JP2015059358A - 発電装置、開閉検知装置、および無線システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電部における発電量を容易に調節することができる。
【解決手段】発電装置は、発電部と、発電部に対してスライド移動することにより発電部に発電させる第１移動部材と、スライド移動可能に構成された第２移動部材４１とを備える。第２移動部材４１は、所定移動区間Ｌの内を移動する際には発電部および第１移動部材のうちの一方に係合しながらスライド移動することにより発電部および第１移動部材同士を相対的にスライド移動させ、所定移動区間Ｌの外を移動する際には上記一方との係合状態が解除されて発電部および第１移動部材同士を相対的にスライド移動させない。
【選択図】図１１

Description

本発明は、発電装置、開閉検知装置、および無線システムに関し、特に、スライド移動によって発生した力を利用して発電する発電装置、そのような発電装置を備えた開閉検知装置、およびそのような開閉検知装置を備えた無線システムに関する。

従来から、スライド移動によって発生した力を発電部に伝達し、その力を利用して発電部において発電する発電装置が知られている（たとえば特許文献１〜４参照）。このような発電装置は、たとえば開閉検知装置に組み込まれる。開閉検知装置は、建物の窓または扉等に取り付けられ、これらの開閉を検知する。検知結果は、たとえば無線通信などにより外部に送信される。

発電装置は、窓などの開閉動作により生じた力を利用して発電することができる。発電装置で得られた電力は、蓄電回路に蓄電される。開閉検知装置では、蓄電回路に蓄電されている電力を用いて、開閉検知や検知結果の無線通信を行う。一般に、開閉検知装置では、建物の窓または扉等に容易に取り付けられること、信頼性が高いこと、建物自体や窓または扉等の外観に対する影響が少ないこと、および、窓または扉の使用感に対する影響が少ないことなどが求められる。

特許第３７９５０００号公報 特許第３９１５５７７号公報 国際公開第２０１３／０８０８４０号 国際公開第２０１３／０６９５１６号

開閉検知装置では、発電装置の発電量が少ない場合、開閉検知や検知結果の無線通信に必要な電力量が蓄電回路に蓄電されず、開閉検知装置が動作しないことある一方で、発電装置の発電量が多い場合、蓄電回路の過充電が起こることがあることから、発電装置の発電量は適切である必要がある。

本発明は、発電部における発電量を容易に調節することができる構造を備えた発電装置、そのような発電装置を備えた開閉検知装置、およびそのような開閉検知装置を備えた無線システムを提供することを目的とする。

本発明のある局面に基づく発電装置は、発電部と、上記発電部に対して相対的にスライド移動することにより上記発電部に発電させる第１移動部材と、スライド移動可能に構成され、所定移動区間の内を移動する際には上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方に係合しながらスライド移動することにより上記発電部および上記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させ、上記所定移動区間の外を移動する際には上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方との係合状態が解除されて上記発電部および上記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させない、第２移動部材に係合する第１係合部材と、を備える。

本発明の他の局面に基づく発電装置は、発電部と、上記発電部に対して相対的にスライド移動することにより上記発電部に発電させる第１移動部材と、スライド移動可能に構成され、所定移動区間の内を移動する際には上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方に係合しながらスライド移動することにより上記発電部および上記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させ、上記所定移動区間の外を移動する際には上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方との係合状態が解除されて上記発電部および上記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させない、第２移動部材と、を備える。

好ましくは、上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方には、スライド移動経路に対して進退移動可能な第１係合部材が設けられ、上記第２移動部材は、上記スライド移動経路に沿って移動する第２係合部材を含み、上記スライド移動経路に沿って延在するガイド部および上記ガイド部の端部に設けられた凹所を含み、上記第１係合部材に対して相対的に移動するガイド部材をさらに備え、上記第１係合部材は、上記第２移動部材が上記所定移動区間の内を移動している際には、上記ガイド部によって上記スライド移動経路に進入しており、上記第１係合部材は、上記第２移動部材が上記所定移動区間の外を移動している際には、上記凹所内に配置されることにより上記スライド移動経路から退出している。

好ましくは、上記ガイド部材は、上記スライド移動経路に沿って延在する第１ガイドと、上記第１ガイドの端部を起点として上記スライド移動経路から遠ざかる方向に延びる第２ガイドとを有し、上記第１係合部材は、上記第１ガイドおよび上記第２ガイド内を移動する突条部を有し、上記突条部が上記第１ガイド内に位置している際には、上記第１係合部材は上記ガイド部によって上記スライド移動経路に進入しており、上記突条部が上記第２ガイド内に位置している際には、上記第１係合部材は上記凹所内に配置されることにより上記スライド移動経路から退出している。

好ましくは、上記ガイド部材は、上記スライド移動経路に沿って延在する第１ガイド溝と、上記第１ガイド溝の端部を起点として上記スライド移動経路から遠ざかる方向に延びる第２ガイド溝とを有し、上記第１係合部材は、上記第１ガイド溝および上記第２ガイド溝内を移動する突条部を有し、上記突条部が上記第１ガイド溝内に位置している際には、上記第１係合部材は上記ガイド部によって上記スライド移動経路に進入しており、上記突条部が上記第２ガイド溝内に位置している際には、上記第１係合部材は上記凹所内に配置されることにより上記スライド移動経路から退出している。

好ましくは、上記第１係合部材は、コイルバネにより付勢されており、上記第２移動部材が上記所定移動区間の外を移動する際には、上記第１係合部材は上記コイルバネの付勢力を受けて回動し、上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方と上記第２移動部材との係合状態が解除される。

好ましくは、上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方には、スライド移動経路に対して進退移動可能な第１係合部材が設けられ、上記第２移動部材は、上記スライド移動経路に沿って移動する第２係合部材を含み、上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方と上記第２移動部材との係合状態が解除されているときに略自然長の状態であり、上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方と上記第２移動部材とが係合しているときに収縮する、バネをさらに備える。

好ましくは、上記発電部および上記第１移動部材のうちの一方には、スライド移動経路に対して進退移動可能な第１係合部材が設けられ、上記第２移動部材は、上記スライド移動経路に沿って移動する第２係合部材を含み、上記第１係合部材と一体的に移動する第１の磁性体と、上記第２移動部材と一体的に移動する第２の磁性体と、をさらに備える。

好ましくは、固定部材をさらに備え、上記発電部は、上記固定部材に固定されている。好ましくは、上記第２移動部材は、戸、扉および窓のいずれかである。

本発明に基づく開閉検知装置は、上記の発電装置と、上記第２移動部材の開閉状態を検知する検知部と、を備える。

本発明に基づく無線システムは、上記の開閉検知装置と、上記発電部で発電された電力を用いて上記第２移動部材の開閉状態に関する信号を送信する送信機と、上記送信機からの信号を無線で受信する受信機と、を備える。

本発明によれば、発電部における発電量を容易に調節することができる構造を備えた発電装置、そのような発電装置を備えた開閉検知装置、およびそのような開閉検知装置を備えた無線システムを得ることができる。

実施の形態１における扉開閉システムを示す正面図である。 実施の形態１における扉開閉システムを示すブロック図である。 実施の形態１における扉開閉システムの電気的な構成の一部を示す回路図である。 実施の形態１における発電装置の発電ユニットを扉の側から見た斜視図である。 実施の形態１における発電装置の発電ユニットの底面図であり、図４中の矢印Ｖ方向から発電ユニットを見た様子を示している。 実施の形態１における発電装置の発電ユニットの一部を分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態１における発電装置の発電ユニットの一部を分解した状態を示す底面図である。 実施の形態１における発電装置の発電ユニットを扉の側から見た他の斜視図である。 実施の形態１における発電装置の移動部材を示す底面図である。 実施の形態１における発電装置の移動部材を示す他の底面図である。 実施の形態１における発電装置の移動部材と係合部材との動作を示す底面図である。 実施の形態１における発電装置の移動部材と係合部材との動作を示す他の底面図である。 実施の形態１における発電装置の発電部を示す平面図である。 実施の形態１における発電装置の発電部の分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態１における発電装置の検知部の動作を説明するための図である。 実施の形態１における発電装置のバネの動作を説明するための図である。 実施の形態１における発電装置のバネの動作を説明するための他の図である。 実施の形態２における発電装置の移動部材を示す斜視図である。 実施の形態２における発電装置の移動部材と係合部材との動作を示す底面図である。 実施の形態３における発電装置のバネの動作を説明するための図である。 実施の形態３における発電装置のバネの動作を説明するための他の図である。 実施の形態４における発電装置の磁石の動作を説明するための第１図である。 実施の形態４における発電装置の磁石の動作を説明するための第２図である。 実施の形態４における発電装置の磁石の動作を説明するための第３図である。 実施の形態４における発電装置の磁石の動作を説明するための第４図である。 実施の形態４における発電装置の磁石の動作を説明するための第５図である。 実施の形態４における発電装置の磁石の動作を説明するための第６図である。

本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。各実施の形態および各実施例の説明において、同一の部品および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１における扉開閉システムを示す正面図である。この扉開閉システムは、一対の発電装置１０Ａ，１０Ｂと、１枚の扉４０（戸）と、一対の作動軸４１，４２と、戸袋４３と、扉枠５０（固定部材）と、ソフトクローザー５２とを備える。発電装置１０Ａ，１０Ｂの各々は、発電ユニット２０および送信ユニット３０を備える。本実施の形態の発電装置１０Ａ，１０Ｂは、扉４０（第２移動部材）の開閉状態を検知する開閉検知装置として機能することができる（詳細は後述する）。

扉枠５０は、たとえば金属製の部材からなり、扉枠５０の上枠は扉４０を吊り下げている。発電ユニット２０は、扉枠５０の上枠（レール）の内部に配置される。具体的には、発電装置１０Ａの発電ユニット２０は、上枠の一端側に固定され、発電装置１０Ｂの発電ユニット２０は、上枠の他端側に固定される。発電ユニット２０は、扉枠５０の上枠（レール）の内部に配置されるため、扉４０の外観に影響を与えない。

送信ユニット３０は、効率良く信号を送信するために扉枠５０の外部に配置される。扉枠５０が樹脂製または木製などからなる場合は、送信ユニット３０は扉枠５０の内部に配置されていてもよい。また、発電ユニット２０と送信ユニット３０とは一体化されていてもよい。ソフトクローザー５２は、上枠の長手方向の中央部に固定され、図示しない内部バネを用いて扉４０の閉まる速度を低減させる。

作動軸４１は、扉４０の上部の一端側に設けられ、作動軸４２は、扉４０の上部の他端側に設けられる。作動軸４１，４２は、扉４０と一体的に矢印ＡＲ方向に往復移動する。詳細は後述するが、作動軸４１は、発電装置１０Ａの発電ユニット２０を作動させる部材であり、作動軸４２は、発電装置１０Ｂの発電ユニット２０を作動させる部材である。扉４０の他に、もう一枚の扉が扉枠５０内に設けられていてもよい。

図２は、実施の形態１における扉開閉システムを示すブロック図である。図３は、実施の形態１における扉開閉システムの電気的な構成の一部を示す回路図である。図２および図３を参照して、発電ユニット２０は、発電素子２１、整流回路２２、変換部２３、変位検出部２４、および送信Ｓ／Ｗ２５（検知部）を備えている。送信ユニット３０は、蓄電用コンデンサ３１および無線モジュール回路３２を備えている。

扉４０（図１）の移動に伴って作動軸４１，４２が移動する。作動軸４１，４２のスライド移動により生じた外力は、変換部２３において発電素子２１の発電に適したエネルギーに変換される（詳細は図１３，図１４を参照して後述する）。上述のとおり、作動軸４１は発電装置１０Ａ（図１）の発電ユニット２０を作動させ、作動軸４２は発電装置１０Ｂ（図１）の発電ユニット２０を作動させる。

エネルギーが発電素子２１に印加されることによって発電素子２１は発電し、電力は４つのダイオードを含む整流回路２２を通して蓄電用コンデンサ３１に供給される。蓄電用コンデンサ３１としては、漏れ電流の少ないセラミックコンデンサや、タンタルコンデンサ、高分子コンデンサなど使用するとよい。

一方で、作動軸４１，４２のスライド移動（変位量）に関する情報は、変位検出部２４を通して、磁気リレースイッチＳＷ１〜ＳＷ４（図３）を含む送信Ｓ／Ｗ２５に送られている。蓄電用コンデンサ３１は、無線モジュール回路３２に給電し、無線モジュール回路３２は、作動軸４１，４２のスライド移動（変位量）に関する情報を、扉４０の開閉状態に関する信号として図示しない受信機に無線送信する。以上のような無線システムの機能により、扉４０が開いているのかまたは閉じているのかに関する情報を無線の送信先（遠隔地）で把握することが可能となる。

（発電ユニット２０）
図４〜図１４を参照して、発電装置１０Ａ，１０Ｂ（図１）に用いられる発電ユニット２０について詳細に説明する。発電装置１０Ａ，１０Ｂに用いられる発電ユニット２０は、略同一の構成を有しているため、ここでは発電装置１０Ａの発電ユニット２０についてのみ説明し、発電装置１０Ｂの発電ユニット２０の説明は繰り返さないものとする。

図４は、発電ユニット２０を扉４０の側から見た斜視図である。図５は、発電ユニット２０の底面図であり、図４中の矢印Ｖ方向から発電ユニット２０を見た様子を示している。図６および図７は、それぞれ、発電ユニット２０のケース体１から底カバー２，３を取り外した状態を示す斜視図および底面図である。

図４〜図７に示すように、発電ユニット２０は、ケース体１、底カバー２，３、内カバー２Ａ，３Ａ（図６，図７），移動部材４、および係合部材５（第１係合部材）を備え、全体として扉４０（図４）のスライド移動方向（矢印ＡＲ方向）に沿って延びる形状を有している。上述のとおり、発電ユニット２０は、扉枠５０（図１）の上枠に固定される。

具体的には、ケース体１は、扉枠５０（図１）の上枠に固定される。底カバー２，３は、薄板状の部材からなり、ケース体１の底面側の開口を覆うように配置される。底カバー２，３はケース体１に固定される。底カバー２，３は、互いに間隔を空けて略同一平面上に配置され、これらの間にはスライド移動経路Ｓが形成される。スライド移動経路Ｓは、作動軸４１（第２係合部材）（図４）の移動をガイドするための領域であり、矢印ＡＲ方向に沿って延びている。このように、作動軸４１（第２係合部材）と発電ユニット２０とは互いに分離されているため、作動軸４１は扉４０に容易に取り付けられ、発電ユニット２０は扉枠５０の上枠に容易に取り付けられる。

底カバー２をケース体１から取り外すと、底カバー２と略同様の外形形状を有する内カバー２Ａが露出する。底カバー３（ガイド部材）をケース体１から取り外すと、底カバー３と略同様の外形形状を有する内カバー３Ａが露出する。内カバー２Ａ，３Ａも、ケース体１に固定されている。内カバー２Ａ，３Ａも薄板状の部材からなり、互いに間隔を空けて略同一平面上に配置され、これらの間にはスライド移動経路Ｓが形成される。内カバー２Ａ，３Ａが形成するスライド移動経路Ｓは、移動部材４の矢印ＡＲにおける移動をガイドするための部位である。

図４では、説明の便宜上、扉４０の作動軸４１が上方向に向かって発電ユニット２０（係合部材５）に差し込まれる様子が図示されている。図８に示すように、扉４０の作動軸４１は、扉４０が矢印ＤＲ４０方向に移動した際、この移動に伴って矢印ＤＲ１方向に移動し、発電ユニット２０のスライド移動経路Ｓ内に進入する。

図９は、移動部材４（第１移動部材）を示す底面図である。図９を参照して、移動部材４は、底板４Ｐと、底板４Ｐから平行に（図８紙面手前側に向かって）起立する一対の側壁４Ｒ，４Ｑと、底板４Ｐの長手方向の端部に設けられた回動軸４Ｃとを含む。底板４Ｐの側壁４Ｑの側の外縁にはラック歯４Ａ（図９）が形成されており、底板４Ｐの側壁４Ｒの側の外縁にはラック歯４Ｂが形成されている。

底板４Ｐのうちのラック歯４Ａが形成されている部分は、発電部６Ａ（詳細は後述する）とともに、内カバー３Ａとケース体１の底面との間に配置される。移動部材４はケース体１に固定されず、発電部６Ａはケース体１に固定される。底板４Ｐのうちのラック歯４Ｂが形成されている部分は、発電部６Ｂ（詳細は後述する）とともに、内カバー２Ａとケース体１の底面との間に配置される。移動部材４はケース体１に固定されず、発電部６Ｂはケース体１に固定される。この構成により、移動部材４は発電部６Ａ，６Ｂに対して相対的に移動する。

移動部材４は、ケース体１、内カバー２Ａ，３Ａおよび底カバー２，３のうちのいずれにも固定されておらず、これらに対して相対的に移動することができる。側壁４Ｑ，４Ｒは、内カバー２Ａ，３Ａ（図６および図７）が形成するスライド移動経路Ｓの内側を移動し、移動の際には内カバー２Ａ，３Ａの内縁によってガイドされる。

係合部材５は、引掛部５Ａ、開口部５Ｂ、突条部５Ｃ、および摺接部５Ｄを含み、移動部材４の長手方向の端部に取り付けられる。開口部５Ｂは、移動部材４に設けられた回動軸４Ｃの大きさに対応しており、係合部材５を移動部材４に取り付ける際には、開口部５Ｂ内に回動軸４Ｃが差し込まれる。係合部材５は、移動部材４と一体的に移動し、回動軸４Ｃの周りに回動可能である。

引掛部５Ａは、係合部材５の外縁の一部がＵ字状に凹んだような形状を有し、係合部材５が移動部材４に取り付けられた状態では、引掛部５Ａは開口部５Ｂから見てスライド移動経路Ｓ（図７）が形成される側に位置する。作動軸４１（図４）が扉４０とともに移動した際、係合部材５の引掛部５Ａは、スライド移動経路Ｓに対して進退移動可能であり、作動軸４１に係合したり、係合しなくなったりすることが可能に構成されている（詳細は後述する）。

図９に示すように、突条部５Ｃは、引掛部５Ａから見てラック歯４Ａが形成されている側（底カバー３が配置される側）に形成されており、図９の紙面手前側に向かって突出する円柱形状を有する。係合部材５が移動部材４と一体的に移動する際、突条部５Ｃは、底カバー３に設けられた第１ガイド溝３Ｃ１（第１ガイド）および第２ガイド溝３Ｃ２（第２ガイド）内をこれらにガイドされながら移動する（図１１参照）。第１ガイド溝３Ｃ１は、スライド移動経路Ｓに沿って延在する形状を有し、第２ガイド溝３Ｃ２は、第１ガイド溝３Ｃ１の端部を起点としてスライド移動経路Ｓから遠ざかる方向に延びる形状を有している。第１ガイド溝３Ｃ１および第２ガイド溝３Ｃ２は、ガイド機能を有していれば、溝状の形状を有していなくてもよい。

摺接部５Ｄは、引掛部５Ａと突条部５Ｃとの間に段差形状を形成するように設けられている。具体的には、係合部材５のうちの摺接部５Ｄとして図示している部分よりも図９紙面上側に位置している部分が、図９紙面手前側に突出している（図６参照）。係合部材５のうちの摺接部５Ｄとして図示している部分よりも図９紙面下側に位置している部分は、図９紙面奥側に位置している。

係合部材５が移動部材４と一体的に移動する際、摺接部５Ｄは、底カバー３に設けられたガイド部３Ｄ１および凹所３Ｄ２に対向し、これらにガイドされながら移動する（図１１参照）。ガイド部３Ｄ１は、スライド移動経路Ｓに沿って延在する形状を有し、凹所３Ｄ２は、ガイド部３Ｄ１の端部に設けられ、スライド移動経路Ｓから遠ざかる方向に凹む形状を有している。

発電ユニット２０を組み立てる際には、移動部材４および発電部６Ａ，６Ｂがケース体１（図６，図７）の底面上にまず配置される。その後、移動部材４の底板４Ｐのうちのラック歯４Ａが形成されている部分と発電部６Ａとを覆うように、内カバー３Ａがケース体１に固定される。移動部材４の底板４Ｐのうちのラック歯４Ｂが形成されている部分と発電部６Ｂとを覆うように、内カバー２Ａがケース体１に固定される。これにより、図７に示す状態が得られる。移動部材４の側壁４Ｑ，４Ｒは、内カバー２Ａ，３Ａの間に位置しており、移動部材４は、ケース体１および内カバー２Ａ，３Ａによりスライド移動自在に保持されている。

その後、内カバー２Ａを覆うように、底カバー２をケース体１に固定する。内カバー３Ａを覆うように、底カバー３をケース体１に固定する。この際、底カバー３に設けられた第１ガイド溝３Ｃ１または第２ガイド溝３Ｃ２の内側に、係合部材５の突条部５Ｃを配置する（図９中の矢印ＡＲ５０）。以上により、図５に示す状態が得られる。

図１０を参照して、上述のとおり、移動部材４は、ケース体１、内カバー２Ａ，３Ａおよび底カバー２，３のうちのいずれにも固定されておらず、これらに対して相対的に移動することができる。発電部６Ａ，６Ｂは、ケース体１に対して固定されており、移動部材４が作動軸４１および係合部材５を通して動力を受けて移動する際には、移動部材４は係合部材５と一体的に、発電部６Ａ，６Ｂに対して相対的に移動する。

図１１を参照して、移動部材４および係合部材５の動作をより具体的に説明する。係合部材５が、図１１中の３つのうちの一番左の位置に配置されているとする。作動軸４１は、引掛部５Ａの内側に位置しており、突条部５Ｃは第１ガイド溝３Ｃ１内に位置し、摺接部５Ｄは、ガイド部３Ｄ１に対向し、ガイド部３Ｄ１に略接触しているとする。この状態では、扉４０（図４）は閉じている。

扉４０が開けられると、扉４０は作動軸４１とともに矢印ＡＲ１方向に移動する。作動軸４１および係合部材５の引掛部５Ａ同士は互いに係合しているため、係合部材５も矢印ＡＲ１方向に移動する。この際、突条部５Ｃは第１ガイド溝３Ｃ１にガイドされながら矢印ＡＲ１方向に移動し、摺接部５Ｄもガイド部３Ｄ１にガイドされながら同方向に移動する。移動部材４（図９等参照）も同方向に移動する。移動部材４のラック歯４Ａ，４Ｂが発電部６Ａ，６Ｂに対して相対的に移動することによって、発電部６Ａ，６Ｂは発電する（詳細な発電の原理は後述する）。

扉がさらに開けられると、扉４０は作動軸４１とともに矢印ＡＲ２方向にさらに移動する。作動軸４１および係合部材５の引掛部５Ａ同士は互いに係合しているため、係合部材５も矢印ＡＲ２方向に移動する。作動軸４１および係合部材５が所定の距離だけ移動した後には、突条部５Ｃは第１ガイド溝３Ｃ１内から第２ガイド溝３Ｃ２内に移動する。突条部５Ｃは、スライド移動経路Ｓ（図７）から遠ざかる方向に移動する。

突条部５Ｃの移動に伴って、摺接部５Ｄが凹所３Ｄ２内に入り込むようにして、係合部材５は回動軸４Ｃを中心に矢印Ａ方向に回転する。係合部材５の引掛部５Ａは、スライド移動経路Ｓから退出する。本実施の形態では、扉４０の移動量のうち、コンデンサの蓄電に用いられる分量は、底カバー３（図１１参照）に設けられた第１ガイド溝３Ｃ１および第２ガイド溝３Ｃ２の総長さＬ（図１１参照）によって規定されている。すなわち、長さＬで規定される所定移動区間の内を係合部材５が移動する際には、作動軸４１および移動部材４は係合部材５を介して互いに係合している。

図１２に示すように、長さＬで規定される所定移動区間の外では、作動軸４１および係合部材５の引掛部５Ａ同士の係合状態が解除される。図１２には、係合状態が解除された際の発電ユニット２０の内部の様子が示されている。係合状態が解除された後は、作動軸４１が矢印ＡＲ３方向に向かってさらに進んだとしても、発電部および移動部材４同士は相対的に移動しない。すなわち、扉４０が矢印ＡＲ３方向に向かってさらにスライド移動したとしても、発電部６Ａ，６Ｂは発電しない。また、このように作動軸４１および係合部材５の引掛部５Ａ同士の係合状態が解除されることにより、発電ユニット２０の係合状態が解除され、発電ユニット２０を動作させるための力が不要となるため、扉４０の使用感に対する影響が少ない。

図１１を再び参照して、上記の場合とは反対に、係合部材５が、図１１中の３つのうちの右の位置に配置されているとする。この状態では、扉４０（図４）は開いている。作動軸４１は、係合部材５の引掛部５Ａよりも右側に位置しており、突条部５Ｃは第２ガイド溝３Ｃ２内に位置し、摺接部５Ｄは凹所３Ｄ２内に位置している。

扉４０が閉じられると、扉４０は作動軸４１とともに矢印ＡＲ４方向に移動する。作動軸４１が所定の距離だけ移動した後には、作動軸４１は係合部材５の引掛部５Ａに当接し、係合部材５を同方向に移動させる。係合部材５が作動軸４１により押圧されることによって、突条部５Ｃは第２ガイド溝３Ｃ２の内周面に沿って移動する。突条部５Ｃは、第２ガイド溝３Ｃ２の内周面に沿って、スライド移動経路Ｓ（図７）の側に向かってこれに近づく方向に移動する。

突条部５Ｃの移動に伴って、摺接部５Ｄが凹所３Ｄ２内から抜け出すようにして、係合部材５は回動軸４Ｃを中心として矢印Ａ方向とは逆向きに回動する。係合部材５の引掛部５Ａは、スライド移動経路Ｓに進入する。作動軸４１および係合部材５の引掛部５Ａ同士は互いに係合する。その後、突条部５Ｃは第１ガイド溝３Ｃ１にガイドされながら矢印ＡＲ４方向にさらに移動し、摺接部５Ｄもガイド部３Ｄ１にガイドされながら同方向に移動する。移動部材４（図９等参照）も同方向に移動する。移動部材４のラック歯４Ａ，４Ｂが発電部６Ａ，６Ｂに対して相対的に移動することによって、発電部６Ａ，６Ｂは発電する。

扉がさらに閉じられると、扉４０は作動軸４１とともに矢印ＡＲ５，ＡＲ６方向にさらに移動する。作動軸４１および係合部材５の引掛部５Ａ同士は互いに係合しているため、係合部材５も同方向に移動する。扉４０が扉枠５０の戸当たりなどに接触した後には、作動軸４１の移動は停止し、係合部材５および移動部材４の移動も停止する。発電部６Ａ，６Ｂは発電しなくなる。本実施の形態では、ソフトクローザー５２（図１）が扉枠５０に設けられており、これが作動して扉４０が閉じる際の速度が低減されている。

（発電部６Ａ）
図１３および図１４を参照して、発電部６Ａ，６Ｂについて説明する。発電部６Ａ，６Ｂは、略同一の構成を有しているため、ここでは発電部６Ａについてのみ説明し、発電部６Ｂの説明は繰り返さないものとする。図１３は、発電部６Ａを示す平面図である。図１４は、発電部６Ａの分解した状態を示す斜視図である。図１３および図１４の中では、移動部材４は模式的に図示されている。

図１３および図１４に示すように、発電部６Ａは、発電素子２１および応力印加機構６２を備え、移動部材４のスライド移動に伴って発電する。具体的には、発電素子２１は、四角柱状の圧電体と、一対の電極とを有する。圧電体は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などからなる。発電素子２１は、互いに対向する第１の面２１Ａおよび第２の面２１Ｂを有している。

応力印加機構６２は、移動部材４がスライド移動した際に、移動部材４の移動量に応じた分だけ発電素子２１に応力を加える。具体的には、応力印加機構６２は、ストッパ６３を備える。ストッパ６３は、当接部６３Ａを有し、当接部６３Ａは、発電素子２１の第１の面２１Ａに当接している。

ストッパ６３には、カム６５が回転可能に取り付けられている。カム６５の平面形状は、非円形状である。カム６５の中央部には歯車６７が設けられており、カム６５と歯車６７とは一体的に回転する。歯車６７は、移動部材４のラック歯４Ａに歯合しており、カム６５は、移動部材４のスライド移動に伴って回転する。変形を抑制したり、耐摩耗性を向上させたりする観点から、カム６５および突起部６６などは、ＰＯＭや金属などにより形成し、これらの表面は摺動性を向上させる処理をするとよい。

ストッパ６３には、レバー６４がストッパ６３と一体的に設けられている。レバー６４は、接続部６４Ａと、当接部６４Ｂと、変位部６４Ｃとを有する。レバー６４は、合成の高い金属やセラミックで形成するとよい。接続部６４Ａは、当接部６４Ｂと変位部６４Ｃとを接続している。当接部６４Ｂは、当接部６３Ｂを有し、当接部６３Ｂは、発電素子２１の第２の面２１Ｂに当接している。変位部６４Ｃは、接続部６４Ａに対して当接部６４Ｂとは反対側に位置している。変位部６４Ｃには、略円柱状の突起部６６が固定されている。突起部６６は、カム６５に当接している。

扉４０の作動軸４１の移動に伴って係合部材５および移動部材４がスライド移動した際、発電部６Ａでは、ラック歯４Ａが歯車６７に対して相対的にスライド移動する。カム６５の平面形状は、上述のとおり非円形である。歯車６７およびカム６５の回転に伴って、カム６５の中心軸と突起部６６との間の距離は変化し、突起部６６および変位部６４Ｃは揺動する。

変位部６４Ｃが揺動すると、レバー６４は、ストッパ６３とレバー６４との接続部分近傍に位置する回転軸６８を中心とした回転方向に揺動する。これに伴って、当接部６４Ｂは、当接部６３Ａに対して相対的に変位する。これにより、当接部６４Ｂが発電素子２１の第２の面２１Ｂを押圧し、当接部６３Ａと接続部６４Ａとにより発電素子２１が圧縮される。その結果、発電素子２１に応力が加わり、発電素子２１において圧電効果により電力が発生する。

発電素子２１において発生した電力は、図２，図３に示される整流回路２２を介して送信ユニット３０の蓄電用コンデンサ３１に供給される。送信ユニット３０（送信機）は、発電部６Ａ，６Ｂにおいて発生した電力を用いて、扉４０がスライド移動された情報を含む信号をアンテナ端子から無線送信する。この信号は、扉４０の外部に設置された受信機により受信される。以上のような無線システムの機能により、扉４０が開いているのかまたは閉じているのかに関する情報を無線の送信先（遠隔地）で把握することが可能となる。

図１５を参照して、本実施の形態では、移動部材４の内部に磁石８０（磁性体）が埋め込まれている。ケース体１（図６等参照）の内部には、送信Ｓ／Ｗ２５（図３）を構成する磁気リレースイッチＳＷ１〜ＳＷ４が設けられている。

磁気リレースイッチＳＷ１，ＳＷ４は、無線モジュール回路３２（図３）に送信電源をＯＮする機能を有している。磁気リレースイッチＳＷ２は、送信する信号を、扉４０が閉まった状態のＩＤに切り替える機能を有し、磁気リレースイッチＳＷ３は、送信する信号を、扉４０が開いた状態のＩＤに切り替える機能を有している。

たとえば、閉まった状態の扉４０が開くと（矢印ＤＲ２０）、磁気リレースイッチＳＷ１，ＳＷ２が順にＯＰＥＮとなり、その結果、すべての磁気リレースイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＰＥＮとなる。扉４０の動作でコンデンサに蓄電され、送信に十分な電力が蓄えられる。その後、磁気リレースイッチＳＷ３がＳｈｏｒｔすることにより、ＩＤが切り替わり、磁気リレースイッチＳＷ４がＳｈｏｒｔし、その信号が送信される。開いた状態の扉４０が閉まる際に、上記と逆の動作が行なわれる。

本実施の形態では、扉４０の移動量のうち、コンデンサの蓄電に用いられる分量は、底カバー３（図１１参照）に設けられた第１ガイド溝３Ｃ１および第２ガイド溝３Ｃ２の総長さＬ（図１１参照）によって規定されている。すなわち、長さＬで規定される所定移動区間の内を係合部材５が移動する際には、作動軸４１および移動部材４（係合部材５）は互いに係合している。長さＬの値を増減させることによって、発電部６Ａ，６Ｂにおける発電量を容易に調節することが可能となっている。長さＬは、たとえば３０ｃｍ以下である７ｃｍ〜８ｃｍ程度とするとよい。

一般的な扉開閉システムに用いられる開閉検知装置では、７ｃｍ〜８ｃｍ程度の移動量で、蓄電用コンデンサ３１に対して過不足なく蓄電することができ、蓄電用コンデンサ３１の過充電などを抑制できる。開閉検知装置の防犯機能という観点からは、自己発電に必要な扉の移動量が、人が入れる隙間の大きさよりも小さくすることが好ましい。長さＬを７ｃｍ〜８ｃｍ程度とすれば、これに十分に対応できる。

より具体的には、人の侵入を検知するためには、長さＬをたとえば３０ｃｍ以下にする必要がある。３０ｃｍ以下というスライド移動範囲の制約が存在している中で無線送信に必要十分な蓄電量を得ようとした場合、設計上では、蓄電に実際に利用されるスライド移動量を多く取りすぎてしまい、蓄電用コンデンサの過充電を招いてしまいやすい。

これに対して本実施の形態では、扉４０の全スライド移動範囲よりも小さく、かつ３０ｃｍ以下である長さＬ（７ｃｍ〜８ｃｍ）の分だけが蓄電に実際に利用されるため、蓄電用コンデンサの過充電を招くことを効果的に抑制できる。

図１６および図１７を参照して、バネ４Ｓの動作についてさらに説明する。図１６および図１７の中では、係合部材５等が模式的に図示されている。図１６に示すように、扉が開いている時（作動軸４１が係合部材５に係合していない時）、バネ４Ｓは略自然長の状態を形成している。バネ４Ｓは、無負荷状態（若しくは小負荷状態）にある。

図１７に示すように、扉の閉じる動作に合わせて作動軸４１が矢印ＤＲ４方向に移動し、作動軸４１が係合部材５を介して移動部材４を移動させた時、バネ４Ｓは収縮する。本実施の形態では、ソフトクローザー５２（図１）の内部に設けられた不図示のバネと、バネ４Ｓの復帰力（バネ定数）とがバランス良く設計されている。

すなわち、扉４０がある一定位置まで閉まった時に、ソフトクローザー５２の機能によって、扉４０が自動的に閉まる。ソフトクローザー５２により扉４０の閉じる動作がアシストされ、開閉検知装置は発電する。ソフトクローザー５２の機能によって、半開き状態で扉４０が停止してしまうことが抑制される。

扉４０が所定の位置まで閉まると、開閉検知装置は閉まった状態が形成されたと判断し、閉まった状態を示すＩＤを無線送信する。ソフトクローザー５２は、扉４０を開ききる際にも同様に動作するように構成されるとよい。閉じた状態にある扉４０を開く際、および、開いた状態にある扉４０を閉じる際には、人等が扉４０を動かすために作用させる外力を用いて、開閉検知装置は発電する。

図１を再び参照して、本実施の形態の扉開閉システムは、開閉検知装置として機能する２つの発電装置１０Ａ，１０Ｂを備えているため、扉４０の閉まった状態、半開きの状態、および全開の状態の３状態を検知できる。たとえば、発電装置１０Ａ（開閉検知装置）により扉４０がＯＮ状態（閉じた状態）であると検知され、発電装置１０Ｂ（開閉検知装置）により扉４０がＯＦＦ状態（閉じた状態）であると検知された場合には、扉４０は図中の左端に位置していると判断できる。

発電装置１０Ａ（開閉検知装置）により扉４０がＯＦＦ状態（開いた状態）であると検知され、発電装置１０Ｂ（開閉検知装置）により扉４０がＯＮ状態（開いた状態）であると検知された場合には、扉４０は図中の右端に位置していると判断できる。一方、発電装置１０Ａ（開閉検知装置）により扉４０がＯＦＦ状態（開いた状態）であると検知され、発電装置１０Ｂ（開閉検知装置）により扉４０がＯＦＦ状態（開いた状態）であると検知された場合には、扉４０は図中の中央に位置している（半開きの状態）と判断できる。

扉開閉システムとしては、発電装置１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方のみを搭載していてもよい。１つの発電装置（開閉検知装置）であっても、扉４０の開閉状況（閉まった状態や開き始めた状態）を検知することができる。閉まった状態や開いた状態は、磁気リレースイッチＳＷ１〜ＳＷ４（図１５参照）の設置位置で変更可能である。発電装置の設置個所を多くすると、扉の位置を細かく認識できる。

［実施の形態２］
図１８および図１９を参照して、実施の形態２について説明する。ここでは、実施の形態１との相違点を説明する。実施の形態１では、係合部材５の突条部５Ｃ（図１１）および底カバー３のガイド溝３Ｃ１，３Ｃ２（図１１）等の動作によって、作動軸４１と係合部材５との係合／非係合状態が切り替わる。

図１８に示すように、係合部材５の代わりに、係合部材５Ｆ（第１係合部材）およびコイルバネ５Ｓが用いられてもよい。係合部材５Ｆは、係合部材５（実施の形態１）における突条部５Ｃに対応する部位を有していない。コイルバネ５Ｓは、移動部材４の回動軸４Ｃに取り付けられ、係合部材５Ｆを付勢する。

図１９を参照して、具体的には、コイルバネ５Ｓ（図１９において図示せず）は、回動軸４Ｃに取り付けられた係合部材５Ｆを、図１９中の時計回り方向に付勢している。本実施の形態の底カバー３Ｆ（ガイド部材）には、底カバー３（実施の形態１）におけるガイド溝３Ｃ１，３Ｃ２に対応する部位を有していない。

係合部材５Ｆが作動軸４１の移動に伴って矢印ＡＲ１，ＡＲ２方向に移動し、凹所３Ｄ２に到達した後は、係合部材５Ｆはコイルバネ５Ｓの付勢力を受けて矢印Ａ方向に回動する。これにより、作動軸４１と係合部材５との係合状態が解除される。当該構成によっても、上記の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態３］
図２０および図２１を参照して、実施の形態３について説明する。ここでは、実施の形態１との相違点を説明する。図１６および図１７を参照して上述したように、実施の形態１では、扉が開いている時（作動軸４１が係合部材５に係合していない時）、バネ４Ｓは略自然長の状態を形成している。バネ４Ｓは、無負荷状態（若しくは小負荷状態）にある。

図２０に示すように、本実施の形態では、扉が開いている時（作動軸４１が係合部材５に係合していない時）、バネ４Ｓは収縮状態を形成している。バネ４Ｓは、無負荷状態（若しくは小負荷状態）にある。本実施の形態でも、ソフトクローザー５２（図１）の内部に設けられた不図示のバネと、バネ４Ｓの復帰力（バネ定数）とがバランス良く設計されている。

図２０および図２１に示すように、扉の閉じる動作に合わせて作動軸４１が矢印ＤＲ１方向に移動し、作動軸４１が係合部材５を介して移動部材４を移動させた時、バネ４Ｓは伸張する。当該構成によっても、上記の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態４］
図２２〜図２７を参照して、実施の形態４について説明する。ここでは、実施の形態１との相違点を説明する。本実施の形態では、バネ４Ｓが用いられず、その代わりに磁性体としての磁石９１，９２が用いられる。磁石９１は、係合部材５と一体的に移動するように構成され、磁石９２は、移動部材４と一体的に移動するように構成される。

図２２に示すように、扉が閉まる場合、作動軸４１とともに移動する磁石９１が、移動部材４に設けられた磁石９２に接近する。図２３に示すように、その後、磁石９１は磁石９２に結合する。作動軸４１の移動に合わせて、磁石９１，９２および移動部材４は一体的に移動する（図２４参照）。発電部で発電した電力を用いて扉の閉まる動作を示す信号が無線送信される。

図２５および図２６を参照して、扉が開く場合、作動軸４１は、磁石９１，９２および移動部材４と一体的に移動する。発電部で発電した電力を用いて扉の開く動作を示す信号が無線送信される。図２７を参照して、その後、磁石９１は、移動部材４に設けられた磁石９２から離れる。当該構成によっても、上記の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［他の実施の形態］
上記の各実施の形態は、固定部材としてのケース体１と発電部６Ａ，６Ｂとが一体化され、これらに対して移動部材４および作動軸４１，４２が相対的に移動するという構成を有している。この構成に限られず、移動部材４と発電部６Ａ，６Ｂとが相対移動可能であれば、移動部材４がケース体１に固定され、発電部６Ａ，６Ｂおよび作動軸４１，４２がこれらに対して相対的に移動するという構成が採用されてもよい。この場合、係合部材５が発電部６Ａ，６Ｂに設けられ、作動軸４１，４２に対する係合状態／非係合状態を切り替える。当該構成によっても、上記の各実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。

以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の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。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

１ ケース体、２ 底カバー、２Ａ，３Ａ 内カバー、３，３Ｆ 底カバー（ガイド部材）、３Ｃ１ 第１ガイド（第１ガイド溝）、３Ｃ２ 第２ガイド（第２ガイド溝）、３Ｄ１ ガイド部、３Ｄ２ 凹所、４ 移動部材（第１移動部材）、４Ａ，４Ｂ ラック歯、４Ｃ 回動軸、４Ｐ 底板、４Ｑ，４Ｒ 側壁、４Ｓ バネ、５，５Ｆ 係合部材（第１係合部材）、５Ａ 引掛部、５Ｂ 開口部、５Ｃ 突条部、５Ｄ 摺接部、５Ｓ コイルバネ、６Ａ，６Ｂ 発電部、１０Ａ，１０Ｂ 発電装置、２０ 発電ユニット、２１ 発電素子、２１Ａ 第１の面、２１Ｂ 第２の面、２２ 整流回路、２３ 変換部、２４ 変位検出部、２５ 送信Ｓ／Ｗ、３０ 送信ユニット、３１ 蓄電用コンデンサ、３２ 無線モジュール回路、４０ 扉（第２移動部材）、４１，４２ 作動軸（第２係合部材）、４３ 戸袋、５０ 扉枠、５２ ソフトクローザー、６２ 応力印加機構、６３ ストッパ、６３Ａ，６３Ｂ，６４Ｂ 当接部、６４ レバー、６４Ａ 接続部、６４Ｃ 変位部、６５ カム、６６ 突起部、６７ 歯車、６８ 回転軸、８０ 磁石、Ｌ 長さ（所定移動区間）、Ｓ スライド移動経路、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ 磁気リレースイッチ。

Claims (12)

1. 発電部と、
   前記発電部に対して相対的にスライド移動することにより前記発電部に発電させる第１移動部材と、
   スライド移動可能に構成され、所定移動区間の内を移動する際には前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方に係合しながらスライド移動することにより前記発電部および前記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させ、前記所定移動区間の外を移動する際には前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方との係合状態が解除されて前記発電部および前記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させない、第２移動部材に係合する第１係合部材と、を備える、
   発電装置。
2. 発電部と、
   前記発電部に対して相対的にスライド移動することにより前記発電部に発電させる第１移動部材と、
   スライド移動可能に構成され、所定移動区間の内を移動する際には前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方に係合しながらスライド移動することにより前記発電部および前記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させ、前記所定移動区間の外を移動する際には前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方との係合状態が解除されて前記発電部および前記第１移動部材同士を相対的にスライド移動させない、第２移動部材と、を備える、
   発電装置。
3. 前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方には、スライド移動経路に対して進退移動可能な第１係合部材が設けられ、
   前記第２移動部材は、前記スライド移動経路に沿って移動する第２係合部材を含み、
   前記スライド移動経路に沿って延在するガイド部および前記ガイド部の端部に設けられた凹所を含み、前記第１係合部材に対して相対的に移動するガイド部材をさらに備え、
   前記第１係合部材は、前記第２移動部材が前記所定移動区間の内を移動している際には、前記ガイド部によって前記スライド移動経路に進入しており、
   前記第１係合部材は、前記第２移動部材が前記所定移動区間の外を移動している際には、前記凹所内に配置されることにより前記スライド移動経路から退出している、
   請求項２に記載の発電装置。
4. 前記ガイド部材は、前記スライド移動経路に沿って延在する第１ガイドと、前記第１ガイドの端部を起点として前記スライド移動経路から遠ざかる方向に延びる第２ガイドとを有し、
   前記第１係合部材は、前記第１ガイドおよび前記第２ガイド内を移動する突条部を有し、
   前記突条部が前記第１ガイド内に位置している際には、前記第１係合部材は前記ガイド部によって前記スライド移動経路に進入しており、
   前記突条部が前記第２ガイド内に位置している際には、前記第１係合部材は前記凹所内に配置されることにより前記スライド移動経路から退出している、
   請求項３に記載の発電装置。
5. 前記ガイド部材は、前記スライド移動経路に沿って延在する第１ガイド溝と、前記第１ガイド溝の端部を起点として前記スライド移動経路から遠ざかる方向に延びる第２ガイド溝とを有し、
   前記第１係合部材は、前記第１ガイド溝および前記第２ガイド溝内を移動する突条部を有し、
   前記突条部が前記第１ガイド溝内に位置している際には、前記第１係合部材は前記ガイド部によって前記スライド移動経路に進入しており、
   前記突条部が前記第２ガイド溝内に位置している際には、前記第１係合部材は前記凹所内に配置されることにより前記スライド移動経路から退出している、
   請求項３に記載の発電装置。
6. 前記第１係合部材は、コイルバネにより付勢されており、
   前記第２移動部材が前記所定移動区間の外を移動する際には、前記第１係合部材は前記コイルバネの付勢力を受けて回動し、前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方と前記第２移動部材との係合状態が解除される、
   請求項３に記載の発電装置。
7. 前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方には、スライド移動経路に対して進退移動可能な第１係合部材が設けられ、
   前記第２移動部材は、前記スライド移動経路に沿って移動する第２係合部材を含み、
   前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方と前記第２移動部材との係合状態が解除されているときに略自然長の状態であり、前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方と前記第２移動部材とが係合しているときに収縮する、バネをさらに備える、
   請求項２に記載の発電装置。
8. 前記発電部および前記第１移動部材のうちの一方には、スライド移動経路に対して進退移動可能な第１係合部材が設けられ、
   前記第２移動部材は、前記スライド移動経路に沿って移動する第２係合部材を含み、
   前記第１係合部材と一体的に移動する第１の磁性体と、前記第２移動部材と一体的に移動する第２の磁性体と、をさらに備える、
   請求項２に記載の発電装置。
9. 固定部材をさらに備え、
   前記発電部は、前記固定部材に固定されている、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の発電装置。
10. 前記第２移動部材は、戸、扉および窓のいずれかである、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の発電装置。
11. 請求項１０に記載の発電装置と、
    前記第２移動部材の開閉状態を検知する検知部と、を備える、
    開閉検知装置。
12. 請求項１１に記載の開閉検知装置と、
    前記発電部で発電された電力を用いて前記第２移動部材の開閉状態に関する信号を送信する送信機と、
    前記送信機からの信号を無線で受信する受信機と、を備える、
    無線システム。

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