JP5459152B2 - 接続端子および非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、電線と他の部材とを接続する接続端子に関し、特に大電流が流される給電経路の継ぎ目部分に用いられる接続端子および当該接続端子を備える非接触給電システムに関する。

従来、半導体デバイス等の製造工場では、製造物およびその材料の運搬のために、軌道に沿って走行する無人搬送車が用いられる。また、半導体デバイス等の清浄な環境が要求される工場では、粉塵の発生を抑制するという観点から、無人搬送車への給電方式として一般に非接触給電方式が採用される。

具体的には、無人搬送車には、軌道に沿って敷設された給電線から電磁誘導現象により非接触で受電することのできる受電ユニットが備えられる。無人搬送車は、この受電ユニットを介して給電線からの電力の供給を受けながら軌道に沿って走行する。

このように、非接触給電方式により無人搬送車を駆動する場合、給電線に流される電流は非常に大きく、例えば、１００アンペアを超える場合もある。

そのため、例えば、電力供給側の端子台と給電線との接続部分である電線接続部分では、接触抵抗の増大に起因して高熱が発生する場合がある。

そこで、非接触給電システムにおける高熱の発生を検知するための技術も開示されている。例えば特許文献１には、電線接続部分の近傍にサーモスタットを備えることで、当該電線接続部分における高熱の発生を検知する構成が開示されている。

特許第４２１１８３６号公報

しかしながら、従来では、電線接続部分における確実な発熱の検知は困難であった。

図８は、従来の、電線接続部分における発熱検知のための温度センサの配置位置を示す図である。

図８では、給電線５１０と端子台６１０とが、接続端子５２０を介して接続されている。具体的には、給電線５１０の端部が電線接続部５２１に挿入された状態で電線接続部５２１がかしめられ、これにより給電線５１０と接続端子５２０とが連結される。

さらに、接続端子５２０のボルト当接部５２３と、端子台６１０とが金属製のボルト６２０で締結され、これにより、給電線５１０と端子台６１０とが接続端子５２０を介して接続される。なお、図８ではボルト６２０と螺合するナットの図示は省略している。

このように接続された給電線５１０と端子台６１０との接続部分、具体的には、接続端子５２０、ボルト６２０、および端子台６１０の相互間の接触部分における高熱の発生を検知するために、従来では、図８に示すように、電線接続部５２１または端子台６１０の少なくとも一方に温度センサ（７４０または７４１）が取り付けられる。

ここで、例えば、ボルト６２０が緩むことで、図９に示すように接続端子５２０が端子台６１０に対して傾いた場合を想定する。

この場合、例えば、図９に示す［ａ］および［ｂ］の少なくとも一方で接触抵抗が増大し高熱が発生する可能性がある。

しかし、このような場合、温度センサ７４０および温度センサ７４１のいずれも、この高熱の発生を正確に検知するための取り付けが困難である。これは以下の理由による。

すなわち、電線接続部５２１の周面はほぼ曲面で構成され、かつ、凹凸も多い。そのため、温度センサ７４０を電線接続部５２１に取り付ける場合、温度センサ７４０と電線接続部５２１との接触面積を、正確な温度検知に十分なだけ確保するのは困難である。

そのため、温度センサ７４０が、所定の閾値を越える発熱である異常発熱を検知した時点では、［ａ］または［ｂ］の部分が当該閾値を大きく越えた温度になっている可能性がある。

また、温度センサ７４０は、結束バンドまたは熱収縮チューブなどで電線接続部５２１に密接するように取り付けられるが、電線接続部５２１の現実の形状は、電線接続部５２１ごとに様々である。そのため、複数の接続端子５２０のそれぞれにおける温度センサ７４０による温度検知の性能が一定ではないという問題も生じる。

また、端子台６１０に取り付けられた温度センサ７４１について検討すると、端子台６１０は一般に、体積および表面積が比較的大きく、そのために放熱効果が大きい。従って、例えば［ｂ］で高熱が発生した場合であっても、端子台６１０の放熱効果が大きいことにより、温度センサ７４１による当該高熱の発生の迅速な検知が妨げられる。

また、例えば［ａ］で高熱が発生した場合は、［ｂ］で高熱が発生した場合以上に、温度センサ７４１への熱伝達量が小さい。そのため、温度センサ７４１は［ａ］での高熱の発生の検知が困難である。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、電線と他の部材とを電気的に接続するための接続端子であって、当該接続部分の異常発熱の検知の確実性を向上させることのできる接続端子、および異常発熱の検知の確実性が向上された非接触給電システムを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するため、本発明の一態様に係る接続端子は、電線と他の部材とを電気的に接続するための接続端子であって、前記電線と接続される電線接続部と、前記他の部材と前記接続端子とを締結部材で締結するための孔が形成された締結部材当接部と、温度センサを前記接続端子に取り付けるためのセンサ取付部であって、前記電線接続部および前記締結部材当接部と一体に設けられ、かつ、前記電線接続部および前記締結部材当接部とは異なる位置に配置されたセンサ取付部とを備える。

この構成によれば、温度センサは、当該接続端子に設けられた温度センサの取り付けのための専用部分に取り付け可能である。

従って、電線接続部の形状に影響されることなく、かつ、接続相手である他の部材の放熱効果の大きさに影響されることなく、温度センサによる、正確な温度の検知が可能となる。

つまり、本態様の接続端子によれば、電線と他の部材との電気的な接続部分における異常発熱の発生の検知の確実性が向上する。

また、本発明の一態様に係る接続端子において、前記センサ取付部は、当該接続端子において、前記締結部材当接部を挟んで前記電線接続部とは反対側に配置されているとしてもよい。

この構成によれば、例えば、従来の接続端子の製造方法を用いて、センサ取付部を備える接続端子を製造することができる。そのため、例えば、本態様の接続端子を安価に製造することができる。

また、本発明の一態様に係る接続端子において、前記センサ取付部は、当該接続端子において、前記締結部材当接部に対して前記電線接続部と同じ側に配置されているとしてもよい。

この構成によれば、例えば、他の部材である端子台側にセンサ取付部のためのスペースがない場合であっても、当該端子台に本態様の接続端子を接続することができる。

このように、センサ取付部は、電線接続部および締結部材当接部に対して様々な位置に配置可能である。そのため、例えば、接続端子が用いられる位置の周囲の空間の形状に応じて、センサ取付部の最適な配置位置を決定することができる。

また、本発明の一態様に係る非接触給電システムは、給電経路に沿って移動する移動体に非接触で電力を供給するための非接触給電システムであって、前記給電経路を形成する給電線に接続される、上記いずれかの態様に係る接続端子と、前記接続端子に取り付けられた温度センサによる検知結果に基づいて異常発熱を検知した場合、異常発熱の発生を報知する報知部とを備える。

この構成により、大電流が流される給電経路の継ぎ目部分における異常発熱の発生が確実に検出され、かつ報知される。つまり、本発明により、従来より安全な非接触給電システムを提供することが可能となる。

本発明によれば、電線と他の部材とを電気的に接続するための接続端子であって、当該接続部分における異常発熱の発生の検知の確実性を向上させることのできる接続端子を提供することができる。

また、本発明によれば、異常発熱の検知の確実性が向上された非接触給電システムを提供することができる。

本発明の実施の形態における非接触給電システムの概要を示す図である。 本発明の実施の形態の非接触給電システムにおける、天井走行車に対する非接触給電の仕組みを説明するための図である。 本発明の実施の形態における接続端子の構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態における接続端子の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態における接続端子と端子台とを締結するボルトが緩んだ状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態における接続端子の第一の変形例を示す側面図である。 本発明の実施の形態における接続端子の第二の変形例を示す平面図である。 従来の、電線接続部分における発熱検知のための温度センサの配置位置を示す図である。 従来の、電線接続部分におけるボルトが緩んだ状態を示す側面図である。

本発明の実施の形態における接続端子および非接触給電システムについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態における非接触給電システムの概要を示す図である。

図１に示す非接触給電システム１００は、無人搬送車の一種である天井走行車２００に対して電力を供給するシステムである。天井走行車２００は、本発明の非接触給電システムにより電力の供給を受ける移動体の一例である。

天井走行車２００は、電力供給装置４００から供給される電力を、軌道１５０に沿って敷設された給電線を介して非接触で受け取ることができる。これにより、天井走行車２００は、電力供給を受けながら軌道１５０に沿って移動することができる。

また、天井走行車２００は、物品を保持する保持部２０５を有する。天井走行車２００は、保持部２０５により、軌道１５０の下方に配置されたポート（図示せず）、および、物品の一時的な保管場所である載置台３００に対する物品の受け渡しを行うことができる。

ここで、本実施の形態の非接触給電システム１００は、複数の天井走行車２００に非接触で電力供給するシステムであり、給電経路には例えば数１０アンペア〜１００アンペア超の大電流が流される。そのため、例えば給電経路の継ぎ目部分において電気抵抗が増加した場合、当該部分で異常発熱が発生する可能性がある。

そのため、非接触給電システム１００は、異常発熱報知部１６０を備えている。異常発熱報知部１６０は、給電経路の継ぎ目部分に配置された接続端子に取り付けられた温度センサの検知結果に基づいて異常発熱を検知した場合、異常発熱の発生を報知する装置である。

本実施の形態における接続端子およびその変形例については、図３〜図７を用いて後述する。

図２は、本発明の実施の形態の非接触給電システム１００における、天井走行車２００に対する非接触給電の仕組みを説明するための図である。

図２は、具体的には、天井走行車２００の上部の、正面から見た断面構造を示している。

図２に示すように、天井走行車２００は、フレーム２１０の上部に取り付けられたガイド輪２１２と駆動輪２１５とを備える。

駆動輪２１５は軌道１５０の内側上面に当接し、かつ、図示しないモータにより回転駆動されることで、天井走行車２００を軌道に１５０沿って走行させることができる。

また、複数のガイド輪２１２が、軌道１５０の内面に当接しており、これにより、天井走行車２００の安定的な走行が図られる。

また、フレーム２１０の下部には受電ユニット２２０が配置されている。受電ユニット２２０は、軌道に１５０沿って敷設された給電線１１０に近接した位置に、ピックアップコイル（図示せず）を有し、ピックアップコイルに発生する誘導電流から電力を取り出す。

つまり、天井走行車２００は、受電ユニット２２０を介して給電線１１０からの電力の供給を受けることができる。

なお、本実施の形態では、天井走行車２００は左右に受電ユニット２２０を備えている。これは、軌道１５０のレイアウトに応じて、天井走行車２００の走行方向に対し左または右の少なくともいずれか一方に上下一対の給電線１１０が敷設されるためである。

つまり、天井走行車２００は、左側の上下一対の給電線１１０、および、右側の上下一対の給電線１１０のいずれからも電力の供給が受けられるように、左右に受電ユニット２２０を備えている。そのため、左側および右側のいずれか一方にのみ給電線１１０が敷設される場合は、それに対応する位置に受電ユニット２２０が配置されればよい。

このような構成を有する非接触給電システム１００における給電経路の継ぎ目部分には、本発明の実施の形態の接続端子が用いられる。これにより、給電経路の継ぎ目部分における異常発熱発生の検知の確実性が向上される。

図３は、本発明の実施の形態における接続端子の構成を示す側面図である。

図４は、本発明の実施の形態における接続端子の構成を示す平面図である。

なお、図３、図４および後述する図５〜図７のそれぞれにおいて、ボルト４２０と螺合するナットの図示は省略されている。また、図４および後述する図７では、端子台４１０およびボルト４２０の図示は省略されている。

本発明の実施の形態における接続端子１２０は、電線と他の部材とを電気的に接続するための部材であり、図３および図４に示すように、給電線１１０と接続される電線接続部１２１、および、ボルト当接部１２３を備える。ボルト当接部１２３には、端子台４１０と接続端子１２０とを、締結部材である金属製のボルト４２０で締結するための孔が形成されている。

電線接続部１２１は、図３および図４の紙面に垂直な断面形状が略円筒形状であり、接続端子１２０は、全体として、一般に丸端子と呼ばれる形状である。

また、電線接続部１２１の内方に給電線１１０の端部が挿入された状態で電線接続部１２１がかしめられ、これにより、接続端子１２０は給電線１１０に接続される。

接続端子１２０はさらに、温度センサ１４０を接続端子１２０に取り付けるためのセンサ取付部１２５を備える。センサ取付部１２５は、電線接続部１２１およびボルト当接部１２３と一体に設けられ、かつ、電線接続部１２１およびボルト当接部１２３とは異なる位置に配置されている。

センサ取付部１２５は、より詳細には、温度センサ１４０の取り付け面の形状に対応した形状をしている。本実施の形態において、温度センサ１４０の取り付け面は平面であるため、センサ取付部１２５は平面を有している。これにより、温度センサ１４０とセンサ取付部１２５との接触面積は、温度センサ１４０による正確な温度検知に十分なほどに確保される。

なお、端子台４１０には、電力供給装置４００からの電力が、直接または他の給電線を介して供給されており、この電力は接続端子１２０を介して、接続端子１２０に接続された給電線１１０に送られ、天井走行車２００に供給される。

このように構成された接続端子１２０において、図３および図４に示すようにセンサ取付部１２５に温度センサ１４０が取り付けられた場合、ボルト４２０の近傍の接続端子１２０および端子台４１０の部分における高熱の発生を確実に検知することができる。

図５は、本発明の実施の形態における接続端子１２０と端子台４１０とを締結するボルト４２０が緩んだ状態を示す側面図である。

例えば、振動等の要因により、ボルト４２０が緩んだ場合を想定する。この場合、例えば図５に示すように、接続端子１２０が端子台４１０に対して傾くことになる。

また、本実施の形態の非接触給電システム１００は上述のように大電流が流れるシステムであり、その結果、図５に示す［Ａ］または［Ｂ］の少なくともいずれか一方で接触抵抗の増大により異常発熱が発生する可能性がある。

しかしながら、［Ａ］および［Ｂ］のいずれで異常発熱が発生した場合であっても、センサ取付部１２５に取り付けられた温度センサ１４０は、迅速に異常発熱の発生を検知することができる。

具体的には、温度センサ１４０が取り付けられているセンサ取付部１２５は、接続端子１２０の一部分である。即ち、温度センサ１４０は接続端子１２０に直接取り付けられている。従って、異常発熱の発生箇所からの熱伝達における熱の減衰量は極めて小さく、異常発熱の発生を確実かつ迅速に検知することが可能である。

さらに、センサ取付部１２５は、温度センサ１４０の取り付けのための専用部分として設けられている。そのため、従来の接続端子のように、温度センサ１４０との接触面積が十分でないという問題も発生しない。なお、図３〜図５のそれぞれにおいて図示は省略されているが、温度センサ１４０は、センサ取付部１２５に密接した状態で、例えば熱収縮チューブによって固定される。

また、非接触給電システム１００において、複数の接続端子１２０を用いた場合であっても、これら接続端子１２０のそれぞれに対し、温度センサ１４０を同じように密接させることができる。つまり、これら接続端子１２０における温度センサ１４０による温度検知の性能の間に差異はほとんどなく、いずれも同様に高水準である。

このようにして、温度センサ１４０が異常発熱を検知した場合、具体的には、温度センサ１４０が検知した温度が、所定の閾値を超えた場合、異常発熱報知部１６０は、音声、画像、振動、または光など所定の方法で、異常発熱を報知する。

これにより、非接触給電システム１００の管理者は、異常発熱の発生を知ることができ、その後の適切な処置を実行することができる。

このように、本実施の形態における接続端子１２０は、温度センサ１４０の取り付けのためのセンサ取付部１２５を備えており、これにより、給電線１１０と端子台４１０との接続部分において発生する異常発熱の検知の確実性を向上させることができる。

なお、図５を用いて、ボルト４２０の緩みに起因して接触抵抗が増大し、その結果、異常発熱が発生する場合について説明したが、他の原因により、異常発熱が発生する場合もある。

例えば、電線接続部１２１におけるかしめが十分でなく、接続端子１２０と電線接続部１２１との間における接触抵抗が増加する場合に、電線接続部１２１において異常発熱が発生することがある。

このような場合であっても、温度センサ１４０は、センサ取付部１２５に取り付けられていれば、電線接続部１２１における異常発熱の発生を確実に検知することができる。

また、図３〜図５に示す接続端子１２０において、センサ取付部１２５は、ボルト当接部１２３を挟んで電線接続部１２１とは反対側に配置されている。しかしながら、センサ取付部１２５は他の位置に配置されてもよい。

図６は、本発明の実施の形態における接続端子１２０の第一の変形例を示す側面図であり、図７は、本発明の実施の形態における接続端子１２０の第二の変形例を示す平面図である。

例えば図６に示すように、センサ取付部１２５は、接続端子１２０において、ボルト当接部１２３に対して電線接続部１２１と同じ側に配置されてもよい。

例えば、非接触給電システム１００において、温度センサ１４０のケーブルを給電線１１０の方向（図６における左方向）に向けたほうが効率的なケーブルの配線ができる場所については、図６に示す接続端子１２０を採用することが考えられる。

また、例えば図７に示すように、センサ取付部１２５は、接続端子１２０において、ボルト当接部１２３の側方に配置されてもよい。つまり、平面視において、電線接続部１２１とボルト当接部１２３との並び方向からずれた位置にセンサ取付部１２５が配置されてもよい。

例えば、非接触給電システム１００において、ボルト当接部１２３の側方に空間的な余裕が発生する場所については、図７に示す接続端子１２０を採用することが考えられる。

以上説明した、図６および図７のそれぞれに示す接続端子１２０におけるセンサ取付部１２５は、いずれも、電線接続部１２１およびボルト当接部１２３と一体に設けられ、かつ、電線接続部１２１およびボルト当接部１２３とは異なる位置に配置されている。

従って、いずれも、給電線１１０と端子台４１０との接続部分において発生する異常発熱の検知の確実性を向上させることができる。

以上、本発明の接続端子および非接触給電システムについて、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、本発明の実施の形態における非接触給電システム１００による電力の供給先は、天井走行車２００でなくてもよく、例えば、地上に設けられたレール上を走行する無人搬送車であってもよい。

また、例えば本発明の実施の形態における接続端子１２０が備える電線接続部１２１は、かしめられることで給電線１１０と接続されるとした。しかしながら、電線接続部１２１は、他の手法で給電線１１０と接続されてもよく、例えば、はんだにより電線接続部１２１と給電線１１０とが接続されていてもよい。

本発明の接続端子は、当該接続端子に取り付けられた温度センサに、異常発熱を確実に検知させることができる。そのため、例えば大電流が流される給電経路の継ぎ目部分に用いられる接続端子として有用である。

また、本発明の非接触給電システムは、本発明のいずれかの態様に係る接続端子を備えている。そのため、異常発熱の発生を確実に検知できる安全性の高い非接触給電システムが実現される。従って、本発明の非接触給電システムは、例えば、無人搬送車に電力を供給する非接触給電システムとして有用である。

１００ 非接触給電システム
１１０ 給電線
１２０ 接続端子
１２１ 電線接続部
１２３ ボルト当接部
１２５ センサ取付部
１４０ 温度センサ
１５０ 軌道
１６０ 異常発熱報知部
２００ 天井走行車
２０５ 保持部
２１０ フレーム
２１２ ガイド輪
２１５ 駆動輪
２２０ 受電ユニット
３００ 載置台
４００ 電力供給装置
４１０ 端子台
４２０ ボルト

Claims (2)

1. 電線と他の部材とを電気的に接続するための接続端子であって、
   前記電線と接続される電線接続部と、
   前記他の部材と前記接続端子とを締結部材で締結するための孔が１つのみ形成された締結部材当接部と、
   温度センサを前記接続端子に取り付けるためのセンサ取付部であって、前記電線接続部および前記締結部材当接部と一体に設けられ、かつ、前記電線接続部および前記締結部材当接部とは異なる位置に配置されたセンサ取付部とを備え、
   前記センサ取付部は、当該接続端子において、前記締結部材当接部を挟んで前記電線接続部とは反対側に配置されており、
   前記接続端子は、前記締結部材当接部を１つのみ備える
   接続端子。
2. 給電経路に沿って移動する移動体に非接触で電力を供給するための非接触給電システムであって、
   前記給電経路を形成する給電線に接続される、請求項１に記載の接続端子と、
   前記接続端子に取り付けられた温度センサによる検知結果に基づいて異常発熱を検知した場合、異常発熱の発生を報知する報知部と
   を備える非接触給電システム。

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