JP2017108605A - Oscillation dynamo apparatus and electric power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動ダイナモ装置及び電源装置に関する。 The present invention relates to a vibration dynamo device and a power supply device.
従来より、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方式として、電磁誘導を利用する方式、圧電素子を利用する方式、静電誘導を利用する方式などがある。電磁誘導を利用する方式は、振動によってコイルと磁石との相対的な位置を変化させて、コイルに生じる電磁誘導によって発電する方式である。このような技術として、例えば、米国特許第6220719号明細書(特許文献1)などが挙げられる。 Conventionally, as a power generation method for converting vibration energy into electric energy, there are a method using electromagnetic induction, a method using a piezoelectric element, a method using electrostatic induction, and the like. The system using electromagnetic induction is a system in which the relative position between the coil and the magnet is changed by vibration and power is generated by electromagnetic induction generated in the coil. Examples of such a technique include US Pat. No. 6,220,719 (Patent Document 1).
詳細には、特許文献1には、円筒部材と、この円筒部材に沿って配置されたコイルと、円筒部材内にその長手方向に往復移動可能に設けられたマグネットと、円筒部材の両端部に配置された反発マグネットとを備える懐中電灯が開示されている。
Specifically,
しかしながら、上記特許文献1の懐中電灯では、発電効率が悪いという問題があることに本発明者は着目し、これを課題とした。すなわち、本発明は、発電効率を向上する振動ダイナモ装置及び電源装置を提供することを課題とする。
However, the present inventors paid attention to the problem that the power generation efficiency of the flashlight disclosed in
本発明者は、上記特許文献1の懐中電灯において発電効率が悪いという問題は、円筒部材が長すぎるため、円筒部材の内部を往復運動するマグネットの運動(振動)エネルギーを電力エネルギーへ変換する発電効率が悪いことに起因していることを見出した。このため、本発明者は、少ない運動量で高い起電力を発生させるために鋭意研究した結果、本発明を完成させた。
The present inventor has the problem that the power generation efficiency in the flashlight of
すなわち、本発明の振動ダイナモ装置は、非磁性体の筒状部材と、この筒状部材の外周に配置されたコイルと、筒状部材の延在方向に沿って往復運動が可能な状態で筒状部材の内部に収容され、マグネットを含む振動部材と、筒状部材の延在方向の両端部に配置され、振動部材と磁気反発するマグネットを含む一対の反発部材とを備え、一対の反発部材間の延在方向の長さをL0、コイルの延在方向の長さをL1、振動部材の延在方向の長さをL2とすると、L1+1.00×L2≦L0≦L1+4.20×L2(L2≦L1)の関係を有している。 That is, the vibration dynamo device of the present invention is a cylindrical member that is capable of reciprocating along a non-magnetic cylindrical member, a coil disposed on the outer periphery of the cylindrical member, and the extending direction of the cylindrical member. And a pair of repulsive members including magnets and a pair of repelling members disposed at both ends in the extending direction of the cylindrical member and including magnets that repel magnetic repulsion. L1 + 1.00 × L2 ≦ L0 ≦ L1 + 4.20 × L2 (L1 + 1.00 × L2 ≦ L0 ≦ L1 + 4.20 × L2) where L0 is the length in the extending direction between them, L1 is the length in the extending direction of the coil, and L2 is the length in the extending direction of the vibration member. L2 ≦ L1).
本発明者は、マグネットがコイルを通過することにより起電力を発生するという原理に基づき、起電力を高めるためには、振動部材における所定以上の長さがコイルを通過することが必要であり、筒状部材の内部において振動部材が移動できる距離、すなわち一対の反発部材間の長さL0が所定以上であることが必要と考えた。そこで、本発明者が起電力を高めるために鋭意研究した結果、振動部材の長さL2の0.50倍以上がコイルを通過することによって高い起電力を発生できることを見出した。また、本発明者は、振動部材がコイルを通過した後に戻る往復運動量を小さくするためには、一対の反発部材間の長さL0が所定以下の長さを有していることが必要と考えた。そこで、本発明者が振動部材の運動量を低減するために鋭意研究した結果、コイルを通過した振動部材が反発部材まで移動する距離を振動部材の長さL2の2.10倍以下にすることによって、低い運動量で起電力を発生できることを見出した。 Based on the principle that the magnet generates an electromotive force by passing through the coil, the inventor needs to pass a predetermined length in the vibrating member through the coil in order to increase the electromotive force. The distance that the vibration member can move inside the tubular member, that is, the length L0 between the pair of repulsion members is considered to be required to be a predetermined value or more. Therefore, as a result of intensive studies conducted by the inventor to increase the electromotive force, it has been found that a high electromotive force can be generated when 0.50 times or more of the length L2 of the vibrating member passes through the coil. Further, the present inventor considers that the length L0 between the pair of repulsion members needs to be a predetermined length or less in order to reduce the amount of reciprocation that the vibration member returns after passing through the coil. It was. Therefore, as a result of the present inventors diligently researching to reduce the momentum of the vibration member, the distance that the vibration member that has passed through the coil moves to the repulsion member is 2.10 times or less the length L2 of the vibration member. It was found that an electromotive force can be generated with a low momentum.
本発明の振動ダイナモ装置によれば、一対の反発部材間の長さL0は、L1+1.00×L2=L1+0.50×L2×2以上であるので、0.50倍以上の長さ分の振動部材がコイルの一方端(他方端)から一方端(他方端)の反発部材に向けて通過できる。このため、起電力を向上できる。また、一対の反発部材の長さL0は、L1+4.20×L2=L1+2.10×L2×2以下であるので、コイルの一方端(他方端)から一方端(他方端)の反発部材に向けて振動部材が運動する長さは、振動部材全体の長さの2.10倍以下である。このため、小さな運動量で起電力を発生できる。さらに、本発明では、筒状部材の両端に反発部材を配置しているので、振動部材が反発部材に近づくと振動部材を遠ざける方向に磁気反発させることができる。このため、振動部材の往復運動をさらに効率的にできる。したがって、本発明の振動ダイナモ装置によれば、小さな運動量で高い起電力を発生させることができるので、発電効率を向上することができる。 According to the vibration dynamo device of the present invention, the length L0 between the pair of repulsive members is L1 + 1.00 × L2 = L1 + 0.50 × L2 × 2 or more, and therefore vibration for a length of 0.50 times or more. The member can pass from one end (the other end) of the coil toward the repulsion member at the one end (the other end). For this reason, an electromotive force can be improved. Further, since the length L0 of the pair of repulsive members is L1 + 4.20 × L2 = L1 + 2.10 × L2 × 2 or less, the coil is directed from one end (the other end) to the one end (the other end). Thus, the length that the vibrating member moves is 2.10 times or less the entire length of the vibrating member. For this reason, an electromotive force can be generated with a small momentum. Furthermore, in this invention, since the repulsion member is arrange | positioned at the both ends of the cylindrical member, when a vibration member approaches a repulsion member, a magnetic repulsion can be made to move away from a vibration member. For this reason, the reciprocating motion of the vibration member can be made more efficient. Therefore, according to the vibration dynamo device of the present invention, a high electromotive force can be generated with a small momentum, so that power generation efficiency can be improved.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、振動部材において筒状部材と接する部分は、球体である。 In the vibration dynamo device of the present invention, preferably, the portion of the vibration member that contacts the cylindrical member is a sphere.
本発明者は、上記特許文献1の懐中電灯において発電効率が悪いという問題は、上記特許文献1のマグネットは、筒状部材内部の空間と同じ断面形状を有しているので、筒状部材内をマグネットが往復移動する際に、筒状部材とマグネットとの摺動抵抗が大きいことに起因していることをさらに見出した。
The present inventor has the problem that the power generation efficiency is poor in the flashlight of
本発明において、振動部材が往復運動する際に振動部材において筒状部材と接する部分が球体であると、振動部材と筒状部材との摺動部分は点接触となる。このため、振動部材と筒状部材との摺動面積を低減できるので、振動部材が振動する際の抵抗を低減できる。したがって、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を向上できるので、発電効率をより向上できる。 In the present invention, when the vibrating member reciprocates and the portion of the vibrating member that contacts the cylindrical member is a sphere, the sliding portion between the vibrating member and the cylindrical member is in point contact. For this reason, since the sliding area of a vibration member and a cylindrical member can be reduced, the resistance at the time of a vibration member vibrating can be reduced. Therefore, since the efficiency of converting kinetic energy into electric energy can be improved, the power generation efficiency can be further improved.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、上記振動部材は、3つ以上の要素を含み、両端に位置する要素は球体である。 In the vibration dynamo device of the present invention, preferably, the vibration member includes three or more elements, and the elements positioned at both ends are spheres.
振動部材が往復運動する際に、振動部材を構成する球体が筒状部材と接する場合には、その接触面積を低減できる。このため、発電効率をより向上できる振動ダイナモ装置を実現できる。 When the sphere constituting the vibrating member contacts the cylindrical member when the vibrating member reciprocates, the contact area can be reduced. For this reason, the vibration dynamo device which can improve power generation efficiency more is realizable.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、3つ以上の要素の残部は、球体及び/または柱体であり、両端に位置する球体の外径は、残部の球体及び/または柱体の外径よりも大きい。 In the vibration dynamo device of the present invention, preferably, the remaining portions of the three or more elements are spheres and / or columns, and the outer diameters of the spheres located at both ends are larger than the outer diameters of the remaining spheres and / or columns. Is also big.
これにより、振動部材を構成する要素のうち、両端に位置する球体が筒状部材と接するので、振動部材が往復運動する際の振動部材と筒状部材との接触面積をより低減できる。このため、振動ダイナモ装置の発電効率をより向上できる。 Thereby, since the spherical body located in both ends contacts with a cylindrical member among the elements which comprise a vibration member, the contact area of a vibration member and a cylindrical member at the time of a vibration member reciprocating can be reduced more. For this reason, the power generation efficiency of the vibration dynamo device can be further improved.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、両端に位置する球体はヨーク(継鉄)であり、3つ以上の要素の残部はマグネットである。 In the vibration dynamo device of the present invention, preferably, the spheres located at both ends are yokes, and the remainder of the three or more elements is a magnet.
ヨークとマグネットとを組み合わせることにより、磁力を有効に利用でき、吸着力が向上する。このため、振動ダイナモ装置の発電効率をより向上できる。 By combining the yoke and the magnet, the magnetic force can be used effectively and the attractive force is improved. For this reason, the power generation efficiency of the vibration dynamo device can be further improved.
本発明の振動ダイナモ装置において、振動部材は、マグネットのみからなってもよい。この場合であっても、振動部材が往復運動する際に、振動部材を構成するマグネットの球体が筒状部材と接するので、筒状部材と振動部材との接触面積を低減できる。このため、振動ダイナモ装置の発電効率を向上できる。 In the vibration dynamo device of the present invention, the vibration member may be composed only of a magnet. Even in this case, when the vibrating member reciprocates, the spherical body of the magnet constituting the vibrating member is in contact with the cylindrical member, so that the contact area between the cylindrical member and the vibrating member can be reduced. For this reason, the power generation efficiency of the vibration dynamo device can be improved.
本発明の振動ダイナモ装置において、外部端子に接続される出力端子をさらに備えていてもよい。これにより、外部端子を有する外部装置に、振動ダイナモ装置で発生した起電力を伝達できる。 The vibration dynamo device of the present invention may further include an output terminal connected to the external terminal. Thereby, the electromotive force generated in the vibration dynamo device can be transmitted to the external device having the external terminal.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、出力端子は、一対の反発部材の外側にそれぞれ配置されている。これにより、出力端子を備える振動ダイナモ装置の小型化を図ることができる。 In the vibration dynamo device of the present invention, preferably, the output terminals are respectively disposed outside the pair of repulsion members. Thereby, size reduction of a vibration dynamo device provided with an output terminal can be achieved.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、出力端子の少なくとも一方は、反発部材のマグネットの磁力により吸着保持されている。これにより、出力端子を備える振動ダイナモ装置の小型化を容易に実現できる。 In the vibration dynamo device of the present invention, preferably, at least one of the output terminals is attracted and held by the magnetic force of the magnet of the repulsion member. Thereby, size reduction of a vibration dynamo device provided with an output terminal is easily realizable.
本発明の振動ダイナモ装置において好ましくは、コイルに発生する交流電流が伝達される整流回路と、この整流回路で整流された直流電流を充電する充電池とをさらに備えている。 Preferably, the vibration dynamo device of the present invention further includes a rectifier circuit that transmits an alternating current generated in the coil, and a rechargeable battery that charges the direct current rectified by the rectifier circuit.
整流回路によりコイルに発生した電流を直流にできるので、充電池に充電することができる。これにより、必要なときに充電池を使用することができる。 Since the current generated in the coil by the rectifier circuit can be converted to direct current, the rechargeable battery can be charged. Thereby, a rechargeable battery can be used when needed.
本発明の電源装置は、上記の振動ダイナモ装置を備えている。振動ダイナモ装置は発電効率を向上することができるので、電源装置の発電効率も向上できる。 The power supply device of the present invention includes the above-described vibration dynamo device. Since the vibration dynamo device can improve the power generation efficiency, the power generation efficiency of the power supply device can also be improved.
本発明の電源装置において好ましくは、外部端子を有する外部装置に設けられた収容部に組み込まれる。これにより、本発明の電源装置は、外部装置の電源装置として容易に用いることができる。 The power supply device of the present invention is preferably incorporated in a housing provided in an external device having an external terminal. Thereby, the power supply device of this invention can be easily used as a power supply device of an external device.
本発明の電源装置において、出力端子は、外部端子としてのリモコン(リモートコントローラ)の端子と接続されてもよい。このように、本発明の電源装置は、リモコンに好適に用いることができる。 In the power supply device of the present invention, the output terminal may be connected to a terminal of a remote controller (remote controller) as an external terminal. Thus, the power supply device of the present invention can be suitably used for a remote controller.
本発明の振動ダイナモ装置及び電源装置によれば、発電効率を向上することができる。 According to the vibration dynamo device and the power supply device of the present invention, the power generation efficiency can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
本発明の一実施の形態の振動ダイナモ装置について説明する。本実施の形態の振動ダイナモ装置1は、筒状部材2と、この筒状部材2の外周に配置されたコイル3と、筒状部材2の内部に収容された振動部材10と、筒状部材2の両端部に配置された一対の反発部材4と、コイル3を取り囲む筐体5と、筒状部材2の両端部及び反発部材4の両端部に配置された被覆部材7とを備えている。
(Embodiment 1)
A vibration dynamo apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The
筒状部材2は、内部が中空の棒状であり、両端は解放されている。本実施の形態の筒状部材2は、図1において左右方向(図1における矢印Aの方向)に延在している。なお、筒状部材2の外形状及び内形状(中空形状)は特に限定されず、断面視において円形、矩形などが挙げられる。本実施の形態の筒状部材2は、外形状及び内形状は断面視において円形状である。なお、本実施の形態の筒状部材の内径(中空形状の直径)は、後述する振動部材10の外径よりもやや大きい。
The
筒状部材2は、非磁性体で形成されている。非磁性体とは、強磁性体ではない物質で、常磁性体、反磁性体及び反強磁性体を含む。非磁性体として、例えば、アルミニウムなどの金属、プラスチックなどの合成樹脂などが挙げられる。
The
この筒状部材2の外周には、コイル3が巻回されている。このため、筒状部材2は、コイル3のボビンの役割も担う。本実施の形態のコイル3は、筒状部材2の中央部に設けられており、筒状部材2の一方端とコイル3の一方端との長さは、筒状部材2の他方端とコイル3の他方端との長さと同じである。コイル3は、例えばソレノイドコイルである。
A
筒状部材2の内部には、筒状部材2の延在方向(図1における矢印Aの方向)に沿って往復運動が可能な状態で、振動部材10が設けられている。筒状部材2の外周にコイル3が配置されているので、振動部材10はコイル3の内部を往復運動する。振動部材10は、マグネットを含んでおり、振動部材10の往復運動によってコイル3が電圧を発生する。つまり、振動部材10は、コイル3の巻軸方向に沿って往復運動するので、コイル3に交流電流が発生する。振動部材10の延在方向の長さL2は、コイル3の延在方向の長さL1よりも短い、または同じである(L2≦L1)。振動部材10については、後述する。
A
筒状部材2の両端部には、反発部材4がそれぞれ設けられている。本実施の形態の反発部材4は、筒状部材2の両端の開口を閉塞している。このため、一対の反発部材4により、往復運動する振動部材10が筒状部材2の内部に収容される。つまり、一対の反発部材4間を振動部材10が往復運動する。なお、筒状部材2の一方端に配置された反発部材4と、筒状部材2の他方端に配置された反発部材4とは、同じ部材である。
反発部材4は、振動部材10と磁気反発するマグネットを含んでいる。反発部材4は、反発部材4に近づく振動部材10をコイル3と対向する中央部に向けて磁気反発させる。つまり、反発部材を構成するマグネットは、振動部材と磁気反発するように極性が配されている。
The
反発部材4は、マグネットを含んでいれば特に限定されず、例えば、マグネットのみであってもよく、マグネットの端部に配置されたヨークをさらに備えていてもよく、マグネットの中央側の端面に配置されたクッション材をさらに備えていてもよい。通常、反発部材4のマグネットにより振動部材10は反発部材4に接触しないが、クッション材をさらに備えていると、仮に接触したときに振動部材10の損傷を低減できる。このため、クッション材は、例えば、樹脂、ゴムなどの弾性体で形成されていることが好ましい。
The
被覆部材7は、筒状部材2の解放された両端部及び反発部材4を被覆する。被覆部材7は、非磁性体で形成されている。
The covering
振動部材10、筒状部材2、コイル3、反発部材4、及び被覆部材7を収容するために、筐体5が設けられている。筐体5は、非磁性材料で形成されている。筒状部材2、コイル3、反発部材4、筐体5及び被覆部材7は、線対称に配置されている。
A
また、振動ダイナモ装置1は、コイル3に接続された整流部、充電部などをさらに備えていてもよい(図示せず)。
The
図1に示すように、一対の反発部材4間の延在方向の長さをL0、コイル3の延在方向の長さをL1、振動部材10の延在方向の長さをL2とすると、L1+1.00×L2≦L0≦L1+4.20×L2(L2≦L1)の関係を有している。具体的には、αを定数とすると、L0=L1+α×L2×2の式において、定数αの下限値は、0.50以上であり、0.74以上であることが好ましく、1.00近傍であることがより好ましい。定数αの上限値は、2.10以下であり、1.78以下であることが好ましく、1.20以下であることがより好ましい。なお、αは、小数点以下第3位を四捨五入して得られる値である。
As shown in FIG. 1, when the length in the extending direction between the pair of
ここで、図1〜図5を参照して、振動部材10について詳述する。振動部材10において筒状部材2と接する部分は、球体である。
Here, the
図1〜図5に示すように、振動部材10は3つ以上の要素11a、11b、12a、12b、13a、13b、14a、14bを含んでおり、3つ以上の要素は、往復運動する方向(図1における矢印Aの方向)に沿って並列に配置されている。3つ以上の要素のうち、両端に位置する要素11a、11b、12a、12bは球体である。3つ以上の要素の残部、すなわち両端以外(中央部)に位置する要素13a、13b、14a、14bは、図1〜図3に示す構造(要素13a、14a)では柱体であり、図4及び図5に示す構造(要素13b、14b)では球体である。なお、球体及び柱体とは、外形が球体及び柱体を意味し、内部が空洞であるものを含む。また、柱体は、円柱、角柱、ディスク状などを含み、本実施の形態では円柱である。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
図1〜図5に示すように、両端に位置する球体の外径は、残部の球体及び/または柱体の外径よりも大きい。この場合、両端に位置する球体が、振動部材10において筒状部材2と接する部分となる。なお、振動部材10において、両端に位置する2つの球体の外径は、実質的に同じである。実質的に同じとは、振動部材10が往復運動する際に両端の2つの球体のそれぞれが筒状部材と接することを意味する。
As shown in FIGS. 1 to 5, the outer diameters of the spheres located at both ends are larger than the outer diameters of the remaining spheres and / or pillars. In this case, the spheres located at both ends serve as portions in contact with the
なお、球体の外径とは直径である。柱体の外径とは、円柱の場合には底面の円の直径であり、柱体の底面がn角形(nは3以上の整数)の場合には底面の外接円の直径である。 The outer diameter of the sphere is a diameter. The outer diameter of the column is the diameter of the circle on the bottom surface in the case of a cylinder, and the diameter of the circumscribed circle on the bottom surface when the bottom surface of the column is an n-gon (n is an integer of 3 or more).
図1、図3及び図5に示す構造では、両端に位置する球体(図1、図3及び図5における要素11a、12a)はヨークであり、3つ以上の要素の残部(図1における要素13a、図3及び図5における要素13a、13b、14a、14b)はマグネットである。図2及び図4に示す構造では、振動部材10を構成する要素(図2における要素11b、12b、13a、14a、図4における要素11b、12b、13b、14b)は、マグネットのみからなる。このように振動部材10を構成する要素が、マグネットからなる場合、または、マグネットとヨークとからなる場合には、磁力の吸引力で保持されるので、本実施の形態の3つ以上の要素は、マグネットのみ、または、マグネットとヨークのみで形成されており、磁力の吸引力のみで互いを保持している。
In the structure shown in FIGS. 1, 3 and 5, the spheres located at both ends (
なお、マグネット(磁石)とは、永久磁石である。マグネットは、往復運動する方向(軸方向)に着磁している。着磁(磁化)方法は特に限定されないが、例えば、空芯コイルの中央にマグネット材料を固定し、パルス高電流を流して、軸方向に磁化する方法が挙げられる。また、マグネットの材料は特に限定されないが、高い磁力を示す観点から、Nd‐Fe‐B焼結磁石を用いることが好ましい。 In addition, a magnet (magnet) is a permanent magnet. The magnet is magnetized in the reciprocating direction (axial direction). The magnetization (magnetization) method is not particularly limited. For example, there is a method in which a magnet material is fixed at the center of the air-core coil, a pulse high current is passed, and magnetization is performed in the axial direction. The material of the magnet is not particularly limited, but it is preferable to use a Nd—Fe—B sintered magnet from the viewpoint of showing a high magnetic force.
また、ヨーク(継鉄)とは、マグネットが持つ吸着力を増幅する軟鉄であり、鉄を含んでいればよく、軟磁性材料を含む。本実施の形態では、球体のヨークとして、鋼球を用いている。 Further, the yoke is a soft iron that amplifies the attractive force of the magnet, and may contain iron and includes a soft magnetic material. In the present embodiment, a steel ball is used as the spherical yoke.
なお、図1〜図5に示す振動部材10は、例示であって、筒状部材2と接する部分が球体でなくてもよい。また、筒状部材2と接する部分が球体である場合であっても、上記構成に特に限定されず、例えば、振動部材10は、2つの要素からなり、この2つの要素は、マグネットの球体であってもよい。
In addition, the
振動部材10は、筒状部材2の内部を自在に往復運動できる大きさであれば、特に限定されないが、図5に示す振動部材10を備える振動ダイナモ装置1の筒状部材2及び振動部材10の具体的寸法の一例を挙げる。筒状部材2の外径は、例えば13mmで、筒状部材2の内径は、例えば11mmである。振動部材10において両端に位置する球体(要素11a、12a)の外径は、例えば10mmである。反発部材4は、例えば、外径が13mmで厚みが1.5mmのマグネットである。振動部材10において中央に位置する残部の球体(要素13b、14b)の外径は9.5mmである。
The vibrating
続いて、主に図1を参照して、本実施の形態の振動ダイナモ装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、振動ダイナモ装置1の筐体5を保持して、筒状部材2の延在方向、すなわち図1における矢印Aに沿って往復運動する。これにより、筒状部材2の内部において、振動部材10は、筒状部材2の延在方向に沿って往復運動する。これにより、振動部材10は筒状部材2の外周に配置されたコイル3内を通過するような往復運動をすることになるので、振動部材10のマグネットから発生する磁束線がコイル3に直交し、その際に誘導起電力としての誘導電流が発生する。振動部材10に含まれるマグネットがコイル3内に出入りを繰り返すので、コイル3には交流電流が発生する。
First, the
なお、コイル3に発生した交流電流は、コイルの両端に接続された配線(図示せず)を介して整流部(図示せず)に伝達される。整流部によって、交流電流を整流して直流電源にする全波整流が行われ、充電部(図示せず)によって充電される。充電された電流は、電極(図示せず)を介して外部に出力される。外部に出力された電流は、外部装置の負荷に供給され、供給された電流によって駆動(稼働)する。
The alternating current generated in the
本実施の形態では、振動部材10の筒状部材2内での往復運動において、振動部材10がコイル3内を飛び出て反発部材4側へ移動すると、反発部材4近傍で、振動部材10は反発部材4と磁気反発力し、その反発力は振動部材10が中央部に戻る運動を加速する。このため、振動部材10の往復運動を効率的に行うことができる。つまり、振動部材10を往復運動するために振動ダイナモ装置1に加える力、すなわち、振動部材10の往復運動に要するエネルギーを低減できる。
In the present embodiment, in the reciprocating motion of the
振動部材10が往復運動する最大長さである一対の反発部材4間の長さL0は、L1+4.20×L2(=L1+2.10×L2×2)以下である。つまり、コイル3の一方端から一方端の反発部材4に向けて振動部材10が移動する長さ、及び、反発部材4近傍から中央部に位置するコイル3に戻る長さ((L0−L1)/2)は、振動部材10の長さL2の2.10倍以下である。このため、振動部材10の往復運動する長さを短くすることができるので、コイル3による電気エネルギーへ変換する振動部材10の運動エネルギーに無駄が少ない。無駄をより少なくする観点からは、L1+1.78×L2×2以下であることが好ましく、L1+1.20×L2×2以下であることがより好ましい。また、L1+4.20×L2を超える場合には、振動部材10を往復運動させるために要するエネルギーも大きくなる(本実施の形態では振動ダイナモ装置を大きく振る必要がある)。
The length L0 between the pair of
また、一対の反発部材4間の長さL0は、L1+1.00×L2(=L1+0.50×L2×2)以上である。このため、コイル3を振動部材10の長さL2の0.50倍以上が通過することになるので、高い起電力を発生できる。より高い起電力を発生する観点からは、L1+0.55×L2×2以上であることが好ましく、L1+0.74×L2×2以上であることがより好ましく、L1+1.00×L2×2以上であることがより一層好ましい。
The length L0 between the pair of
このように、振動部材10による小さな運動量で、コイル3によって高い起電力を発生
できるので、振動ダイナモ装置1の発電効率を向上できる。
Thus, since the high electromotive force can be generated by the
また、本実施の形態では、振動部材10が筒状部材2内で往復運動する際、振動部材10の要素である両端に位置する球体が筒状部材2に接するので、振動部材10と筒状部材2とが点接触の状態で振動部材10が摺動する。これにより、振動部材10と筒状部材との摺動面積を低減できるので、接触抵抗(摺動抵抗)が小さくなる。振動部材10は動きやすいため、振動ダイナモ装置1に加えられた力による振動部材10の運動エネルギーをコイル3による電気エネルギーへ効率良く変換できる。したがって、振動ダイナモ装置1の発電効率をより向上できるので、電気発生量を高めることができる。
In the present embodiment, when the
本実施の形態において、図5に示すように、振動部材10は、3つ以上の要素11a、12a、13b、14bを含み、3つ以上の要素のそれぞれは球体であり、両端に位置する球体(要素11a、12a)の外径は残部の球体(要素13b、14b)の外径よりも大きく、両端に位置する球体はヨークであり、残部の球体はマグネットであることが好ましい。これにより、振動部材10の往復運動の際の振動部材10と筒状部材2との接触抵抗を低減できるとともに、中央部のマグネットと両端に位置するヨークとによるヨーク効果を有することで発生磁力を高めることができるので、発電効率をより向上できる。また、振動部材10が球体からなるので、コストを低減できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
(実施の形態2)
図6〜図8を参照して、本発明の実施の形態2の照明器具について説明する。本実施の形態の照明器具20は、図1に示す実施の形態1の振動ダイナモ装置1を備える照明器具である。
(Embodiment 2)
With reference to FIGS. 6-8, the lighting fixture of
図6及び図7に示すように、本実施の形態の照明器具20は、例えばウォーキング用照明器具であって、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、光源21と、取手22とを備えている。光源21及び取手22は、振動ダイナモ装置1の筐体5に取り付けられている。振動ダイナモ装置1は、光源21を動作させるための回路をさらに備えている。なお、回路は、上述した整流部及び充電部であり、図7には整流回路8及び充電回路9として図示している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
具体的には、照明器具20は、筒状部材2と、コイル3と、反発部材4と、筐体5と、突出部材6と、被覆部材7と、整流回路8と、充電回路9と、光源21と、取手22と、スイッチ23とを備えている。振動ダイナモ装置1を構成する筒状部材2、コイル3、反発部材4、筐体5及び被覆部材7は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、図7に示す筒状部材2は、図1に示す実施の形態1の筒状部材2よりも、筐体5との延在方向の長さの差が小さい。
Specifically, the
突出部材6は、筒状部材2の外周面から外周に向けて突出するように設けられている。突出部材6は、コイル3の延在方向における両端部を被覆している。つまり、筒状部材2と突出部材6と筐体5とで、コイル3の全体を被覆している。突出部材6は、筒状部材2と一体成形されていてもよく、別部材が連結されていてもよい。突出部材6は、非磁性材料で形成されている。
The protruding
コイル3の一端には整流回路8が設けられ、コイル3の他端には充電回路9が設けられている。整流回路8は、コイル3に発生した交流電流を整流する。充電回路9は、整流回路8により変換された直流電流を充電する。
A
振動ダイナモ装置1の筐体5には、光源21が取り付けられている。本実施の形態では、光源21はコイル3の一端及び他端に取り付けられており、振動ダイナモ装置1は2つの光源21を備えている。光源21は、電流が印加されたときに発光するものであれば特に限定されず、LED、白熱電球、放電ランプなどを用いることができる。本実施の形態では、光源21は、筐体5の内部に収容されているが、この配置に特に限定されず、筐体5の外部に設けられていてもよい。
A
振動ダイナモ装置1の筐体5には、取手22が取り付けられている。本実施の形態では、筐体5の延在方向の両端部のそれぞれに連結された支持部24と、2つの支持部24を連結する連結部25と、この連結部25の外周に設けられた把持部26とを含んでいる。
A
図6及び図7に示すように、支持部24は、筐体5の両端部から外側(図6及び図7では上方)に延出している。支持部24のそれぞれには、上端部に貫通穴24aが形成されている。貫通穴24aは、例えば、紐が挿通される大きさである。貫通穴24aに紐が挿通されることにより、肩に掛けることが可能な照明器具20となる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
支持部24を連結するように、連結部25が設けられている。連結部25は、筒状部材2の延在方向に沿って延在している。連結部25の外周には、筒状の把持部26が設けられている。把持部26は、ウォーキングの際に把持される領域である。このため、把持部26はクッション性のよい材料で形成されている。連結部25内、把持部26内、または、連結部25と把持部26との間には、蓄電池(図示せず)が内蔵されている。
A connecting
取手22は、筐体5と一体成形されていてもよく、別部材が連結されていてもよい。本実施の形態では、支持部24及び連結部25は、筐体5と一体成形されており、把持部26は別部材として準備され、連結部25に取り付けられている。このため、支持部24及び連結部25は、筐体5と同じ材料で形成されており、把持部26は筐体5と異なる材料で形成されている。なお、取手22は上記構造に特に限定されず、連結部25と把持部26とが一体成形された部材であってもよい。
The
スイッチ23は、筐体5に取り付けられており、光源21のオンとオフとを切り替える。
The
続いて、図6〜図8を参照して、本実施の形態の照明器具20の動作について説明する。
Then, with reference to FIGS. 6-8, operation | movement of the
まず、照明器具20の取手22を把持して、筒状部材2の延在方向、すなわち図7における矢印Aに沿って往復運動する。これにより、実施の形態1と同様に、筒状部材2の内部において、振動部材10は、筒状部材2の延在方向に沿って往復運動するので、振動部材10のマグネットから発生する磁束線がコイル3に直交することで、コイル3には交流電流が発生する。コイル3に発生した交流電流は、整流回路8に伝達されて整流され、充電回路9によって充電される。
First, the
光源21から発光させる場合には、スイッチ23をONにする。これにより、充電回路9に充電された電流が、光源21に伝達されて、発光する。充電回路に充電された電流が少ない場合には、取手22を持って全体を振り、振動部材10を往復運動させて、発電し、整流回路8で整流された後、充電回路9に充電しながら同時に光源21を発光させることができる。
When light is emitted from the
光源21から発光させない場合には、スイッチ23をOFFにする。この状態で、振動部材10を往復運動させている場合には、コイル3に発生した電流を整流回路8を介して、充電回路9に充電を行うことができる。
When the
以上説明したように、本実施の形態の照明器具20は、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、筐体5内に組み込まれた回路(本実施の形態では整流回路8および充電回路9)と、筐体5に取り付けられた光源21及び取手22とを備えている。
As described above, the
振動ダイナモ装置1の反発部材4間の長さL0がL1+1.00×L2以上であるので、高い起電力を発生できると共に、L1+4.20×L2以下であるので、振動部材10による運動量を低減でき、振動部材の往復運動の効率を反発部材4でさらに向上している。したがって、発電効率を向上した振動ダイナモ装置1を備える照明器具20は、発電効率を向上できる。
Since the length L0 between the
(実施の形態3)
図9〜図11を参照して、本発明の実施の形態3の照明器具について説明する。本実施の形態の照明器具30は、図1に示す実施の形態1の振動ダイナモ装置1を備える照明器具である。
(Embodiment 3)
With reference to FIGS. 9-11, the lighting fixture of
図9及び図10に示すように、本実施の形態の照明器具30は、例えばウォーキング用照明器具であって、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、光源21と、保護部材31と、支持部材32とを備えている。光源21、保護部材31及び支持部材32は、振動ダイナモ装置1の筐体5に取り付けられている。振動ダイナモ装置1は、光源21を動作させるための回路(図10における整流回路8及び充電回路9)をさらに備えている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
具体的には、照明器具30は、筒状部材2と、コイル3と、反発部材4と、筐体5と、突出部材6と、被覆部材7と、整流回路8と、充電回路9と、光源21と、保護部材31と、支持部材32とを備えている。振動ダイナモ装置1を構成する筒状部材2、コイル3、反発部材4、筐体5及び被覆部材7は実施の形態1と同様であり、光源21は実施の形態2と同様であるので、その説明は繰り返さない。
Specifically, the
具体的には、振動ダイナモ装置1において、被覆部材7の一端に、整流回路8が設けられ、被覆部材7の他端に、充電回路9が設けられている。本実施の形態では、コイル3と間隔を隔てて、整流回路8及び充電回路9が設けられている。充電回路9には、例えば、電気二重層コンデンサが用いられる。
Specifically, in the
振動ダイナモ装置1の筐体5の延在方向に延びる外周全体を被覆するように、保護部材31が設けられている。保護部材31は、振動ダイナモ装置1を保護する部材であり、例えば弾性材料で形成されている。
A
筐体5及び保護部材31の両端には、支持部材32が取り付けられている。支持部材32は、筐体5の一方端面及び他方端面の中心から外部に向けた一方向(図10では上方向)に突出している。支持部材32において筐体5及び保護部材31と反対側の端部には、貫通穴32aが形成されている。貫通穴32aは、例えば、紐が挿通される大きさである。貫通穴32aに紐が挿通されることにより、肩に掛けることが可能な照明器具30となる。
なお、照明器具30は、光源21のオンとオフとを切り替えるスイッチ(図示せず)をさらに備えていてもよい。
Note that the
続いて、図9〜図11を参照して、本実施の形態の照明器具30の動作について説明する。
Then, with reference to FIGS. 9-11, operation | movement of the
まず、照明器具30の保護部材31を把持して、筒状部材2の延在方向、すなわち図10における矢印Aに沿って往復運動する。これにより、実施の形態1と同様に、筒状部材2の内部において、振動部材10は、筒状部材2の延在方向に沿って往復運動するので、振動部材10のマグネットから発生する磁束線がコイル3に直交することで、コイル3には交流電流が発生する。コイル3に発生した交流電流は、整流回路8に伝達されて整流され、充電回路9によって充電され、さらに光源21に伝達されて、発光する。
First, the
以上説明したように、本実施の形態の照明器具30は、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、筐体5内に組み込まれた回路(本実施の形態では整流回路8及び充電回路9)と、筐体5に取り付けられた光源21とを備えている。
As described above, the
振動ダイナモ装置1の反発部材4間の長さL0がL1+1.00×L2以上であるので、高い起電力を発生できると共に、L1+4.20×L2以下であるので、振動部材10による運動量を低減でき、振動部材10の往復運動の効率を反発部材4でさらに向上している。したがって、発電効率を向上した振動ダイナモ装置1を備える照明器具30は、発電効率を向上できる。
Since the length L0 between the
ここで、実施の形態2の照明器具20及び実施の形態3の照明器具30は、筐体5に取り付けられた錘をさらに備えていてもよい。この場合には、バーベルの役割をさらに担う照明器具20、30を実現できる。
Here, the
また、実施の形態2の照明器具20は、取手22を備えているので、手で持つタイプの照明器具として用いられ、また、貫通孔24aに紐を挿通されることにより、肩に掛けるタイプの照明器具として用いられる。また、実施の形態3の照明器具30は、貫通孔32aに紐が挿通されることにより、肩に掛けるタイプの照明器具として用いられる。しかし、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と光源とを備える照明器具は、実施の形態2及び3に特に限定されず、種々のタイプの照明器具に応用される。例えば、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、光源とを備える照明器具を足に装着するタイプの照明器具としてもよく、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、光源と、吊り輪とを備えるペンダントタイプの照明器具としてもよい。
Moreover, since the
(実施の形態4)
図12及び図13を参照して、本実施の形態の照明器具40は、基本的には実施の形態3と同様であるが、光源21が筐体5の一方端部にのみ取り付けられている点、及び、支持部材32が省略されている点において実施の形態3と異なる。
(Embodiment 4)
With reference to FIG.12 and FIG.13, although the
本実施の形態の照明器具40は、図12及び図13に示すように、自転車のペダル51と連結されたクランク52の内側面に取り付けられる。つまり、照明器具40は、自転車用照明器具である。
The
自転車の走行時、ペダル51に加えられた運動エネルギーによって、クランク52が回転するので、照明器具40の筒状部材2の延在方向に沿って振動部材10が往復運動する。これにより、実施の形態3と同様に、振動部材10のマグネットから発生する磁束線がコイル3に直交することで、コイル3には交流電流が発生する。コイル3に発生した交流電流は、整流回路8に伝達されて整流され、充電回路9によって充電され、さらに光源21に伝達されて、発光する。自転車を走行していない時には、ペダルを回転させないので、光源21に電流が流れないので、発光しない。なお、充電回路9を使用した場合には、自転車を走行していない時は、充電された電圧が低下すれば消灯する。
Since the
以上説明したように、実施の形態1の振動ダイナモ装置1と、筐体5内に組み込まれた回路(整流回路および充電回路)と、筐体5に取り付けられた光源21とを備える照明器具40は、自転車に取り付ける照明器具として用いることもできる。本実施の形態の照明器具40は発電効率を向上できるので、自転車の走行時の運動エネルギーによって、効率を向上して発光することができる。
As described above, the
(実施の形態5)
図14及び図15を参照して、本発明の実施の形態5の振動ダイナモ装置について説明する。
(Embodiment 5)
With reference to FIG.14 and FIG.15, the vibration dynamo apparatus of
図14に示すように、本実施の形態の振動ダイナモ装置100は、基本的には実施の形態1の振動ダイナモ装置1と同様であるが、出力端子をさらに備えている点において主に異なる。
As shown in FIG. 14, the
具体的には、本実施の形態の振動ダイナモ装置100は、筒状部材2と、コイル3と、反発部材4と、被覆部材7と、整流回路8と、振動部材10と、出力端子101、102と、変圧回路103と、粘着剤104、105とを備えている。筒状部材2、コイル3、反発部材4、被覆部材7、及び振動部材10は、実施の形態1と同様であるので、その説明を繰り返さない。
Specifically, the
なお、整流回路8は、実施の形態2と同様であり、筒状部材2の外周に配置されている。ただし、本実施の形態の整流回路8は、筒状部材2に接して設けられている。
The
出力端子101、102は、外部装置の外部端子に接続される。本実施の形態の出力端子101、102は出力電極板であり、詳細には、出力端子101はプラス電極磁性板であり、出力端子102はマイナス電極磁性板である。出力端子101、102は、一対の反発部材4の外側(図14では被覆部材7の外側)にそれぞれ配置されている。出力端子101、102の少なくとも一方は、反発部材4のマグネットの磁力により吸着保持されており、本実施の形態では出力端子101、102の両方は、反発部材4のマグネットの磁力により吸着保持されている。具体的には、出力端子102は、反発部材4のマグネットによる磁力の吸引力のみで保持されており、出力端子101は、反発部材4のマグネットによる磁力の吸引力と粘着剤105とにより保持されている。
The
出力端子101と被覆部材7との間には、変圧回路103が設けられている。この変圧回路103は、整流回路8と接続されているとともに、出力端子101、102と接続されている。変圧回路103は、DCDCコンバータが好適に用いられる。また、変圧回路103は昇圧回路であることが好ましく、この場合、昇圧型DCDCコンバータが好適に用いられる。
A
変圧回路103と出力端子101との間には、粘着剤104が設けられている。粘着剤104は、出力端子101と変圧回路103とを絶縁する役割を担っている。
An adhesive 104 is provided between the
変圧回路103と被覆部材7との間には、粘着剤105が設けられている。粘着剤105は、反発部材4と変圧回路103とを絶縁する役割を担っている。このため、被覆部材7が樹脂などの絶縁材料で形成されている場合には、粘着剤105は省略されてもよい。なお、出力端子101と反発部材4との磁力の吸引力が弱い場合には、粘着剤105を用いてもよい。粘着剤104、105は、例えば、粘着テープなどを用いることができる。
An adhesive 105 is provided between the
続いて、図14及び図15を参照して、本実施の形態の振動ダイナモ装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、振動部材10を筒状部材2の延在方向に沿って往復運動させる。これにより、振動部材10は筒状部材2の外周に配置されたコイル3内を通過するような往復運動をすることになるので、振動部材10のマグネットから発生する磁束線がコイル3に直交し、誘導電流が発生する。振動部材10に含まれるマグネットがコイル3内に出入りを繰り返すので、コイル3には交流電流が発生する。
First, the
コイル3に発生した交流電流は、配線(図示せず)を介して整流回路8に伝達される。整流回路8で整流された直流電流は、充電部(図15では充電池)によって充電される。また、整流回路8で整流された直流電流は、配線(図示せず)を介して変圧回路103に伝達される。変圧回路103で別の電圧に変換された電流は、配線(図示せず)を介して出力端子101、102に伝達される。出力端子101、102に伝達された電流は、出力端子101、102と接続された外部端子を介して、外部装置に伝達される。これにより、外部装置のオン動作(作動)が可能になる。充電部が設けられている場合には、必要に応じて、充電部に充電された電流が変圧回路103及び出力端子101、102を介して外部端子に伝達される。
The alternating current generated in the
以上説明したように、本実施の形態の振動ダイナモ装置100は、外部装置の外部端子に接続される出力端子101、102を備えている。このため、振動部材10の往復運動によって発電効率を向上して発生する電流が伝達された出力端子101、102によって、外部端子に伝達できる。したがって、充電部を介さずに、発生させた電流を外部装置の作動に用いることもできる。つまり、本実施の形態の振動ダイナモ装置100は、発生させた電流を、充電部に充電すること、及び/または、充電部を介さずに出力端子101、102に伝達することを可能にする。
As described above, the
(実施の形態6)
図16を参照して、本発明の実施の形態6の電源装置について説明する。
(Embodiment 6)
With reference to FIG. 16, the power supply device of
図16に示すように、本実施の形態の電源装置110は、図14に示す実施の形態5の振動ダイナモ装置を備えている。電源装置110は、振動ダイナモ装置を外部装置120の電源として用いるものである。
As shown in FIG. 16, the
外部装置120は、図17に示すように、筐体121と、筐体121に設けられた収容部122と、収容部122の両端部に設けられた外部端子123とを備えている。収容部122は、電源装置110を受け入れる空間であり、例えば乾電池などを受け入れる空間である。外部端子123のそれぞれは、極性を有し、電源装置110の出力端子101、102と接続される。
As shown in FIG. 17, the
電源装置110としての振動ダイナモ装置は、外部装置120の収容部122に組み込まれている。このため、電源装置110から発生する電流を外部装置120の外部端子123に伝達することによって、外部装置120の作動が可能になる。
The vibration dynamo device as the
以上説明したように、本実施の形態の電源装置110は、外部端子に接続される出力端子101、102を含む振動ダイナモ装置を備えている。このように、振動ダイナモ装置を電源装置として用いることができる。
As described above, the
また、出力端子101、102は、一対の反発部材4の外側に配置されており、少なくとも一方は、反発部材4のマグネットの磁力により吸着保持されている。これにより、電源装置としてコンパクト化を実現できる。例えば、出力端子101、102、整流回路8及び変圧回路103と、コイル3が外周に配置されるとともに内部に振動部材が収容された筒状部材2とを一体化することによって、一体化したものの長さを単三乾電池2個分の長さにできることを本発明者は確認している。このため、外部装置120の収容部122に収容可能なサイズの電源装置110を実現できる。
The
なお、本実施の形態の電源装置110の構成は、実施の形態5の振動ダイナモ装置100の構成と同様としたが、本発明の電源装置は、図14に示す振動ダイナモ装置100に限定されるものではない。
The configuration of the
(実施の形態7)
図18を参照して、本発明の実施の形態7の電源装置110aについて説明する。本実施の形態の電源装置110aは、図14に示す実施の形態5の振動ダイナモ装置100を備えるリモコン用の電源装置である。具体的には、図17に示す外部装置120がリモコンであり、リモコンの筐体121の電池収容ボックス(収容部122)に電源装置110aが収容される。
(Embodiment 7)
With reference to FIG. 18,
図18に示すように、電源装置110aは、図14に示す振動ダイナモ装置100と、充電池111とを備えている。充電池111は、整流回路8と接続されており、整流回路8で整流された直流電流を充電する。充電池111は、例えば、ニッケル水素(NiH)充電池などである。
As illustrated in FIG. 18, the
リモコン130は、電源装置110aと、外部端子123と、スイッチ131とを備えている。スイッチ131は、外部端子123に接続されており、リモコンのオンとオフとを切り替える。
The
続いて、本実施の形態の電源装置110aの動作について説明する。
Subsequently, the operation of the
まず、振動部材10を筒状部材2の延在方向に沿って往復運動させることにより、コイル3に交流電流を発生させる。コイル3に発生した交流電流は、配線を介して整流回路8に伝達される。整流回路8で整流された直流電流は、配線を介して充電池111に充電される。また、整流回路8で整流された直流電流は、配線を介して変圧回路103に伝達される。変圧回路103で別の電圧に変換された電流は、配線を介して出力端子101、102に伝達される。出力端子101、102に伝達された電流は、リモコンの外部端子123に伝達される。
First, an alternating current is generated in the
なお、本実施の形態では、充電池111を備える電源装置110aを例に挙げて説明したが、充電池111は省略されてもよい。この場合には、リモコンを操作する際に振動部材10を往復運動させて発生させた電流によって、リモコンを作動させることができる。また、充電池111と併せて、及び/または、代わりに、乾電池などを用いてもよい。
In the present embodiment,
以上説明したように、本実施の形態の電源装置110aにおいて、出力端子101、102が外部端子123であるリモコンの端子と接続される。このように、本発明の電源装置は、リモコンの電源装置として好適に用いられる。
As described above, in the
また、本実施の形態の電源装置110aは、コイル3が外周に配置されるとともに内部に振動部材が収容された筒状部材2と、整流回路8と、変圧回路103とが一体化されている。そして、例えば、1.2VのNiH単四型充電池1個で繰り返し使用できるように構成されている。このため、本実施の形態の電源装置110aは、リモコンの電源装置として有用である。
Further, in the
ここで、本発明の電源装置がリモコンの電源装置として用いられる場合、リモコンは特に限定されず、テレビ、オーディオなどのAV機器、ゲーム機器、エアコン、扇風機、パソコン、照明器具、カメラ、自動車関連部品などのリモコンに適用できる。 Here, when the power supply device of the present invention is used as a power supply device for a remote control, the remote control is not particularly limited, and AV equipment such as TV and audio, game equipment, air conditioner, electric fan, personal computer, lighting equipment, camera, automobile-related parts It can be applied to remote controls such as.
(実施の形態8)
図19を参照して、本発明の実施の形態8の電源装置110bについて説明する。本実施の形態の電源装置110bは、図14に示す実施の形態5の振動ダイナモ装置100を備えるモバイルバッテリー用の電源装置である。具体的には、図17に示す外部装置120がモバイルバッテリーであり、モバイルバッテリーの筐体121に収容部122が設けられており、電源装置110bは収容部122に収容される。
(Embodiment 8)
Referring to FIG. 19,
図19に示すように、電源装置110bは、図14に示す振動ダイナモ装置100を備えており、充電部を備えていない。
As illustrated in FIG. 19, the
モバイルバッテリー140は、電源装置110bと、外部端子123と、スイッチ141と、充電池142とを備えている。スイッチ141は、外部端子123に接続されており、オンとオフとを切り替える。充電池142は、スイッチ141と接続されている。
The
続いて、本実施の形態の電源装置110bの動作について説明する。
Subsequently, the operation of the
まず、振動部材10を筒状部材2の延在方向に沿って往復運動させることにより、コイル3に交流電流を発生させる。コイル3に発生した交流電流は、配線を介して整流回路8に伝達される。整流回路8で整流された直流電流は、配線を介して変圧回路103に伝達される。変圧回路103で別の電圧に変換された電流は、配線を介して出力端子101、102に伝達される。出力端子101、102に伝達された電流は、モバイルバッテリーの外部端子123に伝達される。
First, an alternating current is generated in the
電源装置110bで発生した電流をモバイルバッテリーの充電池142に充電する場合には、スイッチ141をONにする。これにより、充電池142に蓄電することができる。なお、モバイルバッテリーの充電池142に充電しない場合には、スイッチをOFFにする。
When charging the
以上説明したように、本実施の形態の電源装置110bは、出力端子101、102が外部端子123としてのモバイルバッテリーの端子と接続されている。このように、本発明の電源装置は、モバイルバッテリーの電源装置として好適に用いられる。
As described above, in the
ここで、本発明の振動ダイナモ装置は、実施の形態7ではリモコンの電源装置として用いられ、実施の形態8ではモバイルバッテリーの電源装置として用いられることを説明した。しかし、本発明の振動ダイナモ装置を電源装置として用いる場合には、リモコンまたはモバイルバッテリーに限定されず、任意の用途に用いることができる。 Here, it has been described that the vibration dynamo device of the present invention is used as a power supply device for a remote controller in the seventh embodiment, and is used as a power supply device for a mobile battery in the eighth embodiment. However, when the vibration dynamo device of the present invention is used as a power supply device, it is not limited to a remote controller or a mobile battery, and can be used for any application.
本実施例では、筒状部材の両端部に一対の反発部材が配置された振動ダイナモ装置において、一対の反発部材間の延在方向の長さL0、コイルの延在方向の長さをL1、及び振動部材の延在方向の長さをL2の関係について調べた。 In this embodiment, in the vibration dynamo device in which a pair of repulsive members are arranged at both ends of the tubular member, the length L0 in the extending direction between the pair of repelling members, and the length in the extending direction of the coil are L1, And the length of the extending direction of the vibration member was examined for the relationship of L2.
(サンプル1〜6)
サンプル1〜6の振動ダイナモ装置として、図1に示す構造において、下記の表1に記載のL0、L1及びL2を有していた。
(Samples 1-6)
As the vibration dynamo devices of
具体的には、筒状部材2については、外径が13mmで内径が11mmで、長さは下記の表1に記載のL0と同一とした。コイル3はソレノイドコイルとし、コイル3を構成する巻線の外径が0.2mmで、その巻数(ターン数)が5000Tで、長さL1は40mmであった。反発部材4はマグネットのみからなり、そのマグネットの外径は13mmで、厚みは1.5mmであった。振動部材10は、3つの要素からなり、両端に位置する要素11a、12aは直径10mmの鋼球であり、中央に位置する要素13aは直径9.5mmで厚み(延在方向に沿った長さ)が20mmの円柱マグネットであった。このため、振動部材10の長さL2は、40mmであった。
Specifically, the
サンプル1〜6のL0、L1、及びL2から、L0=L1+定数α×L2×2の式における定数αを求めた。その結果を下記の表1に記載する。
From L0, L1, and L2 of
(評価方法)
サンプル1〜6の振動ダイナモ装置において、起電力及び運動量を評価した。サンプル1〜6の振動ダイナモ装置を振って、振動ダイナモ装置を1秒間に80mm往復運動させて、起電力及び運動量を比較した。なお、1秒間に80mm往復運動させるというのは、振動部材の一端をコイルの一端に位置させて(本実施例では、サンプル1〜6のL1とL2とが同じなので、コイルと振動部材とが完全に重なるように位置させて)、そこから振動ダイナモ装置を、0.5秒で40mm往動し、0.5秒で40mm復動する(図1の矢印Aに沿って、右方向に0.5秒で40mm振動ダイナモ装置を移動させ、左方向に0.5秒で40mm振動ダイナモ装置を移動させる)往動及び復動を繰り返す運動を意味する。
(Evaluation method)
In the vibration dynamo devices of
具体的には、起電力については、振動ダイナモ装置のコイルにオシロスコープを接続して、それぞれの起電力を測定した。 Specifically, for the electromotive force, an oscilloscope was connected to the coil of the vibration dynamo device, and each electromotive force was measured.
運動量については、サンプル1〜6の振動ダイナモ装置において、振動部材10が起電力を発生させるための運動量、すなわち、振動部材がコイルを出て戻ってくる運動量を評価した。これらの結果を下記の表1に記載する。下記の表1の運動量において、「A」は運動量が非常に小さいことを意味し、「B」は運動量が小さいことを意味し、「D」は運動量が大きいことを意味し、運動量が少ない順に、A、B、C、Dとする。
Regarding the momentum, in the vibration dynamo devices of
発電効率としては、起電力及び運動量の総合評価とした。その結果を下記の表1に記載する。下記の表1の総合評価(発電効率)において、「A」は、起電力が非常に高く運動量が非常に小さい振動ダイナモ装置であり、「B」は、起電力が非常に高く運動量が小さい振動ダイナモ装置、または、起電力が高く運動量が非常に小さい振動ダイナモ装置であり、「C」は、起電力は非常に高いが運動量が大きい振動ダイナモ装置であり、「D」は起電力が小さな振動ダイナモ装置である。なお、起電力は、照明器具として望ましい観点から、10(Vp−p)以上が必要であるため、10(Vp−p)以上を起電力が高いと評価した。 As the power generation efficiency, comprehensive evaluation of electromotive force and momentum was made. The results are listed in Table 1 below. In the comprehensive evaluation (power generation efficiency) in Table 1 below, “A” is a vibration dynamo device with very high electromotive force and very small momentum, and “B” is vibration with very high electromotive force and small momentum. A dynamo device or a vibration dynamo device having a high electromotive force and a very small momentum, “C” is a vibration dynamo device having a very high electromotive force but a large momentum, and “D” is a vibration having a small electromotive force. It is a dynamo device. In addition, since electromotive force required 10 (Vp-p) or more from a viewpoint desirable as a lighting fixture, it evaluated that 10 (Vp-p) or more had high electromotive force.
(評価結果)
表1に示すように、L1+0.50×L2×2≦L0であるサンプル2〜6の振動ダイナモ装置は、起電力が10(Vp−p)以上となり、高い起電力を発生させることができた。また、L1+1.00×L2×2≦L0では、起電力は13(Vp−p)で一定となった。一方、L1+0.38×L2×2=L0であるサンプル1は、振動部材10の長さL2が40mmに対して、コイル3の一方端から一方端の反発部材までの距離(L0−L1)/2が15mmであり、振動部材10の6割以上がコイル3を通過しない(飛び出さない)ため、起電力が小さかった。
(Evaluation results)
As shown in Table 1, the vibration dynamo devices of
また、L1+2.10×L2×2≧L0であるサンプル1〜5の振動ダイナモ装置は、コイル3の一方端から一方端の反発部材までの距離(L0−L1)/2が振動部材10の長さL2の2.10倍以下であり、運動量が小さかった。一方、L1+2.20×L2×2=L0であるサンプル6は、コイル3の一方端から一方端の反発部材までの距離(L0−L1)/2が88mmであり、振動部材10の長さL2=40mmの2.10倍を超える運動量であった。
Further, in the vibration dynamo devices of
したがって、筒状部材の両端に反撥部材を配置した振動ダイナモ装置において、小さな運動量で大きな起電力を発生させるためには、L1+0.50×L2×2≦L0≦L1+2.10×L2×2(L2≦L1)の関係を有することが必要であることがわかった。 Therefore, in order to generate a large electromotive force with a small momentum in a vibration dynamo device in which repulsive members are arranged at both ends of a cylindrical member, L1 + 0.50 × L2 × 2 ≦ L0 ≦ L1 + 2.10 × L2 × 2 (L2 It was found necessary to have a relationship of ≦ L1).
具体的には、サンプル2及び3の振動ダイナモ装置は、振動部材10全体がコイルを飛び出してはいないものの、0.50倍以上の長さ分が飛び出しているので、非常に小さな運動量でも高い起電力を示していた。このため、発電効率を向上できることがわかった。
Specifically, in the vibration dynamo devices of
また、サンプル5の振動ダイナモ装置は、振動部材全体がコイルを飛び出し、コイル内に出入りを繰り返していたので、小さな運動量で非常に高い起電力を示していた。このため、発電効率を向上できることがわかった。
Further, the vibration dynamo device of
サンプル4の振動ダイナモ装置は、振動部材10のほぼ全体がコイルを飛び出し、そのままコイル3に戻るという往復運動を繰り返していたので、小さな運動量で非常に高い起電力を示していた。サンプル4の振動ダイナモ装置の起電力は、サンプル5及び6と同じであったので、発電効率を最も向上できることがわかった。したがって、L0=L1+定数α×L2×2の式における定数αは1.00近傍が最も好ましいことがわかった。
The vibration dynamo device of
サンプル1の振動ダイナモ装置は、小さな運動量で起電力を発生できたが、起電力が小さかったので、発電効率が悪かった。
The vibration dynamo device of
サンプル6の振動ダイナモ装置は、高い起電力を示していたが、振動部材の運動量が大きかったので、発電効率が悪かった。
The vibration dynamo device of
なお、本発明者は、L0=L1+2.10×L2×2の関係を有する場合には、起電力が13(Vp−p)程度であり、運動量がC(運動量がやや小さい)に該当するという知見を有している。 In addition, when the present inventor has a relationship of L0 = L1 + 2.10 × L2 × 2, the electromotive force is about 13 (Vp−p), and the momentum corresponds to C (the momentum is slightly small). I have knowledge.
以上より、筒状部材の延在方向の両端部に配置され、振動部材と磁気反発するマグネットを含む一対の反発部材とを備え、一対の反発部材間の延在方向の長さをL0、コイルの延在方向の長さをL1、振動部材の延在方向の長さをL2とすると、L1+1.00×L2≦L0≦L1+4.20×L2(L2≦L1)の関係を有することによって、発電効率を向上できることが確認できた。 As described above, it is disposed at both ends in the extending direction of the cylindrical member, and includes a vibrating member and a pair of repulsive members including a magnet that repels magnetically, and the length in the extending direction between the pair of repelling members is L0, coil L1 is the length in the extending direction, and L2 is the length in the extending direction of the vibration member. By having a relationship of L1 + 1.00 × L2 ≦ L0 ≦ L1 + 4.20 × L2 (L2 ≦ L1), power generation It was confirmed that the efficiency could be improved.
今回開示された実施の形態及び実施例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の形態及び実施例ではなくて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及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。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the embodiments and examples described above but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
1,100 振動ダイナモ装置、2 筒状部材、3 コイル、4 反発部材、5,121 筐体、6 突出部材、7 被覆部材、8 整流回路、9 充電回路、10 振動部材、11a、11b、12a、12b、13a、13b、14a、14b 要素、20,30,40 照明器具、21 光源、22 取手、23,131,141 スイッチ、24 支持部、24a,32a 貫通穴、25 連結部、26 把持部、31 保護部材、32 支持部材、51 ペダル、52 クランク、101,102 出力端子、103 変圧回路、104,105 粘着剤、110,110a,110b 電源装置、111,142 充電池、120 外部装置、122 収容部、123 外部端子、130 リモコン、140 モバイルバッテリー、A 矢印。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Vibration dynamo apparatus, 2 Cylindrical member, 3 Coil, 4 Repulsion member, 5,121 Case, 6 Protruding member, 7 Cover member, 8 Rectification circuit, 9 Charging circuit, 10 Vibration member, 11a, 11b, 12a , 12b, 13a, 13b, 14a, 14b element, 20, 30, 40 lighting fixture, 21 light source, 22 handle, 23, 131, 141 switch, 24 support part, 24a, 32a through hole, 25 coupling part, 26 gripping part , 31 Protective member, 32 Support member, 51 Pedal, 52 Crank, 101, 102 Output terminal, 103 Transformer circuit, 104, 105 Adhesive, 110, 110a, 110b Power supply device, 111, 142 Rechargeable battery, 120 External device, 122 Housing part, 123 external terminal, 130 remote control, 140 mobile battery, A arrow.
Claims (13)
前記筒状部材の外周に配置されたコイルと、
前記筒状部材の延在方向に沿って往復運動が可能な状態で前記筒状部材の内部に収容され、マグネットを含む振動部材と、
前記筒状部材の延在方向の両端部に配置され、前記振動部材と磁気反発するマグネットを含む一対の反発部材とを備え、
前記一対の反発部材間の延在方向の長さをL0、前記コイルの延在方向の長さをL1、前記振動部材の延在方向の長さをL2とすると、L1+1.00×L2≦L0≦L1+4.20×L2(L2≦L1)の関係を有する、振動ダイナモ装置。 A non-magnetic cylindrical member;
A coil disposed on the outer periphery of the tubular member;
A vibrating member housed in the cylindrical member in a state where reciprocating motion is possible along the extending direction of the cylindrical member, and including a magnet;
A pair of repulsion members including magnets that are disposed at both ends in the extending direction of the cylindrical member and that repels the vibration member;
When the length in the extending direction between the pair of repulsive members is L0, the length in the extending direction of the coil is L1, and the length in the extending direction of the vibrating member is L2, L1 + 1.00 × L2 ≦ L0 A vibration dynamo device having a relationship of ≦ L1 + 4.20 × L2 (L2 ≦ L1).
両端に位置する要素は球体である、請求項1または2に記載の振動ダイナモ装置。 The vibrating member includes three or more elements,
The vibration dynamo device according to claim 1 or 2, wherein the elements located at both ends are spheres.
前記両端に位置する球体の外径は、前記残部の球体及び/または柱体の外径よりも大きい、請求項3に記載の振動ダイナモ装置。 The balance of the three or more elements is a sphere and / or a pillar,
4. The vibration dynamo device according to claim 3, wherein outer diameters of the spheres positioned at both ends are larger than outer diameters of the remaining spheres and / or pillars.
前記3つ以上の要素の残部はマグネットである、請求項3または4に記載の振動ダイナモ装置。 The spheres located at both ends are yokes,
The vibration dynamo device according to claim 3 or 4, wherein the remaining part of the three or more elements is a magnet.
前記整流回路で整流された直流電流を充電する充電池とをさらに備える、請求項7〜9のいずれか1項に記載の振動ダイナモ装置。 A rectifier circuit to which an alternating current generated in the coil is transmitted;
The vibration dynamo device according to any one of claims 7 to 9, further comprising a rechargeable battery that charges a direct current rectified by the rectifier circuit.
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