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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-07
(54)【発明の名称】ウェット接点を備えた高電圧コネクタ
(51)【国際特許分類】
H01R 13/523 20060101AFI20230331BHJP
【ＦＩ】
H01R13/523
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022550199
(86)(22)【出願日】2021-01-26
(85)【翻訳文提出日】2022-08-22
(86)【国際出願番号】 US2021015083
(87)【国際公開番号】W WO2021173279
(87)【国際公開日】2021-09-02
(31)【優先権主張番号】16/798,934
(32)【優先日】2020-02-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520128820
【氏名又は名称】ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】ハック、ハーヴィー ポール
(72)【発明者】
【氏名】ヴィントガッセン、ジェームズ リチャード
【テーマコード（参考）】
5E087
【Ｆターム（参考）】
5E087QQ03
5E087RR06
5E087RR32
(57)【要約】
各々が正の接点および負の接点を有する第１および第２のコネクタを含む高電圧水中電気コネクタが提供される。電気コネクタは、第１の正の接点に電気的に接続された、導電性材料から形成された補助電極をさらに含む。電圧制限回路は、補助電極を正の接点に電気的に接続する。第１および第２のコネクタが、水または他の腐食環境に浸漬されている間に嵌合される場合、補助電極と負の接点との間に高抵抗水経路が形成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、第１の正の接点および第１の負の接点を含む第１のコネクタと、
第２の正の接点および第２の負の接点を含む第２のコネクタであって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、流体または他の腐食環境に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２のコネクタと、
前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と
を備え、
前記第１の正の接点が、流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗流体経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗流体経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記流体において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記流体に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、システム。
【請求項2】
前記補助電極を前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続する電圧制限回路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記電圧制限回路は、前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１の正の接点が、前記流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記自己不動態化遷移金属は、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、前記第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
高電圧水中電気コネクタであって、自己不動態化遷移金属から形成された第１の正の接点と、
前記第１の正の接点と嵌合する、自己不動態化遷移金属から形成された第２の正の接点であって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、前記自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、水に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２の正の接点と、
第１の負の接点と、
前記第１の負の接点と嵌合する第２の負の接点と、
前記第１の正の接点に電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と、
前記補助電極を前記第１の正の接点に電気的に接続する電圧制限回路であって、第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する電圧制限回路と
を備え、
前記第１の正の接点が、水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗水経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗水経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記水において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記水に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される前記電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、高電圧水中電気コネクタ。
【請求項12】
前記第１の正の接点が、前記水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項13】
前記自己不動態化遷移金属は、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む群から選択される、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項14】
第１のコネクタおよび第２のコネクタをさらに備え、前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された前記第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された前記第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された前記第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された前記第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項15】
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項16】
前記補助電極と前記第１の正の接点との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項17】
前記第１および第２の負の接点は、銅、グラファイト、白金、混合金属酸化物、およびアルミニウムを含む群から選択される導電性材料から形成されている、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項18】
前記補助電極は、白金、グラファイト、および混合金属酸化物を含む群から選択される導電性金属から形成されている、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項19】
第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、請求項１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項20】
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、請求項１９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して電気コネクタに関し、より詳細には、自己不動態化遷移金属から形成されたウェット接点を含む水中電気コネクタに関する。
【背景技術】
【0002】
電気接点の水による汚染を避けるために、従来の電気コネクタはＯリングまたはガスケットで密閉されている場合がある。これらの設計は、一般的に乾燥した環境では良好に機能し得るが、いくつかのアプリケーションにおける電気コネクタは、湿度の高い空気、雨、または海水などの乾燥していない空気環境にさらされる場合がある。加えて、水中電気アプリケーションで使用するために、電気コネクタは水中に沈められ得る。したがって、とりわけ水が漏電経路を形成する可能性があるため、コネクタの通電部分（例えば、接点、電極など）から水を排除することが望ましい場合がある。水は、腐食、あるいは絶縁する塩または不純物のコネクタへの堆積によって、導電コネクタの接点を損傷する可能性がある。加えて、電気接点が水にさらされている場合に当該電気接点に電圧を印加すると、接点の腐食レートが増加する。したがって、特定のアプリケーションおよび環境では、嵌合後に水を排除するだけでなく、水中で嵌合する場合であっても、嵌合中に水を排除することが望ましい。
【0003】
水中嵌合または湿潤環境での嵌合に対処する従来のコネクタは、複雑であり得る。そのようなコネクタには、オイルが充填されている場合があり、例えば動的シールおよびスプリングのような多くの小さな部品が含まれ得る。少なくとも部分的にはその複雑さのために、従来のコネクタは構築および修理が難しい場合がある。そのようなコネクタは、製造および交換にもコストがかかり得る。誘電体ゲル含有コネクタは、例えば水を排除しつつコネクタを水中で嵌合できるように設計することもできる。しかし、これらのゲル含有コネクタの着脱を繰り返すと、汚染、ゲルの漏れ、または他の問題を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【0004】
以下は、本開示の基本的な理解を提供するために簡略化された要約を提示する。本要約は、本開示の広範な概要ではない。主要な／重要な要素を特定すること、または本開示の範囲を限定することは意図されていない。その唯一の目的は、後に示されるより詳細な説明の前段階として、本開示のいくつかの概念を単純化した形で示すことである。
【0005】
本開示の一例は、第１の正の接点および第１の負の接点を有する第１のコネクタと、第２の正の接点および第２の負の接点を有する第２のコネクタとを含むシステムを含む。第１および第２の正の接点は、自己不動態化（self-passivating）遷移金属から形成され、自己不動態化遷移金属は、水に浸漬された場合に、第１の正の接点および第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している。導電性材料から形成された補助電極は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路のような電圧制限デバイスを介して、第１の正の接点または第２の正の接点のいずれかに電気的に接続され、第１の正の接点および第２の正の接点の嵌合端（mating end）から離隔されている。この補助電極がない場合、水に浸漬されている間に第１の正の接点が第２の正の接点と嵌合され（mated）、正の接点と負の接点との間に自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が印加されると、正の接点は腐食する。本開示では、高抵抗水経路が、両方の負の接点から補助電極まで形成され、補助電極は、高抵抗水経路に電流を流して、補助電極と両方の負の接点との間の水において電圧降下を生じさせるように構成されている。これにより、水に対する両方の正の接点に印加される電圧が、高抵抗経路を介した電位降下により、自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を下回る電圧に制限される。
【0006】
本開示の別の例は、自己不動態化遷移金属から形成された第１の正の接点と、第１の正の接点と嵌合する、自己不動態化遷移金属から形成された第２の正の接点とを含む高電圧水中電気コネクタを含む。第１の正の接点および第２の正の接点は、自己不動態化遷移金属から形成され、自己不動態化遷移金属は、水に浸漬される場合に、第１の正の接点および第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している。コネクタは、第１の負の接点、および第１の負の接点と嵌合する第２の負の接点をさらに含む。導電性材料から形成された補助電極は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路のような電圧制限デバイスを介して、第１の正の接点に電気的に接続され、両方の正の接点の嵌合端から離隔されている。電圧制限デバイスは、両方の正の接点と補助電極との間に電圧を生成する。高抵抗水経路が、両方の負の接点から補助電極まで形成され、補助電極は、高抵抗水経路に電流を流して、両方の負の接点と補助電極との間の水において電圧降下を生じさせるように構成されている。これにより、水に対する両方の正の接点に印加される電圧が、自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を下回る電圧に制限される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の様々なシステム、方法、および他の例を示している。図面中の図示された要素境界（例えば、ボックス、ボックスのグループ、または他の形状）は、境界の一例を表す。いくつかの例では、１つの要素を複数の要素として設計するか、または複数の要素を１つの要素として設計することができる。いくつかの例では、別の要素の内部コンポーネントとして示されている要素を外部コンポーネントとして実装することができ、その逆も可能である。
【図1】高電圧電気コネクタの例示的な概略図である。
【図2】例示的な高電圧電気コネクタを示す図である。
【図3】高電圧電気コネクタの別の例を示す図である。
【図4】高電圧電気コネクタの動作を説明するための例示的な試験治具を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
ここで、図面を参照して本開示を説明するが、全体を通して同様の参照番号は同様の要素を指すために使用される。以下の説明では、説明の便宜上、本開示を十分に理解するために、多数の特定の詳細を記載している。しかしながら、本開示がこれらの特定の詳細なしで実施できることは明らかであり得る。他の例では、本開示の説明を容易にするために、周知の構造およびデバイスがブロック図形式で示されている。
【0009】
特定の特徴が本明細書に記載されているが（例えば、厚さ、向き、構成など）、本開示の特徴、機能、および利点は、本明細書に記載されているものとは異なる特徴を採用できることを理解されたい。これらの代替案は、本明細書に添付された開示および特許請求の範囲内に含まれるべきである。
【0010】
本明細書に開示されるのは、水（例えば、海水、塩水、井戸水、河川水、湖水など）のような流体などの腐食環境で使用するための、自己不動態化遷移金属（例えば、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウムなど）から形成された接点を含む例示的な高電圧電気コネクタである。本明細書の目的のために、コネクタは「高電圧水中コネクタ」と呼ばれ、水のような腐食環境に浸漬されていると説明されるが、腐食環境は任意の種類の流体であり得ることが理解される。その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，８９３，４６０号明細書に記載されるように、自己不動態化遷移金属は、接点の表面上に絶縁層または非導電性不動態化外層を形成し、侵襲的な環境（例えば、海水、塩水、井戸水、河川水、湖水など）の腐食効果から接点を保護する。しかしながら、自己不動態化遷移金属接点は、より高い電圧での自己不動態化層のブレークダウンのために、十分に高い電圧（例えば、海水中のニオブの場合は約１２０ボルト）での用途において制限される。したがって、ブレークダウン電圧を超える電圧では、接点は絶縁層を失い、水中に電流が漏出し、腐食しやすくなる。
【0011】
本明細書に開示される水中電気コネクタは、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路のような電圧制限デバイスを介して正の自己不動態化遷移金属接点に電気的に接続された補助（または保護）電極を実装することによって、この電圧制限を克服する。その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，１９７，００６号明細書に記載されているような高抵抗の水経路は、水における電圧降下をもたらし、遷移金属接点と水との間に、遷移金属接点のブレークダウン電圧未満の電圧差を生じさせる。具体的には、補助電極は、電流を高抵抗水経路に容易に流す材料（例えば、白金、グラファイト、混合金属酸化物（mixed-metal oxides）など）から形成されている。電流が水経路に流れると、補助電極とコネクタの負の接点との間の水経路で電圧降下が生じる。電圧降下により、遷移金属接点と水との間に、遷移金属接点のブレークダウン電圧未満の電圧差が生じる。換言すると、周囲の水に対する遷移金属接点の電圧は、遷移金属接点のブレークダウン電圧よりも低くなるように設計された、電圧制限デバイスの電圧に制限される。その結果、通常はそのブレークダウン電圧よりも高い電圧において水中では使用することができない遷移金属から形成された電気接点を、補助電極および高抵抗水経路を特定のコネクタ構成で実装することにより、絶縁層の劣化なしに、はるかに高い電圧の用途（例えば、電力伝送、データ転送など）で使用することができる。
【0012】
図１は、水中環境で露出した電気接続の嵌合および嵌合解除（un-mating）を可能にするシステムの例を概略的に示している。具体的には、本明細書に開示されるのは、非導電性不動態化外層の形成により、水中環境で露出した電気接点を嵌合および嵌合解除するのに適した遷移金属接点を含む高電圧水中電気コネクタ１００から構成されるシステムである。接点という用語は、ピン、レセプタ、プレートなど、あらゆるタイプの導電性嵌合コンポーネントを指すことができる。遷移金属接点は、正の接点であり、第２の正の接点１０４と嵌合する第１の正の接点１０２から構成されている。電気コネクタ１００は、両方とも導電性材料（例えば、銅、グラファイト、混合金属酸化物、アルミニウムなど）から形成された第２の負の接点１０８と嵌合する第１の負の接点１０６をさらに含む。第１の正の接点１０２は、ブレークダウン電圧よりも高い電圧源１１０を介して第１の負の接点１０６に接続されている。第２の正の接点１０４は、負荷１１２を介して第２の負の接点１０８に接続され、負荷回路を形成している。補助（保護）電極１１４は、電圧制限回路１１６（例えば、分圧回路、ツェナーダイオード、トランジスタなど）を介して、第１の正の接点１０２（または破線で示すように第２の正の接点１０４）に接続されている。電圧制限回路１１６は、遷移金属接点１０２，１０４のブレークダウン電圧よりも低くなるようにサイズ設定されている。
【0013】
遷移金属接点１０２，１０４がそのブレークダウン電圧を超えるのを防止するために、電圧ＶＤ１が電圧制限回路１１６によって正の接点１０２，１０４と補助電極１１４との間に生成され、電圧降下ＶＤ２が補助電極１１４と負の接点１０６，１０８との間に生成される。これは、正の接点１０２，１０４と負の接点１０６，１０８とが嵌合する場合に、補助電極１１４と負の接点１０６，１０８との間に高抵抗流体（例えば、水）経路（例えば、チャネル）１２０（点線の抵抗器によって模式的に表されている）を確立することによって達成される。抵抗は、電流が流れる長さに比例し、経路の断面積に反比例するため、水経路を狭くするか、または長くすることにより、経路の抵抗が高くなる。
【0014】
上述のように、補助電極１１４は、水経路１２０に電流が漏れる（リーク電流１２２）ことを可能とする材料から形成されている（遷移金属接点１０２，１０４の通常の動作では、大きな電流が流れることができないので、補助電極１１４を設ける理由となる）。高電圧源１１０を介してコネクタ１００に電力が供給される場合、リーク電流１２２が補助電極１１４から水経路１２０を通って第１の負の接点１０６および第２の負の接点１０８に流れ、水経路１２０に沿って電圧降下ＶＤ２を生成する。電圧降下ＶＤ２は、高電圧源１１０からの印加電圧から電圧制限回路１１６の両端間の電圧、すなわち補助電極１１４と正の接点１０２，１０４との間の電圧を差し引いたものにほぼ等しい電圧を水中に生成する。したがって、電圧降下ＶＤ２は、遷移金属接点１０２，１０４と水との間に、印加電圧から電圧制限回路１１６の両端間の電圧を差し引いたものにほぼ等しい電圧差を生成し、これは正の（遷移金属）接点１０２，１０４のブレークダウン電圧よりも小さい。これは、水に対する正の（遷移金属）接点１０２，１０４の電圧を、遷移金属接点１０２，１０４のブレークダウン電圧よりも低く制限する。したがって、正の接点１０２，１０４上の電圧は、遷移金属のブレークダウン電圧を超えず、よって、高電圧（遷移金属のブレークダウン電圧を超える電圧）用途で使用することができる。
【0015】
図２は、フィンガ２０４を有する第１の（雄）コネクタ２０２と、フィンガ２０４を受け入れるための孔またはソケット２０８を含む第２の（雌）コネクタ２０６とを含む、例示的な高電圧水中電気コネクタ２００である。１つのフィンガ２０４の端部には、第１の（遷移金属の）正の接点２１０が配置され、別のフィンガ２０４の端部には、第１の負の接点２１２が配置されている。第２の（遷移金属の）正の接点２１４は、１つのソケット２０８内に配置され、第２の負の接点２１６は、別のソケット２０８内に配置される。第１のコネクタ２０２と第２のコネクタ２０６とが嵌合する場合、フィンガ２０４がソケット２０８内に延在して、第１の正の接点２１０および第１の負の接点２１２が、それぞれ第２の正の接点２１４および第２の負の接点２１６と係合して嵌合し、緊密な嵌合（tight fit）を形成する。フィンガ２０４と孔２０８との間の緊密な嵌合は、高電圧コネクタ２００の動作を容易にする高い電解液耐性（electrolyte resistance）を提供する。第１のコネクタ２０２と第２のコネクタ２０６とが嵌合する場合、第１の正の接点２１０および第２の正の接点２１４の各々で自己不動態化層の少なくとも一部が取り除かれ（剥離され（scraped off））、導電接続を形成する。高電圧源２１８（例えば、接点２１０および２１４のブレークダウン電圧よりも高い）は、第１のコネクタ２０２の正の接点２１０および負の接点２１２に電力を供給する。負荷２２０は、第２のコネクタ２０６の正の接点２１４および負の接点２１６に接続される。したがって、高電圧源２１８は、負荷２２０に電力を供給し、駆動する。
【0016】
それぞれ第１のコネクタ２０２および第２のコネクタ２０６の正の接点２１０，２１４は、自己不動態化遷移金属（例えば、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウムなど）から形成されている。前述のように、自己不動態化遷移金属は、接点の表面上に絶縁層または被膜（skin）を形成し、水の腐食効果から接点を保護する。しかしながら、自己不動態化遷移金属接点は、より高い電圧での自己不動態化層のブレークダウンのために、材料および環境固有のブレークダウン電圧（海水中のニオブで約１２０ボルト）に制限される。
【0017】
したがって、補助（保護）電極２２２は、本明細書で説明するように、周囲の水に対する正の接点２１０，２１４の電圧を、正の接点２１０，２１４のブレークダウン電圧よりも低い値に制限することを容易にするために提供される。補助電極２２２は、プラチナ、グラファイト、または混合金属酸化物のような、水に電流を容易に流す材料から形成され、第１のコネクタ２０２の正の接点２１０と同じフィンガ２０４上に配置されるが、正の接点２１０ほど深くには配置されない。補助電極２２２は、フィンガ２０４の周りにリングを形成する。補助電極２２２は、電圧制限回路２２４（例えば、分圧回路、ツェナーダイオード（図２に示す）、トランジスタなど）を介して第１の正の接点２１０に電気的に接続されている。電圧制限回路２２４は、水から保護するためにフィンガ２０４内に配置され、正の接点２１０，２１４のブレークダウン電圧よりも低くなるようにサイズ設定されている。電圧制限回路２２４がツェナーダイオードを含む例では、正の接点２１０，２１４と補助電極２２２との間の電圧は、ツェナーダイオードの電圧に制限される。
【0018】
コネクタ２００が接続される場合、第１のコネクタ２０２のフィンガ２０４および第２のコネクタ２０６のソケット２０８に沿って、高抵抗流体（例えば、水）経路（例えば、チャネル）が確立される。具体的には、高抵抗水経路２２８は、補助電極２２２から負の接点２１２，２１６まで延在している。加えて、高抵抗水経路２２８は、補助電極２２２の接触面２３２、および第１の負の接点２１２の接触面２３４と接触している。
【0019】
動作中、補助電極２２２は、水経路２２８に電流（リーク電流）２３６を通過させるか、または漏れ出させ、これにより、補助電極２２２と負の接点２１２，２１６との間に電圧降下ＶＤ２が生じる。電圧降下ＶＤ２は、高電圧源２１８からの印加電圧から電圧制限回路２２４の両端、すなわち補助電極２２２と正の接点２１０，２１４との間の第１の電圧降下ＶＤ１を差し引いたものにほぼ等しい電圧を水中に生成する。したがって、印加電圧は、遷移金属接点２１０，２１４のブレークダウン電圧よりも小さい、ＶＤ２からＶＤ１の水経路を通る電圧降下によって減少する。したがって、正の接点２１０，２１４上の電圧は、遷移金属のブレークダウン電圧を超えず、よって、高電圧（遷移金属のブレークダウン電圧を超える電圧）用途で使用することができる。
【0020】
図３は、第１の面３０４を有する第１のコネクタ３０２と、第１の面３０４に対向する第２の面３０８を有する第２のコネクタ３０６とを含む高電圧水中電気コネクタ３００の別の例である。第１のコネクタ３０２は、第１の（遷移金属の）正の接点３１０および第１の負の接点３１２を含む。第１の正の接点３１０および第１の負の接点３１２は、それぞれ第１の正の接点３１０および第１の負の接点３１２の接触面３１４，３１６が、第１のコネクタ３０２の面３０４と同一平面上（flush with）になるように、第１のコネクタ３０２に配置されている。第２のコネクタ３０６は、第２の（遷移金属の）正の接点３１８および第２の負の接点３２０を含む。第２の正の接点３１８および第２の負の接点３２０は、それぞれ第２の正の接点３１８および第２の負の接点３２０の接触面３２２，３２４が、第２のコネクタ３０６の面３０８と同一平面上になるように、第２のコネクタ３０６に配置されている。
【0021】
高電圧源３２６（例えば、正の接点３１０および３１８のブレークダウン電圧よりも高い）は、第１のコネクタ３０２の正の接点３１０および負の接点３１２に電力を供給する。負荷３２８は、第２のコネクタ３０６の正の接点３１８および負の接点３２０に接続される。したがって、高電圧源３２６は、負荷３２８に電力を供給し、駆動する。
【0022】
それぞれ第１のコネクタ３０２および第２のコネクタ３０６の正の接点３１０，３１８は、自己不動態化遷移金属（例えば、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウムなど）から形成されている。前述のように、自己不動態化遷移金属は、接点の表面に絶縁層または被膜を形成し、環境の腐食効果から接点を保護する。しかしながら、自己不動態化遷移金属接点は、より高い電圧での自己不動態化層のブレークダウンのために、電圧が制限される。
【0023】
したがって、補助（保護）電極３３０は、本明細書で説明するように、水に対する正の接点３１０，３１８の電圧を、正の接点３１０，３１８のブレークダウン電圧よりも低い値に制限することを容易にするために提供される。補助電極３３０は、プラチナ、グラファイト、または混合金属酸化物のような、水に電流を容易に流す材料から形成され、第１のコネクタ３０２に配置される。補助電極３３０は、第１の正の接点３１０の周りにリングを形成する。補助電極３３０は、補助電極３３０の接触面３３２が、第１のコネクタ３０２の面３０４と同一平面上になるように、第１のコネクタ３０２に配置されている。補助電極３３０は、代わりに、第２の正の接点３１８の周りのリングとして、第２のコネクタ３０６に配置することができる。補助電極３３０は、電圧制限回路３３４（例えば、分圧回路、ツェナーダイオード（図２に示す）、トランジスタ、抵抗器など）を介して第１の正の接点３１０に電気的に接続されている。電圧制限回路３３４は、水から保護するために第１のコネクタ３０２内に配置され、正の接点３１０，３１８のブレークダウン電圧よりも低くなるようにサイズ設定されている。
【0024】
第１のコネクタ３０２と第２のコネクタ３０６とが嵌合する場合、第１のコネクタ３０２の第１の面３０４と第２のコネクタ３０６の第２の面３０８との間に高抵抗流体（例えば、水）経路（例えば、チャネル）３３８が確立される。具体的には、高抵抗水経路は、補助電極３３０の接触面３３２と、第１および第２の負の接点３１２，３２０の接触面３１６，３２４との間に延在している。
【0025】
動作中、補助電極３３０は、水経路３３８に電流（リーク電流）３４０を通過させるか、または漏れ出させる。リーク電流３４０は、水経路３３８に沿って（すなわち、補助電極３３０と負の接点３１２，３２０との間に）電圧降下ＶＤ２を生成する。電圧降下ＶＤ２は、高電圧源３２６からの印加電圧から、電圧制限回路３３４の両端の電圧、すなわち補助電極３３０と正の接点３１０，３１８との間の電圧を差し引いたものにほぼ等しい電圧を水中に生成する。
【0026】
したがって、印加された高電圧から電圧降下ＶＤ２を差し引いたものは、遷移金属接点３１０，３１８と周囲の水との間に、電圧制限回路３３４の両端の電圧に等しい電圧差を生成し、これは正の（遷移金属）接点３１０，３１８のブレークダウン電圧よりも小さい。したがって、正の接点３１０，３１８上の電圧は、遷移金属のブレークダウン電圧を超えず、よって、高電圧（遷移金属のブレークダウン電圧を超える電圧）用途で使用することができる。
【0027】
図４は、高電圧水中電気コネクタがどのように機能するかを示す例示的な試験治具４００である。試験治具４００は、第１のビーカーの流体（例えば、塩水）４０４に浸漬された遷移金属（例えば、ニオブ）から形成された正の接点４０２と、第２のビーカーの流体（例えば、塩水）４０８に浸漬された導電性材料（例えば、グラファイト）から形成された負の接点４０６とを含む。不動態化層は、正の接点４０２が第１のビーカーの水４０４に浸漬される場合、正の接点４０２上に形成される。高電圧源４１０は、正の接点４０２および負の接点４０６に接続されている。導電性材料（例えば、グラファイト）から形成された補助（保護）電極４１２は、第１のビーカーの塩水４０４に浸漬されている。補助電極４１２は、電圧制限回路４１４を介して正の接点４０２に接続されている。例示的な試験治具４００では、電圧制限回路４１４は、６０Ｖツェナーダイオード等価回路（例えば、ｎｐｎトランジスタおよび小さなツェナーダイオード）から構成されている。高抵抗水経路（例えば、チャネル）４１８は、第１のビーカー４０４および第２のビーカー４０８の間（すなわち、補助電極４１２と負の接点４０６との間）に、小さな直径（直径約１ｍｍ）の塩水が満たされたチューブを使用することによって確立されており、チューブの両端は、それぞれ第１のビーカー４０４および第２のビーカー４０８に浸漬されている。
【0028】
試験中、高電圧源４１０を介して３２０ボルトが正の（遷移金属）接点４０２に印加された。この場合、３２０ボルトは、正の遷移金属接点４０２（ニオブ）のブレークダウン電圧を超えている。補助電極４１２は、第１のビーカー４０４の塩水中に電流（リーク電流４２０）を漏れ出させる。リーク電流４２０は、高抵抗水経路４１８を通って第２のビーカー４０８内の負の接点４０６まで流れ、それによって、高抵抗水経路４１８（すなわち、補助電極４１２と負の接点４０６との間）に電圧降下ＶＤ２を生成する。
【0029】
高電圧源４１０から補助電極４１２に印加される電圧は、３２０ボルトから、ツェナーダイオードの両端の電圧ＶＤ１（すなわち、６０ボルト）を差し引いたものであり、これは２６０ボルトに等しい。高抵抗水経路４１８にわたる電圧降下は、標準電圧計を使用して約２６０ボルトであると測定された。したがって、第１のビーカー４０４および第２のビーカー４０８内の塩水の電圧差は、約２６０ボルトである。その結果、ビーカー４０４内の塩水の電圧に対する、正の接点４０２に印加される電圧は、３２０ボルトから約２６０ボルトの電圧降下を引いたものであり、これは約６０ボルトである。
【0030】
したがって、電圧降下ＶＤ２は、正の（遷移金属）接点４０２のブレークダウン電圧よりも小さい、正の遷移金属接点４０２とビーカー４０４内の塩水との間の電圧差を生成する。換言すれば、ビーカー４０４内の塩水に対する正の（遷移金属）接点４０２の電圧は、遷移金属接点４０２のブレークダウン電圧よりも低い。したがって、正の接点４０２上の絶縁不動態膜（不動態化層）は維持され、正の接点４０２に印加される高電圧によって破壊されなかった。その結果、遷移金属接点は、高電圧（遷移金属のブレークダウン電圧を超える電圧）用途で使用することができる。
【0031】
上記の説明は、開示の例を構成する。もちろん、本開示を説明する目的で構成要素または方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む、本出願の範囲内に含まれるそのようなすべての変更、修正、および変形を包含することが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2022-08-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、第１の正の接点および第１の負の接点を含む第１のコネクタと、
第２の正の接点および第２の負の接点を含む第２のコネクタであって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、流体または他の腐食環境に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２のコネクタと、
前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と
を備え、
前記第１の正の接点が、流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗流体経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗流体経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記流体において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記流体に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、システム。
【請求項2】
前記補助電極を前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続する電圧制限回路をさらに備え、前記電圧制限回路は、前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１の正の接点が、前記流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、前記第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
高電圧水中電気コネクタであって、自己不動態化遷移金属から形成された第１の正の接点と、
前記第１の正の接点と嵌合する、自己不動態化遷移金属から形成された第２の正の接点であって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、前記自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、水に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２の正の接点と、
第１の負の接点と、
前記第１の負の接点と嵌合する第２の負の接点と、
前記第１の正の接点に電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と、
前記補助電極を前記第１の正の接点に電気的に接続する電圧制限回路であって、第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する電圧制限回路と
を備え、
前記第１の正の接点が、水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗水経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗水経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記水において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記水に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される前記電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、高電圧水中電気コネクタ。
【請求項10】
前記第１の正の接点が、前記水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、請求項９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項11】
第１のコネクタおよび第２のコネクタをさらに備え、前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された前記第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された前記第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された前記第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された前記第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、請求項９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項12】
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、請求項９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項13】
前記補助電極と前記第１の正の接点との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、請求項９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項14】
第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、請求項９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【請求項15】
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、請求項１４に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
上記の説明は、開示の例を構成する。もちろん、本開示を説明する目的で構成要素または方法の考えられるあらゆる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを認識するであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む、本出願の範囲内に含まれるそのようなすべての変更、修正、および変形を包含することが意図されている。
以下に、本開示に含まれる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
システムであって、
第１の正の接点および第１の負の接点を含む第１のコネクタと、
第２の正の接点および第２の負の接点を含む第２のコネクタであって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、流体または他の腐食環境に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２のコネクタと、
前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と
を備え、
前記第１の正の接点が、流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗流体経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗流体経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記流体において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記流体に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、システム。
［付記２］
前記補助電極を前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続する電圧制限回路をさらに備える、付記１に記載のシステム。
［付記３］
前記電圧制限回路は、前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する、付記２に記載のシステム。
［付記４］
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、付記２に記載のシステム。
［付記５］
前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、付記４に記載のシステム。
［付記６］
前記第１の正の接点が、前記流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、付記１に記載のシステム。
［付記７］
前記自己不動態化遷移金属は、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む群から選択される、付記１に記載のシステム。
［付記８］
前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、付記１に記載のシステム。
［付記９］
前記第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、前記第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、付記１に記載のシステム。
［付記１０］
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、付記９に記載のシステム。
［付記１１］
高電圧水中電気コネクタであって、
自己不動態化遷移金属から形成された第１の正の接点と、
前記第１の正の接点と嵌合する、自己不動態化遷移金属から形成された第２の正の接点であって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、前記自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、水に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２の正の接点と、
第１の負の接点と、
前記第１の負の接点と嵌合する第２の負の接点と、
前記第１の正の接点に電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と、
前記補助電極を前記第１の正の接点に電気的に接続する電圧制限回路であって、第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する電圧制限回路と
を備え、
前記第１の正の接点が、水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗水経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗水経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記水において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記水に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される前記電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、高電圧水中電気コネクタ。
［付記１２］
前記第１の正の接点が、前記水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１３］
前記自己不動態化遷移金属は、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む群から選択される、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１４］
第１のコネクタおよび第２のコネクタをさらに備え、前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された前記第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された前記第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された前記第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された前記第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１５］
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１６］
前記補助電極と前記第１の正の接点との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１７］
前記第１および第２の負の接点は、銅、グラファイト、白金、混合金属酸化物、およびアルミニウムを含む群から選択される導電性材料から形成されている、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１８］
前記補助電極は、白金、グラファイト、および混合金属酸化物を含む群から選択される導電性金属から形成されている、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１９］
第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記２０］
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、付記１９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
以下に、本開示に含まれる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
システムであって、
第１の正の接点および第１の負の接点を含む第１のコネクタと、
第２の正の接点および第２の負の接点を含む第２のコネクタであって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、流体または他の腐食環境に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２のコネクタと、
前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と
を備え、
前記第１の正の接点が、流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗流体経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗流体経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記流体において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記流体に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、システム。
［付記２］
前記補助電極を前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つに電気的に接続する電圧制限回路をさらに備える、付記１に記載のシステム。
［付記３］
前記電圧制限回路は、前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する、付記２に記載のシステム。
［付記４］
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、付記２に記載のシステム。
［付記５］
前記第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、付記４に記載のシステム。
［付記６］
前記第１の正の接点が、前記流体に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、付記１に記載のシステム。
［付記７］
前記自己不動態化遷移金属は、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む群から選択される、付記１に記載のシステム。
［付記８］
前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、付記１に記載のシステム。
［付記９］
前記第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、前記第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、付記１に記載のシステム。
［付記１０］
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、付記９に記載のシステム。
［付記１１］
高電圧水中電気コネクタであって、
自己不動態化遷移金属から形成された第１の正の接点と、
前記第１の正の接点と嵌合する、自己不動態化遷移金属から形成された第２の正の接点であって、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点は、前記自己不動態化遷移金属から形成され、前記自己不動態化遷移金属は、水に浸漬された場合に、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点上に非導電性の外層を形成する特性を有している、前記第２の正の接点と、
第１の負の接点と、
前記第１の負の接点と嵌合する第２の負の接点と、
前記第１の正の接点に電気的に接続され、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点の嵌合端から離隔された、導電性材料から形成された補助電極と、
前記補助電極を前記第１の正の接点に電気的に接続する電圧制限回路であって、第１および第２の正の接点と前記補助電極との間の電圧を制限する電圧制限回路と
を備え、
前記第１の正の接点が、水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合され、前記自己不動態化遷移金属のブレークダウン電圧を超える高電圧源が前記第１の正の接点および前記第２の正の接点に印加される場合、前記補助電極から前記第１および第２の負の接点までの高抵抗水経路が形成され、前記補助電極は、前記高抵抗水経路に電流を流して、前記補助電極と前記第１および第２の負の接点との間の前記水において電圧降下を生じさせるように構成され、これにより、前記水に対する、前記第１および第２の正の接点に印加される前記電圧を、前記自己不動態化遷移金属の前記ブレークダウン電圧未満の電圧に制限する、高電圧水中電気コネクタ。
［付記１２］
前記第１の正の接点が、前記水に浸漬されている間に前記第２の正の接点と嵌合される場合、前記非導電性の外層の少なくとも一部は、導電性接続を形成するために、剥離によって前記第１の正の接点および前記第２の正の接点から除去される、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１３］
前記自己不動態化遷移金属は、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タングステン、レニウム、オスミウム、およびイリジウムを含む群から選択される、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１４］
第１のコネクタおよび第２のコネクタをさらに備え、前記第１のコネクタは、複数のフィンガを含む雄コネクタであり、前記複数のフィンガは、前記複数のフィンガのうちの１つの端部に配置された前記第１の正の接点と、前記複数のフィンガのうちの別の１つの端部に配置された前記第１の負の接点とを有しており、前記第２のコネクタは、複数のソケットを含む雌コネクタであり、前記複数のソケットは、前記複数のソケットのうちの１つ内に配置された前記第２の正の接点と、前記複数のソケットのうちの別の１つ内に配置された前記第２の負の接点とを有しており、前記第１および第２のコネクタが嵌合する場合、前記複数のフィンガが前記複数のソケット内に延在して、前記第１の正の接点および前記第１の負の接点が、それぞれ前記第２の正の接点および前記第２の負の接点と係合して嵌合し、緊密な嵌合を形成する、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１５］
前記電圧制限回路は、ツェナーダイオード、トランジスタ、または他の電子回路を含む、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１６］
前記補助電極と前記第１の正の接点との間の電圧は、前記電圧制限回路の電圧に制限される、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１７］
前記第１および第２の負の接点は、銅、グラファイト、白金、混合金属酸化物、およびアルミニウムを含む群から選択される導電性材料から形成されている、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１８］
前記補助電極は、白金、グラファイト、および混合金属酸化物を含む群から選択される導電性金属から形成されている、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記１９］
第１のコネクタは、第１の面、前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の正の接点、および前記第１の面と同一平面上の接触面を有する第１の負の接点を含み、第２のコネクタは、第２の面、前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の正の接点、および前記第２の面と同一平面上の接触面を有する第２の負の接点を含む、付記１１に記載の高電圧水中電気コネクタ。
［付記２０］
前記補助電極は、前記第１の正の接点および前記第２の正の接点のうちの少なくとも１つの周りにリングを形成し、前記補助電極は、前記第１のコネクタの前記第１の面および前記第２のコネクタの前記第２の面のうちの少なくとも１つと同一平面上の接触面を有している、付記１９に記載の高電圧水中電気コネクタ。
【国際調査報告】