JP2600516Y2

JP2600516Y2 - 電気・光複合コネクタ

Info

Publication number: JP2600516Y2
Application number: JP1993059037U
Authority: JP
Inventors: 陽三柴田; 紀幸岡矢
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2008-11-02
Also published as: JPH0729502U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は交流電力と通信用信号
を同時に伝送する電気・光複合コネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】水中において電力や信号の送受を有線で
行う場合、機器とケーブルを接続する水中コネクタを必
要とする。

【０００３】例えば、有索式無人潜水機（Remotely Ope
rated Vehicle)、無索式自律型無人潜水機(Autonomous
Underwater Vehicle) 、または有人潜水船(Manned Subm
ersible)などが、水中で海底基地や海中設置機器との間
で電力や信号の送受を行う際には水中コネクタが必要に
なる。

【０００４】この水中コネクタとして、従来より陸上で
通常用いられているピン／ソケット形式のコネクタを用
いると、着脱時に導通部（ピン／ソケット）が水中に露
出されるので、絶縁不良を起こす恐れがある。また、
錆、汚れなどによる導通の不安定のような問題もある。
また、導通部の結合を得るためには、極めて精密な動き
のできる位置決め並びに結合機構が必要であり、水中、
特に作業者が直接作業できないような深度においては容
易なものではない。

【０００５】そこで、水中コネクタとして使用できるコ
ネクタの先行技術として、交流電力と通信用信号を同時
に伝送するのに、一対の電磁誘導型コネクタアセンブリ
で実現した電気コネクタが本出願人によって提案されて
いる。（特開平２−３１４０５号公報参照）この電気コ
ネクタは、図６に示されるように、一対のコネクタアセ
ンブリＡ′，Ｂ′からなり、各コネクタアセンブリ
Ａ′，Ｂ′は、有底円筒状をなすハウジング１ａ，１ｂ
を有し、このハウジング１ａ，１ｂの中に電力用のコア
２ａ，２ｂと通信用のコア３ａ，３ｂをそれぞれ同心円
状に配し、各コア２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂにコイル４
ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを装着したもので、両方のコネク
タアセンブリＡ′，Ｂ′が結合、すなわちコネクタが結
合して各コア２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの端面が面接触し
て電磁誘導によって交流電力または交流信号を伝送する
ものである。

【０００６】上記構成の電気コネクタでは、電力用、通
信用とも、通常のピン／ソケット差し込み型でなく、コ
ア相互の面接触による電磁誘導方式を採用しているの
で、水中での接続作業時に高精度の位置決めや精密機構
が不要で容易に接続でき、また、接続作業による外傷な
どの恐れが少ないので長寿命であるなどの特徴がある。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記するよ
うに電磁誘導型の電気コネクタを用いると、交流電力と
交流信号の同時伝送が可能であるが、ハウジング内にお
いて電力用のコアと通信用のコアが接近しているため
に、電力伝送側からの漏洩磁束によって信号伝送側への
ノイズの影響が懸念される。

【０００８】また、電磁誘導型の電気コネクタを用いて
交流信号の送受を行う場合、光線式の光コネクタを用い
て信号の送受を行う場合に比べて通信速度の点で劣る面
がある。さらに、電力伝送に電磁誘導型の電気コネクタ
を用い、信号伝送に光線式の光コネクタを用いるとなる
と、各々別個のコネクタを設けることになるので、重
量、スペースの点で不利になる。

【０００９】この考案は上述の点に鑑みなされたもので
あって、電力伝送用の電磁誘導型コネクタと通信用の光
線式光コネクタを一体化した特に水中コネクタとして有
用な電気・光複合コネクタタを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めのこの考案の第１の考案の要旨とするところは、一対
のコネクタアッセンブリを有し、各コネクタアッセンブ
リは、有底筒状のハウジングと、該ハウジング内に軸線
を一致させ、且つ、端面をハウジング端面に一致させて
配装した断面Ｕ状をなす環状コアと、該コア内に装着し
たコイルと、ハウジング中心部に端面をハウジング端面
に略一致させて配装され、光ファイバを接続した光コネ
クタ口体と、該光コネクタ口体内に光ファイバ端に対応
して配装され、対向する光ファイバ端間に光線を伝達す
るための光拡散形のレンズまたは光収束形のレンズを備
えたことを特徴とする電気・光複合コネクタにあり、第
２の考案の要旨とするところは、一対のコネクタアッセ
ンブリを有し、各コネクタアッセンブリは、有底筒状の
ハウジングと、該ハウジング内に軸線を一致させ、且
つ、端面をハウジング端面に一致させて配装した断面Ｕ
状をなす環状コアと、該コア内に装着したコイルと、ハ
ウジング中心部に端面をハウジング端面に略一致させて
配装され、光ファイバを接続した光コネクタ口体と、該
光コネクタ口体内に光ファイバ端に対応して配装され、
対向する光ファイバ端間に光線を伝達するための光拡散
形のレンズまたは光収束形のレンズを備えた電気・光複
合コネクタにおいて、各コネクタアセンブリのハウジン
グ外周に結合位置決め機構を設けたことを特徴とする電
気・光複合コネクタにあり、第３の考案の要旨とすると
ころは、一対のコネクタアッセンブリを有し、各コネク
タアッセンブリは、有底筒状のハウジングと、該ハウジ
ング内に軸線を一致させ、且つ、端面をハウジング端面
に一致させて配装した断面Ｕ状をなす環状コアと、該コ
ア内に装着したコイルと、ハウジング中心部に端面をハ
ウジング端面に略一致させて配装され、光ファイバを接
続した光コネクタ口体と、該光コネクタ口体内に光ファ
イバ端に対応して配装され、対向する光ファイバ端間に
光線を伝達するための光拡散形のレンズまたは光収束形
のレンズを備え、各コネクタアセンブリのハウジング外
周に結合位置決め機構を設けた電気・光複合コネクタに
おいて、一方のコネクタアセンブリの取付け部材に、コ
ネクタを結合状態に保持する固縛機構を設けたことを特
徴とする電気・光複合コネクタにある。

【００１１】

【作用】コネクタが結合して両方のハウジング内のコア
端面が面接触し、電磁誘導によって電源側から負荷側へ
交流電力が効率よく伝送される。一方、光コネクタ口体
同志が結合して対向する光ファイバ端間で光線式に信号
伝達が行われ、電力伝送ラインからの電磁界の影響を受
けることなく、送信側および受信側間に光信号が伝送さ
れ、高速通信ができる。

【００１２】また、コネクタが結合するに当たって、結
合位置決め機構により正確な位置決めがなされるので、
水中での無人化接続作業を容易にする。さらに、コネク
タが結合したあと、固縛機構により結合状態が保持され
るので、外部からの圧力などによって結合が外れるよう
なことがない。

【００１３】

【実施例】以下、この考案の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１４】図１はこの考案の第１の考案の実施例を示
す断面図、図２は一方のコネクタアセンブリの正面図で
ある。

【００１５】図において、Ａ，Ｂは一対のコネクタアセ
ンブリを示す。

【００１６】両方のコネクタアセンブリＡ，Ｂは基本構
成を同じくし、有底円筒状をなすハウジング６ａ，６ｂ
を有する。

【００１７】各ハウジング６ａ，６ｂには、断面Ｕ字状
にしてコイル装着用溝を形成した環状コア７ａ，７ｂを
配装している。コア７ａ，７ｂはハウジング６ａ，６ｂ
と軸線を一致させ、且つ、端面をハウジング６ａ，６ｂ
端面に一致させている。なお、コア７ａ，７ｂは、周方
向に分割された複数のコア片の組み合わせからなり、コ
ア片は磁性材料でその製造時において選択の上製造した
ものである。また、コア７ａ，７ｂはハウジング６ａ，
６ｂに対して直接的に保持されている。

【００１８】各コア７ａ，７ｂにはそれぞれにコイル８
ａ，８ｂを装着する。このコイル８ａ，８ｂは環状に形
成されてコア７ａ，７ｂのコイル装着用溝内に収嵌さ
れ、一方のコイル８ａを１次コイルとして電源側の電線
９ａに接続し、他方のコイル３ｂを２次コイルとして負
荷側の電線９ｂに接続している。

【００１９】各ハウジング６ａ，６ｂの中心部に光コネ
クタ口体１０ａ，１０ｂを配装し、この光コネクタ口体
１０ａ，１０ｂの端面をハウジング６ａ，６ｂ端面にほ
ぼ一致させている。

【００２０】光コネクタ口体１０ａ，１０ｂには、それ
ぞれ光信号を伝送する各２本の光ファイバ１１ａ，１１
ｂ，１２ａ，１２ｂを接続し、送信側と受信側の光ファ
イバ端を対向させ、対向する光ファイバ端間では光線式
に信号伝達を行うようにしている。ここで、発光側の光
ファイバ１１ａ，１２ｂ端に対応しては光拡散形のレン
ズ１３を、また、受光側の光ファイバ１１ｂ，１２ａ端
に対応しては光収束形のレンズ１４を配装している。

【００２１】なお、光コネクタ口体１０ａ，１０ｂはハ
ウジング６ａ，６ｂ内中央部に適宜の保持部材を用いて
保持され、ハウジング６ａ，６ｂ内に形成される空間に
は絶縁油などの液体１５を充填し、水中コネクタとして
外部水圧とハウジング６ａ，６ｂ内圧をバランスさせる
ためにハウジング６ａ，６ｂ内と外部の均圧機構（ベロ
ーズ形式のものなど）を連結管１６を介して連結してい
る。

【００２２】上記構成において、コネクタが結合した状
態、すなわち、一対のコネクタアセンブリＡ，Ｂが結合
した状態で、コア６ａ，６ｂ端面が結合し、電源側のコ
イル８ａに交流電力が供給されて磁界を発生し、コア７
ａ，７ｂにより形成された磁路を介して負荷側のコイル
８ｂに電圧、電流を誘起して電力が伝送される。こうし
て負荷側へ伝送される交流電力は負荷への電力供給を行
ったり、あるいは整流器を用いて直流に変換したあと、
蓄電池への充電を行ったりされる。

【００２３】一方、光コネクタ口体１０ａ，１０ｂが結
合して、送信側制御装置などからの信号は電気／光変換
器（Ｅ／Ｏ）により光信号に変換され、この光信号は光
ファイバ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを介し光コネ
クタ口体１０ａ，１０ｂを経て受信側に伝送される。こ
うして受信側に伝送された光信号は、光／電気交換器
（Ｏ／Ｅ）により電気信号に変換されて受信側制御装置
（受信側機器）へ伝送される。

【００２４】然して、光コネクタ口体１０ａ，１０ｂが
結合して、送信側と受信側の光ファイバ端が対向し、信
号伝達する上から発光側の光ファイバ１１ａ，１２ｂ端
における光信号による発光は、光拡散形のレンズ１３に
より光線の放射角を任意に拡げられたあと、コネクタ外
の媒質（水、海水など）を伝搬して対向する光収束形の
レンズ１４に入射し、この光収束形のレンズ１４に入射
した光線が受光側の光ファイバ１１ｂ，１２ａ端に収束
されて伝送される。

【００２５】なお、上記する実施例では双方向送信を考
えて、光コネクタ口体１０ａ，１０ｂに対して各２本の
光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを接続して
２組の通信経路を構成しているが、片方向通信でけで良
い場合は、発光部（又は受光部）を有する単一の通信経
路のものでよい。

【００２６】図３はこの考案の第２の考案の実施例を示
す斜視図である。

【００２７】この第２の考案は、上記する第１の考案に
おけるコネクタ結合において、無人化結合を確実にする
ために、結合位置決め機構１７を設けたものである。

【００２８】この結合位置決め機構１７として一方のコ
ネクタアセンブリＡに対してハウジング６ｂの端部に誘
導用ラッパ口体１８を設けるとともに、ラッパ口体１８
端からハウジング外側面に掛けて軸線方向に誘導用キー
溝１９を設け、この誘導用キー溝１９に嵌合するキー２
０を他方のハウジング６ａの外側面に設けたものであ
る。

【００２９】この考案のものは、比較的単純な構造であ
りながら、コネクタが結合するに当たって、ラッパ口体
１８によってキー付き側のコネクタを誘導するととも
に、コネクタが結合して軸線まわりに角変位がなく位置
決めを確実にするもので、電磁誘導状態が変化すること
はなく、良好な効率で交流電力の伝送を行い、また、信
号伝達も減衰の少ない的確な伝送を実現する。

【００３０】図４はこの考案の第３の考案の実施例を示
す一部を欠除した正面図である。

【００３１】この第３の考案は、上記する第２の考案に
おける結合位置決め機構１７の他に、コネクタの結合状
態を保持する固縛機構２１を設けたものである。

【００３２】この固縛機構２１は、一方のコネクタアセ
ンブリＢが取付けられる取付け部材２２に設けられる。
固縛機構２１の主要構成は、抑え金具２３と固縛機構本
体部２４からなり、抑え金具２３はその基部寄りのとこ
ろを取付け部材２２に突設した支持部材２５に枢着し、
抑え金具２３先端にコネクタ向けに係止部２６を設け、
抑え金具２３基部と取付け部材２２間に、係止部２６を
係止方向に付勢するばね２７を介装している。固縛機構
本体部２４は抑え金具２３とコネクタアセンブリＢとの
間に配装され、固縛機構本体部２４は体内から出没する
ロッド２８を有し、ロッド２８先端を抑え金具２３の中
間側面に臨ませたもので、流体圧または電気的に動作し
てロッド２８先端を抑え金具２３に摺接させてばね２７
に抗して係止部２６を離脱方向に押動させるものであ
る。なお、この固縛機構２１はコネクタ回り複数個所に
設けられる。

【００３３】図５は固縛機構を電気的に自動制御化した
例を示す回路図である。

【００３４】図において、電源端子２９から電力が供給
される電磁コイル３０には、常開リレー接点３１ａと常
閉リレー接点３２ａを直列接続している。電源端子２９
に対して前記常開リレー接点３１ａのリレー３１とリー
ドスイッチ３３を直列接続するとともに、外部からの切
命令で「ＯＮ」操作されるスイッチ３４と前記常閉リレ
ー接点３２ａのリレー３２を直列接続してこれを前記リ
レー３１とリードスイッチ３３の回路に並列接続してい
る。

【００３５】そして、前記電磁コイル３０は図４に示す
固縛機構本体部２４に組み込まれ、前記結合位置決め機
構１７のキー２０の先端部に磁石３５を取付け、この磁
石３５に対応して誘導用キー溝１９の底部近くにリード
スイッチ３３を設ける。

【００３６】コネクタが結合する前の状態では、電磁コ
イル３０は励磁されておらず、この状態ではロッド２８
は上方へ突出し、従って、抑え金具２３はコネクタから
外れた位置にあるものとしておく。

【００３７】コネクタが結合して磁石３５が誘導用キー
溝１９に差し込まれると、リードスイッチ３３が「Ｏ
Ｎ」となってリレー３１の動作により常開リレー接点３
１ａを「ＯＮ」にし、電磁コイル３０を励磁させる。こ
の電磁コイル３０の励磁によりロッド２８が引っ込み、
ばね２７力 (縮み勝手) によって抑え金具２３がコネク
タ側に傾倒してコネクタを抑えて固定する。つまり、抑
え金具２３の係止部２６がコネクタアセンブリＡのハウ
ジング６ａに係止する。

【００３８】固定を外す時は、外部からの切命令により
スイッチ３４を「ＯＮ」操作すると、リレー３２が動作
して常閉リレー接点３２ａを「ＯＦＦ」にして励磁コイ
ル３０の励磁が切れ、ロッド２８が突出して抑え金具２
３をコネクタから外す。

【００３９】なお、上記する固縛機構２１としては、要
するに、コネクタを結合状態に保持し、また、コネクタ
が離脱した状態から再結合するに際して邪魔しないよう
にするものであればよく、この条件を満たすものであれ
ば、駆動源として電磁コイル３０の他にステップモータ
や油圧シリンダなどを用いることができる。

【００４０】また、この考案の電気・光複合コネクタ
は、水中コネクタとして使用できるだけでなく、陸上な
どにおいてさまざまな態様で使用される電気・光複合コ
ネクタとしての使用も可能なものである。

【００４１】

【考案の効果】上記構成からなるこの考案によれば、次
のような効果を奏する。

【００４２】(１) 電力供給は、一対のコネクタアセ
ンブリに配装した電力用コアの端面を結合させて磁気結
合させる電磁誘導方式を採用しているので、水中コネク
タとして強固な結合を要せず、面接触だけで効率のよい
電力伝送を可能とする。従って、作業者が直接に結合お
よび切り離し作業のできない水深が大きい環境下におい
ても容易に使用でき、また、水中での錆の発生を防ぎ、
絶縁低下などの問題がなく、長寿命である。

【００４３】(２) 信号伝送は、光通信方式を採用し
ているので、電力伝送ラインからのノイズの混入による
電磁誘導型妨害を避けることができる。しかも、光通信
の有する大容量、高速の通信能力が利用でき、映像や数
値データの高速通信が可能となる。

【００４４】(３) 電力伝送用の電磁誘導型電気コネ
クタと信号伝送用の光線式光コネクタの２つのコネクタ
を一体化したので、各々別個のコネクタを設ける場合に
比べてスペース、重量の点で有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１の考案の実施例を示す断面図
である。

【図２】一方のコネクタアセンブリの正面図である。

【図３】この考案の第２の考案の実施例を示す斜視図
である。

【図４】この考案の第３の考案の実施例を示す一部を
切除した正面図である。

【図５】固縛機構の動作回路図の実施例である。

【図６】従来の電気コネクタを示す断面図である。

【符号の説明】

６ａ…ハウジング６ｂ…ハウジング７ａ…コア７ｂ…コア８ａ…コイル８ｂ…コイル１０ａ…光コネクタ口体１０ｂ…光コネクタ口体１１ａ…光ファイバ１１ｂ…光ファイバ１２ａ…光ファイバ１２ｂ…光ファイバ１３…レンズ１４…レンズＡ…コネクタアセンブリＢ…コネクタアセンブリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/36 G02B 6/38 H01F 38/14

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一対のコネクタアッセンブリを有し、各
コネクタアッセンブリは、有底筒状のハウジングと、該
ハウジング内に軸線を一致させ、且つ、端面をハウジン
グ端面に一致させて配装した断面Ｕ状をなす環状コア
と、該コア内に装着したコイルと、ハウジング中心部に
端面をハウジング端面に略一致させて配装され、光ファ
イバを接続した光コネクタ口体と、該光コネクタ口体内
に光ファイバ端に対応して配装され、対向する光ファイ
バ端間に光線を伝達するための光拡散形のレンズまたは
光収束形のレンズを備えたことを特徴とする電気・光複
合コネクタ。
【請求項２】一対のコネクタアッセンブリを有し、各
コネクタアッセンブリは、有底筒状のハウジングと、該
ハウジング内に軸線を一致させ、且つ、端面をハウジン
グ端面に一致させて配装した断面Ｕ状をなす環状コア
と、該コア内に装着したコイルと、ハウジング中心部に
端面をハウジング端面に略一致させて配装され、光ファ
イバを接続した光コネクタ口体と、該光コネクタ口体内
に光ファイバ端に対応して配装され、対向する光ファイ
バ端間に光線を伝達するための光拡散形のレンズまたは
光収束形のレンズを備えた電気・光複合コネクタにおい
て、各コネクタアセンブリのハウジング外周に結合位置
決め機構を設けたことを特徴とする電気・光複合コネク
タ。
【請求項３】一対のコネクタアッセンブリを有し、各
コネクタアッセンブリは、有底筒状のハウジングと、該
ハウジング内に軸線を一致させ、且つ、端面をハウジン
グ端面に一致させて配装した断面Ｕ状をなす環状コア
と、該コア内に装着したコイルと、ハウジング中心部に
端面をハウジング端面に略一致させて配装され、光ファ
イバを接続した光コネクタ口体と、該光コネクタ口体内
に光ファイバ端に対応して配装され、対向する光ファイ
バ端間に光線を伝達するための光拡散形のレンズまたは
光収束形のレンズを備え、各コネクタアセンブリのハウ
ジング外周に結合位置決め機構を設けた電気・光複合コ
ネクタにおいて、一方のコネクタアセンブリの取付け部
材に、コネクタを結合状態に保持する固縛機構を設けた
ことを特徴とする電気・光複合コネクタ。