JP2016101054A - 振動発電装置と、これを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は小型でありながら発電量を大きい振動発電装置を提供することを目的とする。【解決手段】この課題を解決するために、本発明の振動発電装置２１の振動体２３は、圧電素子２３Ａを含んでいる。回転アーム部２５は、操作者１０５によって操作される操作部２４の移動に連動して正回転する。復帰バネ２６は、回転アーム部２５を逆回転させる。そして、ピック２７は、回転アーム部２５の正回転に連動して、始点４１から終点４３に移動することによって、振動体２３に当たって振動体２３を撓ませて、弾いている。さらに、ピック２７は、回転アーム部２５の逆回転に連動して、４３終点から始点４１へと方向を転換して，始点４１に復帰する構成である。これによりピック２７が移動するためのスペースを小さくできる。【選択図】図３

Description

本発明は、圧電素子の振動によって発電する振動発電装置と、これを用いた電子機器、に関する。

以下、従来の振動発電装置について説明する。従来の振動発電装置は、筐体と操作部と、振動部と、回転体を含んでいる。操作部は筐体に設けられている。振動部と回転体は、筐体内に収納されている。振動部は、第１端が固定され、第２端が自由振動可能な片持ち梁状である。振動部は、第２端に錘を有している。さらに、振動部は、圧電素子を含んでいる。そして、振動部の振動により、圧電素子に歪が加わり、圧電素子が発電する構成である。

以上の構成において、回転体は、回転軸を中心に回転できる。なお、回転体は、振動部の先端に当たって、振動部を撓ませる突起を含んでいる。そして、操作部は、回転体を１方向へと回転することにより、振動部を弾く。その結果、圧電素子が振動して、発電する。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。

特開昭５５−１３７５９８号公報 特開平１０−４２５７７号公報

しかしながら従来の振動発電装置において、回転体の突起が軸を中心として１回転している。したがって筐体に、突起が１回転するだけのスペースを要する。すなわち、振動発電装置を小さくする場合、回転体を小さくすることが必要となるので、振動部の撓み量が小さくなるという課題を有している。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、小型でありながら発電量の大きな振動発電装置を提供することが目的である。

この目的を達成するために、振動発電装置は、筐体と、振動体と、操作部と、回転アーム部と、復帰バネと、ピックとを含んでいる。振動体は、筐体内に設けられおり、圧電素子を含んでいる。操作部は、筐体に設けられており、操作者によって操作される。なお、操作部は、第１位置から第２位置へと移動可能である。
回転アーム部は、正回転と、逆回転できる。そして、回転アーム部は、操作部の第１位置から第２位置への移動に連動して、第１の回転角度だけ正回転する。一方、復帰バネは、回転アーム部を逆回転させる。ピックは、始点と、終点の間を移動できる。そして、ピックは、回転アーム部の正回転に連動して、始点から終点に移動することによって、振動体に当たって前記振動体を撓ませて、弾いている。さらに、ピックは、回転アーム部の逆回転に連動して、終点から始点へと方向を転換して，始点に復帰する構成である。これにより所期の目的を達成することができる。

以上のように本発明によれば、ピックは、回転アーム部の正回転に連動して、振動体を弾く。したがって、振動体の振動によって、圧電素子が発電する。また、ピックはアーム部の回転に連動して、終点まで移動し、その後で終点から始点へと動くように方向を転換して，前記始点に復帰するので、ピックの移動するためのスペースを小さくできる。そして、振動発電装置を小さくしても、振動体の振幅が小さくなることを抑制できる。その結果、振動発電装置は小型でありながら発電量を大きくできる。

本発明の実施の形態の電子機器のブロック図 本発明の実施の形態の電子機器の分解斜視図 本発明の実施の形態の電子機器の断面の概念図 本発明の実施の形態の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置を用いた電子機器の分解斜視図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置を用いた電子機器の断面の概念図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置における筐体の要部拡大斜視図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置におけるスライダの立体図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置の動作説明図 本発明の実施の形態の他の振動発電装置の動作説明図

本実施の形態における振動発電装置の説明に先立って、振動発電装置の開発に対する市場の要求について説明する。近年の石油を主とした化石燃料を原料とする発電量の増加により、将来の化石燃料の枯渇が大きな課題である。そこで、このような化石燃料を使用しない自立型の発電装置の開発が望まれてきている。自立型の発電装置としては、たとえば水力や、太陽光、地熱、振動などによる発電が、導入されている。しかしながら、水力や、太陽光、地熱による発電は、非常に大きな規模の設備が必要である。

一方、振動によって発電する振動発電装置は、大きな規模の設備が不要であり、小さくできる。したがって、小さな電子機器などへも搭載できる可能性を有している。しかし、振動発電装置は、圧電素子に加えられた振動によって発電するので、発電量が小さい。そこで、振動発電装置の発電量を大きくすることが望まれている。

以下に本実施の形態における振動発電装置について説明する。

（実施の形態１）
以下、振動発電装置２１を用いた電子機器１０１について図面を参照しながら説明する。図１は、電子機器１０１のブロック図である。電子機器１０１は、筐体２２と、振動発電装置２１と、信号処理回路１０２を含んでいる。

図２は、電子機器１０１の分解斜視図である。図３は、電子機器１０１を切断した状態の断面の概念図である。振動発電装置２１は、圧電素子２３Ａと、操作部２４とを含んでいる。なお、圧電素子２３Ａは、筐体２２内に設けられている。なお、振動発電装置２１の出力は、信号処理回路１０２と接続されている。そして振動発電装置２１は、操作部２４を操作することにより発電できる構成である。この構成により、信号処理回路１０２は、振動発電装置２１による発電によって動作できる。したがって、電子機器１０１は、別途、電池やバッテリ、あるいは商用電源などからの電気の供給を不要とできる。

振動発電装置２１は、筐体２２と、振動体２３と、操作部２４と、回転アーム部２５と、復帰バネ２６と、ピック２７とを含んでいる。振動体２３は、圧電素子２３Ａを含んでおり、筐体２２内に設けられている。操作部２４は、筐体２２に設けられており、操作者１０５によって操作される。

図４Ａから図４Ｃは、振動発電装置２１の動作説明図である。操作部２４は、図４Ａに示す第１位置３１から図４Ｃに示す第２位置３２へと移動可能である。操作者１０５が、操作部２４の操作をしていない状態を、図４Ａに示している。この状態において、操作部２４は、第１位置３１に位置している。すなわち、操作部２４は、初期の状態で第１位置３１に位置している。また、ピック２７は、始点４１に位置している。

操作者１０５が、操作部２４の操作をしている状態を、図４Ｃに示している。この状態において、操作部２４は、第２位置３２に位置している。また、ピック２７は、終点４３に位置している。

すなわち、図４Ａに示すように、操作部２４が、第１位置３１に位置している状態で、ピック２７は、始点４１に位置している。また、図４Ｃに示すように、操作部２４が、第２位置３２に位置している状態で、ピック２７は、始点４１に位置している。

なお、図４Ｂにおけるピック２７は、中点４２に位置している。この状態においても、操作者１０５は、操作部２４の操作をしている。すなわち、操作者１０５が、操作部２４を図４Ａに示す第１位置３１から、図４Ｃに示す第２位置３２へと移動している途中の状態を示している。そして、この状態でピック２７は、振動体２３の先端部２３Ｂに当たっている。

図３に示すように、回転アーム部２５は、回転軸２５Ａを有している。回転アーム部２５は、回転軸２５Ａを中心として正回転と、逆回転できる。なお、回転アーム部２５は、操作部２４の図４Ａに示す第１位置３１から、図４Ｃに示す第２位置３２への移動に連動して、第１回転角度５１だけ正回転する。一方、復帰バネ２６は、回転アーム部２５を逆回転させることができるように設けられている。

ピック２７は、回転アーム部２５の転に連動して、図４Ａに示した始点と、図４Ｃに示した終点の間を移動できる。ピック２７は、回転アーム部２５の正回転に連動して、始点４１から終点４３に移動する。そしてこの移動によって、ピック２７が振動体２３に当たって、振動体２３を撓ませて、弾く。また、ピック２７は、回転アーム部２５の逆回転に連動して、終点４３から始点４１へと方向を転換し，始点４１に復帰する。

以上のような構成により、ピック２７は、回転アーム部２５の正回転に連動して、振動体２３を弾く。したがって、振動体２３の振動によって、圧電素子２３Ａは発電できる。

また、ピック２７は回転アーム部２５の正回転に連動して、終点４３まで移動する。そして、ピック２７は、終点４３に到達した後に、回転アーム部２５の逆回転に連動して、終点４３から始点４１へと動くように方向を転換して、始点４１に復帰する。したがって、筐体２２におけるピック２７の移動するためのスペースを小さくできる。その結果、振動発電装置２１ならびに図１に示す電子機器１０１を小さくできる。また、振動発電装置２１ならびに図１に示す電子機器１０１を小さくしても、振動体２３の振幅が小さくなることを抑制できる。したがって、振動発電装置２１は小型でありながら発電量を大きくできる。

以下、電子機器１０１についてさらに詳しく説明する。図２に示すように、信号処理回路１０２は、筐体２２内に収納されている。なお、信号処理回路１０２を筐体２２内に収納した構成に限られず、信号処理回路１０２の一部、あるいは全てが、筐体２２外に設けられていても良い。信号処理回路１０２は、プリント基板１０２Ａと、電子部品１０２Ｂを含んでいる。なお、電子部品１０２Ｂが、プリント基板１０２Ａに装着されている。信号処理回路１０２は、電子部品１０２Ｂによって形成された電源回路、制御器、メモリや送信器などを含んでも良い。なお、信号処理回路１０２は、上記構成に限られず、たとえばセンサ、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器や受信器などを含んでいてもかまわない。

信号処理回路１０２は、スイッチ部１０３を含むことが好ましい。この構成により操作者１０５の指令は、信号として信号処理回路１０２へ供給される。なお、スイッチ部１０３は、操作部２４の操作に連動していることが好ましい。この構成により、操作者１０５の指令を信号処理回路１０２へ供給するための入力操作器を別途、設ける必要がない。すなわち、操作部２４の操作によって、振動発電装置２１の発電を開始し、かつ信号処理回路１０２へ操作者１０５の指令を入力できる。

たとえば、操作部２４を図４Ｃに示す第２位置３２に移動することで、スイッチ部１０３がＯＮとなるように構成する。この場合、操作部２４が、図４Ａに示す第１位置３１に位置している状態で、スイッチ部１０３はＯＦＦの状態である。この構成により、操作部２４の操作により、発電を開始して信号処理回路１０２を動作させることに加えて、信号処理回路１０２に規定の信号を入力することができる。また、スイッチ部１０３のＯＮ信号により、信号処理回路１０２の一部に電源を供給し、それらの回路を動作する構成としても良い。この場合、信号処理回路１０２の一部に電源を供給するための起動スイッチを設けておく。そしてその起動スイッチに対して、スイッチ部１０３のＯＮ信号を供給することで、信号処理回路１０２の一部を起動させてもよい。

スイッチ部１０３は、たとえば接点と、弾性片によって形成しても良い。この場合、たとえば、接点は、プリント基板１０２Ａ上に、プリントパターンによって形成する。そして、弾性片は、操作部２４の操作力によって変形して、接点と接触するような構成としても良い。なお、スイッチ部１０３は、上記構成に限られず、プリント基板１０２Ａ上に、スイッチ素子を装着することによって構成しても良い。

電子機器１０１は、図１に示すように、コンデンサ１０４を含むことが好ましい。コンデンサ１０４は、信号処理回路１０２と圧電素子２３Ａとの間に設けられている。そして、コンデンサ１０４は、圧電素子２３Ａが発電する電荷を貯める。この構成により、信号処理回路１０２へ供給する電圧を、信号処理回路１０２が動作する電圧値以上にまで大きくできる。

次に、振動発電装置２１の詳細について説明する。最初に、筐体２２について詳しく説明する。筐体２２は、樹脂製である。筐体２２は、たとえば上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂによって構成しても良い。この場合、上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂはともに開口部を有している。そして、上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂの開口部の端部同士が結合されて、筐体２２を構成している。なお、上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂは、溶着によって接合することが好ましい。この構成により、上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂとの接合箇所からの水などが、筐体２２内に浸入することを抑制できる。また、電子機器１０１は、振動発電装置２１を搭載しているので、バッテリや電池などを収納する必要を有しない。すなわち、これらのバッテリや電池を収納するための収納部や、それらを交換するための蓋も不要である。したがって、収納部と蓋との間の隙間から水が浸入するようなことも発生しない。したがって、振動発電装置２１、特に屋外で使用するような電子機器１０１に搭載すると良い。

なお、上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂは、たとえばレーザ溶着によって接合できる。上ケース２２Ａと下ケース２２Ｂの接合は、レーザ溶着に限られず、超音波溶着や熱溶着、さらには溶剤による溶着でもかまわない。

操作部２４は、上ケース２２Ａに設けられている。操作部２４は、ボタン２４Ａと、防水ゴム２４Ｂを含んでいる。ボタン２４Ａは、突起２４Ｃと、フランジ２４Ｄと、バネ２４Ｅと、当接部２４Ｆを含んでいる。なお、上ケース２２Ａは、貫通孔２２Ｃを含んでいる。そして、突起２４Ｃは、筐体２２の内側から、貫通孔２２Ｃを貫通している。そして、突起２４Ｃの第１端は、筐体２２の外面から突出している。フランジ２４Ｄは、突起２４Ｃの第２端に結合されている。フランジ２４Ｄは、上ケース２２Ａの内面と対向している。すなわち、フランジ２４Ｄを上ケース２２Ａの内面と当てることにより、突起２４Ｃが、規定寸法以上に上ケース２２Ａから突出しないように規制されている。当接部２４Ｆは、操作者１０５による操作部２４の操作によって、スイッチ部１０３を押さえ付ける。バネ２４Ｅは、フランジ２４Ｄと当接部２４Ｆとの間に設けられている。そして、バネ２４Ｅの弾性力によって、スイッチ部１０３は、規定の力で押さえつけられる構成である。

防水ゴム２４Ｂは、貫通孔２２Ｃと突起２４Ｃを覆っている。なお、防水ゴム２４Ｂと樹脂製の上ケース２２Ａとは、２色成形などによって一体に成形することが好ましい。この構成により、防水ゴム２４Ｂと、上ケース２２Ａとの間に隙間が生じることを抑制できる。したがって、水などが、電子機器１０１内に浸入することを抑制できる。その結果、電子機器１０１は、屋外などで使用しても、信頼性を高くできる。

振動発電装置２１は、さらにスライダ２８を含むことが好ましい。スライダ２８は、操作部２４と回転アーム部２５との間に設けられている。なお、スライダ２８は、操作部２４の移動に連動している。すなわち、スライダ２８は、操作部２４の第１位置３１から第２位置３２への移動の方向に対して垂直な方向に移動する。

スライダ２８は、変換部２８Ａを含むことが好ましい。変換部２８Ａは、操作部２４の第１位置３１から第２位置３２への移動を、第１位置３１から第２位置３２への移動の方向に対して垂直な方向への移動に変換している。変換部２８Ａは、当接部２４Ｆと当接するように設けられている。そのために、変換部２８Ａは、たとえばスライダ２８の厚み方向に対して傾斜して設ける。この構成により、当接部２４Ｆの第１位置３１から第２位置３２へ移動によって、変換部２８Ａの傾斜は、当接部２４Ｆによって押さえつけられる。したがって、スライダ２８は、操作部２４を押し下す力によって、スライドする。すなわち、操作部２４の当接部２４Ｆは、スイッチ部１０３をＯＮ、ＯＦＦすること加えて、スライダ２８をスライドしている。

さらに、操作部２４が、第１位置３１に位置している場合、スライダ２８の変換部２８Ａによって押し上げられている。すなわち、バネ２４Ｅは、変換部２８Ａによって縮められている。したがって、フランジ２４Ｄは、上ケース２２Ａの内面に押し付けられている。

そして、スライダ２８は、操作部２４の移動の動作を回転アーム部２５に伝達している。なお、スライダ２８の直線運動は、回転アーム部２５によって回転運動へと変換されている。この場合、たとえば、スライダ２８の先端は、回転アーム部２５に当接させる構成としても良い。この構成により、操作部２４の図４Ａに示す第１位置３１から図４Ｃに示す第２位置３２へのスライダ２８の移動によって、回転アーム部２５は、回転軸２５Ａを中心に正回転する。

回転アーム部２５は、復帰バネ２６によって、回転軸２５Ａを中心に逆回転するように押さえつけられている。したがって、回転アーム部２５の正回転方向への回転によって、復帰バネ２６は、縮められる。そして、操作者１０５による操作部２４の操作の解除によって、復帰バネ２６に復元力が生じる。復帰バネ２６の復元するときの弾性力により、回転アーム部２５は逆回転する。この構成により、スライダ２８は、初期の位置へ戻る方向へ移動する。すなわち、図４Ａに示す第１位置３１から図４Ｃに示す第２位置へ移動し、その後で再度図４Ａに示す第１位置３１へ復帰する一連の操作部２４の動きの間に、スライダ２８は直線的に報復運動をして動く。すなわち、回転アーム部２５の逆回転によって、スライダ２８の変換部２８Ａが、当接部２４Ｆを変換部２８Ａの傾斜に沿って押し戻している。したがって、操作部２４は、回転アーム部２５の逆回転によって、第２位置３２から第１位置３１へと復帰する。

なお、復帰バネ２６は、回転アーム部２５を逆回転すれば良い。そこで、復帰バネ２６は、回転アーム部２５に連結してもよい。あるいは、復帰バネ２６は、ピック２７、あるいはスライダ２８に連結しても良い。また、回転アーム部２５は、スライダ２８の運動を回転運動へと変換できれば良い。したがって、スライダ２８と回転アーム部２５は、スライダ２８の運動を回転運動へと変換できる他の変換機構などで連結されていても良い。さらに、操作部２４を押し下すことによって、回転アーム部２５を正回転する構成としているが、この構成に限られず、操作部２４をスライドする構成や、操作部２４を回転する構成によって、回転アーム部２５が正回転する構成としても良い。

振動発電装置２１は、さらに伝達部２９を含むことが好ましい。この場合、ピック２７の根元は、伝達部２９と結合されている。そして、伝達部２９は、回転アーム部２５とピック２７との間に設けられ、回転アーム部２５の回転をピック２７に伝達している。なお、伝達部２９は、回転軸２９Ａを含んでいる。したがって、ピック２７は、回転軸２９Ａを中心として、図４Ａに示す始点から、図４Ｃに示す終点までを円弧を描くようにして動く。この構成において、回転アーム部２５を第１回転角度５１だけ回転させた場合、伝達部２９は、ピック２７は第２回転角度５２だけ回転する。なお、第２回転角度５２は、第１回転角度５１よりも大きい。すなわち、伝達部２９は、第１回転角度５１を第２回転角度５２へと増幅して、ピック２７へと伝達している。

伝達部２９は、たとえばスリット２９Ｂと、係合部２９Ｃによって構成できる。たとえば、回転軸２９Ａから突起を突出させ、この突起にスリット２９Ｂを形成する。この場合、係合部２９Ｃは、回転軸２９Ａに結合している。なお、係合部２９Ｃは、スリット２９Ｂに係合している。そして、係合部２９Ｃは、回転アーム部２５の回転によって、回転軸２９Ａを中心に回転しながら、スリット２９Ｂに沿ってスライドしている。この場合、回転軸２９Ａから係合部２９Ｃの先端までの距離を、回転軸２５Ａから係合部２９Ｃの先端までの距離よりも小さくすることが好ましい。この構成により、伝達部２９は、第１回転角度５１を第２回転角度５２へと増幅して、ピック２７へと伝達できる。

なお、スリット２９Ｂを回転アーム部２５に形成し、係合部２９Ｃを回転軸２９Ａに形成した構成に限られず、スリット２９Ｂを回転軸２９Ａに形成し、係合部２９Ｃを回転アーム部２５に結合した構成としてもかまわない。また、伝達部２９は、スリット２９Ｂと係合部２９Ｃによって構成する構成に限られず、歯車やリンク機構などによって構成しても良い。

この構成より、回転アーム部２５の第１回転角度５１が小さくても、ピック２７の第２回転角度５２を大きくできる。したがって、操作部２４での第１位置３１と第２位置３２の間の距離を短くできる。その結果、電子機器１０１をさらに小さくできる。

振動体２３は、圧電素子２３Ａと弾性板２３Ｄとを含む。弾性板２３Ｄは、たとえばステンレスを用いることが好ましい。圧電素子２３Ａは、弾性板２３Ｄの両面に貼り付けられている。そして、弾性板２３Ｄの振動によって、圧電素子２３Ａに歪みが加えられて、圧電素子２３Ａが発電する。そのために、振動体２３は、さらに弾性板２３Ｄの先端部２３Ｂに錘２３Ｅが装着することが好ましい。そして、弾性板２３Ｄの先端部２３Ｂは、振動可能なように、自由端としている。一方、弾性板２３Ｄの根元部２３Ｃは、固定しておいても良い。すなわち、振動体２３は、弾性板２３Ｄの根元部２３Ｃに固定端を有した片持ち梁状である。そして、振動体２３は、ピック２７で弾かれることにより、振動が開始する。そして、振動体２３に振動によって、圧電素子２３Ａが発電する構成である。

以上の構成により、操作者１０５による操作部２４の操作は、スライダ２８と、回転アーム部２５と、伝達部２９を介して、ピック２７へと伝達されている。そして、図４Ｃに示すように、操作部２４が第２位置３２に位置している場合、ピック２７は終点４３に位置している。なお、終点４３において、ピック２７は、振動体２３の先端部２３Ｂに当接していないことが好ましい。すなわち、終点４３におけるピック２７の先端は、振動体２３の振幅の上死点において、先端部２３Ｂとの間に隙間を有した位置に配置されている。そのため、ピック２７は、終点４３に到達する手前で、振動体２３から外れる構成となっている。なお、ピック２７が振動体２３から外れる位置は、できる限り終点４３に近いことが好ましい。この構成により、ピック２７による弾性板２３Ｄの反り量を大きくできる。したがって弾性板２３Ｄの振動の振幅を大きくできるので、発電量を大きくできる。

振動発電装置２１は、ピック２７の図４Ｃに示す終点４３から図４Ａに示す始点４１への移動によっても、発電することが好ましい。すなわち、ピック２７は、図４Ｃに示す終点４３から図４Ａに示す始点４１へと戻る間にも、振動体２３に当たる構成であることが好ましい。この構成により、ピック２７が、図４Ｃに示す終点４３から図４Ａに示す始点４１へと戻る際も、発電できる。

図４Ｄは、振動発電装置２１の動作説明図である。操作者１０５が、操作部２４の操作を完了し、操作部２４を開放した状態を、図４Ｄに示している。この状態において、操作部２４は、第１位置３１に復帰している。すなわち、操作部２４は、初期の状態である第１位置３１に戻っている。このように、操作部２４を第２位置３２から第１位置３１へと戻した場合、復帰バネによる回転アーム部２５の逆回転によって、ピック２７は図４Ｃに示す終点４３から始点４１へと戻る。そして、操作部２４が第１位置３１に位置している場合、ピック２７は始点４１に位置している。なお、始点４１において、ピック２７は、振動体２３の先端部２３Ｂに当接していないことが好ましい。すなわち、始点４１におけるピック２７の先端は、振動体２３の振幅の下死点において、先端部２３Ｂとの間に隙間を有した位置に配置されている。そのため、ピック２７は、始点４１に到達する手前で、振動体２３から外れる構成となっている。なお、ピック２７が振動体２３から外れる位置は、できる限り始点４１に近いことが好ましい。この構成により、ピック２７による弾性板２３Ｄの反り量を大きくできる。したがって弾性板２３Ｄの振動の振幅を大きくできるので、発電量を大きくできる。

次に、他の例の振動発電装置２２１を搭載した電子機器１０１について図を参照しながら説明する。図５は、振動発電装置２２１を用いた電子機器１０１の分解斜視図である。図６は、振動発電装置２２１を用いた電子機器１０１の断面の概念図である。本例の電子機器１０１は、図１に示す振動発電装置２１に代えて振動発電装置２２１を含んでいる。振動発電装置２２１は、筐体２２に代えて筐体２２２を含んでいる。筐体２２２は、上ケース２２２Ａと、下ケース２２２Ｂを含んでいる。なお、上ケース２２２Ａと下ケース２２２Ｂは、溶着によって接合されていることが好ましい。振動発電装置２２１と信号処理回路１０２は、筐体２２２内に収納されていることが好ましい。また、振動発電装置２２１は、スライダ２８に代えてスライダ２２８を含んでいる。さらに、回転アーム部２５に代えて回転アーム部２２５を含んでいる。

操作部２４は、ボタン２２４Ａと、当接部２２４Ｆを含んでいる。ボタン２２４Ａの１端は、上ケース２２２Ａに対して回転可能な状態で連結されている。なお、ボタン２２４Ａは、一端で上ケース２２２Ａと結合された片持ち梁状の構成でああっても良い。当接部２２４Ｆは、ボタン２２４Ａからスイッチ部１０３に向かって突出している。そして、操作者１０５による操作部２４の操作により、当接部２２４Ｆは、スイッチ部１０３をＯＮ状態にしている。なお、当接部２２４Ｆとボタン２２４Ａとの間にバネ２４Ｅを挿入しても良い。

回転アーム部２２５の１端部は、ボタン２２４Ａに当たっている。また、回転アーム部は、回転軸２２５Ａを中心に正回転と、逆回転できる。そして、回転アーム部２２５は、操作部２４の動作に連動して、回転できる。なお、図１に示す操作部２４の第１位置３１から第２位置３２への移動によって、回転アーム部２２５は、正回転する。

図７は、筐体２２２の要部拡大斜視図である。筐体２２２の内側面にガイド溝２２２Ｃとガイド溝２２２Ｄが形成されている。図８は、スライダ２２８の立体図である。スライダ２２８は係合突起２２８Ａを含んでいる。図６に示すように、回転アーム部２２５の第２端は、スライダ２２８に連結されている。そして、図８に示す係合突起２２８Ａは、図７に示すガイド溝２２２Ｃに係合した状態で、ガイド溝２２２Ｃに沿ってスライドできる構成である。以上の構成により、回転アーム部２２５の回転に連動して、スライダ２２８が上下にスライドする。なお、回転アーム部２２５の正回転に連動して、スライダ２２８は上昇する。なお、回転アーム部２２５の第２端は、回転アーム部２２５において回転軸２２５Ａに対して第１端の反対に設けられている。したがって、操作部２４が図１に示す第１位置３１に位置している場合、スライダ２２８は下死点に位置している。そして、操作部２４の図１に示す第１位置３１から第２位置への移動により、スライダ２２８は上死点まで移動する。

復帰バネ２６は、回転アーム部２２５を逆回転させる。そのために、復帰バネ２６は、スライダ２２８を下ケース２２２Ｂへ押し付けている。なお、復帰バネ２６は、スライダ２２８に連結されているが、この構成に限られず、回転アーム部２２５に結合しても良い。

ピック２７は、係合部２２７Ａを含んでいる。また、スライダ２２８は、ピック２７を保持している。したがって、ピック２７は、スライダ２２８の上下動に連動して、上下に移動する。さらに、ピック２７の係合部２２７Ａはガイド溝２２２Ｄに係合されている。この構成により、ピック２７は、スライダ２２８の上下動によって、ガイド溝２２２Ｄに沿って移動できる。

図９は、振動発電装置２２１の動作説明図である。なお、図９は、図６に示すスライダ２２８の上下動に伴う係合部２２７Ａの移動を示している。図１０Ａから図１０Ｃは、振動発電装置２２１の動作説明図である。なお、操作者１０５が、図１に示す操作部２４の操作をしていない状態を、図１０Ａに示している。この状態において図６に示すスライダ２２８は、下死点に位置している。また、操作者１０５が、図１に示す操作部２４の操作をしている途中の状態を、図１０Ｂに示している。そして、操作部２４が図１に示す第２位置３２に位置している状態を、図１０Ｃに示している。この状態において図６に示すスライダ２２８は、上死点に位置している。

図９に示すように、ガイド溝２２２Ｄは、第１直線部２５１と、第１傾斜部２５２と、第２直線部２５３と、第２傾斜部２５４を含んでいる。なお、第１直線部２５１と第２直線部２５３は、ガイド溝２２２Ｃと平行に配置されている。第１傾斜部２５２は、第１直線部２５１の上端に形成されている。一方、第２傾斜部２５４は、第２直線部２５３の下端に形成されている。すなわち、第１傾斜部２５２は、第２傾斜部２５４よりも上に配置されている。

操作部２４が第１位置３１に位置している状態で、係合部２２７Ａは始点２４５に位置している。この状態において、図１０Ａに示すピック２７は、始点２４１に位置している。始点２４１は、振動体２３の先端部２３Ｂの下方に位置している。そして図６に示すスライダ２２８の移動に連動して、係合部２２７Ａは第１直線部２５１に沿って上昇する。この上昇の途中で、図１０Ｂに示すように、ピック２７が振動体２３の先端部２３Ｂに当たって、振動体２３を撓ませる。さらに、図６に示すスライダ２２８の上昇に伴い、係合部２２７Ａは第１傾斜部２５２に沿って移動する。そして図１に示す操作部２４の第２位置３２への到達により、係合部２２７Ａは終点２４６へと到達する。この際、係合部２２７Ａの第１傾斜部２５２に沿った移動により、ピック２７は、スライダ２２８内に引っ込む方向へと移動し、終点２４３へと到達する。

図１に示すように、操作者１０５によって操作部２４に対する操作を解除された場合、操作部２４は、復帰バネ２６の弾性力によって、第２位置３２から第１位置３１へと復帰する。この際、図６に示す復帰バネ２６の弾性力によって、スライダ２２８は下方へと移動する。さらに、図９に示すように、係合部２２７Ａは、第２直線部２５３に沿って下降する。図１０Ｃに示すように、下降している状態のピック２７の一部は、スライダ２２８内に引っ込んだ状態のままである。

図６に示すスライダ２２８のさらなる下降により、図９に示すように、係合部２２７Ａは、第２傾斜部２５４に沿って移動する。そして図１に示す操作部２４の第１位置３１への到達により、係合部２２７Ａは始点２４５へと復帰する。この際、係合部２２７Ａの第２傾斜部２５４に沿った移動により、ピック２７は、スライダ２２８から突出方向へと移動し、始点２４１へと復帰する。

以上の構成により、ピック２７は、回転アーム部２２５の正回転に連動して、始点２４１から終点２４３に移動する。この際、ピック２７を振動体２３に当て、振動体２３を撓ませて、弾くことにより、振動体２３の振動が開始する。その結果、圧電素子２３Ａの発電が開始する。また、ピック２７は、回転アーム部２２５の逆回転に連動し、終点２４３から始点２４１へと方向を転換して，始点２４１に復帰する。

本発明にかかる振動発電装置は、小型でありながら発電量を大きくできるという効果を有し、種々の自立型の電子機器等に用いると有用である。

２１ 振動発電装置
２２ 筐体
２２Ａ 上ケース
２２Ｂ 下ケース
２２Ｃ 貫通孔
２３ 振動体
２３Ａ 圧電素子
２３Ｂ 先端部
２３Ｃ 根元部
２３Ｄ 弾性板
２３Ｅ 錘
２４ 操作部
２４Ａ ボタン
２４Ｂ 防水ゴム
２４Ｃ 突起
２４Ｄ フランジ
２４Ｅ バネ
２４Ｆ 当接部
２５ 回転アーム部
２５Ａ 回転軸
２６ 復帰バネ
２７ ピック
２８ スライダ
２８Ａ 変換部
２９ 伝達部
２９Ａ 回転軸
２９Ｂ スリット
２９Ｃ 係合部
３１ 第１位置
３２ 第２位置
４１ 始点
４２ 中点
４３ 終点
５１ 回転角度
５２ 回転角度
１０１ 電子機器
１０２ 信号処理回路
１０２Ａ プリント基板
１０２Ｂ 電子部品
１０３ スイッチ部
１０４ コンデンサ
１０５ 操作者
２２１ 振動発電装置
２２２ 筐体
２２２Ａ 上ケース
２２２Ｂ 下ケース
２２２Ｃ ガイド溝
２２２Ｄ ガイド溝
２２４Ａ ボタン
２２４Ｆ 当接部
２２５ 回転アーム部
２２５Ａ 回転軸
２２７Ａ 係合部
２２８ スライダ
２２８Ａ 係合突起
２４１ 始点
２４３ 終点
２４５ 始点
２４６ 終点
２５１ 第１直線部
２５２ 第１傾斜部
２５３ 第２直線部
２５４ 第２傾斜部

Claims (10)

1. 筐体と、
   前記筐体内に設けられ、圧電素子を含む振動体と、
   前記筐体に設けられ、第１位置から第２位置へと移動可能な操作部と、
   正回転と、前記正回転と反対の逆回転が可能であり、前記操作部の前記第１位置から前記第２位置への移動に連動して、第１の回転角度だけ前記正回転する回転アーム部と、
   前記回転アーム部を前記逆回転させる復帰バネと、
   始点と、終点の間を移動可能に設けられ、前記回転アーム部の前記正回転に連動して、前記始点から終点に移動することによって、前記振動体に当たって前記振動体を撓ませて弾き、かつ前記回転アーム部の前記逆回転に連動し、前記終点から前記始点へと方向を転換して，前記始点に復帰するピックとを、備えた、
   振動発電装置。
2. 前記操作部は、前記回転アーム部の前記逆回転により、前記第２位置から前記第１位置へと復帰する、
   請求項１に記載の振動発電装置。
3. 前記操作部と前記回転アームとの間に設けられ、前記操作部の移動に連動して直線的に報復運動をして動き、前記操作部の移動の動作を前記回転アームに伝達するスライダを、さらに備えた、
   請求項１に記載の振動発電装置。
4. 前記スライダは、前記第１位置から前記第２位置への移動の方向に対して垂直な方向に移動し、かつ前記操作部の前記第１位置から前記第２位置への移動を、第１位置から第２位置への移動の方向に対して垂直な方向への移動に変換する変換部を含む、
   請求項３に記載の振動発電装置。
5. 前記ピックは、前記逆回転によって、前記終点から始点へと戻る間にも、前記振動体に当たる、
   請求項１に記載の振動発電装置。
6. 前記始点における前記ピックの先端は、前記振動体の先端との間に隙間を有した位置に配置された、
   請求項１に記載の振動発電装置。
7. 前記ピックが結合され、かつ前記回転アームの回転を、前記第１回転角度よりも大きな第２回転角度へと変換して前記ピックへ伝達する伝達部を、さらに備えた、
   請求項１に記載の振動発電装置。
8. 第１位置から第２位置へと移動可能な操作部と、筐体内に収納された圧電素子とを含み、前記操作部の移動により発電する請求項１に記載の振動発電装置と、
   前記振動発電装置の出力が接続された信号処理回路と、を備えた、
   電子機器。
9. 信号処理回路は、前記筐体内に収納され、前記操作部を前記第２位置に移動することで、ＯＮとなるスイッチ部を含む、
   請求項８に記載の電子機器。
10. 前記信号処理回路と前記圧電素子との間に設けられ、前記圧電素子が発電する電荷を貯めるコンデンサを、さらに備えた、
    請求項８記載の電子機器。

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