JPH10108376A - 電気自動車用充電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの冷却効率を高める。 【解決手段】 一次コア３３に導電パイプ３４を巻回し
て一次コイル３２が構成されている。導電パイプ３４内
には冷却水が循環され、これが充電装置側の放熱装置に
て冷却される。導電パイプ３４の両端には通電用端子３
７を介して充電用電力ケーブル４０の芯線が接続され、
これにて一次コイル３２が励磁される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車を電磁
誘導を利用して充電する充電システムに関し、特に、コ
イルの冷却構造を改良したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の充電システムは、電気自動車に
対して電気的接点を介さずに非接触で電力を供給できる
ことから種々の利点があり、各種の構造が考えられてい
る。その基本構造は、例えば特開平５−２５８９６２
号、特開平５−２６０６７１号、特開平６−１４４７０
号等の各公報に開示されているように、一次及び二次の
各コアにそれぞれコイルを巻装し、電気自動車の充電時
には一次コイルに交流電流を流して二次コイルに電磁結
合によって起電力を生じさせるという変圧器の原理の応
用である。

【０００３】このような充電システムにおいては全体の
小型化が強く要望されており、その達成には充電時のコ
イルを十分に冷却することが必要となっている。前述し
たように、この充電システムの基本原理は変圧器である
から、その冷却方式も変圧器と同様な構造が適用され、
例えば米国特許５，４１２，３０４号公報では、図１５
及び図１６に示すように、ハウジング１にコア２を収容
するとともにそのコア２の外周に一次コイル３を巻装
し、かつ、その一次コイル３に沿わせて多数の冷媒流路
４を形成して一次コイル３をその外側から冷却するよう
にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造では、一次コイル３に発生した熱をその外側から冷却
するに過ぎないから、その冷却効率を十分に高めること
ができずにコイル３の内部に熱がこもり易いという問題
があった。また、発熱はコイル３のみならず、コア２に
おいても発生するから、その冷却のために図１６のよう
にコア２の近くに冷媒流路４を設けねばならず、しか
も、コイル３の効率的冷却のためには一次コイル３に沿
わせて多くの冷媒流路４を構成することになるから、一
次コイル３の占積率を十分に高めることができずに全体
が大型化することになる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、一次側の効率的冷却が可能で小型化を
図ることができる電気自動車用充電システムを提供する
ところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用・効果】この
種の充電システムでは、磁気回路の小型化のためには、
一次コイルに流す交流電流が高周波化される。すると、
一次コイルに流れる電流がコイル断面の外周側に偏ると
いう表皮効果が発生し、コイル断面の中心部分は電流通
路としてほとんど機能しなくなるという現象が生ずる。
本発明は係る事情に着目してなされたものである。

【０００７】＜請求項１の発明＞請求項１の発明に係る
充電システムは、一次コイル又は二次コイルを導電パイ
プにより構成し、その導電パイプ内に冷媒を通してその
コイルを冷却するようにしたところに特徴を有する。こ
の構成によれば、コイルが導電パイプであって内部に冷
媒が通されているから、ジュール熱の発生源であるコイ
ル導体自体を内部から冷却することになり、効率的な冷
却が可能となる。しかも、導電パイプによりコイルを形
成しているから、そのコイルに高周波電流を流したとき
に表皮効果が発現しても、導体抵抗が増大することはな
く、効率が低下したりすることはない。

【０００８】＜請求項２の発明＞請求項２の発明に係る
充電システムは、一次コイル又は二次コイルを導電パイ
プにより構成するとともに、その導電パイプをコアに伝
熱的に巻装し、導電パイプ内に冷媒を通してコイル及び
コアを冷却するところに特徴を有する。この構成によれ
ば、コアにおいて渦電流損に基づき発生する熱も導電パ
イプに伝わり、ここで冷媒に伝えられるから、コイルの
みならずコアの温度上昇も効果的に抑えることができる
という効果が得られる。

【０００９】＜請求項３の発明＞請求項３の発明に係る
充電システムは、充電用の高周波電源装置と、電気自動
車の二次コイルの配置部に設けられた受容部にセット可
能なハウジングと、このハウジング内に収容され電気自
動車の受容部にセットされることにより二次コイルの二
次側コアと連なって磁気回路を構成する一次側コアと、
導電パイプにより形成され一次側コアに伝熱的に巻装さ
れた一次コイルと、高周波電源装置とハウジングとの間
に設けられ高周波電源装置から一次コイルに高周波電流
を流すための充電用電力ケーブルと、この充電用電力ケ
ーブルに沿わせて設けられ導電パイプ内に冷媒を流すた
めの冷媒供給パイプと、この冷媒供給パイプに連結して
設けられ一次コイル及び一次側コアを冷却して昇温した
冷媒から放熱させる放熱装置と、充電動作に併せて運転
され放熱装置において放熱して冷却された冷媒を冷媒供
給パイプを通して一次コイル側に戻して循環させる循環
ポンプとを備えたところに特徴を有する。

【００１０】この構成では、一次コイルを内蔵したハウ
ジングを電気自動車の受容部にセットし、充電用の高周
波電源から充電用電力ケーブルを介して一次コイルに高
周波電流を流すことで充電が行われる。また、その充電
動作に併せて循環ポンプが運転されるから、冷媒が充電
用電力ケーブルに沿わせた冷媒供給パイプを通して一次
コイル側に供給され、これが放熱装置を通って循環す
る。充電中は一次コイルに流れる高周波電流によって一
次コイルを構成する導電パイプにジュール熱が発生する
が、その熱は、導電パイプの内部を流れる冷媒に伝えら
れて外部に運び出され、冷媒供給パイプを通って放熱装
置において放熱して冷却される。また、一次側コアにお
いても熱が発生するが、ここに導電パイプが伝熱的に巻
装されていることにより、コア側の熱は導電パイプに伝
わり、ここを流れる冷媒によって一次コイルと同時に冷
却される。そして、一次コイルやコアを冷却することに
よって加熱された冷媒は、冷媒供給パイプを通って放熱
装置に至り、ここで冷却されて再び一次コイル側に戻さ
れて循環する。従って、この発明によってもジュール熱
の発生源であるコイル導体自体を内部から冷却すること
になり、効率的な冷却が可能となって全体の小型化に寄
与する。しかも、導電パイプにより一次コイルを形成し
ているから、一次コイルに高周波電流を流したときに表
皮効果が発現しても、導体抵抗が増大することはなく、
効率が低下したり、過剰な発熱が生じたりすることはな
い。

【００１１】＜請求項４の発明＞請求項４の発明に係る
充電システムは、請求項２又は請求項３の発明におい
て、一次コイルが一次側コアに複数層重ね巻きされ、冷
媒を一次コイルの内周側から外周側に向けて流すように
したところに特徴を有する。この構成では、冷媒が一次
コイルの内周側すなわち一次側コアの近くから一次コイ
ルの外周側に向かってながれるから、コア近くの冷媒の
温度が低くなり、一次側コアの冷却が効率的に行われ
る。

【００１２】＜請求項５の発明＞また、請求項５の発明
に係る充電システムは、請求項１ないし請求項４のいず
れかに記載のものにおいて、導電パイプの内面に突部又
は凹部を設けたとことに特徴を有する。このようにする
と、導電パイプ内を流れる冷媒と導電パイプとの接触面
積が増大するとともに、冷媒の流れに乱流が生じて熱交
換効率が高くなるから、冷却効率が向上する。

【００１３】＜請求項６の発明＞また、請求項６の発明
に係る充電システムは、請求項３ないし請求項５のいず
れかの発明において、電気自動車側の二次コイルも導電
パイプにより形成し、その導電パイプ内に一次側の冷媒
を流して二次コイルを冷却する構成としたところに特徴
を有する。この構成によれば、一次コイル側の冷却系を
利用して二次コイル側の冷却を行うことができるから、
電気自動車側の構造の簡素化及び軽量化が可能になると
ともに、設計やデザインの自由度が高まる。

【００１４】＜請求項７の発明＞請求項７の発明に係る
充電システムは、請求項１ないし請求項６のいずれかに
おいて、導電パイプの内面に絶縁層を形成し、冷媒を水
系冷媒としたところに特徴を有する。この構成では、導
電パイプ内面に絶縁層が設けられているから、安価で取
り扱い易い水系冷媒の使用が可能になる。

【００１５】＜請求項８の発明＞請求項８の発明に係る
充電システムは、請求項１ないし請求項６のいずれかに
おいて、導電パイプの周面に複数の冷媒放出孔を貫通形
成したところに特徴を有する。

【００１６】この構成では、冷媒放出孔から冷媒がコア
等の各部位に直接に注がれて冷却できるから、冷却効率
がよい。

【００１７】＜請求項９の発明＞請求項９の発明に係る
充電システムは、請求項８において、一次側又は二次側
のコアとコイルとの間に、冷媒放出孔から放出された冷
媒を流すための流路空間を設けたところに特徴を有す
る。

【００１８】この構成では、コイルとコアとの間に流路
空間があるから冷媒が流れ易くなって冷媒の滞留が防が
れ、冷却効率が向上する。

【００１９】

【発明の実施の形態】

＜第１実施形態＞以下、本発明の第１実施形態について
図１ないし図４を参照して説明する。

【００２０】本システムの全体的構成は図１に示したよ
うであり、電気自動車ＥＶの車体外部に例えば蓋１１に
て開閉可能な受容部１２が形成され、ここに後述する充
電カプラ３０を差し込んでセットできるようになってい
る。充電カプラ３０には充電用電力ケーブル４０が接続
され、これが充電装置５０に連なっている。充電装置５
０には、例えば１００ｋＨz の高周波電圧を出力する高
周波電源５１が設けられるとともに、後述する冷媒とし
ての冷却水からの放熱を行う空冷式の放熱装置５２及び
その空冷ファン５３が配置されている。

【００２１】電気自動車ＥＶの前記受容部１２には、外
側に向かって開放する凹所１３ａを構成するカプラ受容
ケース１３が取り付けられ、ここに二次コイルユニット
２０が配置されている。この二次コイルユニット２０
は、例えばフェライト製の二次側コア２１に二次コイル
２２を巻装して構成されており、車体内に設けた空冷フ
ァン２３により冷却されるようになっている。二次コイ
ル２２の出力端子は、電気自動車ＥＶの動力用蓄電装置
である動力バッテリ（図示せず）を充電するための充電
回路に接続されていて、二次コイル２２に誘導される高
周波起電力を整流して動力バッテリを充電できる。

【００２２】上記二次側コア２１は例えば四角柱をＬ字
型に屈曲させたような形状をなし、そのＬ字の長辺を横
にした形状でカプラ受容ケース１３に固定され、Ｌ字の
短辺が下向きに延びてその下端部がカプラ受容ケース１
３を貫通して凹所１３ａ内に僅かに突出している。ま
た、Ｌ字の長辺の先端側は受容ケース１３の前端に形成
した開口部１３ｂを通して凹所１３ａ内に向けて露出さ
れている。なお、この受容ケース１３の凹所１３ａの底
部には、板バネ１４が取り付けられていて、凹所１３ａ
内に挿入された充電カプラ３０を上方（二次コイルユニ
ット２０側）に付勢する。

【００２３】一方、前記充電カプラ３０はハウジング３
１に一次コイル３２及び一次側コア３３を収容して構成
されている。一次側コア３３は前記二次側コア２１と同
一のものを使用しており、そのＬ字の長辺をハウジング
３１内に沿わせた形状でハウジング３１に固定され、Ｌ
字の短辺がハウジング３１の基部側で上向きに延びてそ
の上端面がハウジング３１を貫通して外部に突出してい
る。また、Ｌ字の長辺の先端側はハウジング３１の前端
に形成した開口部３１ａを通して上面において露出され
ている。従って、この充電カプラ３０を電気自動車ＥＶ
の受容ケース１３の凹所１３ａ内に挿入すると、一次側
コア３３の長辺部の先端上面が二次側コア２１の短辺部
の下端面と対向状態となり、かつ、一次側コア３３の短
辺部の上面が二次側コア２１の長辺部の先端下面と対向
状態となる。そして、受容ケース１３の凹所１３ａの底
面部に設けた板バネ１４が充電カプラ３０を上方に付勢
することで両コア２１，３３の対向面がほぼ接触するこ
ととなり、両コア２１，３３により閉じた単一ループの
磁気回路が形成される。

【００２４】上記一次側コア３３の短辺部には導電パイ
プ３４を複数回巻回することにより前記一次コイル３２
が形成されている。この導電パイプ３４は、この実施形
態では銅合金製であって、例えば直径５mm、肉厚０．５
mmとしてあり、内側の巻き径は約２５mmである。また、
この一次コイル３２の内周側には一次側コア３３との間
に例えば伝熱性のシリコングリス３５等が塗布されてい
て、これにより一次側コア３３と一次コイル３２との間
はシリコングリス３５を塗布しない状態に比べて熱伝達
性を高めて一次コイル３２が一次側コア３３に伝熱可能
に巻装された状態にある。なお、図示はしないが、導電
パイプ３４の内外両面には例えばエナメル被覆を形成し
て絶縁を施してある。

【００２５】また、図４に示すように、前記充電用電力
ケーブル４０は２芯の芯線４１を有し、それら各芯線４
１の外周側には絶縁層を介して往路側と復路側を構成す
る２本の冷媒供給パイプ４２がそれぞれ逆向きの螺旋状
に巻回され、その外周に外被層４３を形成して全体を一
体化してある。なお、上記冷媒供給パイプ４２は、例え
ばシリコン樹脂等の耐熱性を有して柔軟な合成樹脂によ
り製造されている。そして、この充電用電力ケーブル４
０の各芯線４１は充電装置５０側において高周波電源５
１の出力端子に接続され、往路側の冷媒供給パイプ４２
は充電装置５０内の循環ポンプ５４に連結されるととも
に、復路側の冷媒供給パイプ４２は放熱装置５２に連結
されている。

【００２６】そして、前記一次コイル３２と充電用電力
ケーブル４０との接続構造は図３に示すようである。す
なわち、導電パイプ３４の端部に冷媒供給パイプ４２が
嵌合されており、これがパイプクランプ３６にて導電パ
イプ３４に水密に連結されている。また、この冷媒供給
パイプ４２の連結端部には複数条の水切り笠４３が一体
に形成されており、導電パイプ３４への結露等によって
導電パイプ側から水滴が流れたり、逆に、冷媒供給パイ
プ４２側から水滴が流れた場合でも、その水滴が反対側
に流れることを水切り笠４３によって遮断できるように
なっている。なお、２本の冷媒供給パイプ４２のうち往
路側のものは一次コイル３２の内周側となる導電パイプ
３４の端部に連結されるとともに、復路側の冷媒供給パ
イプ４２は一次コイル３２の外周側となる端部に連結さ
れ、冷却水が一次コイル３２の内周側から外周側に向か
って流れるようになっている。

【００２７】また、導電パイプ３４のうち上記冷媒供給
パイプ４２との連結部近くには、通電用端子３７が例え
ばロー付けにより接続され、ここに充電用電力ケーブル
４０の芯線４１がカシメ固定されている。なお、充電カ
プラ３０側において充電用電力ケーブル４０はハウジン
グ３１の基部側に一体に突設したハンドル兼用の筒部３
８を貫通して導出されている。

【００２８】本実施形態は以上の構成であり、その作用
を説明すると次のようである。電気自動車ＥＶを充電す
る際には、まず、充電カプラ３０を車体の受容部１２内
に挿入する。すると、充電カプラ３０が受容ケース１３
内の最奥まで挿入され、そこでカプラ受容ケース１３内
で板バネ１４によって充電カプラ３０が二次コイルユニ
ット２０側に押し付けられ、両コア２１，３３が接合状
態となって閉ループの磁気回路が形成される。そこで、
充電装置５０の図示しない電源スイッチを投入すると、
循環ポンプ５４及び空冷ファン５３が起動するととも
に、高周波電源５１が動作して充電用ケーブル４０を通
して一次コイル３２に高周波電圧が印加される。一次コ
イル３２が励磁されることにより、二次コイル２２に起
電力が発生し、これに基づき電気自動車ＥＶの動力用バ
ッテリが充電される。

【００２９】一次コイル３２に高周波電流が流れること
により、それを構成する導電パイプ３４自体及び一次側
コア３３が発熱する。ところが、前述したように循環ポ
ンプ５４が運転されているから、冷却水が充電用ケーブ
ル４０の往路側の冷媒供給パイプ４２を通して導電パイ
プ３４内を流れ、これが再び充電用電力ケーブル４０の
復路側の冷媒供給パイプ４２を通して放熱装置５２から
循環ポンプ５４に戻されるという冷媒の循環流が生成さ
れている。このため、導電パイプ３４で発生した熱は、
直ちにその内部を流れる冷却水に伝えられて放熱装置５
２側に運ばれ、ここで空冷ファン５３により冷却されて
循環する。従って、導電パイプ３４は、充電中に多量の
ジュール熱を発生するという事情があっても、直ちに冷
却されるから、一次コイル３２が大きく昇温することを
確実に防止できる。また、一次側コア３３で発生した熱
は、一次コイル３２の内周側を構成する導電パイプ３４
に伝えられ、やはりここを流れる冷却水によって放熱装
置５２に運び出される。従って、一次側コア３３の発熱
も確実に防止できる。

【００３０】なお、二次コイルユニット２０における発
熱は、車体内の空冷ファン２３によって冷却される。

【００３１】以上述べたように、本実施形態によれば次
のような効果が得られる。 （１）一次コイル３２が導電パイプ製であって内部に冷
却水が通されているから、ジュール熱の発生源であるコ
イル導体自体を内部から冷却することになり、極めて効
率的な冷却が可能である。

【００３２】ところで、この実施形態では、一次コイル
３２には１００ｋＨz の高周波電流が流されており、表
皮効果による電流深さは表面から約０．３mmと計算され
る。従って、コイル導体が中空であっても、電気抵抗が
増大することはなく、効率低下や発熱の原因とはならな
い。むしろ、中空状であることを巧みに利用した効果的
冷却が可能となるのである。 （２）一次コイル３２と一次側コア３３との空間にシリ
コングリス３５を充填することにより、一次コイル３２
を一次側コア３３に対して伝熱的に巻装するようにした
から、一次側コア３３において発生した熱も導電パイプ
３４に円滑に伝わり、ここで冷却されるから、一次側コ
ア３３の温度上昇も効果的に抑えることができる。 （３）冷媒供給パイプ４２を芯線４１の外周に巻き付け
るようにして充電用電力ケーブル４０と一体化したか
ら、芯線４１の冷却も可能となる上に、１本のケーブル
だけを取り扱えば済むから、充電作業が簡単になる。ま
た、充電装置５０に放熱装置５２を内蔵した構成である
から、充電設備全体がコンパクトになる。また、冷却水
を放熱装置５２で冷却しながら循環するようにしている
から、冷媒の無駄な使用がなくなり、経済的である。 （４）また、冷却水を一次コイル３２の内周側から外周
側に向かって流すようにしているから、内周側が一次側
コア３３に近くて高温になりやすいという事情に適合し
て全体を効率的かつ均一に冷却できる。 （５）導電パイプ３４の内周面に絶縁層を形成している
から、導電性を有する水を冷媒として利用することがで
き、材料費が安価であることに加えてシール構造も比較
的簡易に済ませることができ、総じて低コスト化を図る
ことができる。但し、本発明は必ずしも水を冷媒として
使用するに限らず、各種の油、フロン等の炭化水素系の
溶剤等であってもよいことは勿論である。

【００３３】＜第２実施形態＞図５は本発明の第２実施
形態を示し、電気自動車ＥＶ側の二次コイルユニット２
０における冷却構造に改良を加えた例である。ここで
は、二次コイル２２も一次コイル３２と同様に導電パイ
プを巻回して構成し、その内部に冷媒としての冷却水を
流すようにしたものである。この導電パイプには両端に
冷媒供給パイプ２４を連結し、循環ポンプ２５を運転す
ることにより冷媒供給パイプ２４を通して二次コイル２
２に冷却水を流すとともに、それを冷却ファン２６ａ付
きの放熱装置２６において放熱させる構成である。この
ようにすれば、一次側と同様に二次側の冷却も効率的に
行うことができる。その他の構成は、前記第１実施形態
と同様であり、同様な作用効果が得られる。

【００３４】＜第３実施形態＞図６は本発明の第３実施
形態を示す。これは、やはり二次コイルユニット２０の
冷却構造を改良したものであり、一次側の構造は第１実
施形態と同様であるから、同一部分には同一符号を付し
て重複する説明を省略する。

【００３５】二次コイル２２も一次コイル３２と同様に
導電パイプを巻回して構成してあり、その内部に冷却水
を流すようになっている。この導電パイプには両端に連
結パイプ２７を連結し、これがカプラ受容ケース１３の
奥壁に取り付けた２個の雄型ジョイント２８（図面上は
１個のみ現れる）に連結されている。この雄型ジョイン
ト２８は充電カプラ３０の先端部に取り付けた雌形ジョ
イント３９に対応しており、充電カプラ３０がカプラ受
容ケース１３内に挿入されると連結されて液流路が構成
される。また、両ジョイント２８，３９ともに、互いに
連結されていない状態では内蔵した弁機構が閉じて液の
流出を止めるようになっている。そして、充電カプラ３
０側の雌形ジョイント３９は補助パイプ３９ａを介して
充電用電力ケーブル４０に一体化された各冷媒供給パイ
プ４２に連ねられている。

【００３６】上記構成では、充電カプラ３０を電気自動
車ＥＶの受容部１２にセットすると、第１実施形態にお
いて説明したように各コア２１，３３により磁気回路が
構成されるとともに、ジョイント２７，３９が連結状態
となって二次コイルユニット２０側への冷却水の流路が
形成される。従って、充電装置５０の循環ポンプ５４が
運転されることにより、冷媒供給パイプ４２に送られる
冷却水は一次コイル３２内を流れるだけでなく、二次コ
イルユニット２０の二次コイル２２内にも流れ、その冷
却がなされる。従って、特に本実施形態によれば、電気
自動車ＥＶ側に特別の冷却装置を設けなくとも、一次コ
イル３２側の冷却系を利用して二次コイル２２側の冷却
を行うことができるから、電気自動車ＥＶ側の構造の簡
素化及び軽量化が可能になるとともに、設計やデザイン
の自由度が高まるという効果が得られる。

【００３７】＜第４実施形態＞図７及び図８は本発明の
第４実施形態を示し、前記第１実施形態との相違は、一
次コイル３２を縦二分割形のボビン６０に巻装し、その
ボビン６０を一次側コア３３に装着したところにある。
このような構成では、一次コイル３２の巻回作業が簡単
になる上に、一次コイル３２とコア３３との熱伝達性が
向上してコア３３の温度低減に寄与する。また、ボビン
６０の外周に導電パイプ３４の外径に合わせた溝６０ａ
を形成しておくことにより、コイルの巻回作業が一層容
易になり、また、導電パイプ３４とボビン６０との接触
面積が増大して冷却性が向上する。コア３３の材質とし
ては、耐熱性、良熱伝導性及び渦電流損をできるだけ抑
えるための絶縁性を備えることが好ましく、フェライ
ト、窒化珪素、アルミナ等の各種のセラミックス、金属
フィラー入りの耐熱性合成樹脂等が最も適するが、仕様
に応じてその他の材料も適宜選択して利用することがで
きる。

【００３８】＜第５実施形態＞図９は本発明の第５実施
形態を示し、導電パイプ３４の構造を改良したものであ
り、その他の構造は第１実施形態と同様であるから、重
複する説明は省略する。導電パイプ３４には、例えばコ
イル巻回時に型押しロールを利用して外周側からエンボ
ス加工を施してあり、これにより導電パイプ３４の内壁
面に僅かに突出する多数のディンプル３４ａを形成して
ある。なお、ディンプル３４ａの形成はコイル巻回時に
行うに限らず、パイプ製造時に行ってもよい。このよう
なディンプル３４ａを有すると、導電パイプ３４内を流
れる冷媒と導電パイプ３４との接触面積が増大するとと
もに、冷媒の流れに乱流が生じて熱交換効率が高くなる
から、冷却効率が向上するという効果が得られる。

【００３９】＜第６実施形態＞図１０及び図１１は本発
明の第６実施形態を示す。本実施形態は、一次、二次の
コイルユニットの構造が前記各実施形態とは相違し、特
にコイルを構成する導電パイプに冷媒放出孔を備えた点
に特徴を有する。

【００４０】本実施形態の二次コイルユニット７０に備
えられた二次コア７１は、図１０に示したように側方か
ら見てＬ字形状をなすが、充電カプラ３０の装着方向Ａ
（同図において左右方向）に沿ったＬ字の横辺は横断面
が円形の円柱部７１Ａとなり、これと直交するＬ字の縦
辺は横断面が四角形の角柱部７１Ｂとなっている。ま
た、円柱部７１Ａの先端面（接合面）は前記装着方向Ａ
に対して垂直に交差するようになっており、角柱部７１
Ｂの側面（接合面）も同じく装着方向Ａに対して垂直に
交差するようになっている。そして、前記二次コイル７
２は、導電パイプを一層巻きで複数回巻回して構成さ
れ、二次コア７１のうち前記円柱部７１Ａに巻装されて
いる。

【００４１】また、一次コイルユニット７３に備えた一
次コア７４及び一次コイル７５は、前記二次コア７１及
び二次コイル７２と同一のものを使用している。この一
次コア７４は円柱部７４Ａが前記装着方向Ａに向けら
れ、かつ、角柱部７４Ｂが下に向きとなっており、円柱
部７４Ａに一次コイル７５を巻装してある。そして、一
次、二次の両コア７１，７４が接合させると、両コイル
７２，７５間に四角枠状をなす閉ループの磁気回路が構
成される。

【００４２】さて、一次、二次の両コイル７２，７５を
構成する導電パイプには、複数の冷媒放出孔７６がパイ
プの内外に貫通するように形成されている（図１１参
照）。そして、各コイル７２，７５の導電パイプは、図
示しないコンプレッサに連結されており、このコンプレ
ッサから充電開始を条件に冷気（例えば、電気自動車の
外部の空気）がパイプ内に供給されて加圧状態となっ
て、その冷気が冷媒放出孔７６から放出される。また、
冷媒放出孔７６は、導電パイプの周面全体に均等に形成
されており、図１１の矢印に示すように、コイルとコア
との間、及び、コイルの外側の部位に冷気が降り注が
れ、受容部１２又はカプラ３０の内部全体を冷却する。
このように、本実施形態では、冷媒を直接にコア等の各
部位に注いで冷却するから、冷却効率がよい。

【００４３】＜第７実施形態＞本実施形態は、図１２及
び図１３に示されており、前記第６実施形態とは、一
次、二次の両コイルの構成が異なる。

【００４４】本実施形態の一次、二次の両コイル８０，
８１は、前記実施形態と同様に導電パイプを一層巻きで
複数回巻回して構成されてコア７４，７１のうち前記円
柱部７４Ａ，７１Ａに巻装されているが、その両端部の
一巻きだけが円柱部７４Ａ，７１Ａの外周径に対応した
径で巻かれ、中間部分はそれよりも大きな径で巻かれて
いる。これにより、コアとコイルとの間に、冷媒を流す
ための流路空間８２（図１３参照）が形成される。この
流路空間８２があると、コイルとコアとの間で冷媒が流
れ易くなり、冷媒の滞留が防がれるから、冷却効率が向
上する。

【００４５】＜第８実施形態＞本実施形態は、図１４に
示されており、前記第７実施形態を変形したもので、冷
媒放出孔７６の向きが、カプラ３０の後方側（図１４に
おける右側）に向けて形成されており、冷媒放出孔７６
から冷気が後方側に向けて放出されるようになってい
る。また、ハウジング３１の後部には、冷気の排気孔３
１Ａが貫通形成されていて、カプラ３０内の空気を外部
に排気できるようになっている。

【００４６】そして、冷媒放出孔７６から放出された冷
気は、流路空間８２及びコイル７５の回りを図１４の右
側に向かって流れ、排気孔３１Ａからカプラ３０外に排
出される。これにより、温められた冷気の排気が確実に
行われ、新鮮な冷気が各部位に供給されるから、冷却効
率がよい。

【００４７】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施の形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的範囲
に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲
内で種々変更して実施することができる。 （１）上記各実施形態では、導電パイプ内に液冷媒を循
環させるようにしたが、これに限らず、例えばヒートパ
イプ方式の冷却構造を採用することもできる。これに
は、一次コイルを構成する導電パイプと外気によって冷
却される位置に設けた放熱器とを冷媒管路で連結すると
ともに内部に比較的低温で気化する冷媒を充填する構成
とすればよい。すると、一次コイル内でコイル熱によっ
て冷媒が気化し、その気化した冷媒が放熱器に至って冷
却されることにより液化して一次コイル内に環流して冷
却が行われる。 （２）上記各実施形態では、導電パイプは丸形断面のも
のを使用したが、これに限らず、角形断面の導電パイプ
を利用しても良い。このようにすると、一次側コアに密
着してコイルを巻くことができるから、コアとの熱伝達
性が向上してコアの冷却特性を高めることができる。 （３）上記各実施形態では、導電パイプの内側に冷媒を
流すようにしたが、これに限られず、外側にも冷媒を流
してコイルやコアを冷却するようにしてもよい。 （４）導電パイプは前記実施形態のように２層に巻回す
るに限らず、１層巻きでもよく、また、３層巻き以上で
あってもよい。１層巻きでは、コアとの熱伝達性が向上
してその冷却に寄与する。また、２層巻き以上の場合に
は、層間に伝熱性材料を充填して熱の効果的伝達を図る
ことができる。 （５）冷媒として水系のものを使用する場合、寒冷地で
の使用や冬季における使用を考慮した凍結対策としては
次のようなものが適用できる。

【００４８】冷媒中に不凍液を混合する。

【００４９】充電終了時に冷却水を自動的に排水す
る。この場合、排水をより確実化するために、排水後に
冷却水の流路に圧縮空気を送り込んでもよい。

【００５０】冷却水の流路に凍結防止弁を設け、凍結
の可能性がある温度に気温が低下した場合には冷却水が
自動的に排水されるようにする。

【００５１】冷却水の流路にヒータを設け、凍結の可
能性がある温度に気温が低下した場合にはヒータに通電
して加熱する。 （６）上記第４実施形態では、ボビン６０を一体の円筒
状に構成したが、これに限らず、一次コイル３２の軸方
向に延びる複数本のスペーサを組み合わせることによっ
てボビンを構成してもよい。特に、ボビンが軸方向に延
びる複数本のスペーサに分割されていると、これを導電
性を有する金属によって形成しても渦電流が発生しにく
くなるから、渦電流を抑えながら熱伝達性を高めてコア
の冷却性を一層高めることができる。 （７）一次側又は二次側の各コアに冷却用のフィンを設
けてもよい。この場合には、コアと同一材料にて一体成
型してもよいし、例えばアルミニウム等の熱伝導性に優
れた材料により形成した金属フィンを絶縁状態でコアに
取り付けるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電システムを概略的に示す側面図

【図２】本発明の第１実施形態を示す充電カプラ及び受
容部の縦断面図

【図３】同じく導電パイプの接続部を示す拡大側面図

【図４】充電用電力ケーブルを示す一部破断斜視図

【図５】本発明の第２実施形態を示す受容部の縦断面図

【図６】本発明の第３実施形態を示す充電カプラ及び受
容部の縦断面図

【図７】本発明の第４実施形態を示す一次コイルユニッ
トの一部破断側面図

【図８】同じくボビンの側面図

【図９】本発明の第５実施形態を示す導電パイプの拡大
断面図

【図１０】本発明の第６実施形態を示す充電カプラ及び
受容部の縦断面図

【図１１】同じく導電パイプの冷媒放出口を示す拡大側
断面図

【図１２】本発明の第７実施形態を示す充電カプラ及び
受容部の縦断面図

【図１３】同じく導電パイプの冷媒放出口を示す拡大側
断面図

【図１４】本発明の第８実施形態を示す充電カプラの拡
大断面図

【図１５】従来例を示す充電カプラの断面図

【図１６】従来例を示す充電カプラの拡大断面図

【符号の説明】

１２…受容部 ２０…二次コイルユニット ２１…二次コア ２２…二次コイル ３０…充電カプラ ３１…ハウジング ３２…一次コイル ３３…一次コア ３４…導電パイプ ４０…充電用電力ケーブル ４２…冷媒供給パイプ ５０…充電装置 ５１…充電用高周波電源 ５２…放熱装置 ６０…ボビン ７０…二次コイルユニット ７１…二次コア ７２…二次コイル ７３…一次コイルユニット ７４…一次コア ７５…一次コイル ７６…冷媒放出孔 ８２…流路空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有坂 秋司 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社内 (72)発明者 嶋田 俊郎 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次コイルを励磁してこれに電磁結合さ
   れた二次コイルに起電力を生じさせ、その起電力によっ
   て電気自動車に設けた動力用蓄電装置を充電する充電シ
   ステムであって、 前記一次コイル又は二次コイルを導電パイプにより構成
   し、その導電パイプ内に冷媒を通してそのコイルを冷却
   するようにしたことを特徴とする電気自動車用充電シス
   テム。
2. 【請求項２】 一次コイルを励磁してこれに電磁結合さ
   れた二次コイルに起電力を生じさせ、その起電力によっ
   て電気自動車に設けた動力用蓄電装置を充電する充電シ
   ステムであって、 前記一次コイル又は二次コイルを導電パイプにより構成
   するとともに、その導電パイプをコアに伝熱的に巻装
   し、前記導電パイプ内に冷媒を通してコイル及びコアを
   冷却するようにしたことを特徴とする電気自動車用充電
   システム。
3. 【請求項３】 電気自動車の動力用蓄電装置をその電気
   自動車に設けた二次コイルに誘導させた起電力によって
   充電する充電システムであって、 充電用の高周波電源装置と、 前記電気自動車の二次コイルの配置部に設けられた受容
   部にセット可能なハウジングと、 このハウジングに収容され前記受容部にセットされるこ
   とにより前記二次コイルの二次側コアと連なって磁気回
   路を構成する一次側コアと、 導電パイプにより形成され前記一次側コアに伝熱的に巻
   装された一次コイルと、 前記高周波電源装置と前記コネクタケースとの間に設け
   られ前記高周波電源装置から前記一次コイルに高周波電
   流を流すための充電用電力ケーブルと、 この充電用電力ケーブルに沿わせて設けられ前記導電パ
   イプ内に冷媒を流すための冷媒供給パイプと、 この冷媒供給パイプに連結して設けられ前記一次コイル
   及び前記一次側コアを冷却して昇温した前記冷媒から放
   熱させる放熱装置と、 充電動作に併せて運転され前記放熱装置において放熱し
   て冷却された冷媒を前記冷媒供給パイプを通して前記一
   次コイル側に戻して循環させる循環ポンプとを備えてな
   る電気自動車用充電システム。
4. 【請求項４】 前記一次コイルは前記一次側コアに複数
   層重ね巻きされ、前記冷媒は前記一次コイルの内周側か
   ら外周側に向けて流されることを特徴とする請求項２又
   は３記載の電気自動車用充電システム。
5. 【請求項５】 前記導電パイプの内面には突部又は凹部
   が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかに記載の電気自動車用充電システム。
6. 【請求項６】 前記電気自動車側の二次コイルも導電パ
   イプにより形成され、その導電パイプ内に前記冷媒供給
   パイプからの冷媒を流して二次コイルを冷却するように
   されていることを特徴とする請求項３ないし請求項５の
   いずれかに記載の電気自動車用充電システム。
7. 【請求項７】 前記導電パイプの内面に絶縁層が形成さ
   れ、前記冷媒が水系冷媒であることを特徴とする請求項
   １ないし６のいずれかに記載の電気自動車用充電システ
   ム。
8. 【請求項８】 前記導電パイプの周面に複数の冷媒放出
   孔を貫通形成したことを特徴とする請求項１ないし請求
   項６のいずれかに記載の電気自動車用充電システム。
9. 【請求項９】 前記一次側又は二次側のコアとコイルと
   の間に、前記冷媒放出孔から放出された冷媒を流すため
   の流路空間を設けたことを特徴とする請求項８記載の電
   気自動車用充電システム。