JP2009081966A

JP2009081966A - 電子機器

Info

Publication number: JP2009081966A
Application number: JP2007250452A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Mabuchi; 勝司馬渕; Hitoshi Hirano; 均平野; Naoteru Matsubara; 直輝松原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16
Also published as: US20090085359A1

Abstract

【課題】電子機器の姿勢が不安定になるのを抑制しながら発電を行うことが可能な電子機器を提供する。
【解決手段】この電子機器１は、電子機器１の変位に伴って運動する可動部２ａと、可動部２ａの運動エネルギーを電気的エネルギーに変換する変換手段とを含む発電装置２を備え、発電装置２の可動部２ａは、電子機器１の重心１ｃまたは重心１ｃよりも下方に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関し、特に、装置本体に働く運動エネルギーを電力に変換する発電装置を備えた電子機器に関する。

従来、装置本体に働く運動エネルギーを電力に変換する発電装置を備えた電子機器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の電子機器は、円筒状の容器内に振動可能に収納された永久磁石と、容器の外周に巻かれたコイルとを含む発電装置を備えている。上記特許文献１では、電子機器が変位するのに伴って、永久磁石が振動する。これにより、容器の外周に巻かれたコイルに電磁誘導による電力を発生させることが可能である。

特開２００２−３７４６６１号公報

しかしながら、上記特許文献１の電子機器では、発電を行う際に発電装置の永久磁石が振動するので、その振動による慣性力によって電子機器の姿勢が不安定になる場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電子機器の姿勢が不安定になるのを抑制しながら発電を行うことが可能な電子機器を提供することである。

この発明の電子機器は、装置本体に働く運動エネルギーによって変位する可動部と、可動部の変位を電気的エネルギーに変換する変換手段とを含む発電装置を備え、発電装置の可動部は、装置本体の重心または重心よりも下方に配置されている。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１および図２は、それぞれ、本発明の第１実施形態による電子機器の使用状態における正面図および側面図である。

図１および図２に示すように、電子機器１は、縦長の形状を有する携帯電話またはリモコンなどの電子機器である。この電子機器１は、電子機器１の電子部品（図示せず）に電力を供給するための発電装置２を備えている。また、発電装置２は、電子機器１の変位に伴ってＡ方向（垂直方向）に振動する可動部２ａと、可動部２ａの振動による運動エネルギーを電気的エネルギーに変換する変換手段（図示せず）とを含んでいる。なお、発電装置２の可動部２ａおよび変換手段の具体的な構造は、後に詳細に説明する。また、電子機器１は、ユーザが操作するためのボタン１ｅ（図２参照）や表示部（図示せず）などが設けられる前面部１ａと、背面部１ｂ（図２参照）とを含んでいる。また、使用状態における電子機器１は、図１および図２に示すように、通常、ユーザの手により電子機器１の重心１ｃよりも下側の部分（支持部分１００）が支持される。また、使用状態における電子機器１は、通常、ユーザの手により電子機器１の背面部１ｂ側から支持される。また、電子機器１の表面のうち、前面部１ａの一部および側面の一部には、ユーザが手で把持する部分（支持部分１００）を含む領域に、所定の形状の窪みからなる滑り止め構造１ｆ（図１参照）が設けられている。

ここで、第１実施形態では、発電装置２の可動部２ａは、電子機器１の重心１ｃよりも下側で、ユーザの手により把持される部分（支持部分１００）に対応する位置に配置されている。また、図２に示すように、発電装置２の可動部２ａは、電子機器１の背面部１ｂ側に配置されている。また、第１実施形態では、電子機器１の使用状態において、可動部２ａの振動方向（Ａ方向）は垂直方向であり、かつ、可動部２ａの振動中心２ｂは、電子機器１の重心１ｃを通る垂直線１ｄ上に配置されている。

図３および図４は、それぞれ、本発明の第１実施形態による発電装置としての電磁誘導型の発電装置を示す側面図（一部断面）および図３の２００−２００線に沿った断面図である。

図３および図４に示すように、発電装置１０は、円筒形状の筐体１１と、筐体１１内に収納された永久磁石１２と、永久磁石１２をＡ方向に振動させるためのバネ１３と、筐体１１の外周に巻かれたコイル１４とを含んでいる。なお、永久磁石１２は、本発明の「可動部」の一例である。発電装置１０では、永久磁石１２が筐体１１内を振動することにより、コイル１４に電磁誘導による電流を発生させることが可能である。発電装置１０では、電子機器１（図１参照）の変位に伴って永久磁石１２が振動するので、電子機器１の変位に伴って発電が行われる。

第１実施形態では、上記のように、発電装置２の可動部２ａを、電子機器１の重心１ｃよりも下方に配置することによって、電子機器１のうち、ユーザが手により通常支持する部分（支持部分１００）の近傍において可動部２ａを振動させることができる。これにより、支持部分１００と振動する可動部２ａとの距離を小さくすることができるので、発電装置２の可動部２ａを重心１ｃよりも上方に配置した場合と異なり、可動部２ａの振動に伴う慣性力による支持部分１００を支点とするモーメントを小さくすることができる。これにより、電子機器１の重心１ｃより下方の部分が支持されている場合に、電子機器１の姿勢が不安定になるのを抑制しながら、発電装置２により発電を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、可動部２ａを電子機器１の背面部１ｂ側に配置することによって、電子機器１のうち、ユーザが手により通常支持する背面部１ｂ側において可動部２ａを振動させることができる。これにより、支持部分１００と振動する可動部２ａとの距離を小さくすることができるので、発電装置２の可動部２ａを前面部１ａ側に配置した場合と異なり、可動部２ａの振動に伴う慣性力の背面部１ｂを支点とするモーメントを小さくすることができる。これにより、電子機器１が背面部１ｂ側から支持されている場合に、電子機器１の姿勢が不安定になるのをより抑制しながら、発電装置２により発電を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、電子機器１が使用状態において支持された状態で、可動部２ａの振動中心２ｂを電子機器１の重心１ｃを通る垂直線１ｄ上に配置することによって、可動部２ａの振動中心２ｂが重心１ｃを通る垂直線１ｄ上にない場合と異なり、可動部２ａの振動による慣性力により電子機器１の横方向の力が働くのを抑制することができる。これにより、電子機器１の姿勢が不安定になるのをより抑制しながら、発電装置２により発電を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、発電装置２を可動部２ａが垂直方向に振動するように配置することにより、可動部２ａの振動による慣性力が水平方向に働くのを抑制することができる。これにより、電子機器１が水平方向にぶれるのを抑制しながら、発電を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、電子機器１の表面のうち、前面部１ａの一部および側面の一部に滑り止め構造１ｆを設けるとともに、可動部２ａを、滑り止め構造１ｆが設けられている領域に対応する位置に配置することによって、ユーザが滑り止め構造１ｆが設けられている領域を把持した場合に、電子機器１の姿勢が不安定になるのを滑り止め構造１ｆによっても抑制しながら、発電装置２により発電を行うことができる。

図５〜図９は、人間が歩行する際の加速度の変化を計測した計測結果を説明するための図である。

この計測では、図５および図６に示すように、Ｘ方向を進行方向、Ｙ方向を垂直方向、進行方向（Ｘ方向）に対して９０度開いた横方向をＺ方向、進行方向に対して４５度開いた斜め横方向をＸＺ方向として、人間３００が時速約４ｋｍで歩行した場合の各方向における加速度変化を計測した。Ｘ−Ｙ平面内の加速度変化、ＸＺ−Ｙ平面内の加速度変化およびＺ−Ｙ平面内の加速度変化の計測結果を、それぞれ、図７、図８および図９に示す。

図７〜図９に示すように、人間３００の歩行時には、垂直方向（Ｙ方向）の加速度変化が他の方向と比較して大きいことが判明した。また、垂直方向から４５度の傾き角度の範囲内の方向の加速度変化は、垂直方向から４５度の傾き角度の範囲外の方向の加速度変化よりも大きい傾向にあることが判明した。

以上の結果により、人間３００の歩行時においては、発電装置２を可動部２ａが垂直方向に振動するように配置することにより、可動部２ａを効率的に振動させることができると考えられる。したがって、第１実施形態では、上記のように、電子機器１の使用状態において、可動部２ａの振動方向を垂直方向となるように可動部２ａを配置することによって、可動部２ａの振動方向が垂直方向以外の方向となるように可動部２ａを配置した場合と異なり、ユーザが歩行している場合の発電効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
図１０および図１１は、それぞれ、静電誘導型の発電装置を示す断面図および平面図である。この第２実施形態では、電磁誘導型の発電装置１０を用いた上記第１実施形態と異なり、静電誘導型の発電装置２０を用いる例を説明する。

図１０および図１１に示すように、発電装置２０は、箱状の筐体２１と、筐体２１の内側の表面に固定された固定電極部２２（図１０参照）と、直線運動可能な可動電極部２３と、可動電極部２３をＡ方向に振動させるためのバネ２４（図１１参照）と、可動電極部２３の横方向（Ｂ方向）の位置を規制するためのガイド２５およびスペーサ２６と、可動電極部２３の縦方向の位置を規制するためのスペーサ２７（図１０参照）とを備えている。なお、可動電極部２３は、本発明の「可動部」の一例である。また、固定電極部２２は、基板２２ａと、櫛歯状に形成された集電電極２２ｂとを含んでいる。また、可動電極部２３は、基板２３ａと、基板２３ａの表面上に形成されたエレクトレット膜２３ｂと、エレクトレット膜２３ｂの表面上に櫛歯状に形成されたガード電極２３ｃとを含んでいる。発電装置２０では、エレクトレット膜２３ｂを含む可動電極部２３が筐体２１内を振動することにより、静電誘導により集電電極２２ｂに誘導された電荷量を変動させることが可能である。これにより、ガード電極２３ｃと集電電極２２ｂとに接続された回路（図示せず）に電流を発生させることが可能である。発電装置２０では、電子機器１（図１参照）の変位に伴って可動電極部２３が振動するので、電子機器１の変位に伴って発電が行われる。

第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、可動部２ａを背面部１ｂ側に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、図１２および図１３に示す第１実施形態の第１変形例による電子機器３０のように、可動部２ａを、可動部２ａが電子機器３０の重心３０ｃを通る直線３０ｄ上を振動するように配置してもよい。これにより、可動部２ａの振動による慣性力が電子機器３０の重心３０ｃを通る直線３０ｄ上に加わるようにすることができる。これにより、可動部２ａの振動による慣性力によって電子機器３０が重心３０ｃを中心として回転するのを抑制することができる。これにより、電子機器３０の姿勢が不安定になるのをより抑制しながら、発電装置２により発電を行うことができる。なお、可動部２ａの振動中心２ｂ（図１２参照）は、必ずしも直線３０ｄ上に位置している必要はなく、可動部２ａの振動中心２ｂが直線３０ｄ上に位置していない場合であっても、可動部２ａが直線３０ｄ上を振動するように配置されていればよい。

また、上記実施形態では、発電装置２の具体例として、電磁誘導式の発電装置１０および静電誘導式の発電装置２０を示したが、本発明はこれに限らず、静電容量式または圧電式などの他の方式の発電装置でもよい。

また、上記実施形態では、使用者が手で把持して支持しながら使用する携帯電話やリモコンなどの電子機器１に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、図１４および図１５に示す第１実施形態の第２変形例の電子機器４０のように、ユーザの体または衣服などに装着する歩数計やページャなどの電子機器に本発明を適用してもよい。

この電子機器４０は、本体４１と、本体４１内において本体４１の重心４０ｃよりも下方に配置された可動部２ａを含む発電装置２と、本体４１の背面部４１ａ側に設けられたクリップ４２（図１５参照）とを含んでいる。また、本体４１の前面部４１ｂには、ボタン（図示せず）などの操作部が設けられている。また、電子機器４０は、ユーザのベルト５０にクリップ４２が引っ掛けられることによって装着されている。このようなユーザの体または衣服などに装着する電子機器４０においても、可動部２ａを電子機器４０の重心４０ｃよりも下方に配置することによって、電子機器４０の姿勢が不安定になるのを抑制しながら、発電装置２により発電を行うことができる。また、電子機器１における可動部２ａの配置および可動部２ａの振動方向などの構成を電子機器４０に適用することによっても、電子機器１の場合と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、電子機器１の使用状態において、可動部２ａの振動方向を垂直方向となるように可動部２ａを配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、図１６および図１７にそれぞれ示す第１実施形態の第３変形例による電子機器６０および第１実施形態の第４変形例による電子機器７０のように、可動部２ａの振動方向が垂直方向から４５度の傾き角度の範囲内に含まれるように発電装置２を配置してもよい。

また、上記実施形態では、電子機器１の重心１ｃの下方に発電装置２を配置する例を示したが、図１８および図１９に示す第５変形例による電子機器８０のように折りたたみ式の電子機器であって、折りたたむ前と折りたたんだ後とで重心の位置が異なる場合には、電子機器８０の使用状態である折りたたむ前の状態における重心位置８０ｃにより発電装置２の可動部２ａの位置を決定すればよい。同様に、図２０および図２１に示す第１実施形態の第６変形例による歩数計などの電子機器９０のように、折りたたむ前と折りたたんだ後とで重心の位置が異なる場合には、電子機器９０の使用状態である折りたたんだ後の状態における重心位置９０ｃにより発電装置２の可動部２ａの位置を決定すればよい。また、電子機器がスライド式である場合にも、同様に、使用状態における重心位置により発電装置の可動部の位置を決定すればよい。

また、上記実施形態では、可動部２ａを重心１ｃの下方に配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部２ａを重心１ｃの位置に配置してもよい。この場合、可動部２ａの振動中心２ｂと重心１ｃの位置とを合わせてもよい。

また、上記実施形態では、可動部２ａが直線的に振動する発電装置２を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部が回転運動を行う発電装置を用いてもよい。

また、上記実施形態では、発電装置２を電子機器１の内部に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、発電装置２の全部または一部を電子機器１の外部に一体的に配置してもよいし、電子機器１の外部に着脱可能に配置してもよい。

また、上記実施形態では、電子機器１の表面に所定の形状を有する窪みからなる滑り止め構造１ｆを設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、ゴムなどの摩擦係数の大きい材料を電子機器の表面に取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、可動部２ａの振動方向が垂直方向となるように発電装置２を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部の振動方向が水平方向であってもよい。

本発明の第１実施形態による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態による電子機器を示す側面図である。本発明の第１実施形態による電子機器の発電装置を示す側面図（一部断面図）である。図３の２００−２００線に沿った断面図である。人間が歩行する際の加速度の変化を計測した計測結果を説明するための図である。人間が歩行する際の加速度の変化を計測した計測結果を説明するための図である。人間が歩行する際の加速度の変化を計測した計測結果を示す図である。人間が歩行する際の加速度の変化を計測した計測結果を示す図である。人間が歩行する際の加速度の変化を計測した計測結果を示す図である。本発明の第２実施形態による電子機器の発電装置を示す断面図である。本発明の第２実施形態による電子機器の発電装置を示す平面図である。本発明の第１実施形態の第１変形例による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態の第１変形例による電子機器を示す側面図である。本発明の第１実施形態の第２変形例による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態の第２変形例による電子機器を示す側面図である。本発明の第１実施形態の第３変形例による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態の第４変形例による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態の第５変形例による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態の第５変形例による電子機器を示す側面図である。本発明の第１実施形態の第６変形例による電子機器を示す正面図である。本発明の第１実施形態の第６変形例による電子機器を示す側面図である。

符号の説明

１、３０、４０、６０、７０、８０、９０電子機器（装置本体）
１ａ、４１ｂ前面部
１ｂ、４１ａ背面部
１ｃ、３０ｃ、４０ｃ、８０ｃ、９０ｃ重心
１ｆ滑り止め構造
２発電装置
２ａ可動部
１０発電装置
１２永久磁石（可動部）
２０発電装置
２３可動電極部（可動部）

Claims

装置本体に働く運動エネルギーによって変位する可動部と、前記可動部の変位を電気的エネルギーに変換する変換手段とを含む発電装置を備え、
前記発電装置の可動部は、前記装置本体の重心または重心よりも下方に配置されている、電子機器。
前記発電装置は、前記装置本体内の少なくとも１つの電子部品に電力を供給する、請求項１に記載の電子機器。
前記装置本体は、操作部を有する前面部と、背面部とを含み、
前記可動部は、前記装置本体の背面部側に配置されている、請求項１または２に記載の電子機器。
前記可動部は、前記装置本体のうち、使用状態において人間の手により把持される部分に対応する位置に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器。
前記装置本体には、滑り止め構造を有する把持部が設けられており、
前記可動部は、前記滑り止め構造が設けられている領域に対応する位置に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
前記可動部は、直線的に振動を行うように構成されており、
前記可動部は、前記可動部が前記装置本体の重心を通る直線上を振動するように配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器。
前記可動部は、直線的に振動を行うように構成されており、
前記装置本体が使用状態において支持された状態で、前記可動部の運動方向は、垂直方向から４５度の傾き角度の範囲内に含まれるように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。