JP2009213245A - 給電器、受電器並びに非接触型データ及び電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触型データ及び電力伝送装置でのデータの送受信に漏洩電力が悪影響を及ぼさないようにする。
【解決手段】非導電材製の給電器および受電器のケーシングに凹陥部１９，３１が形成され、この凹陥部内に基板２０，３２が収納され、この基板に、コイル２１，３３及びコア２２，３４と、送受信部２３ｃ，３５ｂとが取り付けられ、コイル及びコアが、各基板における凹陥部の開口側に向いた表面に取り付けられ、送受信部が、基板の裏面に取り付けられると共に凹陥部の底に形成された凹部１９ｃ，３１ｃ内に挿入され、基板には送受信部に対応して通信用の貫通孔が形成される。コイル同士及びコア同士が同軸上で対向するように給電器用ケーシングと受電器用ケーシングとが連結され、非接触でデータ及び電力が伝送される。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば歩行補助装置において非接触でデータ及び電力を伝送することができる給電器、受電器並びに非接触型データ及び電力伝送装置に関する。

近年、筋力の衰えた老人や傷病者の、歩行動作、階段の昇降動作、着座姿勢からの起立動作、起立姿勢からの着座動作などの各種動作を補助することで、筋力の低下を補助するための歩行補助装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような歩行補助装置は、人体の関節を曲げる電気アクチュエータ等を脚に取り付け、電気アクチュエータ等を制御するための制御部、電源電池等を人体の背や腰に取り付けるようになっている。このため、電気アクチュエータと制御部との間では、電力を供給するための配線や、各種データをやり取りするための配線が必要となる。通常、この種の装置は、外部に露出した接点を有するコネクタなどの結合手段によって配線間が接続される。

一方、従来各種の非接触型電力伝送装置が提案されており（例えば、特許文献２，３参照）、このような非接触型電力伝送装置を上記歩行補助装置に電力の供給手段として利用することも可能である。

特開２００２−３０１１２４号公報 特開２００１−２６８８２３号公報 特許第３８６４０９４号公報

本発明者は、非接触型電力伝送装置を歩行補助装置等において電力の伝送のみならずデータ信号の伝送にも利用することに思い至り、次のような非接触型電力伝送装置を案出した。

すなわち、給電器の給電基板に給電コイルを有する給電コアを取り付け、受電器の受電基板に受電コイルを有する受電コアを取り付け、給電コイル及び給電コアと受電コイル及び受電コアとが同軸上で対向するように給電器と受電器とを結合することで、電磁誘導作用により非接触で給電することができるようにし、また、給電基板と受電基板とに送信部及び受信部をそれぞれ取り付けて、給電器と受電器とを結合して給電可能にすると同時に各種データのやり取りも非接触で行うことができるようにした。

しかしながら、電力とデータ信号とを同じ伝送装置で伝送する場合、給電電力が小さい場合は漏洩する電力が少なく干渉は少ないが、電源系の伝送電力が大体１０Ｗ以上になると、漏洩電力がデータを伝送するための信号系に干渉し始める。デジタル系はこの干渉に比較的耐え得るが、アナログ系は不安定になり、更に、基板上での給電コイル及びコアと給電回路との距離が大きくなると、データの伝送に支障が生じる。このため、例えば受電器内での受電部の負荷状態を検出し、受電器側から給電器側へ検出信号をフィードバックすることによって、電力伝送のロスを防ぐことが難しいものとなっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電力伝送が例えば１０Ｗ以上の大電力となる場合においても電源系による信号系への干渉を防ぎ、受電器側と給電器側との間で信号を正確に送受信することができる非接触型の伝送手段を提供しようというものである。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

すなわち、請求項１に係る発明は、非導電材製のケーシングに凹陥部（１９）が形成され、この凹陥部（１９）内に給電基板（２０）が収納され、この給電基板（２０）に、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイル（２１）を有する給電コア（２２）と、非接触にて送受信する送信部（２３ａ）及び受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）とが取り付けられてなる給電器（１ａ）において、上記給電コイル（２１）を有する給電コア（２２）が、上記給電基板（２０）における上記凹陥部（１９）の開口側に向いた表面（２０ａ）に取り付けられ、上記送信部（２３ａ）及び受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）が、上記給電基板（２０）における上記凹陥部（１９）の底側に向いた裏面（２０ｂ）に取り付けられると共に上記凹陥部（１９）の底に形成された凹部（１９ｃ）内に挿入され、上記給電基板（２０）には上記送信部（２３ａ）及び受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）に対応して通信用の貫通孔（２０ｃ）が形成された給電器を採用する。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載の給電器において、上記送信部（２３ａ）及び受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の各端子（２６）が上記給電基板（２０）の裏面（２０ｂ）に取り付けられると共に、上記凹陥部（１９）の底に形成された他の凹部（１９ｄ）内に挿入されたものとすることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１に記載の給電器において、上記凹陥部（１９）の開口がカバー板（２４）で覆われたものとすることができる。

請求項４に記載されるように、請求項１に記載の給電器において、上記凹陥部（１９）の底が平坦面（１９ａ）として形成され、この平坦面（１９ａ）に上記凹部（１９ｃ）が形成され、上記給電基板（２０）の裏面（２０ｂ）がこの平坦面（１９ａ）に接しているものとすることができる。

また、請求項５に係る発明は、非導電材製のケーシングに凹陥部（３１）が形成され、この凹陥部（３１）内に受電基板（３２）が収納され、この受電基板（３２）に、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を生じる受電コイル（３３）を有する受電コア（３４）と、非接触にて送受信する送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受信部（３５ａ）とが取り付けられてなる受電器（１ｂ）において、上記受電コイル（３３）を有する受電コア（３４）が、上記受電基板（３２）における上記凹陥部（３１）の開口側に向いた表面（３２ａ）に取り付けられ、上記送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受信部（３５ａ）が、上記受電基板（３２）における上記凹陥部（３１）の底側に向いた裏面（３２ｂ）に取り付けられると共に上記凹陥部（３１）の底に形成された凹部（３１ｃ）内に挿入され、上記受電基板（３２）には上記送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受信部（３５ａ）に対応して通信用の貫通孔（３２ｃ）が形成された構成を採用する。

請求項６に記載されるように、請求項５に記載の受電器において、上記送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受信部（３５ａ）の各端子（３８）が、上記受電基板（３２）の裏面（３２ｂ）に取り付けられると共に、上記凹陥部（３１）の底に形成された他の凹部（３１ｄ）内に挿入されたものとすることができる。

請求項７に記載されるように、請求項５に記載の受電器において、上記凹陥部（３１）の開口がカバー板（３６）で覆われたものとすることができる。

請求項８に記載されるように、請求項５に記載の受電器において、上記凹陥部（３１）の底が平坦面（３１ａ）として形成され、この平坦面（３１ａ）に上記凹部（３１ｃ）が形成され、上記受電基板（３２）の裏面（３２ｂ）がこの平坦面（３１ａ）に接しているものとすることができる。

また、請求項９に係る発明は、非導電材製の給電器用ケーシングに凹陥部（１９）が形成され、この凹陥部（１９）内に給電基板（２０）が収納され、この給電基板（２０）に、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイル（２１）を有する給電コア（２２）と、非接触にて送受信する給電器側送信部（２３ａ）及び給電器側受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）とが取り付けられ、上記給電コイル（２１）を有する給電コア（２２）が、上記給電基板（２０）における上記凹陥部（１９）の開口側に向いた表面（２０ａ）に取り付けられ、上記給電器側送信部（２３ａ）及び給電器側受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）が、上記給電基板（２０）における上記凹陥部（１９）の底側に向いた裏面（２０ｂ）に取り付けられると共に上記凹陥部（１９）の底に形成された凹部（１９ｃ）内に挿入され、上記給電基板（２０）には上記給電器側送信部（２３ａ）及び給電器側受信部（２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）に対応して通信用の貫通孔（２０ｃ）が形成されてなる給電器（１ａ）を具備し、非導電材製の受電器用ケーシングに凹陥部（３１）が形成され、この凹陥部（３１）内に受電基板（３２）が収納され、この受電基板（３２）に、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を生じる受電コイル（３３）を有する受電コア（３４）と、非接触にて送受信する受電器側送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受電器側受信部（３５ａ）とが取り付けられ、上記受電コイル（３３）を有する受電コア（３４）が、上記受電基板（３２）における上記凹陥部（３１）の開口側に向いた表面（３２ａ）に取り付けられ、上記受電器側送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受電器側受信部（３５ａ）が、上記受電基板（３２）における上記凹陥部（３１）の底側に向いた裏面（３２ｂ）に取り付けられると共に上記凹陥部（３１）の底に形成された凹部（３１ｃ）内に挿入され、上記受電基板（３２）には上記受電器側送信部（３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ）及び受電器側受信部（３５ａ）に対応して通信用の貫通孔（３２ｃ）が形成されてなる受電器を具備し、上記給電コイル（２１）及び給電コア（２２）と上記受電コイル（３３）及び受電コア（３４）とが同軸上で対向するように上記給電器用ケーシングと上記受電器用ケーシングとを係脱自在に連結する連結手段（１０，１８）を具備した非接触型データ及び電力伝送装置を採用する。

請求項１０に記載されるように、請求項９に記載の非接触型データ及び電力伝送装置において、上記連結手段が上記給電器用ケーシングと上記受電器用ケーシングの一方のケーシングに形成された板部（１０）と、他方のケーシングに形成された上記板部（１０）が挿入される空洞（１８）とにより構成されたものとすることができる。

本発明によれば、給電器と受電器の各々において基板の表面と裏面とに電源系と信号系とを分けて配置し、給電器と受電器の非導電材で出来た各ケーシングの底に凹部を形成してこの凹部内に信号系の送受信部を挿入したので、電力伝送が例えば１０Ｗ以上の大電力となる場合においても電源系による信号系への干渉を防ぐことができる。したがって、受電器側と給電器側との間で信号を正確に送受信することが可能となり、例えば受電器側で負荷状態を検出し、給電器側へ検出信号を正確にフィードバックすることによって電力伝送のロスを適正に防ぐことが可能になる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１及び図２に示すように、この非接触型データ及び電力伝送装置１，２は、歩行補助装置３に利用することが可能である。

最初に歩行補助装置について説明すると、この歩行補助装置は、利用者Ａの左右の脚における各膝関節部にあてがわれるリンク機構部３，４と、利用者Ａの所望の部位で検出する信号に応じてリンク機構部３，４を駆動する駆動部５，６と、充電池等の電源部７と、駆動部５，６等を制御する制御部８とを含んだ構成となっている。

なお、図１では右脚用のリンク機構部３および駆動部５のみ示しているが、左脚にも同様な構造のリンク機構部４および駆動部６が配置される。

電源部７と制御部８はそれぞれ別個のハウジングに収納され、利用者の腰に巻きつけたベルト９に、各ハウジングに取り付けられたフック等により吊り下げられる。制御部８のハウジング内には、図示しないがＣＰＵ、電源回路、給電回路、通信回路等が収納されている。

駆動部５，６は、そのハウジング内に収納される図示しないアクチュエータであるＤＣモータを有する。図６に示すように、ハウジング５ａ内には、ＤＣモータのほか、受電回路１１ａ等が組み込まれた基板１１が設けられている。この駆動部５，６は利用者の左右の大腿にハウジング５ａごとベルト１２によって装着される。

リンク機構部３，４は、上記駆動部５，６の各ハウジング５ａに固定されて各ハウジング５ａから利用者の膝関節へと大腿に沿って伸びる固定リンク１３と、上記駆動部５，６の各ハウジング５ａ内に収納された上記ＤＣモータによって低速回転する図示しない短リンクと、短リンクにピン結合された連接棒１４と、上記固定リンク１３の上記膝関節に対応した箇所で一端がピン結合され、他端が上記連接棒１４の先端にピン結合され、利用者の下腿に沿って伸びる揺動リンク１５とを具備する。揺動リンク１５は、ベルト１６によって利用者Ａの下腿に固定される。

ＤＣモータが制御部８によって制御されつつ回転すると、短リンクを介して連接棒１４が往復移動し、揺動リンク１５が膝関節の箇所のピンを支点にして揺動する。これにより、利用者の下腿が膝関節を支点にして前後に回動することとなり、利用者の歩行が援助されることになる。

本発明に係る非接触型データ及び電力伝送装置１，２は、図１及び図２に示すように、歩行補助装置の駆動部５，６と制御部８との間に設けられる。また、非接触型データ及び電力伝送装置１，２は、利用者Ａの左右の脚に対応して左右一対設けられる。

左右の非接触型データ及び電力伝送装置１，２は、互いに同様な構造であるから、以下一方のもので代表して説明する。

非接触型データ及び電力伝送装置１は、図３及び図４に示すように、給電器１ａと受電器１ｂとの組み合わせからなり、分離と連結を自在に行うことができるようになっている。図５及び図６に示すように、受電器１ｂが上記歩行補助装置における駆動部５のハウジング５ａに図示しないビス等の固定手段によって固定されている。

給電器１ａは、図７、図８、図９及び図１０に示すようなケーシングを有する。このケーシングは、板部１０と、板部１０の一端に配置される鍔部１７とを有し、樹脂等の非導電材で成形される。図３及び図４に示すように、板部１０は受電器１ｂのケーシングに形成された同じ形状の空洞１８内に合致可能であり、鍔部１７は受電器１ｂのケーシングの一端面に合致可能である。

図７、図８、図９及び図１０に示すように、給電器１ａのケーシングには、凹陥部１９が形成され、この凹陥部１９内に給電基板２０が収納され、この給電基板２０に、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイル２１を有する給電コア２２と、非接触にて送受信する送信部２３ａ及び受信部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとが取り付けられる。

凹陥部１９はケーシングの板部１０の広い方形面に形成され、その底は方形面に平行な平坦面１９ａとして形成される。また、凹陥部１９の内周には給電基板２０の輪郭に合致する壁が形成される。凹陥部１９と板部１０の上記方形面との境界には段差部１９ｂが形成される。この段差部１９ｂにカバー板２４が嵌め込まれ、接着剤等により接着される。カバー板２４はその表面がケーシングの板部１０の表面と同一面となるように板部１０に固定される。このカバー板２４によって、給電コイル２１、給電コア２２等が収納された凹陥部１９が密閉される。

このカバー板２４は、可視光を遮断して赤外線等所定の波長光のみを透過し、磁力を透過し、また、耐熱性を有する材料で形成される。

給電基板２０は、その表面が凹陥部１９の開口側に向き裏面が凹陥部１９の底側に向くように凹陥部１９内に収納され、その裏面が凹陥部１９の底の平坦面１９ａに当てられる。これにより、給電基板２０は簡易かつ正確にケーシング内に取り付けられる。

上記給電コイル２１と給電コア２２は、この給電基板２０における上記凹陥部１９の開口側に向いた表面２０ａに取り付けられ、図６に示すように、上記カバー板２４を介して受電器１ｂに対峙可能となる。

給電コイル２１は環状に巻かれ、この給電コイル２１がフェライトなどの磁性体からなる給電コア２２に装着される。

また、上記送信部２３ａ及び受信部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、上記絶縁体である給電基板２０の裏面２０ｂに取り付けられると共に、上記凹陥部１９の底の平坦面１９ａに形成された凹部１９ｃ内に挿入される。このため、給電基板２０は凹陥部１９の底に安定的に固定される。また、給電基板２０には送信部２３ａ及び受信部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに対応して通信用の赤外線等を通すための貫通孔２０ｃが形成される。この送信部２３ａ及び受信部部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、例えば、ＩＲ−フォトトランジスタ、ＩＲ−ＬＥＤであり、所定の波長による通信（赤外線通信など）によって、後述する受電器１ｂ側の送受信部との間で所定の各種情報を送受信可能である。

上記給電コイル２１の端子２５も給電コイル２１等と同様に給電基板２０の表面２０ａに形成される。また、上記送信部２３ａ及び受信部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの各端子２６は、送信部２３ａ及び受信部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと同様に給電基板２０の裏面２０ｂに取り付けられると共に、凹陥部１９の底の平坦面１９ａに形成された他の凹部１９ｄ内に挿入される。

このように、給電コイル２１等の電源系が給電基板２０の表面２０ａに配置され、送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄやそれらの端子２６等の信号系が給電基板２０の裏面２０ｂに配置されると共に非導電材製ケーシングの凹部１９ｃ，１９ｄ内に挿入されることから、電力の漏洩による信号への影響が低減する。

図７及び図８に示すように、上記各種の端子２５，２６からはリード線２５ａ，２６ａが引き出され、これらリード線２５ａ，２６ａが束ねられてケーブル２７内に引き込まれている。ケーブル２７はケーシングの鍔部１７から、図１に示すように、上記歩行補助装置の制御部８へと伸びている。

その他、図７及び図９において、符号２８は凹陥部１９内に生じる空隙を埋めるための樹脂製のブロックを示し、図７、図８及び図１０において、符号２９は送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに対応する給電基板２０の通信用の貫通孔２０ｃをカバー板２４へと導通させるための孔２９ａが形成されたブロックを示す。後者のブロック２９は前者のブロック２８と同様凹陥部１９内に生じる空隙を埋める役割も果たす。

図７、図８及び図９において、符号３０は端子２５，２６からケーブル２７の端に至る箇所に充填されるウレタン樹脂等からなるシール部材を示す。このシール部材３０は砂目のハッチングにより示す。このシール部材３０によって、ケーブル２７の接続部からのケーシング内への空気、水等の侵入が防止される。

次に、受電器１ｂは、図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５に示すようなケーシングを有する。このケーシングは、上記給電器１ａのケーシングの板部１０よりも厚くて広い大型の板として形成される。そして、給電器１ａのケーシングの板部１０が挿入される薄い直方体形の空洞１８が、このケーシングの一端面から他端面に向かって伸びる。空洞１８におけるケーシングの他端面側は閉じられる。空洞１８内の広い方形面はケーシングの外面の広い方形面と平行に延びる。このケーシングも樹脂等の非導電材で成形される。

図３及び図４に示すように、この受電器１ｂのケーシングに形成された空洞１８内に給電器１ａのケーシングの板部１０が挿入され、鍔部１７が受電器１ｂのケーシングの一端面に合致することによって、受電器１ｂと給電器１ａとが合体する。

図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５に示すように、受電器１ｂのケーシングの上記空洞１８内に平坦面が形成され、この平坦面に凹陥部３１が形成される。この凹陥部３１内に受電基板３２が収納され、この受電基板３２に、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を生じる受電コイル３３を有した受電コア３４と、非接触にて送受信する受信部３５ａ及び送信部３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとが取り付けられる。

凹陥部３１はケーシングの空洞１８内における広い方形の平坦面１８ａに形成され、その底は空洞１８内の平坦面１８ａに平行な平坦面３１ａとして形成される。また、凹陥部３１の内周には受電基板３２の輪郭に合致する壁が形成される。凹陥部３１と上記平坦面１８ａとの境界には段差部３１ｂが形成される。この段差部３１ｂ内にはカバー板３６が嵌め込まれ、接着剤等により接着される。カバー板３６はその表面が上記平坦面１８ａと同一面となるようにケーシングに固定される。このカバー板３６によって、受電コイル３３、受電コア３４等が収納された凹陥部３１が密閉される。このカバー板３６は赤外線を透過し、また磁力を透過する材料で形成される。

受電基板３２は、その表面３２ａが凹陥部３１の開口側に向き裏面３２ｂが凹陥部３１の底側に向くように凹陥部３１内に収納され、その裏面３２ｂが凹陥部３１の底の平坦面３１ａに当てられる。これにより、受電基板３２はケーシング内の定位置に簡易かつ正確に取り付けられる。

上記受電コイル３３と受電コア３４は、この受電基板３２における上記凹陥部３１の開口側に向いた表面３２ａに取り付けられ、図６に示すように、カバー板３６を介して給電器１ａに対峙可能となる。

受電コイル３３は環状に巻かれ、この受電コイル３３がフェライトなどの磁性体からなる受電コア３４に装着される。

また、上記受信部３５ａ及び送信部３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、上記絶縁体である受電基板３２の裏面３２ｂに取り付けられると共に、上記凹陥部３１の底の平坦面３１ａに形成された凹部３１ｃ内に挿入される。このため、受電基板３２は凹陥部３１の底に安定的に固定される。また、受電基板３２には受信部３５ａ及び送信部３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに対応して通信用の赤外線等を通すための貫通孔３２ｃが形成される。この受信部３５ａ及び送信部３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、例えば、ＩＲ−フォトトランジスタ、ＩＲ−ＬＥＤであり、所定の波長光による通信（赤外線通信など）によって、上記給電器１ａ側の送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとの間で所定の各種情報を送受信可能である。

上記受電コイル３３の端子３７も受電コイル３３等と同様に受電基板３２の表面に形成される。また、上記受信部３５ａ及び送信部３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの各端子３８は、受信部３５ａ及び送信部３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと同様に受電基板３２の裏面３２ｂに取り付けられると共に、凹陥部３１の底の平坦面３１ａに形成された他の凹部３１ｄ内に挿入される。

このように、受電コイル３３等の電源系が受電基板３２の表面３２ａに配置され、送受信部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ等の信号系が受電基板３２の裏面３２ｂに配置されると共に非導電材製ケーシングの凹部３１ｂ，３１ｃ内に挿入されることから、電力の漏洩による信号の送受信への影響が低減する。

図１１及び図１４に示すように、上記各種端子３７，３８からはリード線３７ａ，３８ａが引き出され、これらリード線３７ａ，３８ａが束ねられてケーブル３９内に引き込まれる。図６に示すように、このケーブル３９はケーシングの凹陥部３１の底から上記歩行補助装置における駆動部５のハウジング５ａ内へと伸び、ケーブル３９内のリード線３７ａ，３８ａがハウジング５ａ内の各種回路の端子に接続される。

この受電器１ｂのケーシングに形成された空洞１８は、上記給電器１ａのケーシングに形成された板部１０とともに、両ケーシングを係脱自在に連結する連結手段を構成する。図４乃至図６に示すように、給電器１ａのケーシングの板部１０が受電器１ｂのケーシングの空洞１８内に挿入され、両者の連結が完了すると、給電コイル２１及び給電コア２２と受電コイル３３及び受電コア３４とが同軸上で対向することとなる。

その他、図１１及び図１４中、符号４０は凹陥部３１内に生じる空隙を埋めるための樹脂製のブロックを示し、図１１、図１２及び図１５中、符号４１は送受信部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに対応する受電基板３２の通信用の貫通孔３２ｃをカバー板３６へと導通させるための孔４１ａが形成されたブロックを示す。後者のブロック４１は前者のブロック４０と同様凹陥部３１内に生じる空隙を埋める役割も果たす。図１１、図１２及び図１４中、符号４２は端子３７，３８からケーブル３９の端に至る箇所に充填されるウレタン樹脂等からなるシール部材を示す。このシール部材４２は砂目のハッチングで示す。このシール部材４２によって、ケーブル３９の接続部からのケーシング内への空気、水等の侵入が防止される。

また、図５、図１１及び図１３中、符号４３はボールプランジャを示す。このボールプランジャ４３のボール４３ａがケーシングの空洞１８内に突出するようにケーシングに埋設される。ボール４３ａは図示しないスプリング等により空洞１８側へ付勢される。一方、図７に示すように、給電器１ａのケーシングにはボール４３ａに対応して穴４４が形成される。これにより、図５及び図６に示す如く給電器１ａの板部１０が受電器１ｂの空洞１８内に入り切ると、ボール４３ａが穴４４に嵌り込み、給電器１ａが受電器１ｂから不意に抜け出ないように給電器１ａを受電器１ｂ内に拘束する。

次に、上記構成の非接触型データ及び電力伝送装置の作用について説明する。

図３に示すように、給電器１ａのケーシングの板部１０を受電器１ｂのケーシングの空洞１８に対峙させて、図４及び図５に示すように、板部１０を空洞１８内に挿入する。挿入し終わると、図５に示すように、受電器１ｂ側のボールプランジャ４３のボール４３ａが給電器１ａ側のケーシングの穴４４に嵌り込み、給電器１ａと受電器１ｂとの連結が完了する。

これにより、図６に示すように、受電コイル３３及び受電コア３４は給電コイル２１及び受電コア２２と互いに近接し、かつ同軸上で対向する。

また、給電器１ａ及び受電器１ｂの双方の送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄも互いに近接し、かつ同軸上で平行に対向する。これにより、双方の送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ間で所定の各種の情報が送受信可能となる。

この連結操作は利用者Ａの左右の歩行補助装置に対してそれぞれ行われる。

給電時には、制御部８を介して電源部７から給電器１ａ，２ａに電力が供給され、給電コイル２１に電圧が印加されることによって、給電コイル２１と受電コイル３３との間に電磁誘導回路が形成され、受電コイル３３が電磁誘導作用により誘電起電力を発生し、受電器１ｂ，２ｂが給電器１ａ，２ａから非接触で電力を受電する。各受電器１ｂ，２ｂで受電した電力は制御部８を介して歩行補助装置の左右の駆動部５，６の各ＤＣモータにそれぞれ供給される。

また、給電器１ａと受電器１ｂとの送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ間で信号の遣り取りが行われる。この信号は例えば負荷検出信号、モータ制御信号、センサ検出信号である。

制御部８は、主として演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、各種データやプログラムを記憶するＲＯＭ等を備える。上記ＣＰＵが、上記各種信号を処理し、ＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行することにより、各部を制御するとともに、歩行補助装置の全体を統括制御する。

具体的には、制御部８は、図２に示すように、例えば、駆動部５，６のＤＣモータの回転方向や速度などＤＣモータを駆動制御するための駆動信号Ｓｈを給電器１ａに出力する。また、制御部８は、給電する電力を制御するための電力制御信号Ｓｂを給電部１ａに出力する。

上述したように、給電器１ａと受電器１ｂの各々において基板２０，３２の表面２０ａ，３２ａと裏面２０ｂ，３２ｂとに電源系と信号系とが分離して配置され、給電器１ａと受電器１ｂの非導電材で出来た各ケーシングの底に凹部１９ｃ，３１ｃを形成してこの凹部１９ｃ，３１ｃ内に信号系の送受信部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを挿入したので、電力伝送が例えば１０Ｗ以上の大電力となる場合においても電源系による信号系への干渉が防止される。したがって、受電器１ｂ側と給電器１ａ側との間での信号の送受信が正確に行われることとなり、例えば受電器１ｂ側で負荷状態を検出し、給電器１ａ側へ検出信号を正確にフィードバックすることによって電力伝送のロスが適正に防止される。

かくて、歩行補助装置のＤＣモータが適正な回転数で回転し、リンク機構部３，４が駆動し、利用者Ａの歩行が補助されることとなる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、給電器のケーシングが雄型であり受電器のケーシングが雌型であるが、各ケーシングは互いに逆の形状をしていても構わない。その場合には、給電器に対して受電器が抜き差し可能になる。また、ケーシングに形成する凹部は穴、溝、切欠等所望の形状に形成することが可能である。また、この非接触型データ及び電力伝送装置を歩行補助装置に設けるものとして説明したが、歩行補助装置以外の他の装置に設けることも可能である。さらに、カバー板としてポリカーボネイト系の材料を使用したが、これに限らずその他の樹脂、ガラスを使用したものであってもよい。

本発明に係る非接触型データ及び電力伝送装置を備えた歩行補助装置が利用者に装着された状態を示す説明図である。 図１に示した歩行補助装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る非接触型データ及び電力伝送装置の給電器と受電器を分離状態で示す斜視図である。 図３に示す非接触型データ及び電力伝送装置の給電器と受電器を連結状態で示す斜視図である。 図４に示す非接触型データ及び電力伝送装置を歩行補助装置のハウジングに取り付けて示す平面図である。 図５中、ＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。 本発明に係る給電器を、カバー板を除去して示す底面図である。 図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。 図７中、ＩＸ−ＩＸ線矢視断面図である。 図７中、Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。 本発明に係る受電器を、カバー板及び覆い板を除去して示す平面図である。 図１１中、ＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面図である。 図１１中、ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図である。 図１１中、ＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視断面図である。 図１１中、ＸＶ−ＸＶ線矢視断面図である。

符号の説明

１ａ…給電器
１ｂ…受電器
１０…板部
１８…空洞
１９，３１…凹陥部
１９ａ，３１ａ…平坦面
１９ｃ，３１ｃ…凹部
１９ｄ，３１ｄ…凹部
２０…給電基板
２０ａ，３２ａ…表面
２０ｂ，３２ｂ…裏面
２０ｃ，３２ｃ…貫通孔
２１…給電コイル
２２…給電コア
２３ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ…送信部
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３５ａ…受信部
２４，３６…カバー板
３２…受電基板
３３…受電コイル
３４…受電コア
３８…端子

Claims (10)

1. 非導電材製のケーシングに凹陥部が形成され、この凹陥部内に給電基板が収納され、この給電基板に、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とが取り付けられてなる給電器において、上記給電コイルを有する給電コアが、上記給電基板における上記凹陥部の開口側に向いた表面に取り付けられ、上記送信部及び受信部が、上記給電基板における上記凹陥部の底側に向いた裏面に取り付けられると共に上記凹陥部の底に形成された凹部内に挿入され、上記給電基板には上記送信部及び受信部に対応して通信用の貫通孔が形成されたことを特徴とする給電器。
2. 請求項１に記載の給電器において、上記送信部及び受信部の各端子が上記給電基板の裏面に取り付けられると共に、上記凹陥部の底に形成された他の凹部内に挿入されたことを特徴とする給電器。
3. 請求項１に記載の給電器において、上記凹陥部の開口がカバー板で覆われたことを特徴とする給電器。
4. 請求項１に記載の給電器において、上記凹陥部の底が平坦面として形成され、この平坦面に上記凹部が形成され、上記給電基板の裏面がこの平坦面に接していることを特徴とする給電器。
5. 非導電材製のケーシングに凹陥部が形成され、この凹陥部内に受電基板が収納され、この受電基板に、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を生じる受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する送信部及び受信部とが取り付けられてなる受電器において、上記受電コイルを有する受電コアが、上記受電基板における上記凹陥部の開口側に向いた表面に取り付けられ、上記送信部及び受信部が、上記受電基板における上記凹陥部の底側に向いた裏面に取り付けられると共に上記凹陥部の底に形成された凹部内に挿入され、上記受電基板には上記送信部及び受信部に対応して通信用の貫通孔が形成されたことを特徴とする受電器。
6. 請求項５に記載の受電器において、上記送信部及び受信部の各端子が、上記受電基板裏面に取り付けられると共に、上記凹陥部の底に形成された他の凹部内に挿入されたことを特徴とする給電器。
7. 請求項５に記載の受電器において、上記凹陥部の開口がカバー板で覆われたことを特徴とする給電器。
8. 請求項５に記載の受電器において、上記凹陥部の底が平坦面として形成され、この平坦面に上記凹部が形成され、上記受電基板の裏面がこの平坦面に接していることを特徴とする受電器。
9. 非導電材製の給電器用ケーシングに凹陥部が形成され、この凹陥部内に給電基板が収納され、この給電基板に、非接触の電磁誘導作用により給電する給電コイルを有する給電コアと、非接触にて送受信する給電器側送信部及び給電器側受信部とが取り付けられ、上記給電コイルを有する給電コアが、上記給電基板における上記凹陥部の開口側に向いた表面に取り付けられ、上記給電器側送信部及び給電器側受信部が、上記給電基板における上記凹陥部の底側に向いた裏面に取り付けられると共に上記凹陥部の底に形成された凹部内に挿入され、上記給電基板には上記給電器側送信部及び給電器側受信部に対応して通信用の貫通孔が形成されてなる給電器を具備し、非導電材製の受電器用ケーシングに凹陥部が形成され、この凹陥部内に受電基板が収納され、この受電基板に、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を生じる受電コイルを有する受電コアと、非接触にて送受信する受電器側送信部及び受電器側受信部とが取り付けられ、上記受電コイルを有する受電コアが、上記受電基板における上記凹陥部の開口側に向いた表面に取り付けられ、上記受電器側送信部及び受電器側受信部が、上記受電基板における上記凹陥部の底側に向いた裏面に取り付けられると共に上記凹陥部の底に形成された凹部内に挿入され、上記受電基板には上記受電器側送信部及び受電器側受信部に対応して通信用の貫通孔が形成されてなる受電器を具備し、上記給電コイル及び給電コアと上記受電コイル及び受電コアとが同軸上で対向するように上記給電器用ケーシングと上記受電器用ケーシングとを係脱自在に連結する連結手段を具備したことを特徴とする非接触型データ及び電力伝送装置。
10. 請求項９に記載の非接触型データ及び電力伝送装置において、上記連結手段が上記給電器用ケーシングと上記受電器用ケーシングの一方のケーシングに形成された板部と、他方のケーシングに形成された上記板部が挿入される空洞とにより構成されることを特徴とする非接触型データ及び電力伝送装置。

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