(57)【要約】【課題】容易に接続することができ、瞬間的に大電流を流しても十分な接触状態を保持することができる瞬時大電流用の同軸ケーブルのコネクタを提供する。【解決手段】接続される一方の同軸ケーブルの内部導体に連結されると共に挿入接触部１Ａを有するプラグ１と、接続される他方の同軸ケーブルの内部導体に連結されると共に、挿入接触部１Ａの外周に嵌め込まれる嵌合接触部２Ａを有するソケット２とを具える。プラグ１の挿入接触部１Ａは、同軸ケーブルの中心軸を軸とする円柱状であり、ソケット２の嵌合接触部２は、同中心軸を軸とする円筒状でかつ同軸ケーブルの中心軸に沿った方向に連続する複数の切れ目３を有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸に沿って延びる内部導体と、前記内部導体を囲むように延びる外部導体とを具える同軸ケーブルを接続するコネクタであって、
接続される一方の同軸ケーブルの内部導体に連結されると共に、挿入接触部を有するプラグと、
接続される他方の同軸ケーブルの内部導体に連結されると共に、前記プラグの挿入接触部の外周に嵌め込まれる嵌合接触部を有するソケットとを具え、
前記ソケットの嵌合接触部は、通電時に内部導体と外部導体間に生じる電磁力により挿入接触部に接触する柔軟性を有することを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
ソケットの嵌合接触部は、スパイラル状に連続した切れ目、又は同軸ケーブルの中心軸に沿った方向に連続した切れ目を有することを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
【請求項３】
非通電時において、プラグの挿入接触部の外表面とソケットの嵌合接触部の内表面との間隔が最小部分で０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のコネクタ。
【請求項４】
非通電時において、プラグの挿入接触部とソケットの嵌合接触部とが少なくとも一部で接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコネクタ。
【請求項５】
プラグの挿入接触部は、同軸ケーブルの中心軸を軸とする円柱状であり、ソケットの嵌合接触部は、前記中心軸を軸として嵌合片を環状に配置したことを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、岩石の放電破砕装置に用いられる大電流供給用の同軸ケーブルの内部導体を接続するのに最適なコネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放電破砕装置では、瞬間的に非常に大きな電流を取り扱う。具体的には、電流値が１００ｋＡレベルである。ここで、一般の電力ケーブルにおける定常電流での設計では、導体の電流値を１Ａ／ｍｍ２程度とするため、上記のような非常に大きな電流を取り扱う場合、ケーブルの断面積が極めて大きくなる。このような断面積の大きいケーブルでは、屋外装置や移動装置のケーブルとしての利用が非常に困難である。そこで、従来は、瞬間的にのみ大きな電流を流すという特殊な用途であることから、例えば１ｋＡ／ｍｍ２とした非常に高い電流密度で使用することが考えられている。
【０００３】
一方、同軸ケーブルにおいて内部導体を接続するコネクタとしては、図５に示すようなコネクタが知られている。図５（Ａ）は、接続前におけるプラグとソケットとの構造を模式的に示す側面図、（Ｂ）は、非通電時におけるプラグとソケットとの接続状態を模式的に示す側面図、（Ｃ）は通電時におけるプラグとソケットとの接続状態を模式的に示す側面図である。図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、ソケットを部分的に切欠いている。プラグ５０は、先端側に円柱形状の挿入部５２を具え、ソケット５１は、この挿入部５２を挿入可能な円筒部５３を具える。挿入部５２の外周面には、円筒部５３との接触部５４を周方向に複数具える。接触部５４は、バネ材５５と接触片５６とから構成される。そして、図５（Ｂ）に示すようにソケット５１にプラグ５０の挿入部５２を挿入すると、バネ材５５の付勢力により接触片５６が円筒部５３の内周面に接触する。
【０００４】
また、別のコネクタとして、図６に示すようなマルチコンタクト（商品名）と称されるものが知られている。ソケット６０においてプラグ６２と接触する側は、筒状でその内側にベリリウム銅で作られた羽板バネからなる多面接触子６１を具える。このコネクタでは、ソケット６０にプラグ６２を挿入させて、接触子６１の付勢力によりソケット６０とプラグ６２とを接触させる。
【０００５】
上記瞬間的に非常に大きな電流を取り扱う放電破砕装置は、近年開発されているものであり、このような装置に対して最適なコネクタは知られておらず、従来は、上記図５、図６に示すコネクタが知られている。従って、記載すべき先行技術文献情報はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
同軸ケーブルを接続する従来のコネクタでは、図５（Ｂ）に示すようにプラグ５０に具える接触部５４のバネ材５５の付勢力によりプラグ５０とソケット５１間の接触を維持しており、このような接触状態は、定常電流で使用される場合、問題ない。しかし、上記のような１００ｋＡレベルの大電流を通電すると、外部導体と内部導体間に生じる反発力により内部導体に作用する圧縮力（電磁力）は、瞬間的に非常に大きくなり、バネ材５５の付勢力を上回ることがある。このとき、ソケット５１の円筒部５３は、通常、上記圧縮力により変形することがないのに対し、バネ材５５は、このような圧縮力を受け続けることで挿入部５２側に押し潰されてしまう。そのため、接触片５４がソケット５１の円筒部５３から外れてプラグ５０とソケット５１間の接触が解かれ、接触片５４とソケット５１の円筒部５３間に隙間が生じる（図５（Ｃ）参照）。すると、導通ができなくなり、更には、この隙間で放電発熱が生じて、金属部分が消耗するという問題がある。
【０００７】
一方、通電時にバネ材５５がプラグ５０側に押し潰されないように、かつプラグ５０をソケット５１に挿入し易いように、図６に示すコネクタのようにソケット側に接触部を設けることが考えられる。しかし、ソケットの円筒部の内面に接触部を取り付ける構成は、一般に複雑で形成しにくく作業性が悪い。
【０００８】
また、図５に示すコネクタや図６に示す多面接触子を有するコネクタでは、バネ力によりソケットとプラグ間の接触を維持する。このようなコネクタでは、ソケットとプラグとの接触部分が周方向に点接触となり、通電時においてソケットとプラグとの接触面積が小さい。そのため、上述のように通常の１Ａ／ｍｍ２をはるかに超える電流密度の電流を流すと、接触部分で局所的に発熱が生じて、金属部分が消耗する、場合によっては溶断するという問題がある。
【０００９】
大電流用の同軸ケーブルに用いられるコネクタとしては、羽子板端子のような形状にして、ソケットとプラグとを面接触させて接触面積を大きくすることが最適である。しかし、内部導体にネジ締結部を設けると、環状の外部導体にネジ穴をあけ、かつ機械的力を内部導体に伝えてネジを回すことが必要となるため、接続が非常に困難である。また、このような構成では、脱着に手間がかかり、現実的でない。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、容易に接続することができ、瞬間的に大電流を流しても十分な接触状態を保持することができる瞬時大電流用の同軸ケーブルのコネクタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、瞬間的な大電流を通電した際、電磁力によって内部導体に作用する圧縮力によりソケットとプラグとを接触させることで上記目的を達成する。
【００１２】
即ち、本発明は、中心軸に沿って延びる内部導体と、前記内部導体を囲むように延びる外部導体とを具える同軸ケーブルを接続するコネクタである。接続される一方の同軸ケーブルの内部導体に連結されると共に、挿入接触部を有するプラグと、接続される他方の同軸ケーブルの内部導体に連結されると共に、前記プラグの挿入接触部の外周に嵌め込まれる嵌合接触部を有するソケットとを具える。そして、前記ソケットの嵌合接触部は、通電時に内部導体と外部導体間に生じる電磁力により挿入接触部に接触する柔軟性を有する。
【００１３】
上記構成により本発明コネクタは、通電時、バネ力のみではなく、電磁力により作用する圧縮力にてソケットとプラグとの両接触部同士を堅固に接触させて接触面積を十分に確保する。そのため、発熱や放電が生じにくく、接触部分の消耗を防止することが可能である。
【００１４】
一般に、大電流で使用する同軸ケーブルの接続部には、通電時、ケーブル部分と同様に、内部導体部分と外部導体部分とにそれぞれ大きな電磁力が働く。各導体部分には、逆方向に電流が流れているため、両導体部分間には、この電磁力により反発力が作用する。具体的には、接続部の外部導体部分は、ケーブルの外部導体と同様に外側に押し広げられる力が作用する。一方、接続部の内部導体部分は、外部導体部分と逆に内側に押し縮められる力、即ち、圧縮力が作用する。例えば、同軸ケーブルに５００ｋＡ流した場合、２０ｍｍ径の内部導体部分には、８０ＭＰａ（８００気圧）もの圧縮力が付加される。
【００１５】
従来のコネクタでは、通電時、バネ力によりソケットとプラグ間の接触を維持させている。しかし、本発明者は、一般的な定常電流の範囲での使用を想定した従来のコネクタに瞬間的に非常に大きな電流を流すと、バネ力が上記圧縮力に耐えられず、ソケットの接触部がプラグ側に押し潰されてプラグとの間に隙間ができ、この隙間部分で発熱や放電を生じてコネクタが短寿命になってしまうとの知見を得た。また、従来のコネクタでは、バネ力によりソケットとプラグとを接触させるため接触面積が小さく、仮に上記隙間が生じないとしても、接触部分で極度の発熱を生じる恐れがある。そこで、本発明コネクタは、通電時、ソケットとプラグとをバネ力のみで接触させるのではなく、上記電磁力により内部導体部分に作用する圧縮力にてソケットとプラグとを接触させるものである。即ち、本発明コネクタは、大電流により生じた内部導体側に作用する圧縮力を逆に利用したものである。
【００１６】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明においてソケットの嵌合接触部は、円柱状や角柱状などのプラグの挿入接触部を嵌合可能な形状であればよく、例えば、複数の板片をソケット本体に配置したり、円筒状や角筒状などに形成してもよい。そして、通電時の圧縮力によりプラグの挿入接触部と接触できる程度の柔軟性を有するように形成する。例えば、ソケットの嵌合接触部にスパイラル状に連続した切れ目、又は同軸ケーブルの中心軸に沿った方向に連続した切れ目を設けることが挙げられる。後者の場合、複数の切れ目を設けると、割代を利用して内側に向かってすぼみ易い。このとき、通電により圧縮力が作用すると、ソケットの嵌合接触部は、プラグの挿入接触部に向かってすぼみ、面接触することになる。ソケットの嵌合接触部を角筒状とした場合は、頂角部分に切れ目を設けると、嵌合接触部がすぼみ易くて好ましい。なお、ソケットの嵌合接触部をより効果的にすぼめるために嵌合接触部の外側から圧縮バネやゴムなどで圧縮力を加えてもよい。
【００１７】
ソケットの嵌合接触部に切れ目を設けない場合は、板状や線状などの嵌合片をソケット本体に適当な間隔を空けて配置してもよい。例えば、プラグの挿入接触部が同軸ケーブルの中心軸を軸とする円柱状の場合、ソケットの嵌合接触部は、上記中心軸を軸として嵌合片を環状に配置してもよい。この構成も上記と同様に嵌合接触部は嵌合片間の隙間を利用して内側に向かってすぼみ易く、通電時、面接触することができる。この場合及び上記切れ目を設ける場合、ソケットの嵌合接触部は、真ちゅうなどの銅合金などの金属で形成することが好ましい。その他、ソケットの嵌合接触部をプラグの挿入接触部よりも柔軟性のある材料、例えば軟銅、アルミニウムなどの金属で形成することが挙げられる。或いは、ソケットの嵌合接触部を比較的薄く構成することなどが挙げられる。
【００１８】
プラグの挿入接触部は、ソケットの嵌合接触部からの圧縮力を受けても変形しないような剛性を有する金属からなることが好ましい。例えば、真ちゅうなどの銅合金で形成することが挙げられる。形状は、円柱状や角柱状などが好ましい。プラグの挿入接触部の先端は、先細り形状に形成することが好ましい。後述するようにソケットの嵌合接触部が先細り形状などであっても、ソケット側に挿入し易いからである。
【００１９】
本発明コネクタを接続させた際、非通電時において、プラグの挿入接触部の外表面とソケットの嵌合接触部の内表面との間隔は、最小部分、即ち、最も近接した部分の間隔が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、挿入接触部を円柱状、嵌合接触部を円筒状とする場合、挿入接触部の外半径と嵌合接触部の内半径との差が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、非通電時においてプラグの挿入接触部の外表面とソケットの嵌合接触部の内表面とに接触箇所がない場合でも、両接触部間の間隔の最小部分が十分に小さい、特に０．５ｍｍ以下であれば、例えば、２０ｋＶの瞬間電圧を印加した際、両接触部間に放電が生じることで電流が流れる。そして、この最初の放電から大電流モードに移行すると、両接触部が電磁力により全面的に接触する、即ち面接触する。
【００２０】
また、非通電時において、プラグの挿入接触部とソケットの嵌合接触部とが少なくとも一部で接触している、即ち、プラグの挿入接触部の外表面とソケットの嵌合接触部の内表面との間隔が０ｍｍとなる箇所を有することが好ましい。非通電時に接触していることで両接触部は、電気的に常に導通した状態であり、通電開始において電磁力が小さい場合でも、接触部分から電流が乗り移り始めて、最終的に面接触させることが可能である。
【００２１】
非通電時に両接触部を接触させるには、例えば、ソケットの嵌合接触部が同軸ケーブルの中心軸に沿った方向に複数の切れ目を有する場合、割代を利用して、先端をプラグの挿入接触部の外周に沿ってすぼめ、先細り形状とすることが挙げられる。このとき、プラグをソケットに挿入した際、バネ力により、プラグの挿入接触部の根元側をソケットの先端に接触させた状態にできる。
【００２２】
或いは、ソケットの嵌合接触部にスパイラル状の切れ目を設ける場合、ソケットの嵌合接触部の内径をプラグの挿入接触部の外径よりも小さくする構成が挙げられる。このとき、プラグをソケットに挿入する際、ソケットの嵌合接触部は割代を利用して広がり、プラグの挿入後、両接触部は、ある程度の接触圧で相互に接続される。即ち、非通電時、挿入接触部に嵌合接触部からの圧縮力（バネ力）が作用する構成であって、この力により両接触部がほぼ全面的に接触する。そのため、大電流を流すと、電磁力による圧縮力によりその接触がより強固になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
図１（Ａ）は、本発明コネクタの部分縦断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のソケットの側面図（Ｃ）は図１（Ａ）のプラグの側面図である。
【００２４】
このコネクタは、接続される一方の同軸ケーブルの内部導体（図示せず）に連結されると共に挿入接触部１Ａを有するプラグ１と、接続される他方の同軸ケーブルの内部導体（同）に連結されると共に、挿入接触部１Ａの外周に嵌め込まれる嵌合接触部２Ａを有するソケット２とを具える。本例においてプラグ１の挿入接触部１Ａは、同軸ケーブルの中心軸を軸とする円柱状であり、ソケット２の嵌合接触部２は、同中心軸を軸とする円筒状でかつ長手方向（同軸ケーブルの中心軸に沿った方向、図１において左右方向）に複数の切れ目３を設けている。
【００２５】
ソケット２の嵌合接触部２Ａは、非通電時、その内表面と挿入接触部１Ａの外表面との間隔が最大部分で＋０．１ｍｍとなるようにソケット本体に一体形成した。嵌合接触部２Ａの内半径と挿入接触部１Ａの外半径との差は、＋０．０５ｍｍとした。材料は、真ちゅうを用いた。また、嵌合接触部２Ａには、長手方向に複数の切れ目３を設けることで、柔軟性を持たせた。本例では、９０°毎に４本の切れ目３を設けた（図１（Ｂ）参照）。嵌合接触部２Ａは、その先端を内径がプラグ１の挿入接触部１Ａの外径よりも小さくなるように割代を利用してすぼめた先細り形状とした。
【００２６】
プラグ１は、挿入接触部１Ａがソケット側からの圧縮力を受けても変形しない剛性を有する真ちゅうによりプラグ本体に一体形成した。挿入接触部１Ａの先端は、先細り形状４に形成している。この構成により、割代を利用してすぼめられたソケット２の先端にプラグ１の挿入接触部１Ａを無理なく挿入することができる。
【００２７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すコネクタの両接触部の接触状態を示す説明断面図であって、（Ａ）は非通電時、（Ｂ）は通電時である。非通電時、図２（Ａ）に示すように、プラグ１の挿入接触部１Ａをソケット２の嵌合接触部２Ａの奥まで挿入すると、嵌合接触部２Ａの内径が挿入接触部１Ａの外径よりも大きいため、挿入接触部１Ａの先端側（図２（Ａ）において左側）は、嵌合接触部２Ａの内表面に接触しない。一方、プラグ１の挿入接触部１Ａの根元側（図２（Ａ）において右側）は、嵌合接触部２Ａの先端が先細り形状であるため、一定の接触圧により面状（図２（Ａ）においては線状）に接触する。即ち、本発明コネクタは、非通電時において、ソケット２の嵌合接触部２Ａとプラグ１の挿入接触部１Ａがバネ力により接触する。
【００２８】
通電時、上記接触部分から電流が乗り移り始める。そして、大電流になってくると、内部導体部分に加わる圧縮力も大きくなってきて、図２（Ｂ）のように、ソケット２の嵌合接触部２Ａがプラグ１の挿入接触部１Ａに沿って変形して、挿入接触部１Ａに全面的に接触する。即ち、本発明コネクタは、通電時において、ソケット２の嵌合接触部２Ａとプラグ１の挿入接触部１Ａが圧縮力により接触する。
【００２９】
このように本発明コネクタは、大電流の通電時、バネ力のみによりソケットの接触部とプラグの接触部とを点接触させるのではなく、圧縮力により面接触させていることで、大電流による過熱や放電を防止することができる。
【００３０】
実施例１では、プラグの挿入接触部の形状を円柱状としているが、例えば、角柱状として、ソケットの嵌合接触部も多角形の筒状としてもよい。このとき、頂角部分に切れ目を入れると、バネ効果を有しやすく、上記実施例１と同様の効果が得られる。
【００３１】
また、実施例１では、ソケットの嵌合接触部の先端を先細り形状として、非通電時、プラグの挿入接触部に接触するようにしたが、図３に示すような形状としてもよい。図３（Ａ）は、非通電時、ソケット６の嵌合接触部６Ａの根元側がプラグ１の挿入接触部１Ａの先端側に接触するように、嵌合接触部６Ａの先端側から根元側に向かって径を小さくさせた例である。図３（Ｂ）は、非通電時、ソケット７の嵌合接触部７Ａの先端側及び根元側がプラグ１の挿入接触部１Ａに接触するように、嵌合接触部７Ａの両側の径を小さくし、中間部を湾曲させた例である。図３（Ｃ）は、非通電時、ソケット８の嵌合接触部８Ａの中間部がプラグ１の挿入接触部１Ａに接触するように、嵌合接触部８Ａの中間部を内側に向かって湾曲させた例である。これらいずれの例も、嵌合接触部の接触部分の内径をプラグの挿入接触部の外径よりも小さくすることで、非通電時、バネ力により挿入接触部と接触することができる。
【００３２】
（実施例２）
次に、ソケットの嵌合接触部にスパイラル状の切れ目を入れた例を説明する。図４は、本発明コネクタにおいてソケットの嵌合接触部の部分断面図である。実施例１では、ソケットの嵌合接触部において、長手方向に連続する切れ目を設けていたが、図４のように、スパイラル状に連続する切れ目６’を設けてもよい。本例では、ソケット５の嵌合接触部５Ａの内径をプラグの挿入接触部（図１参照）の外径よりも小さくしている。この構成により、プラグの挿入接触部を挿入する際、ソケット５の嵌合接触部５Ａは、割代を利用して広がり、一定の接触圧で挿入接触部と接触する。そして、大電流により電磁力が生じると、ソケット５の嵌合接触部５Ａは、プラグの挿入接触部とより強く接触して、放電などを生じることなく、スムースに大電流を流すことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明コネクタによれば、大電流による電磁力により内部導体部分に作用する圧縮力を利用して、通電時、ソケットとプラグとを強固に接触させることができるという優れた効果を奏し得る。また、通電時、バネ力のみでソケットとプラグとを接触させていた従来のコネクタと比較して、圧縮力により接触させる本発明コネクタは、通電の際に十分な接触面積を確保することができるため、発熱や放電、接触部分の消耗を防止する。従って、本発明コネクタは、破砕放電装置など大電流用の同軸ケーブルの内部導体を接続するコネクタに極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、本発明コネクタの部分縦断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のソケットの側面図（Ｃ）は図１（Ａ）のプラグの側面図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すコネクタの両接触部の接触状態を示す説明断面図であって、（Ａ）は非通電時、（Ｂ）は通電時である。
【図３】非通電時における本発明コネクタの接続状態を示す部分断面図であって、（Ａ）は、ソケットの嵌合接触部の根元側がプラグの挿入接触部の先端側と接触している状態、（Ｂ）は、嵌合接触部の根元側及び先端側が挿入接触部と接触している状態、（Ｃ）は、嵌合接触部の中間部が挿入接触部と接触している状態を示す。
【図４】本発明コネクタにおいて、嵌合接触部にスパイラル状の切れ目を有するソケットの部分断面図である。
【図５】（Ａ）は、接続前におけるプラグとソケットとの構造を模式的に示す側面図、（Ｂ）は、非通電時におけるプラグとソケットとの接続状態を模式的に示す側面図、（Ｃ）は通電時におけるプラグとソケットとの接続状態を模式的に示す側面図である。
【図６】多面接触子を有する従来のコネクタの斜視図である。
【符号の説明】
１　プラグ　１Ａ　挿入接触部　２、５〜８　ソケット　２Ａ、５Ａ〜８Ａ　嵌合接触部
３、６’　切れ目　４　先細り形状
５０、６２　プラグ　５１、６０　ソケット　５２　挿入部　５３　円筒部　５４　接触部
５５　バネ材　５６　接触片　６１　多面接触子
【図１】
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【図２】
2004139857.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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