(57)【要約】【課題】  コネクタの材質以外の手段によって応力腐食割れを低減し得る構成のケーブル用コネクタを提供すること。【解決手段】  ケーブルへの接続具を備えるコネクタ本体と、電気機器へ接続するためのボルト孔１０が穿孔されてなるリング状のフランジ１とを有し、フランジ１の内周面にてコネクタ本体とフランジとが接続されてなる、ケーブルと電気機器との接続を介し得るケーブル用コネクタであって、  上記フランジ１のボルト孔１０の周囲が肉厚になっている、ケーブル用コネクタ。【選択図】  図１
2005285374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルへの接続具を備えるコネクタ本体と、電気機器へ接続するためのボルト孔が穿孔されてなるリング状のフランジとを有し、フランジの内周面にてコネクタ本体とフランジとが接続されてなる、ケーブルと電気機器との接続を介し得るケーブル用コネクタであって、
上記フランジのボルト孔の周囲が肉厚になっている、ケーブル用コネクタ。
【請求項２】
ボルト孔の中心軸とフランジの中心軸とを含む平面によるボルト孔の周囲のフランジの切断面積をＳ１とし、フランジの中心軸を含む平面によるフランジの肉厚になっていない部分の切断面積をＳ０とするとき、Ｓ１はＳ０の５０〜１００％である、請求項１記載のケーブル用コネクタ。
【請求項３】
コネクタ本体がメッキを施された金属からなる請求項１または２記載のケーブル用コネクタ。
【請求項４】
フランジが無鉛快削黄銅からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーブル用コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーブル用コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルを電気機器に接続する際に両者を介するために用いられるケーブル用コネクタは、通常、ケーブルへの接続具を備えるコネクタ本体と、電気機器への接続具とを有する。電気機器への接続具としては、リング状を呈していてボルト孔を有するフランジがしばしば用いられる。ケーブル用コネクタの材質としては、切削性（加工性）やコスト等の観点から快削黄銅等が好ましく用いられる。しかし、快削黄銅は応力腐食割れを起こし易い。応力腐食割れの低減を図るために、新たな快削黄銅の開発も試みられている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−８８４２８号公報
【特許文献２】特開２０００−１１９７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ケーブル用コネクタの材質の選択の自由度を広げる観点から、本発明は材質以外の手段によって応力腐食割れを低減し得る構成のケーブル用コネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は応力腐食割れが生じる部位がケーブル用コネクタのフランジのボルト孔付近であることを見出して、以下の特徴を有する本発明を完成した。
（１）ケーブルへの接続具を備えるコネクタ本体と、電気機器へ接続するためのボルト孔が穿孔されてなるリング状のフランジとを有し、フランジの内周面にてコネクタ本体とフランジとが接続されてなる、ケーブルと電気機器との接続を介し得るケーブル用コネクタであって、
上記フランジのボルト孔の周囲が肉厚になっている、ケーブル用コネクタ。
（２）ボルト孔の中心軸とフランジの中心軸とを含む平面によるボルト孔の周囲のフランジの切断面積をＳ１とし、フランジの中心軸を含む平面によるフランジの肉厚になっていない部分の切断面積をＳ０とするとき、Ｓ１はＳ０の５０〜１００％である、上記（１）記載のケーブル用コネクタ。
（３）コネクタ本体がメッキを施された金属からなる上記（１）または（２）記載のケーブル用コネクタ。
（４）フランジが無鉛快削黄銅からなる上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のケーブル用コネクタ。
【発明の効果】
【０００５】
従来のフランジでは、そのボルト孔の周囲に応力が集中して応力腐食割れが発生し易かった。本発明で用いるフランジは、ボルト孔の周囲が肉厚であるから、フランジ全体において極端に応力が大きくなる部分がなくなる。よって、ボルト孔にボルトを通して締め付けてフランジを電気機器に接続して、腐食性の強い環境に置いても、応力腐食割れを抑制することができる。このように、本発明ではフランジの構造によって応力腐食割れを低減し得るので、材質を選択する自由度が増すばかりでなく、応力腐食割れを防止するためのメッキ処理などといった処理の必要性を低減し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のケーブル用コネクタは、ケーブルを電気機器に接続する際に両者を介するために用いられるものであって、コネクタ本体とフランジとを有し、特にフランジの構造に特徴がある。コネクタ本体はケーブルへの接続具を備えていればよく、従来公知のコネクタの構造を適宜取り入れることができる。一例として、コネクタ本体がシェルとカップリングとクランプとを有していて、カップリングを結合することで、クランプで支持されたケーブルを固定して接続し得る構造が挙げられる（図示せず）。
【０００７】
本発明のケーブル用コネクタが有するフランジは、リング状を呈していて、電気機器へ接続するためのボルト孔が形成されている。電気機器は、典型的には、電気によって動作する機器であり、その種類は特に問わず、ボルトの締め付けにより本発明のケーブル用コネクタと接続可能に構成されていればよい。電気機器の別の例として、ケーブル付きコネクタを挙げることができる。電気機器がケーブル付きコネクタである場合には、本発明のケーブル用コネクタは、２つのケーブル同士を接続するために用いられることになる。その場合は、一方のケーブルが本発明のケーブル用コネクタの本体に接続されていて、他方のケーブルが別のケーブル用コネクタ（本発明のコネクタであっても、従来公知のコネクタであってもよい）に接続されていて、両ケーブル用コネクタのフランジ部分においてボルト・ナットにより締め付けることで両ケーブルを電気的に接続し得る。図１は本発明で用いるフランジの模式図である。同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）〜（Ｄ）はそれぞれ同図（Ａ）のＩ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩ、ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。フランジ１は全体としては略一定幅をもつリング状の構造物でありフランジが形成する円の中心部分は中空である。フランジ１の外形を構成する円（図１（Ａ）で一番大きな円）とフランジ１の中空部分の円の中心は略同一であり、当該中心をフランジ１の中心と表記する。構造の記載の便宜のために、フランジ１の外形を構成する円の半径とフランジ１の中空部分の円の半径との差をフランジ１の幅と表記し、図（Ａ）のようにフランジ１をリング状に見る場合のフランジ１の奥行きの長さをフランジ１の厚さと表記する。ボルト孔１０はフランジ１の厚さ方向の貫通孔として穿孔されている。
【０００８】
本発明で用いるフランジ１は、ボルト孔１０の周囲が肉厚になっている。ボルト孔１０の周囲が肉厚になっているとは、ボルト孔１０の周囲の厚さＨが、ボルト孔１０の周囲以外の部分の厚さｈよりも厚いことを意味する（図１（Ｂ）〜（Ｄ）参照）。好ましくはフランジ１のボルト孔１０の周囲以外の厚さｈは略一定である。電気機器との接続の確実の点から、フランジ１にはボルト孔１０が３個以上穿孔される。本発明で用いるフランジ１では、全てのボルト孔１０の周囲が肉厚になっていればよく、全てのボルト孔１０の周囲のフランジの厚さＨが同一であることは要さない。好ましくは、全てのボルト孔１０の周囲のフランジの厚さＨが同一である。
【０００９】
好ましくは、ボルト孔１０の中心軸とフランジ１の中心軸とを含む平面によるボルト孔１０の周囲のフランジ１の切断面積をＳ１とし、フランジ１の中心軸を含む平面によるフランジ１の肉厚になっていない部分の切断面積をＳ０とするとき、Ｓ１はＳ０の５０〜１００％である。Ｓ１が上記範囲内であれば、ボルト締め付けによる応力がフランジ１全体により効率的に分散されて、応力腐食割れを顕著に低減し得る。
【００１０】
ボルト孔１０の中心軸とは、図１（Ａ）のようにフランジ１全体をリング状に見てボルト孔１０を円に近似したときに、前記円の中心を通りフランジの厚さ方向へ伸びる軸である。ボルト孔１０の中心軸とフランジ１の中心軸とを含む面によるボルト孔１０の周囲のフランジ１の切断面の一例は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ切断面、すなわち図１（Ｂ）である。上述の切断面積Ｓ１は、図１（Ｂ）のハッチングで示した部分の面積で表される。フランジ１の中心軸を含む平面によるフランジ１の肉厚になっていない部分の切断面の一例は、図１（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ切断面、すなわち図１（Ｄ）である。上述の切断面積Ｓ０は、図１（Ｄ）のハッチングで示した部分の面積で表される。
【００１１】
切断面積Ｓ１とＳ０との比率は、フランジ１の幅、ボルト孔１０の大きさ、ボルト孔１０の周囲のフランジ１の厚さＨおよび肉厚になっていない部分のフランジの厚さｈのバランスによって容易に設定し得る。切断面積Ｓ１を大きくするためには、ボルト孔１０を小さくしたり、ボルト孔１０の周囲のフランジ１の厚さＨを大きくすることのほかに、ボルト孔１０の周囲のみのフランジ１の幅を広くしてもよい。但し、複数のフランジ１を密集させて並べることの容易さを考慮すると、ボルト孔１０の周囲のフランジ１の幅を広げるよりもボルト孔１０を小さくしたり、厚さＨを大きくすることの方が好ましい。
【００１２】
好ましくは、本発明で用いるフランジ１は無鉛快削黄銅からなる。快削黄銅はＪＩＳ  Ｈ  ３２５０に規定される。快削黄銅は切削性が良好な黄銅である。一般的には快削黄銅は被削性を向上する目的で鉛が添加されていたが、近年では環境に対する負荷が少なくかつ被削性に優れた無鉛快削黄銅が開発されている。ここで、「無鉛快削黄銅」とは、鉛が添加されていない快削黄銅を意味する。鉛が添加されていないことは、ＪＩＳ  Ｈ  １０５３（銅および銅合金中の鉛定量方法）に記載された原子吸光法にて合金中の鉛量を測定してその値が０．５％以下であることによって確認できる。そのなかでも、被削性がさらに良好な点から、例えば、特許文献２に記載の快削黄銅や以下に列挙する快削黄銅がより好ましい。
【００１３】
（ｉ）銅６９〜８０重量％、珪素２〜４重量％、リン０．０２〜０．１重量％およびマグネシウム０．０２〜０．１重量％を含有し、残部が亜鉛である快削黄銅。
（ｉｉ）スズ３．０〜４．５重量％、亜鉛１．５〜４．５重量％、リン０．０１〜０．５重量％、鉄０．０１〜０．５重量％、アンチモン０．０１〜２．０重量％およびビスマス０．１〜２．５重量％を含有し、残部が銅である快削黄銅。
（ｉｉｉ）スズ３．０〜９．０重量％、亜鉛０．０１〜６．０重量％、リン０．０１〜０．５重量％、鉄０．０１〜０．５重量％、アンチモン０．０１〜２．０重量％およびビスマス０．１〜２．５重量％を含有し、残部が銅である快削黄銅。
（ｉｖ）カルシウム０．０５〜１．５重量％、亜鉛１．０〜６．０重量％、スズ３．０〜９．０重量％およびリン０．０１〜０．５重量％を含有し、残部が銅である快削黄銅。
【００１４】
本発明のケーブル用コネクタは、フランジ１の内周面にてコネクタ本体とフランジ１とが接続されてなる。図２は本発明のケーブル用コネクタの部分模式図である。フランジ１の内周面とは、リング状を呈するフランジ１の中央の中空部分に面する部分である。フランジ１とコネクタ本体との接続の態様は特に限定されず、公知のフランジの構造を適宜参照してよい。例えば、コネクタ本体がシェル２を有する場合に、フランジ１の内周面とシェル２の外周面に溝を形成してリテナーリング等（図示せず）を挿入してフランジ１が回転自在となるようにフランジ１とシェル２とを接続する態様が挙げられる。
【００１５】
フランジ１のうち、電気機器（図示せず）と接触する部分、換言すると図２の白抜き矢印Ｙの方向に面する部分は、ボルト孔１０を除いて略平面を構成することが好ましい。この場合、ボルト孔１０の周囲を肉厚にするためには、電気機器が接続する部分とは反対側（白抜き矢印Ｘに面する部分）が出っ張るように構成すればよい。そのような構成は図１（Ｃ）に示されている。図１（Ｃ）における白抜き矢印ＸおよびＹが示す方向は、図２の白抜き矢印ＸおよびＹが示す方向に相当する。
【００１６】
フランジ１のボルト孔１０の形成方法は従来公知の方法によることができる。ボルト孔１０に嵌め込むボルト（図示せず）も特に限定されない。電気機器との接続の確実を考慮すると、図２のケーブル用コネクタは、白抜き矢印Ｙの方向から電気機器を当てて、図２の白抜き矢印Ｘの向きにボルトを嵌め込むように構成されることが好ましく、その場合、図２の紙面右側にボルトの頭が位置する。上述のように、ケーブル同士を接続するために本発明のコネクタを用いる際には、通常、一方のケーブルに本発明のケーブル用コネクタを接続し、他方のケーブルには本発明または従来公知のケーブル用コネクタが接続され、両コネクタ間をボルト・ナットを組合わせて接続される。その場合には、図２の紙面右側にナットが位置する場合がある。
【００１７】
ケーブル用コネクタの応力腐食割れをより顕著に低減することを考慮すると、好ましくは、コネクタ本体はメッキを施された金属からなる。この場合の金属は特に限定はなく、環境への負荷が小さく加工し易い点を考慮すれば上述の無鉛快削黄銅が好ましく、経済性を考慮すれば構造用鋼が好ましく、軽量化を考慮すればアルミニウム合金が好ましい。金属に施すメッキの種類、厚さ等も特に限定はなく、銀メッキ、電気ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ等を挙げることができる。
【００１８】
好ましくは、コネクタ本体の金属面からニッケルメッキ、次いで銀メッキが順に施される。このような２つのメッキが施される場合、ニッケルメッキ層および銀メッキ層は各々５μｍ以上の層厚を有することが好ましく、耐食性、寸法精度、経済性の観点から、ニッケルメッキ層、銀メッキ層の層厚は、各々独立に、より好ましくは５〜２０μｍであり、さらに好ましくは５〜１０μｍである。メッキ層の層厚は、電気メッキ処理を施す際に電解時間を制御することや電流密度を変化させることなど、従来技術によって制御し得る。ニッケルメッキおよび銀メッキの２つのメッキが施される場合、金属の腐食の原因となる（塩）水や海塩粒子の付着を顕著に抑制し得ることを考慮すると、銀メッキ層の表面粗さ（Ｒｚ）は好ましくは６．３ｓ以下、より好ましくは３．２ｓ以下、さらに好ましくは１．６ｓ以下である。Ｒｚは低いほど好ましいが、一般的には０．０５ｓ以上となる。銀メッキ層の表面粗さとは、銀メッキ層の外表面の表面粗さであり、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）によって規定される最大高さ（Ｒｚ）で表される。このＲｚは、表面粗さ測定器（ミツトヨ社製、ＳＵ−３０００）を用いて求めることができる。「表面粗さ（Ｒｚ）が６．３ｓ以下である銀メッキ層」を得るには、コネクタ本体の金属材料の切削・研磨条件やめっき前処理の条件などを適宜選択すればよい。具体的な前処理条件としては、アルカリ（１％のＮａＯＨ、４％のＮａ２ＣＯ３および１％のＮａ２ＳｉＯ４を含む水溶液）および酸（１５％硫酸）による処理が例示される。
【００１９】
上記のようなケーブル用コネクタが、同軸ケーブル用コネクタである場合、さらには高周波同軸ケーブル用コネクタである場合に本発明のケーブル用コネクタを用いる意義が大きくなる。それは、メンテナンスが困難な屋外に設置され、長期にわたって使用される場合が多いからである。ここで、同軸ケーブル用コネクタとは、中心導体の外周に絶縁層と外部金属導体層を順次設けてなる構造のケーブルに用いられるコネクタである。高周波同軸ケーブル用コネクタとは、高周波数（数１０ｋＨｚ以上、特には１ＧＨｚ以上であり、上限は特に制限されないが例えば１００ＧＨｚ）の電流を送電するための同軸ケーブルに用いられるコネクタである。本発明のケーブル用コネクタは温泉地域や重塩害地域など、腐食性の強い雰囲気に長時間晒される場合の使用に特に適している。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例に基づいて、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【００２１】
（サンプル）
ＪＩＳ  Ｈ３２５０のＣ３６０４に適合する快削黄銅を用いて図１に示すようなフランジ１を製造した。フランジ１の中央部分の中空部の直径を３４ｍｍとし、フランジ１全体の直径を６０ｍｍとし、フランジの幅を１３ｍｍとし、フランジ１（肉厚部分以外の部分）の厚さｈを１０ｍｍとし、ボルト孔１０の直径を８ｍｍとし、ボルト孔１０の中心がフランジ１の幅の中央に位置するようにした。ボルト孔１０の周囲のフランジ１の厚さＨによって表１のように比較参考例１、参考例１〜６のサンプルを製造した。表中、Ｓ０およびＳ１は上記した切断面積である。
【００２２】
応力腐食割れの試験として、以下の２種類の試験に各サンプルを供した。
（試験１）
２００ｍｌのアンモニア水（２８％）が入った、内径（直径）１８０ｍｍ、高さ１２０ｍｍのガラス製デシケータ内にセラミック製の棚板を設置して、その上に上記各サンプルを、アンモニア水が直接触れないように入れて、デシケータの蓋をしてそのまま放置した。試験開始から１時間ごとに各サンプルを目視で観察して、応力腐食割れが発生していないかを確認した。表１には応力腐食割れが発生するまでに要した時間を記載する。試験開始後４８時間経過しても応力腐食割れが発生しない場合には、そのようなサンプルは特に優れたものであると判断して、その段階で試験を中止した。
【００２３】
（試験２）
上記各サンプルをボルトで締め付けることでダミーフランジと接続した。ダミーフランジはケーブル用コネクタと接続すべき電気機器に見立てたものである。ボルト１本当たりの締め付けトルクは２．５Ｎｍであった。このようにしてダミーフランジと接続した状態のサンプルを試験１と同様にアンモニア水の入ったデシケータに入れて応力腐食割れの発生までの時間を測定した。結果は表１記載のとおりである。
【００２４】
【表１】
2005285374.tif 000003
【００２５】
上記とは別のサンプルについて下記試験も行った。
（試験３）
無鉛快削黄銅を用いて図３に示すようなフランジ（ＢＦＸ２０Ｄ）を製造した。その際、ボルト孔付近のフランジ１の厚さとボルト孔付近以外のフランジ１の厚さとの差ｈ'を表２のように種々製造した。図３は、この試験のために製造したフランジを示す図である。同図（Ｂ）は平面図であり、同図（Ａ）および（Ｄ）は同図（Ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、同図（Ｃ）は斜視図である。これらのフランジと、三菱電線工業製高周波同軸ケーブルコネクタ（ＷＦＨ７ＳＤ−ＢＦＸ２０Ｄ）のフランジ以外の部品（図示せず）と組合わせることで、表２のように比較例１、実施例１〜５の高周波同軸ケーブル用コネクタを製造した。表中、Ｓ０およびＳ１は上記した切断面積である。
ケーブル同士の接続を模擬するために、比較例１、実施例１〜５の同種のコネクタ２個を、フランジ同士を向かい合わせてボルトで結合した。ボルト１本当たりの締め付けトルクは２．５Ｎｍであった。このようにして結合したコネクタについて、試験１と同様の試験に供して応力腐食割れの発生までの時間を測定した。結果は表２記載のとおりであり、試験１、２で得られたフランジの耐応力腐食割れ性の結果はコネクタにした場合にも同様に成り立つことが確認された。
【００２６】
【表２】
2005285374.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明で用いるフランジの模式図である。
【図２】本発明のケーブル用コネクタの部分模式図である。
【図３】実施例、比較例で製造したケーブル用コネクタを示す。
【符号の説明】
【００２８】
１  フランジ
１０  ボルト孔
２  シェル
【図１】
2005285374.tif 000005
【図２】
2005285374.tif 000006
【図３】
2005285374.tif 000007