JP3676675B2

JP3676675B2 - 防爆貫通コネクタ

Info

Publication number: JP3676675B2
Application number: JP2000519488A
Authority: JP
Inventors: ガーネット，ロバート・バークリー
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: CN1129986C; DE69811388T2; AU1100199A; WO1999023725A1; EP1027755B1; AR013983A1; CN1278370A; US6109979A; JP2001522134A; MY121019A; DE69811388D1; EP1027755A1; HK1032680A1

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、防爆コンパートメント内側の回路をコンパートメント外側の端子まで延長するコネクタに関する。より厳密には、本発明は、火炎又は内部爆発が貫通コネクタを通り抜けて或いはその周囲から漏れないようにするため、防爆コンパートメントの開口内側に堅固に嵌め込まれた貫通コネクタに関する。更により厳密には、本発明は、貫通コネクタ上の外部端子間のアークを防ぐ防爆貫通コネクタに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ある種の工場環境は爆発性大気を有している。このような環境では、十分なエネルギーを持ったスパークであれば爆発を引き起こしかねない。これらスパークの潜在的原因の１例は、これらの環境下である作用を実行又は監視するために使用される回路類である。モーターのようなある種の回路部品は、本来その作動中にスパークを発生するものである。これらの本来的にスパークを起こす回路部品は、通常、コンパートメント内側で発生したスパークがコンパートメント外側の大気に添加することを防ぐため防爆コンパートメント内に閉じ込められている。
【０００３】
防爆コンパートメント内の本来的にスパークを起こす回路類からコンパートメント外側の端子まで接続を延ばすのには課題がある。本来的にスパークを起こす回路類から端子まで接続を延ばすためには、貫通コネクタは、コンパートメントの完全性を危うくすることなく、防爆コンパートメントの壁を通過せねばならない。防爆コンパートメントに一般的に使用されている貫通コネクタには２種類のタイプがある。貫通コネクタの第１のタイプは、コンパートメントの壁に封入された複数の導体から成る。第２のタイプは、コンパートメントの開口へと螺合又は滑合される円筒形貫通コネクタである。これらの貫通コネクタタイプには共に使用に際し不利な点が幾つかある。
【０００４】
防爆コンパートメントの壁に導体を封入するタイプの不利な点の１つは、壁への封入を適切に行なう処理が難しいという点である。導体はコンパートメントの壁に封入用の物質が注入され硬化する間中、定位置に保持されねばならない。封入用の物質が硬化する前に導体が少しでもずれれば、その結果、導体が適切に装着されないことになる。導体が確実に適切に装着されるようにするためには余分な時間と設備が必要となる。
【０００５】
コンパートメントの壁に導体を封入するタイプのもう一つの不利な点は、封入用物質が硬化してしまえば、封入用物質を容易に取り除いたり作り直したりできないために、導体の位置を変更できないことである。導体が不良品であるか、又は封入用物質が適切に硬化しない場合には、当該コンパーメントを含んでいるハウジング全体を破棄せねばならない。これでは材料の無駄遣いであって高くつくことになる。防爆コンパートメントの壁に導体を封入するタイプの更に別の不利な点は、導体とコンパートメント内部の回路との接続をやり易くしようとすればハウジングの構造が制限されてしまうことである。内部回路との接続を容易にするためには、導体はコンパートメント内のアクセスしやすい区域になければならない。導体をアクセス可能な区域に配置することは、このようなコンパートメントの製造に制限を課す要因となる。
【０００６】
円筒形貫通コネクタは、防爆コンパートメント内の嵌合開口内へと螺合又は滑合される。このタイプの貫通コネクタの例は、ヤルボロ他に発行された米国特許第５，３９９，８０７号及びＥＰ第０３０９８９５号に示されている。円筒形貫通コネクタの不利な点のいくつかは、当該貫通に使用される導体のタイプに原因がある。通常、個別のワイヤ又はピン等の固体導体が円筒形貫通コネクタ内の導体として使用される。
【０００７】
円筒形貫通コネクタの個別ワイヤの不利な点は、個別ワイヤが自動化された生産技術では取り扱い難いことである。個別ワイヤはそれぞれに防爆コンパートメント中の端子又は他の型のコネクタに取り付けられねばならない。このため防爆コンパートメント内に追加の金具が必要になる。更に、個別ワイヤを端子に接続するのは労働集約型作業である。
【０００８】
円筒形貫通コネクタ内の剛性導体の不利な点は、剛性導体を適正な回路と接続し易くするために方向決めする必要があるということである。この方向決めを行うためには追加的機構が必要になる。更に、円筒形貫通コネクタは、方向決めをやり易くするため、防爆コンパートメント内のアクセスが容易な区域に配置しなければならない。
【０００９】
剛性導体を使用することのもう１つの不利な点は、丸形の貫通コネクタは空間利用効率が良くないので、円筒形貫通コネクタ中の剛性導体の数が制限されるという点である。更に、円筒形貫通コネクタ上の剛性導体に合わせた端子の配置ではフィールド配線には都合が悪い。
【００１０】
防爆貫通コネクタに関する更に別の問題点は、貫通コネクタに対する隣接するリード線同士が接近しすぎると、時にはハウジングの外部にある回路のエネルギー準位が上がってスパークを発生させることがあるという点である。
【００１１】
（発明の概要）
上記及び他の問題点は、防爆貫通コネクタの設備に関する本発明により解決され、当分野の技術が進歩するであろう。本発明によれば、貫通コネクタは、コンパートメント内部の爆発又は火炎が当該貫通コネクタを通して又はその周囲から漏れるのを防ぐために、防爆コンパートメントの開口内へと堅固に嵌め込まれるように製作される。本発明によれば、貫通コネクタは更に、隣接する端子の間でスパークが起こらないようにするため、貫通コネクタ外側の各端子を互いに隔離している。本発明は又、本来の方向決めを行いつつ端子の数を最適化する形状を有する貫通コネクタにも関する。
【００１２】
本発明により提供される貫通コネクタは３つの主要な要素、即ち複数の導体、端子ハウジング、及び防爆ベースを有する。導体はそれぞれ導体の第１外端上に端子を有する。各導体の第２内端上のシャフトは、端子ハウジングの嵌合開口と防爆ベースを貫通して伸張し、防爆コンパートメントの内部へと突出する。
【００１３】
非導電性材料から作られた端子ハウジングは、防爆ベースの外側に固着されている。端子ハウジングを貫く複数の開口が導体を収容するが、導体は端子ハウジングの開口内へと導かれて定位置に固定される。各導体の端子は、外部回路に接続するため端子ハウジングの表面より上に出たままである。開口は、ハウジング上の端子の数が最大となるように端子ハウジングの表面上に配列される。
【００１４】
外部環境での爆発を防止するため、端子ハウジングは各端子を隣接する端子から隔離しスパークの発生を防ぐ。各端子の周りのＵ字型隔壁は、端子から外れたリード線が他のリード線に接触するのを防ぐ。Ｕ字型隔壁は、ピンの各列の間に設けられた中央壁と、各列の隣接する開口の間に設けられた分離壁により輪郭が定められる。
【００１５】
貫通コネクタの防爆ベースは、爆発により発生する応力に耐え得る材料で作られ、防爆コンパートメントの開口に嵌め込まれる。防爆ベースの面材は、防爆コンパートメントの外壁に固着される。端子ハウジングは、防爆ベースの面材の表面に固着される。防爆ベースの貫通ボスは、面材の裏面から突き出て、防爆コンパートメントの開口にしっかりと嵌合する。貫通ボスは、防爆コンパートメントの内部へと伸張する。貫通ボスは、火炎又は爆発が防爆コンパートメントと貫通ボスとの間の隙間を抜けて外部環境へと漏れるのを防ぐため、防爆コンパートメントと最小の隙間で嵌合するように製作される。防爆ベースを貫通する開口は端子ハウジングの開口と対になっている。導体は端子ハウジングの開口を通り、更に防爆ベースの開口も通り抜けて伸張し、防爆コンパートメント内に突出する。防爆ベースの開口は、開口内の導体の周囲空間に封入物質を注入することにより密封される。封入物質は火炎又は爆発が各開口を抜けて漏れることを防止する。
【００１６】
本発明の貫通コネクタは、一般的に使用されている防爆貫通コネクタに比べて以下の点で有利である。本発明の貫通コネクタは、防爆ベースが防爆コンパートメントの開口内に堅固に嵌合するように製作されるので、どのような形状にでもすることができる。本発明により提供される貫通コネクタ上の端子は、貫通コネクタ上の空間を最大限有効に利用できるように配列される。本発明により提供される防爆貫通コネクタは別体の構成要素なので、貫通コネクタの欠陥が防爆コンパートメントに悪影響を及ぼすことはない。本発明は、方向決めが問題にならないので防爆コンパートメント上の何れの場所にでも配置することができる。
【００１７】
（好適な実施例の詳細な説明）
図１は本発明のある好適実施例の組立分解図である。防爆貫通コネクタ１００の主要３構成要素は、ピン１０１で表示される複数の導体、端子ハウジング１１０、及び防爆ベース１２０である。端子ハウジング１１０は、防爆コンパートメント６０２（図６に図示）の開口に嵌合される防爆ベース１２０に固着される。複数の導体は、端子ハウジング１１０の１列目の開口１５１−１６０と２列目の開口（図１では図示せず）に収容される。導体は端子ハウジング１１０を貫通し対応する防爆ベース１２０の開口１３０−１４９内へと伸張する。導体は更に防爆ベース１２０を通り抜け、防爆コンパートメント６０２（図４に図示）内に突出する。
【００１８】
複数の導体はそれぞれ、端子ヘッドから伸張する本体を有する。各導体の本体は端子ハウジング１１０の中へ導かれ、導体は定位置に固定される。導体の端子ヘッドは端子ハウジング１１０の表面上に露出した状態で残る。導体の本体は貫通コネクタ１００全体を通り抜けて伸張し、貫通コネクタ１００の反対側の防爆コンパートメント６０２（図６に図示）の内部へと突出する。
【００１９】
この好適実施例では、各導体は導電性材料で作られたピン１０１であり、防爆コンパートメント６０２内側の回路をコンパートメント６０３内の外部回路に接続する（図６に図示）。ピン１０１のスクリュー１０３は係留コーンワッシャ１０４の開口（図示せず）を通り抜けて伸張し、ピン１０１のヘッド１０６の穴（図示せず）にねじ込まれる。係留コーンワッシャ１０４とスクリュー１０３はピン１０１上に端子コネクタを形成する。各ピン１０１のシャフト１０２は、端子ハウジング１１０の１列目の開口１５１−１６０と並列する２列目の開口（図１では図示せず）及び防爆ベース１２０の開口１３０−１４９を貫通して伸張する。ピン１０１のシャフト１０２の下端は防爆ベース１２０からコンパートメントの内部へと突出する。本好適実施例では、ピン１０１のヘッド１０６は端子ハウジング１１０の開口よりも半径が大きいので、開口に入れ込まれるとピン１０１が定位置に固定される。
【００２０】
端子ハウジング１１０は非導電性材料から作られ、複数のピン１０１を収容する。端子ハウジング１１０のプラットフォーム１１９は実質的に平らで平行な面である表面１１１と裏面１１２を有する。ピン１０１は、１列目の開口１５１−１６０と２列目の開口（図１では図示せず）の中に導かれて、プラットフォーム１１９を表面１１１から裏面１１２まで貫通して伸張する。本好適実施例では、プラットフォーム１１９は実質的には端部が円形で側部が実質的に平行に伸びる長円形状である。１列目の開口１５１−１６０及び２列目の開口（図１では図示せず）は、プラットフォーム１１９の縦軸に沿って整列している。導体の数又は配置は自由であり、開口の数及び配置だけでなく端子ハウジング１１０の形状も設計者が選定できる。
【００２１】
プラットフォーム１１９の面１１１上の直立壁により輪郭が定められるＵ字型隔壁は、ある好適実施例でピン１０１から外れたリード線と隣接端子に接続されているリード線との間の接触を防ぐために使用される。Ｕ字型隔壁は端子間のアークをも防ぐ。中央壁１１３は縦軸に対して実質上平行で、１列目の開口１５１−１６０を２列目の開口（図１では図示せず）から分離する。壁１７１−１７９及び１８１−１８９は中央壁から直交分岐し端子毎にＵ字型隔壁を作り上げる。中央壁１１３の両端の端壁１１４と１１５は末端の端子の隔壁を形成する。
【００２２】
端子ハウジング１１０の裏面１１２は防爆ベース１２０の外面に固着される。裏面１１２上の嵌合リング１１７は、防爆ベース１２０のキャビティ１２３に嵌め込まれる。嵌合リング１１７は、１列目の開口１５１−１６０及び２列目の開口（図１では図示せず）を端子ハウジング１１０の面１１２上で囲んでいる。本好適実施例では、嵌合リング１１７は、プラットフォーム１１９と実質的に同じ形状（相似形）である。嵌合リング１１７とキャビティ１２３は端子ハウジング１１０の１列目及び２列目の開口を防爆ベース１２０の開口１３０−１４９に整列させる。端子ハウジング１１０は、接着材または何か他の方法により防爆ベース１２０に固着される。
【００２３】
防爆ベース１２０は爆発により発生する圧力に耐え得る材料から作られ、防爆コンパートメント（図６に図示）の開口に配置される。防爆ベース１２０の面材１２１は防爆コンパートメント６０２（図６に図示）の外壁に固着され、端子ハウジング１１０を面材１２１に固着するため嵌合リング１１７を収容するキャビティ１２３を有している。複数の開口１３０−１４９は、キャビティ１２３の底面上にある。開口１３０−１４９はベース１２０を貫通してハウジング内部の底側まで伸張し、各開口１３０−１４９は端子ハウジング１１０の１列目の開口１５１−１６０又は２列目の開口（図示せず）の１つと対になっている。本好適実施例では、防爆ベース１２０の面材１２１の複数の突起には、防爆ベース１２０を防爆コンパートメントに締め付けるためのボルト（図示せず）を通す穴１２４−１２９が設けられている。別の方法を使って、貫通コネクタ１００をコンパートメントに締結してもよい。
【００２４】
防爆ベース１２０の貫通ボス１２２は底側面材１２１から防爆コンパートメント６０２の開口６０１を通ってコンパートメント６０２の内部へと伸張する（図６に示す）。本好適実施例では、貫通ボス１２２は端子ハウジング１１０同様に端が円形で側部が実質的に平行な長円形円筒状である。開口１３０−１４９は貫通ボス１２２を貫通して伸張し、ハウジングの内部へと開いている。ピン１０１は開口１３０−１４９を貫通して伸張し、ピンのシャフト１０２の端が貫通ボス１２２からハウジングの内部へと突出する。
【００２５】
図２は組み立てられた貫通コネクタを示す。端子ハウジング１１０は面材１２１に固着されている。隔壁１１３−１１５、１７１−１７９、及び１８１−１８９は、端子ハウジング１１０の１列目及び２列目の開口（図２には図示せず）の各開口周辺に端子ポケット２０１−２２０を形成する。複数のピン（図２では見えない）に取り付けられたスクリュー１０３とワッシャ１０４は端子ポケット２０１−２２０の底面上に配置され、リード線（図示せず）をピン１０１に取り付けるための端子コネクタを形成する。
【００２６】
図３は防爆コンパートメント３００の開口（図示せず）に嵌合された貫通コネクタを上から見た図である。面材１２１は、面材１２１の開口１２４−１２９を貫通して伸張するボルト３０１−３０６によりコンパートメント３００の外側に固着されている。使用されるボルトのタイプに関する設計選定は製作者に任されており、本発明にとって重要なことではない。更に、貫通コネクタ１００をコンパートメント壁に締結する際に他の方法を使うこともできる。端子ハウジング１１０は面材１２１の表面側に固着される。端子ハウジング１１０の表面１１１上の直立壁１１３−１１５、１７１−１７９、及び１８１−１８９は端子ポケット２０１−２２０を形成し、各ポケットには複数の導体それぞれに対する端子コネクタが含まれている。
【００２７】
図４は、組み立てられた貫通コネクタ１００の底部側を示す斜視図である。各ピンのシャフト１０２の端部は開口１３０−１４９を貫通して伸張し、貫通コネクタ１００の裏面から突出している。これにより、ハウジングの製作者は内部回路をハウジング内側のピンに容易に接続することができる。貫通コネクタ１００の底面には、爆発又は火炎が開口１３０−１４９の内の１つを通り抜けて漏れるのを防ぐために封入物質５００（図５に図示）を充填する凹型リザーバ４０１が設けられている。
【００２８】
図５は貫通コネクタ内の封入物質５００を示す貫通コネクタの断面図である。封入物質５００はエポキシ或いは、火炎又は爆発が開口を抜けて漏れるのを防ぐために貫通コネクタ１００の開口を密封するものであれば他の物質であってもよい。図５では、開口１３２と１４２により、貫通ベース１２０の典型的な嵌合開口を示している。最低でも、封入物質５００は貫通ベース１２０の開口を充填せねばならない。本好適実施例では、封入物質５００は実質的に凹型リザーバ４０１のリザーバキャビティとベース１２０のキャビティ１２３にも充満して、開口が確実に完全密封されるようにしている。代わりの実施例では、開口を密封するために他の方法を使うことも考慮される。このような代わりの方法の１例として、封入物質５００をモールド型に射出して貫通コネクタを成形することにより導体周囲にベースを形成することもできる。
【００２９】
図６は、コンパートメント６０２と６０３の共通壁６０４の開口である開口６０１内の貫通コネクタ１００を示す断面斜視図である。本好適実施例では、防爆コンパートメント６０２は内部回路部品（図示せず）を含み、コンパートメント６０３は外部回路部品（図示せず）を含んでいる。貫通コネクタ１００は、防爆コンパートメント６０２内の内部回路部品をコンパートメント６０３内の外部回路部品に接続する。面材１２１と端子ハウジング１１０は壁６０４に固着されている。貫通ボス１２２は、開口６０１を貫通しハウジング６０２の内部へと伸張している。本好適実施例では、貫通ボス１２２と開口６０１は、何れの側でも貫通ボス１２２と開口６０１との隙間が貫通ボス１２２の長さにより決まるように製作される。更に、貫通ボス１２２の長さは本好適実施例では壁６０４の厚さに等しい。間隔をこのようにすることにより、開口にガスケットを使用するか他の型式のシール材を使用するかに関わらず、爆発又は火炎が隙間を通って漏れることが防止される。
【００３０】
上に開示した実施例は本発明の防爆コネクタの１つの好適な実施例である。ここでは本発明の特定の実施例を開示したが、当業者であれば、文理的或いは均等論的に請求項に述べる範囲内に在る代替防爆コネクタを設計することができ、また設計するであろうことが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの代表的好適実施例の構成要素の分解組立図である。
【図２】図１の実施例が組み立てられた状態の斜視図である。
【図３】防爆ハウジング内側の図１の実施例の上面図である。
【図４】図１の実施例が組み立てられた状態の底面側から見た斜視図である。
【図５】図１の実施例の断面図である。
【図６】防爆ハウジング開口内側の図１の実施例の側面斜視図である。

Claims

複数の導体（１０５）と、
第１面（１１１）、第２面（１１２）及び前記複数の導体（１０５）を収容するために端子ハウジング（１１０）を貫通して前記第１面（１１１）から前記第２面（１１２）まで伸張する複数の開口（１５１−１６０）を有する前記端子ハウジング（１１０）と、
防爆ベース（１２０）の各々の開口が前記端子ハウジング（１１０）を貫通する前記複数の開口（１５１−１６０）の対応する１つに嵌合する形状を付与するとともに整列してなる複数の開口（１３０−１４９）を有する前記防爆ベース（１２０）と、
前記防爆ベース（１２０）内に設けられ、防爆コンパートメント（６０２）から爆発、火災、火花が抜けて漏れるのを防ぐための封入物質（５００）と、
を備え、
前記端子ハウジング（１１０）の前記第１面（１１１）及び前記第２面（１１２）は両端部が円形状で細長く側面部がほぼ平行の卵形をなしており、
前記防爆ベース（１２０）はその上部（１２１）が前記端子ハウジング（１１０）の前記第２面（１１２）に固着され、その貫通ボス（１２２）は上記上部（１２１）に直交して伸長し円形状の両端部が細長く両側部がほぼ平行でほぼ卵形をなし前記防爆コンパートメント（６０２）の開口に嵌合する形状を有するとともに前記貫通ボス（１２２）と前記防爆コンパートメントの前記開口との空隙を爆発または火災が抜けて漏れるのを防ぐのに十分な長さを有しており、
前記防爆ベース（１２０）の前記複数の開口（１３０−１４９）は前記上部（１２１）から前記貫通ボス（１２２）にかけて前記防爆ベース（１２０）を貫通し、前記複数の導体（１０５）の各々が前記端子ハウジング（１１０）の前記複数の開口（１５１−１６０）の１つを貫通し、さらに前記防爆ベース（１２０）の前記開口（１３０−１４９）の対応する１つの開口を貫通するとともに前記貫通ボス（１２２）の底部から突出しており、
前記封入物質（５００）が前記防爆ベース（１２０）を貫通する前記開口（１３０−１４９）の少なくとも内部の前記導体（１０５）の周りのキャビティを充填するように配置されている
ことを特徴とする、防爆コンパートメント（６０２）内側の回路を前記防爆コンパートメント（６０２）外側の回路に接続する防爆貫通コネクタ。
前記端子ハウジング（１１０）を貫通する前記複数の開口（１５１−１６０）の各々の周りの実質的にＵ字型の隔壁（２０１−２２０）を設け隣接する前記導体（１０５）の端子を互いに隔離するための、前記端子ハウジング（１１０）の前記第１面（１１１）上の直立壁（１１３−１１５、１７１−１７９、１８１−１８９）により画成された複数のＵ字型隔壁を備えていることを特徴とする請求項１に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。
前記貫通ボス（１２２）の前記底部にある凹型リザーバ（４０１）と、前記凹型リザーバ（４０１）を実質的に充填する封入物質（５００）とを特徴とする請求項１または２に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。
前記端子ハウジング（１１０）の前記第２面（１１２）上で該第２面（１１２）に直交して伸長する直立壁により画成され、前記直立壁が前記端子ハウジング（１１０）を貫通する前記複数の開口（１５１−１６０）を取り囲む嵌合リング（１１７）と、
前記防爆ベース（１２０）の前記上部（１２１）にあり、前記嵌合リング（１１７）に嵌合する形状を有し、
前記端子ハウジング（１１０）を貫通する前記複数の開口（１５１−１６０）の各々を前記防爆ベース（１２０）を貫通する前記複数の開口（１３０−１４９）の１つと整列させる凹型キャビティ（１２３）とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。
前記端子ハウジング（１１０）の前記第１面（１１１）及び前記第２面（１１２）が実質的に平行な平面をなすことを特徴とする請求項１に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。
前記端子ハウジング（１１０）を貫通する前記複数の開口（１５１−１６０）が前記端子ハウジングの前記両平面（１１１、１１２）の縦軸に対してほぼ平行な列に整列していることを特徴とする請求項１に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。
前記端子ハウジング（１１０）を貫通する前記複数の前記開口（１５１−１６０）の前記列の間にあって、前記端子ハウジング（１１０）の前記両面（１１１、１１２）の前記縦軸に対して実質的に平行な縦壁（１１３）と、
前記縦壁に対して直交し、前記端子ハウジング（１１０）を貫通した前記各列の隣接する前記開口（１５１−１６０）の間に配置された複数の壁（１７１−１７９、１８１−１８９）とを備え、
前記縦壁と前記複数の壁が、前記導体（１０５）のある端子から外れたリード線と隣接する導線（１０５）の端子に接続されたリード線との接触を防ぐためのＵ字型隔壁を輪郭づけてなることを特徴とする請求項６に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。
前記複数の導体（１０５）の各々が、
ピン（１０１）と、
前記ピンのヘッド（１０６）上のスクリュー（１０３）と、
前記ピンの前記ヘッドに隣接するワッシャ（１０４）と、
前記ヘッドのねじ穴とを備え、
前記スクリューは、前記ピンと端子接続を行うため、前記ワッシャを貫通して前記ピンのねじ穴内に伸張していることを特徴とする請求項１に記載の防爆貫通コネクタ（１００）。