JP2006092812A - 電気接続端子 - Google Patents

Abstract

【課題】電気接続端子の容器への取り付けおよび容器からの取り外しを容易にしてメインテナンス性を向上できるとともに、取り付け構造の小型化により狭小スペースへの取り付けを可能とする。
【解決手段】絶縁体４を介して導電ロッド２を保持筒６により保持し、保持筒６の環状端面と容器の壁面に固定した接続管１０の環状端面との間にシール部材８を介在させ、雌型コネクタ１２および雄型コネクタ１４の螺合により、保持筒６を接続管１０に接続するとともに保持筒６の環状端面を接続管１０の環状端面に向けて押し付ける構成を採用した。これによれば、雌型コネクタ１２および雄型コネクタ１４により保持筒６と接続管１０の接続および環状端面間の密封を行うので、容器への取り付けおよび容器からの取り外しが容易になるとともに、取り付け構造を小型化できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空容器や圧力容器の壁面に取り付けられて外部と内部との電気的接続を行う電気接続端子に関する。

従来の電気接続端子は、容器の外部に設けられた電源と容器内部の電極とを電気的に接続するための導電性を有する導電ロッド、この導電ロッドに固定された電気絶縁性を有する絶縁体、この絶縁体を保持する保持筒、この保持筒を容器に固定するためのフランジ等から構成されている（例えば、特許文献１参照）。この電気接続端子は、フランジと容器の間にシール部材を介してボルトにより容器に固定される。
一方、電気接続端子においては、電気的絶縁を確保しつつ、容器を密封する必要がある。このため、導電ロッドと絶縁体との間、絶縁体と保持筒との間、及び保持筒とフランジとの間はろう付けや溶接により密封される。

特開２００３−２２９３６８号公報

ところで、上記の電気接続端子では、密封のためにろう付けや溶接が施されているため、導電ロッドや絶縁体が破損した場合には、破損した導電ロッドや絶縁体だけを取り外すだけでなく、保持筒やフランジも一緒に取り外し、これらすべてを交換する必要があるためコストが高くなる。
また、上記の電気接続端子では、メインテナンス時に、複数のボルトの緩めや締め付けが必要であり、メインテナンス作業に時間を要すると共に、フランジと容器との間の密封性が各ボルトの締め付け具合に依存するため、メインテナンス作業も容易ではない。
また、上記の電気接続端子は、フランジを用いて容器に取り付けられるので、フランジの占有するスペースが大きい。このため、容器の限られたスペースに多数の電気接続端子を取り付けるのは困難である。

本発明は、上記従来技術の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造コストを低減でき、容器への取り付け及び取り外しを容易にすることができ、メインテナンス性を向上でき、狭小スペースへ多数の取り付けが可能となる電気接続端子を提供することにある。

本発明の電気接続端子は、容器の壁面に取り付けられて外部と内部との電気的接続を行う電気接続端子であって、導電性を有する導電ロッドと、導電ロッドの外周に固定された電気絶縁性を有する絶縁体と、絶縁体を介して導電ロッドを保持する保持筒と、壁面に設けられた開口部に固定されて導電ロッドを挿入し得るとともに保持筒を接続する接続管と、保持筒及び接続管の端面間に介在する環状のシール部材と、シール部材を挟んだ状態で保持筒と接続管とを互いに押し付けて接続する雄型コネクタ及び雌型コネクタと、を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、導電ロッドを保持する保持筒は容器の開口部に固定された接続管とコネクタにより接続されるとともに、保持筒の端面が接続管の端面に向けて押し付けられ、端面間がシール部材によって密封される。また、コネクタにより接続管と保持筒との接続及び端面間の密封がなされるので、容器への取り付けが非常に容易となる。

上記構成において、雄型コネクタ及び雌型コネクタの一方は、保持筒の外周面上において軸線回りに回転自在にかつ軸線方向において保持筒の一部と係合し得るべく形成され、雄型コネクタ及び雌型コネクタは、螺合により接続される雄ねじ及び雌ねじを有する、構成を採用できる。
この構成によれば、密封は保持筒及び接続管の端面において行われるので、雄型コネクタ及び雌型コネクタが保持筒及び接続管の径方向外側にフランジのように大きく突出することがなく、電気接続端子の占めるスペースを最小化することができる。また、雄型コネクタ及び雌型コネクタの螺合による締付力は、保持筒及び接続管の周りにおいて均等に作用し、保持筒及び接続管の端面に挟まれたシール部材に均等に力が作用するためシール性が向上する。

上記構成において、雄型コネクタ及び雌型コネクタの一方は、保持筒に一体的に形成され、雄型コネクタ及び雌型コネクタの他方は、接続管に一体的に形成され、雄型コネクタ及び雌型コネクタは、互いに螺合により接続されるねじ部をそれぞれ有する、構成を採用できる。
この構成によれば、雄型コネクタ及び雌型コネクタが保持筒及び接続管に一体化しているので部品点数が削減される。

上記構成において、導電ロッドは、その先端部において、容器の内部に配置される導電部材に螺合するねじ部を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、保持筒に形成されたねじ部を接続管に形成されたねじ部にねじ込むことで、電気接続端子が容器に取り付けられるとともに、容器の内部に設置される導電部材と導電ロッドとの電気的接続も行われる。

上記構成において、シール部材は、シート状でかつ環状に形成されて、保持筒又は接続管の端面に保持されている、構成を採用できる。
この構成によれば、組み付け時にシール部材の位置ずれを防止でき、又、コネクタを解放して導電ロッド等を接続管から取り外したときに、シール部材も取り外せるので、シール部材の交換が容易となる。また、保持筒または接続管の端面にシール部材を保持させるだけなので、シール部材を保持する保持溝を形成する必要がなく製造コストを抑制できるとともに組立作業も容易となる。

上記構成において、接続管は、シール部材を介して容器の壁面にねじ込まれている、構成を採用できる。
この構成によれば、容器に固定される接続管をねじ込み式とすることで、溶接等に比べて容器への固定作業が容易であり、また、電気接続端子の取り付け及び取り外しが非常に容易となる。

本発明の電気接続端子によれば、容器への取り付け及び取り外しが容易となり、メインテナンス性を向上でき、狭小スペースへ多数の取り付けが可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図５は、本発明に係る電気接続端子の一実施形態を示すものであり、図１は電気接続端子の内部構造を示す断面図、図２は電気接続端子のうち容器に対して着脱可能な着脱部分の側面図、図３は着脱部分の断面図、図４はシール部材の保持構造を示す拡大断面図、及び図５は電気接続端子のうち容器に固定される固定部分の断面図である。

電気接続端子１は、図１に示すように、密封された容器５０の内部に設けられた導電部材としての電極８０へ外部から電力を導入するのに用いられるものであって、導電ロッド２、絶縁体４、保持筒６、シール部材としてのガスケット８、接続管１０、雌型コネクタ１２及び雄型コネクタ１４等から構成されている。

導電ロッド２は、銅合金や真ちゅう等の導電性を有する金属材料により、円筒面２ａをもつ長尺な棒状に形成されている。導電ロッド２の先端部２ｂは、容器５０の内部に挿入されて電極８０と当接することにより、電極８０と電気的に接続される。導電ロッド２の後端部２ｃは容器５０の外部に位置しており、容器５０の外部に配置される図示しない電源と電気的に接続される。

絶縁体４は、セラミックス等の電気絶縁性を有する材料により、外周面４ａ及び内周面４ｂをもつ厚肉の円筒状に形成されている。そして、絶縁体４は、内周面４ｂが導電ロッド２の外周面２ａに固定され、外周面４ａが後述する保持筒６の内周面６ｂ及びカバー３に固定されている。絶縁体４は、導電ロッド２及び保持筒６に対して、例えば、ろう付けにより固定されており、絶縁体４と導電ロッド２との間、及び、絶縁体４と保持筒６との間は密封されている。

保持筒６は、図１ないし図４に示すように、ステンレススチール等の比較的強度の高い金属により略円筒状に形成されており、外周面６ａ、内周面６ｂ、環状端面６ｅ、環状の突出部６ｆ等を有している。内周面６ｂは、絶縁体４を介して導電ロッド２を保持している。
外周面６ａは、雌型コネクタ１２を回転自在に保持すると共に、導電ロッド２の軸線方向に移動自在に保持している。環状端面６ｅは、ガスケット８を保持している。
環状の突出部６ｆは、保持筒６の外周面６ａにおいて径方向外側に突出するように形成されており、雌型コネクタ１２と係合（当接）可能となっている。

ガスケット８は、図４に示すように、例えば、銅合金等の比較的軟らかい金属材料（保持筒６及び接続間１０の形成材料よりも軟らかい金属材料）によりシート状でかつ環状に形成されており、導電ロッド２を通す円孔８ａ及び保持筒６の外周面６ｋに外嵌される円筒部８ｂを有している。このガスケット８は、保持筒６の環状端面６ｅ及び外周面６ｋに保持されているため、組み付けの際にガスケット８の位置ずれを防止できるとともに、ガスケット８の交換作業も非常に容易となる。
ガスケット８は、保持筒６の環状端面６ｅと後述する接続管１０の環状端面１０ｅとの間に挟まれることにより、環状端面６ｅと環状端面１０ｅとの間を密封する。

雌型コネクタ１２は、図１ないし図３に示すように、ステンレススチール等の比較的強度の高い金属により円筒状に形成されており、保持筒６の外周面６ａに回転自在にかつ導電ロッド２の軸線方向に移動自在に支持される円筒状の内周面１２ｂを有する。
雌型コネクタ１２の内周には、後述する雄型コネクタ１４の雄ねじ１４ｓと螺合する雌ねじ１２ｓが形成されている。
また、雌型コネクタ１２は、絶縁体４側に位置する端部に径方向内側に向かって突出する環状の突出部１２ｆを有しており、この環状の突出部１２ｆは保持筒６の環状の突出部６ｆと係合（当接）可能となっている。
さらに、雌型コネクタ１２は、図２に示すように、最外周面１２ｃが正六角形状の外輪郭を構成するように形成されている。

接続管１０は、図１及び図５に示すように、ステンレススチール等の比較的強度の高い金属により円筒状に形成されており、容器５０の壁面に形成された開口部５０ａに嵌合している。接続管１０は、容器５０に溶接部５１によって接合されている。これにより、接続管１０と容器５０との間は、密封されている。
また、接続管１０は、雄型コネクタ１４を回転自在に、かつ、導電ロッド２の軸線方向に移動自在に支持する外周面１０ａを有する。
接続管１０は、保持筒６の環状端面６ｅに対向する環状端面１０ｅを有しており、この環状端面１０ｅが形成された側の端部に雄型コネクタ１４の脱落を防ぐための環状の突出部１０fを有する。

雄型コネクタ１４は、図１及び図５に示すように、ステンレススチール等の比較的強度の高い金属により円筒状に形成され、接続管１０に回転自在にかつ接続管１０の軸線方向に移動自在に支持される内周面１４ｂを有する。
また、雄型コネクタ１４の外周面１４ａには、雌型コネクタ１２の雌ねじ１２ｓと螺合する雄ねじ１４ｓが形成されている。
また、雄型コネクタ１４は、接続管１０の環状の突出部１０ｆと当接可能な環状の端面１４ｅを有する。端面１４ｅが環状の突出部１０ｆに当接して雄型コネクタ１４の軸線方向の移動が規制されることにより、接続管１０から雄型コネクタ１４が脱落しない。
さらに、雄型コネクタ１４は、正六角形状の外輪郭を画定する最外周面１４ｃ（図示省略）を有する。

上記構成の電気接続端子１を容器５０へ取り付ける方法としては、まず、容器５０の開口部５０ａに接続管１０を溶接する。このとき、雄型コネクタ１４を接続管１０の外周面１０ａに予め嵌め込んだ状態で溶接する。これにより、図５に示した状態となる。

次いで、図２及び図３に示した、導電ロッド２、絶縁体４、保持筒６、ガスケット８、雌型コネクタ１２等から構成される着脱部分を接続管１０に取り付ける。このとき、まず、導電ロッド２を接続管１０に挿入して先端部２ｂを容器５０の内部に設置された電極８０に接触させ、電気的に接続する。

この状態で、コネクタを構成する雌型コネクタ１２及び雄型コネクタ１４を相対回転させて、雌ねじ１２ｓと雄ねじ１４ｓとを螺合させる。雌型コネクタ１２及び雄型コネクタ１４を締め付けていくと、雌型コネクタ１２は、螺合により雄型コネクタ１４と接続されると共に雄型コネクタ１４に向かって前進し、環状の突出部１２ｆが保持筒６の環状の突出部６ｆを雄型コネクタ１４に向けて押す。これにより、保持筒６の環状端面６ｅがガスケット８を介して接続管１０の環状端面１０ｅに押し付けられ、環状端面６ｅ,１０ｅ間が密封され、図１に示した状態となる。

このとき、雌型コネクタ１２及び雄型コネクタ１４に十分な締め付け力を与えると、環状端面６ｅ,１０ｅ間に介在するガスケット８が押しつぶされ、環状端面６ｅ,１０ｅ間は確実にシールされる。また、雌型コネクタ１２と雄型コネクタ１４とを締め付ける力は、ガスケット８を押しつぶす力に変換されるので、ガスケット８の周方向において均等に力が作用し、密封性を高めることができ、容器５０の内部と外部との間の圧力差が大きい場合にも確実に密封することができる。

図１に示した状態において、接続管１０と容器５０との間は溶接部５１により密封されていると共に、導電ロッド２と保持筒６との間は絶縁体４によって密封されている。したがって、互いに連通する保持筒６及び接続管１０の内部空間は、容器５０の内部と連通すると共に外部から遮断されるため、開口部５０ａを通じて容器５０の内部に大気が侵入するのを防ぎつつ、電極８０と導電ロッド２とを電気的に接続することができる。
なお、電気接続端子１の着脱部分を容器５０から取り外すには、雌型コネクタ１２と雄型コネクタ１４とを緩めて解放すればよい。

以上のように、本実施形態によれば、雌型コネクタ１２と雄型コネクタ１４の締め付け及び解放によって電気接続端子の着脱部分の容器５０に対する取り付け及び取り外しができるので、たとえば、導電ロッド２、絶縁体４、ガスケット８等が破損するなどして交換が必要な場合などにおいて作業が非常に容易である。
また、本実施形態によれば、保持筒６の環状端面６ｅと接続管１０の環状端面１０ｅの間をシールする構成としたので、径方向外側にシール部材を設置するスペースが不要となり、電気接続端子の占有するスペースを狭小化することができる。

また、本実施形態によれば、保持筒６と接続管１０との連結を保持筒６及び接続管１０の周囲に配置された円筒状の雌型コネクタ１２及び雄型コネクタ１４を用いて行うので、保持筒６と接続管１０の連結のために必要なスペースを最小化することができる。
さらに、ガスケット８は、保持筒６の環状端面６ｅに保持させているだけであるので、シール構造も簡素化される。

図６は、本発明の他の実施形態に係る電気接続端子における容器へ固定される固定部分の構造を示す断面図である。なお、図６において、上記した実施形態に係る電気接続端子と同一構成部分については同じ符号を使用している。
図６に示すように、接続管１０Ａは、上記した保持筒６の環状端面６ｅと対向する環状端面１０ｅとは反対側の端部の外周に形成された雄ねじ１０ｓを有する。
容器５０の開口部５０ａの内周には、接続管１０Ａの雄ねじ１０ｓに螺合する雌ねじ５０ｓが形成されている。

接続管１０Ａの容器５０に対向する環状端面１０ｋと、容器５０に形成された座面５０ｅとの間には、シール部材としてのガスケット７０が設けられている。このガスケット７０は、上記したガスケット８と同様の材料により環状に形成されている。

ガスケット７０を容器５０の座面５０ｅに置いた状態で、接続管１０Ａの雄ねじ１０ｓを容器５０の雌ねじ５０ｓにねじ込むと、接続管１０の環状端面１０ｋは、ガスケット７０を押しつぶす。これにより、座面５０ｅと環状端面１０ｋとの間が密封される。

このように、接続管１０Ａを、溶接ではなく、ねじ込み式により容器５０に固定することにより、電気接続端子を容器５０に取り付ける際に、溶接作業が必要なくなるとともに、接続管１０Ａの着脱が容易となることからメインテナンス作業も容易となる。

図７は、本発明の他の実施形態に係る電気接続端子の構造を示す断面図である。なお、図７において、上記した実施形態に係る電気接続端子と同一構成部分については同じ符号を使用している。
本実施形態に係る電気接続端子１００と上述した実施形態に係る電気接続端子１との間で異なる構成は、本実施形態においては、別体として形成した雌型コネクタ１２及び雄型コネクタ１４を用いるのではなく、保持筒及び接続管にコネクタを一体的に形成する点、及び、導電ロッドの両端部（先端部，後端部）にねじ部としての雄ねじ２ｓａ,２ｓｂが形成された導電ロッド２Ａを用いる点である。

図７に示すように、保持筒６Ａは、外周部に雌型コネクタとしての円筒状のコネクタ部６ｇを一体的に備えており、このコネクタ部６ｇの内周にねじ部としての雌ねじ６ｓが形成されている。
一方、接続管１０Ｂは、外周部に、雄型コネクタとしての環状に突出したコネクタ部１０ｇを一体的に備えており、このコネクタ部１０ｇの外周にねじ部としての雄ねじ１０ｓが形成されている。

上記構成の電気接続端子１００を容器５０へ取り付ける方法としては、先ず、導電ロッド２Ａを接続管１０Ｂへ挿入する。そして、導電ロッド２Ａ、絶縁体４、保持筒６Ａ、ガスケット８等から構成される着脱部分を軸線周りに回転させて導電ロッド２Ａの雄ねじ２ｓａを容器５０内部に設置した導電部材としての電極８０Ａの雌ねじ８０ｓにねじ込むとともに、雌ねじ６ｓと雄ねじ１０ｓを螺合させる。すなわち、導電ロッド２Ａと電極８０Ａとの連結及び雌ねじ６ｓと雄ねじ１０ｓとの連結を同時に行う。

このように、本実施形態では、ねじ込み式の導電ロッド２Ａを用いた場合に、導電ロッド２Ａと電極８０Ａとの電気的接続、及び、導電ロッド２Ａ、絶縁体４、保持筒６Ａ、ガスケット８等から構成される着脱部分の接続管１０Ｂへの取り付け作業を同時に行うことができるため、作業が非常に容易となる。
また、雌型コネクタ（コネクタ部６ｇ）及び雄型コネクタ（コネクタ部１０ｇ）をそれぞれ保持筒６Ａ，接続間１０Ｂに一体的に形成しているので部品点数を削減でき、製造コストを削減することができる。

上述した実施形態では、雌型コネクタと雄型コネクタとを螺合により接続する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、いわゆる差し込み式のコネクタを用いることも可能である。この場合には、コネクタ同士を接続した状態で保持筒と接続管の端面同士を互いに押し付ける力を作用させる機構を内蔵したコネクタを用いる。
また、上述した実施形態では、雌型コネクタを保持筒に別体または一体的に設け雄型コネクタを接続管に別体または一体的に設けた場合についてそれぞれ説明したが、これに限定されるわけではなく、雌型コネクタを接続管に設け雄型コネクタを保持筒に設けることも可能である。
また、上述した実施形態では、雌型コネクタ及び雄型コネクタを保持筒及び接続管に対して別体とした場合と一体とした場合とについてそれぞれ説明したが、これに限定されるわけではなく、雌型コネクタ及び雄型コネクタの一方を別体とし、他方を一体とすることも可能である。特に、接続管に雄型コネクタを一体的に形成し、保持筒に雌型コネクタを回転自在に設ける構成にすると着脱作業が容易となる。

また、上述した実施形態では、シール部材として金属製のガスケット８を用いた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、樹脂製のシール部材を用いることも可能である。
また、上述した実施形態では、シール部材を保持筒に保持させる場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、シール部材を接続管に保持させることも可能である。
さらに、上述した実施形態の図１ないし図５において説明した電気接続端子１の導電ロッドには、両端部に雄ねじを形成した導電ロッドを用いることも可能である。

また、上述した実施形態では、外部の電源から容器５０の内部の電極へ電力を供給する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、電力供給に限らず電気信号を伝送する場合や、容器５０の内部から外部へ電気信号を伝送する場合などにも適用可能である。
また、上述した実施形態では、単一の導電ロッドを有する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、複数の導電ロッドを備える場合にも本発明を適用可能である。尚、複数の導電ロッドを備えかつねじ込み式のコネクタを用いる場合には、雄型コネクタ及び雌型コネクタの少なくとも一方を保持筒または接続管に回転自在に保持する必要がある。

以上述べたように、本発明の電気接続端子は、半導体製造装置等に用いられる減圧容器や圧力容器に適用することができるのはもちろんのこと、電気的絶縁と密封とを確保しつつ電力供給が必要な装置であれば、いずれの装置に適用しても有用である。

本発明の一実施形態に係る電気接続端子の容器への取り付け状態における断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気接続端子の着脱部分の側面図である。 本発明の一実施形態に係る電気接続端子の着脱部分の断面図である。 シール部材及びシール部材を保持する保持筒の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気接続端子の固定部分の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る電気接続端子を構成する接続管の容器への取り付け構造を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電気接続端子の取り付け状態における断面図である。

符号の説明

１，１００…電気接続端子
２，２Ａ…導電ロッド
２ｓａ，２ｓｂ…雄ねじ（ねじ部）
３…カバー
４…絶縁体
６，６Ａ…保持筒
６ｅ…環状端面
６ｇ…コネクタ部（雌型コネクタ）
６ｓ…雌ねじ（ねじ部）
８，７０…ガスケット（シール部材）
１０，１０Ａ，１０Ｂ…接続管
１０ｅ…環状端面
１０ｇ…コネクタ部（雄型コネクタ）
１０ｓ…雄ねじ（ねじ部）
１２…雌型コネクタ
１２ｓ…雌ねじ
１４…雄型コネクタ
１４ｓ…雄ねじ
５０…容器
５０ａ…開口部
５０ｓ…雌ねじ
５１…溶接部
８０，８０Ａ…電極
８０ｓ…雌ねじ

Claims (6)

1. 容器の壁面に取り付けられて外部と内部との電気的接続を行う電気接続端子であって、
   導電性を有する導電ロッドと、
   前記導電ロッドの外周に固定された電気絶縁性を有する絶縁体と、
   前記絶縁体を介して前記導電ロッドを保持する保持筒と、
   前記壁面に設けられた開口部に固定されて前記導電ロッドを挿入し得ると共に前記保持筒を接続する接続管と、
   前記保持筒及び前記接続管の端面間に介在する環状のシール部材と、
   前記シール部材を挟んだ状態で前記保持筒と前記接続管とを互いに押し付けて接続する雄型コネクタ及び雌型コネクタと、
   を有する、ことを特徴とする電気接続端子。
2. 前記雄型コネクタ及び雌型コネクタの一方は、前記保持筒の外周面上において軸線回りに回転自在にかつ軸線方向において前記保持筒の一部と係合し得るべく形成され、
   前記雄型コネクタ及び雌型コネクタは、螺合により接続される雄ねじ及び雌ねじを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接続端子。
3. 前記雄型コネクタ及び雌型コネクタの一方は、前記保持筒に一体的に形成され、
   前記雄型コネクタ及び雌型コネクタの他方は、前記接続管に一体的に形成され、
   前記雄型コネクタ及び雌型コネクタは、互いに螺合により接続されるねじ部をそれぞれ有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接続端子。
4. 前記導電ロッドは、その先端部において、前記容器の内部に配置される導電部材に螺合するねじ部を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気接続端子。
5. 前記シール部材は、シート状でかつ環状に形成されて、前記保持筒又は接続管の端面に保持されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電気接続端子。
6. 前記接続管は、シール部材を介して前記容器の壁面にねじ込まれている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電気接続端子。
   

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