JP2022012054A - 発電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】新たな構造の発電デバイスを提供する。【解決手段】発電デバイス10は、駆動体12と、操作子4と、発電部6と、直動体8と、を備える。駆動体12は、回転する。操作子4は、駆動体12が回転する際に駆動体12から力を受け回転する。発電部6は、操作子4が回転する際に操作子4から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。直動体8は、駆動体12を押して駆動体12を回転させるように直線運動可能である。【選択図】図1
Description
本開示は一般に発電デバイスに関し、より詳細には、駆動体への操作に伴う運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電デバイスに関する。
特許文献1に記載の発電ユニット(発電デバイス)は、発電装置(発電部)と、回転体(操作子)と、駆動体と、第1のばねと、を備える。発電装置は、押圧部を有し、押圧部を押圧することにより電力を発生する。回転体は、支点を中心に回動することにより押圧部を押圧する。駆動体は、第1の位置から第2の位置に移動することにより回転体を回動させる。第1のばねは、駆動体を第2の位置から第1の位置に復帰させる。
本開示は、新たな構造の発電デバイスを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る発電デバイスは、駆動体と、操作子と、発電部と、直動体と、を備える。前記駆動体は、回転する。前記操作子は、前記駆動体が回転する際に前記駆動体から力を受け回転する。前記発電部は、前記操作子が回転する際に前記操作子から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。前記直動体は、前記駆動体を押して前記駆動体を回転させるように直線運動可能である。
本開示は、新たな構造の発電デバイスを提供できるという利点がある。
(実施形態)
以下、実施形態に係る発電デバイス10について、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の1つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
以下、実施形態に係る発電デバイス10について、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の1つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(1)概要
図1、図2に示すように、本実施形態の発電デバイス10は、駆動体12と、操作子4と、発電部6と、直動体8と、を備える。駆動体12は、回転する。操作子4は、駆動体12が回転する際に駆動体12から力を受け回転する。発電部6は、操作子4が回転する際に操作子4から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。直動体8は、駆動体12を押して駆動体12を回転させるように直線運動可能である。
図1、図2に示すように、本実施形態の発電デバイス10は、駆動体12と、操作子4と、発電部6と、直動体8と、を備える。駆動体12は、回転する。操作子4は、駆動体12が回転する際に駆動体12から力を受け回転する。発電部6は、操作子4が回転する際に操作子4から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。直動体8は、駆動体12を押して駆動体12を回転させるように直線運動可能である。
本開示によれば、新たな構造の発電デバイス10を提供できる。
また、この構造の発電デバイス10では、駆動体12及び操作子4の両方が回転し、駆動体12及び操作子4は、複式てこを構成する。そのため、駆動体12及び操作子4の寸法比を調整することで、発電部6が発電する(電気エネルギーを発生する)ために要する直動体8への操作荷重の大きさを容易に調整可能である。また、直動体8の直線運動が駆動体12及び操作子4の回転運動に変換されるように構成されているため、直動体8のスムーズな動作が可能となる。
ユーザは、発電デバイス10の直動体8を押す操作をする。このような操作の運動エネルギーが、発電部6により電気エネルギーに変換される。発電デバイス10は、好ましくは、発電部6で発生する電気エネルギーを用いて信号を出力する信号処理回路11を更に備える。信号処理回路11から信号を受信する受信装置は、信号処理回路11が出力する信号を処理することで、直動体8を押す操作がされたか否かを監視できる。
発電デバイス10は、例えば、受信装置と共に用いられ、ホテル、レストラン、公共施設及び会議室等の施設又は設備の予約状況及び使用状況(入退室等)を管理する目的で使用される。また、発電デバイス10は、例えば、受信装置と共に用いられ、工場等の施設において、生産ライン等の設備の正常と異常とを管理するために用いられる。また、発電デバイス10は、例えば、照明器具、電子水栓、自動ドア及び電子錠等において、操作が行われる入力装置として用いられる。
(2)基本構成
本実施形態に係る発電デバイス10は、図1に示すように、駆動体12と、操作子4と、発電部6と、直動体8と、を備える。発電デバイス10は、固定部材2と、可動部材3と、ばね部材7と、ボディ9と、復帰ばね13と、操作カバー100と、を更に備える。可動部材3は、永久磁石5を有する。
本実施形態に係る発電デバイス10は、図1に示すように、駆動体12と、操作子4と、発電部6と、直動体8と、を備える。発電デバイス10は、固定部材2と、可動部材3と、ばね部材7と、ボディ9と、復帰ばね13と、操作カバー100と、を更に備える。可動部材3は、永久磁石5を有する。
以下、特に断りがない限り、直動体8の直線運動の方向を上下方向とし、直動体8が押されて移動するときの方向を下方向、下方向とは反対方向を上方向と規定する。また、上下方向と直交する方向であってボディ9の短手方向を前後方向と規定する。また、上下方向及び前後方向の両方と直交する方向、すなわちボディ9の長手方向を左右方向と規定する。つまり、図1等において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」の矢印で示す通りに上、下、前、後、左、右の各方向を規定する。ただし、これらの方向は発電デバイス10の使用方向を規定する趣旨ではない。また、図面中の各方向を示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。
また、以下では、操作子4及び駆動体12の回転方向について、「時計回り」及び「反時計回り」と言うときは、図1、図2のように、前から見た「時計回り」及び「反時計回り」を指す。
また、直動体8が直線運動するとは、直動体8が厳密に直線上を運動することに限定されず、誤差の範囲内で直線からずれる動きがあってもよい。
操作カバー100は、直動体8を覆っている。操作カバー100は、直動体8の上に配置されている。操作カバー100が下に押されることで、操作カバー100に押された直動体8が下に直線運動する。すると、直動体8は、駆動体12を押して駆動体12を回転させる。このときの駆動体12の回転方向は、時計回りである。より詳細には、直動体8が駆動体12を押すことで、駆動体12の状態が第1状態(図1に示す状態)から第2状態(図2に示す状態)へと変化するように駆動体12が回転する。このような駆動体12の回転に伴い、駆動体12は操作子4に力を加え、操作子4を第1操作位置(図1に示す位置)から第2操作位置(図2に示す位置)へと回転させる。このときの操作子4の回転方向は、時計回りである。
可動部材3は、固定部材2に対して、左右方向に沿って移動する。可動部材3は、第1位置(図1に示す位置)と、第2位置(図2に示す位置)との間で移動する。第1位置は、第2位置に対して右側の位置であり、第2位置は、第1位置に対して左側の位置である。操作子4は、固定部材2に対して、回転可能に構成されている。固定部材2に対して操作子4が左右方向に沿って移動することを伴うことなく、可動部材3は、固定部材2に対して左右方向に沿って移動する。
永久磁石5は、可動部材3を第1位置に保持する吸着力を発生する。発電部6は、可動部材3の移動に連動して移動する可動子61(図5参照)を有し、可動子61の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。ばね部材7は、可動部材3に保持され、操作子4からの力を可動部材3に伝達する。
上述した構成の発電デバイス10の動作について簡単に説明する。可動部材3が第1位置にある状態(図1参照)では、永久磁石5の吸着力によって可動部材3は第1位置に保持されている。この状態で、例えば駆動体12の状態が第1状態(図1に示す状態)から第2状態(図2に示す状態)へと変化するように駆動体12が時計回りに回転することで、操作子4が操作されて操作子4が時計回りに回転する。すると、操作子4と可動部材3とに挟まれているばね部材7が圧縮される。このとき、ばね部材7が変形することによってばね部材7にはエネルギーが蓄積され、ばね部材7は復元力を発生する。ばね部材7の復元力が永久磁石5の吸着力を超えると、永久磁石5による可動部材3の保持状態が解除され、ばね部材7の復元力により、可動部材3が第1位置から第2位置に移動する。
したがって、本実施形態に係る発電デバイス10では、駆動体12の回転に伴って、操作子4が回転し、操作子4の回転に伴って、可動部材3が第1位置と第2位置との間を移動する。さらに、発電部6において、可動部材3の移動に連動して可動子61が移動し、可動子61の運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。そして、発電デバイス10は、いわゆる速動機構を適用しており、可動部材3はばね部材7の復元力を利用して移動するため、操作子4の回転速度に関わらず可動部材3は比較的高速に移動する。これにより、発電デバイス10では、比較的、可動部材3の移動速度が安定するため、安定した発電量が得られる。
本実施形態の駆動体12は、第1の回転角と第2の回転角との間で回転する。第1の回転角は、駆動体12の状態が上述の第1状態(図1に示す状態)のときの回転角であり、第2の回転角は、駆動体12の状態が上述の第2状態(図2に示す状態)のときの回転角である。発電デバイス10は、復帰構造を更に備える。復帰構造は、駆動体12の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる。
本実施形態の発電デバイス10は、復帰構造の少なくとも一部として、磁石(永久磁石5)を備える。発電部6は、永久磁石5の磁力により、操作子4が回転する際に操作子4から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。また、復帰構造は、永久磁石5の磁力により、駆動体12の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる。つまり、永久磁石5は、可動部材3に保持された後述のコア62を吸引及び吸着し可動部材3を第1位置に保持する磁気的な吸引力(吸着力)を発生するので、この吸引力により、可動部材3が第2位置から第1位置に移動する。すると、可動部材3の移動に伴って、可動部材3からばね部材7を介して操作子4に力が加えられる。これにより、操作子4は反時計回りに回転し、駆動体12を押し上げて駆動体12を反時計回りに回転させるので、駆動体12の回転角が第2の回転角から第1の回転角に復帰する。
また、復帰構造は、可動子61(ヨーク)を更に有する。可動子61は、永久磁石5により着磁され、コア62を吸引及び吸着する。
さらに、本実施形態の復帰構造は、復帰ばね13を更に有する。復帰ばね13は、駆動体12の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる向きの力を発生させる。復帰ばね13の力が作用する対象は、駆動体12である。より詳細には、復帰ばね13は、駆動体12が時計回りに回転するとき圧縮され、その後、復元力により、駆動体12を反時計回りに回転させる力を駆動体12に加える。これにより、操作子4が駆動体12を押し上げるのに要する力が軽減されるので、より確実に、操作子4の回転角が第2の回転角から第1の回転角に復帰することが可能となる。
(3)詳細
(3-1)ボディ
図3、図4に示すように、ボディ9の形状は、直方体状である。ボディ9において、左右方向の長さは、前後方向及び上下方向の長さよりも長い。
(3-1)ボディ
図3、図4に示すように、ボディ9の形状は、直方体状である。ボディ9において、左右方向の長さは、前後方向及び上下方向の長さよりも長い。
ボディ9は、第1ボディ91と、第2ボディ92と、を有している。第1ボディ91の形状は、下面が開口した箱状である。第2ボディ92の形状は、長方形状の板状である。第2ボディ92は、第1ボディ91の下面の開口を塞ぐように第1ボディ91に取り付けられている。第1ボディ91と第2ボディ92との間の空間は、駆動体12、操作子4、発電部6及び直動体8等を収容する収容空間である。すなわち、ボディ9は、収容空間を有している。
第1ボディ91は、外郭部910と、複数(図4では3つ)のボス部911と、2つの軸受912と、2つの規制部913と、を有している。
外郭部910は、第1ボディ91の外面を含む部位であり、下面が開口した箱状に形成されている。外郭部910は、複数(図3では2つ)の操作孔9101を有している。複数の操作孔9101は、外郭部910の上面に形成されている。複数の操作孔9101は、左右方向に互いに間隔をあけて設けられている。より詳細には、操作孔9101は、外郭部910のうち左右方向の中心に対して左右にそれぞれ設けられている。複数の操作孔9101は、直動体8の後述の複数の操作用部位81と一対一で対応している。各操作孔9101には、対応する操作用部位81(突起)が挿入されている。
複数のボス部911は、外郭部910の内面のうち、下面から突出している。各ボス部911の形状は、円筒状である。各ボス部911には、第1ボディ91と第2ボディ92とを連結するねじが挿入される。
2つの軸受912は、外郭部910の内面のうち、下面から突出している。前後方向から見て、2つの軸受912の各々の形状は、逆U字状である。2つの軸受912は、前後方向において互いに対向している。2つの軸受912は、駆動体12を回転可能に支持する。
2つの規制部913は、外郭部910の内面のうち、下面から突出している。2つの規制部913の各々の形状は、前後方向に厚さを有する板状である。2つの規制部913は、前後方向において互いに対向している。2つの規制部913の間には、駆動体12が配置される。2つの規制部913は、駆動体12が前後方向に移動することを規制する。
また、外郭部910は、複数(図1では2つ)の引掛溝914を有している。引掛溝914は、外郭部910の左側面及び右側面にそれぞれ設けられている。引掛溝914には、操作カバー100の後述の規制突起102が挿入される。
第2ボディ92は、その上面に、凹所920を有している。凹所920には、固定部材2が配置されている。また、第2ボディ92は、複数(図3では3つ)の結合孔921を有している。各結合孔921には、第1ボディ91と第2ボディ92とを連結するねじが挿入される。
(3-2)直動体
直動体8は、第1ボディ91と第2ボディ92との間に配置されている。直動体8は、箱状部80と、複数(図3では2つ)の操作用部位81と、2つ(図1、図4では1つのみを図示)の規制リブ82と、複数(図4では2つ)の包囲部83と、複数(図4では2つ)の内壁部84と、を有している。
直動体8は、第1ボディ91と第2ボディ92との間に配置されている。直動体8は、箱状部80と、複数(図3では2つ)の操作用部位81と、2つ(図1、図4では1つのみを図示)の規制リブ82と、複数(図4では2つ)の包囲部83と、複数(図4では2つ)の内壁部84と、を有している。
箱状部80は、下面が開口した箱状に形成されている。左右方向から見た箱状部80の形状は、台形状である。箱状部80は、直動体8の体積の大部分を占めている。駆動体12の回転軸の方向(前後方向)と直交し、かつ、直動体8の直線運動の方向(上下方向)と直交する方向(左右方向)における直動体8の長さL1は、駆動体12の回転軸の方向における直動体8の長さL2よりも長い。
箱状部80は、その上面に、複数(図3では3つ)の第1貫通孔801を有している。複数の第1貫通孔801には、第1ボディ91の複数のボス部911が挿入される。ただし、各第1貫通孔801の直径は、各ボス部911の直径よりも大きい。直動体8は、第1ボディ91及び第2ボディ92に固定されることなく、第1ボディ91と第2ボディ92との間に配置されている。直動体8は、第1ボディ91及び第2ボディ92に対して上下方向に移動(直線運動)可能である。
箱状部80は、第1ボディ91の2つの軸受912が通される2つの第2貫通孔802と、第1ボディ91の複数の規制部913が通される複数(図3では2つ)の第3貫通孔803と、を更に有している。
複数の操作用部位81の各々の形状は、円筒状である。複数の操作用部位81は、箱状部80の上面から突出している。複数の操作用部位81は、左右方向に互いに間隔をあけて設けられている。より詳細には、複数の操作用部位81は、箱状部80のうち左右方向の中心に対して左右にそれぞれ設けられている。複数の操作用部位81は、第1ボディ91の複数の操作孔9101と一対一で対応している。各操作用部位81は、対応する操作孔9101に挿入されている。これにより、各操作用部位81は、ボディ9の外部に露出している。
直動体8の操作用部位81は、直動体8に直線運動をさせるためになされる押し操作を受け付ける。つまり、操作用部位81は、操作カバー100から力を受ける部位である。なお、操作カバー100を介さずに、操作用部位81に直接、押し操作がされてもよい。
2つの規制リブ82は、箱状部80の内面から突出している。2つの規制リブ82は、前後方向において互いに対向している。2つの規制リブ82は、駆動体12と接触し、駆動体12の右端が上向きに移動することを規制する。
2つの包囲部83(規制構造)は、直動体8の移動方向を、直動体8の直線運動の方向(上下方向)に制限する。包囲部83は、箱状部80の左端と右端とにそれぞれ設けられている。2つの包囲部83は、第1ボディ91の3つのボス部911のうち2つと一対一で対応している。上下方向から見て、各包囲部83の形状は、対応するボス部911を包囲する円弧状である。直動体8の移動方向は、各包囲部83の内側を対応するボス部911が通るような移動方向、すなわち、上下方向に制限され、左右方向及び前後方向への移動は抑制される。
また、2つの包囲部83は、箱状部80の3つの第1貫通孔801のうち2つの第1貫通孔801と一対一で対応する。各包囲部83は、対応する第1貫通孔801を囲んでいる。
2つの内壁部84は、第1ボディ91の2つの規制部913と一対一で対応している。上下方向から見て、各内壁部84は、対応する規制部913に隣り合っている。各内壁部84は、上下方向に長さを有している。
(3-3)操作カバー
操作カバー100は、カバー本体101と、複数(図1では2つ)の規制突起102と、複数(図4では2つ)の結合突起103と、を有している。
操作カバー100は、カバー本体101と、複数(図1では2つ)の規制突起102と、複数(図4では2つ)の結合突起103と、を有している。
カバー本体101の形状は、下面が開口した直方体状である。複数の規制突起102は、カバー本体101の内面から突出している。より詳細には、規制突起102は、カバー本体101の内面のうち右側面と左側面とにそれぞれ設けられている。複数の規制突起102は、第1ボディ91の複数の引掛溝914と一対一で対応している。各規制突起102は、対応する引掛溝914に挿入されている。
複数の結合突起103は、カバー本体101の内面のうち、下面から突出している。各結合突起103の形状は、円柱状である。複数の結合突起103は、直動体8の複数の操作用部位81と一対一で対応している。各操作用部位81の形状は円筒状であり、各結合突起103は、対応する操作用部位81に挿入されている。これにより、操作カバー100と直動体8とが結合されている。操作カバー100と直動体8とは、一体的に移動する。つまり、操作カバー100が上下に移動するのと同時に、直動体8が同様に、上下に移動する。
直動体8に直線運動をさせるために、操作カバー100の上面のうち、いずれの部位が押されてもよい。操作カバー100を押す力は、複数の操作用部位81から直動体8に伝達される。操作カバー100を押す力は、複数の操作用部位81が設けられた複数の部位に分散して直動体8に伝達されるので、力が一部の部位に偏って伝達される可能性を低減できる。
図1に示すように、操作カバー100が押される前の状態では、操作カバー100の下面とボディ9とが離れている。図2に示すように、操作カバー100が押された後の状態では、操作カバー100の下面とボディ9の上面とが接触している。
(3-4)駆動体
駆動体12は、第1部位121と、第2部位122と、2つの接触片123と、2つの軸部124と、を有している。
駆動体12は、第1部位121と、第2部位122と、2つの接触片123と、2つの軸部124と、を有している。
第1部位121及び第2部位の形状は、板状である。第1部位121及び第2部位122の厚さ方向は、上下方向に沿っている。第1部位121及び第2部位122は、一体的につながっている。第1部位121は、第2部位122の左に位置する。
第1部位121は、操作子4と接触する部位である。より詳細には、第1部位121の下面が、操作子4と接触する。第1部位121の下面は、第2部位122の下面よりも下に突出している。
第2部位122は、その下面に、凹部1220を有している。さらに、凹部1220の底面には、第1ボディ91のボス部911が通される貫通孔1221が形成されている。
第1ボディ91の2つの軸受912は、直動体8の2つの第2貫通孔802を通って直動体8の下まで延びて配置されており、2つの軸受912には、2つの軸部124が支持されている。上方への2つの軸部124の移動は、2つの軸部124の上面と接触している2つの軸受912によって規制される。下方への2つの軸部124の移動は、2つの軸部124の下面と接触している、固定部材2の後述の第1ケース21によって規制される。
第1部位121の前後から、2つの軸部124が突出している。2つの軸部124の各々の中心を通り前後方向に延びる直線が、駆動体12の回転軸である。駆動体12の回転軸は、駆動体12の左端付近に設けられている。駆動体12は、回転軸を中心に、ボディ9に対して回転する。より詳細には、駆動体12は、第1状態と、第1状態と比較して第2部位122が下に位置する第2状態との間で回転する。第1状態では、第1部位121及び第2部位122が左右方向に並んでいる。直動体8が下向きに移動して駆動体12を下向きに押すことで、駆動体12の状態が第1状態から第2状態へ変化するように、駆動体12が時計回りに回転する。
第2部位122の前後から、2つの接触片123が突出している。2つの接触片123は、駆動体12の右端付近に設けられている。直動体8の2つの規制リブ82は、2つの接触片123の上方に配置されている。
図1に示すように、直動体8が押される前の状態では、直動体8の上面と第1ボディ91の下面とが接触しており、直動体8の上向きの移動が規制される。また、駆動体12の右端が上向きに移動しようとする際に、2つの規制リブ82が2つの接触片123に接触することで、駆動体12の移動が規制される。
直動体8が押されて下向きに移動する際に、2つの規制リブ82から2つの接触片123に下向きの力がかかり、駆動体12の状態が第1状態から第2状態へ変化するように、駆動体12が時計回りに回転する。
図2に示すように、直動体8が押された後の状態では、直動体8の上面と第1ボディ91の下面とが離れている。また、復帰構造(永久磁石5、可動子61及び復帰ばね13)で生じる力により、駆動体12の右端が上向きに移動しようとすると、2つの規制リブ82が2つの接触片123に接触した状態で、駆動体12が直動体8を押し上げる。これにより、直動体8の位置は、直動体8が押される前の状態における位置に戻る。
(3-5)復帰ばね
復帰ばね13は、圧縮ばねである。より詳細には、復帰ばね13は、圧縮コイルばねである。復帰ばね13の伸縮方向は、上下方向に沿っている。復帰ばね13は、第1ボディ91のボス部911を囲むように配置されている。
復帰ばね13は、圧縮ばねである。より詳細には、復帰ばね13は、圧縮コイルばねである。復帰ばね13の伸縮方向は、上下方向に沿っている。復帰ばね13は、第1ボディ91のボス部911を囲むように配置されている。
復帰ばね13の上端のばね座は、駆動体12の凹部1220に収容されている。復帰ばね13の下端のばね座は、第2ボディ92に接触している。駆動体12の状態が第1状態(図1に示す状態)から第2状態(図2に示す状態)へと変化するように駆動体12が回転するとき、駆動体12は、復帰ばね13を圧縮させる。この際に圧縮ばね13が受けて蓄えたエネルギー(弾性エネルギー)が解放されることで、復帰ばね13は、駆動体12に、駆動体12の状態を第2状態から第1状態に戻す力を加える。
(3-6)固定部材
図1、図5に示すように、固定部材2の形状は、左右方向に細長い直方体状である。固定部材2は、内部に可動部材3、操作子4、及びばね部材7等を収納可能な筐体を構成する。
図1、図5に示すように、固定部材2の形状は、左右方向に細長い直方体状である。固定部材2は、内部に可動部材3、操作子4、及びばね部材7等を収納可能な筐体を構成する。
固定部材2は、合成樹脂製である。固定部材2は、第1ケース21と、第2ケース22と、を有する。第1ケース21は、下面に開口部を有する箱状に形成されている。
第1ケース21の上面には、左右方向に並ぶ一対の貫通孔213が形成されている。一対の貫通孔213の各々は、前後方向に長い長円状に開口し、かつ第1ケース21を上下方向に貫通する孔である。一対の貫通孔213は、操作子4を第1ケース21の上面から露出させるための孔である。
第1ケース21には収納凹所211が形成されている。収納凹所211は、第1ケース21の上面において、一対の貫通孔213の左方に形成されている。収納凹所211の底面には上下方向に貫通する第1接続孔214及び第2接続孔215が形成されている。
第1ケース21の左右方向の両端面からは、固定部材2をボディ9に取り付けるための一対の取付片212がそれぞれ突出している。すなわち、固定部材2は、一対の取付片212においてねじ止めによりボディ9に取り付けられる。より詳細には、第1ボディ91と第2ボディ92とを連結するねじが、取付片212に形成された孔にも通されることで、固定部材2がボディ9に取り付けられる。
第2ケース22は、矩形板状であって、第1ケース21の開口部を塞ぐように第1ケース21に接合される。このように、第1ケース21と第2ケース22とは、上下方向に組み合わされて接合されることにより、固定部材2を構成する。
第1ケース21と第2ケース22との接合は、例えば、レーザ溶着によって実現される。これにより、発電デバイス10では、第1ケース21と第2ケース22との接合箇所から、第1ケース21と第2ケース22とで囲まれた空間内に、水等が浸入することを抑制できる。
第2ケース22の上面には、左右方向に沿って延びる一対のガイド溝221が形成されている。ガイド溝221の底面(上面)は平坦面である。第2ケース22の上面には、操作子4を支持するための一対の支持壁222が形成されている。一対の支持壁222は、前後方向に対向している。さらに、第2ケース22の上面には、一対のリブ223が形成されている。一対のリブ223は、前後方向に対向している。
(3-7)可動部材
可動部材3は、左右方向に沿って直進移動可能な状態で固定部材2に保持されている。可動部材3は、第1位置(図1に示す位置)と、第2位置(図2に示す位置)との間で移動する。第2位置は第1位置から左方にずれた位置であり、第1位置は第2位置から右方にずれた位置である。つまり、可動部材3の可動範囲における右端位置が第1位置、左端位置が第2位置である。そのため、左右方向において、「第1位置側」というのは「右側」を意味し、「第2位置側」というのは「左側」を意味する。
可動部材3は、左右方向に沿って直進移動可能な状態で固定部材2に保持されている。可動部材3は、第1位置(図1に示す位置)と、第2位置(図2に示す位置)との間で移動する。第2位置は第1位置から左方にずれた位置であり、第1位置は第2位置から右方にずれた位置である。つまり、可動部材3の可動範囲における右端位置が第1位置、左端位置が第2位置である。そのため、左右方向において、「第1位置側」というのは「右側」を意味し、「第2位置側」というのは「左側」を意味する。
可動部材3は、第1ケース21と第2ケース22とに囲まれた空間内に収納されている。可動部材3は、第1ブロック301と、第2ブロック302と、を有する。第1ブロック301は、ばね部材7を保持する。第1ブロック301及び第2ブロック302は、第1ブロック301が第2ブロック302に対して右側となるように、左右方向に並べて配置されている。第1ブロック301の前後方向の両側に、一対の支持壁222の各々が配置されている。第2ブロック302の前後方向の両側に、一対のリブ223の各々が配置されている。本実施形態では、可動部材3は合成樹脂製であって、第1ブロック301と第2ブロック302とは一体に形成されている。
可動部材3は、第1ケース21と第2ケース22との間に挟まれることにより、固定部材2に対する上下方向への移動が規制される。可動部材3の下面には、左右方向に沿って延びる一対のガイド突起が形成されている。一対のガイド突起は、第2ケース22の一対のガイド溝221に嵌合する。嵌合した状態で、一対のガイド溝221に対して、一対のガイド突起は、左右方向に移動し得る。可動部材3の一対のガイド突起が、固定部材2の一対のガイド溝221に嵌合されることによって、固定部材2に対する可動部材3の前後方向への移動が規制される。これにより、可動部材3は、固定部材2に対して左右方向にのみ移動可能となる。
第1ブロック301は、第1開口部33を有し、平面視で左右方向に長い矩形枠状である。第1開口部33には、ばね部材7が収納される。第1ブロック301の上面における第1開口部33の右方には、第1凹所34が形成されている。第1ブロック301の上面における第1開口部33の左方には、第2凹所35が形成されている。第1ブロック301における第1開口部33と第1凹所34との間には、2つの第1保持部31が設けられている。第1ブロック301における第1開口部33と第2凹所35との間には、2つの第2保持部32が設けられている。つまり、可動部材3は、2つの第1保持部31及び2つの第2保持部32を有している。第1保持部31及び第2保持部32は、左右方向に離隔している。第1保持部31は、第2保持部32に対して第1位置側(右側)に位置している。第2保持部32は、第1保持部31に対して第2位置側(左側)に位置している。可動部材3は、第1保持部31と第2保持部32との間にばね部材7を挟んでばね部材7を保持する。
第2ブロック302は、第2開口部36を有し、平面視で左右方向に長い矩形枠状である。
(3-8)操作子
操作子4は、左右方向に離隔した第1ボタン401及び第2ボタン402を有する。第1ボタン401は第1ケース21の一対の貫通孔213のうち右側の貫通孔213から突出し、第2ボタン402は一対の貫通孔213のうち左側の貫通孔213から突出する。操作子4は、第1操作位置(図1に示す位置)と第2操作位置(図2に示す位置)との間で回転可能な状態で固定部材2に保持されている。本実施形態では、操作子4は合成樹脂製であって、第1ボタン401と第2ボタン402とは一体に形成されている。
操作子4は、左右方向に離隔した第1ボタン401及び第2ボタン402を有する。第1ボタン401は第1ケース21の一対の貫通孔213のうち右側の貫通孔213から突出し、第2ボタン402は一対の貫通孔213のうち左側の貫通孔213から突出する。操作子4は、第1操作位置(図1に示す位置)と第2操作位置(図2に示す位置)との間で回転可能な状態で固定部材2に保持されている。本実施形態では、操作子4は合成樹脂製であって、第1ボタン401と第2ボタン402とは一体に形成されている。
第1ボタン401及び第2ボタン402の各々は、操作方向に沿って押し込み可能である。ここでいう「操作方向」は、可動部材3の移動方向である左右方向と交差する方向である。操作方向は、下方向に沿っている。
本実施形態では、第2ボタン402は使用されない。第1ボタン401は、駆動体12の第1部位121により押される。すなわち、操作子4は、駆動体12と接触する接触部(第1ボタン401)を有している。
操作子4が第1操作位置にある状態では、第1ボタン401が第2ボタン402よりも相対的に上方に位置するように、操作子4は第1ケース21の上面に対して右上がりに傾いている。この状態で、第1ボタン401が下方に押されると、操作子4は回転軸を中心にして回転し、第2操作位置に移動する。このとき、第1ボタン401は下方に移動し、第2ボタン402は上方に移動する。
一方、操作子4が第2操作位置にある状態では、第2ボタン402が第1ボタン401よりも相対的に上方に位置するように、操作子4は第1ケース21の上面に対して左上がりに傾いている。この状態で、可動部材3からばね部材7を介して操作子4に力が加えられると、操作子4は回転軸を中心にして回転し、第1操作位置に移動する。このとき、第2ボタン402は下方に移動し、第1ボタン401は上方に移動する。要するに、操作子4は、回転軸を中心に双方向に回転することにより、第1操作位置と第2操作位置との間でシーソー動作する。
操作子4は、第1操作位置と第2操作位置との間で、回転軸を中心にして回転可能な状態で、固定部材2に保持されている。そして、第1ボタン401が押されると操作子4は時計回りに回転する。操作子4の反時計回りの回転は、復帰構造(永久磁石5、可動子61及び復帰ばね13)により実現される。
操作子4は、平面視で矩形板状のレバー本体403と、円柱状に形成された一対の軸部43と、を更に有する。第1ボタン401及び第2ボタン402は、レバー本体403の上面における左右方向の両端部からそれぞれ上方に突出している。一対の軸部43は、レバー本体403の左右方向の中央部において、レバー本体403の前後方向の両端面からそれぞれ突出している。一対の軸部43の各々の中心を通り前後方向に延びる直線が、操作子4の回転軸である。操作子4は、一対の軸部43が第2ケース22の一対の支持壁222上に載せ置かれた状態で、第1ケース21にて上方から挟まれるようにして、固定部材2に対して回転可能に保持される。前後方向への一対の軸部43の移動は、第1ケース21の内周面に形成されている一対の軸受部によって規制される。
操作子4は、第1押圧部41及び第2押圧部42を有している。第1押圧部41及び第2押圧部42は、左右方向に離隔している。第1押圧部41は、第2押圧部42に対して第1位置側(右側)に位置している。第2押圧部42は、第1押圧部41に対して第2位置側(左側)に位置している。
第1押圧部41及び第2押圧部42は、レバー本体403の下面における左右方向の両端部からそれぞれ下方に突出している。第1押圧部41は、第1ブロック301の第1凹所34に配置され、第2押圧部42は、第1ブロック301の第2凹所35に配置される。第1押圧部41及び第2押圧部42は、左右方向においてばね部材7の両側に配置される。
このような構成により、可動部材3が第1位置(図1に示す位置)にある状態では、ばね部材7は、第1押圧部41と第2保持部32との間に挟まれる。可動部材3が第2位置(図2に示す位置)にある状態では、ばね部材7は、第2押圧部42と第1保持部31との間に挟まれる。そのため、操作子4が第1操作位置から第2操作位置に移動(回転)するとき、第1押圧部41が第2保持部32に近づき、かつ第2押圧部42が第1保持部31から離れる向きに移動する。このとき、ばね部材7は第1押圧部41及び第2保持部32にて圧縮される。また、操作子4が第2操作位置から第1操作位置に移動(回転)するとき、第2押圧部42が第1保持部31に近づき、かつ第1押圧部41が第2保持部32から離れる向きに移動する。このとき、ばね部材7は第2押圧部42及び第1保持部31にて圧縮される。
したがって、操作子4が時計回りに回転すると、操作子4からの力がばね部材7を介して可動部材3に伝達され、可動部材3は第1位置から第2位置に移動する。可動部材3が第2位置から第1位置に移動すると、可動部材3からの力がばね部材7を介して操作子4に伝達され、操作子4は反時計回りに回転する。
図1に示すように、駆動体12の状態が第1状態のとき、駆動体12の少なくとも一部は、操作子4のうち駆動体12と接触する接触部(第1ボタン401)を基準として、右方に位置する。さらに、駆動体12の回転軸と操作子4の回転軸とは、上下方向に並んでいる。そのため、第1ボタン401が直接押される場合と比較して、駆動体12を押すことで、てこの原理により、小さい力で操作子4を第1操作位置から第2操作位置に移動(回転)させられる。
より詳細には、左右方向において、駆動体12の回転軸から駆動体12の一端(第2部位122の右端)までの間の距離は、操作子4の回転軸から第1ボタン401までの間の距離よりも長い。そのため、第1ボタン401が直接押される場合と比較して、駆動体12の一端付近の部位を押すことで、てこの原理により、小さい力で操作子4を第1操作位置から第2操作位置に移動(回転)させられる。
更に詳細には、駆動体12の回転軸は駆動体12の左端付近に設けられ、駆動体12のうち、直動体8により押される部位である2つの接触片123は、駆動体12の右端付近に設けられている。そのため、小さい力で操作子4を第1操作位置から第2操作位置に移動(回転)させられる。
(3-9)ばね部材
ばね部材7は、操作子4からの力を可動部材3に伝達するための部材であって、可動部材3の第1ブロック301に保持されている。つまり、操作子4が回転すると、ばね部材7は操作子4からの力を受けて変形し(圧縮され)、これによりばね部材7には弾性エネルギーが蓄えられる。ばね部材7は、このように操作子4からの力を受けて蓄えたエネルギー(弾性エネルギー)を、可動部材3に向けて解放することにより、操作子4からの力を可動部材3に伝達する。
ばね部材7は、操作子4からの力を可動部材3に伝達するための部材であって、可動部材3の第1ブロック301に保持されている。つまり、操作子4が回転すると、ばね部材7は操作子4からの力を受けて変形し(圧縮され)、これによりばね部材7には弾性エネルギーが蓄えられる。ばね部材7は、このように操作子4からの力を受けて蓄えたエネルギー(弾性エネルギー)を、可動部材3に向けて解放することにより、操作子4からの力を可動部材3に伝達する。
ばね部材7は、弾性を有する板材、例えば、ステンレス(SUS)等の金属板にて構成されている。つまり、本実施形態では、ばね部材7は板ばねである。ばね部材7は、左右方向の両端部にそれぞれ第1端部71及び第2端部72を2つずつ有している。2つの第1端部71はばね部材7の右端部に、2つの第2端部72はばね部材7の左端部に設けられている。ばね部材7は、第1端部71と第2端部72との間に、ばね部材7の厚み方向(上下方向)に凸となるように湾曲した湾曲部73を、更に有している。ここでは、湾曲部73は、正面視で下方に向けて凸となるように湾曲した形状である。本実施形態では、第1端部71及び第2端部72は、それぞれ正面視が左右方向の両側に向けて凸となる湾曲状を成すように、下方に向けてカール曲げ加工されている。これにより、ばね部材7は、正面視が略「Ω」字状となる。
2つの第1端部71は、2つの第1保持部31と一対一で対応しており、各第1端部71は、対応する第1保持部31と対向している。2つの第2端部72は、2つの第2保持部32と一対一で対応しており、各第2端部72は、対応する第2保持部32と対向している。
(3-10)カバー
発電デバイス10は、カバー23を更に備えている。カバー23は、合成樹脂製である。カバー23は、第1ケース21の収納凹所211の開口面を塞ぐように第1ケース21に接合される。カバー23と第1ケース21との接合は、例えば、レーザ溶着によって実現される。これにより、カバー23と第1ケース21との接合箇所から、収納凹所211内に、水等が浸入することを抑制できる。
発電デバイス10は、カバー23を更に備えている。カバー23は、合成樹脂製である。カバー23は、第1ケース21の収納凹所211の開口面を塞ぐように第1ケース21に接合される。カバー23と第1ケース21との接合は、例えば、レーザ溶着によって実現される。これにより、カバー23と第1ケース21との接合箇所から、収納凹所211内に、水等が浸入することを抑制できる。
(3-11)防水ゴム
発電デバイス10は、防水ゴム25を更に備えている。防水ゴム25は、第1ケース21の上面における一対の貫通孔213の周辺に固定されている。防水ゴム25は、可撓性を有するゴムである。防水ゴム25には、操作子4の第1ボタン401及び第2ボタン402を通すための孔が形成されている。防水ゴム25は、一対の貫通孔213の各々の周縁と、第1ボタン401及び第2ボタン402との隙間を埋めることができる。これにより、一対の貫通孔213からの水等の浸入が抑制可能である。
発電デバイス10は、防水ゴム25を更に備えている。防水ゴム25は、第1ケース21の上面における一対の貫通孔213の周辺に固定されている。防水ゴム25は、可撓性を有するゴムである。防水ゴム25には、操作子4の第1ボタン401及び第2ボタン402を通すための孔が形成されている。防水ゴム25は、一対の貫通孔213の各々の周縁と、第1ボタン401及び第2ボタン402との隙間を埋めることができる。これにより、一対の貫通孔213からの水等の浸入が抑制可能である。
(3-12)発電部
発電部6は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部6は、可動部材3の移動に連動して移動する可動子61を有する。可動子61は、可動部材3の第2ブロック302に保持される。発電部6は、可動子61の他、コア62と、コア62に装着されたコイル63と、を有する。コイル63は、可動部材3の第2ブロック302の第2開口部36に収納される。本実施形態では、発電部6は、コイルボビン64及び一対の接続端子65を更に有する。
発電部6は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部6は、可動部材3の移動に連動して移動する可動子61を有する。可動子61は、可動部材3の第2ブロック302に保持される。発電部6は、可動子61の他、コア62と、コア62に装着されたコイル63と、を有する。コイル63は、可動部材3の第2ブロック302の第2開口部36に収納される。本実施形態では、発電部6は、コイルボビン64及び一対の接続端子65を更に有する。
コイルボビン64は合成樹脂製である。コイルボビン64に巻き付けられた導線によってコイル63が構成されている。コア62は、例えば珪素鋼板等の磁性材料にて構成されている。コア62は、コイルボビン64を前後方向に貫通した状態で、コイルボビン64及びコイル63と一体化されている。一対の接続端子65は、導電性を有する金属板からなる。一対の接続端子65は、コイルボビン64に保持されており、コイル63を構成する導線の両端に対してそれぞれ電気的に接続されている。
コア62は、固定部材2に固定される。ここでは、コア62は、前後方向の両端部が第2ケース22の一対のリブ223上に載せ置かれた状態で、第1ケース21にて上方から押さえ付けられるようにして、固定部材2に固定される。前後方向へのコア62の移動は、第1ケース21の内周面に形成されている一対の規制リブによって規制される。
コア62とコイル63とにより、電磁石E1が形成されている。つまり、発電部6は、電磁石E1を有し、電磁石E1は、コア62とコイル63とを含む。
可動子61は、第2ブロック302の上面における第2開口部36の左側に固定される。可動子61は、例えば、第2ブロック302の上面から突出した結合部を用いてスナップフィット構造により、第2ブロック302に対して固定される。
可動子61は、前後方向において一対の第1ヨーク611a、611bに分割されている。一対の第1ヨーク611a、611bは、いずれも、例えば珪素鋼板等の磁性材料にて構成されている。
可動子61は可動部材3に保持されており、これにより可動子61が可動部材3の移動に連動して移動する。可動部材3が移動することで、固定部材2に固定されているコア62に対して可動子61が相対的に移動する。ここで、可動部材3が移動するとき、可動部材3の第2開口部36内をコイル63が可動部材3に対して相対的に移動することになるため、可動部材3とコイル63との干渉は回避される。可動子61が移動すると、コア62の前後方向の両端部に対して、可動子61が接触及び離隔する。
具体的には、可動部材3が第1位置にある状態(図1参照)では、コア62に対して可動子61が接触する。このとき、コア62の前端部に対して第1ヨーク611aが接触し、コア62の後端部に対して第1ヨーク611bが接触する。
一方、可動部材3が第2位置にある状態(図2参照)では、コア62と可動子61とは離隔する。
(3-13)永久磁石
上述の通り、可動部材3は、永久磁石5(磁石)を有する。発電部6は、電磁石E1を有する。電磁石E1は、永久磁石5(磁石)が吸着する吸着部位を含む。本実施形態では、コア62が吸着部位に相当する。永久磁石5は、可動子61(ヨーク)を介して、コア62に吸着する。
上述の通り、可動部材3は、永久磁石5(磁石)を有する。発電部6は、電磁石E1を有する。電磁石E1は、永久磁石5(磁石)が吸着する吸着部位を含む。本実施形態では、コア62が吸着部位に相当する。永久磁石5は、可動子61(ヨーク)を介して、コア62に吸着する。
発電部6は、操作子4から受ける運動エネルギーにより、可動部材3を電磁石E1に対して所定方向(左右方向)に相対移動させ、電磁石E1と永久磁石5(磁石)との間の電磁誘導により電気エネルギーを発生させる。図5に示すように、可動部材3は、可動部材3のうち所定方向(左右方向)の先端である第1端T1の側と、所定方向とは反対方向の先端である第2端T2の側と、を有する。ここで、第1端T1は可動部材3の左端であり、第2端T2は可動部材3の右端である。
吸着部位(コア62)から見て、可動部材3は、第1端T1の側と、第2端T2の側と、のうち、第1端T1の側にのみ、永久磁石5(磁石)を有する。言い換えると、可動部材3は、吸着部位(コア62)に対して右側と左側とのうち、左側にのみ、永久磁石5(磁石)を有する。よって、可動部材3が第1位置にある状態(図1参照)では、永久磁石5(磁石)が吸着部位(コア62)に吸着する。一方で、可動部材3が第2位置にある状態(図2参照)では、永久磁石5(磁石)は、可動部材3を第1位置へ移動させる向きの力(吸引力)を吸着部位(コア62)に対して発生させる。
永久磁石5は、可動子61に固定される。永久磁石5は、矩形板状に形成されている。永久磁石5は、一対の第1ヨーク611a、611b間に挟まれた状態で、可動子61に固定されている。永久磁石5は、前面がN極、後面がS極となるように磁極性が設定されている。そのため、第1ヨーク611aはN極に着磁され、第1ヨーク611bはS極に着磁される。
上述のように構成される発電部6は、可動子61の移動に伴って、コア62を通る磁束の大きさが変化することにより、コイル63から電力を発生する。
すなわち、可動部材3が第1位置にある状態では、コア62に可動子61が接触するので、第1ヨーク611a、コア62、及び第1ヨーク611bにより、永久磁石5の生じる磁束を通す磁路が形成される。
一方、可動部材3が第1位置から第2位置に移動すると、可動部材3に連動して可動子61も移動する。そして、可動部材3が第2位置にある状態では、可動子61がコア62から離れているので、永久磁石5の生じる磁束を通す磁路が形成されない。これにより、コア62を通る磁束の大きさは、可動部材3が第1位置にあるときと比較して小さくなる。要するに、発電部6は、可動部材3の移動に伴ってコイル63中の磁場が変化することにより、コイル63に誘導電流が流れる、電磁誘導によって発電を行う。
また、本実施形態では、永久磁石5は、上述のようにコア62を通る磁束の大きさを変化させる機能だけでなく、可動部材3を第1位置に保持する吸着力を発生する機能を有している。
つまり、可動部材3が第1位置にある状態では、コア62に可動子61が接触するので、永久磁石5の生じる磁束によってコア62に可動子61が吸着され、可動部材3が第1位置に保持される。ばね部材7から可動部材3に伝達する力が、永久磁石5の吸着力を超えることで、可動部材3が移動する。
一方、可動部材3が第2位置にある状態では、永久磁石5の生じる磁束によって、コア62と永久磁石5との間に吸引力が発生する。操作カバー100が押されていると、この力により、可動部材3が第2位置に保持される。操作カバー100が押されていない状態では、可動部材3を第2位置に保持する力が生じていないので、永久磁石5の生じる磁束によって、コア62に可動子61が吸引され、可動部材3が第2位置から第1位置へ移動する。
(3-14)信号処理回路
信号処理回路11は、第1ケース21の収納凹所211に収納される。信号処理回路11は、プリント基板111と、アンテナ112と、種々の電子部品と、を有する。種々の電子部品は、プリント基板111に実装される。電子部品は、例えば、電源回路、制御回路、メモリ、及び送信回路等を構成する。アンテナ112は、プリント基板111の上面に実装されている。プリント基板111の下面には、発電部6、及び後述のグランド配線113(図5参照)を電気的に接続するための接続パッドが設けられている。信号処理回路11は、第1ケース21の第1接続孔214を通して、発電部6の一対の接続端子65と電気的に接続される。
信号処理回路11は、第1ケース21の収納凹所211に収納される。信号処理回路11は、プリント基板111と、アンテナ112と、種々の電子部品と、を有する。種々の電子部品は、プリント基板111に実装される。電子部品は、例えば、電源回路、制御回路、メモリ、及び送信回路等を構成する。アンテナ112は、プリント基板111の上面に実装されている。プリント基板111の下面には、発電部6、及び後述のグランド配線113(図5参照)を電気的に接続するための接続パッドが設けられている。信号処理回路11は、第1ケース21の第1接続孔214を通して、発電部6の一対の接続端子65と電気的に接続される。
信号処理回路11は、発電部6で発生した電力(電気エネルギー)を電源として用いて動作する。さらに、信号処理回路11は、発電部6で発生する電力を電気信号として用い、この電気信号に応じて検知情報を生成する。信号処理回路11は、生成した検知情報を含む信号を、電波を伝送媒体とする無線通信によって、アンテナ112から受信装置に送信する。信号処理回路11の通信方式は、例えばWiFi(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)、特定小電力無線等である。特定小電力無線は、免許及び登録を必要としない小電力無線であって、例えば日本国においては、420MHz帯又は920MHz帯の電波を使用する小電力無線である。
発電デバイス10では、可動部材3の移動に伴って、発電部6で電力が発生する。可動部材3が第1位置から第2位置に移動するときと、可動部材3が第2位置から第1位置に移動するときとでは、発電部6から出力される電気信号が異なる(例えば極性が異なる)。つまり、操作カバー100が押されたときと、操作カバー100を押す力が除去され復帰構造(永久磁石5、可動子61及び復帰ばね13)により可動部材3が移動するときとでは、発電部6から出力される電気信号が異なる(例えば極性が異なる)。信号処理回路11は、発電部6から出力される電気信号に基づいて、可動部材3の移動の向きに応じた検知情報を生成し、受信装置に送信する。
(3-15)グランド配線
図5に示すように、発電デバイス10は、グランド配線113を更に備えている。グランド配線113は、導電性を有する金属板からなる。グランド配線113は、第1ケース21と第2ケース22との間の空間内において、可動部材3と干渉しないように、第1ケース21の内周面に沿って第1ブロック301の周囲に配置される。グランド配線113は、第1ケース21の第2接続孔215を通して、信号処理回路11の回路グランド(基準電位点)に電気的に接続される。
図5に示すように、発電デバイス10は、グランド配線113を更に備えている。グランド配線113は、導電性を有する金属板からなる。グランド配線113は、第1ケース21と第2ケース22との間の空間内において、可動部材3と干渉しないように、第1ケース21の内周面に沿って第1ブロック301の周囲に配置される。グランド配線113は、第1ケース21の第2接続孔215を通して、信号処理回路11の回路グランド(基準電位点)に電気的に接続される。
(4)動作
以下、本実施形態に係る発電デバイス10の動作について、説明する。
以下、本実施形態に係る発電デバイス10の動作について、説明する。
まず、操作カバー100が押されて駆動体12の状態が第1状態(図1参照)から第2状態(図2参照)へと変化し(つまり、駆動体12が時計回りに回転し)、これに伴い、操作子4が第1操作位置から第2操作位置に移動(回転)して、可動部材3が第1位置から第2位置に移動するときの発電デバイス10の動作について、説明する。
可動部材3が第1位置にある場合において、操作子4が駆動体12により操作されていない状態では、操作子4は第1操作位置に位置する。この状態では、ばね部材7は、左右方向において第1押圧部41と第2保持部32との間に挟まれている。ばね部材7の第1端部71には第1押圧部41が対向し、ばね部材7の第2端部72には第2保持部32が対向する。
この状態で、駆動体12の時計回りの回転に伴い第1ボタン401が押されると、操作子4は回転軸を中心に、時計回りに回転する。操作子4の第1押圧部41は、ばね部材7の第1端部71を左方に変位させる。このとき、可動部材3は、永久磁石5の生じる吸着力によって、第1位置に保持されているため、第2保持部32は移動しない。したがって、左右方向においては、第1押圧部41が第2保持部32に近づくことになり、ばね部材7の第1端部71及び第2端部72間の間隔が狭くなって、湾曲部73が曲率半径を小さくするように変形する。そのため、ばね部材7が圧縮されることにより、ばね部材7に弾性エネルギーが蓄積され、ばね部材7には復元力が発生する。
この状態で、第1ボタン401が継続的に押されると、操作子4は回転軸を中心に、時計回りに更に回転する。これにより、操作子4の第1押圧部41は、ばね部材7の第1端部71を更に左方に変位させる。第1端部71の変位量が大きくなると、ばね部材7の変形量も大きくなるので、ばね部材7に蓄積される弾性エネルギーが徐々に大きくなる。そして、ばね部材7の復元力が永久磁石5の吸着力を超えると、永久磁石5による可動部材3の保持状態が解除され、ばね部材7の弾性エネルギーが解放される。このとき、ばね部材7の第2端部72が第2保持部32を押すことにより、ばね部材7の復元力が可動部材3を左方に勢いよく移動させる。その結果、可動部材3は、可動範囲の終端位置である第2位置(図2に示す位置)まで、比較的高速に移動する。可動部材3が第1位置から第2位置に移動すると、可動部材3に保持されている可動子61の運動エネルギーが発電部6にて電気エネルギーに変換される。
次に、可動部材3が第2位置から第1位置に移動するときの発電デバイス10の動作について、説明する。
可動部材3が第2位置にある場合は、操作子4は第2操作位置に位置する。この状態では、ばね部材7は、左右方向において第2押圧部42と第1保持部31との間に挟まれている。ばね部材7の第2端部72には第2押圧部42が対向し、ばね部材7の第1端部71には第1保持部31が対向する。
この状態で、操作カバー100が押されていない状態では、永久磁石5及び可動子61とコア62との間の吸引力により、可動部材3が第2位置から第1位置へ移動(復帰)する。可動部材3が第2位置から第1位置に移動すると、可動部材3に保持されている可動子61の運動エネルギーが発電部6にて電気エネルギーに変換される。また、可動部材3から操作子4に伝達される力により、操作子4は回転軸を中心に、反時計回りに回転する。すると、駆動体12が操作子4から力を受け、反時計回りに回転する。さらに、直動体8が駆動体12から力を受け、上向きに移動する。このとき、直動体8と結合された操作カバー100も一緒に上向きに移動する。これにより、発電デバイス10は、操作カバー100が押される前の状態に戻る。
(実施形態の変形例)
以下、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。
以下、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。
発電デバイス10は、復帰ばね13を備えていなくてもよい。すなわち、直動体8は、復帰ばね13の復元力を用いずに、永久磁石5の磁力により、押し操作がされる前の位置に復帰するように構成されていてもよい。発電デバイス10が復帰ばね13を備えていない場合、直動体8を押す操作に要する力を低減させることができる。また、実施形態のように発電デバイス10が復帰ばね13を備えている場合であっても、永久磁石5の磁力により直動体8を復帰させる構造を発電デバイス10が備えていない場合と比較して、ばね定数の小さい復帰ばね13を採用できる。そのため、直動体8を押す操作に要する力を低減させることができる。
駆動体12は、駆動体12の状態が第1状態から第2状態へと変化するときと、第2状態から第1状態へと変化するときとの両方で、操作子4に接触して操作子4を回転させてもよい。
永久磁石5は、第2ブロック302の上面における第2開口部36の左右方向の両側に配置されていてもよい。また、可動子61は、第2ブロック302の上面における第2開口部36の左右方向の両側に可動片を有していてもよい。第2開口部36の左側に設けられた第1永久磁石及び第1可動片は、可動部材3を第1位置に保持する吸着力を発生し、第2開口部36の右側に設けられた第2永久磁石及び第2可動片は、可動部材3を第2位置に保持する吸着力を発生する。つまり、直動体8(操作カバー100)を押す力が除去されても直動体8の位置が押されたときの位置に維持される、オルタネイトスイッチのような機能を発電デバイス10により実現してもよい。また、直動体8(操作カバー100)の位置が直動体8の押し込み後の位置であるとき、直動体8を更に押すと直動体8が初期位置に戻るように発電デバイス10が構成されていてもよい。
操作カバー100(カバー本体101)の形状は、直方体状に限らず、例えば、半円筒状であってもよい。より詳細には、半円筒の曲面部分が上となるように操作カバー100が配置され、曲面部分が押されることで、操作カバー100を介して直動体8が押されるように構成されていてもよい。
発電デバイス10は、操作カバー100を備えていなくてもよい。操作カバー100を介さずに、操作用部位81に直接、直動体8を押す操作がされてもよい。
復帰ばね13が力(復元力)を加える対象は、駆動体12に限定されず、例えば、直動体8、操作子4又は可動部材3であってもよい。
電磁石E1は、コア62を含まない空芯コイルであってもよい。
(まとめ)
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る発電デバイス(10)は、駆動体(12)と、操作子(4)と、発電部(6)と、直動体(8)と、を備える。駆動体(12)は、回転する。操作子(4)は、駆動体(12)が回転する際に駆動体(12)から力を受け回転する。発電部(6)は、操作子(4)が回転する際に操作子(4)から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。直動体(8)は、駆動体(12)を押して駆動体(12)を回転させるように直線運動可能である。
上記の構成によれば、新たな構造の発電デバイス(10)を提供することができる。
また、第2の態様に係る発電デバイス(10)では、第1の態様において、駆動体(12)は、第1の回転角と第2の回転角との間で回転する。発電デバイス(10)は、復帰構造(永久磁石5、可動子61及び復帰ばね13)を更に備える。復帰構造は、駆動体(12)の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる。
上記の構成によれば、駆動体(12)の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる操作を省略できる。
また、第3の態様に係る発電デバイス(10)は、第2の態様において、復帰構造の少なくとも一部として、磁石(永久磁石5)を更に備える。発電部(6)は、磁石の磁力により、操作子(4)が回転する際に操作子(4)から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。復帰構造は、磁石の磁力により、駆動体(12)の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる。
上記の構成によれば、磁石(永久磁石5)を、発電のための構成と復帰構造とに兼用できる。
また、第4の態様に係る発電デバイス(10)は、第3の態様において、可動部材(3)を備える。可動部材(3)は、磁石(永久磁石5)を有する。発電部(6)は、電磁石(E1)を有する。電磁石(E1)は、磁石が吸着する吸着部位(コア62)を含む。発電部(6)は、操作子(4)から受ける運動エネルギーにより、可動部材(3)を電磁石(E1)に対して所定方向に相対移動させ、電磁石(E1)と磁石との間の電磁誘導により電気エネルギーを発生させる。吸着部位から見て、可動部材(3)は、可動部材(3)のうち所定方向の先端である第1端(T1)の側と、所定方向とは反対方向の先端である第2端(T2)の側と、のうち、第1端(T1)の側にのみ、磁石を有する。
上記の構成によれば、第2端(T2)の側にも磁石(永久磁石5)が有る場合と比較して、磁石の個数を低減できる。
また、第5の態様に係る発電デバイス(10)では、第2~4の態様のいずれか1つにおいて、復帰構造は、復帰ばね(13)を有する。復帰ばね(13)は、駆動体(12)の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる向きの力を発生させる。
上記の構成によれば、駆動体(12)の回転角を第2の回転角から第1の回転角に復帰させる操作を省略できる。
また、第6の態様に係る発電デバイス(10)では、第1~5の態様のいずれか1つにおいて、駆動体(12)の回転軸の方向と直交し、かつ、直動体(8)の直線運動の方向と直交する方向における直動体(8)の長さ(L1)は、駆動体(12)の回転軸の方向における直動体(8)の長さ(L2)よりも長い。
上記の構成によれば、直動体(8)の長さ(L1)に対応して、長さ(L1)方向における駆動体(12)の長さを比較的長く設計できる。
また、第7の態様に係る発電デバイス(10)は、第1~6の態様のいずれか1つにおいて、規制構造(包囲部83)を更に備える。規制構造は、直動体(8)の移動方向を直線運動の方向に制限する。
上記の構成によれば、直動体(8)に対する操作の方向がずれても、直動体(8)を適切に(すなわち、上下方向に)移動させられる。
また、第8の態様に係る発電デバイス(10)では、第1~7の態様のいずれか1つにおいて、直動体(8)は、操作用部位(81)を複数有する。操作用部位(81)は、直動体(8)に直線運動をさせるためになされる押し操作を受け付ける。
上記の構成によれば、直動体(8)が操作用部位(81)を1つのみ有する場合と比較して、発電デバイス(10)の利便性が高まる。
また、第9の態様に係る発電デバイス(10)は、第1~8の態様のいずれか1つにおいて、信号処理回路(11)を更に備える。信号処理回路(11)は、発電部(6)で発生する電気エネルギーを用いて信号を出力する。
上記の構成によれば、駆動体(12)の回転に応じて信号を出力できる。
第1の態様以外の構成については、発電デバイス(10)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
3 可動部材
4 操作子
5 永久磁石(磁石;復帰構造)
6 発電部
8 直動体
10 発電デバイス
11 信号処理回路
12 駆動体
13 復帰ばね(復帰構造)
61 可動子(復帰構造)
62 コア(吸着部位)
81 操作用部位
83 包囲部(規制構造)
E1 電磁石
L1、L2 長さ
T1 第1端
T2 第2端
4 操作子
5 永久磁石(磁石;復帰構造)
6 発電部
8 直動体
10 発電デバイス
11 信号処理回路
12 駆動体
13 復帰ばね(復帰構造)
61 可動子(復帰構造)
62 コア(吸着部位)
81 操作用部位
83 包囲部(規制構造)
E1 電磁石
L1、L2 長さ
T1 第1端
T2 第2端
Claims (9)
- 回転する駆動体と、
前記駆動体が回転する際に前記駆動体から力を受け回転する操作子と、
前記操作子が回転する際に前記操作子から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、
前記駆動体を押して前記駆動体を回転させるように直線運動可能な直動体と、を備える、
発電デバイス。 - 前記駆動体は、第1の回転角と第2の回転角との間で回転し、
前記駆動体の回転角を前記第2の回転角から前記第1の回転角に復帰させる復帰構造を更に備える、
請求項1に記載の発電デバイス。 - 前記復帰構造の少なくとも一部として、磁石を更に備え、
前記発電部は、前記磁石の磁力により、前記操作子が回転する際に前記操作子から受ける運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、
前記復帰構造は、前記磁石の磁力により、前記駆動体の前記回転角を前記第2の回転角から前記第1の回転角に復帰させる、
請求項2に記載の発電デバイス。 - 前記磁石を有する可動部材を備え、
前記発電部は、前記磁石が吸着する吸着部位を含む電磁石を有し、前記操作子から受ける運動エネルギーにより、前記可動部材を前記電磁石に対して所定方向に相対移動させ、前記電磁石と前記磁石との間の電磁誘導により電気エネルギーを発生させ、
前記吸着部位から見て、前記可動部材は、前記可動部材のうち前記所定方向の先端である第1端の側と、前記所定方向とは反対方向の先端である第2端の側と、のうち、前記第1端の側にのみ、前記磁石を有する、
請求項3に記載の発電デバイス。 - 前記復帰構造は、前記駆動体の前記回転角を前記第2の回転角から前記第1の回転角に復帰させる向きの力を発生させる復帰ばねを有する、
請求項2~4のいずれか一項に記載の発電デバイス。 - 前記駆動体の回転軸の方向と直交し、かつ、前記直動体の前記直線運動の方向と直交する方向における前記直動体の長さは、前記駆動体の前記回転軸の方向における前記直動体の長さよりも長い、
請求項1~5のいずれか一項に記載の発電デバイス。 - 前記直動体の移動方向を前記直線運動の方向に制限する規制構造を更に備える、
請求項1~6のいずれか一項に記載の発電デバイス。 - 前記直動体は、前記直動体に前記直線運動をさせるためになされる押し操作を受け付ける操作用部位を複数有する、
請求項1~7のいずれか一項に記載の発電デバイス。 - 前記発電部で発生する電気エネルギーを用いて信号を出力する信号処理回路を更に備える、
請求項1~8のいずれか一項に記載の発電デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020113587A JP2022012054A (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 発電デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020113587A JP2022012054A (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 発電デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022012054A true JP2022012054A (ja) | 2022-01-17 |
Family
ID=80148473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020113587A Pending JP2022012054A (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 発電デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022012054A (ja) |
-
2020
- 2020-06-30 JP JP2020113587A patent/JP2022012054A/ja active Pending
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