JP2022108607A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率の向上を図る。【解決手段】発電装置Ａ１は、第１振動体１０と、第１発電体１２と、可動部２と、振動体ストッパ４Ａと、ボディ３０と、コア３１と、コイル３２とを備える。可動部２は、第１振動体１０の端部とコア３１を磁気吸引力によって吸着した状態で下方向に移動する。可動部２が下方向に移動することで、第１振動体１０の端部が振動体ストッパ４Ａに接触する。第１振動体１０の端部が振動体ストッパ４Ａに接触している状態から可動部２が更に下方向へと移動することで、第１振動体１０の端部及びコア３１から可動部２が離れる。第１振動体１０の端部及びコア３１から可動部２が離れたときに、コイル３２に誘導起電力を生じさせる。【選択図】 図１

Description

本開示は、発電装置に関し、より詳細には、いわゆる環境発電（エナジーハーベスティング）を行う発電装置に関する。

従来例として、特許文献１記載の発電装置を例示する。特許文献１記載の発電装置は、弾性変形して機械的に振動する振動体と、圧電素子を含み、振動体の振動エネルギを電気エネルギに変換する発電部と、振動体の端部に接離可能に吸着する磁石と、磁石を振動方向に移動させる可動部とを備えている。

振動体は、一端が固定された片持ち梁状の磁性体と、磁性体の自由端に設けられたおもりとを有している。発電部は、磁性体の上面及び下面に設けられた圧電素子を有している。可動部は、軸の回りに回転可能であり、かつ、ばねによって一方向に弾性付勢されている。

しかして、外力を受けて可動部が回転すると磁石に吸引された振動体が撓み、やがて振動体の復帰力（弾性力）が磁石の吸引力を上回ると、振動体が磁石から離れて振動を開始する。そして、振動体が振動を開始することにより、発電部が発電する。また、可動部は、外力を受けなくなるとばねの復帰力によって元の位置に戻る。

ここで、環境発電の方式には、上述した圧電方式の他に、コイルに鎖交する磁束を変化させることでコイルに誘導起電力を発生させる方式（電磁誘導方式）がある。また、複数の異なる方式（例えば、圧電方式と電磁誘導方式など）の環境発電を組み合わせた発電装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１８－１７０８４４号公報 特開２０１２－１９１７８６号公報

ところで、複数の方式の環境発電を組み合わせる場合、それぞれの方式の環境発電による発電の期間がばらついてしまうと、発電効率が低下してしまう。

本開示の目的は、発電効率の向上を図ることができる発電装置を提供することである。

本開示の一態様に係る発電装置は、第１振動体と、第１発電体と、可動部と、第１ストッパと、ボディと、コアと、コイルとを備える。前記第１振動体は、端部が上下方向に振動可能である。前記第１発電体は、前記第１振動体に設けられ、前記第１振動体の振動エネルギを電気エネルギに変換する。前記可動部は、前記第１振動体の前記端部と接触し、磁気吸引力によって前記第１振動体の前記端部を下方向に移動させる。前記第１ストッパは、前記第１振動体の前記端部の下方向への移動を規制する。前記ボディは、磁性体で形成され、前記第１振動体を支える。前記コアは、磁性体で形成され、前記第１振動体よりも下方に位置し、前記ボディから突出する。前記コイルは、前記コアに巻回されている。前記コアは、前記ボディに対して上下方向に移動可能に支持される。前記可動部は、前記第１振動体の前記端部と前記コアを磁気吸引力によって吸着した状態で下方向に移動する。前記第１振動体の端部は、前記可動部の下方向への移動に追従して下方向へ撓んで前記第１ストッパに接触する。前記第１振動体の前記端部が前記第１ストッパに接触している状態から前記可動部が更に下方向へと移動することで、前記第１振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れる。前記第１振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れたときに、前記コイルに誘導起電力を生じさせる。

本開示の発電装置は、発電効率の向上を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の実施形態に係る発電装置の正面図である。 図２は、同上の発電装置の分解斜視図である。 図３は、同上の発電装置の正面図であって、第１おもりが振動体ストッパに当たっている状態の正面図である。 図４は、同上の発電装置の正面図であって、第１おもり及びコアが可動部から離れた後の正面図である。 図５は、同上の発電装置の正面図であって、可動部が下方の可動部ストッパに当たっている状態の正面図である。 図６は、同上の発電装置の正面図であって、可動部が上向きに移動して第２おもりが振動体ストッパに当たっている状態の正面図である。 図７は、同上の発電装置の正面図であって、第２おもり及びコアが可動部から離れた後の正面図である。

本開示の実施形態に係る発電装置について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、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、各構成要素の大きさ及び厚さの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。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（１）本開示の実施形態に係る発電装置の構成
本開示の実施形態に係る発電装置Ａ１（以下、発電装置Ａ１と略す。）は、いわゆる環境発電（エナジーハーベスティング）を行う発電装置（エナジーハーベスタと呼ばれる。）である。

発電装置Ａ１は、図１及び図２に示すように、第１発電ブロック１、可動部２、磁気発電ブロック３、振動体ストッパ４、可動部ストッパ５、コアストッパ６及び第２発電ブロック７を備えている。なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、図２に矢印で示す上下、左右及び前後の各方向を発電装置Ａ１の上下、左右及び前後の各方向と規定する。ただし、これらの方向は、説明のために便宜上規定した方向であり、発電装置Ａ１が実際に使用される際の方向を規定するものではない。

（１－１）第１発電ブロック及び第２発電ブロック
第１発電ブロック１と第２発電ブロック７は共通の構成を有している。第１発電ブロック１は、第１振動体１０と、第１おもり１１と、第１発電体１２と、を有している（図２参照）。また、第２発電ブロック７は、第２振動体７０と、第２おもり７１と、第２発電体７２と、を有している（図２参照）。

第１振動体１０は、台形状の振動片１００と、略Ｔ字状の固定片１０１とを有する（図２参照）。同様に、第２振動体７０は、台形状の振動片７００と、略Ｔ字状の固定片７０１とを有する。

固定片１０１は、振動片１００の幅広の端（左端）とつながっている。同じく、固定片７０１は、振動片７００の幅広の端（左端）とつながっている。振動片１００と固定片１０１は、弾性を有する軟磁性体の板材、例えば、ステンレス鋼板によって一体に形成されている。同じく、振動片７００と固定片７０１は、弾性を有する軟磁性体の板材、例えば、ステンレス鋼板によって一体に形成されている。なお、固定片１０１には、２つの丸穴１０２が設けられている。同じく、固定片７０１には、２つの丸穴７０２が設けられている。これらの丸穴１０２、７０２は、前後方向に間隔を開けて並び、かつ、上下方向（固定片１０１、７０１の厚み方向）に固定片１０１、７０１を貫通している。

第１おもり１１及び第２おもり７１は、軟磁性材料によって長方形の板状に形成されている。第１おもり１１は、振動片１００の端部（右側の端部）の下面に、接着などの適宜の方法で固定されている。また、第２おもり７１は、振動片７００の端部（右側の端部）の上面に、接着などの適宜の方法で固定されている。なお、第１おもり１１及び第２おもり７１は、例えば、振動片１００、７００の端部（右端部）の厚みが他の部分よりも厚くされることにより、第１振動体１０及び第２振動体７０と一体に形成されても構わない。

第１発電体１２は、第１振動体１０の上下両面に１つずつ設けられている。同様に、第２発電体７２は、第２振動体７０の上下両面に１つずつ設けられている。第１発電体１２及び第２発電体７２は、圧電素子（発電素子）、圧電素子から電気エネルギ（電力）を取り出すための複数の電極及び複数の端子などを有する（図２参照）。圧電素子を形成する材料は、圧電セラミックス、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Pb(Zr・Ti)O₃）が好適である。ただし、圧電素子を形成する材料は、チタン酸鉛（PbTiO₃）、メタニオブ酸鉛（PbNb₂O₆）、チタン酸ビスマス（Bi₄Ti₃O₁₂）などの圧電セラミックスであっても構わない。

（１－２）可動部
可動部２は、永久磁石２０と、第１ヨーク２１と、第２ヨーク２２とを有している。

永久磁石２０は、例えば、直方体状のフェライト磁石である。ただし、永久磁石２０は、フェライト磁石以外の磁石、例えば、ネオジウム磁石などであっても構わない。永久磁石２０において、例えば、上半分がＮ極に着磁され、下半分がＳ極に着磁されている。

第１ヨーク２１と第２ヨーク２２は、同一の形状及び寸法に形成されている。第１ヨーク２１は、本体２１０と、突部２１１とを有している。また、第２ヨーク２２は、本体２２０と、突部２２１とを有している。

第１ヨーク２１の本体２１０は、前面と後面が互いに平行な平面である柱状に形成されている。同じく、第２ヨーク２２の本体２２０は、前面と後面が互いに平行な平面である柱状に形成されている。第１ヨーク２１の本体２１０の下面は、永久磁石２０の上面（Ｎ極）と接合される。第２ヨーク２２の本体２２０の上面は、永久磁石２０の下面（Ｓ極）と接合される。

第１ヨーク２１の突部２１１は、本体２１０の左側面から左向きに突出している。なお、突部２１１の前面、後面及び上面は、それぞれ本体２１０の前面、後面及び上面と面一となっている。なお、本体２１０の上面における後端が半円筒面形状に形成されている（図２参照）。

第２ヨーク２２の突部２２１は、本体２２０の左側面から左向きに突出している。なお、突部２２１の前面、後面及び下面は、それぞれ本体２２０の前面、後面及び下面と面一となっている。なお、本体２２０の下面における後端が半円筒面形状に形成されている（図２参照）。

可動部２は、例えば、永久磁石２０と第１ヨーク２１と第２ヨーク２２を保持するホルダ（不図示）を更に有することが好ましい。ホルダは、複数のポール（不図示）に対して各ポールの軸方向（上下方向）に移動可能に支持されることが好ましい。なお、これら複数のポールは、例えば、図示しないケースに固定されることが好ましい。ケースは、箱形に形成されて発電装置Ａ１を内部に収容するように構成される。

また、可動部２は、図示しない操作部材とつながっており、操作部材が下向きに押操作されるとき、操作部材に連動して下向きに移動するように構成されることが好ましい。操作部材は、人の手指で押操作されてもよいし、手指以外の人の身体又は機械などに押操作されても構わない。なお、操作部材は、復帰ばね（不図示）によって上方向に付勢されることが好ましい。可動部２は、操作部材が復帰ばねの弾性力を受けて上向きに移動するとき、操作部材とともに上限位置まで移動する。

（１－３）磁気発電ブロック
磁気発電ブロック３は、ボディ３０、コア３１、コイル３２を有する（図２参照）。

（１－３－１）ボディ
ボディ３０は、軟磁性材料により、おおよそ直方体状に形成されている。ボディ３０の上面には、第１発電ブロック１をねじ止めするためのねじ穴３００が２つずつ設けられている（図２参照）。同じく、ボディ３０の下面には、第２発電ブロック７をねじ止めするためのねじ穴が２つずつ設けられている。これらのねじ穴３００は、ボディ３０の上面及び下面において、間隔を空けて前後方向に並んでいる。

ボディ３０の上面に第１発電ブロック１が取り付けられる。すなわち、第１振動体１０の固定片１０１に設けられている２つの丸穴１０２にそれぞれねじが１本ずつ挿通される。そして、これら２本のねじがボディ３０の上面の２つのねじ穴３００に１本ずつねじ込まれることにより、固定片１０１がボディ３０の上面にねじ止めされる。ゆえに、第１発電ブロック１は、第１振動体１０の固定片１０１を支点として上下方向に振動可能にボディ３０に支持される。

一方、ボディ３０の下面に第２発電ブロック７が取り付けられる。すなわち、第２振動体７０の固定片７０１に設けられている２つの丸穴７０２にそれぞれねじが１本ずつ挿通される。そして、これら２本のねじがボディ３０の下面の２つのねじ穴に１本ずつねじ込まれることにより、固定片７０１がボディ３０の下面にねじ止めされる。ゆえに、第２発電ブロック７は、第２振動体７０の固定片７０１を支点として上下方向に振動可能にボディ３０に支持される。

（１－３－２）コイル
コイル３２は、コイルボビンに巻線（エナメル線）が巻回されて円筒状に形成されている。ただし、コイル３２は、自己融着性を有する絶縁体で導体を被覆した電線が、螺旋状に巻回されたボビンレスのコイルであっても構わない。

（１－３－３）コア
コア３１は、円柱状の胴部３１０と、角柱状の腕部３１１と、円板状のフランジ部３１２とを有する（図２参照）。なお、胴部３１０と腕部３１１とフランジ部３１２は、フェライトなどの軟磁性材料によって一体に形成されている。

腕部３１１は、胴部３１０の一端（右端）から胴部３１０の径方向（前後方向）に突出している。フランジ部３１２は、胴部３１０の他端（左端）から胴部３１０の径方向に突出している。なお、胴部３１０の一端部（右端部）と腕部３１１のそれぞれの上面及び下面が平面とされている（図２参照）。

コア３１の胴部３１０は、コイル３２の中心の穴に挿通される。コア３１の腕部３１１は、コイル３２の右側に配置される。コア３１のフランジ部３１２は、コイル３２の左側に配置される（図１参照）。

コア３１は、ボディ３０に対して上下方向に移動可能に支持される。例えば、ボディ３０の右側面にスライド用の溝（不図示）が設けられ、フランジ部３１２が溝に嵌め込まれた状態でコア３１が溝に沿って上下方向に移動可能にボディ３０に支持されることが好ましい。なお、コア３１の腕部３１１は、上下方向に対向する第１ヨーク２１の突部２１１と第２ヨーク２２の突部２２１の間に配置される（図１参照）。

（１－４）振動体ストッパ
振動体ストッパ４は、第１振動体１０の下方向の移動を規制する一対の振動体ストッパ４Ａと、第２振動体７０の上方向の移動を規制する一対の振動体ストッパ４Ｂとを含む。振動体ストッパ４Ａ及び振動体ストッパ４Ｂはそれぞれ、合成樹脂などの非磁性材料によって角柱状に形成されている（図２参照）。

一対の振動体ストッパ４Ａは、第１発電ブロック１の第１おもり１１の下方に配置される（図１及び図２参照）。また、一対の振動体ストッパ４Ｂは、第２発電ブロック７の第２おもり７１の上方に配置される（図１及び図２参照）。なお、これら二対の振動体ストッパ４Ａ、４Ｂは、ケースの側面に設けられることが好ましい。

（１－５）可動部ストッパ
可動部ストッパ５は、可動部２の上方向の移動を規制する可動部ストッパ５Ａと、可動部２の下方向の移動を規制する可動部ストッパ５Ｂとを含む。可動部ストッパ５Ａ及び可動部ストッパ５Ｂはそれぞれ、合成樹脂などの非磁性材料によって長尺の角柱状に形成されている（図２参照）。

可動部ストッパ５Ａは、第１ヨーク２１の突部２１１の上方に配置される（図１参照）。また、可動部ストッパ５Ｂは、第２ヨーク２２の突部２２１の下方に配置される（図１参照）。なお、これら２つの可動部ストッパ５Ａ、５Ｂは、例えば、ケースに固定されることが好ましい。

（１－６）コアストッパ
コアストッパ６は、コア３１の下方向の移動を規制するコアストッパ６Ａと、コア３１の上方向の移動を規制するコアストッパ６Ｂとを含む。コアストッパ６Ａ及びコアストッパ６Ｂはそれぞれ、合成樹脂などの非磁性材料によって長尺の角柱状に形成されている（図２参照）。

コアストッパ６Ａは、コア３１の胴部３１０の一端部（右端部）の下方に配置される（図１及び図２参照）。また、コアストッパ６Ｂは、コア３１の胴部３１０の一端部（右端部）の上方に配置される（図１及び図２参照）。なお、これら２つのコアストッパ６Ａ、６Ｂは、例えば、ケースに固定されることが好ましい。

（２）実施形態に係る発電装置の動作
次に、図１及び図３－図７を参照して発電装置Ａ１の動作を説明する。なお、以下の説明において、第１ヨーク２１の突部２１１が上方の可動部ストッパ５Ａに当たって可動部２が停止する位置を可動部２の上限位置と呼ぶ（図１参照）。また、第２ヨーク２２の突部２２１が下方の可動部ストッパ５Ｂに当たって可動部２が停止する位置を可動部２の下限位置と呼ぶ（図７参照）。

操作部材が押操作されていないとき、可動部２は上限位置に停止している（図１参照）。可動部２が上限位置に停止しているとき、第１発電ブロック１の第１おもり１１が可動部２の第１ヨーク２１に吸着される（図１参照）。また、可動部２が上限位置に停止しているとき、コア３１の腕部３１１が第２ヨーク２２に吸着される（図１参照）。このとき、第１発電ブロック１が変形していないので、第１発電体１２は発電しない。また、コア３１を通る磁束が時間的に変化しないので、コイル３２に誘導起電力が生じず、磁気発電ブロック３も発電しない。

操作部材が押操作されて下向きに移動すると、可動部２も上限位置から下向きに移動する。第１おもり１１が可動部２に吸着されているため、第１発電ブロック１の第１振動体１０及び第１発電体１２の右側の端部が下向きに移動して第１振動体１０及び第１発電体１２が撓む。第１振動体１０及び第１発電体１２が撓むことにより、第１振動体１０及び第１発電体１２に弾性エネルギが蓄積される。

操作部材が更に下向きに移動すると、第１おもり１１が上方の振動体ストッパ４Ａに当たり、かつ、コア３１の胴部３１０が下方のコアストッパ６Ａに当たる（図３参照）。そして、操作部材を介して可動部２に加わる下向きの力が、可動部２に加わる上向きの力（磁気吸引力と復帰ばねの弾性力）を上回ったとき、可動部２の第１ヨーク２１が第１おもり１１から離れ、かつ、可動部２の第２ヨーク２２がコア３１から離れる（図４参照）。

可動部２から第１おもり１１が離れると、第１発電ブロック１の第１振動体１０及び第１発電体１２は、それまで蓄えていた弾性エネルギによって上下方向に振動し始める。その結果、第１発電体１２に電圧が発生して第１発電ブロック１が発電する。

また、可動部２からコア３１が離れると、コア３１を通ってコイル３２と鎖交する磁束が減少する。その結果、コイル３２に誘導起電力が発生して磁気発電ブロック３が発電する。

つまり、第１おもり１１とコア３１がほぼ同時に可動部２から離れるため、第１発電ブロック１の発電と磁気発電ブロック３の発電がほぼ同時に開始される。その結果、発電装置Ａ１は、第１発電ブロック１と磁気発電ブロック３の各々の発電を開始するタイミングがずれる場合に比べて、発電効率の向上を図ることができる。

ここで、発電装置Ａ１は、可動部２と操作部材を連結するばね（不図示）を備えることが好ましい。第１おもり１１とコア３１が可動部２から離れた後、可動部２に対して当該ばねの弾性力を下向きに加えることにより、可動部２が第１おもり１１及びコア３１から離れる速度を増大させることができる。その結果、発電装置Ａ１は、可動部２をより速く第１発電ブロック１から引き離すことより、第１発電ブロック１の振動が可動部２の磁気吸引力で弱められにくくして、第１発電ブロック１の発電量の増加を図ることができる。さらに、発電装置Ａ１は、可動部２をより速く第１発電ブロック１から引き離すことより、コイル３２と鎖交する磁束の時間的な変化率を高めるようにして、磁気発電ブロック３の発電量の増加を図ることができる。

操作部材が更に下向きに移動すると、可動部２の第１ヨーク２１の突部２１１がコア３１の胴部３１０に近付いていき、やがて、可動部２の磁気吸引力によって、コア３１の胴部３１０が第１ヨーク２１に吸着される（図５参照）。そして、可動部２は、第２ヨーク２２の突部２２１が下方の可動部ストッパ５Ｂに当たることで下向きの移動が規制される。このとき、可動部２の第２ヨーク２２に第２発電ブロック７の第２おもり７１が吸着される。

可動部２が下限位置にある状態で操作部材が操作されなくなると、復帰ばねの弾性力によって操作部材が上向きに移動し、操作部材に連動して可動部２も上向きに移動する。操作部材が更に上向きに移動すると、第２おもり７１が下方の振動体ストッパ４Ｂに当たり、かつ、コア３１の胴部３１０が上方のコアストッパ６Ｂに当たる（図６参照）。そして、操作部材を介して可動部２に加わる上向きの力（復帰ばねの弾性力）が、可動部２に加わる下向きの力（磁気吸引力）を上回ったとき、可動部２の第２ヨーク２２が第２おもり７１から離れ、かつ、可動部２の第１ヨーク２１がコア３１から離れる（図７参照）。

可動部２から第２おもり７１が離れると、第２発電ブロック７の第２振動体７０及び第２発電体７２は、それまで蓄えていた弾性エネルギによって上下方向に振動し始める。その結果、第２発電体７２に電圧が発生して第２発電ブロック７が発電する。

また、可動部２からコア３１が離れると、コア３１を通ってコイル３２と鎖交する磁束が減少する。その結果、コイル３２に誘導起電力が発生して磁気発電ブロック３が発電する。

つまり、第２おもり７１とコア３１がほぼ同時に可動部２から離れるため、第２発電ブロック７の発電と磁気発電ブロック３の発電がほぼ同時に開始される。その結果、発電装置Ａ１は、第２発電ブロック７と磁気発電ブロック３の各々の発電を開始するタイミングがずれる場合に比べて、発電効率の向上を図ることができる。

操作部材が更に上向きに移動すると、可動部２の第２ヨーク２２の突部２２１がコア３１の胴部３１０に近付いていき、やがて、可動部２の磁気吸引力によって、コア３１の胴部３１０が第２ヨーク２２に吸着される（図１参照）。そして、可動部２は、第１ヨーク２１の突部２１１が上方の可動部ストッパ５Ａに当たることで上向きの移動が規制されて上限位置に停止する。このとき、可動部２の第１ヨーク２１に第１発電ブロック１の第１おもり１１が吸着される。

しかして、発電装置Ａ１は、第１発電ブロック１及び第２発電ブロック７が発電を開始するタイミングと、磁気発電ブロック３が発電を開始するタイミングとのずれを抑制することができる。その結果、発電装置Ａ１は、第１発電ブロック１、第２発電ブロック７及び磁気発電ブロック３の各々の発電開始のタイミングがばらばらである場合に比べて、発電効率の向上を図ることができる。

（３）実施形態に係る発電装置のその他の利点
発電装置Ａ１は、コア３１の下方向への移動を規制するストッパ（コアストッパ６Ａ）を更に備えている。可動部２が下方向に移動することで、コア３１がコアストッパ６Ａに接触する。そして、第１振動体１０の端部（第１おもり１１）が振動体ストッパ４Ａに接触し、かつ、コア３１がコアストッパ６Ａに接触している状態から可動部２が更に下方向へと移動することで、第１振動体１０の端部及びコア３１から可動部２が離れる。

しかして、発電装置Ａ１は、コアストッパ６Ａによってコア３１が可動部２と離れるタイミングを調整することにより、第１発電ブロック１が発電を開始するタイミングと、磁気発電ブロック３が発電を開始するタイミングのずれを更に抑制することができる。その結果、発電装置Ａ１は、発電効率の更なる向上を図ることができる。

また、発電装置Ａ１において、可動部２は、永久磁石２０と、永久磁石２０のＮ極に磁気結合された第１ヨーク２１と、永久磁石２０のＳ極に磁気結合された第２ヨーク２２とを有している。すなわち、第１ヨーク２１によって、永久磁石２０のＮ極と第１おもり１１をつなぐ磁路が形成され、第２ヨーク２２によって、コア３１と永久磁石２０のＳ極をつなぐ磁路が形成される。そのため、発電装置Ａ１は、可動部２が第１振動体１０の端部（第１おもり１１）及びコア３１を吸着する磁気吸引力を増大させることができる。

さらに、発電装置Ａ１において、第１おもり１１が接触する第１ヨーク２１の接触面、具体的には、第１ヨーク２１の本体２１０の右端部の上面が、第１おもり１１に近付く向きに突出する曲面形状に形成されている。

そのため、発電装置Ａ１は、第１振動体１０の撓み量が変化しても第１おもり１１と接触する第１ヨーク２１の接触面の面積をほぼ一定に保つことができる。その結果、発電装置Ａ１は、可動部２が第１おもり１１を吸着する磁気吸引力を安定させ、第１おもり１１が不用意に第１ヨーク２１から離れてしまうことを防ぐことができる。

（４）実施形態に係る発電装置の応用例
上述した発電装置Ａ１は、例えば、電源回路及び無線通信回路と組み合わされて、電池レス（バッテリレス）の送信機を実現することができる。

電源回路は、コイル３２を構成する巻線の端末、第１発電ブロック１及び第２発電ブロック７のそれぞれが有する複数の端子と電気的に接続される。電源回路は、発電装置Ａ１で発電される電力（交流電力）を直流電力に変換するように構成される。例えば、電源回路は、整流回路、平滑コンデンサ及び電圧レギュレータなどを有する。電源回路で変換された直流電力が無線通信回路に供給される。

無線通信回路は、電源回路から直流電力が供給されることで無線信号を送信する。無線信号は、例えばBluetooth（登録商標）の規格に準拠した無線信号であり、特に、Bluetooth（登録商標） Low Energyの規格に準拠した無線信号であることが好ましい。

電源回路と無線通信回路は、例えば、１枚のプリント配線板に複数の電子部品が実装されることで１つのプリント回路として構成されることが好適である。

この送信機は、電池を搭載せずに、操作部材が操作されたときに操作部材が操作されたことを通知するための無線信号を送信することができる。ただし、操作部材は、必ずしも人の指で操作されなくても構わない。例えば、送信機が床下に設置され、床板が踏まれたときに操作部材が押されても構わない。あるいは、アクチュエータなどの人以外の操作体によって操作部材が操作されても構わない。

ただし、発電装置Ａ１は、送信機以外の装置であって、短時間だけ電池レスで動作させることが必要となる装置と組み合わされてもよい。

（５）まとめ
本開示の第１の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１振動体（１０）と、第１発電体（１２）と、可動部（２）と、第１ストッパ（上方の振動体ストッパ４Ａ）と、ボディ（３０）と、コア（３１）と、コイル（３２）とを備える。第１振動体（１０）は、端部が上下方向に振動可能である。第１発電体（１２）は、第１振動体（１０）に設けられ、第１振動体（１０）の振動エネルギを電気エネルギに変換する。可動部（２）は、第１振動体（１０）の端部と接触し、磁気吸引力によって第１振動体（１０）の端部を下方向に移動させる。第１ストッパは、第１振動体（１０）の端部の下方向への移動を規制する。ボディ（３０）は、磁性体で形成され、第１振動体（１０）を支える。コア（３１）は、磁性体で形成され、第１振動体（１０）よりも下方に位置し、ボディ（３０）から突出する。コイル（３２）は、コア（３１）に巻回されている。コア（３１）は、ボディ（３０）に対して上下方向に移動可能に支持される。可動部（２）は、第１振動体（１０）の端部とコア（３１）を磁気吸引力によって吸着した状態で下方向に移動する。第１振動体（１０）の端部は、可動部（２）の下方向への移動に追従して下方向へ撓んで第１ストッパに接触する。第１振動体（１０）の端部が第１ストッパに接触している状態から可動部（２）が更に下方向へと移動することで、第１振動体（１０）の端部及びコア（３１）から可動部（２）が離れる。第１振動体（１０）の端部及びコア（３１）から可動部（２）が離れたときに、コイル（３２）に誘導起電力を生じさせる。

第１の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１振動体（１０）の端部から可動部（２）が離れると、第１振動体（１０）が振動し始めて第１発電体（１２）に発電を開始させる。また、第１の態様に係る発電装置（Ａ１）は、コア（３１）から可動部（２）が離れたときに、コイル（３２）に誘導起電力を生じさせる。その結果、第１の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１発電体（１２）に発電を開始させるタイミングと、コイル（３２）に誘導起電力を生じさせるタイミングとのずれを抑制し、発電効率の向上を図ることができる。

本開示の第２の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る発電装置（Ａ１）は、コア（３１）の下方向への移動を規制する第２ストッパを更に備えることが好ましい。可動部（２）が下方向に移動することで、コア（３１）が第２ストッパ（下方のコアストッパ６Ａ）に接触することが好ましい。第１振動体（１０）の端部が第１ストッパに接触し、かつ、コア（３１）が第２ストッパに接触している状態から可動部（２）が更に下方向へと移動することで、第１振動体（１０）の端部及びコア（３１）から可動部（２）が離れることが好ましい。

第２の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第２ストッパによってコア（３１）が可動部（２）と離れるタイミングを調整することができる。その結果、第２の態様に係る発電装置（Ａ１）は、発電効率の更なる向上を図ることができる。

本開示の第３の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る発電装置（Ａ１）において、可動部（２）は、永久磁石（２０）と、第１ヨーク（２１）と、第２ヨーク（２２）とを有することが好ましい。第１ヨーク（２１）は、永久磁石（２０）の第１極と磁気結合されることが好ましい。第２ヨーク（２２）は、永久磁石（２０）の第２極と磁気結合されることが好ましい。第１振動体（１０）の端部が第１ヨーク（２１）に吸着されることが好ましい。コア（３１）が第２ヨーク（２２）に吸着されることが好ましい。

第３の態様に係る発電装置（Ａ１）は、可動部（２）が永久磁石（２０）と磁気結合された第１ヨーク（２１）及び第２ヨーク（２２）を有するので、第１振動体（１０）の端部及びコア（３１）を吸着する磁気吸引力を増大させることができる。

本開示の第４の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第３の態様との組合せにより実現され得る。第４の態様に係る発電装置（Ａ１）において、第１振動体（１０）の端部が接触する第１ヨーク（２１）の接触面が、端部に近付く向きに突出する曲面形状に形成されていることが好ましい。

第４の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１振動体（１０）の端部と接触する第１ヨーク（２１）の接触面の面積をほぼ一定に保つことができる。その結果、第４の態様に係る発電装置（Ａ１）は、可動部（２）が第１振動体（１０）の端部を吸着する磁気吸引力を安定させ、第１振動体（１０）の端部が不用意に第１ヨーク（２１）から離れてしまうことを防ぐことができる。

本開示の第５の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第１－第４のいずれかの態様との組合せにより実現され得る。第５の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第２振動体（７０）と、第２発電体（７２）と、第３ストッパ（下方の振動体ストッパ４Ｂ）とを更に備えることが好ましい。第２振動体（７０）は、第１振動体（１０）の下方に設けられ、端部が上下方向に振動可能であることが好ましい。第２発電体（７２）は、第２振動体（７０）に設けられ、第２振動体（７０）の振動エネルギを電気エネルギに変換することが好ましい。第３ストッパは、第２振動体（７０）の端部の上方向への移動を規制することが好ましい。下方向に移動した可動部（２）は、第１振動体（１０）の端部及びコア（３１）から離れた後、第２振動体（７０）の端部及びコア（３１）と接触することが好ましい。第２振動体（７０）と接触している可動部（２）は、可動部（２）の磁気吸引力によって第２振動体（７０）の端部とコア（３１）を上方向に移動させることが好ましい。第２振動体（７０）の端部は、可動部（２）の上方向への移動に追従して上方向へ撓んで第３ストッパと接触することが好ましい。第２振動体（７０）の端部が第３ストッパに接触している状態から可動部（２）が更に上方向へと移動することで、第２振動体（７０）の端部及びコア（３１）から可動部（２）が離れることが好ましい。第２振動体（７０）の端部及びコア（３１）から可動部（２）が離れたときに、コイル（３２）に誘導起電力を生じさせることが好ましい。

第５の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第２振動体（７０）の端部から可動部（２）が離れると、第２振動体（７０）が振動し始めて第２発電体（７２）に発電を開始させる。また、第５の態様に係る発電装置（Ａ１）は、コア（３１）から可動部（２）が離れたときに、コイル（３２）に誘導起電力を生じさせる。その結果、第５の態様に係る発電装置（Ａ１）は、第２発電体（７２）に発電を開始させるタイミングと、コイル（３２）に誘導起電力を生じさせるタイミングとのずれを抑制し、発電効率の向上を図ることができる。

Ａ１ 発電装置
２ 可動部
４Ａ 振動体ストッパ（第１ストッパ）
１０ 第１振動体
１２ 第１発電体
３０ ボディ
３１ コア
３２ コイル

Claims (5)

1. 端部が上下方向に振動可能である第１振動体と、
   前記第１振動体に設けられ、前記第１振動体の振動エネルギを電気エネルギに変換する第１発電体と、
   前記第１振動体の前記端部と接触し、磁気吸引力によって前記第１振動体の前記端部を下方向に移動させる可動部と、
   前記第１振動体の前記端部の下方向への移動を規制する第１ストッパと、
   磁性体で形成され、前記第１振動体を支えるボディと、
   磁性体で形成され、前記第１振動体よりも下方に位置し、前記ボディから突出するコアと、
   前記コアに巻回されたコイルと、
   を備え、
   前記コアは、前記ボディに対して上下方向に移動可能に支持され、
   前記可動部は、前記第１振動体の前記端部と前記コアを磁気吸引力によって吸着した状態で下方向に移動し、
   前記第１振動体の端部は、前記可動部の下方向への移動に追従して下方向へ撓んで前記第１ストッパに接触し、
   前記第１振動体の前記端部が前記第１ストッパに接触している状態から前記可動部が更に下方向へと移動することで、前記第１振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れ、
   前記第１振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れたときに、前記コイルに誘導起電力を生じさせる、
   発電装置。
2. 前記コアの下方向への移動を規制する第２ストッパを更に備え、
   前記可動部が下方向に移動することで、前記コアが前記第２ストッパに接触し、
   前記第１振動体の前記端部が前記第１ストッパに接触し、かつ、前記コアが前記第２ストッパに接触している状態から前記可動部が更に下方向へと移動することで、前記第１振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れる、
   請求項１記載の発電装置。
3. 前記可動部は、
   永久磁石と、
   前記永久磁石の第１極と磁気結合された第１ヨークと、
   前記永久磁石の第２極と磁気結合された第２ヨークと、
   を有し、
   前記第１振動体の前記端部が前記第１ヨークに吸着され、
   前記コアが前記第２ヨークに吸着される、
   請求項１又は２記載の発電装置。
4. 前記第１振動体の前記端部が接触する前記第１ヨークの接触面が、前記端部に近付く向きに突出する曲面形状に形成されている、
   請求項３記載の発電装置。
5. 前記第１振動体の下方に設けられ、端部が上下方向に振動可能である第２振動体と、
   前記第２振動体に設けられ、前記第２振動体の振動エネルギを電気エネルギに変換する第２発電体と、
   前記第２振動体の前記端部の上方向への移動を規制する第３ストッパと、
   を更に備え、
   下方向に移動した前記可動部は、前記第１振動体の前記端部及び前記コアから離れた後、前記第２振動体の前記端部及び前記コアと接触し、
   前記第２振動体と接触している前記可動部は、前記可動部の磁気吸引力によって前記第２振動体の前記端部と前記コアを上方向に移動させ、
   前記第２振動体の前記端部は、前記可動部の上方向への移動に追従して上方向へ撓んで前記第３ストッパと接触し、
   前記第２振動体の前記端部が前記第３ストッパに接触している状態から前記可動部が更に上方向へと移動することで、前記第２振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れ、
   前記第２振動体の前記端部及び前記コアから前記可動部が離れたときに、前記コイルに誘導起電力を生じさせる、
   請求項１－４のいずれか１項に記載の発電装置。

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