WO2021106958A1

WO2021106958A1 - 端子及びケーブル付き給電コネクタ

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Publication number: WO2021106958A1
Application number: PCT/JP2020/043897
Authority: WO
Inventors: 佐藤　望; 健彦水野; 惠司矢作
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2022-05-25
Also published as: CN114651378B; JPWO2021106958A1; CN114651378A; JP7268194B2

Abstract

端子は、内部に冷媒流路が形成された端子本体部と、端子本体部から前方に突出した端子接触部と、を備え、端子本体部は、側方に突出した端子拡張部を備えており、端子拡張部は、端子本体部と一体で成形され、端子拡張部に、冷却チューブが接続されるための冷媒流路の流入口及び流出口が設けられ、冷媒流路の流入口及び流出口が、端子接触部に対し後方を向いて開口している。

Description

端子及びケーブル付き給電コネクタ

　本発明は、端子及びケーブル付き給電コネクタに関する。
　本願は、２０１９年１１月２５日に日本に出願された特願２０１９－２１２１９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　下記特許文献１には、端子本体部に冷媒流路が形成された端子が開示されている。

中国特許出願公開第１０６８８７７３３号明細書

　上記端子は、端子本体部から前方に端子接触部が突出すると共に、端子本体部の側方に冷媒流路の流入口及び流出口が開口している。この流入口及び流出口に、例えば樹脂材料から構成されるような弾性を有する冷却チューブを接続し、更に端子後方において電線と束ねるために冷却チューブに曲げ変形を加える。すると、曲げの復元力によって、端子と冷却チューブとの接続部分に負荷が与えられ、冷媒漏れを発生させる場合がある。

　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却チューブとの接続部分からの冷媒漏れを抑制できる端子、ケーブル付き給電コネクタを提供する。

　本発明の第１態様は、端子であって、内部に冷媒流路が形成された端子本体部と、前記端子本体部から前方に突出した端子接触部と、を備え、前記端子本体部は、側方に突出した端子拡張部を備えており、前記端子拡張部は、前記端子本体部と一体で成形され、前記端子拡張部に、冷却チューブが接続されるための前記冷媒流路の流入口及び流出口が設けられ、前記冷媒流路の流入口及び流出口が、前記端子接触部に対し後方を向いて開口している。
　この構成によれば、冷媒流路の流入口及び流出口が、端子接触部に対して後方を向いて開口しているので、これら流入口及び流出口に接続されて後方に延びる冷却チューブに発生する曲げを緩和できる。これにより、冷却チューブの曲げの復元力を低減して、冷却チューブとの接続部分からの冷媒漏れを抑制できる。また、端子本体部の側方に突出した端子拡張部に、冷媒流路の流入口及び流出口が形成されているので、後方を向いて開口した流入口及び流出口を端子本体部に設け易くなる。
　また、この構成によれば、少なくとも冷媒流路が形成される端子本体部と端子拡張部の境界に、継ぎ目ないし割れ目などが存在しないので、端子の内部での冷媒漏れ及び電気抵抗の上昇を抑制できる。

　本発明の第２態様は、上記第１態様の端子において、冷媒流路が、金属性の内壁面を有していてもよい。
　この構成によれば、冷媒が熱伝導率の高い内壁面に接触することとなり端子の冷却効率を向上させることができる。
　本発明の第３態様は、上記第２態様の端子において、前記冷媒流路が、前記端子本体部と一体で成形されていてもよい。
　この構成によれば、冷媒に直接接触して直接冷却できるので端子の冷却効率をさらに向上させることができる。

　本発明の第４態様は、上記第１～第３態様のいずれか一態様の端子において、前記冷媒流路の流入口及び流出口が、前記端子接触部に対し斜め後方を向いて開口していてもよい。
　この構成によれば、冷媒流路の流入口及び流出口が、端子接触部に対し斜め後方を向いて開口しているので、端子全体の最大幅寸法を小さくすることができる。これにより、給電コネクタのケースなどに端子を導入し易くなり、また、端子の母材を小さくすることができるため、コスト低減が可能となる。

　本発明の第５態様は、ケーブル付き給電コネクタであって、導体線及び冷却チューブを内蔵したケーブルと、前記導体線及び前記冷却チューブが接続された上記第１～第４態様のいずれか一態様の端子と、を備える。
　この構成によれば、先に記載の端子を備えているので、冷却チューブとの接続部分からの冷媒漏れを抑制できる。

　上記本発明の態様によれば、冷却チューブとの接続部分からの冷媒漏れを抑制できる。

第１実施形態に係る端子の断面構成図である。第２実施形態に係る端子の断面構成図である。第２実施形態に係る端子の外観斜視図である。第２実施形態のケーブル付き給電コネクタの適用例を示す図である。

　以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。

　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る端子１の断面構成図である。
　図１に示すように、端子１には、冷媒流路２が形成されている。この端子１は、例えば、電気自動車のバッテリーを急速充電する給電コネクタなどに適しており、大電流を流すことにより発生するジュール熱を、冷媒流路２を流れる冷媒によって冷却することができる。

　端子１は、金属端子であって、例えば、銅や銅合金などから成形されている。端子１の表面は、腐食を防止する銀メッキなどで覆われている。端子１は、端子本体部１０と、端子接触部２０と、導体線接続部３０と、端子拡張部４０と、を備えている。端子本体部１０、端子接触部２０、及び、導体線接続部３０、及び、端子拡張部４０は、一体で成形されている。

　つまり、端子本体部１０と端子接触部２０との境界Ｂ１、及び、端子本体部１０と導体線接続部３０との境界Ｂ２、及び、端子本体部１０と端子拡張部４０との境界Ｂ３には、継ぎ目ないし割れ目などが存在しない。このような端子１は、鋳造または鋳塊（インゴット）からの削り出しなどで成形することができる。なお、少なくとも冷媒流路２が形成される部分が一体で成形されていることが好ましく、例えば、端子本体部１０が、端子拡張部４０と一体で成形されていれば、端子接触部２０及び導体線接続部３０は一体で成形されていなくてもよい。

　冷媒流路２に流す冷媒は、絶縁性冷媒が好ましい。絶縁性冷媒を用いることで、端子１から冷媒流路２を通して図示しない冷却器へ漏電することを防ぐことができる。絶縁性冷媒としては、例えば、シリコーンオイルや鉱物油などの絶縁冷媒、フッ素系冷媒、アルコール系冷媒などを例示することができる。但し、冷媒流路２の内壁面に、絶縁層や絶縁膜などを形成すれば、非絶縁性の冷媒を流すこともできる。
　なお、金属性の内壁面を有する冷媒流路２に絶縁性冷媒を流す場合、絶縁層や絶縁膜を形成した内壁面に比べて金属性の内壁面は熱伝導率が高いため、端子の冷却効率を向上させることができる。
　また、冷媒流路２を、端子本体部１０と一体で成形する場合、冷媒に直接接触して直接冷却できるので端子の冷却効率をさらに向上させることができる。別体で成形する場合に比べて、冷媒流路２と端子本体部１０との隙間の空気の断熱作用を抑えられるためである。

　端子本体部１０、端子接触部２０、及び、導体線接続部３０は、端子１の中心軸Ｏを共通軸として、同軸上に配設されている。以下、この中心軸Ｏに沿う方向を軸方向、軸方向から見て中心軸Ｏと交差する方向を径方向、中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。また、軸方向のうち、端子本体部１０に対して端子接触部２０側を前方といい、端子本体部１０に対して導体線接続部３０側を後方という。

　端子本体部１０及び端子拡張部４０の内部には、冷媒流路２が形成されている。また、端子本体部１０は、径方向に拡張した端子拡張部４０を備える。本実施形態の冷媒流路２は、径方向に延びる孔部１１によって形成されている。孔部１１は、径方向において端子本体部１０の端子拡張部４０まで延びている。孔部１１の一端は、端子拡張部４０Ａを貫通して開口し、孔部１１の他端は、端子拡張部４０Ｂを貫通せずに閉塞されている。なお、孔部１１の一端の開口部１１ａは、プラグ５０によって閉塞されている。

　端子接触部２０は、端子本体部１０の前方に突出している。本実施形態の端子接触部２０は、軸方向に延びる中実のピン状（雄型の端子接触部）である。端子接触部２０には冷媒流路２が形成されていないので、導体の断面積を大きく確保でき、大電流を流すのに適している。端子接触部２０の根本には、フランジ２１が形成されている。フランジ２１は、図示しないケースに係合し、該ケースからの端子接触部２０の突出限界を決める。なお、本実施形態の端子接触部２０はピン状であるが、端子接触部２０が挿入される相手側の端子接触部２２のようなソケット状（雌型の端子接触部）であってもよい。

　導体線接続部３０は、端子本体部１０の後方に突出している。導体線接続部３０は、軸方向に延びる円筒部である。導体線接続部３０は、軸方向に延び、後方に開口する第１孔部３１と、第１孔部３１の内壁面から径方向外側に延び、導体線接続部３０の外周面に開口する第２孔部３２と、を備えている。第１孔部３１は、後述する図４に示すケーブル１０５の導体線１０２の挿入孔である。第２孔部３２は、端子１をメッキ被覆する際に第１孔部３１内をメッキ液で満たす空気の抜き孔である。

　導体線接続部３０の端子本体部１０側には、テーパー部３３が形成されている。テーパー部３３は、端子本体部１０から後方に向かうに従って径方向の寸法が徐々に大きくなる円錐部分である。つまり、導体線接続部３０は、端子拡張部４０でない部分の端子本体部１０の径方向の最小幅寸法Ｗ_１０よりも大きな外径を有している。なお、端子本体部１０の最小幅部分の断面形状は、円柱状であっても、矩形のブロック状であってもよいし、端子本体部１０の端子拡張部４０側がブロック状で、端子本体部１０の最小幅部分が円柱状であってもよい。

　端子拡張部４０は、端子本体部１０の最小幅部分よりも側方に突出している。端子拡張部４０は、端子本体部１０の最小幅寸法Ｗ_１０よりも径方向外側に直線状に延びる一対の矩形のブロック部である。なお、端子本体部１０の最小幅部分と端子拡張部４０との境界Ｂ３には、継ぎ目ないし割れ目などが存在しない。一対の端子拡張部４０が存在する、端子１の径方向の最大幅寸法はＷとなる。最大幅寸法Ｗは、端子本体部１０の径方向の最小幅寸法Ｗ_１０よりも大きく、且つ、導体線接続部３０の外径寸法よりも大きい。

　端子拡張部４０の一方の端子拡張部４０Ａには、上述した孔部１１の開口部１１ａと、冷媒流路２の流入口２ａが形成されている。また、端子拡張部４０の他方の端子拡張部４０Ｂには、冷媒流路２の流出口２ｂが形成されている。これら流入口２ａ及び流出口２ｂは、端子接触部２０に対して後方を向いて開口している。流入口２ａ及び流出口２ｂは、導体線接続部３０の外径である半径Ｒよりも径方向外側に配置されている。

　流入口２ａ及び流出口２ｂには、チューブコネクタ１０１ａを介して冷却チューブ１０１が接続されている。冷却チューブ１０１は、端子本体部１０の後方に配置された導体線接続部３０と干渉することなく、流入口２ａ及び流出口２ｂから後方に延びている。冷却チューブ１０１は、例えば、ナイロンなどの樹脂製チューブから形成されており、曲げに対するある程度の弾性（反発力、復元力）と、可撓性、耐熱性を有している。

　上記構成の端子１によれば、内部に冷媒流路２が形成された端子本体部１０と、端子本体部１０から前方に突出した端子接触部２０と、を備え、端子本体部１０は、側方に突出した端子拡張部４０を備えており、端子拡張部４０に、冷却チューブ１０１が接続されるための冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが設けられ、冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが、端子接触部２０に対し後方を向いて開口している。そのため、これら流入口２ａ及び流出口２ｂに接続されて後方に延びる冷却チューブ１０１を、大きな曲げ半径で後方に配索することができる。これにより、冷却チューブ１０１との接続部分（例えば、端子１とチューブコネクタ１０１ａとの接続部分ないしチューブコネクタ１０１ａと冷却チューブ１０１との接続（継ぎ目）部分）にかかる負荷をほとんど無くし、冷媒漏れを抑制できる。また、冷却チューブ１０１に急峻な曲げ変形を与えずに、冷却チューブ１０１を端子１の後方へと配索することが可能となるので、冷却チューブ１０１が座屈変形して閉塞する不具合が抑制される。その結果、冷却チューブ１０１を径方向への張り出が小さくなるため、給電コネクタのケース内部の狭小スペースに容易に組み込むことができる。

　また、本実施形態では、端子本体部１０から側方に突出した端子拡張部４０を備え、端子拡張部４０に、冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが形成されているので、後方を向いて開口した流入口２ａ及び流出口２ｂを端子本体部１０に設け易くなる。

　また、本実施形態では、上記端子１において、端子本体部１０が、端子拡張部４０と一体で成形されている。この構成によれば、少なくとも冷媒流路２が形成される端子本体部１０と端子拡張部４０の境界Ｂ３に、継ぎ目ないし割れ目などが存在しないので、端子１の内部での冷媒漏れ及び電気抵抗の上昇を抑制できる。

　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

　図２は、第２実施形態に係る端子１の断面構成図である。図３は、第２実施形態に係る端子１の外観斜視図である。
　図２に示すように、第２実施形態では、端子１の最大幅寸法Ｗを小さくするべく、冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが、端子接触部２０に対し斜め後方を向いて開口している点で、上記実施形態と異なる。

　第２実施形態では、図３に示すように、端子本体部１０が、ブロック体の後方に円柱体を繋ぎ合わせたような形状を有する。端子拡張部４０は、端子本体部１０のブロック体を径方向外側に拡張した形状を有する。なお、端子本体部１０の最小幅部分と端子拡張部４０との境界Ｂ３は、図２に示すように、端子本体部１０の円柱体の径方向の最小幅寸法Ｗ_１０を基準とする。

　端子拡張部４０は、端子１の中心軸Ｏと平行な平面部４３と、平面部４３から後方に向かうに従って中心軸Ｏから離間する第１傾斜部４４と、第１傾斜部４４から後方に向かうに従って中心軸Ｏに近接する第２傾斜部４５と、を有している。図２に示す例では、平面部４３に対する第１傾斜部４４の角度（仰角）は、４５度以下、例えば３０度の鋭角である。また、第１傾斜部４４に対する第２傾斜部４５の角度（伏角）は、例えば９０度の直角である。つまり、端子拡張部４０は、側面視で略直角三角形状を有する。

　第２傾斜部４５には、冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが形成されている。つまり、流入口２ａ及び流出口２ｂは、中心軸Ｏに対して４５度以下、例えば３０度の鋭角（仰角）で形成されている。このように、流入口２ａ及び流出口２ｂが、中心軸Ｏに対して４５度以下で形成されていることで、端子１と冷却チューブ１０１の接続部分に加わる負荷が、より効果的に軽減される。なお、流入口２ａ及び流出口２ｂは、それぞれ斜め後方を向いて開口しているので、それらの延長線上には、導体線接続部３０は配置されていない。

　第２実施形態の冷媒流路２は、上述した径方向に延びる孔部１１と、流入口２ａから前方に向かって中心軸Ｏに近接するように延び、孔部１１の一端側と接続される第１傾斜孔部４１と、同じく流出口２ｂから前方に向かって中心軸Ｏに近接するように延び、孔部１１の他端側と接続される第２傾斜孔部４２と、によって形成されている。つまり、第２実施形態の冷媒流路２は、中心軸Ｏに対して斜めに延びる流路を含んでいる。

　上述した第２実施形態の端子１によれば、冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが、端子接触部２０に対して斜め後方を向いて開口している。そのため、これら流入口２ａ及び流出口２ｂに接続されて後方に延びる冷却チューブ１０１に発生する曲げを緩和できる。これにより、冷却チューブ１０１の曲げの復元力を低減して、冷却チューブ１０１との接続部分からの冷媒漏れを抑制できる。

　また、第２実施形態では、冷媒流路２の流入口２ａ及び流出口２ｂが、端子接触部２０に対し斜め後方を向いて開口している。そのため、図１に示す端子拡張部４０と比較して径方向の必要寸法が短くなり、端子１全体の最大幅寸法Ｗを小さくすることができる。これにより、端子１に、冷却チューブ１０１及び図示しない導体線が接続されたケーブル付き給電コネクタのコンパクト化が可能となる。また、端子１の母材を小さくすることができ、コスト低減が可能となる。

　図４は、第２実施形態の端子１を備えたケーブル付き給電コネクタ１００を示す図である。
　図４に示すケーブル付き給電コネクタ１００は、端子１と、ケーブル１０５と、ケース２００と、から構成されている。端子１とケーブル１０５とは互いに接続されており、電気自動車の充電口（インレット部分）に挿入可能なケース２００の内部に導入されている。ケーブル１０５は、給電対象へ電力供給するための導体線１０２と、導体線１０２を冷却するための冷却チューブ１０１とを内蔵している。ケーブル１０５には、例えば、日本国特許第６０７８１９８号公報に記載の給電ケーブルと同じ構成のケーブルを採用することができる。具体的には、ケーブル１０５は、複数（偶数本）の電力線１０３を内蔵しており、さらに、その電力線１０３には、冷却チューブ１０１及び導体線１０２が内蔵されている。電力線１０３の内部においては、冷却チューブ１０１を中心にして複数の導体線１０２が集合撚りされていている。これにより、冷却チューブ１０１を流れる冷媒液によって通電による導体線１０２の発熱を抑えることができる。ケーブル１０５内には、給電装置と電気自動車との間の通信に用いられる信号線が内蔵されていても良い。

　冷却チューブ１０１と導体線１０２とは、端子１の後方で分岐し、それぞれが端子１に接続されている。分岐した冷却チューブ１０１は、端子１の端子拡張部４０の流入口２ａおよび流出口２ｂに接続されている。また、分岐した導体線１０２は、導体線接続部３０の第１孔部３１に挿入され圧縮接続されている。なお、図示しないが、ケース２００には、＋端子用と－端子用に２本の端子１及び２本のケーブル１０５が設けられている。

　ケース２００は、端子１の端子接触部２０が配置される差込部２０１と、差込部２０１の後方に配置された把持部２０２と、把持部２０２の下方（差込部２０１の斜め後方）に配置されたケーブル導入部２０３と、を備えている。ケーブル１０５は、ケース２００の外部からケーブル導入部２０３を通してケース２００内に導入され端子１と接続されている。第２実施形態の端子１によれば、最大幅寸法Ｗが小さくなるので、ケース２００内部の占有率を少なくし、ケース２００の小型化ないし図示しない他の信号線の配線スペースを確保し易くすることができる。
　なお、上述した図４に示すケーブル付き給電コネクタ１００は、上述した第１実施形態の端子１を備えていてもよい。

　以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

　１…端子、２…冷媒流路、２ａ…流入口、２ｂ…流出口、１０…端子本体部、２０…端子接触部、３０…導体線接続部、４０…端子拡張部、１００…ケーブル付き給電コネクタ、１０１…冷却チューブ、１０２…導体線、１０３…電力線、１０５…ケーブル

Claims

　内部に冷媒流路が形成された端子本体部と、
　前記端子本体部から前方に突出した端子接触部と、を備え、
　前記端子本体部は、側方に突出した端子拡張部を備えており、
　前記端子拡張部は、前記端子本体部と一体で成形され、
　前記端子拡張部に、冷却チューブが接続されるための前記冷媒流路の流入口及び流出口が設けられ、
　前記冷媒流路の流入口及び流出口が、前記端子接触部に対し後方を向いて開口している、端子。
　前記冷媒流路は、金属性の内壁面を有する、請求項１に記載の端子。
　前記冷媒流路は、前記端子本体部と一体で成形されている、請求項２に記載の端子。
　前記冷媒流路の流入口及び流出口が、前記端子接触部に対し斜め後方を向いて開口している、請求項１～３のいずれか一項に記載の端子。
　導体線及び冷却チューブを内蔵したケーブル線と、
　前記導体線及び前記冷却チューブが接続された請求項１～４のいずれか一項に記載の端子と、を備える、ケーブル付き給電コネクタ。