| 【発明の名称】 |
充電用コネクタ |
| 【発明者】 |
【氏名】渡辺 邦彦
【住所又は居所】三重県四日市市西末広町１番１４号 住友電装株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】コネクタの大型化を回避しつつ、光情報伝達の信頼性向上を図る。
【解決手段】二次コイル２２の後方に、充電情報伝達のための発光素子３０と受光素子３１を配置し、その素子３０，３１と嵌合面２３Ｆとの間に導光路２４を設けた。充電用コネクタ１０（相手側コネクタ）との間における充電情報伝達用の光の授受に際しては、その光が導光路２４内を誘導されることにより、光の授受が嵌合面２３Ｆにおいて確実に行われるため、光が拡散する虞はない。嵌合面２３Ｆに導光路２４を臨ませているので、素子を嵌合面に臨ませるものに比べると、嵌合面２３Ｆの面積が小さくて済み、受電用コネクタ２０の小型化が実現されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 コイルの電磁誘導により充電装置から電動車両の蓄電装置への充電を行うために用いられ、相手側コネクタと対向する嵌合面に前記コイルを臨ませるとともに、前記相手側コネクタとの間における充電情報伝達用の光の授受を、前記嵌合面において行うようにしたものにおいて、前記コイルの後方に、充電情報伝達のための発光用及び／又は受光用の素子を配置するとともに、その素子と前記嵌合面との間に導光路を設けたことを特徴とする充電用コネクタ。
【請求項２】 前記導光路の表面に不透光性の被膜を設けたことを特徴とする請求項１記載の充電用コネクタ。
【請求項３】 前記導光路が前記コイルを収容するコイルケースの一部を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充電用コネクタ。
【請求項４】 前記導光路は発光用及び受光用として２本設けられ、前記コイルケースのうち前記コイルの周面に沿った筒部は、周方向に間隔を空けた２本の導光路と、この２本の導光路の間に介在する２つの円弧状部とによって構成されているものであって、前記導光路における前記円弧状部との境界面には、不透光性の隔膜が設けられていることを特徴とする請求項３記載の充電用コネクタ。
【請求項５】 前記導光路は発光用及び受光用として２本設けられ、前記コイルケースのうち前記コイルの周面に沿った筒部は、周方向に間隔を空けた２本の導光路と、この２本の導光路の間に介在する２つの透光性樹脂からなる円弧状部とによって構成されているものであって、前記円弧状部の透光性樹脂内には不透光性の粉末体が混在されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の充電用コネクタ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両の充電用コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電動車両の充電を行うための充電用コネクタとして、従来、特開２０００−５０５１１に開示されているものがある。これは、充電装置側に設けた充電用コネクタと電動車両の蓄電装置に接続した受電用コネクタとを嵌合させ、双方のコネクタに設けたコイルによる電磁誘導により充電用コネクタから受電用コネクタへ送電するようにしたものである。
【０００３】この充電用コネクタでは、蓄電装置における充電状態の情報を充電装置へ送るため、双方のコネクタに受光素子と発光素子を設け、双方の素子の間で信号伝達用の光の授受を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のコネクタでは、発光素子と受光素子がコネクタの前面に臨むように設けられているが、このコネクタの前面にはコイルが配置されている。そのため、コネクタは、その前面にコイルと素子の双方を配するために、全体として大型化するという問題があった。
【０００５】尚、コネクタの大型化を回避するためには、素子をコネクタの前面に臨ませずにコイルよりも後方に配置することも考えられる。しかしこの構造では、双方のコネクタの間での素子同士の距離が長くなるため、その分、発光素子から発した光の拡散度が大きくなり、その結果、相手側コネクタの受光素子に届く光のエネルギーが低減して情報伝達精度が低下するという問題や、発光素子から発した光が相手側コネクタの受光素子ではなく発光側のコネクタの受光素子で受光されてしまうという問題等が生じることになる。
【０００６】本願発明は上記事情に鑑みて創案され、コネクタの大型化を回避しつつ、光情報伝達の信頼性向上を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、コイルの電磁誘導により充電装置から電動車両の蓄電装置への充電を行うために用いられ、相手側コネクタと対向する嵌合面に前記コイルを臨ませるとともに、前記相手側コネクタとの間における充電情報伝達用の光の授受を、前記嵌合面において行うようにしたものにおいて、前記コイルの後方に、充電情報伝達のための発光用及び／又は受光用の素子を配置するとともに、その素子と前記嵌合面との間に導光路を設けた構成とした。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記導光路の表面に不透光性の被膜を設けた構成とした。請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記導光路が前記コイルを収容するコイルケースの一部を構成している。請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記導光路は発光用及び受光用として２本設けられ、前記コイルケースのうち前記コイルの周面に沿った筒部は、周方向に間隔を空けた２本の導光路と、この２本の導光路の間に介在する２つの円弧状部とによって構成されているものであって、前記導光路における前記円弧状部との境界面には、不透光性の隔膜が設けられている構成とした。
【０００９】請求項５の発明は、請求項３又は請求項４の発明において、前記導光路は発光用及び受光用として２本設けられ、前記コイルケースのうち前記コイルの周面に沿った筒部は、周方向に間隔を空けた２本の導光路と、この２本の導光路の間に介在する２つの透光性樹脂からなる円弧状部とによって構成されているものであって、前記円弧状部の透光性樹脂内には不透光性の粉末体が混在されている構成とした。
【００１０】
【発明の作用及び効果】［請求項１の発明］相手側コネクタとの間における充電情報伝達用の光の授受に際しては、その光が導光路内を誘導されることにより、光の授受が嵌合面において確実に行われるため、光が拡散する虞はない。したがって、受光用の素子に届く光のエネルギーが低減することに起因して情報伝達の信頼性が低下する虞がなく、また、発光用の素子から発した光が相手側コネクタの受光用素子ではなく発光側のコネクタの受光用素子で受光されてしまうことも防止される。
【００１１】本発明のコネクタでは、その嵌合面に、発光用や受光用の素子ではなく、導光路を臨ませているのであるが、導光路は、単に光を通すだけのものであるから、素子に比べると断面積を小さくすることが可能である。したがって、素子を嵌合面に臨ませるものに比べると、本発明のコネクタでは嵌合面の面積が小さくて済み、ひいては、コネクタの小型化を図ることができる。
［請求項２の発明］導光路の表面に不透光性の被膜を設けたので、導光路内を通る光が導光路の外へ漏れることが確実に防止される。また、被膜は薄いので、被膜を設けたことによって導光路が大型化する、ということはない。
【００１２】［請求項３の発明］導光路がコイルケースに内蔵された形態となっているので、導光路をコイルケースとは別体に設ける場合に比べると、コネクタの小型化が可能となる。
［請求項４の発明］円弧状部が透光性を有する場合、一方の導光路内を通る光がその円弧状部を通して他方の導光路に混入することが懸念されるが、導光路と円弧状部との間を不透光性の隔膜で仕切ったので、他の導光路への光の混入が防止される。
【００１３】［請求項５の発明］円弧状部は透光性の樹脂からなるので、一方の導光路の光がその円弧状部を通して他方の導光路に混入することが懸念されるが、円筒状部の透光性樹脂には不透光性の粉末体が混在しているので、円弧状部内に進入した光は、不透光性の粉末体に当たってそれ以上の進行を阻止されるため、他方の導光路に到達することはできない。
【００１４】
【発明の実施の形態】［実施形態１］以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図５を参照して説明する。
【００１５】本実施形態の受電用コネクタ２０の嵌合相手である充電用コネクタ１０（本発明の構成要件である相手側コネクタ）について説明する。充電用コネクタ１０は、充電装置（図示せず）に設けられており、後述する受電用コネクタ２０（本発明のコネクタである）と協動することで、コイル１２，２２の電磁誘導により充電装置から電動車両の蓄電装置（図示せず）への充電を行う。この充電用コネクタ１０は、全体として円柱形をなし、その前面には、同心円形の収容凹部１１が形成され、この収容凹部１１内には円筒形をなす一次コイル１２がコイルケース１３に収容された状態で固定されている。また、収容凹部１１の奥端面には、受電用コネクタ２０との間で充電情報を伝達するための手段としての受光素子１４と発光素子１５が、上下に分かれて、且つコイルケース１３の内周の近傍に位置するように設けられている。尚、収容凹部１１の中心には前方に突出するガイド部１６が設けられている。
【００１６】次に、受電用コネクタ２０について説明する。受電用コネクタ２０は、全体として円形をなし、充電用コネクタ１０に外嵌される円筒形のフード部２１を前方に突出させている。フード部２１内には、フード部２１と同心の円筒形をなすコイルケース２３内に収容された状態で二次コイル２２が設けられている。両コネクタ１０，２０を充電可能に嵌合した状態では、二次コイル２２のコイルケース２３が一次コイル１２のコイルケース１３とガイド部１６との間の円環形の空間に進入することで一次コイル１２の内周側に二次コイル２２が同心状に位置し、電磁誘導により充電用コネクタ１０から受電用コネクタ２０へ送電されるようになっている。
【００１７】また、嵌合状態では、二次コイル２２のコイルケース２３の前端面即ち嵌合面２３Ｆが、収容凹部１１の奥端面に対してほぼ接するように対向し、この対向し合う嵌合面２３Ｆ及び収容凹部１１の奥端面において充電情報の授受が行われる。以下、その情報授受の手段について説明する。二次コイル２２のコイルケース２３は、合成樹脂からなり、そのコイルケース２３のうち二次コイル２２の外周面に沿った外筒部２３Ｃ（本発明の構成要件である筒部）は、周方向に間隔を空けた上下２本の導光路２４と、この２本の導光路２４の間に介在する２つの略半円弧状の円弧状部２５とを接着又は溶着によって円筒形に結合して構成されている。
【００１８】導光路２４は、透光性を有する樹脂材料（例えば、アクリル、ポリカーボネイト）からなり、全体として前後方向に細長い形状をなす。また、導光路２４の横断面形状は、全体としては扁平な方形状をなし、詳細には外筒部２３Ｃと同じ曲率で湾曲している。また、この導光路２４の上下両面及び左右両側面は不透光性の被膜２７（例えば、金属メッキ、塗装）で覆われており、この被膜２７により、導光路２４内を進む光がその上下左右のいずれの面からも漏出しないようになっている。
【００１９】また、受電用コネクタ２０におけるフード部２１の奥端部、即ちコイルケースの取付け母体である壁部２８には、上下一対の窓孔２９が貫通して形成され、この窓孔２９には、導光路２４の後端部が収容されている。また、壁部２８には、発光素子３０が、上側の窓孔２９に対して後方から臨むように取り付けられているとともに、受光素子３１が、下側の窓孔２９に対して後方から臨むように取り付けられている。即ち、発光素子３０は、上側の導光路２４の後端面に対し窓孔２９の内部において近接して対向しているとともに、受光素子３１は、下側の導光路２４の後端面に対し窓孔２９の内部において近接して対向している。
【００２０】円弧状部２５は、透光性を有する樹脂材料（例えば、エポキシ）からなり、その径方向の厚さ寸法は導光路２４と同じ寸法とされている。かかる円弧状部２５と導光路２４とは周方向において交互に配置され、換言すると、２つの円弧状部２５は２つの導光路２４の間に介在していることになる。また、この周方向に隣接する円弧状部２５と導光路２４との間には、導光路２４を覆っている上記不透光性の被膜２７の一部が介在しており、この被膜２７が本発明の構成要件である不透光性の隔膜を兼ねている。したがって、導光路２４から円弧状部２５への光の混入を生じる虞がない。
【００２１】さらに、上記２つの導光路２４と２つの円弧状部２５とによって構成されているコイルケースの外筒部２３Ｃには、その外周面を全体に亘って覆う不透光性の被覆層３２が設けられている。次に、本実施形態の作用を説明する。両コネクタ１０，２０を嵌合すると、一次コイル１２と二次コイル２２が対応して充電可能な状態になるとともに、受電用コネクタ２０の上側の導光路２４の前端部と下側の導光路２４の前端部とが、充電用コネクタ１０の受光素子１４と発光素子１５とに対して近接して対応し、両コネクタ１０，２０との間で光の授受が可能な状態となる。
【００２２】かかる状態で充電を行っている間、受電用コネクタ２０の発光素子３０は、蓄電装置における充電状態に関する情報が電気信号で受けて、この電気信号に応じて光を発する。発光素子３０から発せられた光は、窓孔２９内において上側の導光路２４に進入し、その導光路２４内を進んでその前端部に至り、充電用コネクタ１０の受光素子１４で受光される。一方、充電用コネクタ１０の発光素子１５も、充電に関する情報としての光を発し、この発光素子１５から発せられた光は、下側の導光路２４の前端部に進入し、その導光路２４内を進んでその後端部に至り、窓孔２９内において受電用コネクタ２０の受光素子３１で受光される。
【００２３】光が導光路２４の内部を前後方向に進む間、導光路２４の上下及び左右の各面は不透光性の被膜２７で覆われているとともに、被膜２７の一部によって導光路２４と円弧状部２５との間が隔絶されているので、導光路２４内の光が円弧状部２５内に混入したり、コイルケース２３の外周側や二次コイル２２側へ漏出したりする虞はない。したがって、受光素子１４，３１に届く光のエネルギーが低減することに起因して情報伝達の信頼性が低下する虞がなく、また、発光素子１５，３０から発した光が相手側コネクタの受光用素子ではなく発光側のコネクタの受光用素子で受光されてしまう、ということも防止される。
【００２４】このように本実施形態の受電用コネクタ２０においては、充電用コネクタ１０との間における充電情報伝達用の光の授受に際し、その光が導光路２４内を誘導されることにより、光の授受が嵌合面２３Ｆにおいて確実に行われるため、充電情報の信頼性が高い。また、導光路２４がコイルケース２３に内蔵された形態となっているので、導光路をコイルケースとは別体に設ける場合に比べると、受電用コネクタ２０の小型化が実現されている。
【００２５】また、受電用コネクタ２０の嵌合面２３Ｆには、発光素子３０や受光素子３１ではなく、導光路２４の前端部を臨ませているのであるが、導光路２４は、単に光を通すだけのものであるから、素子３０，３１に比べると断面積を小さくすることが可能である。したがって、素子を嵌合面に臨ませるものに比べると、本実施形態では、嵌合面２３Ｆの面積が小さくて済み、コイルケース２３及び受電用コネクタ２０の小型化が実現されている。
【００２６】また、導光路２４は扁平な板状をなしているので、円形断面の光ファイバーと同等の断面積、つまり光ファイバーと同等の通信性能を確保しながら、厚さを光ファイバーの直径よりも小さくすることが可能となっている。これにより、コイルケース２３の外径寸法も小さくなっている。また、導光路２４の表面に不透光性の被膜２７を設けたので、導光路２４内を通る光が導光路２４の外へ漏れることが確実に防止されている。しかも、被膜２７は薄いので、被膜２７を設けても導光路２４が大型することはなく、ひいては、コイルケース２３の大径化が回避されている。
【００２７】また、導光路２４に隣接する円弧状部２５は透光性を有するのであるが、導光路２４と円弧状部２５との間は不透光性の被膜２７（隔膜）で仕切られているので、一方の導光路２４内の光が円弧状部２５を通過して他方の導光路２４内に混入するという、ことが防止されている。
［実施形態２］次に、本発明を具体化した実施形態２を図６を参照して説明する。本実施形態は、コイルケース４１を構成する円弧状部４２を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００２８】本実施形態２の円弧状部４２も、実施形態１と同様に透光性を有する樹脂材料からなるが、これは、コイルケース４１の機械的強度の向上と電力伝送時の温度上昇を抑える性能を有する樹脂材料としてエポキシを選択したことによるものである。このように円弧状部４２を透光性樹脂とした場合、導光路２４との境界に不透光性の被膜２７を介在させていても、万一の事態として、導光路２４内の光がその被膜２７を通過して円弧状部４２内に漏入することが懸念される。
【００２９】そこで、本実施形態では、円弧状部４２の透光性樹脂の内部に、不透光性の粉末体４３（例えば、タルク、石英、アルミナ）を混在させている。これにより、万一、一方の導光路２４内の光が円弧状部４２内に進入しても、その光は、不透光性の粉末体４３に当たることによってそれ以上の進行を阻止されるため、他方の導光路２４にまで到達することはできない。
［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形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様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。
【００３０】（１）上記実施形態では受電用コネクタに適用した例を説明したが、本発明は、充電用コネクタにも適用することができる。
（２）上記実施形態では１つのコネクタに発光素子と受光素子の両方を設けた場合について説明したが、本発明によれば、受電用コネクタには発光素子のみを設けた構造とすることもできる。
（３）上記実施形態では導光路をコイルの外周側に沿わせるように設けたが、本発明によれば、導光路をコイルの内周側に沿われるように設けてもよい。
【００３１】（４）上記実施形態では導光路の横断面を扁平な方形状としたが、本発明によれば、円形断面の光ファイバーを導光路として用いてもよい。
（５）上記実施形態では導光路がコイルケースの一部を構成するようにしたが、本発明によれば、導光路をコイルケースとは別体に設けてもよい。
（６）上記実施形態２では、２本の導光路間での光の混入を防止する手段として、円弧状部を透光性樹脂としたためその内部に不透光性の粉末体を混在させたが、本発明によれば、円弧状部を不透光性としてもよく、この場合には、円弧状部には不透光性の粉末体を混在させる必要はない。
（７）上記実施形態２では、２本の導光路間での光の混入を防止する手段として、円弧状部に不透光性の粉末体を混在させた上で、さらに導光路と円弧状部との境界面に不透光性の被膜（隔膜）を設けたが、本発明によれば、光の混入防止を、被膜（隔膜）だけで行うようにしてもよく、被膜（隔膜）を設けずに不透光性の粉末体を混在させる手段だけで行うようにしてもよい。
【００３２】（８）上記実施形態では円弧状部を透光性を有する樹脂としたが、本発明によれば、不透光性の樹脂製としてもよい。この場合には、導光路と円弧状部との間に不透光性の被膜（隔膜）を設けなくてもよい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８３４０６
【氏名又は名称】住友電装株式会社
【住所又は居所】三重県四日市市西末広町１番１４号
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６８４０
【弁理士】
【氏名又は名称】後呂 和男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１４３７１０（Ｐ２００３−１４３７１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年５月１６日（２００３．５．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３３７９９４（Ｐ２００１−３３７９９４） |
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