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公開番号2024024213
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-22
出願番号2022126882
出願日2022-08-09
発明の名称カソードアセンブリ
出願人SECカーボン株式会社
代理人個人,個人
主分類C25C 7/02 20060101AFI20240215BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】コレクターバーが熱膨張した際、カソードブロックの溝の側面よりも底面に強い接触圧力が掛かるようにすることで、カソードブロック内の電流経路を最短化し、電力消費量を抑制できるカソードアセンブリを提供する。
【解決手段】カソードアセンブリ100は、底部に溝11が設けられた炭素製のカソードブロック10と、溝11内に配置された金属製のコレクターバー20と、溝11内に配置されたサポートバー30と、を備え、コレクターバー20は、溝11の底面10aに接触する第1の面20aと、第1の面20aの反対側の面である第2の面20bとを有し、サポートバー30は、第2の面20bに接触する面であって、第2の面20bに沿う形状を有する支持面(31a、32a)を有し、第2の面20b及び支持面(31a、32a)の各々は、コレクターバー20が幅方向に膨張したときコレクターバー20が高さ方向上側に移動するように傾斜している。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
アルミニウム製錬用の電解炉で使用されるカソードアセンブリであって、
底部に溝が設けられた炭素製のカソードブロックと、
前記溝内に配置された金属製のコレクターバーと、
前記溝内に配置されたサポートバーと、を備え、
前記コレクターバーは、前記溝の底面に接触する第１の面と、前記第１の面の反対側の面である第２の面とを有し、
前記サポートバーは、前記第２の面に接触する面であって、前記第２の面に沿う形状を有する支持面を有し、
前記電解炉に設置された状態において、前記コレクターバーが延びる方向を長さ方向とし、長さ方向及び高さ方向の両方に垂直な方向を幅方向とし、
前記第２の面及び前記支持面の各々は、前記コレクターバーが幅方向に膨張したとき前記コレクターバーが高さ方向上側に移動するように傾斜している、カソードアセンブリ。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
請求項１に記載のカソードアセンブリであって、
前記第２の面及び前記支持面の各々は、前記電解炉に設置された状態において、幅方向の内側から外側に向かって高さが高くなるように傾斜している、カソードアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載のカソードブロックであって、
前記コレクターバーは、前記溝の側面と接触していない、カソードアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のカソードアセンブリであって、
前記第２の面及び前記支持面の各々は、前記電解炉に設置された状態において、幅方向の外側から内側に向かって高さが高くなるように傾斜している、カソードアセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載のカソードブロックであって、
前記コレクターバーは、幅方向に並んで配置された第１サブコレクターバー及び第２サブコレクターバーからなり、
前記第１サブコレクターバーと前記第２サブコレクターバーとが接触していない、カソードアセンブリ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソードアセンブリに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製錬用の電解炉の陰極（カソード）には、炭素製のカソードブロックが使用される。カソードブロックは、シェルと呼ばれる鉄製の箱に設置され、電解炉の炉底を構成する。カソードブロックはまた、電解浴に電子を供給する役割を担っている。
【０００３】
カソードブロックには、金属製のコレクターバーを介して電子が供給される。以下、本明細書では、カソードブロックにコレクターバーを接続した組立体を「カソードアセンブリ」と呼ぶ。
【０００４】
国際公開第２０１８／１３４７５４号には、炭素質材料からなるカソード本体と、金属材料からなる少なくとも一つのカソードコレクターバーとを備えるカソードアセンブリが開示されている。このカソードコレクターバーは、二つのバーエレメントを備えている。二つのバーエレメントの各々は、カソード本体のスロットの側面と接触する主側面と、テーパー面とを備えている。二つのテーパー面は、二つのバーエレメント間で接触ラインを形成する。
【０００５】
特表２０１７－５３４７７０号公報には、炭素カソード内に組み立てられたカソード集電体アセンブリが開示されている。このカソード集電体アセンブリは、炭素カソードの下に配置される高導電性金属の集電バーを備える。この集電バーは、炭素カソードとの界面に、導電性のフレキシブルなフォイル又はシートを有する。
【０００６】
国際公開第２０２１／２４０３５３号には、少なくとも一つのスロットを備える炭素質の材料からなるカソード本体と、このスロットに部分的に収納されるコレクターバーシステムとを備えるカソードアセンブリが開示されている。コレクターバーシステムは、二つの個別バーと、個別バーに取り付けられ、コレクターバーシステムの外側面がスロットの内側壁と強固に接触するようにする維持手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
国際公開第２０１８／１３４７５４号
特表２０１７－５３４７７０号公報
国際公開第２０２１／２４０３５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コレクターバーは一般的に、カソードブロックに形成された溝（「カソードスロット」とも呼ばれる。）内に配置される。アルミニウム製錬用の電解炉の操業温度は約９６０℃であるが、このとき、溝内のコレクターバーが熱膨張し、溝の側面と強く接触する。溝の側面には強い接触圧力が掛かるため、その部分の接触抵抗が低くなる。操業時の電流はカソード電解面側からコレクターバーへと流れるが、溝側面とコレクターバーとの間の接触抵抗が低いため、この部分に電流が迂回して流れる。これによって、電力が余計に消費される。
【０００９】
本発明の課題は、コレクターバーが熱膨張した際、カソードブロックの溝の側面よりも底面に強い接触圧力が掛かるようにすることで、カソードブロック内の電流経路を最短化し、電力消費量を抑制できるカソードアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態によるカソードアセンブリは、アルミニウム製錬用の電解炉で使用されるカソードアセンブリであって、底部に溝が設けられた炭素製のカソードブロックと、前記溝内に配置された金属製のコレクターバーと、前記溝内に配置されたサポートバーと、を備え、前記コレクターバーは、前記溝の底面に接触する第１の面と、前記第１の面の反対側の面である第２の面とを有し、前記サポートバーは、前記第２の面に接触する面であって、前記第２の面に沿う形状を有する支持面を有し、前記電解炉に設置された状態において、前記コレクターバーが延びる方向を長さ方向とし、長さ方向及び高さ方向の両方に垂直な方向を幅方向とし、前記第２の面及び前記支持面の各々は、前記コレクターバーが幅方向に膨張したとき前記コレクターバーが高さ方向上側に移動するように傾斜している。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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