JP5822735B2 - 防水機能付きスプリングコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電気的接続に用いるコネクタであって水滴の侵入を防ぐ構造の防水機能付きスプリングコネクタに関する。

例えば医療現場で用いられる点滴装置等の医療機器において電気的接続を確保するスプリングコネクタには、薬剤等の液体が機器内部に侵入するのを防止する防水機能が求められる。下記特許文献１は、経肺投薬装置の回路基板とカートリッジとを電気的に接続する防滴コネクタを開示する。この防滴コネクタは、「ハウジング１の取付孔２内に圧入して嵌着固定される中空の胴体ピン１１と、この胴体ピン１１内に往復動可能に挿入される可動ピン１２と、これら胴体ピン１１の内底面と可動ピン１２の底面との間に介在されるコイルばね１７とを備え」（特許文献１の段落［００２０］）、可動ピン１２の側面の嵌合溝１６に防滴カバー２０（シリコンゴム等）をきつく密嵌させた構造である（同文献段落［００２７］）。

特開２００７−１７３０７３号公報

特許文献１の防滴コネクタでは、「可動ピン１２の底面を１０〜３０°の角度で傾斜させ、この底面にコイルばね１７を圧接して胴体ピン１１の内周面と可動ピン１２の周面とを接触させるので、接触を確実化してきわめて良好な導電性や低抵抗化を得ることができる」（同文献段落［００３２］）としている。しかし、既述のように特許文献１の防滴コネクタでは可動ピン１２の側面の嵌合溝１６に防滴カバー２０がきつく密嵌されているため、可動ピン１２の底面が傾斜していても防滴カバー２０により可動ピン１２の傾動が阻害され、胴体ピン１１の内周面と可動ピン１２の周面との接触の確実化（ひいては対象物同士の接触の確実化）が実際には難しいといえる。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、従来と比較して確実な接触が可能な防水機能付きスプリングコネクタを提供することにある。

本発明のある態様は、防水機能付きスプリングコネクタであり、
先端が一方の対象物との接触部である導電性チューブと、
先端が他方の対象物との接触部であって前記導電性チューブの基端の開口から突出し、基端が前記導電性チューブ内にあり、前記導電性チューブに対して摺動可能で、基端面の少なくとも一部が軸方向と垂直な面に対して傾斜した傾斜面となっている導電性ピンと、
前記導電性チューブ内に保持され、前記導電性ピンの前記傾斜面を押圧して前記導電性ピンを前記導電性チューブから突出する方向に付勢するスプリングと、
前記導電性チューブが挿入されて前記導電性チューブの側面と密着した孔部を有し、前記導電性チューブの側面から鍔状に広がる弾性部材と、
前記導電性チューブの前記弾性部材よりも基端側の側面の少なくとも一部を摺動可能に支持する孔部を有するハウジングとを備え、
前記導電性ピンの先端が対象物に接触していない状態で前記導電性ピンの先端が前記ハウジングの前記孔部から突出可能である。

前記導電性チューブの側面と前記ハウジングの前記孔部の内面とにそれぞれ凸部が設けられ、当該凸部同士の係合により、前記導電性チューブの先端の突出量の最大値が規制されてもよい。

前記導電性チューブの前記凸部は基端側に向けてテーパー状に小径化されたテーパー部を有し、前記導電性チューブを基端側から前記ハウジングの前記孔部に挿入可能であってもよい。

前記ハウジングの前記孔部は、前記導電性チューブの基端側から順に小径孔部と大径孔部とが連なったものであり、
前記導電性チューブは、前記小径孔部内に位置する又は延在する小径部と、前記大径孔部内に位置する又は延在する大径部とを有し、
前記導電性ピンの先端が前記孔部から非突出状態になるまで押し込まれたときに、前記導電性チューブの前記大径部の一部が前記大径孔部内に留まってもよい。

前記導電性チューブの先端を露出させる孔部を有し、前記導電性チューブの先端側から前記ハウジングに被せられたカバーを備え、前記導電性チューブの先端が対象物に接触していない状態で前記導電性チューブの先端が前記カバーの前記孔部から突出可能であり、
前記ハウジングと前記カバーとで前記弾性部材を前記導電性チューブの軸方向の両側から挟み込んで押圧していてもよい。

前記導電性チューブは、側面を一周する凹溝を有し、前記凹溝に前記弾性部材が嵌り込んで弾接していてもよい。

前記弾性部材が前記凹溝の全周において前記凹溝の底面及び両側面と弾接してもよい。

前記弾性部材の前記孔部の外側を囲む非弾性リングが前記弾性部材に一体に設けられ又は嵌め込まれていてもよい。

前記導電性チューブは基端がかしめ部となっていて、前記導電性ピンは基端側に前記かしめ部の内径よりも径の大きい大径部を有し、前記導電性ピンの前記大径部と前記かしめ部との係合により前記導電性チューブからの前記導電性ピンの抜けが防止されてもよい。

前記導電性ピンの先端が押されて前記スプリングが収縮したときに前記導電性ピンの基端側の側面が前記導電性チューブの内面に押し付けられてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、弾性部材を導電性チューブに対して設けていて導電性ピンには防水用に弾性部材を設ける必要がないため、導電性ピンの傾動が弾性部材に阻害されず導電性ピンを導電性チューブの内面に十分な側圧で押し付けることができ、従来と比較して確実な接触が可能な防水機能付きスプリングコネクタを実現可能である。

本発明の実施の形態１に係る防水機能付きスプリングコネクタ１の未使用状態の断面図。 同防水機能付きスプリングコネクタ１の片側接続状態の断面図。 同防水機能付きスプリングコネクタ１の両側接続状態の断面図。 互いに逆となる方向から見た同防水機能付きスプリングコネクタ１の分解斜視図。 互いに逆となる方向から見た同防水機能付きスプリングコネクタ１を適用した装置の一部分解斜視図。 本発明の実施の形態２に係る防水機能付きスプリングコネクタ２の断面図。 同防水機能付きスプリングコネクタ２の片側接続状態の断面図。 同防水機能付きスプリングコネクタ２の両側接続状態の断面図。 互いに逆となる方向から見た同防水機能付きスプリングコネクタ２の分解斜視図。 互いに逆となる方向から見た同防水機能付きスプリングコネクタ２のを適用した装置の一部分解斜視図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、各図の間で拡大、縮小の比率が異なることもある。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１
実施の形態１は、図１〜５に示される。図１は、本発明の実施の形態１に係る防水機能付きスプリングコネクタ１の未使用状態の断面図である。図２は、防水機能付きスプリングコネクタ１の片側接続状態の断面図である。図３は、防水機能付きスプリングコネクタ１の両側接続状態（使用状態）の断面図である。図４（Ａ）,（Ｂ）は、互いに逆となる方向から見た防水機能付きスプリングコネクタ１の分解斜視図である。但し、本図においてカバー８の図示を省略している。図５（Ａ）,（Ｂ）は、互いに逆となる方向から見た防水機能付きスプリングコネクタ１を適用した装置の一部分解斜視図である。但し、本図においてカバー８は防水機能付きスプリングコネクタ１から分離して示される。

防水機能付きスプリングコネクタ１は、導電性チューブ３と、導電性ピン４と、スプリング５と、絶縁性の弾性部材６と、ハウジング７と、カバー８とを備える。導電性チューブ３は、銅合金等の導電性金属体であり、一方の対象物の例示であるバッテリ１０２との接続用である（図３参照）。導電性ピン４は、銅合金等の導電性金属体であり、他方の対象物（不図示の例えば点滴装置等の医療機器）の回路基板１０１との接続用である（図２,３参照）。なお、図２,３において回路基板１０１及びバッテリ１０２の電極や導電パターンの図示は省略している。

導電性チューブ３は、基端側から順に、小径部３１と、大径部３２と、接触部３３とを有する。小径部３１の基端は開口し、かしめ部３４となっている。小径部３１の側面には凸部３５が形成される。凸部３５は、小径部３１の軸方向中間部の側面を一周する。大径部３２の側面には凹溝３６が形成される。凹溝３６は、大径部３２の軸方向中間部の側面を一周する。小径部３１の基端の開口から大径部３２の軸方向中間部に至る中空部３７が導電性チューブ３の内部空間を成す。接触部３３の先端は、球面等の凸面となっていて使用時にバッテリ１０２の電極に接触する（図３参照）。

導電性ピン４は、基端側から順に、大径部４１と、小径部４２とを有する。大径部４１は、導電性チューブ３のかしめ部３４開口の径よりも大径であって導電性チューブ３の中空部３７内で摺動可能である。大径部４１の基端面は、軸方向と垂直な面に対して傾斜した傾斜面４３となっている。小径部４２は、導電性チューブ３のかしめ部３４開口の径よりも小径であってかしめ部３４から突出する。小径部４２の先端は、球面等の凸面となっていて使用時に回路基板１０１の電極に接触する（図２,３参照）。

スプリング５は、例えばピアノ線やステンレス線等の一般的な材質で形成されたコイルスプリングであり、導電性チューブ３の中空部３７内に保持される。スプリング５の一端は導電性チューブ３の中空部３７の底面に当接する。スプリング５の他端は導電性ピン４の傾斜面４３を押圧して導電性ピン４を導電性チューブ３から突出する方向に付勢する。このとき、導電性ピン４の大径部４１と導電性チューブ３のかしめ部３４との係合により導電性チューブ３からの導電性ピン４の抜けが防止される。

弾性部材６は、例えばシリコンゴム等のゴムであり、導電性チューブ３が挿入されて導電性チューブ３の側面と密着する孔部６１を有し、導電性チューブ３の凹溝３６に嵌り込んで弾接し、導電性チューブ３の側面から鍔状に広がる。導電性チューブ３に装着する前の段階（未装着状態）において、弾性部材６の孔部６１の径は導電性チューブ３の凹溝３６の底面の径よりも小さく、孔部６１の近傍の厚みは導電性チューブ３の凹溝３６の溝幅よりも大きい。このため、導電性チューブ３に装着した段階では、導電性チューブ３の凹溝３６の全周において、孔部６１の内面は導電性チューブ３の凹溝３６の底面に弾接し、孔部６１の近傍の両面は導電性チューブ３の凹溝３６の両側面にそれぞれ弾接する。これにより導電性チューブ３が弾性部材６の孔部６１に密着して固定されて先端側からの水滴の侵入が防止される。弾性部材６は、導電性チューブ３の側面から所定距離だけ隔てた位置に、部分的に厚みが大きくなったリング状の凸部６２を両面に有する。

ハウジング７は、例えば絶縁樹脂製であり、導電性チューブ３の弾性部材６よりも基端側の側面を摺動可能に支持する孔部７１を有する。孔部７１は、導電性チューブ３の基端側から順に小径孔部７２と大径孔部７３と弾性部材側開口部７４とが連なったものである。小径孔部７２内に導電性チューブ３の小径部３１が挿通し、大径孔部７３内に導電性チューブ３の大径部３２が挿通する。なお、導電性チューブ３の大径部３２の基端側角部は面取りされていて大径孔部７３への挿入が容易となっている。弾性部材側開口部７４は、導電性チューブ３の軸方向への摺動に伴う弾性部材６の変形を妨げないように、所定の深さに渡って大径孔部７３よりも更に大径となるように形成されている。導電性ピン４の先端が対象物に接触していない状態で導電性ピン４の先端がハウジング７の孔部７１から突出する。小径孔部７２の内面には凸部７５が形成される。凸部７５は、小径孔部７２の大径孔部７３側の端部近傍において小径孔部７２の内面を一周する。ハウジング７の凸部７５と導電性チューブ３の凸部３５との係合により導電性チューブ３の先端の突出量の最大値が規制される。

カバー８は、例えば絶縁樹脂製であり、導電性チューブ３の先端を露出させる孔部８１を有し、導電性チューブ３の先端側からハウジング７に被せられている。導電性チューブ３の先端が対象物に接触していない状態で導電性チューブ３の先端がカバー８の孔部８１から突出する。ハウジング７とカバー８とで弾性部材６の凸部６２を導電性チューブ３の軸方向両側から挟み込んで押圧する。これによりハウジング７とカバー８との隙間からの水滴の侵入が防止される。

図２に示すように、接続対象物である回路基板１０１には枠状のケース１０３（例えば絶縁樹脂製）が固定されており、ケース１０３の内側に防水機能付きスプリングコネクタ１が挿入される。カバー８はケース１０３に固定されることでハウジング７に被せられる。なお、カバー８とケース１０３との間も防水構造とするが、これについては図示を省略する。

防水機能付きスプリングコネクタ１がケース１０３の内側に挿入されると、導電性ピン４の先端が回路基板１０１の電極に当接する。このとき、導電性チューブ３はスプリング５の付勢により小径部３１の凸部３５がハウジング７の小径孔部７２の凸部７５に引っ掛かる（係合する）までハウジング７の孔部７１に沿って摺動し、その後、導電性ピン４はスプリング５の付勢に抗して（スプリング５を押し縮めながら）導電性チューブ３の中空部３７を摺動して後退する。これにより、導電性チューブ３の先端の突出量が一定に制御されるとともに、回路基板１０１の電極に対する導電性ピン４の先端の接触圧が十分に確保される。また、このとき、導電性チューブ３の大径部３２の基端側がハウジング７の大径孔部７３内に留まるため、その後に図３に示すように導電性チューブ３の先端が押し込まれる際に導電性チューブ３の大径部３２がハウジング７の大径孔部７３の上端に引っ掛かることが防止される。さらに、スプリング５が導電性ピン４の基端面（傾斜面４３）を押圧することにより導電性ピン４が傾動して導電性ピン４の基端側にある大径部４１側面が導電性チューブ３の孔部３７の内面に押し付けられるため、導電性チューブ３と導電性ピン４とが確実に接触し導通する。

図２に示すように防水機能付きスプリングコネクタ１を回路基板１０１に装着した後、図３に示すようにバッテリ１０２を導電性チューブ３の先端側から装着する。カバー８にはバッテリ１０２の形状に合わせた凹部８２が形成されており、凹部８２の底面に接触するまで凹部８２に沿ってバッテリ１０２を挿入する。そうすると、カバー８の孔部８１から突出（すなわち凹部８２の底面から突出）していた導電性チューブ３は、先端がバッテリ１０２の電極に当接して押されて孔部８１の開口端（凹部８２の底面）と一致するまでスプリング５の付勢に抗して（スプリング５を押し縮めながら）後退する。これにより回路基板１０１とバッテリ１０２との電気的接続が図られる。仮に、導電性チューブ３がさらに後退しても、導電性チューブ３の大径部３２がハウジング７の大径孔部７３と小径孔部７２との段部に当接して後退が阻止されるため、導電性チューブ３のかしめ部３４が回路基板１０１に接触することによる損傷を防止することができる。

防水機能付きスプリングコネクタ１を組み立てる際には、まず導電性チューブ３の中空部３７にスプリング５及び導電性ピン４の大径部４１を挿入し、導電性チューブ３の基端をかしめ加工してかしめ部３４を形成し、三者を一体にした組立体を成す。この組立体を複数用意し、それぞれの導電性チューブ３の凹溝３６に弾性部材６の孔部６１を嵌め込み、それをハウジング７の孔部７１に挿入する（図４参照）。このとき導電性チューブ３の凸部３５の基端側がハウジング７の小径孔部７２の凸部７５と引っ掛かるが、導電性チューブ３を先端側から押してやることで導電性チューブ３の凸部３５が小径孔部７２の凸部７５を図中の上から下に乗り越える（ハウジング７が僅かに部分的に弾性変形するため）。以上により、防水機能付きスプリングコネクタ１が完成する。但しカバー８は回路基板１０１への装着時に後付けする。なお、導電性チューブ３の凸部３５が基端側に向けてテーパー状に小径化されているので、凸部３５は小径孔部７２の凸部７５を図中の上から下には比較的容易に乗り越えるが、図中の下から上には容易に乗り越えない（すなわちハウジング７の孔部７１から抜けない）。また、導電性チューブ３の凸部３５の基端側がハウジング７の小径孔部７２の凸部７５と引っ掛かった状態で導電性チューブ３の大径部３２の基端側の一部がハウジング７の大径孔部７３に入っている寸法関係とすることで、複数の導電性チューブ３をハウジング７の孔部７１に容易に仮位置決めでき、組立作業性が良い。

防水機能付きスプリングコネクタ１を回路基板１０１に装着する際には、回路基板１０１にケース１０３を取り付け固定し、ケース１０３の内側に防水機能付きスプリングコネクタ１（但しカバー８を除く）を挿入し、カバー８をケース１０３に固定する（図５参照）。

本実施の形態によれば、導電性チューブ３に弾性部材６を装着する一方、導電性ピン４には防水用の弾性部材を装着していないため、特許文献１の防滴コネクタのように防滴カバーにより可動ピンの傾動が阻害される場合と比較して導電性ピン４の傾動が自由である。このため、スプリング５に押された導電性ピン４は特許文献１の可動ピンと比較して容易に傾動して大径部４１側面が導電性チューブ３の中空部３７の内面に十分な側圧をもって接触できる。したがって、特許文献１の防滴コネクタと比較して更に確実な接触が可能で導電性や低抵抗化の点で優れた防水機能付きスプリングコネクタ１が実現される。

実施の形態２
実施の形態２は、図６〜１０に示される。 図６は、本発明の実施の形態２に係る防水機能付きスプリングコネクタ２の断面図である。図７は、防水機能付きスプリングコネクタ２の片側接続状態の断面図である。図８は、防水機能付きスプリングコネクタ２の両側接続状態（使用状態）の断面図である。図９（Ａ）,（Ｂ）は、互いに逆となる方向から見た防水機能付きスプリングコネクタ２の分解斜視図である。但し、本図においてカバー８の図示を省略している。図１０（Ａ）,（Ｂ）は、互いに逆となる方向から見た防水機能付きスプリングコネクタ２を適用した装置の一部分解斜視図である。但し、本図においてカバー８は防水機能付きスプリングコネクタ２から分離して示される。

本実施の形態では、実施の形態１と異なり、弾性部材６の孔部６１の周囲は厚肉部となっていてそこにリング状溝部６４が形成されている。そして孔部６１の外側を囲む例えば金属製の非弾性リング６３が弾性部材６のリング状溝部６４に嵌め込まれている。これにより導電性チューブ３が弾性部材６の孔部６１に密着して固定されて、防水構造を構成している。非弾性リング６３は、弾性部材６の孔部６１近傍の剛性を強める機能を有する。なお、非弾性リング６３は弾性部材６に例えばインサート成形されて一体に設けられてもよい。弾性部材６に非弾性リング６３を設けたことに伴い、導電性チューブ３の凹溝３６の深さは実施の形態１と比較して大幅に浅くなり、凹溝３６は主として弾性部材６のずれ防止に機能する。すなわち、非弾性リング６３により剛性を強めたため、防水機能は弾性部材６の孔部６１の内面と導電性チューブ３の大径部３２の側面との弾接のみで十分となっている。なお、弾性部材６の抜止めのために導電性チューブ３の大径部３２の先端にフランジ部３８が形成されている。本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、特許文献１の防滴コネクタと比較して更に確実な接触が可能で導電性や低抵抗化の点で優れた防水機能付きスプリングコネクタ２が実現される。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

１,２ 防水機能付きスプリングコネクタ
３ 導電性チューブ
４ 導電性ピン
５ スプリング
６ 弾性部材
７ ハウジング
８ カバー
３４ かしめ部
３５ 凸部
３６ 凹溝
４３ 傾斜面
７１ 孔部
７５ 凸部
１０１ 回路基板
１０２ バッテリ
１０３ ケース

Claims (10)

1. 先端が一方の対象物との接触部である導電性チューブと、
   先端が他方の対象物との接触部であって前記導電性チューブの基端の開口から突出し、基端が前記導電性チューブ内にあり、前記導電性チューブに対して摺動可能で、基端面の少なくとも一部が軸方向と垂直な面に対して傾斜した傾斜面となっている導電性ピンと、
   前記導電性チューブ内に保持され、前記導電性ピンの前記傾斜面を押圧して前記導電性ピンを前記導電性チューブから突出する方向に付勢するスプリングと、
   前記導電性チューブが挿入されて前記導電性チューブの側面と密着した孔部を有し、前記導電性チューブの側面から鍔状に広がる弾性部材と、
   前記導電性チューブの前記弾性部材よりも基端側の側面の少なくとも一部を摺動可能に支持する孔部を有するハウジングとを備え、
   前記導電性ピンの先端が対象物に接触していない状態で前記導電性ピンの先端が前記ハウジングの前記孔部から突出可能である、防水機能付きスプリングコネクタ。
2. 前記導電性チューブの側面と前記ハウジングの前記孔部の内面とにそれぞれ凸部が設けられ、当該凸部同士の係合により、前記導電性チューブの先端の突出量の最大値が規制される、請求項１に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
3. 前記導電性チューブの前記凸部は基端側に向けてテーパー状に小径化されたテーパー部を有し、前記導電性チューブを基端側から前記ハウジングの前記孔部に挿入可能である請求項２に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
4. 前記ハウジングの前記孔部は、前記導電性チューブの基端側から順に小径孔部と大径孔部とが連なったものであり、
   前記導電性チューブは、前記小径孔部内に位置する又は延在する小径部と、前記大径孔部内に位置する又は延在する大径部とを有し、
   前記導電性ピンの先端が前記孔部から非突出状態になるまで押し込まれたときに、前記導電性チューブの前記大径部の一部が前記大径孔部内に留まる、請求項１から３のいずれか一項に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
5. 前記導電性チューブの先端を露出させる孔部を有し、前記導電性チューブの先端側から前記ハウジングに被せられたカバーを備え、前記導電性チューブの先端が対象物に接触していない状態で前記導電性チューブの先端が前記カバーの前記孔部から突出可能であり、
   前記ハウジングと前記カバーとで前記弾性部材を前記導電性チューブの軸方向の両側から挟み込んで押圧している、請求項１から４のいずれか一項に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
6. 前記導電性チューブは、側面を一周する凹溝を有し、前記凹溝に前記弾性部材が嵌り込んで弾接している、請求項１から５のいずれか一項に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
7. 前記弾性部材が前記凹溝の全周において前記凹溝の底面及び両側面と弾接する請求項６に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
8. 前記弾性部材の前記孔部の外側を囲む非弾性リングが前記弾性部材に一体に設けられ又は嵌め込まれている請求項１から５のいずれか一項に記載の防水機能付きスプリングコネクタ。
9. 前記導電性チューブは基端がかしめ部となっていて、前記導電性ピンは基端側に前記かしめ部の内径よりも径の大きい大径部を有し、前記導電性ピンの前記大径部と前記かしめ部との係合により前記導電性チューブからの前記導電性ピンの抜けが防止される、請求項１から８のいずれか一項に記載のスプリングコネクタ。
10. 前記導電性ピンの先端が押されて前記スプリングが収縮したときに前記導電性ピンの基端側の側面が前記導電性チューブの内面に押し付けられる請求項１から９のいずれか一項に記載のスプリングコネクタ。

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