(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手インタフェイスとの電気的接続を行うためのコネクタにおいて、前記コネクタは、縦軸を有する中空円筒状の導体と、前記導体内に置かれ且つ前記相手インタフェイスと機械的に接続し得る部材であって、前記導体に対して前記縦軸方向に相対的に移動し得る、前記部材と、前記導体と前記部材の間に置かれた弾性的手段とから成り、前記コネクタは、前記導体と前記部材を一体とするような力を両者間に前記弾性的手段が加えるよう、前記導体と前記部材がある所定の位置に維持される第一状態を有し、前記コネクタは、前記部材と前記相手インタフェイスが機械的に接続された後、前記弾性的手段により加えられた力が前記導体と前記部材を相互に向かって移動させる効果を発揮し、それにより前記導体と前記相手インタフェイスのコンポーネントの間の電気的接続が行われる第二状態を有し、この第二の状態において、前記導体は前記部材に対して前記所定の位置とは異なる位置に維持され、前記導体が、同軸線の内部導体であることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
前記弾性的手段がバネ手段から成ることを特徴とする、上記請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
前記コネクタが第一状態にあるとき弾性的手段によって加えられた力を調節する手段を有することを特徴とする、上記請求項の何れかに記載のコネクタ。
【請求項４】
前記部材が、縦軸に平行な方向に延びる細長いシャフトであることを特徴とする、上記請求項の何れかに記載のコネクタ。
【請求項５】
前記部材は、前記部材と開口部とが一列に並んだ時には、前記相手インタフェイス中の前記開口部を通過し、前記部材が前記開口部と一列に並ぶ状態から外れた時には、前記開口部を通過できないように構成されていることを特徴とする、上記請求項の何れかに記載のコネクタ。
【請求項６】
前記導体が、前記相手インタフェイスのコンポーネントと前記導体の間を電気的に接続するナイフエッジを有することを特徴とする、上記請求項の何れかに記載のコネクタ。
【請求項７】
前記導体の内壁と前記部材の間に置かれたダイアフラムであって、前記ダイアフラムの境界にはガスを通さないシール材を有する、そのようなダイアフラムを有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のコネクタ。
【請求項８】
前記ダイアフラムがベローズダイアフラムであることを特徴とする、上記請求項７に記載のコネクタ。
【請求項９】
前記コネクタを第一状態に維持するための解除可能なロックを含むことを特徴とする、上記請求項の何れかに記載のコネクタ。
【請求項１０】
上記請求項の何れかに記載のコネクタと、前記コネクタが接続される相手インタフェイスを有する装置とから成ることを特徴とするコネクタ装置。
【請求項１１】
前記相手インタフェイスが真空領域に置かれることを特徴とする、上記請求項１０に記載のコネクタ装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明はコネクタに関する。更に特定すると、真空条件下で内部導体と電気的に接続される同軸コネクタに関しているが、これに限られるものではない。
ある同軸線と、別の同軸線であってもよい相手コンポーネントとの間を、種々のクランプ、ネジ部品等を使って接続するのに適したコネクタとして、多くのタイプのものを利用できる。しかし、例えば大きな挿入力やトルクに耐えられない特に脆い相手コンポーネントと接続しなければならない場合、従来タイプのコネクタでは難しい問題が生じることがある。又、例えばコネクタを装置に組み込む必要があり、装置を真空状態にしてから組み込んだ後、適当な時に電気的に接続しなければならない場合、やはり問題が生じ得る。
本発明は、真空下でしかも最小限の挿入力やトルクで電気的接続をする際に起こる特に難しい問題を考慮した結果生まれたのであるが、さほど厳しくない条件の製品に使うことも想定されている。
発明の概要
本発明の第一態様では相手インタフェイスとの電気的接続を行うためのコネクタが提供されるが、前記コネクタは縦軸を有する中空円筒状の導体と、前記導体内に置かれ且つ前記相手インタフェイスと機械的に接続し得る部材であって、前記導体と前記部材が前記縦軸方向に相対的に移動し得る、そのような部材と、前記導体と前記部材の間に置かれた弾性的手段とから成り、前記コネクタは、前記導体と前記部材を一体とするような力を両者間に前記弾性的手段が加えるよう、前記導体と前記部材の両者が相対的位置に維持される第一状態を有し、前記コネクタは、前記部材と前記部材が機械的に接続された後、前記弾性的手段が加えた力を前記導体と前記部材を相互に向かって移動させる効果を発揮し、それにより前記導体と前記相手インタフェイスのコンポーネントの間を電気的に接続する第二状態を有することを特徴とするコネクタである。
本発明を使うと導体は、弾性的手段の作動により接続されるべきインタフェイスの導体部分と電気的に接続される。弾性的手段が及ぼす力の大きさは、電気的接続を起こして維持するのに必要な最小の力だけを及ぼすように選ぶことができる。適度とされる挿入力のみでもインタフェイスは損傷され易いので、本発明を使うと電気的接続を安全に行うことができる。更には、電気的接続を行うためのトルクが必要ない。
導体は同軸線の内部導体であってもよい。
部材は細長いシャフトであるのが好ましいが、必要な時に同部材が内部導体に対して移動でき弾性的手段により移動できるならば、他の任意の構成であってもよい。円筒状導体の断面形状は任意であるが、通常は環状断面である。
本発明を用いたある方法では、部材と導体を、相対的に移動させてラッチ又は治具、即ち両者に力を及ぼす弾性的手段で両者の位置を維持することにより、導体を第一状態に置く。次にコネクタを組み込まれるべきシステムの位置に置き、導体と部材を部分的又は全面的に係止させることで、部材を相手インタフェイスに機械的に接続する。コネクタを組込後、次にシステム内を真空にしてもよい。その後適当な時、即ち、システムの関係部品と導体の間を電気的に接続することを決定した時に、弾性的手段を圧縮又は引っ張り状態から解放し、部材と導体が相対的に移動できるようにする。本作用により、部材が相手インタフェイスと部分的にのみ係止している場合、部材と導体の両者は全面的に係止する。部材が相手インタフェイスと係止すると、部材と導体を相対的に移動させる際の弾性的手段の作用により、導体と相手部材の間に電気的接続が起こる。導体と相手部材の間を電気的に接続するため、両者の片方又は両方を移動可能にする必要がある。従って本発明は、コネクタを接続する部品が可撓性の相手部品を有する場合、特にシステムが既に真空状態となっている時に電気的接続をしなければならない場合に、適用するのに特に有利である。
本発明の別の利点は、導体をその第一状態と第二状態の間で移動させることにより、電気的な接続と切断を繰り返すことが可能な点である。これはシステムを真空下に維持することで実行できる。
本発明の特に有利な実施例では、弾性的手段はバネ手段から成るが、他のタイプの付勢手段を使ってもよい。弾性的手段は例えば、部材を取り囲むヘリカルスプリングから成っていてもよく、スプリングは一端が部材又は部材に付属するフランジに、他端が導体の内壁に支えられる。導体の支持面は円形の出っ張り縁、複数の支持材、又は導体を位置決めする他の適当な固定手段の何れでもよい。弾性的手段が及ぼす力の大きさを調整するための手段を、コネクタが電気的に連結されるインタフェイス上に備えてもよい。例えば、部材を２つのネジ部品にし、片方の部分を他方の部分に対して回転させることで軸方向の長さが調整できるようにしてもよく、又は伸縮自在装置を使ってもよい。別の装置では、部材に取り付けられ弾性的手段を支持するフランジを、部材の長さ方向に沿って位置が調整できるようにし、一旦所望の張力がセットされたら位置を固定できるようにしてもよい。コネクタを装置と共に真空下で使う場合、弾性的手段が及ぼす力は、電気的接続を行う時の大気圧の影響を考慮してセットする必要がある。弾性的手段はバネから成ることが好ましいが、本発明によるコネクタに他の形式の付勢手段を使ってもよい。例えば複数のエラストマの帯材又は弾性的に変形し得る材料からなる円筒や角材を使ってもよい。
部材と導体の内壁の間には、ガスを通さないシール材により部材と導体に接続されたダイアフラムを置くのが好ましい。ダイアフラムは、システムが真空下に置かれた時に、真空包絡面の一部を形成していてもよい。ダイアフラムは、単純な平面円盤でもよいが、導体に対する部材の移動量を大きくできるベローズの装置が好ましい。
インタフェイス部分と電気的に接続される導体の端部をナイフエッジ状に構成し、このナイフエッジ状部分で導体端部の外側部分と電気的に接続するのが好ましい。これは、電流が導体の外側を流れるのを促進し、使われる部材が生じさせる損失と、使われる部材がインタフェイス部分に内部導体を固着させることによる損失を回避することになる。
本発明が提供する更なる利点は、過剰な熱を伝達する経路が接続領域から導体内の置かれた部材経由で提供されることである。
幾つかの異なる機構の内の一つを使い、部材を相手インタフェイスに機械的に接続することができる。例えば相手インタフェイスはある構成の開口部を有していてもよく、同構成では部材と開口部が一列に並んだ時に、部材は開口部を自由に通過できるが、部材を開口部に対し回転させた時には、部材は開口部を通過できない。部材は例えば、端部に横方向の棒を有していてもよく、相手側の板は幅と長さが対応した細長いスロットを有する。この場合の開口部は、板厚全体を貫通していると非常に都合がよい。しかし装置によっては、部材の端を受け入れる盲穴とするのが好ましい。別の装置の場合相手インタフェイスは、部材の端の対応部分と係止するラッチ機構を有していてもよく、逆に両者の間を機械的に接続してもよい。相手インタフェイスは、例えば堅い平面の円盤であってもよいが、他の実施例の相手インタフェイスは、導体内に置かれた部材と接続するのに適したメッシュ又は単なる棒であってもよい。
本発明の第二態様によれば、相手インタフェイスとの電気的接続を行うための方法は、縦軸を有する中空円筒状の導体と、前記導体内に置かれ且つ相手インタフェイスと機械的に接続し得る部材であって、前記導体と前記部材は前記縦軸方向に相対的に移動可能である、そのような部材と、前記導体と前記部材の間に置かれた弾性的手段とを提供する段階と、前記弾性的手段が前記導体と部材との間に力を加え、両者が相対的な位置に維持されるような第一状態下に前記コネクタを置くために、前記導体に対して前記部材を移動する段階と、前記部材と前記相手インタフェイスの間を機械的に接続するため両者を係止する段階と、前記導体と前記部材の間に相対運動を起こさせ、前記弾性的手段が両者を同軸方向で一体となるようにする第二状態下に前記コネクタを置く段階とから成り、これにより前記導体と前記相手インタフェイスのコンポーネントの間に電気的接続が行われる。
電気的に接続した以後又は接続する以前に、真空状態を作りだして相手インタフェイスが真空包絡面内に置かれるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
添付図面を参照しながら、本発明を実施する幾つかの方法を例として述べる。
図１は、本発明によるコネクタの断面を概略的に示す。
図２は、図１のコネクタが装置に接続される以前の第一状態を示す。
図３は、電気的接続が行われる以前の図１のコネクタを示す。
図４は、電気的接続が行われた後の図１のコネクタを示す。
図５ａ、５ｂは、別の状態にある本発明による別のコネクタを示す。
実施例の詳細な説明
図１において、装置中の相手コネクタに接続されるべき本発明の同軸コネクタは、内部導体１と、縦軸Ｘ−Ｘを有する外部導体２と、両導体の間で横方向に置かれ互いに離れている二つのセラミックウィンドウ３、４を有する。本発明のこの特定の実施例では使用時、コネクタが装置の中に組み込まれた時に、片方のセラミックウィンドウ４が真空包絡面の一部を形成するように意図されている。第二のセラミックウィンドウ３は、第一セラミックウィンドウ４が万一破損した場合のバックアップである。ポート５、６は、第一ウィンドウ４が真空を維持する場合に、二つのセラミックウィンドウ３と４の間の領域に水又は空気のような冷却液を導入できるようする。
外部導体２は、装置と接続される円形のフランジ７を一端に有し、必要ならば別のコンポーネントを同軸コネクタに接続可能にする第二のフランジ８を他端に有する。
細長いシャフト９を内部導体１の内側に置き、縦軸Ｘ−Ｘを一致させる。シャフト９は一端に横棒１０を有し、内部導体１に対し軸方向に移動できるようになっている。内部導体の内壁には突起１１があり、この突起にヘリカルスプリング１２の一端が支持され、同スプリングの他端はシャフト９に固定されたフランジ１３上に支えられている。ステンレススチールのベローズダイアフラム１４が内部導体内に置かれ、シャフト９とは内側円周でシールされ、内部導体１の内壁とは外側円周でシールされている。図１に示すコネクタは第一の位置にあり、バネ１２はシャフト９と内部導体１の間に力を及ぼしていない。シャフト９は二つの部分から成っていて、軸方向の長さを調節可能にするネジ１５を有しており、バネ１２の張力を調整できるようになっている。
図２はコネクタを装置に組み込む以前の状態を示しているが、シャフト９が内部導体１に対して治具（不図示）で軸方向に動かされて、棒１０が内部導体１の端の外側に突き出ている。従ってシャフト９に取り付けられたフランジ１３が軸方向に動き突起１１に近ずくと、バネ１２を圧縮することになる。ベローズ１４は、シャフト９および内部導体１に対するシールを保ちながら、シャフト９を移動させる。治具は、シャフト９と内部導体１の所でコネクタにクランプされた構造物である。治具は、シャフト９と内部導体１の間に必要な相対的移動を提供するために、ギア付き機構で制御される可動部品を有している。
治具は、シャフト９と内部導体１の相対的位置を維持する。別の実施例では、コネクタを第一状態に維持するために、ロック機構（不図示）がコネクタ自身の部品として含まれている。
コネクタが取り付けられるべき装置の部品は、円筒状の可撓性インタフェイス１６を有し、本インタフェイスは電気的接続が起こると、電気導電性の経路を形成する。金属円盤は相手インタフェイス１７を形成し、インタフェイス１６の端の上に置かれている。この金属円盤は開口部１８を有し、開口部はコネクタの棒１０が通過できる幅と長さを有している。バネが圧縮され第一状態に維持されたコネクタは、矢印で示された方向に可撓性インタフェイス１６へと移動する。コネクタの外部導体２の上のフランジ７は、接続されるべき装置上の対応するマウント１９と接触する。コンポーネントの相対的な寸法は、フランジ７とマウント１９が接触状態にある時に、シャフト９が開口部１８を突き抜けて棒１０がインタフェイス１７の背後に位置するように選ばれる。
次にコネクタを９０度回転させ、棒１０とスロット１８の間の並び具合を変える。このようにして、シャフト９は相手インタフェイス１７と機械的に接続される。インタフェイス１６に対してコネクタを回転させた後、コンポーネントは第３図に示すような位置関係に置かれる。フランジ７はマウント１９に固着され、可撓性インタフェイス１６を含んだ装置の部分が真空にされる。真空包絡面の一部はセラミックウィンドウ４とベローズダイアフラム１４で構成されることになる。この時、コネクタは所定の位置にありシステムは既に真空状態にあるが、同軸コネクタと可撓性インタフェイス１６の間は電気的には接続されていない。
電気的接続を行うには、バネ１２を圧縮状態に維持する治具を解放し、コネクタを第二状態にセットし、シャフト９と内部導体１の間の相対的移動をバネ１２で生じさせる。本実施例では、内部導体１は、マウント１９にボルト締めされたフランジ７により位置が固定される。従って、システムの平衡状態を回復しようとする動きは、図４の矢印が示す方向に移動するシャフト９により全体的な影響を受ける。棒１０をスロット１８に挿入した後にコネクタを回転しているので、棒１０はスロット１８を通過できない。従って相手インタフェイス１７は内部導体１へ向かって引っ張られ、可撓性インタフェイス１６はこの移動に追従する。内部導体１の端のナイフエッジは、外側円周部分で板１７と接触し、可撓性インタフェイス１６への電気導電性の経路を形成する。電流は内部導体１と可撓性インタフェイス１６の外側周囲を流れる傾向がある。
他の構成の棒と開口部を使ってもよい。例えば棒は三角形でもよく、３０度回転させてから機械的に接続してもよい。他に多くの構成が当然可能である。
コネクタをシステムに組み込んだ後、シャフト９を内部導体１に対して図示のように下方向に移動させて、必要であれば電気的な接続を切断してもよく、これは真空状態を維持しながら行ってもよい。必要ならば、電気的な接続と切断を繰り返して行ってもよい。
代替実施例では、導体１を移動可能にしてもよい。例えば変形可能なワッシャをフランジ７とマウント１９の間に含んでいてもよい。この場合、装置のインタフェイスコンポーネントは、剛で移動不可能であるか、又はコネクタが第二状態にセットされた時に、電気的接続を可能にするようある程度移動可能であるかのいずれでもよい。
本発明の別の実施例を図５ａ、５ｂに略図で示すが、同じ部品には図１のコネクタと同じ符号を与えている。この装置のベローズダイアフラム１４は単純な平面ダイアフラム２０に置き換えられている。バネ２１は端がシャフト９と導体１の内壁にに取り付けられている。図５ｂに示すように、シャフト９が第一状態に移動するとバネ２１は引っ張り状態になる。コネクタは次に相手インタフェイスを有する装置に固定され、図１のコネクタを参照しながら先に説明した同じ方法で機械的及び電気的接続が行われる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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