JP4018619B2 - 大電流用水冷ケーブル端子 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器に対し給電するための水冷ケーブル端子、特に、大電流を供給するときに最適な水冷ケーブル端子に関するものである。

一般に、適宜の電気機器（電気炉、誘導加熱装置或いは電磁誘導装置など）に電源部より電源ケーブルを介在させて給電するが、例えば、電気機器に２０００Ａ以上の大電流を供給する場合には、電路スペースの縮小、配線費用の削減を目的に、導体からの発生熱を冷却・除去するためにケーブル自体を水冷構造にした水冷ケーブルが採用される。この水冷ケーブルの端子部は、通常、フランジ型或いは羽子板型の形状となっており、これを電気機器側の端子にボルト止め等の手段で接続している。図７に電気機器と水冷ケーブルの取付け状態を略示している。
従来の水冷ケーブル端子としては、例えば特許文献１及び特許文献２に示すものが知られているが、これらの特許文献においては、ケーブルホース嵌入部とは別体にした羽子板型端子部は、特に絶縁体で直接被覆されておらず、露出状態の充電部となっていた。これは、水冷ケーブルの取替えに際してケーブル端子の確実な取付け・取外しを可能にする必要性から、この端子部を直接絶縁体で被覆することができないという理由による。そこで、従来においては、電気機器の据付場所の環境条件や安全性の面から、この露出充電部をそのままの状態で使用できない場合には、端子部を絶縁体で覆う対策が採られていた。
特開平９−１６３５８１号公報 特開平１０−９４１５４号公報

上記のように露出充電部を絶縁体で覆う場合には、端子部を包囲する囲いを設け、その内部に樹脂類を充填して行う方法が一般的であるが、水冷ケーブルの端子は大きいため、包囲絶縁体の取付けのための広いスペースが必要となると共に、該絶縁体を形成するための比較的大掛かりな作業が不可欠となる。しかも、水冷ケーブルの交換時には、この絶縁体覆いを一旦取り除き、ケーブル取替え後に再度端子部を被覆する面倒な作業が必要となる。
本発明は、このような従来の水冷ケーブル端子部の問題点を解消することを課題とするもので、露出充電部が存在せず、過大な絶縁体覆いを必要としない簡潔な構造であって、水冷ケーブルの取り替えも容易な大電流用水冷ケーブル端子構造を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）内部後端寄りに水冷電線が嵌入される水冷電線嵌入部が設けられた筒状の端子本体と、端子本体の先端面から軸方向に延びるとともに雄ねじが外周面に切られており、端子本体より小径のねじ込み部とからなり、前記端子本体の前部と前記ねじ込み部とを冷却水孔が貫通する水冷ケーブル側端子、および後端寄り内部に前記雄ねじと螺合する雌ねじが切られており、前記冷却水孔と連通する中心孔を有し、前端寄り外周面が絶縁体で被覆され、中心孔の前部に電気機器の中空水冷導体が嵌入される筒状の電気機器側端子を備えた水冷ケーブル端子構造であって、
前記端子本体の外周面に本体後端から軸方向に延びる複数の切り欠き部が周方向に間隔をおいて設けられており、前記冷却水孔の後端部と切り欠き部の先端部とが連通孔を介して連通し、前記端子本体の外径と電気機器側端子の後端部の外径がほぼ等しく、前記端子本体の前端面と電気機器側端子の後端面とが前記雄ねじと雌ねじとの螺合により密着するようにして水冷ケーブル側端子と電気機器側端子とが結合され、前記電気機器側端子の先端部が前記絶縁体を介して電気機器の外壁に取り付けられ、電気機器側端子の電気機器から突出する部分と前記水冷ケーブル側端子の全体を被覆する絶縁ホースがスライド可能に設けられていることを特徴とする水冷ケーブル端子構造。
（２）内部後端寄りに水冷電線が嵌入される水冷電線嵌入部が設けられた筒状の端子本体と、端子本体の先端面から軸方向に延びるとともに、雄ねじが外周面に切られており、端子本体より小径のねじ込み部とからなり、前記端子本体の前部と前記ねじ込み部とを冷却水孔が貫通する水冷ケーブル側端子、および後端寄り内部に前記雄ねじと螺合する雌ねじが切られており、前記冷却水孔と連通する中心孔を有し、複数の中空水冷導体を有するヘッダーが前端に設けられており、前端寄り外周面が絶縁体で被覆された筒状の電気機器側端子を備えた水冷ケーブル端子構造であって、
前記端子本体の外周面に本体後端から軸方向に延びる複数の冷却水バイパスが周方向に間隔をおいて設けられており、前記冷却水孔の後端部と冷却水バイパスの先端部とが連通孔を介して連通し、前記端子本体の外径と電気機器側端子の後端部の外径がほぼ等しく、前記端子本体の前端面と電気機器側端子の後端面とが前記雄ねじと雌ねじとの螺合により密接するようにして水冷ケーブル側端子と電気機器側端子とが結合され、前記電気機器側端子の先端部が前記絶縁体を介して電気機器の外壁に取り付けられ、電気機器側端子の電気機器から突出する部分と前記水冷ケーブル側端子の全体を被覆する絶縁ホースがスライド可能に設けられていることを特徴とする水冷ケーブル端子構造。
（３）電気機器側端子と水冷ケーブル側端子の接合面と、両端子を包囲被覆した絶縁ホースを、前記接合面を挟んだ両側位置でホースバンドにて径方向に締め付け固定したことを特徴とする（１）又は（２）に記載の水冷ケーブル端子構造。

本発明の水冷ケーブル端子構造によれば、従来問題となっていた露出充電部が存在しない構造としたことから、端子部全体を絶縁体で被覆する必要が無くなり、そのための広いスペースや面倒な被覆作業自体が不要となる。また、絶縁体被覆の必要性が無くなる結果、水冷ケーブルの取替えも容易となる利点もある。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、大電流用水冷ケーブルのなかで冷却水量が比較的少なめ（２０〜４０リットル／分）のケーブルに適用するに適した水冷ケーブル側端子の一例を示し、図２は、該水冷ケーブル側端子と組み合せる電気機器側端子の例であり、図３は、これらの水冷ケーブル側端子および電気機器側端子を組合せて形成したケーブル端子部の電気機器への取付け状態を示すものであり、図７における水冷ケーブル端子のａ部を示している。

図１（ａ）（ｂ）に示す水冷ケーブル側端子１は、中空の端子本体２とその一端に一体的に突設される本体よりも径小のねじ込み部３とからなる。端子本体２およびねじ込み部３の中心軸方向には、端子本体側を大径とした冷却水孔４が形成され、ねじ込み部３の外周には雄ねじ３ａが設けられている。また、端子本体２の外周には、図１（ｂ）に示すように、他端から軸方向に切り欠き部５が設けられている。該切り欠き部５は端子本体２の円周方向に等角に４箇所設けられており、切り欠き部５の本体内の一端は半径方向に穿設した連通孔６に続いている。更に、端子本体２のねじ込み部３と反対側の中空部は水冷電線を嵌入する水冷電線嵌入部１８となっており、隔壁１０により該水冷ケーブル嵌入部１８と冷却水の水路とが分けられている。隔壁１０は端子本体２と同一材質である。

一方、図２（ａ）（ｂ）に示す電気機器側端子７は、中空状に形成され、中心軸方向に冷却水の通る中心孔８を有し、該中心孔８には雌ねじ部９が刻設され、前述の水冷ケーブル側端子本体２のねじ込み部３に刻設されている雄ねじ部３ａに螺合するようになっている。電気機器側端子７の一端（図では左端）面は、端子本体側に当接される。他端側寄りの外周には絶縁体１１(絶縁テープ或いは絶縁シート)を被覆(巻き付け)するため僅かに外径を絞っている。

図１および図２に示す水冷ケーブル側端子と電気機器側端子を組合せて所望の電気機器へ装着して水冷ケーブルを取り付ける場合を図３にて説明する。まず、電気機器１２の所定位置に、図２に示す絶縁体１１を被覆した電気機器側端子７をその一部を突出させた状態で取付ける。該電気機器側端子７には電気機器の中空水冷導体１３が装着される。次に、水冷ケーブル側端子１の本体２における先端にあるねじ込み部３の雄ねじ３ａを、電気機器側端子７の雌ねじ９にねじ込むことで両端子を接続する。両端子は端面相互が密着する程度に締め付けられ、両者の電気的接続は、ねじ部での螺合および端面相互の接合により確実に果たされる。
両端子の接合が完了した後、水冷ケーブル側端子１の外周に保持されていた絶縁ホース１５を矢印方向（図面の右方）に、電気機器側端子７を覆うとともに電気機器１２に絶縁ホースの先端が当接するまでスライドさせる。絶縁ホース１５のスライド装着が終了したならば、ホースバンド１６にて両端子の接合面の両側を固定する。該ホースバンド１６による締め付けにより、後述する冷却水の漏洩防止とねじ接合部の廻り止めの効果を発揮させる。なお、１７は水冷ケーブル側端子１の他端側中心部に取付ける水冷電線、１８は前記水冷電線１７を嵌入する水冷電線嵌入部である。

図３に示す水冷ケーブル側端子部においては、絶縁ホース１５内を流動してくる冷却水は、水冷ケーブル側端子１の切り欠き部５から連通孔６を通って中心部の冷却水孔４に至り、電気機器側端子７の中心孔８を通って中空水冷導体１３内に導入される。この例では例えば、電圧１１００Ｖ、電流２５００Ａ、冷却水量２０リットル／分という仕様で使用したが、電気的な接続、冷却水の漏れ防止、及び水冷ケーブルの取替え等において全く問題は無く、充分目的を達成できた。

図４〜図６は、本発明の他の実施形態例を示すもので、大電流用水冷ケーブルのなかで冷却水量の多いケーブルに適用するに適したケーブル側端子構造の例である。この例における端子本体２２とその一端側のねじ込み部２３からなる水冷ケーブル側端子２１の基本的な構造は、図４（ａ）（ｂ）に示す如く、図１のものとほぼ同一であるが、その軸方向中心に形成した冷却水孔２４は、図１における冷却水孔４よりも口径（水路断面積）を大とし、約３倍以上の冷却水を流すことができるようにしていることと、断面構造において外周を直接切り欠かれておらず、軸方向に連通孔２４ｂまで貫通する冷却水バイパス２４ａとなっている点で異なっている。冷却水バイパス２４ａは連通孔２４ｂを経て冷却水孔２４に通じている。図４において、２３ａは雄ねじ、３５は水冷電線嵌入部である。
前記水冷ケーブル側端子２１の先端のねじ込み部に螺合する雌ねじ２７を有する電気機器側端子２５は、図５（ａ）（ｂ）に示す如く、図２のものとほとんど同一であり、中心軸方向に水路断面積を大とした中心孔２６を有し、外周の一部に絶縁体２８を被覆すると共に、機器側の一端部に大冷却水量に対応するためのヘッダー３０を備えている。

水冷ケーブル側端子及び電気機器側端子を組合せて、所望の電気機器へ装着して水冷ケーブルを取り付ける場合を図６に示すが、その操作は図３の場合と同様である。水冷ケーブル側端子２１及び電気機器側端子２５のねじ込みによる接合が完了した後、水冷ケーブル側端子２１の外周に保持されていた絶縁ホース３３を矢印方向（図面の右方）に、電気機器側端子２５を覆うとともに電気機器２９に絶縁ホースの先端が当接するまでスライドさせる。絶縁ホース３３のスライド装着が終了したなら、ホースバンド３２にて両端子の接合面の両側を径方向に固定する。
冷却水の流動は、水冷ケーブル側端子２１の水路２４を経て電気機器側端子２５の中心孔２６を通ってヘッダー３０に入る。ヘッダー３０に入った冷却水は中空水冷導体３１内に導入され、冷却機能を果たす。この例では例えば、電圧１１００Ｖ、電流３５００Ａ、冷却水量１６０リットル／分という仕様で使用したが、電気的な接続、冷却水の漏れ防止、及び水冷ケーブルの取替え等において全く問題は無く、充分目的を達成できた。

大電流用水冷ケーブルのなかで冷却水量が比較的少ないケーブルに適用するに適したケーブル側端子の一例を示し、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面、（ｂ）は側面図である。 図１に示す水冷ケーブル側端子に組み合せる電気機器側端子の一例を示し、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面、（ｂ）は側面図である。 図１及び図２に示す水冷ケーブル側端子及び電気機器側端子を組合せ密着させて水冷ケーブル端子として使用する状態を示す断面図である。 大電流用水冷ケーブルのなかで冷却水量の多い水冷ケーブル端子の一例を示し、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面、（ｂ）は側面図である。 図４に示す水冷ケーブル側端子に組み合せる電気機器側端子の一例を示し、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面、（ｂ）は側面図である。 図４及び図５に示す水冷ケーブル側端子及び電気機器側端子を組合せ密着させて水冷ケーブル端子として使用する状態を示す断面図である。 電気機器と水冷ケーブルの取付け状態を略示した全体図である。

符号の説明

１、２１ 水冷ケーブル側端子
２、２２ 端子本体
３、２３ ねじ込み部
３ａ、２３ａ 雄ねじ
４、２４ 冷却水孔
５ 切り欠き孔
６、２４b 連通孔
７、２５ 電気機器側端子
８、２６ 中心孔
９、２７ 雌ねじ
１０ 隔壁
１１、２８ 絶縁体
１２、２９ 電気機器
１３、３１ 中空水冷導体
１５、３３ 絶縁ホース
１６、３２ ホースバンド
１７、３４ 電線
１８、３５ 水冷電線嵌入部
２４a 冷却水バイパス
３０ ヘッダー

Claims (3)

1. 内部後端寄りに水冷電線が嵌入される水冷電線嵌入部が設けられた筒状の端子本体と、端子本体の先端面から軸方向に延びるとともに雄ねじが外周面に切られており、端子本体より小径のねじ込み部とからなり、前記端子本体の前部と前記ねじ込み部とを冷却水孔が貫通する水冷ケーブル側端子、および後端寄り内部に前記雄ねじと螺合する雌ねじが切られており、前記冷却水孔と連通する中心孔を有し、前端寄り外周面が絶縁体で被覆され、中心孔の前部に電気機器の中空水冷導体が嵌入される筒状の電気機器側端子を備えた水冷ケーブル端子構造であって、
   前記端子本体の外周面に本体後端から軸方向に延びる複数の切り欠き部が周方向に間隔をおいて設けられており、前記冷却水孔の後端部と切り欠き部の先端部とが連通孔を介して連通し、前記端子本体の外径と電気機器側端子の後端部の外径がほぼ等しく、前記端子本体の前端面と電気機器側端子の後端面とが前記雄ねじと雌ねじとの螺合により密着するようにして水冷ケーブル側端子と電気機器側端子とが結合され、前記電気機器側端子の先端部が前記絶縁体を介して電気機器の外壁に取り付けられ、電気機器側端子の電気機器から突出する部分と前記水冷ケーブル側端子の全体を被覆する絶縁ホースがスライド可能に設けられていることを特徴とする水冷ケーブル端子構造。
2. 内部後端寄りに水冷電線が嵌入される水冷電線嵌入部が設けられた筒状の端子本体と、端子本体の先端面から軸方向に延びるとともに、雄ねじが外周面に切られており、端子本体より小径のねじ込み部とからなり、前記端子本体の前部と前記ねじ込み部とを冷却水孔が貫通する水冷ケーブル側端子、および後端寄り内部に前記雄ねじと螺合する雌ねじが切られており、前記冷却水孔と連通する中心孔を有し、複数の中空水冷導体を有するヘッダーが前端に設けられており、前端寄り外周面が絶縁体で被覆された筒状の電気機器側端子を備えた水冷ケーブル端子構造であって、
   前記端子本体の外周面に本体後端から軸方向に延びる複数の冷却水バイパスが周方向に間隔をおいて設けられており、前記冷却水孔の後端部と冷却水バイパスの先端部とが連通孔を介して連通し、前記端子本体の外径と電気機器側端子の後端部の外径がほぼ等しく、前記端子本体の前端面と電気機器側端子の後端面とが前記雄ねじと雌ねじとの螺合により密接するようにして水冷ケーブル側端子と電気機器側端子とが結合され、前記電気機器側端子の先端部が前記絶縁体を介して電気機器の外壁に取り付けられ、電気機器側端子の電気機器から突出する部分と前記水冷ケーブル側端子の全体を被覆する絶縁ホースがスライド可能に設けられていることを特徴とする水冷ケーブル端子構造。
3. 電気機器側端子と水冷ケーブル側端子の接合面と、両端子を包囲被覆した絶縁ホースを、前記接合面を挟んだ両側位置でホースバンドにて径方向に締め付け固定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の水冷ケーブル端子構造。

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