JPH0777138B2 - 信号伝送系の密閉接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体やガスが周囲に充満している危険環境
下、要注意環境下で信号ケーブルや電気導線を気密封鎖
状態に接続する信号伝送系の密閉接続装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

原子力利用の分野においては、核燃料からの発生熱、生
成ガス、装置内圧力等、様々な計測がセンサを用いて行
われ、センサからの計測データは一般には有線方式で外
部に取り出されているが、この場合に用いる信号ケーブ
ルは装置組立上の便宜や作業性の向上、その他様々の理
由で接続装置、いわゆるコネクタを介して接続されてい
る。

ところで、周知のように、原子力発電装置には放射線の
遮蔽や冷却のために純水や軽水が冷却水として使用され
ており、前記信号導線はこれら純水等の中をパイプに覆
われた状態で導かれ、信号は外に出されている。かかる
場合、信号ケーブルや電気導線等の信号伝送系の接続部
は絶対に冷却水に触れてはならないことであり、このた
め、一般に、その信号ケーブルや電気導線の接続装置に
は冷却水の侵入を防止するための適宜の気密手段が設け
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の装置は、信号ケーブルの接続
作業とパイプの締め付け作業とを別々に行わなければな
らず、その接続装置の接続作業が繁雑になるという欠点
があった。

また接続装置が大型化してしまうという不都合があり、
それなりに取り付け取り外し作業が繁雑であった。

本発明は上記従来の接続装置の問題点を解決することを
目的としてなされたものであり、その目的は、信号ケー
ブルや電気導線（以下、電導線という）の気密的接続と
外被パイプの接続を同時に達成できる装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のような手段を
採用している。すなわち、本発明は、相互に嵌合するソ
ケットとプラグとからなる信号伝送系のコネクタであっ
て、前記ソケットとプラグの少なくともいずれか一方に
は、相互の嵌合面を気密的に密封するシールリングを備
え、また、前記ソケットとプラグの一方には軸方向に突
出する導体ピンを、他方には該導体ピンが嵌まる導体の
嵌合孔を、当該ソケットおよびプラグの形成素材と絶縁
状態に設け、更にプラグの外周面には先端側が細く基端
側に向けて順次大径となるテーパ面と、このテーパ面の
大径側端部に連接する同一直径の水平円周面とを設ける
と共に、前記テーパ面には半径方向に弾性変形が可能な
シールリングを嵌合し、一方、ソケットの内周面には、
前記シールリングをプラグの前記同一径面に向けて押し
上げるリンク押圧部と、この押し上げられたシールリン
グを求心方向に向けて挟圧変形させるリング挟圧面とを
設けたものであることをもって、問題点を解決する手段
としている。

〔作用〕

上記のように構成されている本発明は、以下に示すよう
にして接続される。電導線の一方はプラグ側の導体ピン
に、また、他方の電導線はソケット側の貫通孔端部に接
続されており、この両電導線はプラグとソケットとを嵌
合することによって即座に達成される。すなわち、プラ
グをソケットに挿入していくと、プラグ側の導体ピンは
ソケット側の嵌合孔と相対して互いに接近し、やがて導
体ピンの先端が嵌合孔の中に入り込む。この過程でプラ
グのテーパ面に嵌め込まれているシールリングはソケッ
トの内周面に設けたリング押圧部によって軸方向に押さ
れて内外径を拡大しながら該テーパ面を大径部方向に向
かって移動し、やがて同面を越え、同一直径の水平円周
面上に移動する。そして、シールリングは同水平円周面
とソケットのリング挟圧面間に挟まれた状態となる。プ
ラグ側の上記同一直径の水平円周面とソケット側のリン
グ挟圧面間の間隔はシールリングの線径よりも小さいか
ら、シールリングは変形状態となり、電導線の接続部は
外部に対して気密に閉鎖されることとなり、導体ピンも
ソケットの嵌合孔内において電導状態に接合される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明に係る密閉接続装置の構成が示されて
いる。この密閉接続装置はソケット１とプラグ２からな
り、ソケットは第１図の左側に、プラグは同図の右側に
示されている。

図において、ソケット本体３の先端側軸心部にはプラグ
挿入穴４があり、同本体３の基端側軸心部にはプラグ挿
入穴４よりも小径の軸穴５が穿設されている。この軸穴
５には耐熱性に優れたセラミックス製の絶縁柱体６が嵌
合固定されている。この絶縁柱体６には所望数の貫通孔
７が本実施例では同一円周上に等間隔に５個設けられて
おり（図では１個の貫通孔７を代表例として示し、他の
４個の貫通孔は省略されている）、該貫通孔７の基端側
には一方の電導線（図示せず）に接続される導体ピン８
が嵌め込まれ、同様に貫通孔７の先端側には導体嵌合孔
としての導体割パイプ９が嵌め込まれている。この導体
割パイプ９は第４図に示すように軸方向に１個の割りが
入れられており、パイプ孔10に後述の導体ピン11を挿入
したとき、同ピン11と同割りパイプ９とは弾性的に結合
する。また、パイプ孔10の基端周面には雌ねじが形成さ
れており、この雌ねじに前記導体ピン８の先端部がねじ
込まれている。

また、上記プラグ挿入穴４の内周面にはリング押圧部と
しての段部12が形成され、同段部12の大径側水平段差面
13がリング挟圧面となっている。このリング挟圧面13の
ソケット先端側には口径が順次大きくなるテーパ部14が
形成され、このテーパ部14のさらにソケット先端側は同
一内径の円周面15となってプラグ挿入穴４を構成してい
る。また、プラグ挿入穴４の壁面の適位置には求心方向
に向って小径となるテーパ孔16が３個または４個（ただ
しソケット本体３の直径が大きくなるとそれに伴ってこ
れ以上に増加する）設けられ、このテーパ孔16に施錠ボ
ール17が求遠心方向に移動可能に、また、プラグ挿入穴
４内に脱落することのないように嵌め込まれている。さ
らに、ソケット本体３の先端外周面にはスリーブ18が軸
方向に摺動自在に嵌め込まれている。このスリーブ18は
円筒周壁の内面に施錠ボール17の遠心方向への抜け出し
移動を規制する作動壁19を有しており、この作動壁19の
後側面は第１図で右下りのテーパ面20とし、当該面部に
施錠ボール17の開放空間を形成している。そして、ソケ
ット本体３とスリーブ18間には圧縮スプリング21が介設
されスリーブ18を第１図で左方向に付勢している。この
スプリング21の基端側は前記作動壁19の前側面に係止さ
れ、また、スプリング21の先端側はストップリング22に
抜け止め係止されたリング状のスリーブストッパ23に係
止されており、スプリング21の付勢力によってスリーブ
18の後端面はソケット本体３の外周面に形成されたスト
ッパ面24に圧接されている。この状態において、前記作
動壁19の内周端部は施錠ボール17を求心方向に向けて押
圧し、施錠ボール17がテーパ孔16から外周面方向に抜け
出すのを防止している。

また、プラグ挿入穴４の適宜の壁面位置には嵌合したソ
ケットとプラグとが相互に回転するのを規制する回り止
めピン25がその先端をプラグ挿入穴４内に突出させて嵌
め込まれており、また、ソケット本体３の外周面適位置
には相対向する面取り部26が形成され、スパナ等の工具
を用いてソケットの回転を容易に行うことができるよう
にしている。なお、ソケット本体３の基端側外周面には
雄ねじが刻設されており、この雄ねじを利用してこのソ
ケットにアダプタ27を螺着することができるようになっ
ている。このアダプタ27の先端面は耐熱性、耐水性、耐
薬品性等に優れたＯリングや溶接等の適宜の手段によっ
てソケット本体３と気密接続状態が保たれるように接続
されており、また、同アダプタ27の基端側は電導線を覆
っているパイプ28に気密接続されている。

次に、前記ソケットと対をなすプラグについてその構成
を説明する。

プラグ本体29には中心穴30が穿設されており、この中心
穴30に前記絶縁柱体６と同じセラミック製の柱状体31が
嵌合固定されている。この絶縁柱状体31の端面にはソケ
ット１と同じく同一円周上に等間隔に５個の貫通孔32
（図では１個の穴が示され、他の４個の穴は省略されて
いる）が前者６の貫通孔７と対向させてあけられ、この
各貫通孔32に導体ピン11が貫通状態で固定されている。
該導体ピン11の先端はプラグ本体29の先端面から先方に
突出しており、同ピン11の基端側は他方の電導線（図示
せず）に接続される。また、プラグ本体29の先端部外周
面には第３図の拡大図に示すように、同一直径の水平円
周面33と、基端側に向けて直径が順次大きくなるテーパ
面34と、同面34の最大径部と同径の同一直径の水平円周
面35とがプラグ先端から基端部方向に向けて順に設けら
れている。そして、同一直径の水平円周面33の先端側に
はＯリング嵌合溝36が、前記同一直径の水平円周面33と
テーパ面34との間には段部37が、それぞれ設けられてい
る。

同一直径の水平円周面33にはステンレス製の係止リング
38が軸方向に摺動自在に嵌め込まれており、この係止リ
ング38は前記Ｏリング嵌合溝36に弾発的に嵌め込まれた
金属製のストップリング（割りリング）39によって脱落
することのないよう係止されている。本実施例におい
て、同ストップリング39はＯリング嵌合溝36に嵌め込み
易くするために円周の一部が切り欠かれている。また、
係止リング38の外端部には先端方向（図で左方向）に突
出し、ストップリング39の直径が徒に拡大するのを防止
する係止鍔40が形成されている。したがって、この係止
鍔40はストップリング39が外径方向に変形しその直径を
大きくしようとしたときに同リング39に係止し、同リン
グ39がＯリング嵌合溝36から抜け出るのを防止する作用
を奏する。前記テーパ面34には耐熱性、耐薬品性、耐放
射線性に優れたインコネルに金メッキを施したシールリ
ングとしてのＯリング41が遊嵌合されており、前記係止
リング38はこの金属製Ｏリング41の抜け止めの役割を果
している。また、前記同一直径の水平円周面35の終端面
には段部42が設けられ、該段部42はＯリング41の基端側
の係止面となっている。

更に、プラグ本体29の外周面には前記段部42の後方に位
置させる施錠ボール押圧用のテーパ面43が形成されてお
り、また、同外周面には円周方向に等間隔に５条の溝44
が軸方向に向けて設けられ、プラグとソケットとの嵌合
時に、ソケット側に設けた前記回り止めピン25がこの溝
44のいづれか１つに嵌まり合うことで、導体ピン11とパ
イプ孔10との位置合わせが行われる。また、この溝44よ
りもやや基端側寄り外周面には断面が逆台形状の施錠溝
45が円周方向に穿設されており、この施錠溝45に前記施
錠ボール17が嵌まることで、プラグとソケットとの抜け
止め施錠が達成される。

なお、プラグ本体29の基端円筒部46には雄ねじが刻設さ
れており、ソケット側と同様にアダプタ47が気密状態に
接続されており、このアダプタを介してプラグ本体29は
電導線を覆っているパイプ48と気密状態に接続されるこ
ととなり、同様にソケット本体３はパイプ28と気密状態
に接続される。

次に、上記のように構成されている実施例の作用につい
て説明する。

プラグ側の電導線とソケット側の電導線との接続は次の
ようにしてプラグをソケットに挿入することにより達成
される。

このプラグの挿入に際してソケット本体３の外周面部に
設けたスリーブ18を圧縮スプリング21の弾発力に抗して
第１図右方向に引き、施錠ボール17に対するスリーブ18
の作動壁19による押圧を解放すると、施錠ボール17はテ
ーパ孔16の求遠心方向に自由に移動可能になる。そこ
で、プラグ本体29の先端部をソケット本体３のプラグ挿
入穴４に挿入していくと、プラグがプラグ挿入穴４の途
中まで挿入されたときに、自由状態の施錠ボール17がプ
ラグ本体29のテーパ面43に押し上げられてスリーブ18の
裏面に向かって動き、テーパ面20に沿って（図では上方
向に）移動する。

一方、このようにしてプラグをソケットのプラグ挿入穴
４に挿入していくと、プラグ先端の係止リング38はその
まま同穴の奥部に進入していくが、テーパ面34に嵌め込
まれているＯリング41はソケット本体３の段部12に押圧
力を受けて該テーパ面34をその直径を拡大しながら後退
して同面に乗り上げ、水平円周面35に運ばれている。Ｏ
リング41が該水平円周面35に達するようになると、Ｏリ
ング41は同面35とソケット本体３のリング挟圧面13との
間で挟まれるようになるが、この両者の面35,13の間隔
はＯリング41の線径よりも小さいから、Ｏリング41は求
遠心方向から押圧されて両円周面35,13に強力に圧接す
るようになり、これにより、プラグとソケットとの外部
環境に対する気密接続が完ぺきに達成される。

また、他方では、プラグの挿入に際して、ソケット側の
回り止めピン25がプラグ側の溝44に嵌まり合うことで、
プラグとソケットとの相互回転が阻止される。この回り
止めされた状態でプラグを更に挿入すると、導体ピン11
が対応する導体割パイプ９のパイプ孔10を弾性的に開い
て入り込むこととなり、プラグ側の導体ピン11とソケッ
ト側の導体ピン８との導通接続が達成される。

このようにして、プラグが挿入され、導体ピン8,11の接
続とＯリング41による前記気密化が達成された位置で、
施錠ボール17がプラグ本体29の施錠溝45に係合する状態
になるので、このとき、スリーブ18から手をはなすと、
スリーブ18は圧縮スプリング21の弾発力によって第１図
左方向に動き、作動壁19で施錠ボール17をテーパ孔16の
求心方向に向けて押圧し、施錠ボール17はプラグ本体29
の施錠溝45と完全に係合し、プラグ２とソケット１との
抜け止め施錠が行われる。

次に、導体ピン同志の接続を解除するときは、前記施錠
ボール17による施錠を解いてプラグをソケットから抜き
出せばよい。

この場合、施錠の解除はスリーブ18を圧縮スプリング21
の弾発力に抗して矢印方向に移動させ、スリーブ18の作
動壁19によるボール押し付け力を解除すると、施錠ボー
ル17は施錠溝45に対して自由状態になり、テーパ穴16か
ら遠心方向へ脱出移動可能になり、これによりソケット
とプラグ間の施錠状態が解除されるから、プラグはその
ままソケットから引き抜くことができる。

なお、本実施例では、作動壁19に隣接させて形成したテ
ーパ面20の角度を圧縮スプリング21のばね常数およびプ
ラグの逆台形施錠溝45の傾斜角を相関させて微妙に設定
してスリーブ18を上記のように第１図矢印方向に移動さ
せなくても、プラグを、圧縮スプリング21の弾発力を越
えた力で引き抜くことができるように設定されている。
したがって、プラグをソケットから引き抜く方向に外力
を加えると、施錠溝45の傾斜面で、第１図上向きの力を
受けた施錠ボール17は該テーパ面20に沿って押し上げら
れるようになり、その反作用で、スリーブ18が第１図矢
印方向に動いて施錠ボール17を拘束状態から解除するこ
とができる。このようにスリーブ18の摺動操作を行わな
くてもプラグとソケットとの着脱操作は可能になるの
で、人の立ち入りが危険な場所でのロボット操作による
接続分離作業に、格別のマニプレータを必要としない。

以上、実施例について、その構成と作用を説明したが、
本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な変
形態様を採り得るものである。例えば、本発明の密閉形
接続装置は電気信号を送る信号ケーブルばかりでなく光
信号を伝送する光ファイバ等の信号導線の気密接続にも
適用できる。

また、上記実施例では信号ケーブルの接続部の気密化を
原子力発電装置内の純水に対して適応できるように構成
しているが、これに限らず、他の分野において、各種の
液体やガスに対し気密ないし液密的に接続を図る必要が
ある場合に、本発明装置の適用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、プラグとソケットのいずれか一方には導体ピ
ンを、他方にこの導体ピンが嵌まる導体嵌合部を設け、
プラグとソケットとの嵌め合いによりプラグ側の電導線
とソケット側の電導線とを接続すると同時に、あるいは
相前後して、プラグのテーパ面に嵌め込まれたシールリ
ングを、ソケットの押圧部によって内外径を拡大する方
向に押し上げ、かつ、求遠心方向から線径を縮小させる
ように押圧して、ソケット側の内周面とプラグ側の外周
面とで圧縮変形状態に挟圧シールする構成を採用してい
るから、プラグをソケットに嵌め込むだけの簡単な操作
によって電導線同志の接続と当該接続部の気密封鎖が同
時あるいは相前後して強固に達成できるという効果があ
る。

その上、プラグとソケットにはボルト締結のためのフラ
ンジ等を外側に突設する必要がないから、接続装置の小
型化を十分に図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る密閉接続装置の一実施例を示す四
半部縦断側面図、第２図は同装置を構成するソケットと
プラグの嵌合時における気密封鎖状態を示す要部の縦断
側面図、第３図はプラグ先端部の要部の拡大側面図、第
４図は導体ピン嵌合部を構成する割パイプの斜視図であ
る。 １……ソケット、２……プラグ、３……ソケット本体、
４……プラグ挿入穴、５……軸穴、６……絶縁柱体、8,
11……導体ピン、９……導体割パイプ、12,37,42……段
部、13……リング挟圧面、14……テーパ部、15……同一
径円周面、16……テーパ孔、17……施錠ボール、18……
スリーブ、19……作動壁、20……テーパ面、21……圧縮
スプリング、29……プラグ本体、30……中心穴、31……
絶縁柱状体、33,35……同一直径の水平円周面、34……
テーパ面、36……Ｏリング嵌合溝、38……係止リング、
39……ストップリング、41……Ｏリング、43……テーパ
面、45……施錠溝、47……アダプタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に嵌合するソケットとプラグとからな
   る信号伝送系のコネクタであって、前記ソケットとプラ
   グの少なくともいずれか一方には、相互の嵌合面を気密
   的に密封するシールリングを備え、また、前記ソケット
   とプラグの一方には軸方向に突出する導体ピンを、他方
   には該導体ピンが嵌まる導体の嵌合孔を、当該ソケット
   およびプラグの形成素材と絶縁状態に設け、更にプラグ
   の外周面には先端側が細く基端側に向けて順次大径とな
   るテーパ面と、このテーパ面の大径側端部に連接する同
   一直径の水平円周面とを設けると共に、前記テーパ面に
   は半径方向に弾性変形が可能なシールリングを嵌合し、
   一方、ソケットの内周面には、前記シールリングをプラ
   グの前記同一径面に向けて押し上げるリング押圧部と、
   この押し上げられたシールリングを求心方向に向けて挟
   圧変形させるリング挟圧面とを設けたことを特徴とする
   信号伝送系の密閉接続装置。
2. 【請求項２】シールリングは耐熱性、耐薬品性、耐放射
   線性を保有するものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の信号伝送系の密閉接続装置。