JP2001160423A - 電磁誘導方式充電用の給電用カプラ - Google Patents

電磁誘導方式充電用の給電用カプラ

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JP2001160423A
JP2001160423A JP34623999A JP34623999A JP2001160423A JP 2001160423 A JP2001160423 A JP 2001160423A JP 34623999 A JP34623999 A JP 34623999A JP 34623999 A JP34623999 A JP 34623999A JP 2001160423 A JP2001160423 A JP 2001160423A
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housing
power supply
coupler
case
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Yasuhiro Koike
靖弘 小池
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 給電用カプラのハウジング内に水が万一浸入
しても、回路基板の被水を防止する。 【解決手段】 給電用カプラ１０のハウジング１５内に
は、給電側コア１９、給電側コイル２０および回路基板
２２が収容されている。回路基板２２は受電用カプラ側
との間で通信を行うためのもので、通信用回路を構成す
る電子部品が実装されている。ハウジング１５は防水構
造が採られており、さらに回路基板２２は回路基板用ケ
ース２９内に防水状態で収容されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導型充電装
置で使用する電磁誘導方式充電用の給電用カプラに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車の充電方法として、電
磁誘導型非接触充電方式が採用されている。電磁誘導方
式の非接触充電は、図６に示すように、地上側に設けら
れた給電側充電装置の給電用カプラ５０を、車両側に設
けられた受電側充電装置の受電用カプラ５１に接続した
状態で行う。
【０００３】給電用カプラ５０には、給電側コア５２と
給電側コイル（一次コイル）５３とが設けられている。
又、受電用カプラ５１には、受電側コア５４と受電側コ
イル（二次コイル）５５とが設けられている。充電時に
は、給電用カプラ５０を受電用カプラ５１に接続するこ
とにより、給電側コア５２と受電側コア５４とで閉磁路
を形成し、閉磁路上に配置された給電側コイル５３に給
電する高周波交流によって同じく閉磁路上に配置された
受電側コイル５５に電磁誘導による誘導起電力を発生さ
せることで充電を行う。尚、給電用カプラ５０は板状の
パドルとされ、受電用カプラ５１はパドルが差し込まれ
るスリット状の差し込み部５６を備えたチャージポート
とされている。
【０００４】パドル状の給電用カプラ５０は、図６に示
すように、受電用カプラ５１の差し込み部５６に差し込
まれる充電部５７と、作業者が把持するための把持部５
８とからなる。充電部５７には、給電側コア５２及び給
電側コイル５３のほか、インターロックのための信号の
授受やバッテリ容量（残量）などの充電情報を得るため
の通信装置（通信素子）が実装された回路基板５９が設
けられている。この給電側通信部は、受電用カプラ５１
に設けられている受電側通信部６０との間で電波信号に
よる通信を行う。
【０００５】ところで、給電用カプラ５０は、２つのハ
ウジング部材６１を溶着することで形成されるハウジン
グ６２を備えている。このハウジング６２には、把持部
５８に設けられた引き込み孔からケーブル６３が導入さ
れている。引き込み孔には、ハウジング６２内への水の
浸入を防止するための防水グロメット６４が設けられて
いる。従って、通常の使用状態ではハウジング６２内に
水が浸入することはなく、回路基板５９が被水すること
はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作業者
が給電用カプラ５０をコンクリート面に落としたりする
ことでハウジング６２に亀裂が生じた場合、その亀裂か
らハウジング６２内に水が浸入することが考えられる。
又、ワイヤケーブル６３が異常な状態で引っ張られた場
合、防水グロメット６４が引き込み孔を十分に封止でき
ず、引き込み孔からハウジング６２内に水が浸入するこ
とが考えられる。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、給電用カプラのハウ
ジング内に水が万一浸入しても、回路基板の被水を防止
できる電磁誘導方式充電用の給電用カプラを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、受電側コア及び受電側コ
イルを備えた受電用カプラの挿抜口に挿入可能な形状を
有するハウジング内に、給電側コア及び給電側コイル
と、充電制御に使用される回路基板とを備えた電磁誘導
方式充電用の給電用カプラにおいて、前記回路基板は、
前記ハウジング内に設けられた回路基板用ケース内に防
水状態で収容されている。
【０００９】従って、給電用カプラのハウジングにでき
た亀裂や、ハウジングに設けられたケーブルの引込孔か
らハウジング内に水が浸入したとき、ハウジング内で回
路基板用ケース内に防水状態に収容された回路基板は水
に晒されない。
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記回路基板には、前記受電用カプラ
側と通信をするための赤外線通信装置が実装されてお
り、前記ハウジング及び回路基板用ケースは赤外線透過
樹脂で形成されている。
【００１１】従って、請求項１に記載の発明の作用に加
え、給電用カプラに設けられた回路基板に実装された赤
外線通信装置はハウジング内でさらに回路基板用ケース
内に収容されていても、受電用カプラ側と赤外線通信が
可能となる。
【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記ハウジングはパドル形で、前記回
路基板用ケースには、前記赤外線通信装置が送受信する
赤外線を前記ハウジングの両面二方向に屈折させるプリ
ズムが設けられている。
【００１３】従って、請求項２に記載の発明の作用に加
え、回路基板に実装された赤外線通信装置からの赤外線
は回路基板用ケースに設けられたプリズムでハウジング
の両面二方向に屈折する。また、ハウジングの両面二方
向のうち一方向から入射した赤外線はプリズムで屈折し
て赤外線通信装置に受光される。従って、パドル形の給
電用カプラにおいて、一個の赤外線通信装置でパドル両
面対応通信が可能となる。またプリズムが回路基板ケー
スに設けられているので、プリズムの組付けの手間が減
る。
【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一項に記載の発明において、前記回路基板用ケ
ースは、前記回路基板の外周形状とほぼ同じ外形形状を
なしている。
【００１５】従って、請求項１〜３のいずれか一項に記
載の発明の作用に加え、回路基板用ケースが回路基板の
外周形状とほぼ同じ外形形状をなしているので、ハウジ
ング内に回路基板用ケースをコンパクトに収容できるう
え、回路基板用ケース内で回路基板がケース内壁に規制
されて位置決めされる。
【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一項に記載の発明において、前記回路基板用ケ
ースには、前記回路基板に接続された電気線を引き出す
ための開口部が設けられ、前記電気線が引き出された開
口部は注入された封止用樹脂によって密閉されている。
【００１７】従って、請求項１〜４のいずれか一項に記
載の発明の作用に加え、回路基板に接続された電気線を
回路基板用ケースから引き出すための開口部が、注入さ
れた封止用樹脂によって密閉されているので、回路基板
用ケース内の防水性が確保される。
【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか一項に記載の発明において、前記回路基板用ケ
ースは、第１ケース部材と第２ケース部材と環状のシー
ル部材とを備え、前記ハウジングを構成するうちの一つ
のハウジング部材の内面上に載置された前記第１ケース
部材に前記シール部材を介して嵌め込まれた前記第２ケ
ース部材を前記ハウジングに固定するための締結部材は
前記シール部材の外方側を通って前記ハウジング部材に
螺着されている。
【００１９】従って、請求項１〜５のいずれか一項に記
載の発明の作用に加え、回路基板用ケースをハウジング
部材の内面に固定する構造は、ハウジング部材の内面に
載置された第１ケース部材にシール部材を介して嵌め込
んだ第２ケース部材をハウジング部材の内面に固定する
締結部材がシール部材の外側を通っているので、回路基
板用ケースのシール部材による水密性が確保される。よ
って、回路基板用ケース内の防水性が高まる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図５に従って説明する。図２に示すよう
に、地上側の給電側充電装置に設けられた給電用カプラ
１０はパドルとされ、車両側の受電側受電装置に設けら
れている受電用カプラ１１はパドルが差し込まれるチャ
ージポートとされている。
【００２１】受電用カプラ１１には、受電側コア１２
と、受電側コア１２の磁極部１２ａに外嵌する受電側コ
イル１３とが設けられている。又、受電用カプラ１１に
は、給電側受電装置に設けられた給電側充電制御部と、
受電側受電装置に設けられた受電側充電制御部とが、給
電用カプラ１０を介して通信を行うための受電側通信部
の回路基板１４が設けられている。
【００２２】給電用カプラ１０は、図２に示すように、
全体が一体のパドル形のハウジング１５によって形成さ
れ、受電用カプラ１１に差し込まれる充電部１６と、作
業者が把持するための把持部１７とを備えている。ハウ
ジング１５は、パドル状の給電用カプラ１０を厚さ方向
でほぼ面対称に分割する一対のハウジング部材１８ａ，
１８ｂによって形成されている。各ハウジング部材１８
ａ，１８ｂは、赤外線透過性の顔料を使用して有色不透
明に着色された赤外線透過性樹脂（例えば、ポリカーボ
ネート樹脂）によって一体成形されている。
【００２３】充電部１６には、円柱状の給電側コア１９
と、この給電側コア１９に外嵌する円環板状の給電側コ
イル２０とが収容されている。把持部１７からは、給電
側充電装置からのケーブル２１がハウジング１５内に導
入されている。
【００２４】図１及び図３に示すように、充電部１６に
は、給電用カプラ１０が受電用カプラ１１に正常に接続
されている状態であること確認するための信号の授受、
あるいは、バッテリ容量（残量）などの充電情報を得る
ための信号の授受を行うための通信用の回路基板２２が
設けられている。
【００２５】本実施形態では通信方式として赤外線通信
方式を採用しており、回路基板２２には通信用集積回路
２３、赤外線通信装置としての赤外線通信用素子２４等
が実装されている。
【００２６】ケーブル２１は、把持部１７に設けられた
引込孔１７ａに嵌挿された防水グロメット２５を通して
把持部１７内に引き込まれている。ケーブル２１の内部
には、給電側コイル２０に接続される給電線２６と、回
路基板２２に接続される電源線２７及び信号線２８が通
っている。
【００２７】次に、本発明の特徴について詳述する。充
電部１６に収容されている回路基板２２は、ハウジング
１５内に設けられた回路基板用ケース２９内に防水状態
で収容されている。回路基板用ケース２９は、無色透明
の赤外線透過樹脂によって形成され、図１，図４に示す
ように、回路基板２２の外周形状とほぼ同じ外形形状を
有する。
【００２８】図４に示すように回路基板用ケース２９
は、回路基板２２の外周形状とほぼ同じ外形形状を有す
る第１ケース部材３０及び第２ケース部材３１と、両ケ
ース部材３０，３１の周縁部の接合箇所に介在できる環
状形状をなすシール部材としてのＯリング３２とからな
る。
【００２９】図４に示すように、第１ケース部材３０
は、回路基板２２の外周形状の周縁部に沿って立設する
ガイド壁３０ａを有している。また、第１ケース部材３
０にはガイド壁３０ａの外周に沿って環状の溝３０ｂが
形成されている。第２ケース部材３１はガイド壁３０ａ
に嵌め込まれ、第１ケース部材３０に対し溝３０ｂ内に
配置されたＯリング３２を介して蓋をする状態に取付け
られるようになっている。また回路基板２２はガイド壁
３０ａの内壁に規制されて位置決めされた状態で第１ケ
ース部材３０内に収容されるようになっている。
【００３０】第１ケース部材３０にはガイド壁３０ａが
一部切欠かれた配線取出用の切欠部３０ｃが形成されて
いる。また、第２ケース部材３１には切欠部３０ｃと相
対する箇所に配線取出用の開口部３３が形成されてい
る。この開口部３３が回路基板２２に接続された電源線
２７及び信号線２８の回路基板用ケース２９からの引き
出し口となる。
【００３１】また第１ケース部材３０には赤外線通信用
素子２４の送受光部と相対する箇所に切欠３０ｄが形成
され、切欠３０ｄの正面外側にはプリズム３４が２本の
軸３０ｅに挿通支持された状態で配設されている。第２
ケース部材３１にはプリズム３４を抜止めするための一
対の規制片３１ａが形成されている。図１に示すよう
に、回路基板２２に実装された赤外線通信用素子２４か
らの赤外線は回路基板用ケース２９に設けられたプリズ
ム３４でハウジング１５の両面二方向に屈折する。また
ハウジング１５の両面二方向のうち一方向から入射した
赤外線はプリズム３４で屈折して赤外線通信用素子２４
に受光される。従って、パドル形の給電用カプラ１０を
挿抜口１１ａ（図２参照）に挿入する際の面の向きをど
ちらにしても、受電用カプラ１１と通信可能となるパド
ル両面対応型とするのに、一個の赤外線通信用素子２４
で済むようになっている。
【００３２】またハウジング部材１８ａの内面上には第
１ケース部材３０を所定組付位置に位置決めするための
例えばリブ（図示せず）などの凸状の位置決め部が延出
形成されている。図４に示すように、第２ケース部材３
１の周縁には複数の取付部３１ｂが外方へ水平に突出す
る状態に形成されている。各取付部３１ｂには回路基板
用ケース２９をハウジング部材１８ａに固定するための
締結部材としてのネジ３５（図１を参照）を挿通するた
めの孔３６が形成されている。ハウジング部材１８ａの
内面上には回路基板用ケース２９の組付位置に相当する
部位に、第２ケース部材３１の各取付部３１ａと相対す
る位置に複数のボス３７（図１，図５に１つのみ図示）
が突設されている。
【００３３】開口部３３から配線２７，２８を引き出し
た状態に回路基板２２を回路基板用ケース２９に収容す
ると、ハウジング部材１８ａの内面上の所定組付位置に
回路基板用ケース２９を位置決め状態にセットする。そ
して各取付部３１の孔３６に挿通したネジ３５をボス３
７に螺着することで、回路基板用ケース２９はハウジン
グ部材１８ａの内周面上の所定組付位置に固定される。
この組付状態において、ネジ３５はＯリング３２の外方
側を通っているので、回路基板用ケース２９内の水密性
が確保される。また図５に示すように、配線２７，２８
の引き出し口である開口部３３は、注入された封止用樹
脂（例えばポッティング剤）３８によって水密状態に密
封されている。
【００３４】従って、回路基板用ケース２９は、第１ケ
ース部材３０と第２ケース部材３１との接合部がＯリン
グ３２によって防水状態に封止されるとともに、電源線
２７及び信号線２８が通る開口部３３が封止用樹脂３８
によって防水状態に封止されている。
【００３５】以上詳述したようにこの実施形態によれ
ば、以下の効果が得られる。 （１） 給電用カプラ１０のハウジング１５にできた亀
裂や、ケーブル２１の引込孔１７ａからハウジング１５
内に、万一、水が浸入したとしても、ハウジング１５内
で回路基板２２は回路基板用ケース２９内に防水状態に
収容されて水からは二重に保護されているので、回路基
板２２が被水する不具合を一層確実に防止できる。
【００３６】（２） 回路基板２２は赤外線通信用素子
２４を実装するものであるが、ハウジング１５および回
路基板用ケース２９を赤外線透過樹脂で形成したので、
受電用カプラ１１との間で赤外線通信を行うことができ
る。また回路基板用ケース２９を無色透明としたので、
回路基板用ケース２９内での回路基板２２の組付状態の
良し悪しを外部から見て確認することができる。従っ
て、回路基板２２の回路基板用ケース２９内での組付状
態の不具合をハウジング１５の振動溶着前に未然に防ぐ
ことができる。
【００３７】（３） 回路基板２２に接続された配線２
７，２８の引き出し口である開口部３３をポッティング
剤等の封止用樹脂３８を注入して水密状態に封止したの
で、回路基板用ケース２９の防水性を確実なものとする
ことができる。
【００３８】（４） 回路基板用ケース２９をハウジン
グ部材１８ａに固定するのに、第２ケース部材３１の取
付部３１ｂの孔３６に挿通したネジ３５をボス３７に螺
着する構造を採用し、ネジ３５はＯリング３２の外方側
を通るようにしたので、Ｏリング３２の防水性が損なわ
れない。例えばＯリングの内方側をネジが通ると、その
ネジの挿通箇所のシールが別途必要になるが、そのよう
な複雑なシール構造を採る必要もないし、仮に複雑なシ
ール構造を採ってもシール箇所が増えた分だけ防水信頼
性は低くなる。よって、本実施形態の防水構造を採用す
ることで、回路基板用ケース２９の高い防水性を確保で
きる。
【００３９】（５） 回路基板用ケース２９は回路基板
２２の外周形状とほぼ同じ外形形状をなしているので、
ハウジング１５内に回路基板用ケース２９をコンパクト
に収容できるうえ、回路基板用ケース２９内で回路基板
２２がガイド壁３０ａの内面に規制されて正規の位置に
位置決めされる。
【００４０】（６） 回路基板用ケース２９に赤外線通
信用素子２４が送受信する赤外線をハウジング１５の両
面二方向に屈折させるプリズム３４を設けたので、本実
施形態のようなパドル形の給電用カプラ１０において、
一個の赤外線通信用素子２４でパドル両面対応通信が可
能となる。またプリズム３４が回路基板ケース２９に設
けられているので、プリズム３４の組付けの手間が減
る。また回路基板２２を回路基板用ケース２９にセット
するだけで、赤外線通信用素子２４に対するプリズム３
４の位置を簡単に合わせることができる。
【００４１】実施の形態は、上記に限定されず例えば次
の態様で実施することもできる。 ○ 第１ケース部材と第２ケース部材の接合面にＯリン
グなどのシール部材に代えて、封止用樹脂による封止構
造や、両ケース部材の接合面に塗布される液状シール材
による封止構造を採用できる。この場合、Ｏリング３２
の分だけ部品点数を少なくできる。
【００４２】○ 回路基板用ケース２９のハウジング１
５への固定構造は、ネジ止め構造に限定されない。例え
ば接着剤を用いてハウジング部材の内面に固着する固定
構造を採用できる。
【００４３】○ 回路基板に接続された配線の引き出し
口をゴム等のシール材を使って水密相対に封止すること
もできる。 ○ 回路基板用ケースはベースと蓋の２部品からなるこ
とに限定されない。例えばハウジング部材に内面に直に
シール部材を介して蓋状のケース部材を接合するケース
構造を採用することができる。
【００４４】○ 複数の回路基板を１つの回路基板用ケ
ースに共通に収容する構成を採用できる。 ○ 通信方式は赤外線通信方式に限定されない。例えば
ハウジング１５内にアンテナを内蔵し、電波による無線
通信を採用することもできる。この場合、回路基板用ケ
ース２９のケース材質は赤外線透樹脂である必要はな
い。例えば回路基板用ケース２９のケース部材を着色し
たり不透明としてもよい。また、通信方式として赤外線
通信方式と無線通式方式を併用することもできる。
【００４５】○ 回路基板は通信制御用に限定されな
い。通信制御以外の充電制御に使用する回路基板を回路
基板用ケース２９に収容する構成でもよい。またハウジ
ング１５内に設けられる回路基板用ケース２９は１個に
限らず、必要に応じて複数個設けることもできる。この
場合、複数個の回路基板用ケース２９間でその固定先で
あるハウジング部材が異なってもよい。
【００４６】○ 車両充電用の給電用カプラに限らず、
自走ロボット等の電気式自走装置充電用の給電用カプラ
において実施することもできる。 以下、特許請求の範囲に記載した各発明の外に前述した
各実施の形態及び各別例から把握される技術的思想をそ
の効果とともに記載する。
【００４７】（１） 請求項１において、前記回路基板
には、前記受電用カプラ側との通信を行う通信装置が実
装されている。 （２） 請求項２において、回路基板用ケースは無色透
明である。この構成によれば、赤外線を透過するととも
に、ケース内に収容された回路基板の組付状態の良し悪
しを外部から見て確認することができる。
【００４８】（３） 請求項１〜請求項６のいずれか一
項において、前記給電用カプラは、車両用充電装置にケ
ーブルを介して設けられたものである。このような構成
によれば、車両への充電時に給電用カプラによって、請
求項１〜６のいずれか一項の発明の効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１〜６に記載の発明によれば、給
電用カプラのハウジング内に水が万一浸入しても、回路
基板の被水を防止することができる。
【００５０】さらに請求項２〜請求項６に記載の発明に
よれば、赤外線通信装置が実装された回路基板をハウジ
ング内でさらに回路基板用ケース内に収容しても、外部
と赤外線通信をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 給電用カプラの模式平断面図。
【図２】 受電用カプラ及び給電用カプラの模式斜視
図。
【図３】 給電用カプラの模式縦断面図。
【図４】 回路基板用ケースの分解斜視図。
【図５】 図１のＡ−Ａ線模式断面図。
【図６】 従来の受電用カプラ及び給電用カプラの模式
斜視図。
【符号の説明】
１０…給電用カプラ、１１…受電用カプラ、１１ａ…挿
抜口、１２…受電側コア、１３…受電側コイル、１５…
ハウジング、１８ａ，１８ｂ…ハウジング部材、１９…
給電側コア、２０…給電側コイル、２２…回路基板、２
４…赤外線通信装置としての赤外線通信用素子、２７…
電気線としての電源線、２８…電気線としての信号線、
２９…回路基板用ケース、３０…第１ケース部材、３１
…第２ケース部材、３１ｂ…取付部、３２…シール部材
としてのＯリング、３３…開口部、３４…プリズム、３
５…締結部材としてのネジ、３６…孔、３８…封止用樹
脂。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 EA05 FA03 FA06 GB08 5H030 AA07 AS18 DD18

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受電側コア及び受電側コイルを備えた受
    電用カプラの挿抜口に挿入可能な形状を有するハウジン
    グ内に、給電側コア及び給電側コイルと、充電制御に使
    用される回路基板とを備えた電磁誘導方式充電用の給電
    用カプラにおいて、 前記回路基板は、前記ハウジング内に設けられた回路基
    板用ケース内に防水状態で収容されている電磁誘導方式
    充電用の給電用カプラ。
  2. 【請求項２】 前記回路基板には、前記受電用カプラ側
    と通信をするための赤外線通信装置が実装されており、
    前記ハウジング及び回路基板用ケースは赤外線透過樹脂
    で形成されている請求項１に記載の電磁誘導方式充電用
    の給電用カプラ。
  3. 【請求項３】 前記ハウジングはパドル形で、前記回路
    基板用ケースには、前記赤外線通信装置が送受信する赤
    外線を前記ハウジングの両面二方向に屈折させるプリズ
    ムが設けられている請求項２に記載の電磁誘導方式充電
    用の給電用カプラ。
  4. 【請求項４】 前記回路基板用ケースは、前記回路基板
    の外周形状とほぼ同じ外形形状をなしている請求項１〜
    請求項３のいずれか一項に記載の電磁誘導方式充電用の
    給電用カプラ。
  5. 【請求項５】 前記回路基板用ケースには、前記回路基
    板に接続された電気線を引き出すための開口部が設けら
    れ、前記電気線が引き出された開口部は注入された封止
    用樹脂によって密閉されている請求項１〜請求項４のい
    ずれか一項に記載の電磁誘導方式充電用の給電用カプ
    ラ。
  6. 【請求項６】 前記回路基板用ケースは、第１ケース部
    材と第２ケース部材と環状のシール部材とを備え、前記
    ハウジングを構成するうちの一つのハウジング部材の内
    面上に載置された前記第１ケース部材に前記シール部材
    を介して嵌め込まれた前記第２ケース部材を前記ハウジ
    ングに固定するための締結部材は前記シール部材の外方
    側を通って前記ハウジング部材に螺着されている請求項
    １〜請求項５のいずれか一項に記載の電磁誘導方式充電
    用の給電用カプラ。
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