JP4735205B2 - 給電装置、受電装置、非接触型データ及び電力伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、給電装置、受電装置、非接触型データ及び電力伝送装置の技術分野に属し、特にディスプレイに表示する画像データを給電装置から受電装置に非接触にて伝送するとともに、給電装置から非接触の電磁誘導作用により受電装置に電力を供給する装置の技術分野に属する。

近年、種々の平面ディスプレイに関する研究開発が盛んに行われているが、その一つとして、有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いたディスプレイが実用段階にまで開発されている。この有機ＥＬディスプレイは、高輝度、高精細度、高反応速度及び高視野角等の特長を有しており、次世代の表示装置として期待されている。

また、上記有機ＥＬディスプレイは、その構造上、紙のように薄く且つ曲げることも可能な表示装置として構成することできるという特徴点を有しており、この特徴点の応用として、ポスター等の掲示物自体を有機ＥＬディスプレイにより構成することで、発光により掲示物としての視覚的な効果を格段に向上させたものも実現可能である。

ここで、上記のような有機ＥＬディスプレイにより掲示物を構成する場合、当然ながらその掲示時において当該掲示物としての有機ＥＬディスプレイに対してその駆動のための電力を供給することが必要となる。そして、掲示物の特性として、壁などの掲示場所に対して着脱可能とする必要があることを考慮したとき、従来の方法による電力の供給として考えられるのは、上記掲示場所と掲示物のそれぞれに電気的な接点を設け、上記掲示場所に設けられた電力供給源から上記掲示物に電力を供給するようにした構成が考えられる。

しかしながら、このような電気的な接点を介した電力供給の場合、着脱を何度も繰り返すことで電気的な接触度が低下し（すなわち、当該接点における抵抗値が増大し）、これにより電力供給が非効率になってくる場合があるという問題点がある。また、電気的な接点の場合は金属部分が外気に露出することとなるため、腐食又は錆び等の問題から、屋外の掲示物に対する給電には採用できないという問題点もある。また、接点をなくす方法には、電力供給源として電池や充電池を使用する場合があるが、これらを使用した場合には定期的な交換作業や充電作業が必要となる。

そこで、このような問題点に鑑み、上述した発光式の掲示物に対する給電装置として、従来の電気的な接点を用いる装置ではなく、電磁誘導作用を用いた非接触式の給電装置が検討されている。

すなわち、電磁誘導作用を用いた非接触式の給電装置では、例えば掲示物としての有機ＥＬディスプレイに受電装置を取り付けるとともに、その受電装置と対向する位置に給電装置を配置し、この給電装置の給電コイルに電流を流すことで電磁誘導作用によりその給電コイルに対向する位置にある受電コイルに誘導電流を生じさせ、この誘導電流により当該受電コイルに電力を供給し、その電力により掲示物としての有機ＥＬディスプレイを駆動するようにしている。

また、近年では、上記非接触式の給電装置及び受電装置の双方に、それぞれ送信部及び受信部を設け、上記有機ＥＬディスプレイに表示する画像データを給電装置と受電装置との間で非接触にて送受信することにより、上記有機ＥＬディスプレイに表示する掲示物としての画像を変更することができるようにしている。

ところで、上記給電装置及び受電装置では、これらの給電コア及び受電コア同士は、至近距離で対向配置されることから、上述したように給電装置と受電装置との間で非接触にて画像データを送受信する場合、上記送信部と受信部とが接近して配置されると、データ信号が互いに干渉し、通信障害となる可能性がある。

また、上記給電装置及び受電装置のそれぞれの送信部と受信部との位置関係は、互いの中心を精確に合致させないと、送受信感度が低下し、極端な場合には送受信が不能になることがあった。そのため、上記送信部と受信部との至近距離での位置決めが極めて困難であるという問題がある。

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、送信部及び受信部の位置決めが容易になり、送受信感度を向上させ、通信障害を未然に防止することのできる給電装置、受電装置、非接触型データ及び電力伝送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、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及び給電制御回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された給電装置において、前記給電コイルから給電した電力により駆動されるディスプレイと、前記ディスプレイに表示する画像データを光により非接触にて送受信する送信部及び受信部とを備え、前記送信部及び前記受信部をそれぞれ円筒状に形成された導光部材内に配置したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと受電回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された受電装置において、前記誘導起電力により駆動されるディスプレイと、前記ディスプレイに表示する画像データを光により非接触にて送受信する送信部及び受信部とを備え、前記送信部及び前記受信部をそれぞれ円筒状に形成された導光部材内に配置したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、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及び給電制御回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された給電装置と、非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと受電回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された受電装置と、前記受電装置から供給される電力により駆動されるディスプレイと、前記給電装置及び前記受電装置にそれぞれ設けられ、かつ前記ディスプレイに表示する画像データを前記給電装置と前記受電装置との間で光により非接触にて送受信する送信部及び受信部とを備え、前記送信部及び前記受信部をそれぞれ円筒状に形成された導光部材内に配置したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、前記導光部材をそれぞれ前記給電装置又は前記受電装置の前記回路基板及び前記被覆板の双方に固定し、前記回路基板と前記被覆板との間は、非導電性の充填材で充填されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、前記導光管は、前記給電コア又は受電コアと同一の設置高さを有し、前記充填材を充填する際のスペーサとなることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、前記送信部が赤外光を出射する広角型の発光ダイオードであるとともに、前記受信部が前記赤外光を入射する広角型のフォトトランジスタであることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、前記被覆板は、前記送信部及び前記受信部の設置部位に透光部が設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、送信部及び受信部をそれぞれ導光部材内に配置したことにより、送信部の送信範囲及び受信部の受信範囲が導光部材の径の分だけ拡がることになるため、送信部及び受信部の位置決めが容易になる。また、画像データを送受信する場合、そのデータ信号の進行方向を導光部材内に規制することができるため、データ信号を確実に送受信することができ、送受信感度を向上させ、通信障害を未然に防止することができる。また、導光部材を円筒状に形成したことにより、成形が容易で、データ信号の進行方向を確実に規制することができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１と同様に送信部及び受信部をそれぞれ導光部材内に配置したことにより、送信部の送信範囲及び受信部受信範囲が導光部材の径の分だけ拡がることになるため、送信部及び受信部の位置決めが容易になる。また、画像データを送受信する場合、そのデータ信号の進行方向を導光部材内に規制することができるため、データ信号を確実に送受信することができ、送受信感度を向上させ、通信障害を未然に防止することができる。また、導光部材を円筒状に形成したことにより、成形が容易で、データ信号の進行方向を確実に規制することができる。

請求項３に係る発明によれば、送信部及び受信部をそれぞれ導光部材内に配置したことにより、送信部の送信範囲及び受信部受信範囲が導光部材の径の分だけ拡がることになるため、給電装置及び受電装置の送信部及び受信部の位置決めが容易になる。また、画像データを送受信する場合、そのデータ信号の進行方向を導光部材内に規制することができるため、データ信号を確実に送受信することができ、送受信感度を向上させ、通信障害を未然に防止することができる。また、導光部材を円筒状に形成したことにより、成形が容易で、データ信号の進行方向を確実に規制することができる。

請求項４に係る発明によれば、回路基板と被覆板との間は、非導電性の充填材で充填されているので、この充填材により回路基板と被覆板とが結合され、両板間の給電コイル、受電コイル、給電コア、受電コア、給電制御回路部、受電回路部等を保護することができる。この場合、導光管をそれぞれ給電装置又は受電装置の回路基板及び被覆板の双方に固定しているので、導光部材内に充填材が入り込むことがなくなるので、送信部の送信機能及び受信部の受信機能を損なうのを未然に防止することができる。

請求項５に係る発明によれば、導光部材を給電コア又は受電コアと同一の設置高さとし、充填材を充填する際のスペーサとなるので、被覆板が回路基板上の適正位置に平坦に保持される。したがって、被覆板に撓み等の変形が生じたり、被覆板の外面に充填材が漏れ出て付着したりするという不具合を生じることがなく、給電装置又は受電装置の被覆板を平坦に仕上げることができ、給電効率の低下を防止することができる。

請求項６に係る発明によれば、送信部が赤外光を出射する広角型の発光ダイオードであるとともに、受信部が赤外光を入射する広角型のフォトトランジスタであることから、給電装置又は受電装置のそれぞれの送信部及び受信部の位置決めが容易になり、送信部及び受信部をそれぞれ回路基板に容易に組付けることができる。

請求項７に係る発明によれば、被覆板は、送信部及び受信部の設置部位に透光部が設けられていることにより、送信部の送信機能及び受信部の受信機能を損なうのを未然に防止することができる。

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。

なお、以下に説明する実施形態は、ポスターとして用いられる平面ディスプレイとしての有機ＥＬディスプレイ（以下、単にディスプレイと称する）が掲示される壁面に受電装置を設置し、この受電装置にディスプレイ駆動用の電力を給電装置から供給するとともに、ディスプレイに表示する画像データを給電装置から受電装置に非接触にて伝送する非接触型データ及び電力伝送装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。

図１は本実施形態の非接触型データ及び電力伝送装置を適用したデータ及び電力伝送システムの概要を示す外観斜視図、図２は図１のデータ及び電力伝送システムの構成を示すブロック図、図３（Ａ）はカバーシートを除いた図２の給電装置を示す平面図、図３（Ｂ）は図２の給電装置を示す断面図、図４（Ａ）はカバーシートを除いた図２の受電装置を示す平面図、図４（Ｂ）は図２の受電装置を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るデータ及び電力伝送システムＳは、例えば壁面に取り付けられるディスプレイ１と、このディスプレイ１の裏面に取り付けられ、かつディスプレイ１に電力を供給して駆動させる受電装置２と、この受電装置２に正対させ、非接触の電磁誘導作用により受電装置２に給電するとともに、ディスプレイ１に表示する画像の変更時、その画像データを受電装置２に非接触にて伝送する給電装置３とから大略構成され、この給電装置３は、上記壁面に埋設され、直流電源４に接続されている。なお、給電装置３は、直流電源４から直接供給するのではなく、ＡＣ１００ボルト電源を図示しない電源回路を経て直流１２ボルトに変換して供給するようにしてもよい。

受電装置２は、受電コイル１１（図２に示す）を含みディスプレイ１の裏面に取り付けられた受電部１２と、受電回路１３と、制御部１４と、通信回路１５と、ディスプレイ１に電力を供給して駆動させる駆動部１６とを備えている。

また、受電装置２は、図１及び図２に示すようにディスプレイ１に表示する画像データを給電装置３から非接触にて受信する受信部としての広角型のフォトトランジスタ１７と、給電装置３から送信された画像データに誤りがないこと等を確認し、その確認データを給電装置３に送信する送信部としての広角型のＬＥＤ（発光ダイオード）１８とを備えている。このＬＥＤ１８は、赤外光を出射する。なお、フォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８は、通信回路１５に接続されている。

給電装置３は、図１及び図２に示すようにパソコン２８と接続される制御部２９と、通信回路３０と、直流電源４と接続される給電回路３１と、給電時に外部に露出している受電コイル１１と平行に対向し且つ例えば２ｍｍ程度の間隔に近接するように正対する給電コイル３２を含む給電部３３と、検出部３４とを備えている。

また、給電装置３は、図１及び図２に示すように受電装置２から送信された確認データ等を受信する受信部としての広角型のフォトトランジスタ３５と、ディスプレイ１に表示する画像を変更する場合等、その画像データを受電装置２に非接触にて送信する送信部としての広角型のＬＥＤ３６とを備えている。このＬＥＤ３６もＬＥＤ１８と同様に赤外光を出射する。そして、フォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６は、通信回路３０に接続されている。

給電装置３の構成において、図１及び図２に示すように直流電源４から例えば直流１２ボルトの電源電流が給電回路３１に出力する。なお、給電装置３がＡＣ１００ボルト電源と接続される場合には、図示しない電源回路を経て直流１２ボルトの電源電流に変換される。

一方、フォトリフレクタ等により構成される検出部３４は、給電コイル３２と受電コイル１１とが平行に対向しているか否かを光学的に検出し、給電コイル３１が対向する位置にあることを示す検出信号を生成して制御部２９を介して給電回路３１に出力する。

これにより、給電回路３１は、電源信号を予め設定された周波数（例えば２０キロヘルツ）を有するパルス状の給電信号に変換し、検出部３４から上記検出信号が出力されているときのみ、すなわち、検出部３４において、給電コイル３２と受電コイル１１とが平行に対向する位置にあることが確認されたときのみ上記給電信号を給電コイル３２に供給するように制御部２９により制御される。

また、給電装置３は、フォトトランジスタ３５で受電装置２のＬＥＤ１８から送信された確認データ等を受信する一方、ディスプレイ１に表示する画像を変更する場合等、その変更すべき画像データを入力手段としてのパソコン２８から制御部２９に入力し、この制御部２９では入力された画像データを所定のフォーマットに変換する等の処理を行って通信回路３０に出力する。この通信回路３０は、所定のフォーマットに変換された画像データをＬＥＤ３６の駆動用の信号に変換した後、この信号をＬＥＤ３６から受電装置２のフォトトランジスタ１７に非接触にて送信する。

一方、受電装置２の構成において、受電コイル１１は、給電コイル３２と近接かつ平行に対向する位置にあり、これにより当該受電コイル１１との間に電磁誘導回路が構成される。そして、この状態で給電コイル３２に対して上記給電信号が供給されると、その大きさに対応した誘導起電力が受電コイル１１に発生することで当該受電コイル１１から受電部１２を経て受電回路１３に対して受電信号が出力される。

次いで、この受電信号が入力された受電回路１３は、当該受電信号における電流及び電圧を制御部１４に出力し、この制御部１４では受電信号における電流及び電圧を加工し、駆動部１６に出力する。そして、駆動部１６は、ディスプレイ１駆動用の駆動信号を生成し、この駆動信号をディスプレイ１に出力して掲示物としての表示をディスプレイ１上で行わせる。

また、受電装置２は、給電装置３のＬＥＤ３６からの信号をフォトトランジスタ１７で非接触にて受信し、この受信信号を通信回路１５で通信データに変換して制御部１４に出力する。この制御部１４では、上記通信データを画像データに変換し、この画像データを所定のフォーマットに変換する等の処理を行うとともに、給電装置３のＬＥＤ３６から送信されたディスプレイ１に表示する画像データに誤りがないこと等を確認し、その確認データを通信回路１５に出力する。この通信回路１５は、確認データをＬＥＤ１８の駆動用の信号に変換した後、この信号をＬＥＤ１８から給電装置３のフォトトランジスタ３５に非接触にて送信する。したがって、受電装置２のフォトトランジスタ１７と給電装置３のＬＥＤ３６とが互いに対をなし、受電装置２のＬＥＤ１８と給電装置３のフォトトランジスタ３５とが互いに対をなしている。

次に、図３及び図４に基づいて受電装置２及び給電装置３の構造について説明する。

受電装置２は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように全体が矩形平板状に形成され、長手方向一側に配置され、かつディスプレイ１に接続されるリード線１９及びデータ信号を送受信する導線２０と、エポキシ樹脂にガラス不織布を織り込んで積層プレスして作られたガラスエポキシ樹脂により成形された被覆板としてのカバーシート２１と、後述するポット型コアを介してカバーシート２１に対向して配置され、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂により長方形の薄板状に形成された回路基板２２と、カバーシート２１と回路基板２２との間で長手方向他側に配置されたポット型コア２３と、このポット型コア２３に形成された溝に装着された上記受電コイル１１と、を備えて構成されている。

また、受電装置２は、受電コイル１１に接続される上記受電部１２と上記受電回路１３とからなる受電回路部２４と、この受電回路部２４とリード線１９及び導線２０との間に配置された駆動部１６からなる昇圧部２５と、リード線１９及び導線２０の近傍にそれぞれ配置され、ポット型コア２３と同一の設置高さでＡＢＳ樹脂やアルミニウム等から円筒状に形成された導光部材としての２つの導光管２６と、を備えて構成されている。なお、カバーシート１９と回路基板２２との間は、各構成要素を位置決め固定するためにウレタン樹脂等の非導電性の充填材２７で充填されている。このとき、ポット型コア２３及び２つの導光管２６によりカバーシート２１と回路基板２２との間隔が一定に保持される。これにより、２つの導光管２６は、充填材２７を充填する際のスペーサとしての機能も有することになる。

さらに、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８は、それぞれ導光管２７，２７内に収納配置されている。これらの導光管２７，２７は、充填材２７に充填される前にその一端が回路基板２２に接着され、他端がカバーシート２１に接着されることで、導光管２７，２７は回路基板２２及びカバーシート２１の双方に固定されている。

なお、フォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８の設置部位のカバーシート２１には、フォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８の送受信を行う際の赤外光を妨げないように印刷を行わない透光部２１ａが設けられている。

次に、給電装置３の構造について説明する。

給電装置３は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように受電装置２と同様の外形構造からなり、全体が矩形平板状に形成され、長手方向一側に配置され、かつディスプレイ１に接続されるリード線３７及びデータ信号を送受信する導線３８と、エポキシ樹脂にガラス不織布を織り込んで積層プレスして作られたガラスエポキシ樹脂により成形された被覆板としてのカバーシート３９と、後述するポット型コアを介してカバーシート３９に対向して配置され、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂により長方形の薄板状に形成された回路基板４０と、カバーシート３９と回路基板４０との間で給電装置３の長手方向他側に配置されたポット型コア４１と、このポット型コア４１に形成された溝に装着された上記給電コイル３２と、を備えて構成されている。

また、給電装置３は、給電コイル３２に接続される上記給電部３３、上記給電回路３１及び検出部３４からなる給電制御回路部４２と、リード線３７及び導線３８の近傍にそれぞれ配置され、ポット型コア４１と同一の設置高さでＡＢＳ樹脂やアルミニウム等から円筒状に形成された導光部材としての２つの導光管４３と、を備えて構成されている。なお、カバーシート３９と回路基板４０との間には、受電装置２と同様に各構成要素を位置決め固定するためにウレタン樹脂等の非導電性の充填材４４で充填されている。このとき、ポット型コア４１及び２つの導光管４３によりカバーシート３９と回路基板４０との間隔が一定に保持される。これにより、２つの導光管４３は、充填材４４を充填する際のスペーサとしての機能も有することになる。

さらに、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６は、それぞれ導光管４３，４３内に収納配置されている。これらの導光管４３，４３は、充填材４４で充填される前にその一端が回路基板４０に接着され、他端がカバーシート３９に接着されることで、導光管４３，４３は回路基板４０及びカバーシート３９の双方に固定されている。

なお、フォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６の設置部位のカバーシート３９には、フォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６の送受信を行う際の赤外光を妨げないように印刷を行わない透光部３９ａが設けられている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

まず、ディスプレイ１の裏面には、予め受電装置２が取り付けられている。また、受電装置２のカバーシート２１には、壁面に埋設された給電装置３のカバーシート３９が密着するように位置決めされている。

この場合、受電コイル１１に給電コイル３２が近接かつ平行に対向する位置関係となっており、ポット型コア２３とポット型コア４１との間隔が０．４〜０．７ｍｍとなっている。したがって、受電コイル１１に対向する位置に給電装置３の給電コイル３２が配置され、この給電コイル３２に直流電源４からの電流を流すことで電磁誘導作用によりその給電コイル１１に対向する位置にある受電コイル３２に誘導電流を生じさせ、この誘導電流により当該受電コイル３２に電力を供給し、その電力により掲示物としてのディスプレイ１を駆動するようにしている。

また、受電コイル１１に給電コイル３２が近接かつ平行に対向する位置関係にあるとき、ディスプレイ１に表示する画像を変更する場合等、その画像データをＬＥＤ３６から透光部３９ａ，２１ａを通して受電装置２のフォトトランジスタ１７に非接触にて送信する。

このフォトトランジスタ１７でディスプレイ１に表示する画像データを給電装置３のＬＥＤ３６から非接触にて受信する一方、給電装置３のＬＥＤ３６から送信された画像データに誤りがないこと等を確認し、その確認データをＬＥＤ１８から透光部２１ａ，３９ａを通して給電装置３のフォトトランジスタ３５に送信する。

すると、給電装置３は、フォトトランジスタ３５で受電装置２のＬＥＤ１８から送信された確認データ等を受信する。これにより、ディスプレイ１に表示する画像を変更することができる。

また、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８は、それぞれ導光管２７，２７内に収納配置され、これらの導光管２７，２７は回路基板２２及びカバーシート２１の双方に固定されている。

同様に、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６は、それぞれ導光管４３，４３内に収納配置され、これらの導光管４３，４３は回路基板４０及びカバーシート３９の双方に固定されている。

したがって、例えば給電装置３のＬＥＤ３６から赤外光ＩＲを出射した場合には、図５に示すように導光管４３の内周面で反射されて導光管４３の軸方向に案内されつつ、給電装置３のカバーシート３９の透光部３９ａと、受電装置２のカバーシート２１の透光部２１ａとを経て、さらに受電装置２の導光管２７の内周面で反射されて導光管２７の軸方向に案内されて受電装置２のフォトトランジスタ１７に入射する。

また、受電装置２のＬＥＤ１８から赤外光ＩＲを出射した場合には、同様に図５に示すように導光管２６の内周面で反射されて導光管２６の軸方向に案内されつつ、受電装置２のカバーシート２１の透光部２１ａと、給電装置３のカバーシート３９の透光部３９ａとを経て、さらに給電装置３の導光管４３の内周面で反射されて導光管４３の軸方向に案内されて給電装置３のフォトトランジスタ３５に入射する。

したがって、本実施形態では、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６を、導光管２７，２７内、導光管４３，４３内にそれぞれ配置したことにより、ＬＥＤ１８及びＬＥＤ３６から出射した赤外光ＩＲは、それぞれ導光管２７，２７内、導光管４３，４３内で反射し、空間での減衰が少なく、カバーシート２１の透光部２１ａ及びカバーシート３９の透光部３９ａの狭さや、減衰及び拡散を補うように集光され、伝送効率を高めることができるとともに、受電装置２のフォトトランジスタ１７及び給電装置３のフォトトランジスタ３５に対するＬＥＤ３６及びＬＥＤ１８の位置ずれにも対応可能となる。

一方、図６及び図７は、それぞれ本実施形態の比較例を示す説明図である。

図６に示す比較例では、本実施形態のカバーシート２１，３９及び導光管２７，２７、４３，４３が設けられていないため、ＬＥＤ１８，３６から出射した赤外光ＩＲは、空間の減衰のみで、ＬＥＤ１８，３６とフォトトランジスタ１７，３５との中心位置が合致すれば、最良の配置状態となってデータの伝送が確実になるものの、ＬＥＤ１８，３６とフォトトランジスタ１７，３５との中心の位置合せが極めて困難である。そして、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６をそれぞれ隣接して配置する場合には、ＬＥＤ１８，３６から出射される光の波長を変更する必要がある。特に、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６に広角型のものを使用した場合には、それぞれのデータ信号が互いに干渉することになる。

図７に示す比較例では、本実施形態のカバーシート２１，３９が設けられているものの、導光管２７，２７、４３，４３が設けられていないため、ＬＥＤ１８，３６から出射した赤外光ＩＲは、空間の減衰だけではなく、カバーシート２１の透光部２１ａ及びカバーシート３９の透光部３９ａが狭いことから、カバーシート２１，３９で赤外光ＩＲの減衰及び拡散が生じ、伝送効率が低下することになる。

次に、図８乃至図１１に基づいて具体的な実験例を説明する。

この実験例は、図８乃至図１０に示すように受電装置２及び給電装置３に充填材２７，４４が充填されておらず、例えば給電装置３の導光管４３，４３の高さを１．２ｍｍ、受電装置２の導光管２７，２７の高さを１．７ｍｍ、カバーシート２１，３９を０．１ｍｍとし、周波数５０ｋＨｚ、負荷１００Ωとした場合の赤外光伝送における空間ギャップとパルスデューティとの関係を図１１に示している。

図８は、カバーシート２１，３９間の空間ギャップを０ｍｍとし、カバーシート２１，３９を互いに密着させた場合には、図１１に示すように使用範囲である。

また、図９は、カバーシート２１，３９間の空間ギャップを０．５ｍｍとし、カバーシート２１，３９を互いに離間させた場合でも、図１１に示すように使用範囲である。

さらに、図１０は、カバーシート２１，３９間の空間ギャップを１．０ｍｍとし、カバーシート２１，３９を互いに離間させた場合でも、図１１に示すように使用範囲である。

このように実験した結果、カバーシート２１，３９間の空間ギャップを２．０ｍｍ、すなわちカバーシート２１，３９間を２．０ｍｍまで離間させた場合でも、図１１に示すように使用範囲であることが判明した。

したがって、給電装置３に導光管４３，４３を、受電装置２に導光管２７，２７をそれぞれ配置し、これら導光管４３，４３内にフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６を、導光管２７，２７内にフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８を配置したことにより、カバーシート２１，３９間に若干の空間ギャップがあっても赤外光を伝送することができる。これにより、受電装置２に対する給電装置３の取付精度が低くても赤外光を伝送することができる。

このように本実施形態によれば、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６を、それぞれ導光管２７，２７内、導光管４３，４３内に配置したことにより、ＬＥＤ１８及びＬＥＤ３６の送信範囲及びフォトトランジスタ１７及びフォトトランジスタ３５の受信範囲が導光管２７，２７、４３，４３の径の分だけ拡がることになるため、ＬＥＤ１８及びＬＥＤ３６と、フォトトランジスタ１７及びフォトトランジスタ３５との位置決めが容易になる。

また、赤外光により給電装置３と受電装置２との間で非接触にて画像データを送受信する場合、そのデータ信号の進行方向を導光管２７，２７、４３，４３内に規制することができるため、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６のそれぞれのデータ信号が互いに干渉されることなく、データ信号を確実に送受信することができ、送受信感度を向上させ、通信障害を未然に防止することができる。

その結果、本実施形態では、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６に広角型のものを使用してもデータ信号が互いに干渉するのを防止することができるため、ＬＥＤ１８，３６から出射される赤外光ＩＲの波長を同一にすることができる。

また、本実施形態によれば、回路基板２２，４０とカバーシート２１，３９との間は、それぞれ非導電性の充填材２７，４４で充填されているので、この充填材２７，４４により回路基板２２，４０とカバーシート２１，３９とがそれぞれ結合され、両板間の給電コイル３２、受電コイル１１、ポット型コア２３，４１、給電制御回路部４２、受電回路部２４等を保護することができる。この場合、導光管２７，２７、４３，４３をそれぞれ受電装置２又は給電装置３の回路基板２２，４０及びカバーシート２１，３９の双方に固定しているので、導光管２７，２７、４３，４３内に充填材２７，４４が入り込むことがなくなるので、ＬＥＤ１８，３６の送信機能及びフォトトランジスタ１７，３５の受信機能を損なうのを未然に防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、導光管２７，２７、４３，４３をポット型コア２３，４１と同一の設置高さとし、充填材を充填する際のスペーサとなるので、カバーシート２１，３９が回路基板２２，４０上の適正位置に平坦に保持される。したがって、カバーシート２１，３９に撓み等の変形が生じたり、カバーシート２１，３９の外面に充填材２７，４４が漏れ出て付着したりするという不具合を生じることがなく、受電装置２又は給電装置３のカバーシート２１，３９を平坦に仕上げることができ、給電効率の低下を防止することができる。

そして、本実施形態によれば、導光管２７，２７、４３，４３を円筒状に形成したことにより、成形が容易で、データ信号の進行方向を確実に規制することができる。

また、本実施形態によれば、ＬＥＤ１８，３６が広角型であるとともに、フォトトランジスタ１７，３５が広角型であることから、受電装置２及び給電装置３のそれぞれのＬＥＤ１８，３６及びフォトトランジスタ１７，３５の位置決めが一段と容易になり、ＬＥＤ１８，３６及びフォトトランジスタ１７，３５をそれぞれ回路基板２２，４０に容易に組付けることができる。

さらに、本実施形態によれば、カバーシート２１，３９は、ＬＥＤ１８，３６及びフォトトランジスタ１７，３５の設置部位に透光部２１ａ，３９ａが設けられていることにより、ＬＥＤ１８，３６の送信機能及びフォトトランジスタ１７，３５の受信機能を損なうのを未然に防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、受電装置２のフォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８をリード線１９及び導線２０の近傍に、給電装置３のフォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６をリード線３７及び導線３８の近傍に、それぞれ配置したが、フォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、フォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６を導光管２７，２７、４３，４３内にそれぞれ配置したことから、それぞれ受電装置２又は給電装置３の回路基板２２，４０及びカバーシート２１，３９との間であれば、如何なる位置に配置してもよい。勿論、フォトトランジスタ１７及びＬＥＤ１８、フォトトランジスタ３５及びＬＥＤ３６をそれぞれ隣接して配置してもよい。

また、上記実施形態では、広角型のＬＥＤ１８，３６から赤外光を出射するようにしたが、これに限らずその他の光であってもよい。

さらに、上記実施形態では、導光部材としての導光管２６，４３を円筒状に形成した例について説明したが、円筒状に限定することなく、角筒状等の他の形状に形成してもよい。また、導光管２６，４３は、上下外周面にフランジ等の凸部を形成してもよい。これにより、導光管２６，４３の接着面積を増加させ、接着強度を高めることができる。要するに、導光管２６，４３は、内周面に凹凸が形成されておらず、また周方向に切欠き等が形成されていなくて光を導く部材であれば、如何なる形状であってもよい。

本実施形態の非接触型データ及び電力伝送装置を適用したデータ及び電力伝送システムの概要を示す外観斜視図である。 図１のデータ及び電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 （Ａ）はカバーシートを除いた図２の給電装置を示す平面図、（Ｂ）は図２の給電装置を示す断面図である。 （Ａ）はカバーシートを除いた図２の受電装置を示す平面図、（Ｂ）は図２の受電装置を示す断面図である。 本実施形態における赤外光の入射状態を示す断面図である。 本実施形態の比較例を示す説明図である。 本実施形態の他の比較例を示す説明図である。 本実施形態の実験例を示す説明図である。 本実施形態の他の実験例を示す説明図である。 本実施形態のさらに他の実験例を示す説明図である。 本実施形態の赤外光伝送における空間ギャップとパルスデューティとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１…ディスプレイ
２…受電装置
３…給電装置
４…直流電源
１１…受電コイル
１２…受電部
１３…受電回路
１６…駆動部
１７…フォトトランジスタ（受信部）
１８…ＬＥＤ（送信部）
２０…導線
２１…カバーシート（被覆板）
２１ａ…透光部
２２…回路基板
２３…ポット型コア
２４…受電回路部
２６…導光管（導光部材）
２７…充填材
３１…給電回路
３２…給電コイル
３３…給電部
３４…検出部
３５…フォトトランジスタ（受信部）
３６…ＬＥＤ（送信部）
３８…導線
３９…カバーシート（被覆板）
３９ａ…透光部
４０…回路基板
４１…ポット型コア
４２…給電制御回路部
４３…導光管（導光部材）
４４…充填材

Claims (7)

1. 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及び給電制御回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された給電装置において、
   前記給電コイルから給電した電力により駆動されるディスプレイと、
   前記ディスプレイに表示する画像データを光により非接触にて送受信する送信部及び受信部とを備え、
   前記送信部及び前記受信部をそれぞれ円筒状に形成された導光部材内に配置したことを特徴とする給電装置。
2. 非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと受電回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された受電装置において、
   前記誘導起電力により駆動されるディスプレイと、
   前記ディスプレイに表示する画像データを光により非接触にて送受信する送信部及び受信部とを備え、
   前記送信部及び前記受信部をそれぞれ円筒状に形成された導光部材内に配置したことを特徴とする受電装置。
3. 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及び給電制御回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された給電装置と、
   非接触の電磁誘導作用により誘導起電力を発生する受電コイルを有する受電コアと受電回路部が回路基板と被覆板との間に挿入された受電装置と、
   前記受電装置から供給される電力により駆動されるディスプレイと、
   前記給電装置及び前記受電装置にそれぞれ設けられ、かつ前記ディスプレイに表示する画像データを前記給電装置と前記受電装置との間で光により非接触にて送受信する送信部及び受信部とを備え、
   前記送信部及び前記受信部をそれぞれ円筒状に形成された導光部材内に配置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。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記導光部材をそれぞれ前記給電装置又は前記受電装置の前記回路基板及び前記被覆板の双方に固定し、前記回路基板と前記被覆板との間は、非導電性の充填材で充填されていることを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。
5. 請求項４に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記導光部材は、前記給電コア又は受電コアと同一の設置高さを有し、前記充填材を充填する際のスペーサとなることを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。
6. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記送信部が赤外光を出射する広角型の発光ダイオードであるとともに、前記受信部が前記赤外光を入射する広角型のフォトトランジスタであることを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置において、
   前記被覆板は、前記送信部及び前記受信部の設置部位に透光部が設けられていることを特徴とする給電装置、受電装置又は非接触型データ及び電力伝送装置。

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