JP2836969B2 - 二片型電気および流体コネクタとその設置方法 - Google Patents

二片型電気および流体コネクタとその設置方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般に電気および流体コネクタに関する。特
に、本発明は大型の発電機においてステータバーを終端
するのに使用する電気および流体コネクタとその設置方
法とに関する。
発明の背景 大型の電気機械は独特の技術的問題を呈する。例え
ば、大型の化石燃料や原子力発電プラントに用いられる
発電機の運転冷却は特に関心のある問題である。大型の
発電機において冷却を要する多くの部分の中、ステータ
バーの冷却は極めて重要である。ステータバーは発生し
た電力の殆んどを扱うので、例えば全体的な抵抗損、す
なわちI2R損失とうず電流損のため極めて急速に加熱さ
れる。多年にわたり、ステータバーは超純粋脱イオン水
を循環させることにより水冷されてきた。この水は発電
機から冷却アレイまで移動し、そこで熱が除去され、次
に閉鎖ループ系内で発電機へ再循環される。そのような
水冷発電機の一例は、ゼネラルエレクトリック社（Gene
ral Electric Corp.）の4A4W2型発電機である。
ステータバーは従来から多数のストランドからなる。
これらのストランドは全体的に長方形で、例えば銅のよ
うな導電性材料からなる。それらは集められ長方形のス
テータバーを形成する。ストランドはステータバー内で
相互に独立して絶縁されうず電流損や関連の損失を低下
させる。しかしながら、ステータバーのストランドは典
型的に、その間の電気接続と液密シールとを促進すべく
それらの端部で相互にろう付けされる。冷却するため
に、ステータバー内の少なくとも数本のストランドはそ
の中を冷却水が通りうるように中空とされている。
ステータバーは発電機において電力の殆んどを運ぶた
め、ステータバーに対する電気接続は該ステータバーか
ら電力を取り出す必要がある。さらに、各ステータバー
へ冷却水を導入し、かつそこから冷却水を取り除く設備
が必要である。これらの電気および流体接続機能を同時
に提供するたの従来の装置は、コネクタ11として例えば
第１図に示されている一体の電気および流体コネクタで
ある。この一体のコネクタは、１）それ自体の銅本体
（すなわち、コネクタ11）と一組の銅製葉状体17（およ
び（または）例えば一連のループ系における銅配管）を
介してステータバー19から発電機の電気バスまでの電気
接続と、２）ステータバー19の水を運ぶストランドから
内室を介して、そこから水が熱交換のためにホースへ送
られる流体コネクタ15までの流体接続とを提供する。
しかしながらステータバーの冷却は問題が無い訳では
ない。特に深刻な一問題は水漏れである。ステータバー
に大量の水が通るため、たとえ少量の漏れがあっても、
水が入ることが望ましくない発電機の領域へ大量の水が
入ることになりうる。このことは最終的に、例えば接地
事故を含む発電機の大事故になる可能性がある。さら
に、ステータバーは発電機内の深く大量の絶縁体内に埋
設されるので水漏れを見つけるのが困難なことが多い。
前述した従来の電気および流体コネクタ11は水漏れの
傾向がある。さらに、１個所の水漏れが発生すると、運
転経験では別の水漏れを進展させる傾向があることを示
しており、前記別な水漏れは従来のコネクタ11に関連し
た数個所の領域において発生することが知られている。
一例として、水漏れはステータバー19とコネクタ11との
境界において発生する可能性がある。これはクリップの
構造と、それに係わる組立て方法によるものである。そ
のことを説明すれば、発電機の工場組立ての間、ステー
タバーからなる個々のストランドはコネクタ11内の開口
20中へ挿入される。次に、ストランドは（プレート13に
よって覆われているものとして示されている）コネクタ
の小さい窓を通して内部のろう付け領域に手の届く作業
者によってコネクタ11にろう付けされる。このことは、
コネクタ11および作業窓内の空間に限度があるため難し
い工程である。実際、前記窓は小さいので、作業者は、
ろう付けされた接続が形成されているか観察するために
典型的に歯科医用ミラーや、その他の特別なろう付け手
段を頼りにする。このように水漏れを発生される劣悪で
危険なろう付け接続が生じる可能性がある。ステータバ
ーに対するコネクタのろう付けが完了した後、窓はその
上に銅プレート13をろう付けすることにより閉鎖され
る。この窓と関連のプレート13とはさらに別な水漏れの
機会を提供する。このように、従来の一体の電気および
流体コネクタには打撃的な水漏れの起りやすい多数の接
続部が本質的にある。
従来の電気および流体コネクタと、その関連の組立て
技術はさらに別な欠点を有する。特に、関連のステータ
バーが依然として発電機内にある間に故障のコネクタを
容易に取り替える方法が何らない。従って、従来から水
漏れコネクタを取り替えるには発電機を完全に分解する
ことが推奨されている。これは極めて高価につき、極め
て望ましくないことは勿論である。
本発明は前述の問題に対する解決を提供することを指
向する。
発明の開示 要約すれば、本発明は第１の局面において、電気−流
体導体を流体導体と導電体とに接続するための電気およ
び流体コネクタからなる。詳しくは、電気および流体コ
ネクタは、導電性であり、電気−流体導体の端部を囲
み、該端部に電気的に取り付けられるような形状にされ
ている第１の部材を含む。さらに、電気および流体コネ
クタは、導電性であり、第１の部材と適合可能に係合す
る形態にされている第２の部材を含む。第２の部材は流
体導体に接続しやすくする流体ポートを含み、導電体に
電気接続する形状にされている。
さらに、第１の部材と第２の部材は、それらの適合し
て係合した場合中空の内室を画成する。特に中空の内室
は、電気−流体導体と第２の部材の流体ポートとの間の
中空の内室を流体が通りうるように液密の室からなる。
また、第１の部材と第２の部材は、導電体が第２の部材
に接続された場合電気−流体導体と導電体との間の電気
接続を提供する。
電気−流体導体は改良として、多数の導電性ストラン
ドを有するステータバーを含みうる。導電ストランドの
少なくとも１個は流体を伝導するようにもしうる。その
ような場合、第１の部材は複数の導電性ストランドの端
部に電気的に取り付けるような形状にしうる。
他の実施例においては、電気および流体コネクタを電
気−流体導体に結合する方法が開示されている。この方
法は、第１の部材が電気−流体導体の端部分を囲み、該
端部分に対して液密シールを形成し、電気的に接続する
ように第１の部材を電気−流体導体に固定する段階を含
む。本方法は、さらに前述の中空の内室を形成するため
に第１の部材を第２の部材に適合接続することを含む。
前記方法は改良として、第１の部材を接続する前に電
気−流体導体から欠陥のある電気および流体コネクタを
取り外すことを含みうる。さらに本方法は第１の部材と
電気−流体導体を接続する液密シールを確認することを
含みうる。
本発明の技術はそれによって得られる多数の利点や特
徴を有する。詳しくは、本明細書で開示される技術はス
テータバーが発電機内にある間にステータバーの欠陥の
ある電気および流体コネクタの交換をしやすくする。こ
のような配備では、「機内」での修理と比較してステー
タバーを物理的に取り外すに要する過程は高くつくため
コストの節約となる。さらに別の利点として、本発明に
よるコネクタはより容易に確認しうるより液密のシール
を提供する。さらに、本明細書に開示の技術を用いるこ
とによりコネクタの修理がしやすくなる。このように、
本発明による技術は大型の電気機械における水冷ステー
タバーを終端する電気および流体コネクタの信頼性とそ
れに係わる修理工程を改良する。
図面の簡単な説明 本発明の主題と考えられるものは本明細書の結論の部
分において特に指摘され、かつ明確に請求されている。
しかしながら、本発明は、その構成と実施方法との双方
に関して、本発明のその他の目的や利点と共に、添付図
面と関連した以下の詳細説明を参照すれば最良に理解し
うる。
第１図はステータバーを終端するのに用いる従来の電
気および流体コネクタの斜視図、 第２図はステータバーと電気接続葉状体と組み合わせ
た本発明の電気および流体コネクタの一実施例の斜視
図、 第３図と第４図は、本発明の一実施例に対応する第２
図の電気および流体コネクタのスリーブ部分のそれぞ
れ、正面図と側面図、 第５図は本発明の一実施例による、組立て後の第２図
に示す電気および流体コネクタの側面図、 第６図は本発明の一実施例による完成したスリーブお
よびステータバー組立体に固定された圧力試験固定具の
断面図、 第７図と第８図は本発明の一実施例に基く、第６図に
示すスリーブとステータバー組立体との、それぞれ正面
図と側面図、 第９図と第10図は本発明の電気および流体コネクタの
スリーブ部分の代替実施例の、それぞれ正面図と側面
図、 第11図は本発明の一実施例による第９図と第10図に示
すスリーブを用いた電気および流体コネクタの組立体の
側面図、 第12図と第13図とは本発明の一実施例により銅配管に
取り付ける電気および流体コネクタの組立体の、それぞ
れ正面図と上面図、 第14A図と第14B図は本発明の一実施例によりステータ
バーに電気および流体コネクタを提供する方法のフロー
チャートである。
発明を実施する最良の態様 第２図には、ステータバー19と電気接続葉状体17と組
み合わせた本発明による未組立ての電気および流体コネ
クタ12の一実施例の斜視図が示されている。コネクタ12
は２個の部材、すなわち「スリーブ」21と称される第１
の部材と、「クリップ」23と称される第２の部材とから
構成されている。スリーブ21はステータバー19の端部を
緊密に囲むような構造にされている。詳しくは、ステー
タバーの端部の絶縁部が除去されてステータバーを構成
するストランドを露出すると、スリーブ21はそこに直接
ろう付けしうる。このろう付け接続がスリーブ21とステ
ータバー19との間の導電性で、機械的に堅固で液密の接
続を形成する。
電気および流体コネクタ12のクリップ23はスリーブ21
に適合接続するように設計されている。この点に関し
て、クリップ23はスリーブ21を受け入れるように精密機
械加工された開口24を有している。クリップ23は、また
ステータバー19の流体伝導ストランドを流体ポート15と
の間で水を通すための中空の内室25を有している。流体
ポート15は、従来のコネクタ11（第１図）を交換しやす
くするために該コネクタの流体がポートと適合するよう
に用いる形式の従来のホース16を受け入れるようにされ
ている。クリップ23（第２図）は当該技術分野の専門家
には明らかな要領で発電機の電気バスとの電気接続を促
進する銅製葉状体17（および（または）銅配管）を取り
付けている。
電気および流体コネクタ12のクリップ23とスリーブ21
との双方は銅鍛造品を機械加工したものから構成するこ
とが好ましい。これには多くの利点がある。まず、クリ
ップ23とスリーブ21が導電性であるため、ステータバー
19と葉状体17との間で電気接続を形成する。さらに、機
械加工された部分は寸法が高度に正確であるため液密嵌
合が保証される。さらに、スリップ23やスリーブ21に機
械加工された銅鍛造品は低多孔性であるため、そこを通
しての漏れが少ない。対照的に、従来の一体の電気およ
び流体コネクタは典型的な銅鍛造法により作られるの
で、機械加工された部品より多孔性の高い銅コネクタを
作る。従って、従来のコネクタはそれ自体を通して水漏
れの可能性がある。
スリーブ21の詳細が第３図と第４図に示されている。
特にスリーブ21は（ろう付け用合金を受け入れるため若
干の公差が追加されるが）ステータバーの端部に嵌合さ
れる寸法の開口33を有している。さらに、スリーブの外
面は多数の周囲の溝31を含む。これらの溝は第14A図お
よび第14B図に示す方法に関して詳細に下記するように
組立ての間にスリーブ21をクリップにろう付けするため
に用いるろう付け合金を受け入れる形状にされている。
多数の溝はそれぞれ、ろう付け合金で充てんされ、その
ためクリップ中へ挿入され加熱されると、ろう付け合金
はスリーブとクリップの双方の面と広く接触し、その間
で高度にしっかりした接続が形成される。
一例として、第７図に示す正面図はスリーブ21中へ挿
入された、ステータバー内の種々形式のストランドを示
す。中空の流体伝導ストランド43と中実のストランド41
の双方が示されている。工場での初期組立て時、ステー
タバーのストランドの端部は相互にろう付けされ、その
間の電気接続が提供される。従ってスリーブ21に挿入さ
れ、かつろう付けされるとスリーブはステータバー内の
各ストランドと電気接続される。
一旦組み立てられると（第５図）、完成したコネクタ
12はステータバー19の相互にろう付けされたストランド
（例えば流体用ストランド43と、非流体用ストランド4
1、第７図参照）と電気葉状体17（および（または）銅
配管）との間で電気接続を提供する。クリップ23とスリ
ーブ21とが導電性のためそれら自体も電気接続を構成す
る。さらに、完成したコネクタ12は流体ストランド（例
えば、流体ストランド43）、中空の内室25および流体ポ
ート15の間で流体を通す。冷却水はステータバーのいず
れの端部にコネクタが設置されているかによっていずか
の方向へコネクタを貫流する。例えば、冷却水がステー
タバーの第１の端部から第２の端部まで流れるべき場
合、冷却水は第１の端部においてコネクタの流体ポート
へ入り、コネクタを横行し、ステータバーへ入り、そこ
を通り、ステータバーの第２の端部においてコネクタへ
入り、ステータバーの第２の端部におけるコネクタの流
体ポートから出ていく。流体の流れは反転しうることは
勿論である。このように、本発明のコネクタ12は電気−
流体導体（例えばステータバー19）から個別の導電体
（例えば電気葉状体17および（または）銅配管）や、個
別の流体導体（例えば流体ポート15に取りつけたホース
16、第２図参照）までの接続を促進する。
流体の流れは水冷ステータバーを備えた発電機におい
ては、例えば各流体ポートのホースが取り付けられてい
る第１の流体ヘッダから各ステータバーへ水が入るよう
な形態を含め多様の形態を有しうる。水は各ステータバ
ーの反対側の端部においてコネクタの流体ポートから出
て、第２の流体ヘッダまで通され、該ヘッダは水を外部
の冷却アレイまで送り、そこで冷却され、その後再循環
する。この形態は冷却水が単一の方向で一方のステータ
バーを通るので本明細書では「ワンパス」形態と称す
る。「ツーパス」形態と称される別の形態においては、
終端コネクタの流体ポートを介して一方のステータバー
から出て行く冷却水は第２のステータバーを通過すべく
第２のステータバーの流体ポートまで通される。第２の
ステータバーの第２の端部のコネクタの流体ポートを出
ると、水は冷却アレイまで通され、次に再循環される。
「ツーパス」形態の一形式は「シリーズループ」形態と
して知られている。そのような機械においては、一方の
ステータバーから次のステータバーへ流体と電流の双方
を運ぶために単一の銅管を用いることができる。
本発明の代替実施例においては、テーパ付きのスリー
ブ151（第９図および第10図）が用いられている。この
テーパ付きスリーブは第１の直径155から第２の、より
小さい径153までテーパのついている中実の外面を有す
る。テーパは、対応するクリップと適合して係合すると
緊密な接続を提供するために用いられる。詳しくは、ス
リーブ159は、スリーブ159のテーパと対応するテーパ付
き開口160を有するクリップ157（第11図）と適合可能に
係合する。クリップ157は銅製葉状体17を取付けしやす
くし、流体ポート15を有し、一方スリーブ159はストラ
ンド41,43を含むステータバー19の端部分を囲む。
本発明の別の実施例においては、本発明の電気および
流体コネクタは「シリーズループ」形式の形態で機能す
るように設計しうる。そのような場合、クリップ161
（第12図および第13図）は銅管と適合可能に係合するよ
うにされた端部分163を有する。実際には、端部分163は
流体ポートでもあり、クリップ161への電気接続するよ
うにもされている。銅管は冷却水と電流の双方を一連の
電気および流体と、取り付けられたステータバーとに送
る。図示例においては、テーパ付きのスリーブが示され
ているが、例えば第３図に示す溝付き形式のスリープも
使用しうる。
本発明の技術は、欠陥ある従来のコネクタ11（第１
図）を外したり、それを本明細書で開示した新しい二片
型コネクタ12（第２図）と交換できるようにする。この
工程を実行する段階は第14A図および第14B図に示すフロ
ーチャートに関して以下説明される。
一旦水の漏れが検出され、疑わしいコネクタが識別さ
れると、コネクタを囲む絶縁が除去される（第14A図の1
01）。詳しくは、大型の発電機内でステーターバーの端
部にあるコネクタを通常覆う絶縁体であるバルク絶縁体
（図示せず）は、疑わしいコネクタと関連のステーター
バーに補修のため近づけるように除去する。
バルク絶縁体が除去された後、疑わしい漏れが当該技
術分野の専門家に明らかな段階103により微量ガス検査
を用いて識別される。一例として、微量ガス検査は下記
の段階により実行しうる。
ａ） 発電機内の少なくとも9.06キロ（20ポンド）のH2
の圧力によりステータの冷却水系とステータ内の水を排
出する。H2圧力は水排出の間発電機内で保持され、その
ため水が毛細管作用により漏れの中へ入らず、漏れをシ
ールすべきである。
ｂ） 発電機からガスがパージされ、空気と入れ代った
後発電機の頂部にあるステータ巻線をブランクオフす
る。
ｃ） 高品質の（計器用級の）空気で巻線を加圧し、高
速作動弁で急速に解放することにより巻線から残りの水
を「吐出」させる。
ｄ） ステータを閉じ込め真空を引く。
ｅ） 少なくとも24時間、あるいは壁巻き、水ヘッダお
よびホースを検査すべくアクセスできるのに十分に発電
機が分解されるまで真空を保つ。
ｆ） 発電機が分解されている間に、直近のセットのス
テータ抵抗温検出器（「RTD」）と熱電付（「TC」）と
の温度を観察する。この熱電対は、ステーターの水ヘッ
ダー出口の温度を監視するのに通常用いられ、ステータ
ーを通る冷却水の温度はステーターバー自体の温度を示
すものとして用いられる。
ｇ） SF6（六フッ化イオウ）ガスで巻線に対する真空
を破壊し、巻線を0.7kg/cm2（10psi）までガスで加圧す
る。
ｈ） 巻線をハロゲン漏洩検出器で検査する。初期の検
査結果を確認するために２個の検出器を用いる。
ｉ） 双方の検出器が漏れを示すと、液状石鹸泡検査に
より漏れ個所を検証する。
ｊ） １個所以上の漏れの可能性に対して残りの巻線の
検査を継続する。
ｋ） 0.7kg/cm2（10psi）においてSF6によって漏れが
発見されない場合、SF6ガスの圧力を13.6kg（30ポン
ド）まで上げる。上記ｈ）〜ｊ）までの段階を繰り返
す。
ｌ） 巻線の13.6kg（30ポンド）の圧力の漏洩検査に対
して合格すると、再組立てを実行する前に、SF6を大気
圧まで解放し、24時間の圧力減衰検査のため計器用空気
で、シールされた巻線を7kg/cm2（100PSI）まで加圧す
べきである。
疑わしい漏れのクリップが欠陥品であって交換を要す
るものとして識別される。
工程のこの段階において、ステータバーの雲母テープ
を基準として絶縁の一部は、ステータバーが欠陥コネク
タと出合う領域から除去（すなわち切除）される（10
5）。このためステータバーを欠陥のあるコネクタに接
合しているろう付けを露出することにより欠陥コネクタ
ーの除去が促進される。その後、冷却ブロックが欠陥コ
ネクタ近傍でステータバーに設置されコネクタを取り外
す過程の間ステータバーから余分の熱を除去する。これ
は、コネクタ取外しの間発生する熱がステータバーおよ
び（または）それを囲む絶縁を損傷させる可能性がある
からである。次に、冷却ブロック自体が水漏れ検査され
てから起動する。冷却ブロックの作動を確認した後、水
ホースと銅製葉状体（および（または）銅配管）が、欠
陥コネクタ自体の取外しを促進するためトーチろう付け
法を用いて欠陥コネクタからろう付けが外される（10
9）。
より詳しくは、液体用接続のための銅製葉状体および
（または）銅配管を外すために、単一チップのトーチろ
う付け法を用いることができる。トーチのための燃料は
酸素とプロパンから構成される。銅製葉状体は一時に１
個づつろう付けから外され、次に分離され、プライヤを
用いて巻きかえされる。多数の葉状体があるため、ろう
付けを外すべき全ての葉状体に対する十分な余地を可能
にするため各葉状体は「クリップ」に対して緊密に巻き
かえす必要がある。ろう付け外し過程の間葉状体に亀裂
が入らないように慎重を期する必要がある。
液冷式「シリーズループ」形式の機械に対しては相互
接続銅配管は取り外す必要がある。隣接するシリーズル
ープ接続を傷つけないように配管を外す際注意すべきで
ある。プロパンと酸素からなる燃料を用いると二重チッ
プのトーチはこの過程に対して通常最良に作動する。
欠陥コネクタを囲む特注コイルを有する誘導ろう付け
ステーションが次にセットアップされる。これらのコイ
ルは水冷され、使用前に漏洩に対して適当に検査され
る。次に、ろう付けステーションが起動し、欠陥コネク
タはチェリーレッド色（約482.2℃〜593.3℃＝900〜110
0゜F）に到達するまで加熱される（111）。温度は例え
ばディジタル温度計を用いてモニタしうる。一旦所望の
温度に達すると、プライヤを用いて欠陥コネクタの各側
を固締めし、ステータバーからゆっくりと取り外す（11
3）。欠陥コネクタが取り外されると、誘導加熱器への
動力が切られ、冷却ブロックは正しくステータバーを冷
却しているか確認のため検査される。欠陥コネクタを取
り外すために異常に高い温度が必要とされる場合は、反
対側の端部からステータバーを通して冷い空気を吹き込
み冷却を向上させることができる。
大気温まで冷却された後、ステータバーを構成するス
トランドの露出端は磨かれ、余分のろう付け合金が除去
される。このことは、例えばスコッチブライト（Scotch
brite）の商標名で、ミネソタ州セントポールの3M社
（3M Corporation of St.Paul,MN）によって製造され
ている研磨ホイルを用いるといった多数の研磨法で実行
することができる。
ステータバーの露出端は本発明のコネクタのスリーブ
に嵌合できる状態である。従って、ストランドはろう付
け合金リボン（時には「ストランド」ろう付け合金とも
称される）を用いて巻かれスリーブに緊密に嵌合され
る。例えば、米国溶接協会（「AWS」）のＢカップ５と
指示したろう付け合金リボンを用いることができる。ろ
う付け合金リボンは、スリーブに嵌合したとき空隙が無
いようにストランドに付与すべきである。スリーブに嵌
合された後、流体を流すストランドの開放端中へ緊密に
挿入される寸法にされたステンレス鋼のピンが各流体誘
導ストランド中へ軽くたたき込まれ（119）、ろう付け
合金がストランドの流体用開口中へ流入し、ろう付けの
間詰らせることがないようにする。
誘導ろう付けステーションが再びセットアップされる
が、この際使用されるコイルは本発明のコネクタのスリ
ーブの周りに装着するように特別に設計される（テーパ
付きスリーブあるいは溝付きスリーブ用のコイルが用い
られる）。再び、本装置は使用前に水漏れが検査され
る。誘導ろう付けステーションは付勢され（第14B図の1
21）、合金が流れ出す（約648.9℃＝1200゜F）までスリ
ーブは加熱される。リボンろう付け合金と同様の成分の
スティック合金が良好な接続を保証するためにろう付け
の間スリーブの前後に添加される。さらに、ろう付け合
金はストランドの面に付与され、適正に相互に確実にろ
う付けされるようにする。一般に、クリップ中へのスリ
ーブの正確な嵌合が損われないようにスリーブの外側に
ろう付け合金が付着するのを避けるように慎重を期する
必要がある。ろう付けの間スリーブの前面および後面の
双方に近接できるため適当な位置に適当なろう付け合金
を導入できて有利である。
引続き説明すると、十分な合金が付与された後、ろう
付けステーションが消勢され、スリーブとストランドと
の組立体が大気温まで冷却される。50％アルコール／水
溶液に浸漬したぼろ布がストランドとスリーブの周りに
巻きつけられ酸化を防ぎ、ステンレス鋼のピンを外すこ
とができる（123）。再び冷却を促進するために反対側
の端からステータバーを通して空気を吹き込むことがで
きる。前述の段階の完了後、スリーブは導電性で、機械
的にしっかりし、液密的にストランドに順次ろう付けさ
れる。
ろう付けの液密一貫性を確認するために、前方キャッ
プ51と後方キャップ61とからなる圧力検査キャップ（第
６図）がスリーブ21とステータバー19との組立体に装着
される。詳しくは、前方キャップ51と後方キャップ61と
はボルト71によって相互に保持される。スリーブとステ
ータバーの組立体の前部はＯリング72によって前方キャ
ップ51に対してシールされる。次に、微量ガス圧検査
（図９の125）が実行されるが、その個々の段階は当該
技術分野の専門家には明らかである。漏れが検出された
場合、誘導ろう付けステーションが再作動し、ろう付け
が繰り返される。ろう付けに続き一旦漏れが何ら検出さ
れないと、スリーブは、それにクリップをろう付けする
ための準備として清浄される。清浄は例えば前述のよう
にスコッチブライト研磨ホイルを用いて実行しうる。
クリップにろう付けするスリーブを調製するための別
の段階（127）はスリーブ21（例えば第４図に示す溝を
備えたスリーブ）へろう付け合金47を嵌合することを含
む。このように周りにろう付け合金を嵌合することによ
りその間で大量のろう付け合金を提供しスリーブとクリ
ップの双方の広い領域に対して強力なろう付け接続を促
進する。さらに、リボンろう付け合金47はスリーブ21の
外側の周りに巻き付けられ（第７図と第８図）、（例え
ば第10図の）テーパ付きスリーブ151の外側の周りに同
様に巻き付けられることが好ましい。さらに、リボンろ
う付け合金はＬ字形部材に形成され、例えば仮ホルダと
してフラックスを用いてクリップに嵌合される。このよ
うに、クリップとスリーブとの間の全ての接触面におい
て十分な量のろう付け合金が提供され、そのため強力で
液密のろう付け接続が促進される。
クリップをスリーブに接続するために用いるろう付け
合金は融点が、スリーブをストランドに接続するために
用いるろう付け合金より低い。融点のよい低い合金（と
きには「部材」ろう付け合金と称される）はスリーブか
らストランドへの既存のろう付けを阻害することなくク
リップがスリーブにろう付けされうるように使用され
る。一例として、AWS BAG7と称する合金を用いてスリ
ーブをクリップに接続することができる。このろう付け
合金は融点が約426.7℃（800゜F）であって、一方スリ
ーブをストランドに接続するために用いるろう付け合金
は、融点が約760℃（1400゜F）の例えばAWS Ｂ−CUP5
ろう付け合金であった。
工程を続けると、ろう付けの前にスリーブはスリップ
の上に置かれる。スリーブとクリップとは精密嵌合する
ように機械加工されているので、スリーブの周りで、か
つクリップの周りでろう付け合金を付加すると適合係合
を困難にする可能性がある。嵌合を容易にするには、ク
リップは僅かに加熱し（約93.3℃＝200゜F）膨張させ
る。その後、クリップはスリーブの上に置かれ、収縮
し、スリーブの上で緊密嵌合するように冷却される（第
9B図の129）。テーパ付スリーブ151では、クリップとス
リーブとの接続がテーパが付いているため、例えば第10
図のテーパ付きスリーブ151に対して前記の加熱／膨張
過程は必要でない。
誘導ろう付けステーションはクリップの周りを適合囲
繞するコイルが嵌合されており、本ステーションは冷却
水の漏洩が検査される。冷却ブロックがステータバーの
適所に設置され、これも冷却水の漏れが検査される。全
ての検査が完了した後、冷却ブロックと誘導ろう付けス
テーションとは付勢され（131）、熱がBAG7ろう付け合
金の融点（約482.2℃〜593.3℃＝900〜1100゜F）まで上
昇させられる。ろう付けの間、別のBAG7ろう付け合金
が、それが必要に応じてスリーブと適合するクリップの
裏面に付与しうる。テーパ付きスリーブをろう付けする
場合、圧力が連続的にクリップに加えられ、クリップと
スリーブとを相互にしっかりと圧着させ強力で液密のろ
う付け接続を形成する。ろう付け接続が完了した後、誘
導加熱器が外され、水／アルコール溶液を浸漬したボロ
布が再び使用され、今度はクリップを被覆する。
次に組立体はエアホースをクリップの流体がポートに
装着して（133）、加圧しながら漏れをモニタする（13
5）ことにより漏洩検査される。漏洩があれば、ろう付
けステーションを装着し直し、ろう付け工程を繰り返
す。一旦液密組立体が形成されると、銅製葉状体（およ
び（または）銅配管）がトーチろう付け法により水ホー
スと共に新しいクリップに取り付けられ、コネクタに対
する個別の電気および流体接続が設定される。最終の段
階として、テープによる絶縁がステータバーの端部と新
しい二片型のコネクタとに付与し直される。次に、修理
過程の間に取り外されたその他の発電機用部品と共にバ
ルク絶縁が交換される。このようにして、欠陥コネクタ
の交換が完了する。
多数のコネクタが同時に交換される場合、新しいコネ
クタ全てに対して最終の漏洩検査を一時に実行すればよ
い。このため、どの程度多くの欠陥コネクタが本発明に
よる二片型のコネクタと交換されるかにもよるが著しい
時間の節約となりうる。
新しい二片型のコネクタのいずれが故障した場合、そ
の交換は前述の設置手順とは逆の方法により促進され
る。要約すれば、まず銅製葉状体（および（または）銅
配管）と水ホースがコネクタから外される。完全に交換
することが必要な場合、コネクタのクリップ部分がクリ
ップをスリーブに接続するろう付け合金の融点まで加熱
され、クリップが外される。次に、スリーブが（ピンを
挿入させた状態で）加熱され、ストランドから外され
る。次に前述したように組立て工程が進行することによ
り交換が達成される。単にろう付けし直すことにより分
解の中間過程で漏れが止むとすれば、それ以上の分解は
必要ない。
また、本発明の二片型のコネクタは発電機の初期製作
において使用してよいことが注目される。ステータバー
と新規な二片型のコネクタとの間の高品質のろう付け接
続並びにコネクタ自体のクリップとスリーブとの間の高
品質の接続のため、本発明のコネクタは最初からより液
密の接続を形成するので必要な修理頻度は少なくなる。
しかしながら修理が必要となったとしても、そのような
修理は前述のように容易に実行される。
要約すれば、本発明の技術はそれに基因する多くの利
点や特徴を有する。詳しくは、本願明細書に開示の技術
はステータバーに装着された欠陥のある電気および流体
コネクタの交換を、ステータバーが発電機内に位置して
いる間にも、しやすくする。この進歩性は、従来のコネ
クタの修理方法ではステータバーを発電機から物理的に
外す必要があるためコスト節約をもたらす。この形式の
修理法は「イン・マシン」修理法と比較して高価につ
く。事実、ある発電機メーカはコネクタの交換の必要な
とき、発電機を完全に再組立てすることを推奨してい
る。そのような交換は極めて高いコストを伴う。本発明
のコネクタは別の利点としてより液密な接続を提供す
る。さらに、本願明細書に開示の技術を用いてコネクタ
の修理が容易となる。このように、本発明の技術は大型
の電気機械において水冷ステータバーを終端する電気お
よび流体コネクタの信頼性と、修理方法とを改良する。
本発明を好適実施例に基いて詳しく説明してきたが、
多くの修正や変更は当該技術分野の専門家によって実行
しうる。従って、請求の範囲は本発明の真正な精神と範
囲内に入るそのような全ての修正や変更を網羅する意図
である。
フロントページの続き (72)発明者 レイデルバーガー，フランク アール. ザ サード アメリカ合衆国 63017 ミズーリ州 チェスターフィールド，ベリンガム 16329 (56)参考文献 実開 昭56−145325（ＪＰ，Ｕ)

Claims (41)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一体の電気−流体導体を流体導体および導
    電体に接続する電気および流体コネクタであって、 導電性材料から形成され、前記一体の電気−流体導体の
    露出した端部分を囲む形状にされ、それにより電気的に
    該端部分に取り付けられている第１のモノリシック部材
    と、 導電性材料から形成され、前記第１のモノリシック部材
    に適合可能に係合する形状にされた第２のモノリシック
    部材であって、前記流体導体に接続しやすくする流体ポ
    ートを含み、前記導電体に電気的に接続される形状の第
    ２のモノリシック部材とを含み、 前記第１のモノリシック部材と前記第２のモノリシック
    部材は、それらが適合可能に係合すると中空内室を画成
    し、前記中空の内室は前記一体の電気−流体導体と前記
    第２のモノリシック部材の前記流体ポートとの間に流体
    が通されるように液密室からなり、前記流体は前記中空
    の内室を通り、前記第１のモノリシック部材と前記第２
    のモノリシック部材自体は、前記第２のモノリシック部
    材が前記導電体に接続されると前記一体の電気−流体導
    体と前記導電体との間で電気接続を提供することを特徴
    とする電気および流体コネクタ。
  2. 【請求項２】前記一体の電気−流体導体が液冷電気機械
    の内部にあってステータバーからなり、前記第１のモノ
    リシック部材が前記ステータバーの露出した端部を囲
    み、それにより電気的に該端部に取り付けられている形
    状にされていることを特徴とする請求の範囲第１項に記
    載の電気および流体コネクタ。
  3. 【請求項３】前記ステータバーが複数の導電性ストラン
    ドを含み、前記複数の導電性ストランドの中少なくとも
    若干の導電性ストランドは流体を導くようにされ、前記
    第１のモノリシック部材が前記複数の導電性ストランド
    の端部分に電気的に取り付けられる形状にされているこ
    とを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電気および流
    体コネクタ。
  4. 【請求項４】前記第１のモノリシック部材と前記第２の
    モノリシック部材は、適合可能に係合すると前記第１の
    モノリシック部材が前記第２のモノリシック部材の開口
    内にひっ込んで同高になることを特徴とする請求の範囲
    第２項に記載の電気および流体コネクタ。
  5. 【請求項５】前記第１のモノリシック部材が、前記第１
    のモノリシック部材と前記第２のモノリシック部材を適
    合可能な係合状態に保つ取付け手段からなるろう付け合
    金を受け入れる少なくとも１個の溝をその外面において
    含むことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電気お
    よび流体コネクタ。
  6. 【請求項６】前記第１のモノリシック部材が、前記第１
    のモノリシック部材と前記第２のモノリシック部材を適
    合可能な係合状態に保つ取付け手段からなるろう付け合
    金を受け入れる複数の周囲方向の溝をその外面において
    含むことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電気お
    よび流体コネクタ。
  7. 【請求項７】前記第１のモノリシック部材がテーパが付
    けられ、前記第２のモノリシック部材がテーパ付き開口
    を有しているため前記第１のモノリシック部材と前記第
    ２のモノリシック部材との間の前記適合可能な係合が容
    易にされることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の
    電気および流体コネクタ。
  8. 【請求項８】前記導電体と前記流体導体とが単一の導性
    管を構成していることを特徴とする請求の範囲第２項に
    記載の電気および流体コネクタ。
  9. 【請求項９】複数のステータバーを有し、第１のステー
    タバーが第２のステータバーに結合され、前記第１のス
    テータバーと前記第２のステータバーは各々複数の電気
    および流体導体ストランドを貫通させており、前記第１
    のステータバーと前記第２のステータバーとを相互に接
    続するために電気および流体コネクタが採用されている
    液冷電気機械において、前記電気および流体コネクタ
    が、 前記第１のステータバーの前記複数の電気および流体導
    性ストランドの露出した端部を囲み、それにより電気的
    に該端部に取り付けられる形状にされている導電性の第
    １のモノリシック部材と、 前記第１のモノリシック部材に適合可能に係合する形状
    の導電性の第２のモノリシック部材であって、前記第２
    のステータバーの前記複数の電気および流体導性ストラ
    ンドに接続された少なくとも１本の導体バーに取り付け
    可能であり、さらに流体ポートを含む導電性の第２の部
    材とを含み、 前記第１のモノリシック部材と前記第２のモノリシック
    部材は適合可能に係合したとき中空の内室を画成し、前
    記中空の内室は前記第１のステータバーの前記複数の電
    気および流体導性ストランドと前記第２の部材の前記流
    体ポートとの間で流体が通されるように液密室からな
    り、前記流体が前記中空の内室を通り、前記第１のモノ
    リシック部材と前記第２のモノリシック部材が適合可能
    に係合すると、前記第２のステータバーに電気的に接続
    された前記少なくとも１本の導体バーに対する前記第１
    のステータバーの前記複数の電気および流体ストランド
    の電気的接続が達成されることを特徴とする電気および
    流体コネクタ。
  10. 【請求項１０】前記第１のモノリシック部材と前記第２
    のモノリシック部材が各々銅から作られていることを特
    徴とする請求の範囲第９項に記載の電気および流体コネ
    クタ。
  11. 【請求項１１】前記第１のモノリシック部材と前記第２
    のモノリシック部材は、前記第１のモノリシック部材と
    前記第２のモノリシック部材が鋳造銅片の多孔率より低
    い多孔率を有するように機械加工された銅からなること
    を特徴とする請求の範囲第10項に記載の電気および流体
    コネクタ。
  12. 【請求項１２】前記第１のモノリシック部材を前記ステ
    ータバーの前記電気および流体導性ストランドを液密状
    に固定する手段をさらに含むことを特徴とする請求の範
    囲第９項に記載の電気および流体コネクタ。
  13. 【請求項１３】前記第１のモノリシック部材を前記ステ
    ータバーの前記電気および流体導性ストランドとに固定
    する前記手段がストランドろう付け合金からなることを
    特徴とする請求の範囲第12項に記載の電気および流体コ
    ネクタ。
  14. 【請求項１４】前記第１のモノリシック部材と前記第２
    のモノリシック部材が適合可能に係合すると、前記第１
    のモノリシック部材を前記第２のモノリシック部材に液
    密状に固定する手段をさらに含むことを特徴とする請求
    の範囲第13項に記載の電気および流体コネクタ。
  15. 【請求項１５】前記第１のモノリシック部材を前記第２
    のモノリシック部材に固定する前記手段が部材ろう付け
    合金からなることを特徴とする請求の範囲第14項に記載
    の電気および流体コネクタ。
  16. 【請求項１６】前記ストランドろう付け合金が第１の融
    点を有し、前記部材ろう付け合金が第２の融点を有し、
    前記ストランドろう付け合金を溶融させることなく前記
    第第２のモノリシック部材に対する前記第１のモノリシ
    ック部材のろう付けを容易にするために前記第１の融点
    は前記第２の融点より高いことを特徴とする請求の範囲
    第15項に記載の電気および流体コネクタ。
  17. 【請求項１７】前記第１のモノリシック部材が、前記第
    １のステータバーの前記複数の電気および流体導性スト
    ランドの端部を囲み、かつ取り付けられる形状にされた
    スリーブからなることを特徴とする請求の範囲第９項に
    記載の電気および流体コネクタ。
  18. 【請求項１８】前記スリーブが概ね長方形の断面で、前
    記第１のステータバーの前記複数の電気および流体導性
    ストランドの端部を囲み、かつ取り付けられる形状にさ
    れた開口を有することを特徴とする請求の範囲第17項に
    記載の電気および流体コネクタ。
  19. 【請求項１９】前記少なくとも１本の導体バーが複数の
    銅製葉状体の１個と、前記第１のステータバーを前記第
    ２のステータバーに電気的に結合する銅配管とからなる
    ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の電気および
    流体コネクタ。
  20. 【請求項２０】前記少なくとも１本の導体バーが前記第
    ２のモノリシック部材にろう付けされ、その間の電気接
    続を提供することを特徴とする請求の範囲第19項に記載
    の電気および流体コネクタ。
  21. 【請求項２１】電気−流体導体に電気および流体コネク
    タを提供する方法であって、前記電気および流体コネク
    タは、個別のものであって、双方共導電性である第１と
    第２の部材を有し、前記第２の部材は流体導体に対する
    流体接続を容易にする流体ポートを有し、前記第２の部
    材は導電体に対する電気的接続を容易にする形態にされ
    ている方法において、 （ａ）前記第１の部材が前記の電気−流体導体の端部を
    囲み、該端部に液密シールを形成して電気的に接続する
    ように前記第１の部材を前記電気−流体導体に固定し、 （ｂ）前記第１の部材と前記第２の部材とが、前記電気
    −流体導体と前記第２の部材の前記流体ポートとの間で
    流体を通すための液密の室からなる中空の内室を画成す
    るように前記第１の部材を前記第２の部材に適合可能に
    接続し、前記第１の部材および前記第２の部材自体が、
    前記導電体が前記第２の部材に装着されると前記電気−
    流体導体と前記導電体との間で電気接続を画成すること
    を含むことを特徴とする電気−流体導体に電気および流
    体コネクタを提供する方法。
  22. 【請求項２２】前記固定段階（ａ）の前に前記電気−流
    体導体から欠陥のある電気および流体コネクタを取り外
    す段階をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第21項
    に記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記欠陥のある電気および流体コネクタ
    が一体の電気および流体コネクタからなるので、前記方
    法が前記固定段階（ａ）の前に前記電気−流体導体から
    前記一体の電気および流体コネクタを取り外すことを含
    むことを特徴とする請求の範囲第22項に記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記欠陥のある電気および流体コネクタ
    を取り外すことが、前記取外し段階が容易になるよう
    に、前記欠陥のある電気および流体コネクタを加熱して
    前記欠陥のある電気および流体コネクタを前記電気−流
    体導体に固定している既存のろう付け合金を軟化させる
    段階からなることを特徴とする請求の範囲第22項に記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】前記適合可能に接続する段階（ｂ）の前
    に前記固定の段階（ａ）での前記液密シールを確認する
    段階をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第21項に
    記載の方法。
  26. 【請求項２６】前記確認の段階が前記第１の部材に検査
    キャップを固定し、前記第１の部材と前記電気−流体導
    体の間の漏洩が検出されるように前記電気−流体導体を
    加圧することを含むことを特徴とする請求の範囲第25項
    に記載の方法。
  27. 【請求項２７】前記固定の段階（ａ）が第１のろう付け
    合金を用いて前記第１の部材を前記電気−流体導体にろ
    う付けする段階からなることを特徴とする請求の範囲第
    21項に記載の方法。
  28. 【請求項２８】前記ろう付け段階の前に、前記固定段階
    （ａ）は前記第１のろう付け合金を前記電気−流体導体
    の前記端部分に位置させることを含むことを特徴とする
    請求の範囲第27項に記載の方法。
  29. 【請求項２９】前記の適合可能に接続する段階（ｂ）が
    前記第１のろう付け合金の融点より低い融点を有する第
    ２のろう付け合金を用いて前記第１の部材を前記第２の
    部材にろう付けすることを含むことを特徴とする請求の
    範囲第27項に記載の方法。
  30. 【請求項３０】前記接続の段階（ｂ）がその段階（ｂ）
    の間に前記第１のろう付け合金が溶融しないように、前
    記第２のろう付け合金の融点と少なくとも同じであるが
    第１のろう付け合金の融点より低い温度に前記第１と第
    ２の部材を加熱することからなることを特徴とする請求
    の範囲第29項に記載の方法。
  31. 【請求項３１】前記第１の部材が少なくとも１本の溝を
    その外面において有し、前記方法が、前記の適合可能に
    接続する段階（ｂ）が第３のろう付け合金を用いて前記
    第１の部材を前記第２の部材にろう付けすることからな
    るように前記少なくとも１本の溝中へ第３のろう付け合
    金を挿入することをさらに含むことを特徴とする請求の
    範囲第21項に記載の方法。
  32. 【請求項３２】前記適合可能に接続する段階（ｂ）が前
    記第１の部材を前記第２の部材にろう付けする前に前記
    第１の部材を前記第２の部材に同一面に挿入することか
    らなることを特徴とする請求の範囲第31項に記載の方
    法。
  33. 【請求項３３】前記第３のろう付け合金を前記の少なく
    とも１本の溝中へ挿入した後で、かつ前記第１の部材を
    前記第２の部材に挿入する前に、前記第１の部材を前記
    第２の部材にろう付けした結果前記第１の部材を前記第
    ２の部材に固定するリボン合金を前記第１の部材の外面
    に位置させることを含むことを特徴とする請求の範囲第
    32項に記載の方法。
  34. 【請求項３４】前記適合可能に接続する段階（ｂ）が前
    記第１の部材を前記第２の部材中へ挿入し、前記第１の
    部材を前記第２の部材にろう付けすることからなること
    を特徴とする請求の範囲第21項に記載の方法。
  35. 【請求項３５】前記第１の部材を前記第２の部材中に挿
    入する前に前記第１の部材の外面にリボン合金を位置さ
    せることを含むことを特徴とする請求の範囲第34項に記
    載の方法。
  36. 【請求項３６】前記第１の部材を前記第２の部材にろう
    付けしている間に前記第１の部材を前記第２の部材に押
    圧する圧力を加えることをさらに含むことを特徴とする
    請求の範囲第34項に記載の方法。
  37. 【請求項３７】前記導電体と前記流体導体を前記電気お
    よび流体コネクタに接続して電気および流体接続を容易
    にする段階をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第
    21項に記載の方法。
  38. 【請求項３８】前記導電体と前記流体導体を前記電気お
    よび流体コネクタに接続する前記段階が前記導電体と前
    記流体導体を前記電気および流体コネクタにろう付けす
    ることからなることを特徴とする請求の範囲第37項に記
    載の方法。
  39. 【請求項３９】前記流体導体と前記導電体が単一の導性
    管からなり、そのため前記導電体と前記流体導体を前記
    電気および流体コネクタに接続する前記段階が前記の単
    一の導性管を前記電気および流体コネクタにろう付けす
    ることからなることを特徴とする請求の範囲第38項に記
    載の方法。
  40. 【請求項４０】電気および流体コネクタとを絶縁する段
    階をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第37項に記
    載の方法。
  41. 【請求項４１】前記電気−流体導体が水冷電気機械にお
    けるステータバーからなり、前記固定の段階（ａ）と前
    記の適合可能に接続する段階（ｂ）が、前記ステータバ
    ーが前記水冷電気機械に設置されている間に実行される
    ことを特徴とする請求の範囲第21項に記載の方法。
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