(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年では電気自動車などの普及に伴い、この種の冷却ケーブルが、電気自動車用の給電ケーブルなど、ケーブル全体に可撓性が要求される用途に用いられる場合がある。この場合、ケーブル全体に可撓性を持たせるために、冷却管を樹脂などの比較的柔らかい材質によって形成することが求められる。
ここで、冷却管を比較的柔らかい材質によって形成する場合、特許文献1のように金属によって冷却管を形成する場合と比較して、冷却管の劣化を抑制して可撓性などの機械的特性を維持しながら冷却ケーブルを製造することが容易ではなかった。
【0005】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、冷却管の劣化が抑制され、冷却管の機械的特性を維持することが可能な冷却管内蔵電力線の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明の第1態様に係る冷却管内蔵電力線の製造方法は、可撓性を有する樹脂製の冷却管と、前記冷却管を囲繞する導電体と、前記導電体を囲繞する絶縁体と、を備える冷却管内蔵電力線の製造方法であって、前記導電体を囲繞した
、前記絶縁体
となる材料を加熱する加熱工程を有し、前記絶縁体
となる前記材料を加熱する温度が、前記冷却管の融点または熱分解温度よりも低い。
【0007】
上記態様によれば、絶縁体を加熱する加熱工程における温度が、冷却管の融点または熱分解温度よりも低いため、絶縁体に加えられた熱が導電体を介して冷却管に伝わったとしても、この冷却管が溶融または熱分解により分子組成が変化し劣化が進んでしてしまうのを防止することができる。これにより、絶縁体および導電体の内側に冷却管を配置して絶縁体を加熱する工程を行ったとしても、冷却管の劣化が抑制され機械的特性を維持することができる。
【0008】
また、前記導電体は、複数の導体線が前記冷却管に巻き付けられて形成されてもよい。
【0009】
この場合、複数の導体線が冷却管に巻き付けられることで導電体が形成されているため、冷却管の周囲に偏りなく導電体を配設することができる。これにより、この導電体を囲繞した絶縁体を加熱する加熱工程において、絶縁体に加えられた熱が導電体を介して均等に冷却管に伝わり、加熱により軟化した冷却管が偏った断面形状に変形してしまうのを抑制することができる。
【0010】
また、前記導電体は、前記冷却管と略同等の外径を有する6本の導体線が、前記冷却管に巻き付けられて形成されてもよい。
【0011】
この場合、横断面視において、隣り合う導体線同士が互いに接触することとなる。これにより、冷却管の周囲に導体線を巻き付ける際に、この導体線に張力が作用したとしても、この張力の一部が隣り合う導体線同士によって互いに受け止められる。従って、導体線に作用する張力を起因とした、この導体線が冷却管に押し付けられる力が緩和され、軟化した冷却管が変形してしまうのを抑制することができる。
【0012】
また、上記態様に係る製造方法は、前記加熱工程の前に、前記導電体の周囲に押さえ巻きテープを巻き付ける工程を有してもよい。
【0013】
この場合、押さえ巻きテープによって、冷却管に巻き付けられた導体線の姿勢を安定させることができるため、姿勢を安定させるために導体線に作用させる張力を小さくすることができる。これにより、例えば強い張力によって導体線が冷却管に強く押し付けられ、加熱により軟化した冷却管が変形してしまうのを抑制することができる。
【0014】
また、前記絶縁体はゴム材料により形成され、前記加熱工程における前記ゴム材料の架橋温度が、前記冷却管の融点または熱分解温度より低くてもよい。
【0015】
この場合、絶縁体が弾性を有するゴム材料により形成されるため、冷却管内蔵電力線が曲げられた際にこの絶縁体が柔軟に弾性変形する。これにより、例えばこの冷却管内蔵電力線を備える給電ケーブルが不使用時に巻かれて収容されることで繰り返し曲げられたとしても、この繰り返しの曲げによって絶縁体が劣化するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の上記態様によれば、冷却管の劣化が抑制され、機械的特性を維持することが可能な冷却管内蔵電力線の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本実施形態に係る冷却管内蔵電力線を備えた給電ケーブルの構成を、
図1、
図2を参照しながら説明する。
図1に示すように、給電ケーブル1は、複数の電力線10(冷却管内蔵電力線)と、介在物2と、複数の信号線3と、シース4と、を備えている。本実施形態では、給電ケーブル1は電力線10を2本(偶数個)備えている。
給電ケーブル1は、例えば電気自動車用バッテリーを急速充電可能なCHAdeMO規格に準拠した給電ケーブルである。給電ケーブル1の使用時には、例えば250A程度の大電流が電力線10内を流れる。給電ケーブル1の使用時には、シース4の表面に使用者が直接触れる場合があるため、シース4表面の温度を所定の範囲内に抑える必要がある。
また、給電ケーブル1は、不使用時には部分的に巻かれるなどして収容される場合がある。このため、給電ケーブル1全体に、摩擦に対する耐久性、曲げに対する耐久性、および可撓性などが求められる。
【0019】
ここで本実施形態では、給電ケーブル1の中心軸線Oに沿う方向を長手方向という。また、中心軸線Oに直交する断面における横断面視において、中心軸線Oに直交する方向を径方向といい、中心軸線O周りに周回する方向を周方向という。
【0020】
複数の電力線10および複数の信号線3は、横断面視において、給電ケーブル1の中心軸線Oを通る直線に対して線対称な位置に配設されている。複数の信号線3は、横断面視において、中心軸線Oを回避した位置に配設されている。各電力線10および各信号線3は、中心軸線Oを中心として撚り合わされた状態でシース4内に収容されている。
シース4は、各電力線10および各信号線3を、介在物2と一体に被覆している。シース4としては、例えばクロロプレンゴムを用いることができる。
【0021】
介在物2は、電力線10および信号線3の周囲に配設されている。介在物2は、電力線10および信号線3をシース4で被覆する際に、これらの内容物の形を円柱状に整えるために用いられる。また、介在物2は、例えば給電ケーブル1が車体に踏まれるなどした場合に、電力線10や信号線3が破損しないように保護する緩衝材として機能する。
信号線3は、充電器と電気自動車などの給電対象物(以下、単に給電対象物という)との間の通信に用いられる。その他、コネクタのロック機構の制御、給電時に点灯するLEDの電源線、コネクタが温度センサーを備えている場合はその信号線として用いられる。さらには、信号線3の一部が給電対象物への補助給電線として使用される場合もある。
【0022】
電力線10は、冷却管11と、導電体12と、絶縁体13と、押さえ巻きテープ14と、を有する。複数の電力線10は、横断面視において、シース4内に間隔をあけて配設されている。複数の電力線10同士の間には、介在物2が充填されている。
冷却管11は、電力線10の中心部に配設されている。冷却管11には樹脂製の冷却管が用いられ、例えばナイロン12からなるチューブを用いることができる。ナイロン12は、耐熱性や絶縁性に優れているため、通電により発熱する導電体12に接触する冷却管11の材質として適している。また、ナイロン12は可撓性や機械強度にも優れているため、可撓性や耐久性が求められる給電ケーブル1内の材質として適している。なお、冷却管11の材質としてはナイロン12(融点:176℃)の他、例えばシリコーン樹脂(熱分解温度:約500℃)、フッ素樹脂(融点:327℃、熱分解温度:約390℃)、ポリウレタン(熱分解温度:90〜130℃)、ポリオレフィン(融点:90〜170℃)などの他の材質を適宜用いてもよい。
【0023】
冷却管11の内部には、液体冷媒、エアー、水、油などの冷媒が充填されている。冷却管11内の冷媒は、不図示の循環装置によって流動する。本実施形態の冷却管11の寸法は、外径が3.2mm、内径が1.6mmとなっている。このように内径が小さい冷却管11内を流動させるため、冷媒としては低粘度のものが適している。また、給電ケーブル1は寒冷地で用いられる場合もあるため、不凍液である冷媒が適している。なお、冷却管11の寸法および冷媒の性質は上記に限定されず、適宜変更してもよい。
【0024】
導電体12は、冷却管11を囲繞している。導電体12は、複数の導体線12bが冷却管11を中心として集合撚りされて形成されている。各導体線12bの外径は、冷却管11の外径と略同等となっている。本実施形態における導電体12は、34本の素線12aを束ねて撚った導体線12bを6本、冷却管11の周囲に螺旋状に巻きつけることで形成されている。これにより、導電体12は、冷却管11の周囲に偏りなく配設されている。また、横断面視において隣り合う導体線12b同士は、互いに接触している。
【0025】
導体線12bを構成する各素線12aとしては、例えばすずメッキ軟銅線を用いることができる。本実施形態における導電体12には、例えば250Aの直流電流が流れる。なお、冷却管11の周囲に配設する導体線12bの数や、導体線12bを構成する各素線12aの数および材質は適宜変更することができる。
【0026】
押さえ巻きテープ14は、導電体12を覆っている。押さえ巻きテープ14は、冷却管11に巻き付けられた各導体線12bの姿勢を安定させている。押さえ巻きテープ14としては、例えば紙などの薄いシート材を用いることができる。
【0027】
絶縁体13は、導電体12を、押さえ巻きテープ14とともに被覆(囲繞)している。絶縁体13の材質としては、ゴム材料および樹脂材料などを用いることができる。ゴム材料としては、例えばエチレンプロピレンゴム(EPゴム)を用いてもよい。樹脂材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱収縮性チューブなどを用いてもよい。なお、上記した材質以外の材質を適宜用いて絶縁体13を形成してもよい。
【0028】
図2は、給電ケーブル1を備えたコネクタ付給電ケーブル30を、中心軸線Oに沿って切断した縦断面図である。
図2に示すように、コネクタ付給電ケーブル30は、給電ケーブル1と、給電ケーブル1の一方の端部に配設された給電コネクタ(以下、単にコネクタ20という)と、を備えている。コネクタ20は、給電対象物に接続される。
【0029】
図2に示すように、2本の電力線10内の冷却管11は、給電ケーブル1の一方の端部において、接続管11aにより互いに接続されている。接続管11aの両端部は、2本の冷却管11の端部に、それぞれ外嵌されている。これにより、各冷却管11と接続管11aとの接続部がシールされている。
また、給電ケーブル1の他方の端部において、各冷却管11は、冷媒を循環させる機能を備えた不図示の充電器に接続されている。これにより、各冷却管11内は冷媒の往路若しくは復路となり、給電ケーブル1内および接続管11a内を冷媒が循環する。なお、
図2では給電ケーブル1と先述の充電器との接続部の図示を省略している。
【0030】
図2に示すように、コネクタ20は、ケース21と、複数のコネクタ端子22と、を備えている。給電ケーブル1の一方の端部は、ケース21内に収容されている。各電力線10内の導電体12はそれぞれ、各コネクタ端子22と電気的に接続される。各電力線10内の冷却管11は、ケース21内において、前述した接続管11aによって互いに接続されている。これにより、冷媒がケース21内も通過するため、ケース21の温度上昇も抑制することができる。
【0031】
図2に示すように、コネクタ20は、給電対象物が備える接続部40に接続される。接続部40は、インレット41と、複数のインレット端子42と、を備える。インレット端子42は、給電対象物のバッテリーなどに電気的に接続されている。コネクタ20が接続部40に挿入されると、コネクタ端子22よびインレット端子42が電気的に接続される。これにより、充電器が出力した電力が、電力線10の導電体12、コネクタ端子22、およびインレット端子42を介して給電対象物に入力され、この給電対象物に給電することができる。
【0032】
給電ケーブル1が給電対象物に接続されて給電が開始されると、2本の導電体12がそれぞれ発熱する。この導電体12の内側には冷却管11が配設されており、冷却管11内を冷媒が流動するため、導電体12は内側から冷却される。
【0033】
次に、以上のように構成された電力線10および給電ケーブル1の製造方法について説明する。
【0034】
まず、1本の冷却管11の周囲に、6本の導体線12bを螺旋状に巻き付ける。これにより、導電体12が形成される。このとき、冷却管11の周囲に偏りなく各導体線12bを配置するため、導体線12bには姿勢を保持するための張力が作用する。
次に、冷却管11に巻き付けられた各導体線12bの周囲に、押さえ巻きテープ14を巻き付ける。これにより、例えば導体線12bに作用させる張力が小さい場合であっても、冷却管11に巻き付けられた各導体線12bの姿勢を維持することができる。
【0035】
次に、冷却管11、導電体12、および押さえ巻きテープ14を、絶縁体13で被覆する。例えば絶縁体13としてゴム材料を用いる場合には、各部材11、12、14の周囲に、このゴム材料を円筒状に押出成形し、加熱して架橋する(加熱工程)。このとき、架橋温度は冷却管11の融点よりも低い温度とする。例えば、冷却管11としてナイロン12を用いた場合には、ナイロン12の融点が約176℃であるため、176℃よりも低い温度で絶縁体13を加熱する。以上の工程によって、冷却管11を内蔵した電力線10が製造される。
【0036】
次に、このようにして作成された複数の電力線10を、介在物2および複数の信号線3とともにシース4内に収容する。この際、複数の電力線10および複数の信号線3は、互いに撚り合わされた状態にされる。以上の工程により、給電ケーブル1が製造される。
また、この給電ケーブル1の一方の端部において、各冷却管11の端部同士を接続管11aで接続し、コネクタ20内に収容することで、コネクタ付給電ケーブル30が製造される。
【0037】
以上説明したように、本実施形態の給電ケーブル1の製造方法によれば、絶縁体13を加熱する加熱工程における温度が、冷却管11の融点よりも低い。これにより、絶縁体13に加えられた熱が導電体12を介して冷却管11に伝わったとしても、この冷却管11が溶融または熱分解により分子組成が変化して劣化が進み、曲げ、伸び、可撓性等の機械的特性が変化することを防止することができる。また、冷却管11が溶融または熱分解によって変形してしまうのを防止することができる。従って、絶縁体13および導電体12の内側に冷却管11を配置して絶縁体13を加熱する工程を行ったとしても、冷却管11の劣化が抑制され、機械的特性や形状を維持することができる。
【0038】
また、複数の導体線12bが冷却管11に巻き付けられることで導電体12が形成されているため、冷却管11の周囲に偏りなく導電体12を配設することができる。これにより、導電体12の全体を冷却管11によって均一に冷却することが可能となり、電力線10内および給電ケーブル1内外の温度むらを確実に抑制することができる。また、このように冷却管11の周囲に偏りなく導電体12を配設することで、この導電体12を囲繞した絶縁体13を加熱する加熱工程において、絶縁体13に加えられた熱が導電体12を介して均等に冷却管11に伝わるため、加熱により軟化した冷却管11が偏った断面形状に変形してしまうのを抑制することができる。さらに、冷却管11の周囲に偏りなく導電体12を配設することで、絶縁体13を加熱する加熱工程において導電体12が偏って熱膨張するのが抑えられ、加熱により軟化した冷却管11が偏った断面形状に変形してしまうのを抑制することも可能となる。
【0039】
また、複数の導体線12bを冷却管11に巻き付けて導電体12を形成する際、導体線12bの姿勢を維持するために、導体線12bにある程度の張力を作用させる場合がある。また、この張力の一部は、導体線12bを冷却管11に押し付ける押し付け力として作用する。このため、絶縁体13を加熱する加熱工程において、熱せられた導体線12bが冷却管11の外周面に押し付けられることで、この外周面に押し付け跡がつくおそれがある。冷却管11の外周面に押し付け跡が付くと、冷却管11と接続管11aとの接続部のシール性が低下し、この接続部から冷媒が漏れるおそれがある。そこで、本実施形態のように、加熱工程における温度を冷却管11の融点よりも低い温度とすることで、このような冷媒の漏れの発生を抑えつつ、上記したように、冷却管11の周囲に偏りなく導電体12を配設することが可能となる。
【0040】
また、冷却管11と略同等の外径を有する6本の導体線12bが冷却管11に巻き付けられることで導電体12が形成されているため、横断面視において、隣り合う導体線12b同士が互いに接触することとなる。これにより、冷却管11の周囲に導体線12bを巻き付ける際に、この導体線12bに張力を作用させたとしても、この張力の一部が隣り合う導体線12b同士によって互いに受け止められることで、導体線12bの冷却管11への押し付け力を小さくすることができる。従って、加熱工程において熱せられた導体線12bが冷却管11に押し付けられたとしても、軟化した冷却管11が変形したり、冷却管11の外周面に導体線12bの押し付け跡がついたりするのを抑止することができる。
【0041】
また、加熱工程の前に、押さえ巻きテープ14を導体線12bの周囲に巻き付けることで、導体線12bに作用させる張力を小さくしたとしても、導体線12bの姿勢を安定させることができる。これにより、導体線12bに作用する大きな張力によって導体線12bが冷却管11に強く押し付けられ、加熱により軟化した冷却管11が変形したり、冷却管11の外周面に導体線12bの押し付け跡がついたりするのを抑止することができる。
【0042】
また、絶縁体13が弾性を有するゴム材料により形成されるため、電力線10が曲げられた際に、この絶縁体13が柔軟に弾性変形する。これにより、例えば給電ケーブル1が不使用時に巻かれて収容されることで繰り返し曲げられたとしても、この繰り返しの曲げによって絶縁体13が劣化するのを防ぐことができる。
【実施例】
【0043】
以下、具体的な実施例によって、上記実施形態を説明する。なお、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
【0044】
冷却管11として、外径が4.0mm、内径が2.5mmのナイロン12(融点は176℃)のチューブを用いた。導電体12として、すずメッキ軟銅線からなる素線12aを集合撚りした導体線12bを10本、冷却管11を中心として集合撚りさせたものを用いた。各導体線12bを構成する素線12aの数は21本であり、各素線12aの直径はφ0.31mmである。絶縁体13として、EPゴムを用いた。冷却管11および導電体12の周囲に、絶縁体13となるEPゴムを円筒状に押し出し成形した後、このEPゴムを150℃の蒸気で加硫した。すなわち、加熱工程における温度(架橋温度)を、冷却管11の融点である176℃よりも低い150℃とした。以上の条件では、冷却管11を所望の形状に維持したまま、電力線10内に配置することができた。これに対して、架橋温度を200℃とすると、冷媒の流通が阻害される程度の冷却管11の変形が確認された。
【0045】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【0046】
例えば、前記実施形態では、絶縁体13としてゴム材料を用いる場合について説明したが、これに限らず、樹脂などを用いて絶縁体13を形成してもよい。例えば熱収縮性チューブを絶縁体13として用いた場合には、この熱収縮性チューブを加熱する際の温度を冷却管11の融点以下とすることで、上記した作用効果を得ることができる。また、その他の材質を用いて絶縁体13を形成する場合も同様である。
【0047】
また、前記実施形態では、冷却管11の材質としてナイロン12を用いる場合について説明したが、他の材質を適宜用いて冷却管11を形成してもよい。また、温度が上昇した際に、溶融する前に熱分解する材質を用いて冷却管11を形成する場合には、加熱工程における温度(または架橋温度)を冷却管11の熱分解温度以下とすることで、上記した作用効果を得ることができる。
【0048】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【解決手段】可撓性を有する樹脂製の冷却管11と、冷却管11を囲繞する導電体12と、導電体12を囲繞する絶縁体13と、を有する冷却管内蔵電力線10の製造方法であって、導電体12を囲繞した絶縁体13を加熱する加熱工程を有し、絶縁体13を加熱する温度が、冷却管11の融点または熱分解温度よりも低い、冷却管内蔵電力線10の製造方法。