JPH0729502U - 電気・光複合コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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電気・光複合コネクタタ
を提供する。 【構成】 一対のコネクタアッセンブリＡ，Ｂは、有底
筒状のハウジング６ａ，６ｂを有し、該ハウジング内に
配装した断面Ｕ状をなす環状コア７ａ，７ｂと、該コア
内に装着したコイル８ａ，８ｂと、ハウジング中心部に
配装され、光ファイバ１１ａ，１１ｂを接続した光コネ
クタ口体１０ａ，１０・ｂと、各光ファイバ端に対応し
光コネクタ口体に配装され、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１３または光収
束形のレンズ１４を備えた電気・光複合コネクタであ
る。

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 Operated Vehicle)、無索式自律型無人 潜水機(Autonomous Underwater Vehicle) 、または有人潜水船(Manned Submersi ble)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２−３１４０ ５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，２ ｂ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，３ ａ，３ｂにコイル４ａ，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，３ ａ，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８ａ，８ｂを装着する。このコイル８ ａ，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３ ｂ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，１１ｂ，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７ａ，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，１０ ｂ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２０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３ ５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「ＯＮ」となってリレー３１の動作により常開リレー接点３１ａ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３ ０の励磁が切れ、ロッド２８が突出して抑え金具２３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

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。