JP4504819B2 - 高電圧コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、連結ソケットへの挿入のためのラバーコーンを伴うプラグを有する、高電圧コネクタに関するものである。かかるコネクタは、ラバーコーンプラグ機構とも呼ばれ、とりわけＸ線放射装置を高電圧発電機に接続する役割を果たす。

基本的に、３つの異なる高電圧コネクタすなわち高電圧プラグ機構が、区別されている。それらの１つ目は、Ｏ３機構として知られているものであり、これは比較的サイズが大きく、それに対応して、Ｘ線放射装置および高電圧発電機内において、大きな取付スペースを要する。さらに別の機構として、既知の機構の中で最大の直径を有する、フラットプラグ機構がある。最後に、比較的単純な構造を有し、かつ比較的小さな寸法で作製することができる、ラバーコーンプラグ機構が知られている。

しかしながら、これらラバーコーンプラグ機構の場合の１つの顕著な問題は、温度サイクルおよびそれに付随する膨張（とりわけラバーコーンの膨張）によって、プラグ機構の高電圧への耐久力が損なわれないようにするために、その温度サイクルおよびそれに付随する膨張を制御する必要がある点である。

たとえば、ドイツ特許ＤＥ１０９２０９０号には、高電圧電位を接地電位から絶縁するために、ケーブル端上で押し付けられたプラグと、高電圧消費機器の連結ソケットとの間の隙間が、連結ソケットの底部に施されたワセリンで満たされた、ラバーコーンプラグ機構が開示されている。高電圧消費機器のヒートアップの間において、かかる隙間は、その隙間に配されたワセリンが膨張するのと同じ程には大きく熱膨張しないので、超過圧力が生じ、それにより、実質的に液状のワセリンがプラグ機構のシール部分を介して外に押し出される。したがって、機構がクールダウンされた後において空気の泡が生じ、それらの泡が高電圧への耐久力を低下させる。これを回避するため、ワセリンが使用できる隙間が一時的に拡大されるように、超過圧力に対応する手段（たとえば膜で覆われた穴）が設けられている。

しかしながら、かかる手段は機構をより高コストとし、しかも、偶発的な過剰加熱が生じた際に、ワセリンが依然として漏れ出してしまい、クールダウン後に空気の泡が残される可能性も完全には排除できないので、そのようなプラグ機構は不利だと考えられる。

したがって、本発明の１つの目的は、上記で述べた種類の高電圧コネクタであって、長時間に亘って、高電圧への耐久力が高い信頼性で維持される高電圧コネクタを提供することである。

さらに、本発明は、上記で述べた種類の高電圧コネクタであって、偶発的なスパーク放電（とりわけ、コネクタ内の高電圧接触部またはピンの領域、およびその高電圧接触部またはピンに沿った個所における偶発的なスパーク放電）も少なくとも部分的に回避される、高電圧コネクタを提供することを意図している。

最後に、本発明は、上記で述べた種類の高電圧コネクタであって、比較的単純に構成することができ、コスト効率のよい手法で製造することができる、高電圧コネクタを提供することを意図している。

請求項１に規定されているように、上記の目的は、連結ソケットへの挿入のためのラバーコーンを伴うプラグを有し、挿入状態において、ラバーコーンの終端面と連結ソケットの底部との間に、ラバーコーンが熱膨張できる膨張スペースが残るように、ラバーコーンの長さが寸法決めされていることを特徴とする高電圧コネクタによって達成される。

この解決策の１つの格別な利点は、たとえ、接続された装置の動作温度の変化に起因するかなりの温度変動を含む多数回の温度サイクルを経ても、高電圧への耐久力が損なわれない点である。

この解決策のさらなる１つの利点は、高電圧コネクタを、比較的小さなサイズの構造設計で作ることができる点である。

従属請求項は、本発明のさらなる有利な実施形態を含んでいる。

請求項２および３は、膨張スペースを満たすのに用いられる好ましい媒体の規定を含んでいる。

請求項４に規定された実施形態によれば、高電圧への耐久力がさらに増強され、しかも、高電圧接触部におけるスパーク放電が防止される。このスパーク放電は、電波干渉をもたらし、ＥＭＣ（電磁互換性）を損なわせる可能性を有するものである。

最後に、請求項５に規定された実施形態によれば、多数回の温度サイクル後においてさえも、プラグが、しっかりとかつ十分な圧力をもって、連結ソケット内に嵌まり込んだ状態が実現される。

以下、図面に示された実施形態の例を参照して、本発明をさらに説明する。ただし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。

高電圧コネクタは、基本的に、プラグ１０（濃いハッチングで図示されている）と、連結ソケット２０（薄いハッチングで図示されている）とを含んでいる。高電圧ケーブル１１の端部が、プラグ１０に接続されており、一方、連結ソケット２０は、従来の手法で、たとえばＸ線放射装置といった高電圧消費機器のケーシング３０内に組み込まれている。

連結ソケット２０への挿入後、プラグ１０は、たとえば連結ソケット２０上に結合されたねじや差込ピンといった、締結機構１２によって保持される。

プラグ１０の１つの不可欠な部分は、ラバーコーン１３である。図１では、そのラバーコーン１３の下端に、高電圧消費機器への高電圧接続のための接触ピン１４および１５が配されている（連結ソケット２０内において、接触ピン１４および１５に接続された高電圧線は図示せず）。

やはり図１から見て取れるように、ラバーコーン１３の自由端と連結ソケット２０の底部との間には、膨張スペース２５が存在する。この膨張スペース２５は、少なくとも、接続された要素により現実的な動作温度まで熱せられた際の、ラバーコーン１３の軸方向の熱膨張のために、十分なスペースを提供するのに十分な深さを有する。

この膨張スペース２５は、最も単純なケースでは、空気で満たされている。しかしながら、この膨張スペース２５は、たとえば窒素等の別のガスを含んでいてもよいし、適当な場合であれば真空状態であってもよい。さらには、膨張スペース２５は、熱膨張するラバーコーン１３により圧縮されることが可能な材料で満たされていてもよい。そのような材料としては、たとえば、適当な柔らかさを有するゴム、または気泡を有するシリコーンが挙げられる。

さらに図１から見て取れるように、電位井戸２１が、膨張スペース２５の領域において、連結ソケット２０内に挿入されている。この電位井戸２１は、基本的には台皿の形状をしており、その底部には、接触ピン１４および１５のための１つ以上の開口が存在している。また、この電位井戸２１は、その周縁部により、膨張スペース２５を包囲している。電位井戸２１は、電気伝導性材料により作られており、高電圧ピン１４および１５のうちの少なくとも１つに、電気的に接続されている。

電位井戸２１は、基本的には、膨張スペース２５を遮蔽するファラデーケージとして作用する。これにより、一般的に比較的先鋭な接触ピン１４および１５に沿った、スパークオーバーすなわち絶縁破壊が防止される。このスパークオーバーは、近くに配された電気機器内に電波干渉を生じさせるかもしれず、かつ、この高電圧コネクタのＥＭＣを損なわせるかもしれない。

さらに、上記の電位井戸２１の作用により、膨張スペース２５全体したがって高電圧コネクタ自体の、高電圧下の耐衝撃性が高まる。とりわけ、そのときのラバーコーン１３の温度に依存する膨張スペースの深さが、いかなる深さの状態であっても、高電圧下の耐衝撃性が高まる。

最後に、プラグ１０にある環状の溝と、締結機構１２との間には、たとえばスプリングワッシャー等の圧縮ばね１６が配されている。ラバーコーン１３は、この圧縮ばね１６に抗しても同様に熱膨張することができる。この圧縮ばね１６は、ラバーコーン１３に、挿入位置の方向に圧縮応力を与える役割を果たす。

本発明に従う１つの高電圧コネクタの概略断面図

Claims (5)

1. 連結ソケットへの挿入のためのラバーコーンを伴うプラグを有し、挿入完了状態において、前記ラバーコーンの終端面と前記連結ソケットの底部との間にのみ、前記ラバーコーンが熱膨張できる膨張スペースが残るように、前記ラバーコーンの長さが寸法決めされていることを特徴とする高電圧コネクタ。
2. 前記膨張スペースが、前記ラバーコーンの熱膨張によって圧縮されることが可能な媒体で満たされていることを特徴とする請求項１記載の高電圧コネクタ。
3. 前記媒体が、気体、および／または気泡を有するシリコーン材料であることを特徴とする請求項２記載の高電圧コネクタ。
4. 前記連結ソケット内に電位井戸が配されており、該電位井戸が、当該コネクタの少なくとも１つの高電圧接触ピンに接続されており、少なくとも意図された使用状況下において該接触ピンにおいてスパーク放電が起こり得ない程度に、前記膨張スペースを包囲していることを特徴とする請求項１記載の高電圧コネクタ。
5. 前記プラグに作用する圧縮ばねを有し、該圧縮ばねにより、前記プラグに、挿入位置の方向に圧縮応力が与えられることを特徴とする請求項１記載の高電圧コネクタ。

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