JP2020072635A - 振動ダイナモ装置およびスイッチ機構付きダイナモ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率を向上する振動ダイナモ装置およびスイッチ機構付きダイナモ装置を提供すること。【解決手段】振動ダイナモ装置（１）は、内部空間（１７）を有し、両端開口形の非磁性体の筒状部材（１０）と、筒状部材の外周に配置されたコイル（３０）と、筒状部材の内部空間に配置され、筒状部材の延在方向に沿って往復移動可能なマグネット（４０）と、筒状部材の延在方向に沿って弾性的に撓み変形可能な一対のシート材（５０）とを備える。シート材は、筒状部材の延在方向の両端部に固定された外縁部（５１）と、筒状部材の内部空間に面する中央部（５３）とを含む。【選択図】図１

Description

この発明は、振動ダイナモ装置およびスイッチ機構付きダイナモ装置に関する。

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、たとえば特開２０１１−７８１９７号公報（特許文献１）および特開２００２−２８１７２７号公報（特許文献２）などが挙げられる。

特許文献１には、筒状部材の両端部に設けられる移動規制部と永久磁石の接触による破損を防止するために、移動規制部の内側に弾力性のある緩衝体を設けた発電装置が開示されている。

特許文献２には、筒状部材の両端部に永久磁石が設けられ、永久磁石の内側に当てゴムとしての緩衝部材が設けられた振動発電機が開示されている。

特開２０１１−７８１９７号公報 特開２００２−２８１７２７号公報

特許文献１，２の発電装置は、発電効率が悪いという問題があることに着目し、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およびスイッチ機構付きダイナモ装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る振動ダイナモ装置は、内部空間を有し、両端開口形の非磁性体の筒状部材と、筒状部材の外周に配置されたコイルと、筒状部材の内部空間に配置され、筒状部材の延在方向に沿って往復移動可能なマグネットと、筒状部材の延在方向の両端部に固定された外縁部と、筒状部材の内部空間に面する中央部とを含み、筒状部材の延在方向に沿って弾性的に撓み変形可能な一対のシート材とを備える。

好ましくは、内部空間を形成する筒状部材の内径側壁面は、第１内径寸法を有する第１領域と、第１内径寸法より大きい第２内径寸法を有し、第１領域を挟むように位置する第２領域とを含み、シート材は、第２領域に固定される。

好ましくは、筒状部材は、一対のシート材によって、その両端長さが規定される第１筒状体と、シート材を挟んで第１筒状体に連結される第２筒状体とを含む。

好ましくは、第２筒状体は、その外方側端部を閉塞する蓋部が設けられる。

好ましくは、シート材は、外縁部を構成するリング部と、中央部を構成する中心部およびリブ部とを含み、中心部は、リング部の中央に位置し、リング部から間隔をあけて設けられ、リブ部は、複数設けられ、リング部と中心部とを連結する。

好ましくは、マグネットは、円柱体である。

好ましくは、蓋部は、マグネットに対して互いに磁気反発する反発マグネットを有する。

本発明の一態様に係るスイッチ機構付きダイナモ装置は、内部空間を有し、両端開口形の非磁性体の筒状部材と、筒状部材の外周に配置されたコイルと、筒状部材の内部空間に配置され、筒状部材の延在方向に沿って往復移動可能な第１マグネットと、筒状部材の延在方向の両端部に固定された外縁部と、筒状部材の内部空間に面する中央部とを有し、筒状部材の延在方向に沿って弾性的に撓み変形可能な一対のシート材とを含むダイナモ装置と、第１マグネットに対して作用し、第１位置と第２位置との間を変位可能な第２マグネットを含み、筒状部材の外部に配置されるスイッチ機構とを備え、第２マグネットを第１位置から第２位置に変位させることに伴って、第１マグネットが筒状部材の延在方向に移動する。

好ましくは、ダイナモ装置は、スイッチ機構の第２マグネットが第１マグネットに対して作用する位置に複数設けられる。

本発明の振動ダイナモ装置およびスイッチ機構付きダイナモ装置によれば、発電効率を向上することができる。

本発明の実施の形態１に係る振動ダイナモ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１におけるシート材を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）におけるＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態１に係る振動ダイナモ装置を用いたチャイム装置の模式的な回路図である。 本発明の実施の形態１に係る振動ダイナモ装置の動作を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る振動ダイナモ装置を概略的に示す断面図である。 シート材の変形例を示す平面図である。 シート材の他の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態３に係るスイッチ機構付きダイナモ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るスイッチ機構付きダイナモ装置の動作を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るスイッチ機構付きダイナモ装置の変形例を概略的に示す断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜実施の形態１＞
図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る振動ダイナモ装置１の概略構成について説明する。なお、図１において、矢印Ａ１で示す方向を上下方向といい、矢印Ａ２で示す方向を左右方向という。

本実施の形態の振動ダイナモ装置１は、筒状部材１０と、筒状部材１０の外周に配置されたコイル３０と、筒状部材の内部空間に配置されたマグネット４０と、筒状部材１０の延在方向の両端部に設けられた一対のシート材５０とを備える。

筒状部材１０は、内部空間を有し、両端開口形である。筒状部材１０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１０は、図１において左右方向に延在している。

筒状部材１０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、反磁性体および反強磁性体を含む。非磁性体として、たと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。

筒状部材１０は、第１筒状体１１と、第１筒状体１１の両端に設けられる第２筒状体２１とを含む。第１筒状体１１は、一対のシート材５０によって、その両端長さが規定されている。第２筒状体２１は、シート材５０を挟んで第１筒状体１１の両端部にそれぞれ連結される。

上述のように、第１筒状体１１は、中空の棒状であるため、外周である第１外径側壁面１２と、内周である第１内径側壁面１３とを含む。第１外径側壁面１２の形状（外形状）および第１内径側壁面１３（内形状）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１０の外形状および内形状は、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１０の内径（中空形状の直径）は、後述するマグネット４０の外径よりもやや大きい。

第１内径側壁面１３は、第１領域１４と、第１領域１４の内径寸法より大きい第２領域１５とを有する。第１領域１４は中央部に位置し、第２領域１５は第１領域１４を挟むように位置する。第１領域１４と第２領域１５との間には段差が設けられる。また、これらの領域１４，１５内には、マグネット４０が配置される第１内部空間１７が設けられる。

第１筒状体１１の両端側には、外方に向かって突出し、シート材５０と第２筒状体２１を貫通する複数のピン１６が設けられていてもよい。また、第１筒状体１１は、第１内径側壁面１３の第２領域１５から第１外径側壁面１２に向かって貫通する空気孔１８が設けられてもよい。

第１筒状体１１の両端部には、第２筒状体２１が設けられる。第２筒状体２１は、筒状であるため、外周である第２外径側壁面２２と、内周である第２内径側壁面２３とを含む。第２外径側壁面２２は、第１外径側壁面１２と面一である。同様に、第２内径側壁面２３は、第１筒状体１１の第２領域１５と面一である。第２筒状体２１には、第１筒状体１１の複数のピン１６が貫通するピン穴部２４が設けられる。第２内径側壁面２３内には、第２内部空間２５が設けられる。第２内部空間２５は、第１筒状体１１の第１内部空間１７と異なり、マグネット４０は配置されない。第２内部空間２５は、シート材５０の撓み変形を許容するための空間である。

第２筒状体２１には、その外方側端部を閉塞する蓋部２６が設けられる。蓋部２６は、は、たとえばプラスチック、合成樹脂などの非磁性体で形成されている。本実施の形態では、蓋部２６はゴム板である。

この第１筒状体１１の第１外径側壁面１２には、コイル３０が巻回されている。このため、筒状部材１０は、コイル３０のボビンの役割も担う。本実施の形態のコイル３０は、筒状部材１０の中央部に設けられている。コイル３０は、たとえばソレノイドコイルである。

第１筒状体１１の第１内部空間１７内には、筒状部材１０の延在方向（図１における矢印Ａ２の左右方向）に沿って往復運動が可能な状態で、マグネット４０が設けられている。筒状部材１０の外周にコイル３０が配置されているので、マグネット４０はコイル３０の内部を往復運動する。マグネット４０の往復運動によってコイル３０が電圧を発生する。つまり、マグネット４０は、コイル３０の巻軸方向に沿って往復運動するので、コイル３０に交流電流が発生する。

マグネット４０は、たとえば柱体、球体などである。なお、球体および柱体とは、外形が球体および柱体を意味し、内部が空洞であるものを含む。また、柱体は、円柱体、角柱体、ディスク状などを含み、本実施の形態では円柱体である。マグネット４０が球体である場合は、複数設けられることが好ましい。

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、たと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。

筒状部材１０の第１筒状体１１の両端部には一対のシート材５０が設けられる。一対のシート材５０は、第１筒状体１１の開口を閉塞している。シート材５０は、筒状部材１０の延在方向に沿って弾性的に撓み変形可能である。シート材５０は、非磁性体であり、たと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。本実施の形態では、シート材５０は、板状のゴムまたはエラストマーであり、たとえばオゾン劣化等を考慮して、シリコンゴム等の合成ゴムであることが好ましい。

シート材５０は、マグネット４０の外形の大きさによって異なるが、撓み変形容易の観点から、薄い方が好ましく、その厚みは、たとえば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。０．１ｍｍ未満であると、成形性が悪く、１ｍｍまたは０．６ｍｍを超えると、撓み変形しにくくなる。また、シート材５０の硬度は、たとえばデュロメータＡ硬度で２０°以上７０°以下であり、４０°以上６０°以下であることが好ましい。６０°または７０°を超えると、成形性が悪く、２０°未満または４０°未満であると、粘着力が高くなる。

図１，図２を参照して、シート材５０の外形は、たとえば平面視略円形状である。具体的には、シート材５０は、筒状部材１０の延在方向の両端部に固定された外縁部５１と、筒状部材１０の内部空間１７，２５に面する中央部５２とを含む。外縁部５１は、リング形状のリング部である。また、中央部５２は、リング部５１の中央に位置し、リング部５１から間隔をあけて設けられる中心部５３と、複数設けられ、リング部５１と中心部５３とを連結するリブ部５４とを有する。これにより、外縁部５１と中心部５３との間には、平面視台形形状の６つの貫通穴５６が設けられる。複数の貫通穴５６およびリブ部５４が設けられることで、シート材５０は、撓みやすくなる。

外縁部５１には、シート材５０の外周に沿って複数の穴部５５が設けられていてもよい。第１筒状体１１の外端部に設けられるピン１６が穴部５５を貫通し、第２筒状体２１の内端部に設けられるピン穴部２４に係合することで、シート材５０は、第１筒状体１１と第２筒状体２１の間に固定される。具体的には、シート材５０は、第１筒状体１１の第２領域１５に固定される。これにより、マグネット４０が往復運動してシート材５０が左右方向に撓む場合であっても、第１筒状体１１の第１内径側壁面１３が邪魔にならず、シート材５０の撓み変形を容易に行うことが可能となる。

また、シート材５０が撓み変形するため、マグネット４０の往復運動を効率よく行うことができる。そのため、従来の振動ダイナモ装置よりも第１筒状体１１の長手方向の長さを短くしたとしても、十分な発電効率を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態の振動ダイナモ装置１は、たとえばチャイム装置、パソコンを操作するためのワイヤレスマウス、ライト付き杖、ランドセルライトなど振動により発電することができる装置に用いられる。以下において、振動ダイナモ装置１を例示的にチャイム装置１００に用いた場合の回路について説明する。

図３は、本実施の形態の振動ダイナモ装置１をチャイム装置１００に用いた場合の等価回路図である。図３を参照して、チャイム装置１００は、上述の振動ダイナモ装置１と、整流回路６１と、充電回路６２と、音発生装置６３と、スイッチ６４とを備えている。

整流回路６１は、コイル３０（図１）の一端に設けられ、コイル３０に発生した交流電流を整流する。充電回路６２は、整流回路６１により変換された直流電流を充電する。充電回路６２には、たとえば電気二重層コンデンサが用いられる。音発生装置６３は、電流が印加されたときに音を発するものであれば特に限定されず、たとえばブザー、鈴音、音楽などを用いることができる。

スイッチ６４は、ユーザにより操作され、音発生装置６３の導通／非導通を切り替える。スイッチがＯＦＦの状態で押ボタンを押圧した場合、振動ダイナモ装置１で発生した電流は充電回路６２に蓄えられる。そのため、充電回路６２が充電されていれば、振動ダイナモ装置１を動作させなくても、スイッチ６４をＯＮにすることで音発生装置６３を鳴らすことができる。

続いて、図１，図４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。以下の説明における左右方向は、紙面上の左右方向と一致するものとする。

振動ダイナモ装置１の筒状部材１０を保持して、筒状部材１０の延在方向、すなわち図１における矢印Ａ２に沿って左右方向に往復運動する。これにより、第１筒状体１１の第１内部空間１７において、マグネット４０が第１筒状体１１の延在方向に沿って往復運動する。

具体的には、図４（ａ）に示すように、筒状部材１０を左方向に振ると、図４（ｂ）に示すように、マグネット４０は、右側に移動して、右側に位置するシート材５０に当接する。これにより、マグネット４０の当接に伴って、シート材５０は右側に撓む。さらに、連続して筒状部材１０を右方向に振ると、図４（ｃ）に示すように、マグネット４０はコイル３０内を通過し、図４（ｄ）に示すように、マグネット４０は、左側に移動して、左側に位置するシート材５０に当接する。これにより、マグネット４０の当接に伴って、シート材５０は左側に撓む。さらに連続して筒状部材１０を右方向に振ると、図４（ｅ）に示すように、マグネット４０はコイル３０内を通過する。このように、図４（ｂ）〜図４（ｅ）の動作を繰り返す。

これにより、マグネット４０は、筒状部材１０の外周に配置されたコイル３０内を通過するような往復運動をすることになるので、マグネット４０から発生する磁束線がコイル３０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。マグネット４０がコイル３０内に出入りを繰り返すので、コイル３０には交流電流が発生する。

本実施の形態の振動ダイナモ装置１は、撓み変形可能なシート材５０が伸縮運動を繰り返すことでマグネット４０の往復運動を補助することになり、マグネット４０が効率よくコイル３０内を往復運動することができるため、発電効率を向上することができる。

なお、本実施の形態の振動ダイナモ装置１は、筒状部材１０を左右方向に延在させて左右方向に往復運動させるとして説明したが、筒状部材１０を上下方向に延在させて上下方向に往復運動させてもよい。

また、本実施の形態では、第２筒状体２１がシート材５０の外方側に設けられるとしたが、第２筒状体２１は設けられなくてもよく、たとえばネジなどの連結具によりシート材５０が第１筒状体１１の外方側端部に保持されていればよい。

実施の形態２では、振動ダイナモ装置１の他の構成例について説明する。以下に実施の形態１との相違点のみ詳細に説明する。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態１の振動ダイナモ装置１は、筒状部材１０が左右方向に延在していたが、上下方向に延在していてもよい。さらに、蓋部２６がゴム板で形成されていたが、本実施の形態の蓋部２６Ａは、反発マグネット２６ａを有していてもよい。また、その他の構成は、実施の形態１と同様の構成であってよい。なお、本実施の形態では、反発マグネット２６ａとの対比から、マグネット４０をメインマグネットと呼ぶこととする。

図５を参照して、本実施の形態の筒状部材１０は、図５において上下方向に延在している。蓋部２６Ａは、メインマグネット４０に対して磁気反発する反発マグネット２６ａと、反発マグネット２６ａの外方に位置する被覆部２６ｂとを有する。反発マグネット２６ａは、第１筒状体１１の上方端および他方端に一対設けられる。反発マグネット２６ａは、マグネットを含んでいれば特に限定されず、たと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い。

反発マグネット２６ａの磁気特性は、メインマグネット４０の磁気特性と異なることが好ましい。具体的には、反発マグネット２６ａの保磁力は、メインマグネット４０の保磁力よりも小さい。メインマグネット４０がＮｄ‐Ｆｅ‐Ｂ焼結磁石である場合、反発マグネット２６ａは、たとえばＮｄ‐Ｆｅ‐Ｂ樹脂磁石、Ｓｍ‐Ｃｏ樹脂磁石、Ｎｄ‐Ｆｅ‐Ｎ樹脂磁石などである。

反発マグネット２６ａに用いるＮｄ‐Ｆｅ‐Ｂ樹脂磁石、および、メインマグネット４０に用いるＮｄ‐Ｆｅ‐Ｂ焼結磁石の磁気特性を下記表１に記載する。なお、参考までに異方性フェライト磁石の磁気特性についても記載する。

表１に示すように、メインマグネット４０の保磁力は８６８ｋＡ／ｍ以上であり、反発マグネット２６ａの保磁力は４００〜４３２ｋＡ／ｍであり、メインマグネット４０の保磁力は反発マグネット２６ａの保磁力よりも大きい。反発マグネット２６ａの保磁力が大きすぎると、第１筒状体１１の長手方向の寸法を長くしなければならない。一方で、反発マグネット２６ａの保磁力が小さいと、メインマグネット４０の磁力で反発マグネット２６ａが磁化されてしまう。反発部材として異方性フェライト磁石（表１の参考マグネット）を用いた場合、異方性フェライト磁石の保磁力は２３０〜２７５ｋＡ／ｍであり、メインマグネット４０の保磁力よりもかなり小さいため、異方性フェライト磁石はメインマグネット４０の磁力で磁化されてしまい、メインマグネット４０が異方性フェライト磁石に吸着する。

筒状部材１０の上方端に配置された反発マグネット２６ａと、筒状部材１０の下方端に配置された反発マグネット２６ａとは、同じ部材である。反発マグネット２６ａは、第１内部空間１７内のメインマグネット４０と磁気反発するように極性が配されている。これにより、メインマグネット４０が反発マグネット２６ａと磁気反発するため、往復運動を効率よく行うことができ、発電効率を向上することができる。

また、本実施の形態の振動ダイナモ装置１Ａは、上下方向に配置されているため、メインマグネット４０が重力により下方に移動する。反発マグネット２６ａを設けることにより、メインマグネット４０は反発マグネット２６ａの磁気反発により浮遊状態で保持されるため、シート材５０Ｂが伸びた状態になることを防ぐことができる。

被覆部２６ｂは、反発マグネット２６ａの外方側を覆っている。被覆部２６ｂは、非磁性体であればよく、たとえば上述した実施の形態１と同様のゴム板であってもよい。

なお、本実施の形態の振動ダイナモ装置１Ａは、筒状部材１０を上下方向に延在させて左右方向に往復運動させるとして説明したが、筒状部材１０を左右方向に延在させて左右方向に往復運動させてもよい。

また、本実施の形態の振動ダイナモ装置１Ａは、反発マグネット２６ａを上方端および下方端に設けたが、少なくとも下方端にのみ設ければよい。

また、上記実施の形態１，２では、シート材５０を図２で示した形状にしたが、限定的ではない。たとえば図６，７に示すように、シート材５０Ｂ，５０Ｃの中央部５２Ｂ，５２Ｃの形状が異なっていてもよい。

図６を参照して、シート材５０Ｂの外縁部５１と中心部５３Ｂとの間に設けられる貫通穴５６Ｂの形状は、平面視略三角形状である。本変形例では、リブ部５４Ｂの太さ（貫通孔５６Ｂ間の距離）を広くすることができる。

また、図７を参照して、シート材５０Ｃの外縁部５１と中心部５３Ｃとの間に設けられる貫通穴５６Ｃの形状は、平面視略円形状である。貫通穴５６Ｃと穴部５５の形状および大きさは、略同一である。これにより、本変形例のシート材５０Ｃは、製造を容易にすることができる。

＜実施の形態３＞
上記実施の形態１，２では、振動ダイナモ装置１，１Ａの筒状部材１０を保持して、マグネット４０を往復運動させて発電させていたが、筒状部材１０の外部に配置されるスイッチ機構８を操作することにより、マグネット４０を自動的に往復運動させて発電させてもよい。

以下の実施の形態では、実施の形態１の振動ダイナモ装置１を用いるが、振動により発電させるものではないため、単にダイナモ装置と呼ぶ。なお、本実施の形態では、スイッチ機構８に用いる第２マグネット８３との対比から、マグネット４０を第１マグネットと呼ぶ。

図８，図９を参照して、実施の形態３のスイッチ機構付きダイナモ装置７は、ダイナモ装置１と、ダイナモ装置１の筒状部材１０の外部に配置されるスイッチ機構８とを備える。スイッチ機構８は、筒状部材１０に直接固定されていてもよいし、筒状部材１０とは異なる筒状部材１０近傍に設けられていてもよい。

スイッチ機構８は、たとえば押しボタンタイプである。スイッチ機構８は、筐体８０と、筐体８０内を移動可能に設けられる移動部８２と、移動部８２の先端に設けられる第２マグネット８３とを含む。スイッチ機構８は、その第２マグネット８３が第１マグネット４０と作用する位置に配置される。つまり、第２マグネット８３が、第１マグネット４０に対して吸引または反発する位置に配置される。

筐体８０は、筒状部材１０と同様の非磁性体で形成されている。筐体８０は、その幅方向一方端（紙面上の右側）が開放されており、幅方向他方端（紙面上の左側）が閉鎖されている。幅方向他方端には、バネ８１が配置されている。バネ８１は、筐体８０の内方（右側）に向かって付勢されている。

移動部８２は、棒状であり、筐体８０と同様の非磁性体で形成されている。移動部８２は、筐体８０内を左右方向に移動する。具体的には、移動部８２を左側へ押すと、移動部８２の左端がバネ８１に当たり、バネ８１の弾性により右側へ押し返される。移動部８２の左端には、第２マグネット８３が取り付けられている。

第２マグネット８３は、形状が限定されないが、たとえば柱体、球体などである。なお、球体および柱体とは、外形が球体および柱体を意味し、内部が空洞であるものを含む。また、柱体は、円柱体、角柱体、ディスク状などを含み、本実施の形態では円柱体である。第２マグネット８３は、第１マグネット４０と同様に、永久磁石である。また、第２マグネット８３の材料は特に限定されないが、第１マグネット４０と同様に、Ｎｄ‐Ｆｅ‐Ｂ焼結磁石を用いることが好ましい。第２マグネット８３は、往復運動する方向（軸方向）に着磁している。第１マグネット４０と第２マグネット８３は、同極が対向するように配置されている。

第２マグネット８３は、ダイナモ装置１の第１マグネット４０に対して作用し、第１位置（右側の位置：図９（ａ））と第２位置（左側の位置：図９（ｃ））との間を変位可能である。具体的には、移動部８２を左側に押すことで、第２マグネット８３は、右側の位置から左側の位置に移動し、バネ８１に当たって、バネ８１の付勢力により元の位置に押し戻される。

続いて、図９を参照して、本実施の形態のスイッチ機構付きダイナモ装置７の動作について説明する。

図９（ａ）に示すように、第１位置の移動部８２を左側に押すと、第１マグネット４０のＳ極と第２マグネット８３のＳ極が反発し、第１マグネット４０がさらに左側に移動する。図９（ｂ）に示すように、第１マグネット４０は、左側に位置するシート材５０に当接し、シート材５０は左側に撓む。さらに、連続して移動部８２を左側に押して第２位置にすると、第１マグネット４０は、コイル３０内を通過し、図９（ｃ）に示すように右側に移動する。

これにより、第１マグネット４０は、スイッチ機構８の第２マグネット８３に対して反発するため、スイッチ機構８を操作するだけで第１マグネット４０を高速で移動させることが可能となり、たとえばダイナモ装置１を手で振って振動等させずとも、発電効率を向上することができる。

なお、実施の形態３では、１つのスイッチ機構８に対して、１つのダイナモ装置１が設けられていた。しかし、図１０に示すように、１つのスイッチ機構８に対して、２つのダイナモ装置１が設けられてもよい。この場合、２つのダイナモ装置１は、スイッチ機構８の第２マグネット８３が第１マグネット４０に対して磁力的に作用する位置に設けられていればよい。これにより、ダイナモ装置１が２つ設けられているため、実施の形態３のスイッチ機構付きダイナモ装置７よりも大きな電力を発電することができる。なお、ダイナモ装置１は、２つに限らず、複数設けられていてもよい。

また、実施の形態３のスイッチ機構８は、押しボタンタイプであるとして説明したが、たとえば引っ張りタイプ、レバータイプなど様々なタイプのスイッチであってもよい。さらに、スイッチ機構８は、少なくとも第１マグネット４０に対して作用する第２マグネット８３が設けられていればよく、スイッチ機構８の構成は上記実施の形態に限定されない。また、第１マグネット４０は、第２マグネット８３の反発により移動すると説明したが、吸引により移動可能であってもよい。

さらに、実施の形態３のスイッチ機構付きダイナモ装置７，７Ａでは、ダイナモ装置１として実施の形態１で用いたものを使用したが、実施の形態２で用いたものを使用してもよい。また、ダイナモ装置１として実施の形態１で用いたものを使用する場合でも、蓋部２６に変えて反発マグネット２６ａにしてもよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本実施例では、撓み変形可能なシート材を用いることによる効果について調べた。

（本発明例）
本発明例の振動ダイナモ装置は、図１〜図３に示す実施の形態１と同様とした。具体的には、筒状部材１０については、外径が２０ｍｍ、内径が１１ｍｍ、長さは３２ｍｍであ
った。コイル３０はソレノイドコイルとし、コイル３０を構成する巻線の外径が０．１ｍｍ、その巻数（ターン数）が２６６０Ｔ、長さは１０ｍｍであった。マグネット４０は円柱体であり、直径が１０ｍｍ、厚み（延在方向に沿った長さ）が１４ｍｍであった。シート材５０は、シリコンゴムであり、デュロメータＡ硬度は５０°であり、厚みは０．４ｍｍであった。

（比較例）
比較例の振動ダイナモ装置は、本発明例の振動ダイナモ装置と同様であったが、シート材の構成において異なっていた。具体的には、比較例の振動ダイナモ装置は、本発明例の振動ダイナモ装置で用いたシート材を４枚重ねて、シート材全体の厚みを１．６ｍｍとし、第２内部空間２５を設けなかった。シート材を４枚重ねて、第２内部空間２５を設けないことで、シート材が撓み変形しないようにした。

（評価方法）
本発明例および比較例の振動ダイナモ装置において、出力電圧を評価した。本発明例および比較例の振動ダイナモ装置を１秒間に３往復させて、出力電圧をコイルに接続したデジタルテスターで測定した。なお、出力電圧を計測する前には、ダイオードブリッジで整流した。その結果を下記の表２に記載する。

（評価結果）
表２に示すように、シート材の厚さが０．４ｍｍであり、撓み変形可能な本発明例は、出力電圧が１．５〜１．６Ｖであった。これに対し、シート材の厚さが１．６ｍｍであり撓み変形しない比較例は、出力電圧が１．０〜１．１Ｖであった。したがって、撓み変形可能なシート材を用いることにより、出力電圧を大幅に向上できた。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１，１Ａ 振動ダイナモ装置（ダイナモ装置）、７，７Ａ スイッチ機構付きダイナモ装置、８ スイッチ機構、１０ 筒状部材、１１ 第１筒状体、１２ 第１外径側壁面、１３ 第１内径側壁面、１４ 第１領域、１５ 第２領域、１６ ピン、１７ 第１内部空間、１８ 空気孔、２１ 第２筒状体、２２ 第２外径側壁面、２３ 第２内径側壁面、２４ ピン穴部、２５ 第２内部空間、２６，２６Ａ 蓋部、２６ａ 反発マグネット、２６ｂ 被覆部、３０ コイル、４０ マグネット（メインマグネット、第１マグネット）、５０，５０Ｂ，５０Ｃ シート材、５１ 外縁部（リング部）、５２，５２Ｂ，５２Ｃ 中央部、５３，５３Ｂ，５３Ｃ 中心部、５４，５４Ｂ，５４Ｃ リブ部、５５ 穴部、５６，５６Ｂ，５６Ｃ 貫通穴、６１ 整流回路、６２ 充電回路、６３ 音発生装置、６４ スイッチ、８０ 筐体、８１ バネ、８２ 移動部、８３ 第２マグネット、１００ チャイム装置。

Claims (9)

1. 内部空間を有し、両端開口形の非磁性体の筒状部材と、
   前記筒状部材の外周に配置されたコイルと、
   前記筒状部材の内部空間に配置され、前記筒状部材の延在方向に沿って往復移動可能なマグネットと、
   前記筒状部材の延在方向の両端部に固定された外縁部と、前記筒状部材の内部空間に面する中央部とを含み、前記筒状部材の延在方向に沿って弾性的に撓み変形可能な一対のシート材とを備える、振動ダイナモ装置。
2. 前記内部空間を形成する前記筒状部材の内径側壁面は、第１内径寸法を有する第１領域と、前記第１内径寸法より大きい第２内径寸法を有し、前記第１領域を挟むように位置する第２領域とを含み、
   前記シート材は、前記第２領域に固定される、請求項１に記載の振動ダイナモ装置。
3. 前記筒状部材は、前記一対のシート材によって、その両端長さが規定される第１筒状体と、前記シート材を挟んで前記第１筒状体に連結される第２筒状体とを含む、請求項１または２に記載の振動ダイナモ装置。
4. 前記第２筒状体は、その外方側端部を閉塞する蓋部が設けられる、請求項３に記載の振動ダイナモ装置。
5. 前記シート材は、前記外縁部を構成するリング部と、前記中央部を構成する中心部およびリブ部とを含み、
   前記中心部は、前記リング部の中央に位置し、前記リング部から間隔をあけて設けられ、
   前記リブ部は、複数設けられ、前記リング部と前記中心部とを連結する、請求項１〜４のいずれかに記載の振動ダイナモ装置。
6. 前記マグネットは、円柱体である、請求項１〜５のいずれかに記載の振動ダイナモ装置。
7. 前記蓋部は、前記マグネットに対して互いに磁気反発する反発マグネットを有する、請求項４に記載の振動ダイナモ装置。
8. 内部空間を有し、両端開口形の非磁性体の筒状部材と、
   前記筒状部材の外周に配置されたコイルと、
   前記筒状部材の内部空間に配置され、前記筒状部材の延在方向に沿って往復移動可能な第１マグネットと、
   前記筒状部材の延在方向の両端部に固定された外縁部と、前記筒状部材の内部空間に面する中央部とを有し、前記筒状部材の延在方向に沿って弾性的に撓み変形可能な一対のシート材とを含むダイナモ装置と、
   前記第１マグネットに対して作用し、第１位置と第２位置との間を変位可能な第２マグネットを含み、前記筒状部材の外部に配置されるスイッチ機構とを備え、
   前記第２マグネットを前記第１位置から前記第２位置に変位させることに伴って、前記第１マグネットが前記筒状部材の延在方向に移動する、スイッチ機構付きダイナモ装置。
9. 前記ダイナモ装置は、前記スイッチ機構の第２マグネットが前記第１マグネットに対して作用する位置に複数設けられる、請求項８に記載のスイッチ機構付きダイナモ装置。

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