JP3849886B2 - 電気接続プラグ - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は電気接続プラグ、特に電線と電力取出し口とを接続するのに特に有用な電気接続プラグに関する。
背景技術
電気コードや接地パワーリード線、加熱ケーブルなどの如くの電線を、別の電線や電力取出し口の如くの電源に接続する必要性はよく起こる。電源への接続は電気接続プラグを介して行うことが多い。ところが、電線を電気接続プラグに接続するとなると、面倒で、熟練の要る作業が必要だし、それに、両者間の接続を良好なものとするには特殊工具を利用する必要がある。
加熱ケーブルは、プラグとの接続がよく必要となる電線の一種である。このような加熱ケーブルは、配管類の凍結防止や定温管理によく使われているものとして知られている。特に有用な加熱ケーブルは、(a)条片形の第１及び第２電極と、(b)例えば電極が埋め込まれているか、または、電極に巻回したバンド状の導電性ポリマーの如くの、これらの電極間で並列接続した複数の抵抗加熱素子と、(c)電極と加熱素子とを包み込む絶縁ジャケットとで構成されている。また、加熱ケーブルには、編組シールド乃至テープ状のものであって、耐摩耗性を奏する接地用金属編組体が設けられているものもある。このような加熱ケーブルは、特定の用途に合わせて適当な長さに切断して利用できるようになっており、切断した後でプラグに接続されるようになっている。
加熱ケーブルに用いる従来の電気接続プラグでは、当該ケーブルのプラグへの接続に先立って、電極から導電性ポリマーを剥がす必要がある。そのような電気接続プラグは米国特許第5,002,501号（Tucker）と同第5,004,432号（Tucker）が開示するところである。ポリマーを剥がすのは簡単ではなく、特殊工具が必要で、電極がきれいに剥き出した状態にすることができないこともあって、プラグとの接続を良好なものとすることができない。それに、ポリマーを剥がしてプラグに組付けるのに要する時間も非常に長くかかる。米国特許第5,252,081号（Hart）には、ケーブルのプラグへの接続に先立って電極を剥き出しにする必要のないプラグが開示されている。即ち、電極との接続は、絶縁ジャケットと導電性ポリマーとを貫通して電極を接触する穿刺手段で行うようになっている。しかし、接触を適切なものとするには、ネジの如くの穿刺手段を確実に締め付ける必要がある。それに、ネジが電極と直接接触して、ポリマーや電極がクリープや劣化を起こしても、良好な接続を保つようにするためには、寸法許容範囲内に確実に収めることが重要となっている。
発明の趣旨
本願発明者等は、電極からポリマー製絶縁材を剥がさなくても、また、絶縁材を貫通して電極と確実に接触するネジやその他の手段を用いなくとも、電線に対して容易に、しかも、信頼性よく接続することができる知見を得た。本発明を利用すれば、電線をプラグに挿入し、切断機素を例えば９０度廻すことで囲繞しているポリマーを除去して電極と電気接点との接触を確実にし、かくて、電線をロックすることで応力緩和を適切にすることができる。従って、第一面での本発明は、条片状の第１電極と同じく条片状の第２電極とからなり、この第１及び第２電極がポリマーにより互いに隔離した状態で囲繞されている電線を電力取出し口に接続する電気接続プラグであって、
（Ａ） (1)電線を受け入れるスロットを有する第１ハウジング部材と、(2)第２ハウジング部材とからなり、この第１及び第２ハウジング部材が合体位置と分離位置との間を相対移動自在となっているハウジングと、
（Ｂ） 電力取出し口の一方のソケットに挿入するに適した第１条片を有する第１接点部材と、
（Ｃ） 電力取出し口の他方のソケットに挿入するに適した第２条片を有する第２接点部材と、
（Ｄ） 前記第1ハウジング部材内に位置決めされていて、(1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)該空洞と連通して、電線を受け入れる前記スロットと調心されている壁における開口と、(3)前記壁の内表面に設けられて、前記第１条片と電気接続されるようになっている第１電極接点部と、(4)前記壁の内表面に設けられて、前記第２条片と電気接続されるようになっている第２電極接点部とを有する切断モジュールと、
（Ｅ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口を介して前記空洞内に電線を挿通して回転させると、前記空洞内において開位置から閉位置へと回転する切断機素とからなり、前記回転で、(a)前記穿刺手段が先ず前記第１及び第２電極間においてポリマーを貫通し、(b)次に前記ポリマーの端部が前記両電極から分離し、(c)かくて前記第１電極を前記第１電極接点部と物理的に接触させる一方、前記第２電極を前記第２電極接点部と物理的に接触させるように構成してなる電気接続プラグを提供するものである。
また、本願発明者等は、第一面での本発明について説明した電気接続プラグの一部である特定の構成部品は、コネクタやその他の装置の一部として、或いは、それ自体だけでも有用なものであるとの知見を得た。例えば、本願発明者等は、切断モジュールと切断機素とが、例えばポリマーの如くの絶縁材を、絶縁電線を含む電線などから剥ぎ取る工具として利用できるとの知見を得た。従って、第二面での本発明は、ポリマーにより囲繞された条片状の第１電極からなる電線からポリマーを剥がす工具であって、
（Ａ） (1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)該壁に形成されて該空洞と連通する電線を受け入れ用の開口とを有する切断モジュールと、
（Ｂ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口に電線を挿通して回転させると、前記穿刺手段をポリマーに貫通させ、その後に前記ポリマーの端部が前記電極から分離するように前記空洞内で回転する切断機素とからなる工具を提供するものでもある。
切断モジュールと切断機素とは、二本かそれ以上の電線間での電気接続を行うコネクタに利用することもできる。従って、第三面での本発明は、第１ポリマーにより隔離囲繞されている第１及び第２電極を有する第１電線の端部を、同様に第２ポリマーにより隔離囲繞されている第３及び第４電極を有する第２電線の端部に接続するコネクタであって、
（Ａ） (1)電線を受け入れるスロットを有する第1ハウジング部材と、(2)第２ハウジング部材とからなり、この第１及び第２ハウジング部材は(a)合体位置と分離位置との間を相対移動自在であり、(b)合体させると、第２電線を受け入れる開口を形成するハウジングと、
（Ｂ） 該ハウジング内において前記第１電極を前記第３電極に接続する第１接続手段と、
（Ｃ） 前記ハウジング内において前記第２電極を前記第４電極に接続する第２接続手段と、
（Ｄ） (1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)該空洞と連通して、電線を受け入れる前記スロットと調心されている壁における開口と、(3)前記壁の内表面に設けられて、前記第１接続手段と電気接続されるようになっている第１電極接点部と、(4)前記壁の内表面に設けられて、前記第２接続手段と電気接続されるようになっている第２電極接点部とを有する切断モジュールと、
（Ｅ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)前記第１ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口を介して前記空洞内に前記第１電線を挿通して回転させると、(a)前記穿刺手段が先ず前記第１及び第２電極間において前記第１ポリマーを貫通し、(b)次に前記第１ポリマーの端部が前記両電極から分離し、(c)かくて前記第１電極を前記第１電極接点部と物理的に接触させる一方、前記第２電極を前記第２電極接点部と物理的に接触させる切断機素とからなるコネクタをも提供するものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の電気接続プラグの概略斜視図。
図２と図３は、本発明の電気接続プラグのハウジングの構成部品をそれぞれ示す概略斜視図。
図４は、本発明の電気接続プラグの切断モジュールの一部を示す概略斜視図。
図５は、本発明の電気接続プラグのハウジングの構成部品を示す概略斜視図。
図６は、本発明の電気接続プラグの切断機素の構成部品を示す概略斜視図。
図７は、図６に示した切断機素の平面図。
発明の詳細な説明
本発明の電気接続プラグは、電線を例えば壁面設置コンセントの如くの電力取出し口に接続するようの工夫されている。電線としては、加熱ケーブル、電力ケーブルないしコード、接地パワーリード線、或いは、その他の電線であってもよい。本発明のプラグと利用するのに適した加熱ケーブルとしては、条片状の第１及び第２電極と、両電極間で並列接続されたポリマーを有する複数の抵抗加熱素子と、両電極と加熱素子を囲繞する少なくとも一つの絶縁ジャケットとからなるものが挙げられる。絶縁ジャケットは、ポリマー編組体やポリマー製テープなどが利用できるものの、連続したポリマー層の形をした一般にポリマー製である。一部の用途によっては、ポリマー製絶縁ジャケットが、例えばポリエステル製テープや、アルミ化ポリエステルのようなメタライズドテープの如くの別の層で囲繞されていることもある。加熱ケーブルには、通常、接地用金属編組体が所望によって備わっているものもあり、その場合接地用金属編組体は絶縁ジャケットと、もし利用されている場合では前記別の層をも囲繞している。接地用金属編組体は加熱ケーブルを接地接続させることができるのみならず、加熱ケーブルに対して機械的強度と耐摩耗性を持たせている。このように接地用金属編組体が用いられている場合では、金属線を編組した組織をしているのが通常であるが、可撓性が問題に成らないような用途では、鞘や金属テープの如くのその他の金属層を利用することも可能である。従って、本明細書において用いる「接地用金属編組体」なる用語は、編組されていない金属層をも含むものとしている。一部の用途では、接地用編組体そのものが絶縁ジャケットで覆われて、加熱ケーブルに対環境絶縁性と電気絶縁性とを持たせたものもある。特に適当な加熱ケーブルとしては、電極が電線からなり、加熱素子がＰＴＣ（正の抵抗温度係数）特性の挙動を示す導電性ポリマー組成物から成る自己調温型線形ヒーターであって、この種のヒーターは米国特許第3,858,144号（Bedard et al）、同第3,861,029号（Smith-Johannsen et al）、同第4,017,715号（Whitney et al）、同第4,242,573号（Batliwalla）、同第4,334,148（Kampe）号、同第4,334,351号（Sopory）、同第4,426,339号（Kamath et al）、同第4,459,473号（Kamath）、同第4,574,188号（Midgley et al）、同第5,111,032号（Batliwalla et al）、及び国際出願公開公報WO91/17642号（レイケム社出願、1991年11月14日公開）などに開示されている。一般に加熱ケーブルは二つの面を有し、断面形状がほぼ矩形となっているのが通常ではあるが、円形、楕円形、長円形などのその他の幾何学的形状を呈していてもよい。
別の面では、本発明は、電線からポリマーを剥離する工具をも提供している。その場合での電線としては電気接続プラグに用いる電線と同一であってもよいが、電極が一本でポリマー、一般には絶縁ポリマーで囲繞されている電線とかのその他の電線であってもよい。
また別の面では、第１及び第２電線との間で電気接続を行うコネクタも提供されているが、この場合での第１電線としては、第１及び第２電極があって、両者が第１ポリマーで隔離した状態で囲繞されているものであり、第２電線としては、第３及び第４電極があって、両者が第２ポリマーで隔離した状態で囲繞されているものである。これら第１及び第２電線は、電気接続プラグに用いる電線と同一であってもよい。それに、一方か、または両方に接地用金属編組体が備わっていてもよい。
プラグは、合体したり、分離できる第１及び第２ハウジング部材からなるハウジングを備えている。分離した状態では、両ハウジング部材は互いに別々のものになっているか、または、単にヒンジで連結されていてもよい。合体した状態では、両ハウジング部材は直接、または、ガスケットの如くのシール部材を介して間接的に互いに接触している。合体した状態での両ハウジング部材は、例えばストラップや、ラッチ、バネ型クランプ、ブラケット、一本かそれ以上のネジ、一体型スナップの如くの何れかの締結手段で合体状態が保持されている。この締結手段としては、両ハウジング部材が互いに分離されたり、プラグが再使用できるようにするために、取外し自在（解放自在、開放自在、移動自在も含む）となっていてもよい。好ましい実施の形態では、この締結手段は、電線の挿通後に締め付けると、良好な電気接続が達成されると共に、それが維持されるのを保証するネジで構成している。
第１ハウジング部材は、種々の目的のためにリブまたはボスなどで多室に区画されているか、名目上そのようになっている単一の部品である。この第１ハウジング部材の一端には電線が挿入されるスロットがあり、このスロットは電線に合わせた形状を有していると共に、電線の挿入を容易にするために当該電線（接地用金属編組体や外部絶縁ジャケットのない状態）よりも僅かだけ大きい寸法を有している。この第１ハウジング部材は、切断モジュールと歪み緩和手段のみならず（一般に両方とも一つの室）、回路遮断装置、信号インジケータ、ヒューズ、その他の素子類など（これらは一般にもう一つの室）をも収容し得るほど大きなものである必要がある。
第２ハウジング部材も多室に区画されている単一の部品ではあるが、互いに分離した二つかそれ以上の部分からなる。好ましい実施の形態では、この第２ハウジング部材は、第１及び第２接点部材のみならず、その他の電気部品（例えば、回路遮断装置、信号インジケータ、ヒューズ）を収納する第１部分と、閉位置に設定されると切断機素の凹所に係合する内表面上のロックバーからなる第２部分とで構成されている。第１部分は、電線を接続する前から第１ハウジング部材に永久に固着されている場合が多く、第２部分は取外し、取替えができるようになっている。
第１ハウジング部材の内部には、壁を有する空洞のある切断モジュールが設けられている。好ましい実施の形態では、この壁には弧状の凹形内表面があり、この表面に空洞と連通する開口が電線を受け入れるスロットに対峙する状態で形成されている。切断モジュール内には、切断用楔片からなる切断機素が取り付けられている。切断用楔片としては、前記壁の内表面と補完関係の形状をした弧状の凸形外表面を有しているのが望ましい。ポリマーを突き刺すのに適した穿刺手段はこの切断用楔片の一部をなしており、穿刺手段と切断用楔片とは一体形成されていてもよく、或いは別部品からなるものであってもよい。切断用楔片は空洞内で開位置から閉位置、好ましくは特異な閉位置へと回転できるようになっており、電線を開口に挿入してこの回転機素を回転させると、この回転で穿刺手段が先ずポリマー（前記第１及び第２電極間の部分）を貫通し、次に前記ポリマーの端部が両電極から分離するようになる。回転角度としては適当な角度であってもよいが、大抵の場合では開位置から閉位置までの回転角度を９０度とするのが望ましい。この回転をはかどらせるためには、切断機素は、例えばネジ廻しとかの、電線に作用するトルクを増大させるレバーが係入し得る凹所が備わっているものであってもよい。この凹所は、切断機素が完全に閉位置に設定されたことを確実にするためにも、第２ハウジング部材上のロックバーと合わせてあってもよい。切断用楔片には凸形の内表面があって、当該楔片の厚みが穿刺手段から離れる方向に増大するようになっているのが望ましい。そのようにすれば、穿刺手段がポリマーを突き刺すと、そして楔片が切断機素の回転によりポリマーに食い込むと、段々増加する力が作用することになる。好ましいものとされているように切断用楔片が三角形状で、穿刺手段がその三角形状の一つの頂点を占めているのであれば、段々増加した幅を有する楔片が回転時にポリマーに食い込んで、ポリマーの両電極からの分離を促進する一方、両電極を分離した状態に保持することができる。穿刺手段と好ましくは切断用楔片とは、電気絶縁性を有しているのが望ましい。切断用楔片の形状としては、両電極とポリマーの硬さの関係に応じて適宜選択し得る。両電極からポリマーを剥脱させるに当たっては両電極が切断されるようなことがないようにするのが必要である。好ましい実施の形態では、穿刺手段は、３０〜６０度、好ましくは４０〜５０度、例えば４５度の角度を有している。この角度は、図７に示すように凹所の中心線と穿刺手段の内側半径からの接線との交点がなす余角により定まる。また、切断用楔片は弧状リブを有し、この弧状リブが当該楔片の凸形外表面に設けられていて、切断機素が閉位置へと回転されるにつれて、両電極を分離状態に保つような構成をしていてもよい。このリブとしては、切断用楔片の外表面の高さ方向にどこへ設けてもよいが、穿刺手段と目線の合う高さ位置に設けるのが望ましい。ポリマーの端部分は例えば導電性ポリマー層と絶縁性ポリマー層とかの複数の材料からなるものであってもよいが、それはさておき、切断用楔片と切断モジュールの壁が形成する空洞内に保持されているのが望ましい。
電線をプラグに挿通すると当該電線との電気接続がなされるようにするのが重要である。そのためのプラグは、電力取出し口の一方のソケットに挿入するに適した第１条片からなる第１接点部材と、電力取出し口の他方のソケットに挿入するに適した第２条片からなる第２接点部材とを備えている。これら第１及び第２条片は第２ハウジング部材に設けられていて、当該第２ハウジング部材の壁部を貫通して突き出ている。切断モジュールの壁の内表面には第１電極接点部があって、この第１電極接点部が電線、半田、金属片ないしその他の手段を介して第１接点部材と電気接続されている。また、第２電極接点部もこの切断モジュールの壁の内表面に設けられていて、電線、半田、金属片ないしその他の手段を介して第２接点部材と電気接続されている。これら第１及び第２電気接点部は、何れも黄銅、銅、或いはその他の金属からなる端子の形をとっており、ネジ、接着剤、タック、或いはその他の手段で壁の適当な位置に取り付けられるようになっている。第１及び第２電極接点部は互いに絶縁されていると共に、第１及び第２電極の隔離距離よりも僅か小さい距離だけ物理的にも隔離されている。切断機素を空洞内で回転させると、ポリマーの端部分が電極から分離した後に、その回転により第１電極が第１電極接点部と物理的に接触し、第２電極が第２電極接点部と接触するようになる。切断用楔片があることから、電極を分離したままにすることができ、切断モジュールの壁に対する切断機素の力で第１及び第２電極を対応する電極接点部と接触させたままにすることができる。
特に、プラグには付加的な機能と安全性のために別の電気部品が備わっているのが望ましい。したがって、好ましい実施の形態では、第１接点部材と第２接点部材とにヒューズを電気接続している。１２０ボルト用プラグに適当なヒューズとしては、「Picofuse 7A/125V」なる商標でクーパーインダストリーズ社のバスマン部門から販売されている７アンペア・１２５ボルト定格のものが挙げられる。また、第１電極接点部と第２電極接点部とは回路遮断装置に接続されているのが望ましく、当該回路遮断装置としては接地型回路遮断器（GFCI, ground fault circuit interrupter）または機器保護用接地型回路遮断器（GFEPCT, ground fault equipment protection circuit interrupter）などが挙げられる。５mA定格のGFCIは、対人電気ショック防止が望まれている場合に利用し、８mA定格のGFEPCIは、装置類の保護が望まれている場合に利用することができる。特に望ましいのは、タワースイッチ社から販売されているヒューズ取替えの必要がないGFEPCI（カタログ番号３０３３）である。また、例えば信号灯の如くの信号インジケータを、種々の目的のために例えばヒューズやその他の部品に接続して、例えばプラグに電気が入っているかどうか、または、ヒューズが外れているかどうかを表示させるようにしてもよい。
時として、ケーブルに接地用金属編組体が備わっており、この場合での好ましい実施の形態でのプラグには、電力取出し口の接地用ソケットに係入し得る第３条片と、例えば編組体の如くの接地機素を設ける接地接点部が備わっている。この接地接点部は、空洞の外側であって、スロットの近傍において切断モジュール内に設けてもよく、電線、半田、金属片またはその他の手段で第３接点部材と電気接続した金属製クリップないしその他の取付け手段で構成してもよい。使用に当たっては、接地用金属編組体を電線の一端で折り返して捻ってテールに形成する。その後電線をプラグに差し込んで空洞内に臨ませる。このテールはクリップに挿入するか、或いはそれに取り付けて、電気的のみならず、物理的に連結する。
プラグの大部分の実施の形態においては、歪み緩和手段も設けられている。電線をプラグに接続するに当たっては、当該電線がプラグから容易に引き抜かれてしまうようなことがないように、電線が充分な力で保持されているのが重要である。一般に、少なくとも２５ポンド（１１．４キロ）、好ましくは少なくとも３０ポンド（１３．６キロ）、特に少なくとも３５ポンド（１５．９キロ）の「引抜き力」が通常の用途で必要となっている。この引抜き力は、例えば１５．９キロ（３５ポンド）の既知重量の錘を電線の一端に、それと一直線をなすように一分間吊るす（プラグへの挿入後）試験を行うことで求めることができる。この試験の際、このように一分間負荷をかけた後に錘を外して、電線がプラグからスリップしたかどうか、或いは切断ないし断線したかどうかを判断することで判定できる。損傷ないしスリップの痕跡が見られない場合、引抜き力は少なくとも既知重量以上はあるとみなすことができる。歪み緩和手段は、電線をプラグに接続した後に適当な引抜き力が発生できるようにしている。好ましい実施の形態では、この歪み緩和手段は、リブの形をした第１歪み緩和素子と、タブの形をした第２歪み緩和素子とで構成されている。第１歪み緩和素子は、第１ハウジング部材の一部であり、スロットの背後において当該スロットと直線状にほぼ隔離して配置されているから、挿入された電線は第２ハウジング部材がなくてもスロットの縁部とリブとの両方に接触する。第２歪み緩和素子は第２ハウジング部材の第２部分の一部、好ましくは第２ハウジング部材の第２部分の一部であって、この第２ハウジング部材を第１ハウジング部材と合体させると、スロットに隣接して臨むと共に、当該スロットを少なくとも部分的に覆うように構成されている。これにより、電線をスロットに挿通し、第２ハウジング部材を第１ハウジング部材と合体させると、電線はスロットと第２歪み緩和素子（例えば、タブ）と第１歪み緩和素子（例えば、リブ）との間で蛇行した状態で延在することになる。好ましい実施の形態では、リブはほぼＵ字形をなして、電線挿入用スロットを備えた溝を形成している。
本発明の第二面での工具は、前述したように切断モジュールと切断機素とで構成されている。一つかそれ以上の部材から成るハウジングがある。
本発明の第三面では、主としてプラグについて前述した構成部品を利用して、例えば加熱ケーブルの如くの第１電線と第２電線とを電気接続することができる。第１及び第２電線は、接続の型式に応じては同一種の電線であってもよい。コネクタのハウジングは、第１及び第２ハウジング部材を互いに合体させると、別の第２電線を受け入れる開口を備えている。三本かそれ以上の電線を接続する場合では、もう一つの開口があってもよい。第１ハウジング部材としては、第２電線を受け入れる第２スロットがあってもよい。接続の型式によっては、この第２スロットは、第１電線用スロット（即ち、第１スロット）とは隔てた第１ハウジング部材の反対側の端部にあってもよいし、または、第１スロットを含む側とは直交する側部にあってもよい。必要に応じてもっとスロットを持たせてもよい。
第１電線の第１電極は、第１接続手段を介して第２電線の第３電極と電気接続し、第１電線の第２電極は第２接続手段を介して第２電線の第４電極と電気接続する。第１及び第２接続手段は両方ともハウジング内、一般には第１ハウジング部材内に設けられており、クリンプとか、端子ブロック、或いは絶縁型可動コネクタ（ＩＤＣ、insulation displacement connector）などの如くの適当な素子からなるものであってもよい。接地接続に適した接続手段も設けられている。それぞれ一つの切断モジュールと切断機素を用いているものの、コネクタにはそれぞれ二つかそれ以上の切断モジュールと切断機素を用い、それぞれを挿入した対応する電線から絶縁材を剥脱させるのに用いてもよい。
コネクタの正確な形状、電線の種類、コネクタでの接続の型式にもよるが、接続の形態としては、二本の加熱ケーブル間での接続、加熱ケーブルと電力線との接続、加熱ケーブルと二本の他の加熱ケーブルとのＴ字形接続、四本の加熱ケーブルを接続するクロス接続、加熱ケーブルを別の加熱ケーブルに接続すると共に、電力線とも接続する電力供給接続、電力線を加熱ケーブルのみならず、他の二本の加熱ケーブルとも接続するＴ字形電力供給接続などがあげられる。
プラグや工具、それにコネクタのハウジング部材と切断モジュールと切断機素とその他の構成部品などは、絶縁性金属またはセラミック材で構成されていてもよいが、特定の素子に形状を定めて、ＵＬ７４６Ｃに規定の試験法で測定した場合での衝撃強度が少なくとも５フィートポンドであるポリマーで構成するのが望ましい。また、望まれている使用条件や利用する電線の種類に応じては、プラグないし工具の異なった構成部品を異なった材料で構成してもよく、例えばハウジング部材と切断モジュールをポリマー製とするが、切断機素をセラミック製とすることも可能である。好ましいポリマーとしては、軽量で、射出成形法やトランスファー成形法、或いは類似の加工法で成形でき、規定の間欠使用温度や連続使用温度にも耐えられるものが望ましい。これにかなった適当なポリマーとしては、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、硫化ポリフェニール、酸化ポリフェニール、或いはその他のエンジニアリングプラスチック材が挙げられる。適当な充填物や安定剤があってもよい。プラグないし工具の衝撃強度を高めるには、リブやボスの如くの内部構成部品と溝の如くの外部構成部品を種々の構成部品の設計に組み込んでもよい。
切断モジュールと切断機素とは互いに補完関係のある弧状表面を有しているものと説明したが、回転自在ではなくて、軌道に沿って摺動し得る楔状の切断機素を用いて、電極からポリマーを剥脱させるか、適当な電気接続が達成されるかの何れか一方、または両方がなされるようにしてもよい。
添付図面を参照しながら本発明を詳述するが、図１は、完全に組み立てられた状態での本発明の電気接続プラグ１を斜視図で示している。ハウジング３は、第１ハウジング部材５と、ネジ（図示せず）で互いに連結した第２ハウジング部材の第１部分７と同第２ハウジング部材の第２部分９とからなる。スロット２３には電線１１が挿入されている。第１接点部材１３、第２接点部材１５、第３接点部材１７などは図示のように条片の形をしている。
図２と図３とは、第１ハウジング部材５を斜視図で示している。図２において分解状態で示したものは第２ハウジング部材の第２部分９である。第１ハウジング部材５には二つの室１９、２１が形成されている。第１室１９は、例えば図示しないGFEPCIとヒューズの如くの必要な電気部品を収納し得るほど広い。第１室１９にある開口は、その他の種々の部品を挿入するためにある。例えば、信号灯は開口５３に、リセットボタンは開口５５にそれぞれ臨ませることができる。第２室２１にはスロット２３と切断モジュール２５とがある。切断モジュール２５内には空洞２７があり、この空洞は壁２９における弧状の凹形内表面と，スロット２３に対峙する開口３１とにより形成されている。第１電極接点部３３はこの壁２９の頂部にあって、一部分が空洞２７内へと折り曲げられている。切断機素３７は図２では開位置にあるものとして図示されており、この状態では凹所３９はスロット２３と直交しているが、図３に示すように閉位置にあると前記凹所３９はスロット２３と連通している。切断機素３７が閉位置にあると、切断機素３７は、電線から剥脱したポリマーを収容するポケット４１を形成する。接地用リード線を収容するポケット４５と接地接点部４３もこの切断モジュール２５にある。リブよりなる第１歪み緩和素子４７が、スロット２３の近傍ではあるが、それより隔てたところに設けられている。図２において第２ハウジング部材の第２部分９に設けられているものはタブよりなる第２歪み緩和素子４９である。例えばネジの如くの締結手段５１で、第２ハウジング部材の第２部分９を第１ハウジング部材５の第２室２１に取り付けることができる。
図４は、切断機素３７のない状態での切断モジュール２５を示している。空洞２７、開口３１、それに弧状の凹形内表面を有する壁２９が示されている。また、第１電極接点部３３、第２電極接点部３５、接地接点部４３も図示されている。
図５は、第２ハウジング部材の第２部分９の内部を示している。第２歪み緩和素子４９とロックバー５７とが図示されている。
図６と図７とは、凹所３９を有する切断機素３７を示している。切断用楔片５９はほぼ三角形状を呈していて、この三角形の一つの頂点に対応する個所に穿刺手段６１を有していると共に、凸形内表面６３を有している。凸形外表面６５は、弧状凹形表面を有する壁２９と補完関係の形状をしている。この切断モジュール２５には装填ピン６７が挿入できるようになっていて、切断機素３７がピン６７を中心として回転する。この切断用楔片における角度Ａは４０度であり、凹所３９の中心線と穿刺手段６１の内側半径からの接線とがなす交点での余角として示してある。
特定の好ましい実施の形態について本発明を詳述したが、これは例示の都合で行ったものであり、ここでの開示内容には、本明細書全体に亙って見出される情報の適当な組合わせが含まれている。特定の実施の形態もしくは図面において特定の特徴が開示されているとすれば、当該特徴などは、別の特徴と組み合わさって、或いは、本発明において別の図面において拡張利用することができるものである。
本発明は電気接続プラグ、特に電線と電力取出し口とを接続するのに特に有用な電気接続プラグに関する。
背景技術
電気コードや接地パワーリード線、加熱ケーブルなどの如くの電線を、別の電線や電力取出し口の如くの電源に接続する必要性はよく起こる。電源への接続は電気接続プラグを介して行うことが多い。ところが、電線を電気接続プラグに接続するとなると、面倒で、熟練の要る作業が必要だし、それに、両者間の接続を良好なものとするには特殊工具を利用する必要がある。
加熱ケーブルは、プラグとの接続がよく必要となる電線の一種である。このような加熱ケーブルは、配管類の凍結防止や定温管理によく使われているものとして知られている。特に有用な加熱ケーブルは、(a)条片形の第１及び第２電極と、(b)例えば電極が埋め込まれているか、または、電極に巻回したバンド状の導電性ポリマーの如くの、これらの電極間で並列接続した複数の抵抗加熱素子と、(c)電極と加熱素子とを包み込む絶縁ジャケットとで構成されている。また、加熱ケーブルには、編組シールド乃至テープ状のものであって、耐摩耗性を奏する接地用金属編組体が設けられているものもある。このような加熱ケーブルは、特定の用途に合わせて適当な長さに切断して利用できるようになっており、切断した後でプラグに接続されるようになっている。
加熱ケーブルに用いる従来の電気接続プラグでは、当該ケーブルのプラグへの接続に先立って、電極から導電性ポリマーを剥がす必要がある。そのような電気接続プラグは米国特許第5,002,501号（Tucker）と同第5,004,432号（Tucker）が開示するところである。ポリマーを剥がすのは簡単ではなく、特殊工具が必要で、電極がきれいに剥き出した状態にすることができないこともあって、プラグとの接続を良好なものとすることができない。それに、ポリマーを剥がしてプラグに組付けるのに要する時間も非常に長くかかる。米国特許第5,252,081号（Hart）には、ケーブルのプラグへの接続に先立って電極を剥き出しにする必要のないプラグが開示されている。即ち、電極との接続は、絶縁ジャケットと導電性ポリマーとを貫通して電極を接触する穿刺手段で行うようになっている。しかし、接触を適切なものとするには、ネジの如くの穿刺手段を確実に締め付ける必要がある。それに、ネジが電極と直接接触して、ポリマーや電極がクリープや劣化を起こしても、良好な接続を保つようにするためには、寸法許容範囲内に確実に収めることが重要となっている。
発明の趣旨
本願発明者等は、電極からポリマー製絶縁材を剥がさなくても、また、絶縁材を貫通して電極と確実に接触するネジやその他の手段を用いなくとも、電線に対して容易に、しかも、信頼性よく接続することができる知見を得た。本発明を利用すれば、電線をプラグに挿入し、切断機素を例えば９０度廻すことで囲繞しているポリマーを除去して電極と電気接点との接触を確実にし、かくて、電線をロックすることで応力緩和を適切にすることができる。従って、第一面での本発明は、条片状の第１電極と同じく条片状の第２電極とからなり、この第１及び第２電極がポリマーにより互いに隔離した状態で囲繞されている電線を電力取出し口に接続する電気接続プラグであって、
（Ａ） (1)電線を受け入れるスロットを有する第１ハウジング部材と、(2)第２ハウジング部材とからなり、この第１及び第２ハウジング部材が合体位置と分離位置との間を相対移動自在となっているハウジングと、
（Ｂ） 電力取出し口の一方のソケットに挿入するに適した第１条片を有する第１接点部材と、
（Ｃ） 電力取出し口の他方のソケットに挿入するに適した第２条片を有する第２接点部材と、
（Ｄ） 前記第1ハウジング部材内に位置決めされていて、(1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)該空洞と連通して、電線を受け入れる前記スロットと調心されている壁における開口と、(3)前記壁の内表面に設けられて、前記第１条片と電気接続されるようになっている第１電極接点部と、(4)前記壁の内表面に設けられて、前記第２条片と電気接続されるようになっている第２電極接点部とを有する切断モジュールと、
（Ｅ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口を介して前記空洞内に電線を挿通して回転させると、前記空洞内において開位置から閉位置へと回転する切断機素とからなり、前記回転で、(a)前記穿刺手段が先ず前記第１及び第２電極間においてポリマーを貫通し、(b)次に前記ポリマーの端部が前記両電極から分離し、(c)かくて前記第１電極を前記第１電極接点部と物理的に接触させる一方、前記第２電極を前記第２電極接点部と物理的に接触させるように構成してなる電気接続プラグを提供するものである。
また、本願発明者等は、第一面での本発明について説明した電気接続プラグの一部である特定の構成部品は、コネクタやその他の装置の一部として、或いは、それ自体だけでも有用なものであるとの知見を得た。例えば、本願発明者等は、切断モジュールと切断機素とが、例えばポリマーの如くの絶縁材を、絶縁電線を含む電線などから剥ぎ取る工具として利用できるとの知見を得た。従って、第二面での本発明は、ポリマーにより囲繞された条片状の第１電極からなる電線からポリマーを剥がす工具であって、
（Ａ） (1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)該壁に形成されて該空洞と連通する電線を受け入れ用の開口とを有する切断モジュールと、
（Ｂ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口に電線を挿通して回転させると、前記穿刺手段をポリマーに貫通させ、その後に前記ポリマーの端部が前記電極から分離するように前記空洞内で回転する切断機素とからなる工具を提供するものでもある。
切断モジュールと切断機素とは、二本かそれ以上の電線間での電気接続を行うコネクタに利用することもできる。従って、第三面での本発明は、第１ポリマーにより隔離囲繞されている第１及び第２電極を有する第１電線の端部を、同様に第２ポリマーにより隔離囲繞されている第３及び第４電極を有する第２電線の端部に接続するコネクタであって、
（Ａ） (1)電線を受け入れるスロットを有する第1ハウジング部材と、(2)第２ハウジング部材とからなり、この第１及び第２ハウジング部材は(a)合体位置と分離位置との間を相対移動自在であり、(b)合体させると、第２電線を受け入れる開口を形成するハウジングと、
（Ｂ） 該ハウジング内において前記第１電極を前記第３電極に接続する第１接続手段と、
（Ｃ） 前記ハウジング内において前記第２電極を前記第４電極に接続する第２接続手段と、
（Ｄ） (1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)該空洞と連通して、電線を受け入れる前記スロットと調心されている壁における開口と、(3)前記壁の内表面に設けられて、前記第１接続手段と電気接続されるようになっている第１電極接点部と、(4)前記壁の内表面に設けられて、前記第２接続手段と電気接続されるようになっている第２電極接点部とを有する切断モジュールと、
（Ｅ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)前記第１ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口を介して前記空洞内に前記第１電線を挿通して回転させると、(a)前記穿刺手段が先ず前記第１及び第２電極間において前記第１ポリマーを貫通し、(b)次に前記第１ポリマーの端部が前記両電極から分離し、(c)かくて前記第１電極を前記第１電極接点部と物理的に接触させる一方、前記第２電極を前記第２電極接点部と物理的に接触させる切断機素とからなるコネクタをも提供するものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の電気接続プラグの概略斜視図。
図２と図３は、本発明の電気接続プラグのハウジングの構成部品をそれぞれ示す概略斜視図。
図４は、本発明の電気接続プラグの切断モジュールの一部を示す概略斜視図。
図５は、本発明の電気接続プラグのハウジングの構成部品を示す概略斜視図。
図６は、本発明の電気接続プラグの切断機素の構成部品を示す概略斜視図。
図７は、図６に示した切断機素の平面図。
発明の詳細な説明
本発明の電気接続プラグは、電線を例えば壁面設置コンセントの如くの電力取出し口に接続するようの工夫されている。電線としては、加熱ケーブル、電力ケーブルないしコード、接地パワーリード線、或いは、その他の電線であってもよい。本発明のプラグと利用するのに適した加熱ケーブルとしては、条片状の第１及び第２電極と、両電極間で並列接続されたポリマーを有する複数の抵抗加熱素子と、両電極と加熱素子を囲繞する少なくとも一つの絶縁ジャケットとからなるものが挙げられる。絶縁ジャケットは、ポリマー編組体やポリマー製テープなどが利用できるものの、連続したポリマー層の形をした一般にポリマー製である。一部の用途によっては、ポリマー製絶縁ジャケットが、例えばポリエステル製テープや、アルミ化ポリエステルのようなメタライズドテープの如くの別の層で囲繞されていることもある。加熱ケーブルには、通常、接地用金属編組体が所望によって備わっているものもあり、その場合接地用金属編組体は絶縁ジャケットと、もし利用されている場合では前記別の層をも囲繞している。接地用金属編組体は加熱ケーブルを接地接続させることができるのみならず、加熱ケーブルに対して機械的強度と耐摩耗性を持たせている。このように接地用金属編組体が用いられている場合では、金属線を編組した組織をしているのが通常であるが、可撓性が問題に成らないような用途では、鞘や金属テープの如くのその他の金属層を利用することも可能である。従って、本明細書において用いる「接地用金属編組体」なる用語は、編組されていない金属層をも含むものとしている。一部の用途では、接地用編組体そのものが絶縁ジャケットで覆われて、加熱ケーブルに対環境絶縁性と電気絶縁性とを持たせたものもある。特に適当な加熱ケーブルとしては、電極が電線からなり、加熱素子がＰＴＣ（正の抵抗温度係数）特性の挙動を示す導電性ポリマー組成物から成る自己調温型線形ヒーターであって、この種のヒーターは米国特許第3,858,144号（Bedard et al）、同第3,861,029号（Smith-Johannsen et al）、同第4,017,715号（Whitney et al）、同第4,242,573号（Batliwalla）、同第4,334,148（Kampe）号、同第4,334,351号（Sopory）、同第4,426,339号（Kamath et al）、同第4,459,473号（Kamath）、同第4,574,188号（Midgley et al）、同第5,111,032号（Batliwalla et al）、及び国際出願公開公報WO91/17642号（レイケム社出願、1991年11月14日公開）などに開示されている。一般に加熱ケーブルは二つの面を有し、断面形状がほぼ矩形となっているのが通常ではあるが、円形、楕円形、長円形などのその他の幾何学的形状を呈していてもよい。
別の面では、本発明は、電線からポリマーを剥離する工具をも提供している。その場合での電線としては電気接続プラグに用いる電線と同一であってもよいが、電極が一本でポリマー、一般には絶縁ポリマーで囲繞されている電線とかのその他の電線であってもよい。
また別の面では、第１及び第２電線との間で電気接続を行うコネクタも提供されているが、この場合での第１電線としては、第１及び第２電極があって、両者が第１ポリマーで隔離した状態で囲繞されているものであり、第２電線としては、第３及び第４電極があって、両者が第２ポリマーで隔離した状態で囲繞されているものである。これら第１及び第２電線は、電気接続プラグに用いる電線と同一であってもよい。それに、一方か、または両方に接地用金属編組体が備わっていてもよい。
プラグは、合体したり、分離できる第１及び第２ハウジング部材からなるハウジングを備えている。分離した状態では、両ハウジング部材は互いに別々のものになっているか、または、単にヒンジで連結されていてもよい。合体した状態では、両ハウジング部材は直接、または、ガスケットの如くのシール部材を介して間接的に互いに接触している。合体した状態での両ハウジング部材は、例えばストラップや、ラッチ、バネ型クランプ、ブラケット、一本かそれ以上のネジ、一体型スナップの如くの何れかの締結手段で合体状態が保持されている。この締結手段としては、両ハウジング部材が互いに分離されたり、プラグが再使用できるようにするために、取外し自在（解放自在、開放自在、移動自在も含む）となっていてもよい。好ましい実施の形態では、この締結手段は、電線の挿通後に締め付けると、良好な電気接続が達成されると共に、それが維持されるのを保証するネジで構成している。
第１ハウジング部材は、種々の目的のためにリブまたはボスなどで多室に区画されているか、名目上そのようになっている単一の部品である。この第１ハウジング部材の一端には電線が挿入されるスロットがあり、このスロットは電線に合わせた形状を有していると共に、電線の挿入を容易にするために当該電線（接地用金属編組体や外部絶縁ジャケットのない状態）よりも僅かだけ大きい寸法を有している。この第１ハウジング部材は、切断モジュールと歪み緩和手段のみならず（一般に両方とも一つの室）、回路遮断装置、信号インジケータ、ヒューズ、その他の素子類など（これらは一般にもう一つの室）をも収容し得るほど大きなものである必要がある。
第２ハウジング部材も多室に区画されている単一の部品ではあるが、互いに分離した二つかそれ以上の部分からなる。好ましい実施の形態では、この第２ハウジング部材は、第１及び第２接点部材のみならず、その他の電気部品（例えば、回路遮断装置、信号インジケータ、ヒューズ）を収納する第１部分と、閉位置に設定されると切断機素の凹所に係合する内表面上のロックバーからなる第２部分とで構成されている。第１部分は、電線を接続する前から第１ハウジング部材に永久に固着されている場合が多く、第２部分は取外し、取替えができるようになっている。
第１ハウジング部材の内部には、壁を有する空洞のある切断モジュールが設けられている。好ましい実施の形態では、この壁には弧状の凹形内表面があり、この表面に空洞と連通する開口が電線を受け入れるスロットに対峙する状態で形成されている。切断モジュール内には、切断用楔片からなる切断機素が取り付けられている。切断用楔片としては、前記壁の内表面と補完関係の形状をした弧状の凸形外表面を有しているのが望ましい。ポリマーを突き刺すのに適した穿刺手段はこの切断用楔片の一部をなしており、穿刺手段と切断用楔片とは一体形成されていてもよく、或いは別部品からなるものであってもよい。切断用楔片は空洞内で開位置から閉位置、好ましくは特異な閉位置へと回転できるようになっており、電線を開口に挿入してこの回転機素を回転させると、この回転で穿刺手段が先ずポリマー（前記第１及び第２電極間の部分）を貫通し、次に前記ポリマーの端部が両電極から分離するようになる。回転角度としては適当な角度であってもよいが、大抵の場合では開位置から閉位置までの回転角度を９０度とするのが望ましい。この回転をはかどらせるためには、切断機素は、例えばネジ廻しとかの、電線に作用するトルクを増大させるレバーが係入し得る凹所が備わっているものであってもよい。この凹所は、切断機素が完全に閉位置に設定されたことを確実にするためにも、第２ハウジング部材上のロックバーと合わせてあってもよい。切断用楔片には凸形の内表面があって、当該楔片の厚みが穿刺手段から離れる方向に増大するようになっているのが望ましい。そのようにすれば、穿刺手段がポリマーを突き刺すと、そして楔片が切断機素の回転によりポリマーに食い込むと、段々増加する力が作用することになる。好ましいものとされているように切断用楔片が三角形状で、穿刺手段がその三角形状の一つの頂点を占めているのであれば、段々増加した幅を有する楔片が回転時にポリマーに食い込んで、ポリマーの両電極からの分離を促進する一方、両電極を分離した状態に保持することができる。穿刺手段と好ましくは切断用楔片とは、電気絶縁性を有しているのが望ましい。切断用楔片の形状としては、両電極とポリマーの硬さの関係に応じて適宜選択し得る。両電極からポリマーを剥脱させるに当たっては両電極が切断されるようなことがないようにするのが必要である。好ましい実施の形態では、穿刺手段は、３０〜６０度、好ましくは４０〜５０度、例えば４５度の角度を有している。この角度は、図７に示すように凹所の中心線と穿刺手段の内側半径からの接線との交点がなす余角により定まる。また、切断用楔片は弧状リブを有し、この弧状リブが当該楔片の凸形外表面に設けられていて、切断機素が閉位置へと回転されるにつれて、両電極を分離状態に保つような構成をしていてもよい。このリブとしては、切断用楔片の外表面の高さ方向にどこへ設けてもよいが、穿刺手段と目線の合う高さ位置に設けるのが望ましい。ポリマーの端部分は例えば導電性ポリマー層と絶縁性ポリマー層とかの複数の材料からなるものであってもよいが、それはさておき、切断用楔片と切断モジュールの壁が形成する空洞内に保持されているのが望ましい。
電線をプラグに挿通すると当該電線との電気接続がなされるようにするのが重要である。そのためのプラグは、電力取出し口の一方のソケットに挿入するに適した第１条片からなる第１接点部材と、電力取出し口の他方のソケットに挿入するに適した第２条片からなる第２接点部材とを備えている。これら第１及び第２条片は第２ハウジング部材に設けられていて、当該第２ハウジング部材の壁部を貫通して突き出ている。切断モジュールの壁の内表面には第１電極接点部があって、この第１電極接点部が電線、半田、金属片ないしその他の手段を介して第１接点部材と電気接続されている。また、第２電極接点部もこの切断モジュールの壁の内表面に設けられていて、電線、半田、金属片ないしその他の手段を介して第２接点部材と電気接続されている。これら第１及び第２電気接点部は、何れも黄銅、銅、或いはその他の金属からなる端子の形をとっており、ネジ、接着剤、タック、或いはその他の手段で壁の適当な位置に取り付けられるようになっている。第１及び第２電極接点部は互いに絶縁されていると共に、第１及び第２電極の隔離距離よりも僅か小さい距離だけ物理的にも隔離されている。切断機素を空洞内で回転させると、ポリマーの端部分が電極から分離した後に、その回転により第１電極が第１電極接点部と物理的に接触し、第２電極が第２電極接点部と接触するようになる。切断用楔片があることから、電極を分離したままにすることができ、切断モジュールの壁に対する切断機素の力で第１及び第２電極を対応する電極接点部と接触させたままにすることができる。
特に、プラグには付加的な機能と安全性のために別の電気部品が備わっているのが望ましい。したがって、好ましい実施の形態では、第１接点部材と第２接点部材とにヒューズを電気接続している。１２０ボルト用プラグに適当なヒューズとしては、「Picofuse 7A/125V」なる商標でクーパーインダストリーズ社のバスマン部門から販売されている７アンペア・１２５ボルト定格のものが挙げられる。また、第１電極接点部と第２電極接点部とは回路遮断装置に接続されているのが望ましく、当該回路遮断装置としては接地型回路遮断器（GFCI, ground fault circuit interrupter）または機器保護用接地型回路遮断器（GFEPCT, ground fault equipment protection circuit interrupter）などが挙げられる。５mA定格のGFCIは、対人電気ショック防止が望まれている場合に利用し、８mA定格のGFEPCIは、装置類の保護が望まれている場合に利用することができる。特に望ましいのは、タワースイッチ社から販売されているヒューズ取替えの必要がないGFEPCI（カタログ番号３０３３）である。また、例えば信号灯の如くの信号インジケータを、種々の目的のために例えばヒューズやその他の部品に接続して、例えばプラグに電気が入っているかどうか、または、ヒューズが外れているかどうかを表示させるようにしてもよい。
時として、ケーブルに接地用金属編組体が備わっており、この場合での好ましい実施の形態でのプラグには、電力取出し口の接地用ソケットに係入し得る第３条片と、例えば編組体の如くの接地機素を設ける接地接点部が備わっている。この接地接点部は、空洞の外側であって、スロットの近傍において切断モジュール内に設けてもよく、電線、半田、金属片またはその他の手段で第３接点部材と電気接続した金属製クリップないしその他の取付け手段で構成してもよい。使用に当たっては、接地用金属編組体を電線の一端で折り返して捻ってテールに形成する。その後電線をプラグに差し込んで空洞内に臨ませる。このテールはクリップに挿入するか、或いはそれに取り付けて、電気的のみならず、物理的に連結する。
プラグの大部分の実施の形態においては、歪み緩和手段も設けられている。電線をプラグに接続するに当たっては、当該電線がプラグから容易に引き抜かれてしまうようなことがないように、電線が充分な力で保持されているのが重要である。一般に、少なくとも２５ポンド（１１．４キロ）、好ましくは少なくとも３０ポンド（１３．６キロ）、特に少なくとも３５ポンド（１５．９キロ）の「引抜き力」が通常の用途で必要となっている。この引抜き力は、例えば１５．９キロ（３５ポンド）の既知重量の錘を電線の一端に、それと一直線をなすように一分間吊るす（プラグへの挿入後）試験を行うことで求めることができる。この試験の際、このように一分間負荷をかけた後に錘を外して、電線がプラグからスリップしたかどうか、或いは切断ないし断線したかどうかを判断することで判定できる。損傷ないしスリップの痕跡が見られない場合、引抜き力は少なくとも既知重量以上はあるとみなすことができる。歪み緩和手段は、電線をプラグに接続した後に適当な引抜き力が発生できるようにしている。好ましい実施の形態では、この歪み緩和手段は、リブの形をした第１歪み緩和素子と、タブの形をした第２歪み緩和素子とで構成されている。第１歪み緩和素子は、第１ハウジング部材の一部であり、スロットの背後において当該スロットと直線状にほぼ隔離して配置されているから、挿入された電線は第２ハウジング部材がなくてもスロットの縁部とリブとの両方に接触する。第２歪み緩和素子は第２ハウジング部材の第２部分の一部、好ましくは第２ハウジング部材の第２部分の一部であって、この第２ハウジング部材を第１ハウジング部材と合体させると、スロットに隣接して臨むと共に、当該スロットを少なくとも部分的に覆うように構成されている。これにより、電線をスロットに挿通し、第２ハウジング部材を第１ハウジング部材と合体させると、電線はスロットと第２歪み緩和素子（例えば、タブ）と第１歪み緩和素子（例えば、リブ）との間で蛇行した状態で延在することになる。好ましい実施の形態では、リブはほぼＵ字形をなして、電線挿入用スロットを備えた溝を形成している。
本発明の第二面での工具は、前述したように切断モジュールと切断機素とで構成されている。一つかそれ以上の部材から成るハウジングがある。
本発明の第三面では、主としてプラグについて前述した構成部品を利用して、例えば加熱ケーブルの如くの第１電線と第２電線とを電気接続することができる。第１及び第２電線は、接続の型式に応じては同一種の電線であってもよい。コネクタのハウジングは、第１及び第２ハウジング部材を互いに合体させると、別の第２電線を受け入れる開口を備えている。三本かそれ以上の電線を接続する場合では、もう一つの開口があってもよい。第１ハウジング部材としては、第２電線を受け入れる第２スロットがあってもよい。接続の型式によっては、この第２スロットは、第１電線用スロット（即ち、第１スロット）とは隔てた第１ハウジング部材の反対側の端部にあってもよいし、または、第１スロットを含む側とは直交する側部にあってもよい。必要に応じてもっとスロットを持たせてもよい。
第１電線の第１電極は、第１接続手段を介して第２電線の第３電極と電気接続し、第１電線の第２電極は第２接続手段を介して第２電線の第４電極と電気接続する。第１及び第２接続手段は両方ともハウジング内、一般には第１ハウジング部材内に設けられており、クリンプとか、端子ブロック、或いは絶縁型可動コネクタ（ＩＤＣ、insulation displacement connector）などの如くの適当な素子からなるものであってもよい。接地接続に適した接続手段も設けられている。それぞれ一つの切断モジュールと切断機素を用いているものの、コネクタにはそれぞれ二つかそれ以上の切断モジュールと切断機素を用い、それぞれを挿入した対応する電線から絶縁材を剥脱させるのに用いてもよい。
コネクタの正確な形状、電線の種類、コネクタでの接続の型式にもよるが、接続の形態としては、二本の加熱ケーブル間での接続、加熱ケーブルと電力線との接続、加熱ケーブルと二本の他の加熱ケーブルとのＴ字形接続、四本の加熱ケーブルを接続するクロス接続、加熱ケーブルを別の加熱ケーブルに接続すると共に、電力線とも接続する電力供給接続、電力線を加熱ケーブルのみならず、他の二本の加熱ケーブルとも接続するＴ字形電力供給接続などがあげられる。
プラグや工具、それにコネクタのハウジング部材と切断モジュールと切断機素とその他の構成部品などは、絶縁性金属またはセラミック材で構成されていてもよいが、特定の素子に形状を定めて、ＵＬ７４６Ｃに規定の試験法で測定した場合での衝撃強度が少なくとも５フィートポンドであるポリマーで構成するのが望ましい。また、望まれている使用条件や利用する電線の種類に応じては、プラグないし工具の異なった構成部品を異なった材料で構成してもよく、例えばハウジング部材と切断モジュールをポリマー製とするが、切断機素をセラミック製とすることも可能である。好ましいポリマーとしては、軽量で、射出成形法やトランスファー成形法、或いは類似の加工法で成形でき、規定の間欠使用温度や連続使用温度にも耐えられるものが望ましい。これにかなった適当なポリマーとしては、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、硫化ポリフェニール、酸化ポリフェニール、或いはその他のエンジニアリングプラスチック材が挙げられる。適当な充填物や安定剤があってもよい。プラグないし工具の衝撃強度を高めるには、リブやボスの如くの内部構成部品と溝の如くの外部構成部品を種々の構成部品の設計に組み込んでもよい。
切断モジュールと切断機素とは互いに補完関係のある弧状表面を有しているものと説明したが、回転自在ではなくて、軌道に沿って摺動し得る楔状の切断機素を用いて、電極からポリマーを剥脱させるか、適当な電気接続が達成されるかの何れか一方、または両方がなされるようにしてもよい。
添付図面を参照しながら本発明を詳述するが、図１は、完全に組み立てられた状態での本発明の電気接続プラグ１を斜視図で示している。ハウジング３は、第１ハウジング部材５と、ネジ（図示せず）で互いに連結した第２ハウジング部材の第１部分７と同第２ハウジング部材の第２部分９とからなる。スロット２３には電線１１が挿入されている。第１接点部材１３、第２接点部材１５、第３接点部材１７などは図示のように条片の形をしている。
図２と図３とは、第１ハウジング部材５を斜視図で示している。図２において分解状態で示したものは第２ハウジング部材の第２部分９である。第１ハウジング部材５には二つの室１９、２１が形成されている。第１室１９は、例えば図示しないGFEPCIとヒューズの如くの必要な電気部品を収納し得るほど広い。第１室１９にある開口は、その他の種々の部品を挿入するためにある。例えば、信号灯は開口５３に、リセットボタンは開口５５にそれぞれ臨ませることができる。第２室２１にはスロット２３と切断モジュール２５とがある。切断モジュール２５内には空洞２７があり、この空洞は壁２９における弧状の凹形内表面と，スロット２３に対峙する開口３１とにより形成されている。第１電極接点部３３はこの壁２９の頂部にあって、一部分が空洞２７内へと折り曲げられている。切断機素３７は図２では開位置にあるものとして図示されており、この状態では凹所３９はスロット２３と直交しているが、図３に示すように閉位置にあると前記凹所３９はスロット２３と連通している。切断機素３７が閉位置にあると、切断機素３７は、電線から剥脱したポリマーを収容するポケット４１を形成する。接地用リード線を収容するポケット４５と接地接点部４３もこの切断モジュール２５にある。リブよりなる第１歪み緩和素子４７が、スロット２３の近傍ではあるが、それより隔てたところに設けられている。図２において第２ハウジング部材の第２部分９に設けられているものはタブよりなる第２歪み緩和素子４９である。例えばネジの如くの締結手段５１で、第２ハウジング部材の第２部分９を第１ハウジング部材５の第２室２１に取り付けることができる。
図４は、切断機素３７のない状態での切断モジュール２５を示している。空洞２７、開口３１、それに弧状の凹形内表面を有する壁２９が示されている。また、第１電極接点部３３、第２電極接点部３５、接地接点部４３も図示されている。
図５は、第２ハウジング部材の第２部分９の内部を示している。第２歪み緩和素子４９とロックバー５７とが図示されている。
図６と図７とは、凹所３９を有する切断機素３７を示している。切断用楔片５９はほぼ三角形状を呈していて、この三角形の一つの頂点に対応する個所に穿刺手段６１を有していると共に、凸形内表面６３を有している。凸形外表面６５は、弧状凹形表面を有する壁２９と補完関係の形状をしている。この切断モジュール２５には装填ピン６７が挿入できるようになっていて、切断機素３７がピン６７を中心として回転する。この切断用楔片における角度Ａは４０度であり、凹所３９の中心線と穿刺手段６１の内側半径からの接線とがなす交点での余角として示してある。
特定の好ましい実施の形態について本発明を詳述したが、これは例示の都合で行ったものであり、ここでの開示内容には、本明細書全体に亙って見出される情報の適当な組合わせが含まれている。特定の実施の形態もしくは図面において特定の特徴が開示されているとすれば、当該特徴などは、別の特徴と組み合わさって、或いは、本発明において別の図面において拡張利用することができるものである。
Claims (14)
- 条片状の第１電極と同じく条片状の第２電極とからなり、この第１及び第２電極がポリマーにより互いに隔離した状態で囲繞されている電線を電力取出し口に接続する電気接続プラグであって、
（Ａ） (1)電線を受け入れるスロットを有する第１ハウジング部材と、(2)第２ハウジング部材とからなり、この第１及び第２ハウジング部材が相対移動することによって両者が合体した状態と分離した状態とになり得るハウジングと、
（Ｂ） 電力取出し口の一方のソケットに挿入するに適した第１条片を有する第１接点部材と、
（Ｃ） 電力取出し口の他方のソケットに挿入するに適した第２条片を有する第２接点部材と、
（Ｄ） 前記第１ハウジング部材内に位置決めされていて、(1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)前記壁に設けられた開口であって、前記空洞と連通するとともに、前記スロットに対峙し前記電線を受け入れる開口と、(3)前記壁の内表面に設けられて、前記第１条片と電気接続されるようになっている第１電極接点部と、(4)前記壁の内表面に設けられて、前記第２条片と電気接続されるようになっている第２電極接点部とを有する切断モジュールと、
（Ｅ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口を介して前記空洞内に電線を挿通して回転させると、前記空洞内において開位置から閉位置へと回転する切断機素とからなり、前記回転で、(a)前記穿刺手段が先ず前記第１及び第２電極間においてポリマーを貫通し、(b)次に前記ポリマーの端部が前記両電極から分離し、(c)かくて前記第１電極を前記第１電極接点部と物理的に接触させる一方、前記第２電極を前記第２電極接点部と物理的に接触させるように構成してなる電気接続プラグ。 - 請求項１に記載のものであって、(1)切断機素が、当該切断機素の回転をはかどらせるレバーを受け入れるに適した凹所からなり、また、(2)第２ハウジング部材がロックバーを備えており、このロックバーは内表面に設けられていて、切断機素が閉位置にあると前記凹所に係入することよりなる電気接続プラグ。
- 請求項２に記載のものであって、前記第２ハウジング部材が、互いに別々になっている第１及び第２部とからなる電気接続プラグ。
- 請求項３に記載のものであって、前記第２ハウジング部材の前記第２部がロックバーを備えている電気接続ブラグ。
- 請求項３に記載のものであって、前記スロットを介して挿入された前記電線に対する歪み緩和手段を設けてなる電気接続プラグ。
- 請求項１から５までの何れか一項に記載のものであって、第２電極接点部と第２電極接点部とが回路遮断装置と電気接続されている電気接続プラグ。
- 請求項６に記載のものであって、前記回路遮断装置が、接地型回路遮断器および機器保護用接地型回路遮断器の何れか一方である電気接続プラグ。
- 請求項１から７までの何れか一項に記載のものであって、ヒューズを第１接点部材と第２接点部材とに電気接続してなる電気接続プラグ。
- 請求項１から８までの何れか一項に記載のものであって、接地接点部を設け、これに接地機素を置いてなる電気接続プラグ。
- 請求項１に記載のものであって、前記電線は、
（Ａ） 条片状の第１及び第２電極と、
（Ｂ） 前記電極間で並列接続された複数の抵抗加熱素子と、
（Ｃ） 前記電極と前記抵抗加熱素子とを包み込む絶縁ジャケットと、
で構成された加熱ケーブルである電気接続プラグ。 - 請求項１０に記載のものであって、前記電線は、編組シールドまたはテープ状の接地用金属層を更に備えている電気接続プラグ。
- 請求項１に記載のものであって、前記穿刺手段は電気絶縁材料でなる電気接続プラグ。
- 第１ポリマーにより隔離囲繞されている第１及び第２電極を有する第１電線の端部を、第２ポリマーにより隔離囲繞されている第３及び第４電極を有する第２電線の端部に接続するコネクタであって、
（Ａ） (1)電線を受け入れるスロットを有する第１ハウジング部材と、(2)第２ハウジング部材とからなり、この第１及び第２ハウジング部材は(a)相対移動することによって両者が合体した状態と分離した状態とになり、(b)合体させると、第２電線を受け入れる開口を形成するハウジングと、
（Ｂ） 該ハウジング内において前記第１電極を前記第３電極に接続する第１接続手段と、
（Ｃ） 前記ハウジング内において前記第２電極を前記第４電極に接続する第２接続手段と、
（Ｄ） (1)弧状に広がった凹形内表面を有する壁が形成する空洞と、(2)前記壁に設けられた開口であって、前記空洞と連通するとともに、前記スロットに対峙し前記電線を受け入れる開口と、(3)前記壁の内表面に設けられて、前記第１接続手段と電気接続されるようになっている第１電極接点部と、(4)前記壁の内表面に設けられて、前記第２接続手段と電気接続されるようになっている第２電極接点部とを有する切断モジュールと、
（Ｅ） (1)前記切断モジュールに収まり、かつ、(2)(a)前記壁の内表面と補完関係形状の弧状に広がる凸形外表面と(b)前記第１ポリマーを貫通するに適した穿刺手段とを備えてなる切断用楔片からなり、(3)前記開口を介して前記空洞内に前記第１電線を挿通して回転させると、(a)前記穿刺手段が先ず前記第１及び第２電極間において前記第１ポリマーを貫通し、(b)次に前記第１ポリマーの端部が前記両電極から分離し、(c)かくて前記第１電極を前記第１電極接点部と物理的に接触させる一方、前記第２電極を前記第２電極接点部と物理的に接触させる切断機素とからなるコネクタ。 - 請求項１３に記載のものであって、前記第１電線および第２電線は加熱ケーブルであるコネクタ。
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