(57)【要約】  プラグ・レセプタクル型電気コネクタを過酷な環境、例えば海水中で繰り返し接続したり接続解除したりすることができる。プラグユニットは、絶縁シャフト及び導電先端部を備えたブレード状ピンを含む。このプラグユニットは、密閉されると共に入れ子状に配置された油入りチャンバ内にそれぞれのソケット接点を収容したレセプタクルユニットに係合する。チャンバは、現場環境に対して且つ互いに対して圧力平衡されており、嵌合及び嵌合解除前、嵌合及び嵌合解除中、嵌合及び嵌合解除後に封止状態のままであるようにする確実動作手段を採用している。【選択図】図１０
2017516255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットと、
誘電流体を収容した密閉チャンバを備えた第２のユニットと、
前記密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点と、
平坦な側部を備えた外側凹部を有すると共に前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記チャンバ内に封止可能に入り込んで前記チャンバ内のそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させることができるようにする１つ又は２つ以上のスリット状開口部を有する弾性材料を含む端部シールと、
前記密閉チャンバ内の前記流体圧力を現場環境圧力に対して平衡させるための前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素と、
前記端部シールの前記外側凹部内に設けられていて、前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を押圧して封止状態のままにする円形ばねとを有し、前記第２のユニットは、ボアを有し、前記端部シールは、前記ボアに作用するセグメント化ニブを有し、前記円形ばねは、前記ボアに作用する前記セグメント化ニブと連係して、前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部の対向した側部を共に押して前記第１のユニットと前記第２のユニットを嵌合解除したときに前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を封止する、封止型電気コネクタ。
【請求項２】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットと、
誘電流体を収容した密閉チャンバを備えた第２のユニットと、
前記密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点と、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記チャンバ内に封止可能に入り込んで前記チャンバ内のそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させることができるようにする１つ又は２つ以上のスリット状開口部を有する弾性材料を含む端部シールと、
前記密閉チャンバ内の前記流体圧力を現場環境圧力に対して平衡させるための前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素と、
前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を押圧して封止状態のままにするよう前記端部シールの内面に設けられた外方に付勢されているタインを備えた板ばねとを有し、前記端部シールは、前記端部シールの前記スリット状開口部の各々を包囲した弾性スリーブを有し、各弾性スリーブは、付勢されていない位置にあるときに直線状の形状を有する、封止型電気コネクタ。
【請求項３】
前記板ばねの前記外方に付勢されたタインは、それぞれの前記弾性スリーブをねじれさせ、前記第１のユニットと前記第２のユニットを嵌合解除したときに前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を閉鎖する、請求項２記載の封止型電気コネクタ。
【請求項４】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットと、
誘電流体を収容した密閉チャンバを備えた第２のユニットと、
前記密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点と、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記チャンバ内に封止可能に入り込んで前記チャンバ内のそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させることができるようにする１つ又は２つ以上のスリット状開口部と、
前記密閉チャンバ内の前記流体圧力を現場環境圧力に対して平衡させるための前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素と、
前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を押圧して封止状態のままにするための能動的閉鎖手段と、
前記第２のユニット中に通じていてそれぞれの前記１つ又は２つ以上の第１の電気接点を前記第２のユニット中に通す１つ又は２つ以上の開口部と、
前記第１のユニットに設けられた第１の端部シールとを有し、前記第１の端部シールは、それぞれの前記１つ又は２つ以上の第１の電気接点を各々受け入れる第１の前方に突き出たニップルを有し、前記第１の前方に突き出たニップルの各々は、前記第１のユニットと前記第２のユニットを嵌合させたときに前記第２のユニットの端壁の外面と協働し、前記端部シールは、前記第２のユニットの前記端壁に設けられた１つ又は２つ以上の開口部を通過して前記第２のユニットに密着する各第１の前方に突き出たニップルの前方突出部を含む第２の前方に突き出たニップルを更に有する、封止型電気コネクタ。
【請求項５】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットを有し、
外側密閉チャンバ及び内側密閉チャンバを含む第２のユニットを有し、前記外側密閉チャンバ及び前記内側密閉チャンバは、誘電流体を収容し、
前記内側密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点を有し、
平坦な側部を備えた外側凹部を有すると共に前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記外側密閉チャンバ内に封止可能に入り込むことができるようにする１つ又は２つ以上の第１のスリット状開口部を有する弾性材料を含む第１の端部シールと、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記外側密閉チャンバから前記内側密閉チャンバ内に封止可能に入り込んで前記内側密閉チャンバ内に設けられているそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させることができるようにするための１つ又は２つ以上の第２のスリット状開口部を備えた弾性材料を含む第２の端部シールを有し、
前記第１の端部シールの前記外側凹部内に設けられていて前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を押圧して封止状態のままにする円形ばねを有し、
前記内側及び前記外側の密閉チャンバ内の流体圧力を現場環境圧力に対して平衡させるための前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素を有し、
前記第２のユニットは、ボアを有し、前記端部シールは、前記ボアに作用するセグメント化ニブを有し、前記円形ばねは、前記ボアに作用する前記セグメント化ニブと連係して、前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部の対向した側部を共に押して前記第１のユニットと前記第２のユニットを嵌合解除したときに前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を封止する、封止型電気コネクタ。
【請求項６】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットを有し、
外側密閉チャンバ及び内側密閉チャンバを含む第２のユニットを有し、前記外側密閉チャンバ及び前記内側密閉チャンバは、誘電流体を収容し、
前記内側密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点を有し、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記外側密閉チャンバ内に封止可能に入り込むことができるようにするための１つ又は２つ以上の第１のスリット状開口部を有する弾性材料を含む第１の端部シールを有し、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記外側密閉チャンバから前記内側密閉チャンバ内に封止可能に入り込んで前記内側密閉チャンバ内に設けられているそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させることができるようにするための１つ又は２つ以上の第２のスリット状開口部を備えた弾性材料を含む第２の端部シールを有し、
前記１つ又は２つ以上の第１のスリット状開口部を押圧して封止状態のままにするよう前記第１の端部シールの内面に設けられた外方に付勢されているタインを備えた板ばねを有し、
前記内側及び前記外側の密閉チャンバ内の流体圧力を現場環境圧力に平衡させる前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素を有し、
前記端部シールは、前記端部シールの前記スリット状開口部の各々を包囲した弾性スリーブを有し、各弾性スリーブは、付勢されていない位置にあるときに直線状の形状を有する、封止型電気コネクタ。
【請求項７】
前記板ばねの前記外方に付勢されたタインは、それぞれの前記弾性スリーブをねじれさせ、前記第１のユニットと前記第２のユニットを嵌合解除したときに前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を閉鎖する、請求項６記載の封止型電気コネクタ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのばねは、前記端部シールの内面に設けられた外方に付勢されたタインを有する板ばねを更に含む、請求項５記載の封止型電気コネクタ。
【請求項９】
前記端部シールは、前記端部シールの前記スリット状開口部の各々を包囲した弾性スリーブを有し、各弾性スリーブは、付勢されていない位置にあるとき直線状の形状を有する、請求項８記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１０】
前記板ばねの前記外方に付勢されたタインは、それぞれの前記弾性スリーブをねじれさせ、前記第１のユニットと前記第２のユニットを嵌合解除したときに前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を閉鎖する、請求項９記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１１】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットを有し、
外側密閉チャンバ及び内側密閉チャンバを含む第２のユニットを有し、前記外側密閉チャンバ及び前記内側密閉チャンバは、誘電流体を収容し、
前記内側密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点を有し、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記外側密閉チャンバ内に封止可能に入り込むことができるようにするための１つ又は２つ以上の第１のスリット状開口部と、
前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点が前記外側密閉チャンバから前記内側密閉チャンバ内に封止可能に入り込んで前記内側密閉チャンバ内に設けられたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させることができるようにするための１つ又は２つ以上の第２のスリット状開口部と、
前記内側及び前記外側の密閉チャンバ内の流体圧力を現場環境圧力に平衡させる前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素を有し、
前記第２のユニットの端壁に設けられていて前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点を前記第２のユニット中に通す１つ又は２つ以上の開口部と、
前記第１のユニットに設けられていて、前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点の各々を受け入れる第１の前方に突き出たニップルを有する第１の端部シールとを有し、前記端部シールは、前記第２のユニットの端部シールの前記端壁に設けられた１つ又は２つ以上の開口部を通過して前記第２のユニットに密着する各第１の前方に突き出たニップルの前方突出部を含む第２の前方に突き出たニップルを更に有する、封止型電気コネクタ。
【請求項１２】
封止型電気コネクタであって、
各々が導電先端部を備えた絶縁ブレード状シャフトを有する１つ又は２つ以上の第１の電気接点を備えた第１のユニットを有し、
誘電流体を収容した密閉チャンバを備えた第２のユニットを有し、
前記密閉チャンバ内に配置されたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点を有し、
前記第２のユニットの端壁に設けられていて、前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点を前記第２のユニット中に通す１つ又は２つ以上の開口部を有し、
前記第１のユニットに設けられていて、前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点の各々を受け入れる第１の前方に突き出たニップルを備えた第１の端部シールを有し、前記端部シールは、前記第２のユニットの端部シールの前記端壁に設けられた１つ又は２つ以上の開口部を通過して前記第２のユニットに密着する各第１の前方に突き出たニップルの前方突出部を含む第２の前方に突き出たニップルを更に有し、
前記密閉チャンバ内の流体圧力を現場環境圧力に平衡させる前記密閉チャンバの少なくとも１つの可動要素を有する、封止型電気コネクタ。
【請求項１３】
前記閉鎖チャンバ内に通じていて、前記それぞれの１つ又は２つ以上の第１の電気接点を前記チャンバ中に通して前記チャンバ内に設けられたそれぞれの１つ又は２つ以上の第２の電気接点に電気的に接触させるための１つ又は２つ以上の封止可能なスリット状開口部を更に有する、請求項１２記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１４】
前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を前記密閉チャンバ内に押圧して封止状態のままにするための能動的閉鎖手段を更に有する、請求項１３記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１５】
前記スリット状開口部は、弾性材料を含む端部シールを貫通している、請求項１４記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１６】
前記１つ又は２つ以上のスリット状開口部を前記密閉チャンバ内に押圧して封止状態のままにするための前記能動的閉鎖手段は、少なくとも１つのばねである、請求項１４記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのばねは、円形ばねである、請求項１６記載の封止型電気コネクタ。
【請求項１８】
前記円形ばねは、前記端部シールの外側凹部内に設けられている、請求項１７記載の封止型電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水中又は他の過酷な環境下で電気回路を接続したり切断したりするための装置に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、２０１４年５月２１日に出願された米国特許仮出願第６２／００１，２０８号及び２０１４年１１月３日に出願された米国特許出願第１４／５３１，０９７号の先の優先権主張出願日の利益を主張する出願であり、かかる米国特許仮出願及び米国特許出願を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
水中で接続したり接続解除したり（切り離したり）することができる最初の基本的な電気コネクタが１９６０年の中頃に出現し、信頼性のある商品は、１９８０年代の中頃まで利用できる状態にはなかった。その時点の前においては、海面下システムは、海中に沈める前に電気的に完全に接続されなければならなかった。その間の年月において、電気要素を海中に浸漬させた状態で繰り返し接続したり接続解除したりすることを必要とする多くの沖合業界用途が開発された。この要件を満たす幾つかの公知の装置が存在する。かかる装置のサブセットは、電気接点が無害の物質で満たされたチャンバ内で接合されるべきピンとソケットから成るコネクタを有し、かかる無害の物質は、ピン及びソケットを外部環境から保護する。保護物質、即ち、可動誘電体、例えば油、グリース又はゲル（以下、単に流体又は油という）は、補償要素により周囲現場条件に対して圧力平衡され、補償要素は、典型的には、保護物質が収容されたチャンバの可撓性壁である。先行技術の代表的な例が米国特許第３，５０８，１８８号明細書、同第３，５２２，５７６号明細書、同第３，６４３，２０７号明細書、同第４，０８５，９９３号明細書、同第４，１４２，７７０号明細書、同第４，３７３，７６７号明細書、同第４，７９５，３５９号明細書、同第４，９４８，３７７号明細書、及び同第５，１７１，１５８号明細書に見受けられる。
【０００４】
先行技術の水面下コネクタのこのサブセットでは、ピンは、一般に、誘電シースで被覆され且つ露出状態の導電性接点先端部を備えた細長い導電性のシャフトを有する。ピンは、嵌合及び嵌合解除前、嵌合及び嵌合解除中、並びに嵌合及び嵌合解除後、外部環境から封止状態のままであることが意図された挿通可能な端部シール通路を経て接点チャンバに入る。いったん嵌合すると、導電性ピン‐先端部は、接点チャンバ内に完全に浸漬され、後には絶縁シャフトの一部分が現場環境に対して露出状態となる。説明を簡単にするために、ピンを収容したコネクタユニットを以下「プラグ」といい、嵌合チャンバ内にソケットを収容したユニットを「レセプタクル」という。
【０００５】
嵌合及び嵌合解除前、嵌合及び嵌合解除中、並びに嵌合及び嵌合解除後、油チャンバ内に通じるレセプタクル端部シール通路を閉鎖状態に保つことは課題である。この課題に応えるため、このサブセットを表すと共に現在市販されているコネクタは、円形断面を備えたプラグピン及びそれぞれの円筒形ピンを受け入れるための円形の再封止可能な通路を有する弾性端部シールを備えたレセプタクルを有する複雑な装置の状態に技術進歩した。現在市場では、円筒形のボア状の端部シール通路を常時封止状態に保つための２つの互いに異なる方式のうちの一方又は他方を採用したコネクタが存在する。
【０００６】
第１の方式では、コネクタ部分が互いに嵌合解除されると、エラストマーレセプタクル端部シール通路は、嵌合チャンバ内に収容された剛性の非導電性円筒形ストッパによって占有される。ストッパは、頑丈なばねによって外方に付勢される。嵌合中、入ってくるプラグピンは、ストッパを、端部シールを越えて内方に押しやり、そして更に嵌合チャンバ内に押し込み、それによりばねを圧縮する。その結果、レセプタクル嵌合チャンバ端部シール通路は、嵌合解除時ではストッパ、嵌合時にはプラグピン、のいずれかによって常時占有される。それにより、円形端部シール通路は、外部環境から常時封止状態に保たれるが、これは、多くの複雑さの犠牲により行われる。ばねは、嵌合解除時、端部シール通路中へのストッパの確実な戻りを保証するよう頑丈でなければならない。それにより、相当大きな嵌合力が生じ、コネクタ部分をいったん嵌合されると跳ね返って互いに離れないようにするためのラッチ止め機構体又は他の手段が必要である。また、戻しばねが頑丈であっても、ばね駆動ストッパが端部シール通路中へ外方に戻り損ねたとき、場合によっては破損が生じる。これにより、後には、チャンバ流体と現場環境との間に漏れ経路が生じる。この種のコネクタの代表的な例が米国特許第４，９４８，３７７号明細書に見受けられる。
【０００７】
円形端部シール閉鎖に関する課題に対する信頼度のより低い第２の方式は、コネクタ部分を嵌合解除したときに弾性の管状端部シール通路を閉鎖状態にはさみつぶすことである。円形管状通路をはさみつぶして閉鎖状態に保つのに必要な力は、通路を包囲したエラストマー括約筋状部材か、金属ばねか、協働するばねとエラストマー括約筋状部材の両方か、のいずれかによって提供される。嵌合時、はさみつぶされた管は、円形断面の入ってくるプラグピンのほっそりとしたテーパ付き端部によって押し開かれ、かくして、嵌合及び嵌合解除中並びに嵌合されている間、プラグピンの表面に密着状態のままである。この種のコネクタの一例が米国特許第４，３７３，７６７号明細書に見受けられる。この米国特許に記載された発明は、ストッパを備えておらず又はストッパ付勢ばねを備えておらず、従って、段落番号［００５］で言及した概念を中心に構成されたコネクタよりも機械的に極めて簡単である。しかしながら、この発明は、大きな欠点を有しており、円形端部シール通路をはさみつぶして完全に閉鎖状態にするのに必要とされる相当大きな力は、嵌合及び嵌合解除を困難にし、場合によっては、その結果として管状通路の裂けが生じ、その後破損が生じる。この構成は、低温時での長時間にわたる嵌合後、円形管状通路を適正に閉じることができないという別の欠点を有する。これが起こると、漏れ経路がチャンバ油と現場環境、例えば導電性海水との間に生じる。加うるに、かかる端部シールの所要の大きな応力は、シールのエラストマー特性にとって有害である。これら欠点の全ては、この種のコネクタの信頼性を損なう。
【０００８】
現在市場には出ていない第３の完全に異なる方式が存在する。米国特許第３，６４３，２０７号明細書に開示された初期の技術は、複雑さの極めて少ない仕方でコネクタシール閉鎖に関する問題を取り上げた。円形ボア形弾性通路を閉鎖状態に保とうとするのではなく、この方式は、それぞれのブレード状プラグピンの各々についてエラストマーレセプタクル端部シールを１つの細くてスリット入りの通路を採用した。スリットを作る際に除去される端部シール材料がほとんどなく又は全くなかった。スリットは、円筒形ボアよりも閉鎖状態に保つのが極めて容易であり、その理由は、スリットがその自然な応力を受けていない状態において閉じられるからである。ブレード状ピンにより、適正に寸法決めされたスリット入り開口部のゆがみはほとんどなく、又、エラストマーシール材料に加わる応力がほんの僅かである。スリットにブレードを入れて封止するという概念自体は、極めて合理的であるが、この方式を組み込んだコネクタは、高信頼度で機能するのに必要な属性を欠いていた。例えば、スリットを閉鎖するために提供される唯一の機構は、スリットを入れた弾性端部シール材料の弾性であった。低温での長時間にわたる嵌合後の嵌合解除時、スリットは、極めて僅かに閉じ、それにより流体チャンバと現場環境との間に一時的な漏れ経路が生じる可能性がある。これが起こると、チャンバ流体は、侵入する環境流体、例えば海水によって汚染状態になり、それによりその電気的性質が劣化した。チャンバ流体内の導電性要素を互いに隔離するために設けられる確実な動作手段が存在せず、従って、侵入する汚染物により、場合によっては、電気回路間内部絶縁破壊が生じた。これらの理由及び他の理由のため、上述のより複雑な方式の方が好まれ、この概念は何年も前に放棄された。
【０００９】
上述の製品の全ては、幾つかの技術的欠点を備えているということに加えて、段落番号［００５］及び［００６］で説明した水中コネクタの複雑さ及び出費により、これら水中コネクタは、ほとんどではないとしても多くの過酷な環境プロジェクトの範疇から外れる。段落番号［００７］に記載された内容の結果として、決して、有用な商品は得られなかった。依然として要望されているのは、上述した公知の過酷な環境用コネクタで見受けられる欠点を減少させ又は解決すると同時に、複雑さ及び製造費を減少させるコネクタ装置である。本発明は、この要望を満たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３，５０８，１８８号明細書
【特許文献２】米国特許第３，５２２，５７６号明細書
【特許文献３】米国特許第３，６４３，２０７号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０８５，９９３号明細書
【特許文献５】米国特許第４，１４２，７７０号明細書
【特許文献６】米国特許第４，３７３，７６７号明細書
【特許文献７】米国特許第４，７９５，３５９号明細書
【特許文献８】米国特許第４，９４８，３７７号明細書
【特許文献９】米国特許第５，１７１，１５８号明細書
【発明の概要】
【００１１】
本明細書において説明する本発明の実施形態は、以下「プラグ」と呼ぶ第１のコネクタ及び電気的健全性を失わないで水中又は他の過酷な環境中において繰り返し接続したり接続解除したりすることができる以下「レセプタクル」と呼ぶ第２のコネクタを有する装置を提供する。説明する実施形態は、海面下での使用を意図しているが、電気的接合部が接続時に互いに且つ現場環境から封止状態のままでなければならず、レセプタクル接点が接続解除時に互いに且つ現場環境から電気的絶縁状態のままでなければならない数え切れないほど多くの用途でかかる実施形態を使用できることは、明らかである。
【００１２】
本発明の一実施形態では、プラグユニットは、露出状態の導電性先端部を備えた細長いブレード状絶縁シャフトを有することを特徴とする第１の１本又は２本以上の電気的「ピン」を収容する。レセプタクルユニットは、外部環境から封止された可動誘電物質で満たされたチャンバ内に収容されているそれぞれの１つ又は２つ以上の電気的「ソケット」を収容する。プラグとレセプタクルユニットが接合されると、１本又は２本以上のプラグピンは、レセプタクルチャンバ中に至るそれぞれの１つ又は２つ以上のスリット入り通路に封止可能に入り込み、それにより、これらの導電性先端部は、油入りレセプタクルチャンバ内のそれぞれの１つ又は２つ以上のソケット接点に接合する。スリット入り通路の弾性を増強する能動的閉鎖手段は、嵌合及び嵌合解除前、嵌合及び嵌合解除中、並びに嵌合及び嵌合解除後にこれらスリット入り通路を押圧して封止可能に閉鎖状態にするために設けられる。
【００１３】
本発明は、任意特定の用途に関してではなく、一般的に本明細書において提供される。容易に理解されるように、説明する装置を多種多様なハウジング、接点構造、サイズ、材料、及び外部形態に容易に適合させることができ、それによりかかる装置は、広汎な用途に適合可能である。
【００１４】
本発明の他の特徴及び他の利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照した後においては当業者には容易に明らかになろう。なお、図中、同一の参照符号は、同一の部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】米国特許第４，０８５，９９３号明細書から取った旧技術の部分軸方向断面図である。
【図２】図１の２‐２線矢視断面図である。
【図３】米国特許第４，０８５，９９３号のレセプタクルの仕切り要素を示す図である。
【図４】種々のシール半径方向断面図（ａ及びｂ）である。
【図５】スリット入り開口部内に設けられた種々のピン半径方向断面図（ａ及びｂ）である。
【図６】ブレード状ピン接点についての取り得る断面を示す図（ａ，ｂ及びｃ）である。
【図７】コネクタユニット１の斜視図である。
【図８】コネクタユニット２の斜視図である。
【図９】プラグ電気接点２６の斜視図である。
【図１０】コネクタユニット１を軸方向に見て１／４を切除して示す斜視断面図である。
【図１１】弾性シール４３を軸方向に見て１／４を切除して示す斜視断面図である。
【図１２】コネクタユニット２を軸方向に見て１／４を切除して示す斜視断面図（ａ及びｂ）である。
【図１３】端部シール８８、端部シールスタンドオフ１４０、及び板ばね１４７を含むレセプタクル内部コンポーネントの軸方向に見て１／２を切除して示す斜視断面図である。
【図１４】レセプタクル端部シールスタンドオフ１４０の斜視図である。
【図１５】レセプタクル板ばね１４７の斜視図である。
【図１６】レセプタクル電気接点５６の斜視図である。
【図１７】弾性シール７３の軸方向に見て１／４を切除して示す斜視断面図である。
【図１８】レセプタクルシェル６を軸方向に見た斜視断面図である。
【図１９】嵌合状態のコネクタプラグとレセプタクルユニット１，２を軸方向に見て１／４を切除して示す部分断面図（ａ及びｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１、図２、及び図３は、米国特許第４，０８５，９９３号（以下、「´９９３号特許」という）明細書から取った旧技術の例を示す図であり、図１は、プラグコネクタユニット１０及びレセプタクルコネクタユニット１２の部分軸方向断面図である。プラグユニット１０は、ブレード状ピン１６を有し、これらピンのシャフトは、薄い誘電体１８で被覆されている。レセプタクルユニット１２は、チャンバ２４内に収容されたそれぞれの電気的ソケット２２を含む。チャンバ２４は、誘電流体、例えばシリコーン油で満たされている。弾性ディスク３０にはスリット３２が入れられており、それぞれのプラグピン１６は、嵌合及び嵌合解除の際、これらスリット３２を封止可能に通過する。ブーツ４０がプレート３６に設けられた中央ボアを経て現場環境と連絡し、かくして、チャンバ２４内の誘電流体圧力をレセプタクルコネクタユニット１２の外部の圧力に平衡させる。
【００１７】
第´９９３号特許の構成は、存在しなければコネクタユニットが働かなくなるようにする多くの必須の観点を欠いている。一例として、嵌合解除時にスリット入り開口部を閉じる上でディスク３０の弾性以外の手段が設けられていない。したがって、プラグとレセプタクルユニットの接続解除時、スリット３２を再び閉じるのに有効な唯一の力は、ディスク３０を構成する弾性材料の弾力性である。大抵の弾性材料であれば、これらは、長期間にわたる、特に低温環境における、変形時、これらの固有の弾力性だけでこれらの元の形状にスナップバックするよう押圧された場合も、これらの元の形状にはスナップバックしないであろう。これら弾性材料は、全くもってゆっくり戻る。このようなゆっくりとした戻りにより、スリット通路３２の場合、現場流体、例えば海水が流体チャンバ２４に入ってこの中の流体を汚染する可能性があり、それにより、チャンバ油が漏れ出る可能性がある。図２及び図３に見える穴６０，６２付きのベーン５８は、かかる汚染に起因した隣り合うレセプタクル接点の電気的短絡を遅らせるが、これを阻止はしない。スリットを閉じるためにシール材料の弾力性だけを利用した場合の別の問題は、作用効果が最小限であってもこれが得られるようにするためには、シール材料の弾力性が極めて大きくなければならないということにある。しかしながら、公知の非常に弾力性の高い材料、例えば天然ゴムは、太陽光及び化学薬品による耐劣化性がほとんどなく、従って、かかる材料は限定された数の用途にしか使用することができない。
【００１８】
あらゆる環境下においてスリット３２を封止可能に閉鎖状態に保つためにディスク３０のエラストマー特性だけを利用した場合の別の欠点は、チャンバ２４内の流体と外部環境との圧力差がほどほどであってもスリットが流体漏れを起こすということにある。流体入りコネクタユニットではほぼ間違いなく、第´９９３号特許のチャンバ２４により典型的に示される油入り嵌合チャンバが当初、流体で満たされると、かかる嵌合チャンバ内に少なくとも少量の空気が取り込まれる。空気が過剰でなければ、それについては問題がないが、ユニットが高い外部圧力を受けると、空気が潰れて（圧縮されて）最終的に溶液中に入る。ブーツ４０又はその均等手段は、拡張して空気の不存在を補償する。所要の補償量は、油入り嵌合チャンバを当初満たしたときに取り込まれた空気の体積の量を超えることはできない。これとは対照的に、高温及び／又は低い現場圧力にさらされると、空気は、膨張する。どのぐらい多くの空気が圧縮可能かどうかについては実用的な限度が存在するが、空気がどれほど多く膨張することができるかについてはかかる限度が存在しない。油入り嵌合チャンバ内での空気の膨張により、ブール４０及びその均等手段は、その限度まで潰れ、その後、油入りチャンバ内の空気の膨張の結果として、符号３２により典型的に示されたスリット入り開口部を通る流体の漏れが生じる。シールがスリット入り通路を閉鎖状態に保つためにこれらシールの弾性だけを利用する今やもう使われていない第´９９３号特許のコネクタユニットは、流体を失うことなく空輸できない。これらコネクタユニットは、多くの場合、使用に不向きな状態でこれらの届け先に到着した。
【００１９】
信頼性の高い流体入りコネクタに関する１つの設計上の目的は、ピン‐ソケット接点が収納された状態で接合されるチャンバが現場環境とコネクタ内の他のピン‐ソケット対の嵌合チャンバの両方から少なくとも二重に封止されなければならないということにある。米国特許第３，６４３，２０７号及び同第４，０８５，９９３号により典型的に示されるブレード状プラグピン及びスリット入り通路レセプタクルシールを備えたコネクタは、この目的を達成することがない。汚染の移動を制限するベーン５８はさておき、個々のピン‐ソケット対を互いに又は現場環境から二重に封止する手段は存在しない。その結果、１つのスリット入り通路からのチャンバ２４中に流入した海水が移動してチャンバ内のピン‐ソケット対相互間の隙間を電気的にブリッジする場合があり、それにより電気的絶縁破壊が生じる。通路３２が損傷した場合、直接的な導電性の海水経路が外部環境に対して存在する場合があり、それにより海水への電気的短絡の可能性がある。万全を期す封止が行われないと、スリット入り通路レセプタクル端部シールを採用した全ての先行技術のコネクタは、高い信頼性を必要とする用途については許容できない。
【００２０】
図４ａ及び図４ｂは、弾性端部シール１３を通る円形断面の通路１１をはさみつぶして閉鎖状態にすることによってかかる円形断面通路１１を封止する米国特許第４，３７３，７６７号の技術と関連した幾つかの問題を示している。この技術は、図４ａの円形通路１１をはさみつぶして図４ｂに示されている部分的に閉鎖された形状にするためには相当大きな力を必要とする。この通路を図４ｂの端点１５のところで完全に閉鎖すると、その結果として、はさみつぶされた開口部の端部のところにシール材料に極めて大きな応力が加わる。また、必要なはさみつぶし力は、円筒形プラグピンの挿入及びその次の引き抜きを困難にすると共にシールに対して潜在的に有害にする。エラストマーが長期間にわたって剛性の表面に強制的に押し付けられると、エラストマーは、顕微鏡的スケールでこれら表面上の凸凹に合致してこれら凸凹に当たった状態で容易にはもはや滑らず、これらエラストマーがくっつく。
【００２１】
図５ａは、スリット入りシール通路を備えた円形断面ピンを用いることがなぜ実用的ではないかということを実証している。図５ａは、スリット入り通路２３を備えたシール１７の一部分及び通路内に位置する丸形断面ピン１９の半径方向断面図である。通路壁は、ピンには良好には合致せず、後には、非封止状態の漏れ経路２１が生じる。漏れ経路２１は、シール１７がピンに強く圧接され又は全体としてピンの周りに引き伸ばされた場合にのみ、完全に閉鎖可能であるが、これらの状態のうちのいずれもピンの挿入及びその後の引き抜きを付着に起因して極めて困難にし、場合によってはシールを損傷させる。これとは対照的に、図５ｂは、ブレード状ピン２５がシール１７内のスリット入り通路２３を貫通している状態を示している。ブレードは、通路壁に合致することができ、しかもシール１７の引き伸ばしをほんの最小限に抑えた状態で漏れ経路を後に残さない。ブレード状ピンがシールのスリット入り通路への入り込み又はこれから引き抜かれるのに必要な力は、比較的小さい。「ブレード状」ピンは、図５ｂに示されているように単純な平坦な側部を持つ断面のものであることが必要とされない。かかるブレード状ピンは、シールに大きな応力を加えることなく、エラストマースリット入り通路を満たす任意の細長い断面形状のものであって良い。スリット入り通路に使用できるピン断面形状の多くの例のうちの幾つかが図６ａ、図６ｂ、及び図６ｃに示されている。例えば、図６ｂ及び図６ｃは、一定の幅か平行な側部かのいずれかを有することが必ずしも必要ではないということを示している。図６ｃのブレード接点の場合、チャンバのスリット入り端部シール開口部は、ブレード接点を封止可能に受け入れるために三日月形である。多くの他の機能的形状を想定することができる。
【００２２】
図７、図８及び図９は、それぞれ、本発明のコネクタのプラグユニット１、レセプタクルユニット２、及び代表的なプラグピン２６の実施形態を示している。プラグ１の外側シェル４６は、レセプタクルシェル６の前方の円筒形突出部４を受けるよう寸法決めされた円筒形ボア３を有している。ユニットの嵌合中及び嵌合後、ボア３は、突出部４と協働して、ユニットを軸方向に整列させた状態に保つのに役立つ。プラグシェルの通気穴３９は、嵌合中、嵌合解除中、及びその後におけるプラグボア３に対する現場環境物質、例えば海水の自由な流入流出を可能にする。プラグシェル４６のキー５は、レセプタクルシェル６のキー溝８と協働してプラグ１をレセプタクル２に回転的にロックする。キー溝８の端部のところに位置する側方スロット３７は、もしそのように構成されていなければキー溝８中へのキー５の自由な入り込みを妨害するデブリのためのクリーンアウト（掃除口）としての役目を果たす。プラグピン２６は、誘電シース２７、露出状態の導電性先端部２８、刻み付き表面３１を備えた円筒形区分２９、Ｏリング溝３３、後側肩３５、及びはんだカップ３７を備えたブレード状シャフト７を有する。ピン２６は、プラグボア３中に外方に突き出ている。レセプタクル端壁６５に設けられた開口部９０は、それぞれ対応したプラグピン２６を受け入れるよう設けられている。
【００２３】
図１０は、プラグ１の軸方向に見て１／４を切除して示す断面図である。ピン２６は、プラグピンの後側肩３５がプラグベース４５のそれぞれの肩４７に着座するまでプラグベース４５に設けられたボア４９内に圧力嵌めされる。Ｏリング４１が溝３３内に嵌まり込んでおり、それによりプラグベース４５とプラグピン２６との間のインターフェースを効果的に封止している。プラグベース４５は、エンジニアリングプラスチック材料、例えばガラス繊維強化ウルテム（ULTEM （商標））で作られるのが良い。刻み付きプラグ-ピン表面３１は、プラグベース４５の径部４９に対して締り嵌め関係をなしており、それによりプラグピン２６をベース４５に回転的にロックしている。プラグピン肩３５と協働して作用するベース４５に設けられている肩４７は、ベース４５内でのこれらピンの後方移動を制限する。プラグピンがプラグベース４５内にいったん完全に挿入されると、リテーナリング５１が定位置に置かれ、それによりピンをプラグベース内に軸方向に固定する。図１１に部分的に切除された状態で示されているプラグの前方弾性シール４３がプラグベース４５の円筒形突出部５３に封着する内部ボア５５を有している。図１０は、プラグベース４５をプラグシェル４６に回転的にロックするようプラグベース４５に設けられたキー溝１０５及びプラグシェル４６に設けられたキー溝１０７と協働するプラグ整列キー１０６を示している。リテーナリング１０８がプラグシェル４６内でのプラグベース４５の後方移動を軸方向に制限するようプラグシェル４６に設けられた溝１０９内に嵌まり込んでいる。プラグシェル４６の肩１１０がプラグベース４５の肩１１１と協働してプラグシェル４６内でのプラグベース４５の前方移動を制限する。プラグベース４５の溝１１３内に嵌め込まれたＯリング１１２がベース４５とプラグシェル４６のボア１１６との間のインターフェースを封止する。プラグ前方弾性シール４３の前方部分１１４がプラグシェル４６のボア１１５に封止可能に嵌まり込み、かくしてＯリング１１２のためのバックアップシールとなっている。
【００２４】
レセプタクルユニット２が図１２ａ及び図１２ｂに軸方向に見て１／４を切除した状態の断面で示されている。レセプタクルベース７０は、レセプタクルシェル６のボア１２０内に挿入されている。シェル６内でのベース７０の前方運動は、ベース７０の肩１２１とシェル６の肩１２２の協働によって阻止される。ベース７０とシェル６のボア１２０との間のインターフェースは、ベース７０の溝１２４内に嵌まり込んだＯリング１２３によって封止される。高強度バリヤ１２５がベース７０の後方でボア１２０内に嵌まり込んでいる。高強度バリヤ１２５は、もしそのように構成されていなければベース７０前後の高い差圧に起因して生じる恐れがあるコネクタレセプタクルユニット２に対する損傷を阻止するのに役立つ。バリヤ１２５は、ライトデューティ用途向きに高強度プラスチックで作られるのが良く又はヘビーデューティ使用向きに種々の金属で作られるのが良い。バリヤ１２５とベース７０の両方は、レセプタクルシェル６の溝１２７内に設けられたリテーナリング１２６によってシェル６内での後方運動ができないようになっている。キー１２８は、キー溝１２９，１３０，１３１と協働してベース７０及び高強度バリヤ１２５をレセプタクルシェル６に回転的に整列させる。キー１２８は、リテーナリング１２６により且つシェル６のキー溝１２９の前方端部１３２によって軸方向に定位置に保持される。
【００２５】
図１２ａ及び図１３に示されたレセプタクル端部シール８８は、その後方端部が内方に向いた肩１３３で終端すると共にその前方端部が壁１３５で終端している可撓性の壁８２から成っている。端部シール８８の肩１３３は、レセプタクルベース７０の溝１３８内に嵌まり込んでおり、それによりベース７０と端部シール８８との間のインターフェースを封止している。肩１３３のところの端部シール８８の外面は又、端部シール８８の後側部分とシェル６の前方ボア１３９との間のインターフェースを封止し、それによりＯリング１２３に万全を期したシールを提供している。壁１３５から半径方向外方に突き出たセグメント化ニブ９２は、壁１３５をレセプタクルシェル６の前方ボア１３９内に半径方向に心出しするのに役立つと共に弾性壁１３５が嵌合中、半径方向外方に微動することがないようにするのに役立つ。
【００２６】
図１０、図１３、及び図１４に示された端部シールスタンドオフ１４０が、レセプタクルベース７０のソケット１４１内に圧力嵌めされた刻み付き後方端部１４２を有している。刻みは、スタンドオフ１４０をベース７０に回転的にロックしている。スタンドオフ１４０は、端部シール８８をレセプタクルシェル６に対して軸方向位置に維持している。図１２ａ及び図１３に明確に示された端部シール８８は、各々がスリット入り通路８０をそれぞれ備えた１つ又は２つ以上の内方に突き出たスリーブ１４４を有している。スタンドオフ１４０の端壁１５１に設けられた開口部１５０は、組み立て時にそれぞれの内方に突き出たスリーブ１４４をこの端壁に通すよう形作られると共に間隔を置いて配置されている。端部シール８８の端壁１３５は、スタンドオフ１４０に設けられた開口部１５０と協働してスリーブ１４４によってレセプタクルユニット２内に回転的に位置決めされている。スタンドオフ１４０は、高強度プラスチック材料、例えばガラス繊維強化ウルテムで作られるのが良い。端部シール８８の端壁１３５中に設けられた通路８０は、それぞれの異形シール着座部９８から内方に延び、そしてスリーブ８４を完全に貫通しており、かくして、プラグピン２６のシャフト７をそれぞれのシール通路８０を通って油チャンバ７９内へ先へ挿入することができる。
【００２７】
本発明は、レセプタクル流体チャンバ７９と現場動作環境との間のシールを常時維持する。本発明は、これを行う一方で、レセプタクル弾性端部シール８８の最小量の締め付けしかプラグピン２６のシャフト２７に及ぼさない。上述したように、僅かな締め付けを少しでも超えると、スリット入り通路８０の弾性材料は、長期間にわたる嵌合後、それぞれのピン２６のシャフトにくっつく。それにより、通路が損傷する場合があり、その結果許容できないほど大きな嵌合解除力が生じる。本発明は、通路８０を押圧して封止可能に閉鎖するために端部シール８８の弾性を増強する能動的閉鎖手段を利用する。現在説明している実施形態では、かかる能動的閉鎖手段が２つ存在し、各能動的閉鎖手段は、独特のばね構造から成る。最初に説明する能動的閉鎖手段は、図１２ｂ及び図１３に明確に示された円形ばね１０１を利用し、この円形ばねは、端部シール８８の端壁１３５に設けられた長方形凹部１４６内に嵌まり込んでいる。ばね１０１は、例えば、多種多様な化学薬品と海水の両方に対して耐性のある軟質プラスチック、例えばライトン（Ryton （登録商標））で作られるのが良い。円形ばね１０１は、凹部１４６の平坦な側部１５２によって半径方向内方に僅かにゆがめられ、それにより小さな外方への力を平坦な側部１５２に及ぼし、これら平坦な側部は、ボア１３９に作用するニブ９２と連係して、端壁１１３５の弾性の補助手段であって、コネクタユニット１，２を互いに嵌合解除したときにスリット入り通路８０の海の方に向いた部分を押圧して封止可能に閉鎖する手段となっている。スリット入り通路８０の海の方へ向いた部分は、ばね１０１によって互いに穏やかに押圧される。
【００２８】
スリット入り通路８０を押圧して封止可能に閉鎖する際に端部シール８８の弾性を増強するために設けられた本発明の第２の能動的閉鎖手段は、図１３及び図１５に最も明確に示された板ばね１４８のそれぞれの外方に付勢されたタイン又は突叉１４７を利用している。板ばね１４８は、プラスチック材料、例えばライトンで作られるのが良い。タイン１４７は、円形ばね１０１の場合のように、スリット入り通路８０の向かい合った側部を互いに押しつけることによっては役には立たない。これとは異なり、板ばねのタイン１４８は、それぞれの弾性スリーブ１４４をねじれさせ、これら弾性スリーブは、これらの弛緩状態では軸方向に真っ直ぐであり、スタンドオフ１４０の開口部１５０のそれぞれの縁部１４８を横切って横方向外方に延びる。通路８０をよじれさせることにより、スリーブ１４４に対して極めて僅かな圧縮作用を及ぼすだけで、通路８０が閉じられ、かくして最小限の力で且つ弾性スリーブ材料に加わる応力を最小限に抑えた状態でプラグピン２６の挿入及び引き抜きが可能である。プラグピン２６のシャフト７をそれぞれの通路８０中に挿入すると、かかるシャフトは、スリーブ８４を真っ直ぐにし、それぞれの板ばねタイン１４７を横方向内方に同時に撓ませる。嵌合解除の際、プラグピン２６をレセプタクル端部シール通路８０から引き抜くと、これらプラグピンは、最初に、端部シール８８の内側突出部１４４の外方に進む。プラグピンがこのように動作すると、板ばねタイン１４７は、半径方向外方に撓み、それにより通路８０をねじれさせて閉鎖状態にする。現場海水とチャンバ油との間のインターフェースは、その時点で封止される。プラグピン２６をこれらプラグピンがスリット入り開口部８０から出る箇所まで更に引き抜くと、円形ばね１０１は、外方に作動し、それによりスリット入り開口部８０に通じる海の方へ向いた入口を閉じる。最終結果として、通路８０は、完全に封止されて海水がない状態になる。本発明のコネクタは、円形ばね１０１か板ばねタイン１４７かのいずれかが設けられていない場合であっても機能するが、これらコンポーネントの両方が組み込まれると、その結果として、嵌合時にプラグピン２７に対する全締め付けが最小限に抑えられた状態で且つ嵌合解除力が最小限の状態のより信頼性の高い製品が得られる。
【００２９】
図１２ａ及び図１６に示されている代表的なレセプタクルソケット接点５６は、部分的に刻み付きの表面５９及びＯリング溝６１を備えた円筒形区分５７、後側肩６３、及びはんだカップ６４を有する。溝６１内に嵌め込まれたＯリング６６は、レセプタクルソケット接点５６と、レセプタクルベース７０のそれぞれのボア６９との間のインターフェースを封止する。ソケット接点５６は、レセプタクルソケット接点の後側肩６３がレセプタクルベース７０のそれぞれの肩７１に着座する箇所までレセプタクルベース７０のボア６９内に圧力嵌めされている。刻み付きレセプタクルソケット接触面５９は、レセプタクルベース７０の外周部６９に対して締り嵌め関係をなしており、それによりレセプタクルソケット接点５６をベース７０に回転的にロックする。レセプタクルソケット接触肩６３と協働して作用する肩７１は、ベース７０内でのレセプタクルソケット接点の後方移動を制限する。ベース７０は、高強度プラスチック、例えばガラス繊維強化ウルテムで作られるのが良い。レセプタクルソケット接点がレセプタクルベース７０内にいったん完全に挿入されると、リテーナリング７２が定位置に置かれ、それによりソケット接点５６をレセプタクルベース内に軸方向に固定する。図１２ａ及び図１７に部分的に切除された状態で示されているレセプタクルの内側弾性シール本体７３は、内側ボア７４を有し、これら内側ボアは、これらの後方端部がソケット接点５６の円筒形部分７５に作用する弾性シール本体７３によって封止されると共にこれらの前方端部が弾性シール本体７３を貫通して設けられた閉鎖状態のスリット状開口部７６によって閉じられており、それにより図１２ｂに示されている閉鎖内側チャンバ７７が作られ、それぞれのソケット接点タイン７８がこれら内側チャンバ７７内に収容されている。接点タイン７８をそれぞれ収容した１つ又は２つ以上の閉鎖内側チャンバ７７は、外側チャンバ７９内に収容されている。シール本体７３を貫通して設けられたボア７４ａがスタンドオフ１４０の滑らかな部分１４２ａに軽く引き伸ばし状態で嵌合しており、それによりこれらの間のインターフェースが封止されている。レセプタクル端部シール８０の壁８２は、内側弾性シール本体７３の肩１５３とレセプタクルシェル６の内周部１３９との間に封止可能に押し込まれ、それによりインターフェース１５４をチャンバ７９の流体内の汚染物との連通から隔離している。かかる汚染物、例えば海水は、もしそのように構成されていなければ、チャンバ７９から移動してインターフェース１５４に入り込み、それにより隣り合うレセプタクル接点５６相互の電気的絶縁を劣化させる。外側チャンバ７９及び１つ又は２つ以上の内側チャンバ７７は、全て、油で満たされ、そして互いに封止されている。外側チャンバ７９は、１つ又は２つ以上の閉鎖状態のスリット付き通路８０によって現場環境から封止されている。１つ又は２つ以上のスリット状開口部７６は、それぞれの内側チャンバ７７を外側チャンバ７９から封止している。シール本体７３が軸方向前方に動かないようにするための見てすぐに分かる手段は、存在していない。シール本体は、インターフェース１３９が気密封止されてシール本体７３を軸方向前方に変位させるための押圧により、インターフェース１３９のところに真空が生じ、この真空がシール本体７３を吸引してこれを定位置に戻す傾向があるということに起因して定位置に保たれる。
【００３０】
図１２ｂ及び図１７を参照すると、内側チャンバ７７をそれぞれ封止する１つ又は２つ以上のスリット状開口部７６は、シール本体７３の溝８１ａに嵌め込まれていてスリット状開口部を押圧してこれを封止可能に閉鎖状態にするよう内側シール本体７３の弾性を増強する収縮性バンド８１から成る能動的閉鎖手段を有している。収縮性バンド８１は、例えばエラストマーバンド又はガーターばねであるのが良い。プラグピン２６に対する締め付けを最小限に抑えるという上述の説明と一致して、収縮力は僅かであり、必要なのはそれだけである。
【００３１】
プラグピン２７が外側及び内側流体充填チャンバ７９，７７に入ると、これらプラグピンが押しのける流体の体積は、内部圧力を一定に保つためにチャンバ容積の拡張を伴わなければならない。同じ理由で、次にピン２７をチャンバ７９，７７から引き抜くと、チャンバサイズは、抜き取られた体積を考慮に入れるために減少しなければならない。同様に、現場環境圧力が変化すると、内側チャンバ７７及び外側チャンバ７９の容積は、これらの内部圧力を外部環境の圧力に平衡させるために変化しなければならない。かかる容積の変化により、チャンバの幾つかの要素が動く必要があり、それによりこれらのサイズが変化する。本発明では、内側チャンバと外側チャンバの両方内の可動要素は、チャンバの弾性部分である。個々の内側チャンバ７７内の流体を内側シール７３の弾性によって外側チャンバ７９内の圧力に実質的に圧力平衡させる。外側チャンバ７９内の圧力を外側チャンバ弾性壁８２により現場環境圧力にほぼ平衡させる。レセプタクルシェル６と外側チャンバ弾性壁８２との間の空間８３を図１８に示されているようにレセプタクルシェル６の端壁６５の内側に切り込まれたチャネル８４のネットワークによって外部環境に自由に通気させる。チャネル８４は、端壁６５に設けられた開口部９０を介して現場環境と直接的な連絡状態にある。図１３及び図１８を参照すると、レセプタクルシェル端壁６５の内側に位置するチャネル８４は、レセプタクル端部シール８８の前方フェースに成形により設けられた他のチャネル８６に繋がっており、これらチャネル８６は、端部シール８８の半径方向外方に突き出たニブ９２に設けられている隙間９１に通じる。隙間９１は、端部シール８８の壁８２を包囲した空間８３と直に連通している。
【００３２】
図７、図１０、及び図１１に示されている弾性プラグ端部シール４３は、それぞれのプラグピン２６の各々のための前方に突き出た第１のニップル９３を有している。第１のニップル９３は、それぞれのプラグピン２６のシャフト７のためのひずみ取りを提供し、シャフト７は、プラグシェル６の壁９５のそれぞれのポート９４を貫通している。
【００３３】
図７、図１０、及び図１１に示されている弾性プラグ端部シール４３は、それぞれのプラグピン２６の各々のための前方に突き出た第２のニップル９６を有し、この第２のニップルは、それぞれの第１のニップル９３の各々の前方突出部９６を有している。第２のニップル９６は、異形端部９７を有し、これら異形端部９７は、プラグユニット１とレセプタクルユニット２を嵌合させると、図１３に示された弾性レセプタクル端部シール８８に設けられている異形着座部９８中に順応可能に且つ封止可能に押し入り、かくしてコネクタユニット１，２を互いに嵌合させたときにレセプタクル油チャンバ７９のための第１のそれぞれの封止バリヤを形成する。これらのそれぞれの封止バリヤは、先行技術の構成とは異なり、コネクタユニット１，２を互いに嵌合させたときに現場環境に露出されるプラグピン２６のシャフト７の部分が存在しないようにする。米国特許第３，６４３，２０７号（以下、「第´２０７号」という）の発明は、同様な構成を有しているが、対応の封止バリヤは、プラグピンのベースのところの突出した弾性ニップルとレセプタクルの硬質の面板に設けられた異形開口部との間に形成される。水没状態で嵌合した場合、この構成は、異形面板開口部により側方に且つそれぞれの弾性プラグニップルとレセプタクルユニットの弾性端部シールとの間の空間によって軸方向に構成された僅かな非補償状態の容積内に位置する現場環境の部分を捕捉する。かくして、望ましくないことには、絶縁状態のプラグ‐ピンシャフトの一部分がコネクタユニットを互いに嵌合させたときでも少量の現場環境流体に露出されたままになる。これとは異なり、第´２０７号特許のユニットを水没前に嵌合させた場合、僅かな非補償状態の捕捉された体積は、周囲圧力によって潰れるよう押圧され、それにより場合によってはユニットを嵌合解除するのが困難になり、又はユニットを損傷させ、或いは単に油チャンバか外部環境かのいずれかから流体をユニット中に吸い込ませる。
【００３４】
図７、図１１、図１９ａ及び図１９ｂを参照すると、プラグの前方に突き出た第２のニップル９６は、プラグユニット１とレセプタクルユニット２を嵌合させたときにレセプタクルシェル６の端壁６５に設けられたそれぞれの開口部９０を貫通するが、これらには封着することはない。さらに、これらユニットを嵌合させたときに隙間１００がそれぞれのプラグ端壁９５とレセプタクル端壁６５との間に残ったままになる。隙間１００は、プラグシェル４６に設けられたベント３９を介して現場環境に自由に連絡し、それにより後には、外部環境から開口部９０まで、それ故に図１３及び図１８に記載されたベーン８４，８６及び隙間９１の上述のシステムを通り、最後にレセプタクル端部シール８８の可撓性壁８２を包囲した空間８３内に至る経路が残る。かくして、現場圧力は、可撓性壁８２に直接作用し、実質的にレセプタクルチャンバ７９，７７内の油の圧力を現場圧力に実質的に平衡させる。
【００３５】
プラグユニット１に嵌合させたときのレセプタクルユニット２のための他の１つの封止手段は、レセプタクル端部シール８８に設けられたそれぞれのスリット状通路８０内へのプラグピン２６の１本又は２本以上のシャフト７の各々の僅かな引き伸ばし状態の嵌合によって提供される。プラグユニット１に嵌合させたときのレセプタクルユニット２のための更に別の封止手段は、レセプタクル内側チャンバ端部シール７３内に設けられたそれぞれのスリット状通路７６内へのプラグピン２６の１本又は２本以上のシャフト７の各々の僅かな引き伸ばし状態の嵌合によって提供される。
【００３６】
図１９ａは、嵌合状態のコネクタユニット１，２を示している。嵌合順序は、次の通りであり、即ち、レセプタクルシェル６の前方突出部４がプラグシェル４６のボア３に入り、それにより２つのコネクタユニットを軸方向に整列させる。さらに挿入すると、レセプタクルシェル６のフェース６５がプラグユニット１のキー５に当たり、このフェース６５は、嵌合状態のユニットをキー５がキー溝８に入る仕方で回転させるまでそれ以上は進むことができない。キーとキー溝は、嵌合状態のユニットを回転的に方向付ける。嵌合が続くと、プラグピンシャフト７の先端部２８がレセプタクル前壁６５に設けられたそれぞれの開口部９０を通り、そして端部シール８８の端壁１３５に設けられたそれぞれの異形開口部９８に入り、これら異形開口部９８は、プラグピンシャフト先端部をスリーブ１４４のそれぞれのスリット入り通路８０内に案内する。プラグシャフト先端部２８がスリット入り通路８０内に進むと、これらプラグシャフト先端部は、通路の外方部分に加えられる僅かな締め付けに打ち勝ち、この僅かな締め付けは、円形ばね１０１によって供給される外向き力によって及ぼされ、プラグシャフト先端部２８は、プラグピン２６の外面周りの通路８３の極めて軽い引き伸ばし常態に打ち勝つ。図１３は、端部シールスリーブ及び通路を非嵌合状態で示し、図１９ａ及び図１９ｂは、これらを嵌合状態で示している。プラグシャフト７がスリット入り通路８０内に更に進むと、プラグシャフト７は、スリーブ１４４を図１３に示されたこれらのねじれ形状から半径方向内方に曲げて図１９ａ及び図１９ｂに示されたこれらの真っ直ぐにされた形状にし、それと同時に板ばね１４８のタイン１４７を真っ直ぐにする。シャフト７がスリット入り通路８０に入ってこれを通って進むと、これらシャフト７は現場環境からの残留物がこれらから拭い取られて綺麗になる。プラグシャフト７は、次に、スリーブ１４４を通って流体チャンバ７９内に入り、ここで、プラグシャフト７は、誘電性油内に浸される。入っているシャフト７によって押しのけられる流体の体積は、周りの空間８３中への可撓性壁８２の拡張によって補償される。シャフト７をレセプタクルユニット中に更に挿入すると、導電性シャフト先端部２８は、収縮性バンド８１によって及ぼされる僅かな締め付けに打ち勝ってレセプタクルの後側シール７３に設けられたそれぞれのスリット入り開口部７６の第２の組を通って先へ進み、かかるスリット入り開口部内で、導電性シャフト先端部２８は、これ又、開口部７６内の極めて僅かな引き伸ばし状態の嵌合に打ち勝たなければならない。１つ又は２つ以上の内側チャンバ７７内に押しのけられる流体の量は、後側シール７３の可撓性壁部分の拡張によって補償される。プラグピン導電性先端部２８は、それぞれの油入りチャンバ７７内のそれぞれのレセプタクル接点タイン７８に接触する。嵌合が完了すると、プラグ前側シール４３の前方弾性異形ニップル９６は、レセプタクル端部シール８８の異形開口部９８内に順応可能に押し込まれ、それによりシャフト７のあらゆる部分を外部環境から封止すると同時にレセプタクルユニット２の内部油チャンバ７９，７７のための追加の封止レベルを追加する。
【００３７】
コネクタユニット１，２の嵌合解除は、ちょうど説明したばかりの嵌合順序とは逆の順序で行われる。
【００３８】
上述の説明から明らかなこととして、本発明は、現場環境からの電気回路のための複数の保護レベルを具体化する一方で、複雑ではなく且つ経済的な構成でこれを行う極めて信頼性の高いコネクタを提供する。このコネクタは、入れ子状の油チャンバ内に収容されたレセプタクルソケット接点を有する。これらチャンバは、チャンバを互いに且つ外部環境から封止した状態に保つための単純な独立の能動的閉鎖手段を有する。本発明は、更に、嵌合状態のプラグとレセプタクルユニットの全ての導電性要素が過酷な作業環境から少なくとも二重に封止されるということによって先行技術とは区別される。例えば、コネクタユニットを嵌合させたときに現場環境に露出されるプラグピンのセグメントは存在しない。本発明により、コネクタユニットを多種多様なサイズで且つコネクタユニットをライトデューティ用途とヘビーデューティ用途の両方にとって適したものにする耐性材料で構成することができる。現在市場に出ている先行技術のコネクタと比較して、本発明のスパルタン（Spartan ）の単純性は、本発明のコネクタを小型化に特に適合可能にする。
【００３９】
開示した実施形態の上述の説明は、当業者が本発明を構成し又は使用することができるようにするために提供されている。これら実施形態の種々の改造例は、当業者には容易に明らかであり、本明細書において説明した一般的原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に利用できる。かくして、理解されるべきこととして、本明細書において提供される説明及び図面は、本発明の現時点において好ましい実施形態を示しており、従って、本発明によって広く想定される要旨を表している。さらに、本発明の範囲は、当業者には明らかになる場合がある他の実施形態を完全に含み、従って、そして本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の記載以外のどのような記載によっても限定されることがない。
【図１−３】
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【図４ａ−４ｂ】
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【図５ａ−５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ−１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９ａ−１９ｂ】
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【国際調査報告】
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