JP6819915B1

JP6819915B1 - 給電ケーブル、及びコネクタ付きケーブル

Info

Publication number: JP6819915B1
Application number: JP2020555538A
Authority: JP
Inventors: 宏司小林; 瑞貴出田; 陽介高田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2040-06-15
Also published as: WO2021255804A1; JPWO2021255804A1

Abstract

冷媒が流通する管状部材と、前記管状部材の外周に撚り合わされた導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆部と、を備え、前記冷媒は電気絶縁性を有し、前記管状部材は、螺旋状に巻回された金属製の帯状材と、前記帯状材における隣り合うターンの側縁部同士が噛み合わされた結合部と、を有し、前記結合部は、前記冷媒を前記管状部材の外部に漏洩させるギャップを有する、給電ケーブル。

Description

本開示は、給電ケーブル、及びコネクタ付きケーブルに関する。

特許文献１は、電気自動車の急速充電に用いられる給電ケーブルを開示する。特許文献１の例えば図１８には、２つのケーブルホース（１１ａ，１１ｂ）内に導体（１２ａ，１２ｂ）がそれぞれ配置され、ケーブルホースと導体との間に冷却液（２１）で満たされる空間（１５ａ）が存在するケーブル（１０）が記載されている。このケーブルは、２つのケーブルホースを囲むように外側にシース（４１）が形成されている。

特許文献２は、電気自動車の急速充電に用いられる給電ケーブルを開示する。この給電ケーブルは、偶数本の電力線と、各電力線の周囲に配設された介在物と、各電力線と介在物とを一体に被覆するシースとを備える。電力線は、冷却管と、冷却管を囲む導電体と、導電体を囲む絶縁体とを有する。

国際公開第２０１７／１３３８９３号特開２０１８−１８７４８号公報

本開示の給電ケーブルは、
冷媒が流通する管状部材と、前記管状部材の外周に撚り合わされた導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆部と、を備え、
前記冷媒は電気絶縁性を有し、
前記管状部材は、
螺旋状に巻回された金属製の帯状材と、
前記帯状材における隣り合うターンの側縁部同士が噛み合わされた結合部と、を有し、
前記結合部は、前記冷媒を前記管状部材の外部に漏洩させるギャップを有する。

本開示のコネクタ付きケーブルは、
本開示の給電ケーブルと、
前記導体に接続される端子を備えるコネクタと、を備える。

図１は、実施形態に係る給電ケーブルの構成を示す概略断面図である。図２Ａは、実施形態に係る給電ケーブルに備える管状部材の一例を示す概略半断面図である。図２Ｂは、図２Ａの破線で囲む部分を拡大した要部拡大図である。図３Ａは、実施形態に係る給電ケーブルに備える管状部材の別の例を示す概略半断面図である。図３Ｂは、図３Ａの破線で囲む部分を拡大した要部拡大図である。図４Ａは、実施形態に係る給電ケーブルに備える管状部材の他の例を示す概略半断面図である。図４Ｂは、図４Ａの破線で囲む部分を拡大した要部拡大図である。図５は、実施形態に係るコネクタ付きケーブルを備える充電器を説明する概略図である。図６は、実施形態に係るコネクタ付きケーブルにおけるコネクタの構成を示す概略断面図である。

［本開示が解決しようとする課題］
電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）などの電動車両に搭載するバッテリを急速充電するための充電器の開発が進められている。充電器には、電動車両に電力を供給する給電ケーブルと、ケーブルの先端に取り付けられるコネクタとを備えるコネクタ付きケーブルが設置されている。給電ケーブルは、電力線として導体を有する。コネクタは、電動車両のインレットに挿入されることにより、充電器と電動車両とを電気的に接続するためのものである。給電ケーブルは、取扱い性の観点から可撓性を有することが求められる。

電動車両の充電時間を短縮するため、より大電流で急速充電を行うことが検討されている。しかし、大電流によって給電ケーブルの電力線の導体が発熱して温度上昇する。導体の温度上昇が所定の範囲を超えると、充電を停止する必要がある。そこで、給電ケーブルの導体を冷却して、導体の温度上昇を抑制することが望まれる。

本開示は、導体を冷却できる給電ケーブル、及びコネクタ付きケーブルを提供することを目的の一つとする。

［本開示の効果］
本開示の給電ケーブル、及びコネクタ付きケーブルは、導体を冷却できる。

［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、冷媒を用いて導体を冷却する構成の給電ケーブルについて鋭意検討した結果、次のような知見を得た。

上述した特許文献１に記載された技術では、ケーブルホース内に導体を配置すると共に、ケーブルホースと導体との間の空間を冷媒で満たすことを提案している。ケーブルホースは、電気絶縁性及び可撓性を有する材料、例えば樹脂やゴムで形成されていると考えられる。特許文献１に記載のケーブルを製造するには、以下の２つの方法が考えられる。
（ａ）導体の周囲に隙間をあけつつ、樹脂又はゴムを押出してケーブルホースを形成する。
（ｂ）予め作製したケーブルホース内に導体を挿通する。

上記（ａ）の方法の場合、押出し時に樹脂又はゴムが収縮するため、ケーブルホースと導体との間に意図した寸法と形状の空間を形成することは現実的に困難である。
上記（ｂ）の方法の場合、給電ケーブルの全長は数ｍ以上と長いため、長いケーブルホース内に導体を通すことは非常に作業性が悪い。ケーブルホース内に導体を通し易くするためにケーブルホースの径を大きくすると、給電ケーブルの大径化を招く。

更に、ケーブルホースの周囲にゴムのシースを被覆する場合、加熱及び加圧による加硫処理が必要となる。加硫処理する際の加圧により、ケーブルホースと導体との間の空間が潰れる可能性がある。

上述した特許文献２に記載された技術では、冷却管の周囲に導電体を配置することを提案している。特許文献２には、冷却管をナイロン又はシリコーン樹脂により形成することが記載されている。特許文献２に記載の給電ケーブルは、冷却管を介して導電体を間接的に冷却するものであり、冷媒で導電体を直接冷却するものではない。また、冷却管の材質が樹脂であるため、熱伝導率が低い。したがって、特許文献２で用いられる冷却管では、十分な冷却能力を発揮できない。

本発明者らは、金属製の冷却管を用いることを検討した。金属は樹脂に比較して熱伝導率が高い。しかし、通常の金属製の管は、十分な可撓性を有していない。そのため、可撓性が求められる給電ケーブルに金属製の冷却管を使用することは困難である。具体的には、給電ケーブル使用時の屈曲の繰り返しによる金属疲労や加工硬化などによって冷却管が破断する可能性がある。

本開示のコネクタは、上記の課題に基づいてなされたものである。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の実施形態に係る給電ケーブルは、
冷媒が流通する管状部材と、前記管状部材の外周に撚り合わされた導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆部と、を備え、
前記冷媒は電気絶縁性を有し、
前記管状部材は、
螺旋状に巻回された金属製の帯状材と、
前記帯状材における隣り合うターンの側縁部同士が噛み合わされた結合部と、を有し、
前記結合部は、前記冷媒を前記管状部材の外部に漏洩させるギャップを有する。

上記管状部材は、金属製で、可撓性及び液漏れ性を有する。管状部材が可撓性を有する理由は、帯状材における隣り合うターンの側縁部同士が噛み合わされていることで、帯状材の隣り合うターン同士が互いに所定の範囲で可動自在に連結されているからである。管状部材が液漏れ性を有する理由は、帯状材の側縁部同士が噛み合わされた結合部が冷媒を漏洩させるギャップを有するからである。

更に、上記管状部材は、帯状材の隣り合うターン同士が結合部によって連結されているので、引っ張っても伸び難い。また、隣り合うターンの帯状材の側縁部同士が噛み合わされていることで、引張強度だけでなく、側圧強度も高い。

本開示の給電ケーブルは、冷媒が流通する管状部材の外周に導体が配置された構造であるので、管状部材によって導体を冷却できる。更に、管状部材が金属製の帯状材で形成されていることで、導体を効率よく冷却できる。金属は樹脂やゴムに比較して熱伝導率が高いからである。加えて、管状部材は、帯状材の隣り合うターン同士の結合部にギャップを有しており、このギャップから管状部材の外部に冷媒を漏洩させることができる。そのため、管状部材が液漏れ性を有することで、管状部材の外部に漏洩した冷媒によって導体を直接冷却することが可能である。よって、本開示の給電ケーブルは、導体の冷却能力が高いので、導体の温度上昇を大幅に抑制できる。冷媒は電気絶縁性を有するので、冷媒を介して導体とタンクやポンプ、冷却装置などの冷媒循環用の機器との導通を回避できる。

また、管状部材が可撓性を有することで、給電ケーブルを屈曲させることができる。給電ケーブル使用時の屈曲の繰り返しによる管状部材の破断を抑制できる。

上述したように、管状部材は引っ張っても伸び難い。そのため、ケーブル製造時、管状部材にテンションをかけて管状部材を直線状にした状態で、管状部材の外周に導体を撚り合わせることができる。よって、本開示の給電ケーブルは製造性の点でも優れる。

（２）上記の給電ケーブルの一形態として、
前記管状部材の耐水圧が０．２ＭＰａ以下であることが挙げられる。

上記形態は、管状部材が十分な液漏れ性を有する。管状部材の外部に冷媒を十分に漏洩させることができる。耐水圧とは、管状部材に流れる冷媒の圧力がこれより高くなると、結合部のギャップから冷媒が漏洩する圧力のことをいう。

（３）上記の給電ケーブルの一形態として、
前記管状部材の最小曲げ半径が１００ｍｍ以下であることが挙げられる。

上記形態は、管状部材が十分な可撓性を有する。給電ケーブルとして十分な曲げ半径を確保できる。

（４）上記の給電ケーブルの一形態として、
１８０°繰り返し曲げ試験における前記管状部材の曲げ回数が５０００回以上であることが挙げられる。

上記形態は、管状部材が十分な可撓性を有する。給電ケーブルとして十分な曲げ回数を確保できる。１８０°繰り返し曲げ試験は、管状部材を片側９０°ずつ、往復１８０°の繰り返し曲げを行い、管状部材が破断するまでの曲げ回数を測定するものである。曲げ試験の条件は、曲げ速度を１５回／分とする。曲げ回数は１往復を１回とする。

（５）上記の給電ケーブルの一形態として、
前記管状部材の引張強度が６０ＭＰａ（６０Ｎ／ｍｍ^２）以上であることが挙げられる。

上記形態は、管状部材が十分な引張強度を有する。そのため、ケーブル製造時、管状部材にテンションをかけても管状部材が伸びたり、破断したりすることがなく、管状部材の外周に導体を撚り合わせることができる。

（６）上記の給電ケーブルの一形態として、
前記管状部材の側圧強度が５０ＭＰａ（５０Ｎ／ｍｍ^２）以上であることが挙げられる。

上記形態は、管状部材が十分な側圧強度を有する。給電ケーブルとして十分な側圧強度を確保できる。側圧強度とは、長さ３００ｍｍの管状部材の軸方向と直交する横方向、即ち径方向の外側から内側に向かって荷重を加えて管状部材が破壊したときの応力のことをいう。

（７）上記の給電ケーブルの一形態として、
前記管状部材の内径が４ｍｍ以上、外径が１２ｍｍ以下であることが挙げられる。

管状部材の内径が４ｍｍ以上であることで、冷媒の流量を十分に確保できる。管状部材の外径が１２ｍｍ以下であることで、給電ケーブルの大径化を抑制できる。

（８）上記の給電ケーブルの一形態として、
電動車両の充電に用いられることが挙げられる。

本開示の給電ケーブルは、電動車両用の給電ケーブルに好適である。特に、導体の冷却能力が高いので、電動車両の急速充電に好適に利用できる。

（９）本開示の実施形態に係るコネクタ付きケーブルは、
上記（１）から（８）のいずれか一つに記載の給電ケーブルと、
前記導体に接続される端子を備えるコネクタと、を備える。

本開示のコネクタ付きケーブルは、上記の給電ケーブルを備えることで、導体を冷却できる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の給電ケーブル、及びコネクタ付きケーブルの具体例を、図面を参照して説明する。図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。なお、本願発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

《ケーブル》
図１〜図４を参照して、実施形態に係る給電ケーブル１について説明する。

＜概要＞
実施形態に係る給電ケーブル１は、図１に示すように、冷媒９０が流通する管状部材２０と、導体１０と、絶縁被覆部３０とを備える。本例では、管状部材２０と、導体１０と、絶縁被覆部３０とをそれぞれ一体に備える２つの絶縁線心１５を有する。２つの絶縁線心１５は撚り合わされている。実施形態の給電ケーブル１における特徴の一つは、図２Ａ〜図４Ａに示すように、管状部材２０が、螺旋状に巻回された金属製の帯状材２１と、帯状材２１における隣り合うターンの側縁部２１ｓ同士が噛み合わされた結合部２２とを有することにある。結合部２２は、図２Ｂ〜図４Ｂに示すように、冷媒９０を管状部材の外部に漏洩させるギャップ２２ｇを有する。
以下、給電ケーブル１の構成を詳しく説明する。図１は、給電ケーブル１の軸方向と直交する平面で切断した横断面図である。図２Ａ〜図４Ａは、管状部材２０の中心軸を通る平面で切断した半断面図である。

（管状部材）
図１に示すように、管状部材２０の内部には冷媒９０が流通する。本実施形態では、二つの管状部材２０を備える。後述するように、管状部材２０は、可撓性及び液漏れ性を有する。管状部材２０は、図２Ａなどに例示するように、金属製の帯状材２１が螺旋状に巻回されることで形成されている。帯状材２１における隣り合うターンの側縁部２１ｓ同士は噛み合うように結合されている。

管状部材２０のサイズは適宜選択できる。管状部材２０の内径は４ｍｍ以上であることが好ましい。管状部材の内径が４ｍｍ以上であることで、冷媒９０の流量を十分に確保できる。管状部材２０の内径は、例えば４ｍｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。管状部材２０の内径は、更に６ｍｍ以上、８ｍｍ以上でもよい。管状部材２０の外径は１２ｍｍ以下であることが好ましい。管状部材２０の外径が１２ｍｍ以下であることで、給電ケーブル１の大径化を抑制できる。管状部材２０の外径は、例えば６ｍｍ以上１２ｍｍ以下が挙げられる。管状部材２０の外径が６ｍｍ以上であることで、導体１０（図１）との接触面積を十分に確保し易い。管状部材２０と導体１０との接触面積が増えることにより、導体１０をより冷却し易くなる。管状部材２０の外径は、更に１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下でもよい。管状部材２０の内径及び外径とは、管状部材２０を軸方向から見たときの最内径及び最外径をいう。

管状部材２０の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、更に０．８ｍｍ以上１．６ｍｍ以下が挙げられる。管状部材２０の厚みが０．５ｍｍ以上であることで、強度特性を確保し易い。管状部材２０の厚みが２ｍｍ以下であることで、可撓性を確保し易い。管状部材２０の厚みとは、結合部２２での厚みであり、結合部２２における外径と内径との差の１／２の値をいう。管状部材２０の厚みは、帯状材２１の厚みの例えば２．５倍以上６倍以下程度である。

〈帯状材〉
帯状材２１の材質は、例えばステンレス鋼、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、チタン又はチタン合金が挙げられる。中でも、ステンレス鋼、銅又は銅合金が好適である。ステンレス鋼は、熱伝導性、強度特性、耐食性に優れ、加えて材料コスト、加工コストを抑えることができる。銅又は銅合金は、高い熱伝導性と導電性とを有する。帯状材２１の材質が銅又は銅合金であれば、導体１０（図１）に流れる通電電流の一部を管状部材２０に分担させることができる。

〈結合部〉
結合部２２は、図２Ａなどに例示するように、螺旋状に巻回された帯状材２１において、隣り合うターンの側縁部２１ｓ同士が噛み合わされた部分である。この結合部２２によって、帯状材２１の隣り合うターン同士が連結されている。結合部２２は、図２Ｂなどに例示するように、隣り合うターンの帯状材２１の側縁部２１ｓが互いに折り曲げられ、折り曲げられた側縁部２１ｓ同士が機械的に噛み合わされることで構成されている。

帯状材２１における隣り合うターンの側縁部２１ｓ同士は、互いに遊びを有するように噛み合わされている。この遊びによって、帯状材２１の隣り合うターン同士が互いに所定の範囲で可動自在に連結されると共に、冷媒９０（図１）を漏洩させるギャップ２２ｇが形成される。帯状材２１の隣り合うターン同士が可動自在に連結されると共に、結合部２２がギャップ２２ｇを有することで、可撓性及び液漏れ性が得られる。液漏れ性とは、管状部材２０内に流通する冷媒９０が管状部材２０の外部に漏れる性能のことである。

結合部２２がギャップ２２ｇを有することで、ギャップ２２ｇから管状部材２０の外部に冷媒９０（図１）を漏洩させることができる。そのため、管状部材２０の外部に漏洩した冷媒９０によって、導体１０を直接冷却することが可能である。

（冷媒）
冷媒９０は電気絶縁性を有する絶縁冷媒である。冷媒９０としては、例えばフッ素系不活性液体、絶縁油、シリコーン油などが挙げられる。絶縁油は鉱物油、合成油などが挙げられる。給電ケーブル１は、一般に正極線及び負極線を構成する導体１０ａ，１０ｂがある。各導体１０ａ，１０ｂは、後述する図６に示すコネクタ１０１に備える正極端子及び負極端子を構成する端子１１１，１１２にそれぞれ接続される。図６に例示するように、両端子１１１，１１２間で冷媒９０を流通させた際、冷媒９０を介して端子１１１，１１２間が短絡しないことが重要である。そのため、冷媒９０の電気絶縁性は、端子間電圧に対する耐電圧を有するような絶縁性を有することが好ましい。冷媒９０の絶縁耐力は、例えば２０ｋＶ（２．５ｍｍｇａｐ）以上であることが挙げられる。上記絶縁耐力は、ギャップが２．５ｍｍでの絶縁破壊電圧である。

次に、管状部材２０の具体例を、図２〜図４を参照して説明する。管状部材２０の構造としては、例えば次の３種類が挙げられる。
（１）ケーシングタイプ（図２Ａ、図２Ｂ）
（２）セミインターロックタイプ（図３Ａ、図３Ｂ）
（３）インターロックタイプ（図４Ａ、図４Ｂ）
以下、それぞれのタイプの特徴について詳しく説明する。

〈ケーシングタイプ〉
図２Ａ、図２Ｂを参照して、ケーシングタイプについて説明する。ケーシングタイプの管状部材２０は、帯状材２１の両側縁部２１ｓに、管状部材２０の径方向に折り曲げられた折り曲げ部２３（図２Ｂ）を有する。具体的には、一方の側縁部２１ｓの折り曲げ部２３は管状部材２０外周側に折り曲げられる。他方の側縁部２１ｓの折り曲げ部２３は管状部材２０内周側に折り曲げられる。つまり、帯状材２１の各側縁部２１ｓは、Ｌ字状に屈曲されている。帯状材２１の断面形状はＳ字状である。隣り合うターンの帯状材２１を見たとき、一方の帯状材２１の側縁部２１ｓと他方の帯状材２１の側縁部２１ｓとは、管状部材２０の径方向に互いに重なり合う。また、帯状材２１の一方の側縁部２１ｓは、隣り合う帯状材２１の側縁部２１ｓよりも管状部材２０の内周側に配置される。帯状材２１の他方の側縁部２１ｓは、隣り合う帯状材２１の側縁部２１ｓよりも管状部材２０の外周側に配置される。ケーシングタイプでは、隣り合うターンの帯状材２１の各々の側縁部２１ｓにおける折り曲げ部２３が互いに噛み合うことによって、結合部２２が構成される。上記折り曲げ部２３の噛み合い部にギャップ２２ｇ（図２Ｂ）が形成されている。

〈セミインターロックタイプ〉
図３Ａ、図３Ｂを参照して、セミインターロックタイプについて説明する。上述したケーシングタイプと共通する事項については説明を省略する。セミインターロックタイプの管状部材２０は、帯状材２１の両側縁部２１ｓに、Ｕ字状に折り返された折り返し部２４（図３Ｂ）を有する。具体的には、一方の側縁部２１ｓの折り返し部２４は管状部材２０外周側に折り返される。他方の側縁部２１ｓの折り返し部２４は管状部材２０内周側に折り返される。隣り合うターンの帯状材２１を見たとき、一方の帯状材２１の側縁部２１ｓと他方の帯状材２１の側縁部２１ｓとは、Ｕ字状の折り返し部２４の開口側が互いに向き合うように屈曲されている。セミインターロックタイプでは、隣り合うターンの帯状材２１の各々の側縁部２１ｓにおける折り返し部２４が互いに噛み合わされることによって、結合部２２が構成される。上記折り返し部２４の噛み合わせ部にギャップ２２ｇ（図３Ｂ）が形成されている。

〈インターロックタイプ〉
図４Ａ、図４Ｂを参照して、インターロックタイプについて説明する。インターロックタイプは、上述したセミインターロックタイプにおいて、上記折り返し部２４の噛み合わせ部にパッキン材２５が介在する構成である。パッキン材２５は、例えば綿糸などの繊維である。インターロックタイプでは、パッキン材２５を有することで、冷媒９０の漏れ量を調整できる。

セミインターロックタイプ及びインターロックタイプは、折り返し部２４が噛み合わされる構造のため、管状部材２０の径方向だけでなく、軸方向にも帯状材２１の側縁部２１ｓ同士が噛み合わされる。セミインターロックタイプ及びインターロックタイプは、ケーシングタイプに比較して、帯状材２１の隣り合うターン同士がより強固に結合される。そのため、セミインターロックタイプ及びインターロックタイプは、ケーシングタイプに比較して強度特性により優れる。

〈耐水圧〉
管状部材２０の耐水圧は０．２ＭＰａ以下であることが好ましい。耐水圧が０．２ＭＰａ以下であることで、ギャップ２２ｇから管状部材２０の外部に冷媒９０を十分に漏洩させることができる。そのため、管状部材２０が十分な液漏れ性を有する。耐水圧の下限は、特に制限されないが、例えば０．０１ＭＰａ以上が挙げられる。耐水圧は、更に０．１５ＭＰａ以下、０．１ＭＰａ以下でもよい。

〈最小曲げ半径〉
管状部材２０の最小曲げ半径は１００ｍｍ以下であることが好ましい。最小曲げ半径が１００ｍｍ以下であることで、十分な可撓性を有する。給電ケーブル１として十分な曲げ半径を確保できる。最小曲げ半径の下限は、帯状材２１の材質や管状部材２０のサイズにもよるが、例えば１５ｍｍ以上が挙げられる。最小曲げ半径は、更に８０ｍｍ以下、５０ｍｍ以下でもよい。

〈曲げ回数〉
１８０°繰り返し曲げ試験における管状部材２０の曲げ回数が５０００回以上であることが好ましい。曲げ回数が５０００回以上であることで、給電ケーブル１の使用時における屈曲の繰り返しによる管状部材２０の破断を十分に抑制できる。そのため、給電ケーブル１として十分な曲げ回数を確保できる。曲げ回数の上限は、特に制限されないが、例えば１５０００回以下が挙げられる。曲げ回数は、更に６０００回以上でもよい。

〈引張強度〉
管状部材２０の引張強度は６０ＭＰａ（６０Ｎ／ｍｍ^２）以上であることが好ましい。引張強度が６０ＭＰａ以上であることで、十分な引張強度を有する。そのため、給電ケーブル１の製造時、管状部材２０にテンションをかけても管状部材２０が伸びたり、破断したりすることを十分に抑制できる。管状部材２０にテンションをかけた状態で、管状部材２０の外周に導体１０を撚り合わせることができる。引張強度の上限は、特に制限されないが、例えば３００ＭＰａ（３００Ｎ／ｍｍ^２）以下が挙げられる。引張強度は、更に１００ＭＰａ（１００Ｎ／ｍｍ^２）以上、２００ＭＰａ（２００Ｎ／ｍｍ^２）以上でもよい。

管状部材２０に引張荷重を加えたとき、結合部２２が破断箇所となり易い。管状部材２０の引張強度は次のようにして求める。管状部材２０から長さ２００ｍｍに切断した試験片を用意する。試験片の両端を掴んで、管状部材２０の軸方向に引っ張り、試験片が破断したときの荷重を測定する。そして、破断したときの荷重を結合部２２での断面積で除した値を引張強度とする。ここで、結合部２２の断面積は、“結合部２２の中心径に帯状材２１の厚みの１／２を加えた値を直径とする外円”と“結合部２２の中心径から帯状材２１の厚みの１／２を減じた値を直径とする内円”とによって形成される円環の面積とする。上記中心径は、結合部２２における外径と内径との和の１／２である。結合部２２の外径及び内径とは、結合部２２での最外径及び最内径をいう。結合部２２の外径及び内径は、管状部材２０の外径及び内径と同じである。上記断面積をＡとしたとき、断面積Ａは、具体的には次式により算出することができる。
Ａ＝（Ｒａ＋（ｔ／２））^２×π−（Ｒａ−（ｔ／２））^２×π
上式において、Ｒａは結合部の中心径である。ｔは帯状材の厚みである。中心径Ｒａは次式で表される。
Ｒａ＝（Ｒｏ＋Ｒｉ）／２
上式において、Ｒｏは結合部の外径である。Ｒｉは結合部の内径である。

〈側圧強度〉
管状部材２０の側圧強度は５０ＭＰａ（５０Ｎ／ｍｍ^２）以上であることが好ましい。側圧強度が５０ＭＰａ以上であることで、十分な側圧強度を有する。給電ケーブル１として十分な側圧強度を確保できる。例えば２ｔの車両に給電ケーブル１が踏まれるようなことがあっても、管状部材２０が潰れることを抑制できる。側圧強度の上限は、特に制限されないが、例えば１５０ＭＰａ（１５０Ｎ／ｍｍ^２）以下が挙げられる。側圧強度は、更に８０ＭＰａ（８０Ｎ／ｍｍ^２）以上、１２０ＭＰａ（１２０Ｎ／ｍｍ^２）以上でもよい。

管状部材２０の側圧強度は次のようにして求める。管状部材２０から長さ３００ｍｍに切断した試験片を用意する。試験片を板材に挟んで、管状部材２０の径方向に圧縮荷重を加え、径方向に向かい合う内周面同士が接するまで試験片を潰したときの荷重を求める。上記板材は、試験片の全長にわたって挟むことができる大きさを有する。そして、試験片が潰れたときの荷重を、管状部材２０の軸方向に沿って切断した断面の面積で除した値を側圧強度とする。ここで、上記断面の面積をＳとしたとき、面積Ｓは、具体的には次式により算出する。
Ｓ＝ｔ×Ｌ×２
上式において、ｔは帯状材の厚みである。Ｌは試験片の長さ、即ち３００ｍｍである。

管状部材２０は、上述した耐水圧、最小曲げ半径、１８０°繰り返し曲げ試験による曲げ回数、引張強度、側圧強度のうち、少なくとも一つの特性を備えることが好ましく、全ての特性を兼ね備えることが特に好ましい。

ケーシングタイプの管状部材２０について、最小曲げ半径、強度特性を調べた結果を以下に示す。帯状材２１の材質はＳＵＳ３０４である。

外径が５．６ｍｍ、内径が４ｍｍの場合、最小曲げ半径は１９ｍｍである。外径が１２．３ｍｍ、内径が９．５ｍｍの場合、最小曲げ半径は３１ｍｍである。

帯状材２１の厚さが０．２ｍｍの場合、引張強度は２５０ＭＰａ（２５０Ｎ／ｍｍ^２）以上２８０ＭＰａ（２８０Ｎ／ｍｍ^２）以下であり、側圧強度は９６ＭＰａ（９６Ｎ／ｍｍ^２）以上９８ＭＰａ（９８Ｎ／ｍｍ^２）以下である。

インターロックタイプの管状部材２０について、耐水圧、１８０°繰り返し曲げ試験による曲げ回数を調べた結果を以下に示す。帯状材２１の材質はＳＵＳ３０４である。

インターロックタイプの耐水圧は約０．０２ＭＰａである。ケーシングタイプ及びセミインターロックタイプの場合は、パッキン材がないため、耐水圧はより低くなると考えられる。

外径が１２．５ｍｍ、内径が９．５ｍｍのインターロックタイプについて、１８０°繰り返し曲げ試験による曲げ回数は６０００回以上８０００回以下である。曲げ試験による曲げ半径は、自然に曲がる半径とした。上記インターロックタイプの管状部材の場合、曲げ半径は約６０ｍｍである。ケーシングタイプは、インターロックタイプより柔軟性が高く、曲げ回数はより大きくなると考えられる。

（導体）
導体１０は、管状部材２０の外周に撚り合わされている。導体１０と管状部材２０とは直接接触している。導体１０は、後述する図５に示す電動車両５００に電力を供給する電力線である。本実施形態では、二つの管状部材２０の各々の外周に導体１０ａ，１０ｂがそれぞれ配置されている。第一の導体１０ａが正極線であり、第二の導体１０ｂが負極線である。

導体１０は、例えば複数の素線、又は複数の素線が撚り合わされた撚線などで構成されている。素線は、丸線でも平角線でもよい。導体１０の材質は、例えば銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金などが挙げられる。導体１０の断面積は、導体１０に流す通電電流に応じて適宜選択すればよい。導体１０の断面積は、例えば２０ｍｍ^２以上４０ｍｍ^２以下が挙げられる。

管状部材２０の外周に導体１０を撚り合わせるときは、管状部材２０にテンションをかけて管状部材２０を直線状にした状態で行う。

（絶縁被覆部）
絶縁被覆部３０は、導体１０の外周を覆う。絶縁被覆部３０は、導体１０の電気絶縁性を確保すると共に、管状部材２０の外部に漏洩した冷媒９０が導体１０の外側に漏れることを防止する。つまり、絶縁被覆部３０は、冷媒９０の流路を構成する。本実施形態では、第一の導体１０ａが設けられる一方が冷媒９０の往路となり、第二の導体１０ｂが設けられる他方が冷媒９０の復路となるように構成されている。

絶縁被覆部３０は、電気絶縁性及び可撓性を有する材料、例えば樹脂やゴムなどで構成されている。樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂などが挙げられる。ゴムとしては、例えばシリコーンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。

絶縁被覆部３０は、導体１０の外周に上記樹脂又はゴムを押出して形成されている。導体１０と絶縁被覆部３０との間にラッピング材３５が介在してもよい。ラッピング材３５は、導体１０の外周に巻き付けられる。ラッピング材３５によって導体１０の外周面を平滑化することにより、導体１０の外周に押出しにより絶縁被覆部３０を施し易くなる。ラッピング材３５は、例えば絶縁紙、プラスチックテープなどを利用できる。

絶縁被覆部３０の厚みは、例えば１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が挙げられる。絶縁被覆部３０の厚みが１．０ｍｍ以上であることで、電気絶縁性の確保と冷媒９０の漏れの防止を図ることができる。絶縁被覆部３０の厚みが１．５ｍｍ以下であることで、給電ケーブル１の大径化を抑制できる。

（その他）
本例の給電ケーブル１は、図１に示すように、更に介在物４０とシース５０とを有する。給電ケーブル１では、絶縁被覆部３０が施された導体１０を含んで構成される絶縁線心１５が介在物４０と共に撚り合わされている。撚り合わされた絶縁線心１５及び介在物４０の周囲にシース５０が被覆されている。介在物４０は、絶縁線心１５間に充填されると共に、撚り合わされた絶縁線心１５の外周を円形に仕上げる詰め物である。給電ケーブル１の断面の真円度は、介在物４０の配置と量で調整される。絶縁線心１５及び介在物４０が撚り合わされた集合体とシース５０との間には、ラッピング材３６が介在されてもよい。ラッピング材３６は、上記集合体の外周に巻き付けられる。ラッピング材３６によって撚り合わせた絶縁線心１５及び介在物４０を固定することにより、上記集合体の外周にシース５０を施し易くなる。介在物４０の材質は、例えばジュートやポリプロピレンなどが挙げられる。シース５０の材質は、例えばクロロプレンゴム、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）などが挙げられる。ラッピング材３６は、例えば絶縁紙、プラスチックテープなどを利用できる。

なお、本実施形態では図示していないが、給電ケーブル１には、電力線の他にも、グランド線、後述する図５に示す電動車両５００との間で充電制御に必要な制御信号を伝送するための信号線などが設けられていてもよい。本例の給電ケーブル１は、グランド線及び信号線を共に有している。

＜作用効果＞
上述した実施形態の給電ケーブル１は、次の作用効果を奏する。

（１）冷媒９０が流通する管状部材２０の外周に導体１０が配置された構造であるので、導体１０を冷却できる。管状部材２０が螺旋状に巻回された金属製の帯状材２１で形成されているので、導体１０を効率よく冷却できる。更に、管状部材２０と導体１０とは直接接触しているため、冷却効率が高い。加えて、帯状材２１の隣り合うターン同士の結合部２２にギャップ２２ｇを有することで、管状部材２０の外部に冷媒９０を漏洩させることができる。そのため、管状部材２０が液漏れ性を有することから、管状部材２０の外部に漏洩した冷媒９０によって導体１０を直接冷却することができる。

したがって、給電ケーブル１は、導体１０の冷却能力が高いので、導体の温度上昇を大幅に抑制できる。また、導体１０の断面積を削減でき、給電ケーブル１の仕上がり外径を小さくすることが可能である。

（２）管状部材２０が可撓性を有することで、給電ケーブル１を屈曲させることができる。給電ケーブル１の使用時における屈曲の繰り返しによる管状部材２０の破断を抑制できる。

（３）管状部材２０は、帯状材２１の隣り合うターン同士が結合部２２によって連結されているので、引っ張っても伸び難い。また、隣り合うターンの帯状材２１の側縁部２１ｓ同士が噛み合わされる構造のため、引張強度だけでなく、側圧強度も高い。管状部材２０が引っ張っても伸び難いことで、給電ケーブル１の製造時、管状部材２０にテンションをかけた状態で、管状部材２０の外周に導体１０を撚り合わせることができる。よって、給電ケーブル１は製造性の点でも優れる。

＜用途＞
給電ケーブル１は、電動車両用の給電ケーブルに好適である。特に、冷却能力が高いので、電動車両５００（図５）の急速充電に好適に利用できる。

《コネクタ付きケーブル》
図５及び図６を主に参照して、実施形態に係るコネクタ付きケーブル１００について説明する。給電ケーブル１の構成については図１も適宜参照する。

＜概要＞
実施形態に係るコネクタ付きケーブル１００は、後述する充電器２００（図５）に設けられている。コネクタ付きケーブル１００は、図５に示すように、本実施形態の給電ケーブル１と、コネクタ１０１とを備える。コネクタ１０１は給電ケーブル１の先端に取り付けられる。コネクタ１０１は、図６に示すように、給電ケーブル１の導体１０に接続される端子１１０を備える。
以下、先に充電器２００の構成を図５に基づいて説明し、その後にコネクタ付きケーブル１００におけるコネクタ１０１の構成を主に図６に基づいて説明する。図６は、端子１１０の中心軸を通る平面で切断したコネクタ１０１の縦断面図である。コネクタ１０１において、インレット５０１（図５）に挿入される側を先端とし、先端とは反対側を基端とする。図６では、上側が先端側であり、下側が基端側である。コネクタ１０１の基端側は、給電ケーブル１が接続される側である。

（充電器）
本例の充電器２００は、電動車両５００に搭載されるバッテリ５１０を急速充電する急速充電器である。電動車両５００は、例えばＥＶ、ＰＨＥＶなどである。電動車両５００は、普通自動車の他、例えば自動二輪車、バスやトラックといった大型自動車、トラクターやフォークリフトといった特殊自動車など、建設機械や農業機械なども含まれる。充電器２００は、電力変換装置２１０を備える。充電器２００は、図示しない電力系統から供給される交流を電力変換装置２１０により直流に変換して、給電ケーブル１の導体１０（図１、図６）に出力する。出力電流は、例えば２５０Ａ以上、更に４００Ａ以上とすることが挙げられる。コネクタ１０１を電動車両５００のインレット５０１に挿入することにより、充電器２００と電動車両５００とが電気的に接続される。

更に、本例の充電器２００は、冷媒９０を貯留するタンク２２０と、ポンプ２２１と、タンク２２０からポンプ２２１に送られる冷媒９０を冷却する冷却装置２２２とを備える。ポンプ２２１は、冷却装置２２２から冷媒９０を給電ケーブル１の管状部材２０（図１、図６）に圧送する。

充電器２００は、電動車両５００のバッテリ５１０から放電した電力をコネクタ付きケーブル１００を介して受け取り、例えば家庭などに供給する機能を有していてもよい。

（コネクタ）
コネクタ１０１は、電動車両５００（図５）のインレット５０１に挿入される。コネクタ１０１がインレット５０１に挿入されたとき、端子１１０（図６）はインレット５０１に設けられる図示しない相手側端子に接続される。本実施形態では、図６に示すように、二つの端子１１１，１１２を備える。端子１１１，１１２は、電動車両５００に電力を供給する電力端子である。第一の端子１１１が正極端子であり、第二の端子１１２が負極端子である。本実施形態では図示していないが、コネクタ１０１には、電力端子の他にも、グランド端子、電動車両５００との間で充電制御に必要な制御信号を入出力するための信号端子などが設けられている。端子１１０は、図示しない筐体に収納されている。

端子１１０の材質は、例えば銅又は銅合金などが挙げられる。端子１１０の形状やサイズ、配置などは、予め定められた仕様に準拠して設計されている。電動車両用のコネクタの仕様としては、例えばＣＨＡｄｅＭｏが挙げられる。本例の端子１１０は丸棒状のオス端子である。

端子１１０の先端部は、インレット５０１（図５）の図示しない相手側端子と電気的に接触する。端子１１０の先端部が相手側端子に接触することで、端子１１０と相手側端子とが電気的に接続される。

端子１１０の基端部には、給電ケーブル１の導体１０が電気的に接続される。端子１１０の基端部は、相手側端子に接触しない部分である。本例の端子１１０の基端部は内部が空洞になっている。端子１１０の基端部の端面には開口が設けられている。本例の場合、第一の端子１１１の基端部の開口に第一の導体１０ａが接続される。第二の端子１１２の基端部の開口に第二の導体１０ｂが接続される。第一の端子１１１の基端部の内部空間と第二の端子１１２の内部空間とは連通部１２０を介して連通している。連通部１２０は、例えば樹脂やゴムなどの絶縁材料で構成されている。

本実施形態では、充電器２００（図５）の冷却装置２２２からポンプ２２１によって、冷媒９０が第一の導体１０ａが配置される一方の管状部材２０を通って給電ケーブル１の先端側に送られる。給電ケーブル１の先端側に送られた冷媒９０は、第一の端子１１１の基端部の開口から内部空間に導入される。第一の端子１１１の内部空間に導入された冷媒９０は、連通部１２０を介して第二の端子１１２の基端部の内部空間に送られ、第二の端子１１２の基端部の開口から排出される。第二の端子１１２の開口から排出された冷媒９０は、第二の導体１０ｂが配置される他方の管状部材２０を通ってタンク２２０に戻される。タンク２２０に戻された冷媒９０は、冷却装置２２２からポンプ２２１によって、再び一方の管状部材２０を通って給電ケーブル１の先端側に送られる。つまり、二つの管状部材２０によって冷媒９０の循環流路が構成される。冷媒９０は電気絶縁性を有しているため、冷媒９０を介して端子１１１，１１２間が短絡することを回避できる。

その他、給電ケーブル１の内部に、各管状部材２０に流れる冷媒９０をそれぞれ循環させるための循環用配管（図示せず）を別途設けてもよい。循環用配管は、例えば、第一の端子１１１及び第二の端子１１２の各々の基端部の側面に接続される。循環用配管を用いて冷媒９０を循環させる場合は、例えば、冷媒９０を冷却装置２２２からポンプ２２１によって循環用配管に送り、循環用配管を通して冷媒９０を給電ケーブル１の先端側に送る。各循環用配管を通って第一の端子１１１及び第二の端子１１２の各々の基端部の側面から内部空間に導入された冷媒９０は、各々の基端部の開口から排出され、各管状部材２０を通ってタンク２２０に戻される。よって、管状部材２０と循環用配管とで冷媒９０の循環流路が構成される。上記の例では、冷媒９０は循環用配管を通してコネクタ１０１に送られ、先に端子１１１，１１２を冷却した後、各管状部材２０を通って導体１０ａ，１０ｂを冷却する。先に端子１１１，１１２を冷却するので、端子１１１，１１２の温度上昇が大きい場合に有効である。上記の例では、冷媒９０が循環用配管を通ってコネクタ１０１に送られた後、管状部材２０を通ってタンク２２０に戻される例を示したが、冷媒９０を流す方向は逆でもよい。具体的には、冷媒９０を、各管状部材２０を通してコネクタ１０１に送った後、循環用配管を通してタンク２２０に戻してもよい。この場合、先に導体１０ａ，１０ｂを冷却した後、端子１１１，１１２を冷却できる。

＜作用効果＞
実施形態のコネクタ付きケーブル１００は、次の作用効果を奏する。

本実施形態の給電ケーブル１を備えることで、導体１０を効率よく冷却できる。本例では、電力線である第一の導体１０ａ及び第二の導体１０ｂを冷却するため、大電流で急速充電を行う場合に電力線の温度上昇を抑制できる。よって、コネクタ付きケーブル１００は電動車両５００の急速充電に好適に利用できる。

１給電ケーブル
１０導体、１５絶縁線心
１０ａ第一の導体、１０ｂ第二の導体
２０管状部材
２１帯状材、２１ｓ側縁部
２２結合部、２２ｇギャップ
２３折り曲げ部、２４折り返し部
２５パッキン材
３０絶縁被覆部、３５，３６ラッピング材
４０介在物、５０シース
９０冷媒
１００コネクタ付きケーブル
１０１コネクタ
１１０端子
１１１第一の端子、１１２第二の端子
１２０連通部
２００充電器
２１０電力変換装置
２２０タンク、２２１ポンプ、２２２冷却装置
５００電動車両、５０１インレット、５１０バッテリ

Claims

冷媒が流通する管状部材と、前記管状部材の外周に撚り合わされた導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆部と、を備え、
前記冷媒は電気絶縁性を有し、
前記管状部材は、
螺旋状に巻回された金属製の帯状材と、
前記帯状材における隣り合うターンの側縁部同士が噛み合わされた結合部と、を有し、
前記結合部は、前記冷媒を前記管状部材の外部に漏洩させるギャップを有する、
給電ケーブル。
前記管状部材の耐水圧が０．２ＭＰａ以下である請求項１に記載の給電ケーブル。
前記管状部材の最小曲げ半径が１００ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の給電ケーブル。
１８０°繰り返し曲げ試験における前記管状部材の曲げ回数が５０００回以上である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給電ケーブル。
前記管状部材の引張強度が６０ＭＰａ以上である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の給電ケーブル。
前記管状部材の側圧強度が５０ＭＰａ以上である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の給電ケーブル。
前記管状部材の内径が４ｍｍ以上、外径が１２ｍｍ以下である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の給電ケーブル。
電動車両の充電に用いられる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の給電ケーブル。
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の給電ケーブルと、
前記導体に接続される端子を備えるコネクタと、を備える、
コネクタ付きケーブル。