JP2009102165A - 電気ケーブル巻き取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動接点を用いることなく発熱等の問題を回避した電気ケーブル巻き取り装置を実現できるようにする。
【解決手段】電気ケーブル巻き取り装置は、リール軸１５を有するケース１１と、リール軸１５の周りに回動自在に取り付けられ、複数の導体線１６ａを有する電気ケーブル１６を巻き取るリール１３と、リール軸１５の周りに互いに絶縁されて配置された複数の渦巻き状端子１７と、リール１３を駆動する駆動部２０とを備えている。渦巻き状端子１７の内端はケース１１に固定された外部接続端子１２と接続されている。渦巻き状端子１７の外端は対応する導体線１６ａの末端と接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気ケーブル巻き取り装置に関し、特に無接点方式の電気ケーブル巻き取り装置に関する。

従来の電気ケーブル巻き取り装置は、外部接続端子を形成するために、摺動式の接点を用いることが一般的である。具体的には、巻き取り装置のケースに設けられたリング状接点と、電源ケーブルを巻き取るリールに設けられ且つ電源ケーブルと接続されたバネ弾性を有するパンタグラフ状接点とを摺動自在に接続する。これによりリールが回転した場合にも、回転することがない外部接続端子を実現している。

しかし、このような摺動する接点を用いた場合には、機械的な摩耗が生じるため長期に使用すると通電不良が生じる。また、オーディオ機器等に用いた場合にはノイズの発生源となる。さらに、摺動部分において電気火花が発生するという問題もある。近年電気ケーブルを流れる電流が大きくなる傾向にあり、火花の発生は大きな問題となりつつある。家庭用電源から充電可能な電気自動車の開発がなされているが、この場合には火花による引火のおそれがあるため、従来の摺動接点式の電気ケーブル巻き取り装置を用いることができない。

一方、ダミーコードを用いた無接点式の電気ケーブル巻き取り装置も知られている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、この場合には、引き出しコードとほぼ同じ長さのダミーコードが必要となる。このため、コードの長さが約２倍となりサイズ及び重量が増大し、価格も上昇するという問題がある。さらに、ダミーコードは常に巻かれた状態で電流が流れるため、発熱のおそれがある。また、安全のためにアース配線を設けたり、動力用に３相電源を用いたりする場合には、電気ケーブルが太くなり、ダミーコードの問題はさらに深刻となる。

ダミーコードを用いない、無接点式の電気ケーブル巻き取り装置として、導電性の渦巻きバネ（ゼンマイ）を用いる方法が考案されている（例えば、特許文献２を参照。）。リールを駆動するゼンマイを電流を流す端子として用いることにより、ダミーコードを用いることなく、摺動接点がない電気コード巻き取り装置を実現できる。
実開平２−７５４７５号公報 実公昭５５−５４６９９号公報

しかしながら、前記従来の導電性のゼンマイを用いる電気ケーブル巻き取り装置には以下のような問題がある。リールを駆動し且つ電流が流れるゼンマイには、高い機械特性と低い電気抵抗とが要求される。このため、導電性のゼンマイは通常、リン青銅又はベリリウム銅等により形成される。しかし、これらの銅合金は、高純度銅と比べて電気抵抗が高い。その結果、大電流を流した場合には発熱が大きくなるという問題がある。

大電流を流すために、ゼンマイの板厚又は幅を大きくすることが考えられるが、この場合にはゼンマイのトルクが大きくなるため、実現することは困難である。また、たとえ実現できたとしても、ゼンマイが大きくなり重量も増大する。これはコストの増加にもつながる。

本発明は、前記従来の問題を解決し、摺動接点を用いることなく発熱等の問題を回避した電気ケーブル巻き取り装置を実現できるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は電気ケーブル巻き取り装置を、固定された外部接続端子と電気ケーブルとの間を電気的に接続する渦巻き状端子を備えた構成とする。

具体的に、本発明に係る電気ケーブル巻き取り装置は、ケースに設けられたリール軸の周りに回動自在に取り付けられ、複数の導体線を有する電気ケーブルを巻き取るリールと、ケースに固定された複数の外部接続端子と、リール軸の周りに互いに絶縁されて配置され、内端が対応する外部接続端子と接続され、外端が対応する導体線の末端と接続される複数の渦巻き状端子と、リールを駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする。

本発明の電気ケーブル巻き取り装置は、リール軸の周りに互いに絶縁されて配置され、内端が対応する外部接続端子と接続され、外端が対応する導体線の末端と接続された複数の渦巻き状端子を備えている。渦巻き状端子は、バネ弾性を蓄積する必要がないため高純度銅等の電気伝導率が高い材料により形成することができる。従って、大きな電流が流れる場合においても、電気ケーブル巻き取り装置の発熱を低減することが可能となる。また、硬度が低い材料により形成することができるため、通常のゼンマイと異なり等間隔の螺旋状にすることが可能である。これにより、サイズを大きくすることなく、表面と裏面とが高い面圧でこすれあうことがない渦巻き状端子を実現できる。このため、２線式だけでなく、複数の導体線を有する電気ケーブルに対応した巻き取り装置も容易に形成することができる。また、渦巻き状端子の摩耗等も低減できる。

本発明の電気ケーブル巻き取り装置において、外部接続端子と渦巻き状端子とは、一体に形成されていてもよい。

本発明の電気ケーブル巻き取り装置において、駆動部は、内端がリール軸と接続され、外端がリールと接続されたゼンマイとすればよい。

本発明の電気ケーブル巻き取り装置において、リールは、電気ケーブルを巻き取る巻胴部を有し、渦巻き状端子は巻胴部の内側に設けられた渦巻き状端子収納部に収納され、渦巻き状端子収納部には絶縁性のグリスが充填されていてもよい。

本発明に係る電気ケーブル巻き取り装置によれば、摺動接点を用いることなく発熱等の問題を回避した電気ケーブル巻き取り装置を実現できる。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１及び２は一実施形態に係る電気ケーブル巻き取り装置であり、図１は平面構成を示し、図２は図１のII−II線における断面構成を示している。

図１に示すように、本実施形態の電気ケーブル巻き取り装置は、絶縁被覆により覆われた複数の導体線１６ａを有する電気ケーブル１６を引き出し自在に収納する。図１においては、導体線１６ａが３本である例を示しているが、２線又は４線以上の場合にも同様に適用できる。また、電気ケーブル１６の先端にオスプラグ１４が接続されている例を示しているが、他の機器と接続できる構造であればどのような構造となっていてもよい。

本体１１Ａと蓋１１Ｂとからなるケース１１の内部に、リール１３がリール軸１５を中心として回動自在に収納されている。蓋１１Ｂには、放熱用の開口部が形成されており、開口部には埃等の侵入を防止するためのフィルタ２２が取り付けられている。放熱用の開口部及びフィルタ２２は、必要がなければ設けなくてもよい。

リール１３は、円板部１３ａを備えている。円板部１３ａの一の面（表面）には、複数の導体線１６ａを有する電気ケーブル１６を巻き取るための巻胴部１３ｂが形成されている。巻胴部１３ｂの端部には電気ケーブル１６の脱落を防止するために鍔部１３ｃが形成されている。脱落が生じなければ、鍔部１３ｃは形成しなくてもよい。また、巻胴部１３ｂの周囲に円盤状の鍔部を形成してもよい。

巻胴部１３ｂの内部は、空洞となっており、渦巻き状端子収納部が形成されている。渦巻き状端子収納部には、３個の渦巻き状端子１７が、絶縁スペーサ１８により互いに絶縁されて収納されている。各渦巻き状端子１７は、渦巻き状に成型された薄い銅板により形成されている。各渦巻き状端子１７を形成する銅板は、内端においてＬ字状に折り曲げられており、外部接続端子１２が形成されている。外部接続端子１２は、ケース１１に設けられた外部端子受け２１に固定されると共に、ケース１１の外へ引き出されている。

渦巻き状端子１７の外端には、ケーブル接続端子１７ａが形成されており、電気ケーブル１６の導体線１６ａとケーブル接続端子１７ａとが接続されている。

円板部１３ａの巻胴部１３ｂとは反対側の面（裏面）には、円筒状のゼンマイ収納部１３ｄが形成されている。ゼンマイ収納部１３ｄには、リール１３を駆動するゼンマイ２０が収納されている。ゼンマイ２０は、内端がリール軸１５に固定され、外端がゼンマイ収納部１３ｄの内壁に固定されている。

本実施形態においては、巻胴部１３ｂの側面の一部に開口部が形成されており、開口部に電気ケーブル１６が挟み込まれるように固定されている。このため、リール１３に巻き取られた電気ケーブル１６を引き出す際には、リール１３は、リール軸１５を中心に回転する。また、渦巻き状端子１７の外端がリール１３と共に回転する。しかし、外部接続端子１２と一体となった内端はケース１１側に固定されているため回転しない。このため、渦巻き状端子１７は次第に巻き締められていく。

逆に、電気ケーブル１６が巻き取られる際には、リール１３は逆方向に回転する。これにより渦巻き状端子１７の外端も回転し、渦巻き状端子１７は元の状態に復元する。

電気ケーブル１６の巻き取りは、リール駆動部であるゼンマイ２０により行われる。電気ケーブル１６を引き出す際に、ゼンマイ２０が巻き締められ蓄勢されていく。電気ケーブル１６を巻き取る際には、ゼンマイ２０に蓄えられた付勢力によりリールを逆方向に回転させればよい。

電気ケーブル１６を引き出した状態で停止させるには、ラッチストッパを設ければよい。ラッチストッパは、既知のどのようなものを用いてもよく、例えば、リール１３の外周部にラチェットを設け、ケース１１にピンを設け、リール１３の回転速度が低い場合にはラチェットとピントがかみ合い、高い場合にはかみ合うことなく回転するような機構とすればよい。また、ボタンによりラチェットとピンとのかみ合いを開放する方式等としてもよい。

このように、電気ケーブル１６の引き出し及び収納の際にリール１３が回転しても、渦巻き状端子１７の巻締めと復元により外部接続端子１２は回転しない。このため、回転摺動部がない電気ケーブル巻き取り装置が実現できる。

以下に、渦巻き状端子１７についてさらに詳細に説明する。本実施形態の渦巻き状端子１７は、外部接続端子１２と電気ケーブル１６との間を電気的に接続するための部材である。従って、弾性エネルギーを蓄積する必要がなく、ゼンマイと異なり硬度が低い材料により形成することができる。このため、電気伝導度が高い材料を用いることができ、渦巻き状端子１７に大きな電流が流れる場合の発熱を低減することができる。

また、硬度が低い材料を用いて形成できるため、通常のゼンマイとは異なりインボリュート曲線又はアルキメデス曲線を描くように形成することが容易となる。このようなほぼ等間隔の渦巻き状とすることにより、渦巻き状端子１７が小さい場合にも、渦巻き状端子１７が巻き締められた際に渦巻き状端子１７を構成する金属板の表面と裏面とが高い面圧で触れあわないようにすることが可能となる。これにより、渦巻き状端子１７の摩耗を防止したり、ノイズの発生源となることを防止したりすることができる。

さらに、確実に渦巻き状端子１７の面同士がこすれあわないようにするために、渦巻き状端子収納部に絶縁性のグリス等を充填してもよい。グリスを充填することにより、ゴミの付着によるトラッキングの予防効果及び静音性の向上も期待できる。さらに、渦巻き状端子１７の防錆効果も期待できる。

渦巻き状端子１７は、電気伝導度が高い材料であれば、どのような材料を用いてもよいが、特に国際標準軟銅（ＩＡＣＳ：電気比抵抗値＝１．７２４１μΩ・ｃｍ）を基準とする電気伝導率が６０％以上の材料を用いることが好ましい。中でも、無酸素銅は電気伝導度が高いだけでなく水素ぜい化等も生じにくいため、渦巻き状端子として好適である。無酸素銅を用いる場合には、渦巻き状端子１７の防錆のために、厚さが２μｍ程度の錫めっきを施してもよい。

無酸素銅のビッカース硬度（Ｈｖ）は２０〜１５０程度の間で変化させることができるが、どのような値であっても問題ない。渦巻き状端子１７の変形及び摩耗を防止するためにはある程度硬度が高い方が好ましく、Ｈｖが８０以上ある材料が好ましい。具体的にはＪＩＳ規格Ｃ１０２０Ｒ−Ｈに適合した材料等を用いればよい。

本実施形態においては、図３に示すように渦巻き状端子１７の内端をＬ字状に折り曲げることにより、外部接続端子１２と渦巻き状端子１７とを一体に形成する例を示している。このようにすれば、製造が容易となり製造コストを低減することができる。また、外部接続端子１２と渦巻き状端子１７との導通不良が発生するおそれがなくなるため、検査工程を省略することも可能となる。無酸素銅等を用いれば折り曲げ加工が容易であるため、このように外部接続端子１２と渦巻き状端子１７とを一体に形成することが容易にできる。しかし、かならずしも一体に形成する必要はなく、渦巻き状端子１７の内端と外部接続端子１２とをスポット溶接又はロウ付け等により接続してもよい。

また、渦巻き状端子１７を３段に重ねて配置している。渦巻き状端子１７を重ねて配置する際には、外部接続端子同士が干渉しないように、渦巻き状端子１７の長さを下側のもの程長くすればよい。例えば３段に重ねる場合には、図３に示すように渦巻き状端子１７の長さが３分の１回転分ずつ長くなるようにすればよい。

また、外部接続端子１２の長さは下側のものほど長くなるようにすればよい。例えば、２段目の外部接続端子１２は、渦巻き状端子１７の幅と絶縁スペーサ１８の厚さとクリアランス分だけ１段目の外部接続端子１２よりも長くすればよい。３段目の外部接続端子１２は、さらに、渦巻き状端子１７の幅と絶縁スペーサ１８の厚さとクリアランス分だけ１段目の外部接続端子１２よりも長くすればよい。

図１及び２において、外部接続端子がケース１１から突出している例を示しているが、外部機器と接続できればどのような構成であってもよい。また、ケース１１が絶縁性の場合には、外部接続端子受け２１とケース１１とを一体に形成してもよい。

また、導体線１６ａと接続するケーブル接続端子１７ａは、渦巻き状端子１７を構成する金属板を外端部においてＵ字状に折り曲げて形成すればよい。このようにすれば、導体線１６ａと渦巻き状端子１７とが強固に接続されるため、断線が発生しにくくなる。但し、ケーブル接続端子１７ａの形状は導体線１６ａを固定できればどのようなものであってもよい。また、ケーブル接続端子１７ａを形成せずに渦巻き状端子１７と導体線１６ａとを直接接続してもよい。さらに巻胴部１３ｂの壁面に貫通端子を形成し、貫通端子を介して導体線１６ａと渦巻き状端子１７とを接続してもよい。

絶縁スペーサ１８は、渦巻き状端子１７同士を絶縁するために設けている。絶縁スペーサ１８は絶縁材料であればどのようなものでもよい。しかし、電源コード用のコードリールの場合には、−４０℃〜９５℃程度の温度範囲で使用できることが要求される。このため耐熱性に優れた絶縁材料であることが好ましい。特に絶縁スペーサ１８等には、ガラス繊維補強ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）又はガラス繊維補強ポリブチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＢＴ）等を用いることが好ましい。

電気ケーブル１６の末端部をリール１３に固定する方法は、電気ケーブルの引き出しによりリール１３を回転させることができればどのようなものであってもよい。また、渦巻き状端子１７の側をリール１３に固定することも可能である。

本実施形態においては、リール１３をゼンマイ２０により駆動しているが、モーター等を用いてもよく、手動により巻き取る方式としてもよい。

本実施形態においては、電気ケーブル１６が３線式の電源コードである例を示したが、オーディオケーブル又はネットワークケーブル等の電源コード以外のケーブルに用いることも可能である。また、渦巻き状端子の数を変更すれば、導体線の本数が何本であっても対応することができる。

本発明に係る電気ケーブル巻き取り装置は、摺動接点を用いることなく発熱等の問題を回避した電気ケーブル巻き取り装置を実現でき、無接点方式の電気ケーブル巻き取り装置等として有用である。

本発明の一実施形態に係る電気ケーブル巻き取り装置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る電気ケーブル巻き取り装置を示し、図１のII−II線における断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気ケーブル巻き取り装置に用いる渦巻き状端子の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１１ ケース
１１Ａ 本体
１１Ｂ 蓋
１２ 外部接続端子
１３ リール
１３ａ 円板部
１３ｂ 巻胴部
１３ｃ 鍔部
１３ｄ ゼンマイ収納部
１４ オスプラグ
１５ リール軸
１６ 電気ケーブル
１６ａ 導体線
１７ 渦巻き状端子
１７ａ ケーブル接続端子
１８ 絶縁スペーサ
２０ ゼンマイ
２１ 外部端子受け
２２ フィルタ

Claims (4)

1. ケースに設けられたリール軸の周りに回動自在に取り付けられ、複数の導体線を有する電気ケーブルを巻き取るリールと、
   前記ケースに固定された複数の外部接続端子と、
   前記リール軸の周りに互いに絶縁されて配置され、内端が対応する前記外部接続端子と接続され、外端が対応する前記導体線の末端と接続される複数の渦巻き状端子と、
   前記リールを駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする電気ケーブル巻き取り装置。
2. 前記外部接続端子と前記渦巻き状端子とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気ケーブル巻き取り装置。
3. 前記駆動部は、内端が前記リール軸と接続され、外端が前記リールと接続されたゼンマイであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ケーブル巻き取り装置。
4. 前記リールは、前記電気ケーブルを巻き取る巻胴部を有し、
   前記渦巻き状端子は前記巻胴部の内側に設けられた渦巻き状端子収納部に収納され、
   前記渦巻き状端子収納部には絶縁性のグリスが充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ケーブル巻き取り装置。

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