JP2010258437A - 給電器、非接触型電力伝送装置、及び関節補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内の放熱を良好に行うことのできる給電器、非接触型電力伝送装置、及び関節補助装置を提供する。
【解決手段】本発明の給電器は、非接触の電磁誘導作用により給電する給電部３５を筐体３１の内部に備えた給電器において、前記給電部３５に一方の面が密着して設けられた放熱板３３と、前記放熱板３３と筐体３１の間に設けられた規定温度で固体と液体に変化する性質を有する熱吸収体３４と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、非接触で電力を伝送可能な非接触電力伝送装置に関し、特に、非接触で受電器に電力を伝送する給電器、関節補助装置等に関する。

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等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、利用者の関節部にリンク機構部を設け、駆動部によって当該リンク機構部を駆動して前記関節部の動作を補助する関節補助装置であって、前記駆動部に対して非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置を備えている。

上記非接触電力伝送装置は、給電器の給電ヘッド基板に給電コイルを有する給電コアを取り付け、受電器の受電ヘッド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、給電ヘッド基板と受電ヘッド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上述したように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ている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−３２５７３２号公報 特開２００７−１４３３１５号公報

ところで、上記のような非接触電力伝送装置では、給電量が多い場合には、給電部がかなり発熱するため、放熱する必要性がある。しかし、非接触電力伝送装置は、防水対策が必要な場合や、開口部を形成することができない場合は、一般的に放熱対策として用いられるファン等を使用することができないためその放熱が困難である。

また、放熱対策を講じるにあたり、装置の大型化、構造変更などは極力避けたいという要望がある。

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、筐体内の放熱を良好に行うことのできる給電器、非接触型電力伝送装置、及び関節補助装置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に、請求項１に記載の給電器は、非接触の電磁誘導作用により給電する給電部を筐体の内部に備えた給電器において、前記給電部に一方の面が密着して設けられた放熱板と、前記放熱板と筐体の間に設けられた規定温度以上で固体から液体に変化する性質、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有する熱吸収体と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の非接触型電力伝送装置は、非接触の電磁誘導作用により給電する給電部を筐体の内部に備えた給電器と、当該非接触の電磁誘導作用により前記給電された電力を受電する受電部を備えた受電器と、を具備した非接触型電力伝送装置において、前記給電部に一方の面が密着して設けられた放熱板と、前記放熱板と筐体の間に設けられた規定温度以上で固体から液体に変化する性質、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有する熱吸収体と、を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の非接触型電力伝送装置は、請求項２に記載の非接触型電力伝送装置において、前記熱吸収体は、前記筐体に設けられた保持手段によって常に前記放熱板に密着するように設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の非接触型電力伝送装置は、請求項３に記載の非接触型電力伝送装置において、前記保持手段は、前記筐体に設けられた弾性体と、その弾性体に取り付けられる押し板と、を備え、前記熱吸収体は、前記押し板と放熱体によって挟みこまれ、前記弾性体の付勢力によって常に前記放熱板に密着して保持されることを特徴とする。

また、請求項５に記載の非接触型電力伝送装置は、請求項４に記載の非接触型電力伝送装置において、前記保持手段は、前記筐体に設けられた弾性体と、その弾性体に取り付け前記押し板には、前記熱吸収体に食い込ませるための突起が設けられていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の非接触型電力伝送装置は、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の非接触型電力伝送装置において、前記熱吸収体は、内部が区分けされた袋体を有し、当該袋体の内部には、規定温度以上で固体から液体に変化する性質、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有する溶液が収容されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の非接触型電力伝送装置は、請求項２乃至６のいずれか一項に記載の非接触型電力伝送装置において、前記筐体は気密に保たれていることを特徴とする。

また、請求項８に記載の関節補助装置は、利用者の関節部に取り付けられるリンク機構部と、前記リンク機構部を駆動して前記関節部の動作を補助する駆動部と、前記駆動部に非接触で電力を伝送する請求項２乃至７のいずれか一項に記載の非接触型電力伝送装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、給電部に放熱板の一方の面を密着させて設け、この放熱板の他方の面側に熱吸収体を取り付けるようにしたので、装置の形状を変えずに内部構造のみの小変更だけで特に給電部で発生した熱の放熱を良好に行うことができる。

本発明に係る非接触型電力伝送装置の一実施形態を備えた関節補助装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態の非接触型電力伝送装置を備えた関節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。 一実施形態における蓄電ユニット、制御ユニット、及び電力伝送ユニットの設置例を示す概略図である。 図３の電力伝送ユニットにおいて給電ユニットと受電ユニットを分離した状態を示す断面図である。 図３の電力伝送ユニットにおいて給電ユニットと受電ユニットを組み付けた状態を示す断面図である。 相変化材料を用いた時の給電ハウジング及び受電ハウジングの表面の温度変化を示す図である。 放熱板の一例を示す平面図である。 実施形態２の電力伝送ユニットにおいて給電ユニットと受電ユニットを分離した状態を示す断面図である。 実施形態２の給電ユニットの変形例を示す断面図である。 給電ユニットに収容される袋体の外観を示し、図１０（ａ）は袋体の一実施例、図１０（ｂ）は袋体の他の実施例、図１０（ｃ）は袋体の他の実施例である。

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。

＜実施形態１＞
図１は本発明に係る非接触型電力伝送装置の一実施形態を備えた関節補助装置の構成を示すブロック図、図２は一実施形態の非接触型電力伝送装置を備えた関節補助装置が利用者に装着された状態を示す説明図、図３は一実施形態における蓄電ユニット、制御ユニット、及び電力伝送ユニットの設置例を示す概略図、図４は図３の電力伝送ユニットにおいて給電ユニットと受電ユニットを分離した状態を示す断面図、図５は図３の電力伝送ユニットにおいて給電ユニットと受電ユニットを組み付けた状態を示す断面図、図６は相変化材料を用いた時の給電ハウジング及び受電ハウジングの表面の温度変化を示す図、図７は放熱板の一例を示す平面図である。

なお、以下に説明する実施形態は、人体の膝部における関節の動きを補助する関節補助装置Ｓとして本発明を適用した場合の実施形態である。また、以下の説明において前方及び後方とは、利用者にとって前方及び後方である場合のことである。

−関節補助装置の構成及び機能の概要−
本実施形態の関節補助装置Ｓは、図１及び図２に示すように、利用者２の両足に取り付けられる駆動ユニット１０と、蓄電池を備える蓄電ユニット２０と、電磁誘導作用により非接触で駆動ユニット１０に対して蓄電ユニット２０からの電力を伝送し、かつ駆動ユニット１０を駆動制御するための信号を伝送する通信機能付きの電力伝送ユニット３０と、各ユニット１０、２０、３０を統括的に制御する制御ユニット６０と、を備えている。ここで、上記電力伝送ユニット３０は、本発明の非接触型電力伝送装置を構成する。

図２に示すように、駆動ユニット１０は、利用者２の両足の大腿部に面接合テープやバンド等の固定具（図示せず）を用いてそれぞれ取り付けられる。

蓄電ユニット２０、電力伝送ユニット３０、及び制御ユニット６０は、図示しないがそれぞれがケーブル等を介して電気的に接続されているとともに、図２及び図３に示すように、それぞれ筐体内に収容されて利用者２の腰部に装着されるベルト７０に取り付けられる。なお、蓄電ユニット２０、及び制御ユニット６０を収容する各筐体は、ベルト７０に着脱可能に装着されている。

まず、駆動ユニット１０の具体的な構成及び機能について説明する。

駆動ユニット１０は、図１及び図２に示すように、利用者２の膝部２ａの関節部分に取り付けられるリンク機構部３と、このリンク機構部３を駆動するための駆動部５を備えている。

リンク機構部３は、図２に示すように、例えば、利用者の大腿部に巻き付けられる上部脚当て６の側面に取り付けられる第一リンク３ａと、利用者の下腿部に巻きつけられる下部脚当て７の側面に取り付けられる第二リンク３ｂと、モータ等で構成される駆動部５から動力を得て前記第一リンク３ａに対して第二リンク３ｂを前後方向に揺動させる第三リンク３ｃと、を含んで構成される。

第一リンク３ａは、利用者の大腿部から膝部２ａに延びるように取り付けられ、第二リンク３ｂは利用者の膝部２ａから足の先端（地面）方向に延びるように取り付けられており、第一リンク３ａと第二リンク３ｂは、利用者の膝部２ａ近傍で互いに回動可能に連結されている。また、第三リンク３ｃの一端が、前記第二リンク３ｂの先端部に連結されている。

上部脚当て６及び下部脚当て７は、図示しないが、それぞれが一対の脚当て部材を含んで構成されており、利用者２の大腿部及び下腿部の周囲を覆うように巻き付けられ、上述した面接合テープやバンド等の固定具によって着脱可能に取り付けられる。

また、上部脚当て６及び下部脚当て７は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂等を成形して形成されており、利用者の大腿部と接する部分には、伸縮自在のスポンジ等の緩衝部材が取り付けられている。

駆動部５は、図示しないが、回転機構を有するＤＣモータと、このＤＣモータを所定の回転方向及び速度で駆動制御する駆動制御部と、を含んで構成されている。また、駆動部５は、気密及び液密に保たれた筐体５ａの内部に収納されており、そのため筐体５ａは、内部への水の浸入が防止されている。

上記ＤＣモータは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成されるギアボックスを介して第三リンク３ｃの他端側と接続されている。そして、ＤＣモータの回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が上記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク３ｃに伝達され、その駆動力が第二リンク３ｂに伝達される。そして、第二リンク３ｂが、ＤＣモータの回転方向によって第一リンク３ａに対して前後方向に揺動され、利用者２の膝部２ａにおける関節の動きを補助するようになっている。

また、図２に示すように、駆動部５は、電力伝送ユニット３０とケーブル１１を介して電気的に接続され、蓄電ユニット２０からの電力が伝送されるともに、制御ユニット５０から送信される制御信号に応じて駆動制御部がＤＣモータを駆動制御し、リンク機構部３を作動させる。

次に、非接触型電力伝送装置としての電力伝送ユニット３０の具体的な構成及び機能について説明する。

電力伝送ユニット３０は、図４に示すように、本願の筐体として機能する給電ハウジング３１と受電ハウジング３２を備え、これらは嵌合手段によって着脱可能に組み付けられる。本実施形態では、図２に示すように、例えば、給電ハウジング３１がベルト７０に固定して取り付けられ、受電ハウジング３２が給電ハウジング３１に対して分離又は組み付け可能に構成されている。

図４に示すように、給電ハウジング３１の内部には、蓄電ユニット２０及び制御ユニット６０と図示しないケーブル等の導線を介して電気的に接続される給電部３５と、この給電部３５から発生する熱を伝達する放熱板３３と、この放熱板３３の熱を吸収する熱吸収体３４が収容されている。一方、受電ハウジング３２の内部には、駆動部５（例えば、ＤＣモータ）と図示しないケーブルを介して接続される受電部４５が収容されている。

なお、本実施形態の給電ハウジング３１、給電部３５、放熱板３３、及び熱吸収体３４を含む機器は本願の給電器として機能する。

給電部３５は、受電部４５に電力を伝送するための給電回路を含む給電基板３６と給電ヘッド３７を備えている。一方、受電部４５は、給電部３５から電力を受電するための受電ヘッド４７を備えている。なお、本実施形態では、受電ヘッド４７により受電した電力を駆動部５に供給するための受電回路を含む受電基板（図示せず）が駆動部５とともに筐体５ａの内部に収容されている。

給電ヘッド３７は、給電ユニット３８と、情報の送受信を行う図示しない通信端子とを備え、この給電ユニット３８及び通信端子は、例えば、ガラスエポキシ製の基板（図示せず）上に位置決めされて給電ハウジング３１の内部に固定されている。

一方、受電ヘッド４７は、受電ユニット４８と、情報の送受信を行う図示しない通信端子とを備え、この受電ユニット４８及び通信端子は、例えばガラスエポキシ製の基板上に位置決めされて受電ハウジング３２の内部に固定されている。

また、給電ハウジング３１及び受電ハウジング３２の内部に設けられている通信端子は、例えばＩＲ−フォトトランジスタやＩＲ−ＬＥＤを用い、所定の波長による通信（赤外線通信等）によって、所定の情報を送受信可能に構成されている。

給電ユニット３８及び受電ユニット４８は、それぞれ環状の給電コイル３９及び受電コイル４９と、これら給電コイル３９及び受電コイル４９が取り付けられるフェライト等の磁性体からなる給電コア４０及び受電コア５０とを備えている。給電コア４０及び受電コア５０、それぞれ環状の凹部を有し、この凹部の中央には円柱状の突起を有している。そして、給電コイル３９及び受電コイル４９がその突起の周りに形成された凹部に収納配置される。

そして、図５に示すように、給電ハウジング３１と受電ハウジング３２を組み付けた状態において、給電コイル３９及び受電コイル４９は、互いに近接し、かつ同軸上で対向するように配置される。

そして、給電時には、給電ヘッド３７の給電コイル３９に電圧を印加することによって、給電コイル３９と受電コイル４９との間に電磁誘導回路が形成されて、受電コイル４９が電磁誘導作用により誘導起電力を発生し、受電部４５が給電部３５から非接触で電力を受電することが可能になっている。

同様に、給電ハウジング３１及び受電ハウジング３２の双方の通信端子も、互いに近接し、かつ同軸上で平行に対向するように配置され、双方の通信端子との間で所定の情報が通信可能になっている。

なお、給電部３５、受電部４５、通信端子、及び給電基板３６は、基板上においてそれぞれ給電コア４０及び受電コア５０の高さを基準として樹脂等で覆われ（モールドされ）、給電部３５、受電部４５は、それぞれ互いに対向する面にカバーシート４１，５１を配置して一体化され板状に形成されており、接点等が外部に露出しないようになっている。これにより、給電ハウジング３１は気密に保たれ、外部から給電ハウジング３１内への水の浸入を容易に防止することができ、腐食又は錆等による接点不良を防止することが可能となる。

また、給電ハウジング３１の内部において、給電ユニット３８が設けられた基板の裏側には、その基板と接触するように放熱板３３が給電ハウジング３１の内部に固定され、さらに給電ハウジング３１と放熱板３３とによって囲まれた空間部には、熱吸収体３４が配置されている。

放熱板３３は、例えばアルミニウム板が好適に用いられるが、その他、熱を伝達する機能を有する公知の金属材料が用いられても構わない。

熱吸収体３４は、例えば、一般的にＰＣＭと称される相変化材料を用いる。この相変化材料は、規定温度で固相（固体）と液相（液体）に変化する性質を有している。さらに、具体的には、規定温度以上で固体から液体に変化し、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有するものである。よって、熱吸収体３４は、そのときの温度により液体または固体の状態となり、例えば、温度が低い場合は固体となっており、エネルギーが加わることによって温度が上昇し、規定温度（相変化温度）を超えると液体に変化する。この液体となるとき、大きなエネルギー（潜熱）を必要とし、周囲から熱エネルギーを奪うこととなるため、本実施形態のように給電ハウジング３１の内部に当該熱吸収体３４を配置することで、給電ユニット３８から発生する熱が吸収されることとなる。

この相変化材料には、蓄熱性素材の種類と組成を選定したものが用いられる。蓄熱性素材としては、例えば、無機塩・水和物からなる水溶液を用いることができる。さらに具体的には、酢酸ナトリウム混合液が好適に用いられる。これは、酢酸ナトリウム混合液を用いた場合の相変化温度が約４７℃であって、潜熱が１５０〜１８０ｋＪ／ｋｇであり、実験で用いた結果、最も有効であったからである。

また、蓄熱性素材として、例えば、ｎ−パラフィンを主成分とする溶液を用いることができる。この溶液は、炭素鎖数に対応し広範な温度域をカバーできる。本実施形態では、相変化温度が４７〜５０℃であれば適用域であると考えられるため、炭素鎖数が２０、２２、若しくは２４が好ましい。なお、この場合の潜熱は２４０ｋＪ／ｋｇであることが知られている。

さらには、蓄熱性素材として、例えば、ポリエチレングリコールを主成分とする溶液を用いることができる。この溶液によれば、重合度に依存するものの、その相変化温度が４０〜５０℃であり、潜熱を１７０ｋＪ／ｋｇとすることができることが知られている。

ここで、本実施形態のようにコイルを用いて電力を伝送する方式の場合には、電力を伝送することにより熱が発生する。その熱は、電力の伝送効率を悪化させる要因ともなるため、放熱するための放熱対策を講じることが好ましい。

そこで本実施形態では、上述したように、給電部３５に放熱板３３の一方の面を密着させて設け、この放熱板３３の他方の面に熱吸収体３４を取り付けるようにしたので、電力の給電にともなって発生する熱は、放熱板３３を介して熱吸収体３４に伝達され放熱を高効率で行うことができる。

本実施形態において、熱吸収体としてＰＣＭを用いる場合には、人体に接触可能な上限温度を４０℃と仮定し、給電ハウジング３１がベルト７０に取り付けられていることを考慮すると、規定温度が４８〜５０℃程度のＰＣＭを用いることが可能である。なお、規定温度が４８℃のＰＣＭでは、４８℃以下では固体、それ以上では液体（ゲル状）になる。

このＰＣＭは図示しないが袋体に収容されている。よって、温度変化に応じて固体から液体に変化するため、その形状が変化する。そこで、本実施形態では、図示しないが、例えば、給電ハウジング３１側から放熱板３３側に弾性体などを介在させ、当該弾性体によりＰＣＭを放熱板３３側に押圧させることで、常にＰＣＭを伝導部材２２に密着させ、熱伝導率を高めることが可能である。また、伝導部材２２を箱型形状として、その内部にＰＣＭを収容するようにしても構わない。

図６は本実施形態において相変化材料を用いた場合の、給電ハウジング及び受電ハウジングの表面の温度変化を示した図である。なお、図６は本実施形態の関節補助装置を３時間稼動させ、その後、放置した時の給電ハウジング３１と受電ハウジング３２の表面温度を測定したものである。

図６に示すように、給電ハウジング３１の表面の温度は、二点鎖線で示すように、関節補助装置Ｓの稼動とともに、給電部３５が発熱するため徐々に高くなり規定温度（４８℃）に限りなく近づいた後、放置（関節補助装置の停止）によって徐々に低下する。一方、受電ハウジング３２の表面の温度は、実線で示すように、給電ハウジング３１の温度変化よりもその傾きが大きく変動し、放置によって迅速に低下する。

このようにＰＣＭは、ある一定時間高温となり、それ以外は低温となる環境で、高温となる時間を先延ばしすることが可能である。本実施例のような関節補助装置は、ある一定時間稼動させるものの、それ以外は放置するため、危険な温度になる前に低温となるように規定温度、及び容量（大きさ）を設定することによって、何らエネルギーを用いないで冷却効果が期待できるので便利である。

一方、図４及び図７に示すように、受電ハウジング３２の受電ヘッド４７には、矩形のアルミニウム板から形成された放熱板５２の一方の面が密着して配置されている。この放熱板５２は、矩形枠状に形成された保持枠５３により保持されている。また、放熱板５２の他方の面には、空間部５４を介してＡＢＳ樹脂製の通気用カバー５５が４本の樹脂ネジ等の固定具５６により受電ハウジング３２に取り付けられている。したがって、受電ヘッド４７が放熱板５２に予め接着されていることで、これら受電ヘッド４７、放熱板５２、保持枠５３及び通気用カバー５５が固定具５６により一体化されている。これらは、一体となって樹脂ネジ等の固定具５９（図７に示す）を用いて給電部３５に固定される。

図７に示すように、通気用カバー５５には、多数の通気孔５５ａが縦横に配列するように形成されている。これらの通気孔５４ａは、それぞれ放熱板５２と通気用カバー５５との間に形成された空間部５４と連通している。また、多数の通気孔５５ａは、利用者２の指が挿入されない程度の径に設定されている。つまり、多数の通気孔５５ａの径は、利用者２の指より小径に形成されている。

次に、制御ユニットの具体的な構成及び機能について説明する。

制御ユニット６０は、主として演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、及び各種データやプログラムを記憶するＲＯＭを備えて構成されている。上記ＣＰＵが、例えば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関節補助装置Ｓ全体を統括制御する。具体的には、制御ユニット６０は、図１に示すように、例えば、ＤＣモータの回転方向や速度等、そのＤＣモータを駆動制御するための駆動信号を給電部３５に出力するようになっている。また、制御ユニット６０は、給電する電力を制御するための電力制御信号を給電部３５に出力するようになっている。

このように構成された関節補助装置Ｓは、制御ユニット６０によって出力される電力制御信号に基づいて電磁誘導作用により非接触で駆動部５に蓄電池の電力が供給されるとともに、駆動信号に基づいてＤＣモータを所定の回転数で駆動させリンク機構部３を作動させて利用者２の膝部の動きを補助し、利用者２の歩行が補助されることとなる。

すなわち、本実施形態の関節補助装置Ｓでは、非接触で電源ユニット１０の電力を駆動部５に伝送する一方、制御ユニット６０から出力される駆動信号を駆動部５に伝送し、リンク機構部３を作動させて利用者２の膝部の動きを補助し、利用者２の歩行を補助することが可能となる。

このように本実施形態によれば、給電部３５に放熱板３３の一方の面を密着させて設け、この放熱板３３の他方の面に熱吸収体３４を取り付けるようにしたので、装置の形状を変えずに内部構造のみの小変更だけで、防水性を有する装置の特に給電部３５で発生した熱の放熱を良好に行うことができる。

また、熱吸収体３４が形状変化をしても放熱板に密着するように構成したので、放熱をより良好に行うことができる。

＜実施形態２＞
次に、図８を用いて、本実施形態における電力伝送ユニットについて説明する。なお、本実施形態において、実施形態１の部分と同じ部分には同一の符号を付して示しその詳しい説明を省略する。また、受電ハウジング３２に収容される部品等については実施形態１と同様であるためその説明を省略する。

図８に示すように、給電ハウジング３１の内部には、受電部４５に対して電力を伝送するための給電基板３６と給電ヘッド３７を備えた給電部３５と、この給電部３５から発生する熱を伝達する放熱板３３と、この放熱板３３の熱を吸収する熱吸収体３４が収容されている。

給電ヘッド３７は、給電ユニット３８と、情報の送受信を行う図示しない通信端子とを備え、この給電ユニット３８及び通信端子は、例えば、ガラスエポキシ製の基板（図示せず）上に位置決めされて給電ハウジング３１の内部に固定されている。

給電ユニット３８は、環状の給電コイル３９と、給電コイル３９が取り付けられるフェライト等の磁性体からなる給電コア４０と、を備えている。

給電ハウジング３１の内部において、給電ユニット３８が設けられた基板の裏側には、その基板と接触するように放熱板３３が給電ハウジング３１の内部に固定され、さらに給電ハウジング３１と放熱板３３とによって囲まれた空間部には、熱吸収体３４と、当該熱吸収体３４を放熱板３３に密着させるための押し板１０１及びコイルスプリング１０２が配置されている。なお、この押し板１０１、及びコイルスプリング１０２は、本願の保持手段として機能するものである。

当該押し板１０１は、当該熱吸収体３４よりも少し大きな形状を有し、当該押し板１０１と給電ハウジング３１との間に介在するコイルスプリング１０２の付勢力によって熱吸収体３４を放熱板３３側に押し付ける。これにより、熱吸収体３４が当該放熱板３３に密着される。

また、図９に示すように、コイルスプリング１０２の代わりにゴムやウレタン樹脂などの弾性体１０２ａを適用しても構わない。この場合、コイルスプリング１０２よりもその付勢力は弱まるため、熱吸収体３４が位置ずれを起こさないようにすることが好ましい。例えば、図９に示すように、熱吸収体３４は、その下方が垂れ下がらないように保持体１０６により保持され、上部がコイルスプリング１０７により保持されるようにすると良い。このコイルスプリング１０７は、熱吸収体３４の上部位置決め用であるため、図示しないが、例えば、押し板１０１又は放熱板３３に水平方向に延びる突起を設け、一方で熱吸収体３４側に孔を設け、当該孔に突起を挿入するように構成しても良い。さらに、押し板１０１の表面に複数の突起１０８を設け、当該突起１０８を熱吸収体３４に食い込ませるようにすると良い。このように突起１０８を押し板１０１の熱吸収体３４と接触する側の面に設けることで、熱吸収体３４に突起１０８が食い込むため、熱吸収体３４の位置ずれを容易に防止できる。

なお、本願の保持手段は、本実施形態に示すように、押し板１０１、コイルスプリング１０２など弾性体１０２ａの他に、保持体１０６、コイルスプリング１０７、突起１０８を含むものであっても構わない。

また、熱吸収体３４は袋体３４ａ、３４ｂ、３４ｃを有し、その袋体３４ａ〜３４ｃの内部には、上述したように、ゲル状の溶液等が収容されているため、使用時には、重力によって溶液が下側に移動しやすくなる。そこで、例えば、図１０（ａ）に示すように、袋体３４ａの内部を千鳥状に区分けするようにすると良い。このようにすれば、溶液が下側に移動するのを極力防止することができる。さらに、図１０（ｂ）に示すように、袋体３４ｂの内部を上下に複数分割（図上では２分割）したり、図１０（ｃ）に示すように、袋体３４ｃの内部を格子状（図上では上下左右に４分割）にしたりすることで溶液の移動を容易に防止できる。さらにまた、袋体３４ａ〜３４ｃの内部を、図示しないが、給電基板３６上に配置される熱源となる素子（例えば、ＦＥＴなど）に対応する位置の容積を大きくとり、その周囲を区分けするようにしても構わない。

このように袋体３４ａ〜３４ｃの内部を区分けし、前記溶液を収容することで、本実施形態の電力伝送ユニットを使用する際に、当該溶液が移動しにくくなるため、溶液の偏りを極力防止することができる。

このような構成によれば、熱吸収体３４は、位置ずれすることなく保持され、且つ放熱板３３と常に密着されることとなり、熱の伝導効率を最大限に高めることが可能である。

なお、本発明は、上記各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、上記各実施形態では、受電器のケーシングが雄型であり給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。また、この電力伝送ユニットを関節補助装置に設けるものとして説明したが、関節補助装置以外の他の装置に設けることも可能である。

２…利用者
３…リンク機構部
５…駆動部
１０…駆動ユニット
２０…蓄電ユニット
３０…電力伝送ユニット
３１…給電ハウジング
３２…受電ハウジング
３５…給電部
４５…受電部
３３…放熱板
３４…熱吸収体

Claims (8)

1. 非接触の電磁誘導作用により給電する給電部を筐体の内部に備えた給電器において、
   前記給電部に一方の面が密着して設けられた放熱板と、
   前記放熱板と筐体の間に設けられた規定温度以上で固体から液体に変化する性質、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有する熱吸収体、
   を備えることを特徴とする給電器。
2. 非接触の電磁誘導作用により給電する給電部を筐体の内部に備えた給電器と、
   当該非接触の電磁誘導作用により前記給電された電力を受電する受電部を備えた受電器と、を具備した非接触型電力伝送装置において、
   前記給電部に一方の面が密着して設けられた放熱板と、
   前記放熱板と筐体の間に設けられた規定温度以上で固体から液体に変化する性質、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有する熱吸収体、
   を備えることを特徴とする非接触型電力伝送装置。
3. 請求項２に記載の非接触型電力伝送装置において、
   前記熱吸収体は、前記筐体に設けられた保持手段によって常に前記放熱板に密着するように設けられていることを特徴とする非接触型電力伝送装置。
4. 前記保持手段は、前記筐体に設けられた弾性体と、その弾性体に取り付けられる押し板と、を備え、
   前記熱吸収体は、前記押し板と放熱体によって挟みこまれ、前記弾性体の付勢力によって常に前記放熱板に密着して保持されることを特徴とする請求項３に記載の非接触型電力伝送装置。
5. 前記押し板には、前記熱吸収体と接触する側の面に突起が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の非接触型電力伝送装置。
6. 前記熱吸収体は、内部が区分けされた袋体を有し、当該袋体の内部には、規定温度以上で固体から液体に変化する性質、規定温度以下で液体から固体に変化する性質を有する溶液が収容されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の非接触型電力伝送装置。
7. 請求項２乃至６のいずれか一項に記載の非接触型電力伝送装置において、
   前記筐体は気密に保たれていることを特徴とする給電器又は非接触型電力伝送装置。
8. 利用者の関節部に取り付けられるリンク機構部と、
   前記リンク機構部を駆動して前記関節部の動作を補助する駆動部と、
   前記駆動部に非接触で電力を伝送する請求項２乃至７のいずれか一項に記載の非接触型電力伝送装置と、
   を備えることを特徴とする関節補助装置。

Images