IP68規格の密閉型バレルジャックによる非嵌合DC電源入力の保護
著者 Kenton Williston 氏
DigiKeyの北米担当編集者の提供
2026-05-06
マルツ掲載日：2026-09-28
電子機器やシステムは、多くの時間において電源プラグが接続されない状態で置かれるため、DC電源入力は信頼性上、大きな弱点となります。露出しているジャックは、水しぶきやほこり、その他の環境上の危険にさらされる可能性があります。こうした状況は、試験装置、医療機器、タクティカルギアなど、ポータブルおよびバッテリ駆動のシステムにとって許容できないリスクをもたらす可能性があります。
これは、汎用製品が豊富に存在する従来のバレルプラグのエコシステムに依存しているシステムにとって、特に問題となります。設計者はバレルプラグのインターフェースに侵入保護機能を追加することは可能ですが、そうすることで、この標準化されたアプローチの利点が損なわれる可能性があります。課題は、基本的なバレルプラグのシンプルさと利便性を維持しながら、環境上の危険から保護することです。
本記事では、電子システムの設計者が直面する非嵌合時の密閉がもたらす課題について解説します。続いて、SwitchcraftのDCバレル電源ジャックを紹介し、互換性のある電源プラグと組み合わせて、これらの課題に対処するための方法について紹介します。
未使用時のDC電源バレルジャックの保護方法
バレルプラグは長年にわたり、ポータブル機器におけるDC電源供給のデフォルトの選択肢となってきました。それはシンプルで耐久性があり、回路への組み込みも容易です。比較的高い電力供給能力に対応しており、使い方も簡単です。最も重要なのは、接続や取り外しが容易で、数千回もの嵌合サイクルに耐えられることです。
しかし、従来のバレルプラグは、環境耐性が高いとは言い難いのが実情です。これは、屋外での移動や、産業用粉塵や砂塵にさらされる可能性があり、あるいは洗浄や液体に浸かる可能性がある機器にとっては懸念事項となり得ます。
幸いなことに、環境上の危険からバレル接続部を保護する方法は数多く存在します。保護用オーバーモールド、ロック機構、その他の工夫により、プラグとジャックの間に密閉された接続を実現することができます。デバイスからプラグを抜いている場合、ダストキャップなどを使用することによって、非嵌合時のジャックを保護することができます。
しかし、これらのソリューションには、それなりのトレードオフが伴います。まず、従来のバレルプラグの設計を変更すると、そもそもこれらのコネクタの魅力である柔軟性が損なわれる可能性があります。さらに大きな懸念は、デバイスのプラグが抜かれたときに何が起きるかということです。
ダストキャップなどの付属品は、接続を解除するたびに装着する必要があるため、人為的なミスが発生する可能性があります。さらに、これらのアドオンソリューションでは、液体に浸かる場合やその他の環境上の危険に対して十分な保護が得られない可能性があります。
頻繁にプラグが抜かれたままの状態になる機器の場合、ジャック自体を密閉した方が有益です。こうすることで、保護は専用のバレルプラグの使用やユーザーの行動に依存しなくなります。
密閉型非嵌合DC電源バレルジャックとは
Switchcraftの密閉型非嵌合DC電源ジャック(図1)は、このニーズに応えるために設計されました。これらは、シリコン製ハウジングとエポキシ樹脂のポッティングを組み合わせた斬新な設計を採用しており、プラグが接続されていない状態でも、継続的な浸入保護を実現します。このジャックは、IEC 60529に基づくIP66、IP67、IP68の要件を満たしており、ほこり、水噴射、および液体への浸漬から保護します。
図1：広く使用されているバレルプラグに対応可能な、完全密閉型の非嵌合DC電源ジャックを示しています。(画像提供：Switchcraft)
これらのジャックは2つの方法でこの侵入保護を実現しています。まず、取り付けナットとワッシャをパネルに締め付けると、シリコン製ハウジングが反対側の表面に押し付けられ、取り付け穴の周囲にガスケット状のシールが形成されます。
次に、終端側のエポキシ樹脂ポッティングにより、はんだラグやプリント回路基板(プリント基板)のピンからの湿気の侵入を防ぎ、もう1つの潜在的な漏れ経路を遮断します。パネル側の圧縮されたシリコンインターフェースと背面側のポッティングされた終端部の組み合わせにより、プラグの接続の有無にかかわらず、継続的な保護が実現できます。
バレル開口部に侵入した水分は、単に吹き飛ばすだけでよく、ジャックはそのまま乾燥させることができます。これにより、このジャックは頻繁に清掃が必要な用途に適しています。たとえば、医療用途では、機器を徹底的に消毒し、ダウンタイムを最小限に抑えて使用を再開することができます。
さらに、これらの機能は互換性を損なうことなく実現されています。さらにこれらのジャックは、標準的なバレルプラグに対応する標準的なバレルインターフェースを維持しています。より強固なロック接続を実現するため、これらのジャックにはSwitchcraftのZシリーズDC電源プラグと互換性のある5/16-32 NEF-2Aネジ付きブッシングも備わっています。このレベルの相互運用性は、設計の選択肢が最大化され、エンドユーザーはあらゆる標準的なAC/DCアダプタを使用できるため、専用機器を管理する必要がなくなり、大きな利点となります。
これらのジャックは、標準材料使用時の場合、5A時で24VDCの定格電圧を持ち、高温材料使用時の場合、最大7.5Aまで対応可能になります。また、すべてのジャックには内部シャントスイッチが内蔵されており、電源間の自動切り替えが可能です。これにより、充電器が接続された際に、バッテリから外部電源に切り替えるために必要な回路が簡素化されます。
ジャックの機械的寿命は5,000回の挿抜サイクルに耐える使用となっており、長期間にわたる充電使用においても高い耐久性を保証しています。ジャックの動作温度範囲は、標準材料で－55℃～+85℃、高温バージョンでは－40℃～+105℃となっており、過酷な環境下での使用にも対応しています。
標準的なバレルプラグに対応した密閉型非嵌合DC電源ジャック
本ジャックは、1.3、2.0、2.5mmの3種類の一般的なセンターピンサイズで提供されており、終端形状として、はんだラグ、直角プリント基板実装、またはストレートプリント基板実装のオプションがあります。代表的な例としては、732AU(図2)があります。この1.3mmジャックは、はんだラグ終端を採用しており、手作業による配線や、プリント基板への端子接続が現実的ではない少量生産品の組み立てに最適です。
図2：732AUはんだラグ密閉型ジャックは、手配線アセンブリ向けにシンプルな電源インターフェースを提供します。(画像提供：Switchcraft)
732AUは、標準的なプラグや、SwitchcraftのZシリーズラインナップの860Zバレルプラグ(図3)と組み合わせることができます。860Zは1.3mmのセンターピンを備えており、汎用プラグのエコシステムと互換性があります。しかし、Zシリーズには、基本的な電源接続以上の機能を必要とする用途向けに、特筆すべき機能が追加されています。
図3：860Zバレルプラグは1.3mmのセンターピンを備えており、汎用プラグのエコシステムと互換性があります。(画像提供：Switchcraft)
Zシリーズの主な特長には、タッチ防止、スクープ防止設計が含まれており、凹型センターコンタクトなどにより、「ファーストメイク、ラストブレーク」方式の接地接続を実現しています。挿入時にはセンターピンより先にアウタースリーブが接触し、取り外し時にはセンターピンが先に離れるため、ホットプラグ時のアーク発生リスクを低減します。また、このプラグは、直径3.2～5.3mmのケーブルに対応する大型のケーブルクランプを備えており、堅牢な機器でよく使用される太めのケーブルアセンブリに対して、より優れたストレインリリーフを提供します。
ロックコネクタオプション付き基板実装型DC電源バレルジャック
L722RAU(図4)は、直角の基板実装オプションの例を示します。直角型のジャックは、基板レベルのスペースの制約やパネルの向きによって、パネルとプリント基板間の接続に薄型で直角方向の接続が必要な場合に便利です。
図4：L722RAU DCバレルジャックは、2.0mmセンターピンと直角プリント基板実装端子を使用しています。(画像提供：Switchcraft)
L722RAUは2.0mmのセンターピンを使用し、ロック機能付きS760KZ(図5、左)およびロック機能なしのS760Z(図5、右)を含むZシリーズのプラグと互換性があります。これら2つのオプションは、Zシリーズプラグのもう1つの重要な特長を示しています。それは、ほとんどのモデルにカップリングを備えたロック機能付きバリエーションがあるということです。これらのリングは、ジャックと同じ5/16-32 NEF-2Aのネジ山を採用しており、エンドユーザーは簡単なねじ込み、ねじ外し機構で確実に接続することができます。
図5：S760KZ(左)とS760Z(右)は、それぞれロック式と非ロック式のバレルプラグのZシリーズオプションを示しています。(画像提供：Switchcraft)
フローティング式の自己整合機能を持つロックリングは、ジャックの露出しているブッシングにねじ込まれ、振動や不慮の断線から接続を確実に保護します。フローティング設計により、プラグ本体がジャックに対してわずかに位置ずれしていてもロックリングがネジ山に確実に噛み合うため、目視できない場所や手袋を着用した状態での取り付けにおいても、接続の信頼性が向上します。一旦噛み合うと、このネジ接続は、通常の取り扱い中にケーブルが引っ張られる際に生じる引き抜き力に耐えることができます。
厚いパネル用のロングブッシングDC電源バレルジャック
密閉型非嵌合ジャックの最後の例として、PCL712AU(図6)があります。このジャックは2.5mmセンターピンを使用し、プリント基板に対して垂直に実装されます。これは、この製品ファミリの重要な特長の1つである、ロングブッシング付きジャックが利用可能であることを示しています。ジャック本体からわずか4.6mmしか突出しないショートブッシングと比較して、ロングタイプは7.1mm突出しています。これにより、より厚いパネルでの使用に対応できる十分な長さのネジ山が露出します。
図6：PCL712AUはロングブッシングと垂直プリント基板マウントを特長とします。(画像提供：Switchcraft)
PCL712AUは、2.5mmロック式プラグである761KZ(図7)と組み合わせることができます。この組み合わせにより、堅牢なソリューションが提供され、タクティカルギアや輸送機器、その他確実なロック接続を必要とする用途に適しています。
図7：761KZロックプラグはフローティングリングを採用し、ジャックへのロック接続を実現しています。(画像提供：Switchcraft)
まとめ
ポータブル機器やバッテリ駆動機器の設計者は、環境保護とバレルプラグエコシステムの利便性のどちらかを選ばなければならないという状況から解放されました。Switchcraftの密閉型非嵌合DC電源ジャックは、デバイスからプラグが抜かれた状態でもIP68保護等級を確保しつつ、標準的なバレルプラグとの完全な互換性を維持しています。
これらのジャックをZシリーズプラグと組み合わせることで、さらなる安全機能とロックオプションが提供され、多様な環境下で使用される機器の設計者にとって、豊富な選択肢が得られます。
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