JP2020035636A - コネクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】アーク遮断を確実にできるコネクタを提供する。【解決手段】メスコネクタ200と嵌合可能なオスコネクタ100であって、メスコネクタ200におけるジャック端子231を接続されるプラグ端子122,123と、外部へ電力を出力する出力端子124,125と、プラグ端子122,123と出力端子124,125とを導通状態と非導通状態とに切り替える可動接点170及び固定接点160と、メスコネクタ200の嵌合及び抜去に応じて導通状態と非導通状態とを切り替えるスイッチ130と、所定位置までメスコネクタ200が抜去されたときにスイッチ130による導通状態から非導通状態への切り替えを実行する切替制御部としてのディテクトコンタクト140と、を備える。【選択図】図8
Description
本開示は、コネクタに関する。
電気機器が電源より電力の供給を受ける際には、コネクタを介し電源より電気機器へ電力が供給される。コネクタは、凸状の雄型タイプのコネクタと、凹状の雌型タイプのコネクタを嵌合することにより、電気的に接続を行う。
近年では、地球温暖化等に対する対策の一つとして、電力損失が少ない、直流・高電圧による電力供給が検討されている。特に、データセンターやサーバなどのICT機器においては、大量に電力を消費するため、このような電力供給が望ましい。
電気機器に供給される電圧が高いと、人体に影響を及ぼす場合や、電子部品の動作に影響を与える場合がある。ICT機器の設置やメンテナンスは人により作業が行われるため、直流・高電圧の電力を供給するためのコネクタは、交流の商用電源に用いられるコネクタとは異なるものとする必要がある。
直流高電圧の電力供給を行う場合には、導通している状態のコネクタを引き抜くと接点間にアークが発生するため、メンテナンス等の作業に影響が出る。これを防ぐために、例えば特許文献1には、スイッチ操作によって接点を開状態に切り替えて、アーク発生を防止するコネクタが開示されている。
しかし、従来のコネクタではアーク遮断のためにスイッチ操作するなど、何らかのアクションを必要としていた。このため、作業員がスイッチ操作を忘れてアーク遮断機能が非作動のままコネクタ抜去する虞がある。
本開示は、アーク遮断を確実にできるコネクタを提供することを目的とする。
本発明の実施形態の一観点に係るコネクタは、他のコネクタと嵌合可能なコネクタであって、前記他のコネクタにおける他の接続端子を接続される接続端子と、外部へ電力を出力する出力端子と、前記接続端子と前記出力端子とを導通状態と非導通状態とに切り替える可動接点及び固定接点と、前記他のコネクタの嵌合及び抜去に応じて前記導通状態と前記非導通状態とを切り替えるスイッチと、所定位置まで前記他のコネクタが抜去されたときに前記スイッチによる前記導通状態から前記非導通状態への切り替えを実行する切替制御部と、を備える。
本開示によれば、アーク遮断を確実にできるコネクタを提供することができる。
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
なお、以下の説明において、x方向、y方向、z方向は互いに垂直な方向である。x方向はオスコネクタ100とメスコネクタ200との嵌合方向であり、オスコネクタ100の嵌合部113が開口する方向がx正方向であり、メスコネクタ200の嵌合部211が向く方向がx負方向である。
図1を参照して、実施形態に係るコネクタとしてのオスコネクタ100の構成について説明する。図1は、実施形態に係るオスコネクタ100の斜視図である。
図1に示すオスコネクタ100は、メスコネクタ200(他のコネクタ)(図8参照)と接続されるものである。オスコネクタ100及びメスコネクタ200は直流・高電圧の電力供給に利用される。直流電源は、電圧変換や送電等における電力損失が少なく、ケーブルも太くする必要がないので、大量に電力を消費する例えばデータセンターやサーバなどのICT機器で主に利用される。
オスコネクタ100をプラグコネクタ、メスコネクタ200をジャックコネクタとも呼ぶこともできる。オスコネクタ100には複数のプラグ端子(接続端子)が設けられており、メスコネクタ200にはプラグ端子と接続される複数のジャック端子(他の接続端子)が設けられている。
図1に示すように、オスコネクタ100は、カバー110のx正側の端面にメスコネクタ200と嵌合する凹状の嵌合部113を備える。嵌合部113は、カバー110のx正側端面からx負側に凹んで形成される。嵌合部113は最奥に底面116を有する。
図1に示すように、嵌合部113には、三本のプラグ端子121、122、123が設けられる。各々のプラグ端子121、122、123は、メスコネクタ200の開口部221の内部に設けられたジャック端子231と接続される(図8参照)。
カバー110は、x正側の前方カバー111と、x負側の後方カバー112とを有する。オスコネクタ100は、後方カバー112の外部に露出する出力端子124、125を備える(図3参照)。出力端子124はプラグ端子122と導通可能であり、出力端子125はプラグ端子123と導通可能である。プラグ端子121はGND端子であり、プラグ端子122、123よりも長く形成され、出力端子124、125と共にカバー110のx負側端面に露出している。プラグ端子122、123は電力が供給される端子であり、例えばプラグ端子122が負極で、プラグ端子123が正極である。
図1に加えて図2〜図8を参照してオスコネクタ100の内部構成を説明する。図2は、オスコネクタ100から前方カバー111を除いた内部構成を示す斜視図である。図3は、図2からプラグ端子121、122、123を除いた構成の斜視図であり、図4はその斜視断面図である。図5はスイッチ130の斜視図である。図6はディテクトコンタクト140の斜視図である。図7はカード150の斜視図である。図8は、メスコネクタ200とオスコネクタ100の断面図である。
図4に示すように、オスコネクタ100は、カバー110の内部に二組の固定接点160と可動接点170とを備える。固定接点160と可動接点170は、互いに接触している接点閉状態と、互いに離れている接点開状態とに切り替えられ、プラグ端子122、123と出力端子124、125とを導通状態と非導通状態とに切り替える接点対として機能する。一方の接点対では、固定接点160は固定ばね161を介して出力端子124に接続され、可動接点170は可動ばね171を介してプラグ端子122に接続される。他方の接点対では、固定接点160は固定ばね161を介して出力端子125に接続され、可動接点170は可動ばね171を介してプラグ端子123に接続される。可動ばね171は、外力が加えられない無負荷状態では可動接点170が固定接点から離間する。可動ばね171は、アクチュエータ(スイッチ130、カード150)により加わる外力によって弾性変形して可動接点170を固定接点160に接触させ、外力が無くなると無負荷状態のときの基準位置に弾性復帰する。
また、図2〜図4に示すように、オスコネクタ100は、カバー110の内部にスイッチ130と、ディテクトコンタクト140と、カード150とを備える。スイッチ130とカード150は、固定接点160と可動接点170とを接点閉状態と接点開状態との間で切り替えるアクチュエータを構成する。ディテクトコンタクト140は、スイッチ130の移動をロックし、またロック状態を解除して、接点閉状態から接点開状態への切り替えタイミングを調整する切替制御部として機能する。
スイッチ130は、x方向に摺動可能に設置されている。スイッチ130は、図3〜図5に示すように、y方向中央に配置される本体131と、本体131のx正側端部かつz正側に配置される押圧部132と、本体131のz負側からx正側に突出し、y方向に対向する一対の中央壁133と、本体131のy方向両側に配置される一対のガイド134と、本体131のx負側端部に設けられるカードの受け部135とを有する。また、本体131の押圧部132下方にはx方向に貫通する貫通孔137が設けられる。一対の中央壁133には、相互の対向側に突出する突起136がそれぞれ設けられる。スイッチ130は、コネクタ非嵌合時にはカバー110内部の基準位置(図8の位置)に配置される。
スイッチ130と後方カバー112との間にはx方向に収縮可能なコイルばね180が取り付けられている。これにより、スイッチ130がx負側へ移動したときにコイルばね180が収縮して、スイッチ130にx正側への付勢力が加わる。
スイッチ130は、嵌合部113にメスコネクタ200が嵌合する際に、メスコネクタ200の端面212によって押圧部132がx負側に押されて移動してコイルばね180を収縮させ、嵌合部113からメスコネクタ200が抜去される際に、コイルばね180の付勢力によってx正側に移動して基準位置に戻る。
カード150は、スイッチ130のx負側に連結される。図7に示すように、カード150は、y方向に延在する本体151と、本体151からx正側に配置されスイッチを係止する係止部152と、本体151のy方向両端からz正側に伸びる一対のアーム153と、アーム153の先端からy方向外側に突出して設けられる一対の回転軸154と、本体151のx負側に設けられる挟持部155とを有する。
係止部152は、その先端が円柱形状であり、受け部135に挿入されてスイッチ130からの力を受ける。回転軸154は、図3、図4に示すように、後方カバー112の回転孔114に回転自在に嵌合される。これにより、カード150は、スイッチ130から係止部152を介して加わる力に応じて回転軸154を中心としてx負側及びx正側に回動可能とされている。挟持部155は、x方向中央の隙間に可動ばね171を挿入し、カード150の回動に応じて可動ばね171にx負側またはx正側に力を加えるように移動可能である。
ディテクトコンタクト140は貫通孔137に通され、基部141がx負側でカバー110に固定され、先端部が貫通孔137からスイッチ130のx正側に出て中央壁133の間のスペースに配置される。ディテクトコンタクト140は、基部141から略直角に曲がってx正方向に延在するアーム142を有する。アーム142は先端中央に検知部143を有し、検知部143のy方向両側にロック部144を有する、三つ又のフォーク形状をとる。検知部143はアーム142よりz正側に突出する山型形状である。ロック部144は、アーム142よりz負側に伸びる。ロック部144の先端144Aの形状は、検知部143に対してy方向外側に突出している。
図1に示すように、嵌合部113には、底面116のy方向中央かつz負側端部からz負側の周面にかけて、コネクタの内部空間と連通する開口115が設けられる。検知部143は、初期状態では開口115から嵌合部113の中に突出している。検知部143は片持ち梁状の板材であり、メスコネクタ200が所定量以上オスコネクタ100に嵌合されたときにメスコネクタ200によりz負側に押し下げられ、またメスコネクタ200がオスコネクタ100との嵌合状態から所定量抜去されたときにz正側に弾性復帰して初期状態に戻る。
ロック部144は、接点閉状態となる位置にてスイッチ130をロックする。ロック部144は、検知部143の押し下げに応じて、先端144Aをスイッチ130の突起136に係止させてスイッチ130の移動をロックし、メスコネクタ200が所定量抜去されるまでスイッチ130のロック状態を保持する。ロック部144は、検知部143の弾性復帰に応じて、検知部143と共に先端144Aを上方へ移動させて、突起136との係合を解除する(図13、図18など参照)。検知部143は、ロック部144にとっては、メスコネクタ200が所定量抜去されたことを検知する機能を有する。また、ロック部144は、固定接点160と可動接点170とのかい離距離を十分に確保できたときにロックを解除するようして、接点閉状態から開状態への切り替えをスムーズに行うよう構成できる。このようなロック解除のタイミング調整は、例えばオスコネクタ100とメスコネクタ200とが嵌合する前の初期状態における検知部143の開口115から嵌合部113内へのz方向への突出量やx方向の突出位置などを適宜変更することによって調整可能である。
プラグ端子121、122、123及び出力端子124、125、固定接点160、固定ばね161、可動接点170、可動ばね171や、ジャック端子231は、金属などの導電性材料で形成される。カバー110、スイッチ130は、合成樹脂などの絶縁材料で形成される。ディテクトコンタクト140は、弾性変形可能であれば導電性材料でも絶縁材料でもよい。
図8に加えて図9〜図18を参照してメスコネクタ200と嵌合動作中のオスコネクタ100の接点開閉動作について説明する。図8〜図13の各図は、動作の各段階のオスコネクタ100の内部状態を示す断面図である。図8〜図13の断面図は、図1に示すA−A断面であり、プラグ端子122の先端部分の断面をy正側から視た図である。また、図8〜図13の断面図では、スイッチ130のうちx正側の部分(押圧部132、中央壁133)は図5に示すB−B断面で図示されている。つまり、図8〜図13の断面図では、スイッチ130のうちy正側の中央壁133より図面手前側の部分が除去された表現になっている。図14〜図18は、動作の各段階におけるロック部144と突起136との関わりを示す図である。
図8は、オスコネクタ100とメスコネクタ200とが嵌合する前の初期状態を示す。図8に示す状態では、スイッチ130やカード150にx方向の力が加わっていないので、可動ばね171は基準位置にあり、可動接点170は固定接点160から離間した非導通状態となっている。図14は、初期状態の突起136とロック部144を示す図である。図8に示すように、初期状態では検知部143は外力を受けないので、開口115から嵌合部113内に出ており、アーム142は水平方向に延在している。このため、図14に示すように、ロック部144も突起136よりも上方に位置しており、突起136とロック部144とは関わっていない。
図9は、メスコネクタ200がディテクトコンタクト140を押し下げた状態の断面図である。図15は、ディテクトコンタクト140押し下げ時の突起136とロック部144を示す図である。図9に示すように、メスコネクタ200の嵌合部211がオスコネクタ100の嵌合部113に嵌合しはじめ、メスコネクタ200の端面212によって検知部143が押し下げられる。検知部143の押し下げと連動して、図15に示すようにロック部144の先端144Aが突起136より下方まで下がる。メスコネクタ200に押し下げられたディテクトコンタクト140はそのままメスコネクタ200に抑えられて復帰しない。このとき、図9に示すようにプラグ端子122が開口部221に進入して内部のジャック端子231と接触するが、スイッチ130がまだメスコネクタ200によって押し込まれず基準位置にいるため、固定接点160と可動接点170とが接点開状態を維持しメスコネクタ200とオスコネクタ100との間は導通状態とならない。
図10は、メスコネクタ200がスイッチ130を押しこむ状態の断面図である。図16は、スイッチ130の押し込みによるディテクトコンタクト140の押し下げ時の突起136とロック部144を示す図である。図10に示すように、端面212は押圧部132に突き当たり、メスコネクタ200の嵌合が進むに伴って押圧部132をx負側へ押し始め、スイッチ130も基準位置からx負側に移動しはじめる。
スイッチ130の移動に応じて、受け部135が嵌合されているカード150の係止部152をx負方向に押す。係止部152は、カード150の本体151にスイッチ130からの力を伝達する。カード150は、スイッチ130から伝達された力によって回転軸154(図2〜図4参照)を中心としてx負側に回動する。係止部152は、カード150の回動に応じて受け部135の溝内を下方に移動する。カード150の回動に応じて挟持部155が可動ばね171をx負側へ押圧し、可動接点170が移動して固定接点160に接触して接点閉状態に切り替わり、メスコネクタ200とオスコネクタ100とが導通する。
このとき、図16に示すように、スイッチ130の移動に伴い突起136もx負方向へ移動するため、突起136がロック部144の先端144Aを押し下げ、ディテクトコンタクト140がさらに押し下げられる。
図11は、ディテクトコンタクト140がスイッチ130をロックした状態の断面図である。図17は、スイッチ130ロック時の突起136とロック部144を示す図である。図11に示すように、メスコネクタ200の嵌合が進み、端面212がオスコネクタ100の底面116に達すると、図17に示すように、突起136がロック部144の先端144Aを通過する。ここで、図6に示したように、ロック部144の先端144Aはy方向外側へ突出した形状なので、図17に示すように、ロック部144の先端144Aよりも基部側の部分と中央壁133との間には隙間dができる。突起136のy方向高さはこの隙間dより小さく形成される。このため、突起136がロック部144の先端144Aを通過して先端144Aよりx負側にくると、突起136はロック部144と接触しなくなり隙間dに収まる。ロック部144は、先端144Aが突起136による押し下げ力を受けなくなるので上方に復帰する。ただし、検知部143はメスコネクタ200に押し下げられたままなので、ここでのロック部144の上方への復帰量は、スイッチ130の突起136が先端144Aを押し下げた量(図16参照)の分だけであり、図17に示すように突起136と先端144Aとがx方向から視たときに重なる位置となる。これにより、ロック部144の先端144Aがスイッチ130の突起136のx正側に位置するので、スイッチ130がx正側に移動しようとしても突起136がロック部144の先端144Aに引っかかってロックされ、スイッチ130のx正側への移動が規制される。
図12は、メスコネクタ200抜去時の断面図である。図12に示すように、メスコネクタ200をオスコネクタ100から抜去しはじめ、端面212が底面116から離れると、押圧部132が端面212から離れるためスイッチ130は力を受けなくなる。このためスイッチ130はコイルばね180の付勢力によってx正側に移動して基準位置に復帰しようとするが、図17に示すようにディテクトコンタクト140のロック部144がスイッチ130の突起136をロックしているので移動できない。このためスイッチ130は、メスコネクタ200が底面116に突き当たっていたときの位置に保持される。
図13は、スイッチ130のロック解除及び接点開状態の断面図である。図18は、ロック解除時の突起136とロック部144を示す図である。図13に示すように、メスコネクタ200が一定位置まで抜去されると、メスコネクタ200による押し下げが無くなって検知部143が開口115から嵌合部113内に復帰する。これにより、図18に示すようにロック部144が上方に移動してディテクトコンタクト140が初期位置に復帰する。これにより、ロック部144の先端144Aと突起136との係合が外れ、ディテクトコンタクト140によるスイッチ130のロックが解除されて、コイルばね180の付勢力によってスイッチ130がx正側の初期位置へ復帰する。
スイッチ130の初期位置への復帰に応じて、受け部135が嵌合されているカード150の係止部152がx正方向に押される。係止部152は、カード150の本体151にスイッチ130からの力を伝達する。カード150は、スイッチ130から伝達された力によって回転軸154(図2〜図4参照)を中心としてx正側に回動する。係止部152は、カード150の回動に応じて受け部135の溝内を上方に移動する。カード150の回動に応じて挟持部155による可動ばね171へのx負側への押圧が解除されて、可動ばね171が無負荷状態のときの基準位置に弾性復帰する。これにより可動接点170がx正方向に移動して瞬間的に可動接点170が固定接点160から開離して、接点開状態に切り替わる。接点が開離した際、接点の下方に設置した永久磁石181の磁力によりアークが消弧される。この後に、プラグ端子122がジャック端子231と離間して、オスコネクタ100とメスコネクタ200が切り離される。
このように、本実施形態のオスコネクタ100では、メスコネクタ200が所定位置まで抜去されたときにスイッチ130による接点閉状態から接点開状態への切り替えが実行される。これにより、メスコネクタ200を抜去するだけで接点開状態への切り替えと連動して自動的にアーク遮断機能を作動できるので、アーク遮断を確実にできる。
また、本実施形態でのスイッチ130の切り替えの制御は、ディテクトコンタクト140により行う。ディテクトコンタクト140は、接点閉状態となる位置にてスイッチ130の移動をロックするロック部144と、メスコネクタ200が所定量抜去したことを検知する検知部143とを含み、検知部143による検知に応じて、ロック部144によりスイッチ130のロックを解除する。より詳細には、ディテクトコンタクト140は、メスコネクタ200が所定量抜去したときに検知部143の弾性復帰に応じてロック部144が突起136との係合を解除することによって、スイッチ130による接点開状態への切り替えを実行する。
この構成により、メスコネクタ200の嵌合時にメスコネクタ200がスイッチ130やディテクトコンタクト140に加えられた力を利用して抜去時に接点を開離する力を発生させることができるので、アーク遮断のために特別な手順や力を加える必要がなく、より簡易にアーク遮断機能を実行でき、作業者の負担を軽減できる。また、ディテクトコンタクト140は、例えばオスコネクタ100とメスコネクタ200とが嵌合する前の初期状態における検知部143の開口115から嵌合部113内へのz方向への突出量やx方向の突出位置などを適宜変更することによって、接点開状態と接点閉状態との切り替えタイミングを適宜調整できる。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
上記実施形態では、オスコネクタ100がディテクトコンタクト140を備える構成を例示したが、メスコネクタ200の抜去時に、所定位置まで抜去されたときにスイッチ130による接点閉状態から接点開状態への切り替えを実行する切替制御部の機能を有していれば、ディテクトコンタクト140以外の要素を適用してもよい。
100 オスコネクタ(コネクタ)
121、122、123 プラグ端子(接続端子)
124、125 出力端子
130 スイッチ
140 ディテクトコンタクト(切替制御部)
143 検知部
144 ロック部
160 固定接点
170 可動接点
200 メスコネクタ(他のコネクタ)
231 ジャック端子(他の接続端子)
121、122、123 プラグ端子(接続端子)
124、125 出力端子
130 スイッチ
140 ディテクトコンタクト(切替制御部)
143 検知部
144 ロック部
160 固定接点
170 可動接点
200 メスコネクタ(他のコネクタ)
231 ジャック端子(他の接続端子)
Claims (3)
- 他のコネクタと嵌合可能なコネクタであって、
前記他のコネクタにおける他の接続端子を接続される接続端子と、
外部へ電力を出力する出力端子と、
前記接続端子と前記出力端子とを導通状態と非導通状態とに切り替える可動接点及び固定接点と、
前記他のコネクタの嵌合及び抜去に応じて前記導通状態と前記非導通状態とを切り替えるスイッチと、
所定位置まで前記他のコネクタが抜去されたときに前記スイッチによる前記導通状態から前記非導通状態への切り替えを実行する切替制御部と、
を備えるコネクタ。 - 前記スイッチは、前記他のコネクタの嵌合方向に沿って摺動可能であり、前記他のコネクタが嵌合していないとき基準位置に位置し、前記他のコネクタが嵌合するとき前記他のコネクタにより押されて前記基準位置から移動し、
前記可動接点は前記スイッチの移動に応じて前記固定接点と接触し、
前記切替制御部は、前記可動接点と前記固定接点が接触する位置にて前記スイッチの移動をロックするロック部と、前記他のコネクタが所定量抜去したことを検知したときに前記ロック部によるロックを解除する検知部とを有する、
請求項1に記載のコネクタ。 - 前記検知部は、前記他のコネクタが所定量以上嵌合されたときに前記他のコネクタにより初期状態から押し下げられ、また、前記他のコネクタが所定量抜去されたときに前記初期状態に復帰し、
前記ロック部は、前記検知部の押し下げに応じて前記スイッチに設けられる突起に係止して前記スイッチの移動をロックし、前記他のコネクタが所定量抜去されたときに前記検知部の復帰に応じて前記突起との係合を解除する、
請求項2に記載のコネクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018160972A JP2020035636A (ja) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | コネクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018160972A JP2020035636A (ja) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | コネクタ |
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2018
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