置は、単に、繊維製品の抵抗若しくは電気抵抗率を測定するために使用することもできる。更にまた、本発明装置の別の使用例としては、繊維製品内に予め蓄積された可燃性の分子を放出させるための使用を挙げることができる。
【００２１】
或いはまた、本発明の装置は、繊維の表面に帯電による極性を生じさせ、これによって例えば電気集塵を行なうために使用することができる。
【００２２】
更にまた、本発明の装置を取り付けた繊維製品は、これを電解浴中の電極として使用することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明を一層具体的に説明する。なお、本発明は図示した実施例に限定されるものではなく、また、これらの図はいずれも理解を容易にするためすべてのエレメントを拡大して描いてある。
【００２４】
図１は、本発明装置を構成する複数の層を重ねた状態を示す分解斜視図である。
図２は、上記装置の積層領域における各層の積層状態を示す断面図である。
図３は、折り曲げられた形態の本発明装置の一例を示す斜視図である。
図４は、絶縁部材の中へ嵌め入れられた本発明装置の一形態を示す斜視図である。
図５ａ及び図５ｂは、本発明装置を電流供給線へ接続する部分の二つの実施例を示す断面図である。
図６は、補強された繊維製品の斜視図である。
図７は、二つの繊維製品間に補助装置を用いることによってこれらを接続した本発明の実施形態を示す説明図である。
【００２５】
図１に示された本発明装置において、繊維製品１はカーボンクロス（活性炭もしくは非活性炭）であり、織り糸（縦糸及び横糸）２から構成されている。この導電性（抵抗率が
１０^−３Ω・ｍのオーダー）を有する繊維製品１は、その両端部に位置する幅ｌ_１及びｌ
_２の二つの積層領域Ｚ_１及びＺ_２において、導電性のアクリル系接着材３でカバーされ、更にその接着材の上は金属片４（ここでは銅）によってカバーされている。この金属片４
の寸法は、幅ｌ_１，ｌ_２及び長さＬ_１，Ｌ_２のそれぞれの積層領域に対応するように形成されている。銅片４の厚さは、例えばこの実施例の場合、約３５μｍであり、その幅（ｌ
_１，ｌ_２）は１９ｍｍであり、その抵抗率は１．７×１０^−８Ω・ｍのオーダーである。
【００２６】
上記のフレキシブルな金属片及び接着材としては、例えば電磁的干渉を防止するために、電気ケーブル接続の際に接地及びチャージの放出のために用いられる市販の金属片を利用することができる。この場合においては、上記金属片と接着材の組合せによるものが、電流供給線５と繊維製品１との間の電流の伝導を確保するための主要な役割を有している。
【００２７】
上記接着材としては、図２の断面図に示される如く、導電性微粒子６を混合したアクリル系の接着剤を用いることができる。この接着材の抵抗率は、５．１０^−３Ω・ｍのオーダーのものが用いられる。
【００２８】
本発明装置においては、図２中に点線で示すように（接着材３’及び金属片４’）、繊維製品１の両面に接着材と金属片を設けることが可能である点にも留意すべきである。図では省略したもう一つの望ましい実施例においては、上記積層領域Ｚ_１及びＺ_２は、繊維製品１の両端部において互いに反対側の表面に、即ち、同一の繊維製品の表側と裏側に設けるようにし、これによって繊維製品中の電流の流れを良好にすることができる。
【００２９】
カーボンクロス１を、吸着材（例えば、繊維製品が活性炭素を素材とする織布もしくはフェルトである場合）として使用する場合には、最も小さなサイズで吸着面積を最大にすることが望まれる。従って、その場合には、繊維製品を例えばロール状に巻いたり、折り畳んだり、或いはプリーツ状に形成したりすることが効果的である。図３には、そのようなプリーツ状に形成した実施例が示されている。この実施例において、繊維製品１は、全体的に円筒体に形成され、当該円筒体７の中心軸９に平行で且つ互いに平行な多数の折り目８によってプリーツが形成されている。この場合、本発明の電気接点装置は、上記円筒体７の両端に設けられ、積層部分Ｚは円筒体の内面又は外面、或いは一方は内面、他方は外面に設けたり、或いはまた、円筒体の各端部の内面及び外面に設けるようにしてもよい。
【００３０】
この実施例においては、電流供給線５の接続部１０は、円筒体７の両端において、金属片４の表面の一点にハンダ付けされており、図３には円筒体７の一方の端部のものだけを示してある。
【００３１】
図４には、本発明に係る装置の変更実施例が示されており、この実施例においては、繊維製品１は、２組の導電性の接着材３及び金属片４の間にサンドイッチ状に挟まれた状態で、例えばエポキシ樹脂等で作製された電気的及び熱的に絶縁性を有する部材１１内に嵌め込まれている。
【００３２】
このような形態の構造を採用することにより、特に、金属片上に更に金属を被せることも可能となり、これによって電流供給線の接続部を保護することが可能になる。図５ａ及び図５ｂには、そのような接続方法の二つの例が示されている。図５ａにおいては、電流供給ケーブル１２を、その絶縁被覆１４を剥がして露出させた電線１３をハンダ付けにより上記金属片４の一方に直接接続した例が示されている。図５ｂに示す実施例においては、絶縁部材１１を嵌め着ける前に、接続部材１５が金属片４の一方にハンダ付けされる。この接続部材１５は、絶縁体部材１１の外面に通じる嵌込み口１６を有し、この嵌込み口に電流供給線に接続されたケーブルの“バナナ”型（図示せず）のピンを嵌め込み得るようになっている。
【００３３】
一般的にしなやかで非常に曲げ易い性質を有する繊維製品１は、機械的に強度の高い材料１８を積層することによって補強することが可能である。そのような変更実施例は、図６に示されており、当該積層部１９は、繊維製品１について前記接着材３及び金属片４から成る積層領域を設けた側とは反対側の面に設けられている。
【００３４】
図６には、もう一つの変更部分が示されており、この実施例においては、繊維製品１の少なくとも一方の面に導電性のワニス（ニス）１７が塗布され、その上に前記接着材３及び導電片４が積層（図においては、その構造を分かり易くするために、導電片４を実際の位置よりも上方へ持ち上げて描いてある。）されるようになっている。
【００３５】
上記の最後の二つの変更実施例は、それらの双方を同時に採用してもよいし、或いは別々に採用するようにしてもよい。
【００３６】
本発明に係る装置は、図７に模式的に例示する如く、同一若しくは異なった種類の二つの繊維製品１ａ及び１ｂのモジュールを電気的に接続する際にも利用することができる。これら二つの繊維製品１ａ及び１ｂの互いに隣接せしめられる端部には、それぞれ本発明装置（それぞれに設けられる導電性の接着材３ａ及び３ｂ（図示せず）と、金属片４ａ及び４ｂ）が設けられ、これらの間に導電性接着材（図示せず）によって補助装置が接合され、当該補助装置は少なくとも一つ（望ましくは二つ）の金属片４ｃから構成されている。そのような構成であれば、例えば、これらのモジュールを直列に接続してジュール加熱することにより、活性炭素から成る織布又はフェルトに吸着された分子を放出、除去するために利用することができる。
【実施例】
【００３７】
図１に示す装置において、その各構成要素の特性は次の通りである。
金属片４は、２０℃における抵抗率１．７×１０^−８Ω・ｍの銅で、幅ｌ_１＝ｌ_２＝１９ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍである。
接着材（導電性微粒子を含むアクリル系樹脂）４は、抵抗０．００５Ω、厚さ０．０３１ｍｍである。
繊維製品１は、２０℃における抵抗率１６×１０^−４Ω・ｍ、厚さ０．５ｍｍの活性炭織布である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明装置を構成する複数の層を重ねた状態を示す分解斜視図である。
【図２】上記装置の積層領域における各層の積層状態を示す断面図である。
【図３】折り曲げられた形態の本発明装置の一例を示す斜視図である。
【図４】絶縁部材の中へ嵌め入れられた本発明装置の一形態を示す斜視図である。
【図５ａ】本発明装置を電流供給線へ接続する部分の一実施例を示す断面図である。
【図５ｂ】本発明装置を電流供給線へ接続する部分のもう一つの実施例を示す断面図である。
【図６】補強された繊維製品の斜視図である。
【図７】二つの繊維製品間に補助装置を用いることによってこれらを接続した本発明の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 繊維製品（カーボンクロス）
２ 織られた繊維
３ 接着材
４ 金属片
５ 電流供給線
６ 導電性微粒子
７ 円筒体
８ 折り目
９ 中心軸
10 接続部
11 絶縁部材
12 電流供給ケーブル
13 電線
14 絶縁被覆
15 接続部材
16 嵌込み口
17 導電性ワニス
18 非導電性補強材
19 積層部
Ｚ_１，Ｚ_２ 積層領域
ｌ_１，ｌ_２ 幅
Ｌ_１，Ｌ_２ 長さ

Claims (18)

1. 電流供給線（５）と、導電性の柔軟な繊維製品（１）
   から成る層とを電気的に接続するための装置であって;
   上記繊維製品（１）が、互いに離れた少なくとも２箇所の積層領域（Ｚ_１，Ｚ_２）において、導電性を有する接着材（３）と金属片（４）とにより積層状に被覆されたことを特徴とする繊維製品用電気接点装置。
2. 上記接着材（３）と金属片（４）とから成る積層領域（Ｚ_１，Ｚ_２）の全体の厚さが、当該領域を曲げることが可能な厚さであることを特徴とする請求項１に記載の繊維製品用電気接点装置。
3. 上記繊維製品（１）が、少なくとも上記積層領域（Ｚ_１，Ｚ_２）において導電性のワニス（１７）によって被覆され、上記繊維製品（１）と接着材（３）の層との間に当該ワニスの層が形成されたことを特徴とする請求項１ないし２のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置。
4. 上記金属片（４）の抵抗率が、略１０^−８から１０^−４Ω・ｍの範囲内、望ましくは１０^−７から１０^−４Ω・ｍの範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置。
5. 上記金属片（４）が、銅、亜鉛、アルミニウム、銀、ニッケル、クロム、鉄もしくは鉛をベースとするもの、又は、これらの合金であることを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置。
6. 電気的及び／又は熱的な絶縁部材（１１）内に嵌め入れられたことを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置。
7. 上記絶縁部材（１１）に、前記電流供給線（５）をネジ又はリベットにより取り付けるための少なくとも１個の穴が設けられたことを特徴とする請求項６に記載の繊維製品用電気接点装置。
8. 接続部と共に、上記絶縁部材（１１）内に嵌め入れられたことを特徴とする請求項６に記載の繊維製品用電気接点装置。
9. 繊維製品（１）が、網目状、グリル状又はネットワーク状の非導電性の他の機械的補強材（１８）によって補強されたことを特徴とする請求項１ないし８のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置。
10. 上記補強材（１８）が、ポリプロピレン繊維、セルロース繊維、グラスファイバー又は石英繊維であることを特徴とする請求項９に記載の繊維製品用電気接点装置。
11. 上記繊維製品（１）が、炭素繊維若しくは活性炭素繊維（２）から成る織布、フェルト又は繊維の塊のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし１０のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置。
12. 請求項１ないし１１のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置の使用であって、ジュール加熱により繊維製品を電気的に加熱するための使用。
13. 放熱パネルとしての請求項１２に記載の使用。
14. オーブン、煙突又は排気管の内面部材としての請求項１２に記載の使用。
15. 繊維製品（１）を再生するための請求項１２に記載の使用。
16. 繊維製品（１）内に予め蓄積された可燃性の分子を放出させるための請求項１２に記載の使用。
17. 請求項１ないし１１のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置の使用であって、繊維の表面に帯電による極性を生じさせるための使用。
18. 請求項１ないし１１のうちのいずれか一に記載の繊維製品用電気接点装置の使用であって、繊維製品を電解浴中の電極として用いるための使用。