JP6481773B2 - 発電装置およびそれを備えた送信機 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子を用いた発電装置およびそれを備えた送信機に関する。

圧電素子は、その変形量に応じた電力を発電することが知られており、圧電素子を用いた発電装置に関する種々の技術が提案されている。たとえば特開２０１１−１０３７２９号公報（特許文献１）は手動操作機器を開示する。この手動操作機器は発電素子を含む発電装置と、発電部からの電力を充電する充電部と、充電部からの電力を制御部に供給する電源供給部と、動作開始制御部とを備える。動作開始制御部は、検出された電圧がしきい値電圧を上回ったか否かを示す信号（イネーブル信号）を動作開始指令として電源供給部に出力する。電源供給部は、イネーブル信号がＨ（ハイ）レベルになると、充電部に蓄えられた電力を所定電圧に変換して電力供給を開始する。

特開２０１１−１０３７２９号公報

上記のように、特許文献１に開示された手動操作機器では、圧電素子からの出力電圧（より具体的には出力電圧を整流後の電圧）が検出される。そして、検出された電圧（検出電圧）と、予め定められたしきい値電圧との大小関係が判定され、検出電圧がしきい値電圧よりも高い場合に、後段の負荷への電力供給が開始される。

このように発電装置を構成すると、圧電素子の製造ばらつきにより、圧電素子の変形量が等しくとも検出電圧に個体差が生じ得る。そのため、圧電素子によっては検出電圧がしきい値電圧を上回らず、負荷への電力供給を正常に行なうことができない場合がある。このような検出電圧が相対的に低い圧電素子を用いた場合であっても負荷への電力供給を正常に行なうことを可能にするためには、しきい値電圧をできるだけ低い値に設定することが望ましい。

しかしながら、一般に、検出電圧が相対的に低い圧電素子は少数であり、多くの圧電素子における検出電圧は、全素子における検出電圧の平均値に近い。そのため、しきい値電圧を過度に低い値に設定すると、多くの平均的な圧電素子では、十分な電力が圧電素子に蓄えられる前に電力供給が開始されてしまう。その結果、圧電素子により発電された電力の利用効率が相対的に低くなってしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧電素子を用いた発電装置およびそれを備えた送信機において、圧電素子により発電された電力の利用効率を向上させる技術を提供することである。

本発明のある局面に従う発電装置は、発電した電力を負荷に供給可能に構成される。発電装置は、操作を受け付けると変位する操作部と、操作部の変位に応じて初期状態から変形することにより発電する圧電素子と、圧電素子が初期状態から変形した場合に第１の信号を出力する第１の出力部と、圧電素子の変形量が予め定められた制限値に達している場合に第２の信号を出力する第２の出力部と、切替部とを備える。切替部は、圧電素子と負荷とを結ぶ電力線に直列に接続され、第１および第２の信号に基づいて、導通状態と非導通状態とのどちらかの状態に切り替えられる。切替部は、圧電素子が初期状態から変形しており、かつ、圧電素子の変形量が制限値に達していない場合には、非導通状態である。切替部は、圧電素子の変形量が制限値に達している場合には、導通状態である。

好ましくは、切替部は、圧電素子が初期状態から変形していない場合には、導通状態である。

好ましくは、発電装置は、第１および第２の信号に基づいて、切替部の状態を切り替えるための切替信号を出力する信号出力部をさらに備える。信号出力部は、圧電素子が初期状態から変形していない場合には、切替部を導通状態とするように切替信号を出力する。信号出力部は、圧電素子が初期状態から変形しており、かつ、圧電素子の変形量が制限値に達していない場合には、切替部を非導通状態とするように切替信号を出力する。信号出力部は、圧電素子の変形量が制限値に達している場合には、切替部を導通状態とするように切替信号を出力する。

好ましくは、発電装置は、圧電素子と切替部との間に電気的に接続された全波整流回路をさらに備える。全波整流回路は、圧電素子から受けた電圧を全波整流して出力する第１のノードと、基準電位を有する電力線に接続された第２のノードとを有する。第１の出力部は、第２のノードに電気的に接続された一方端を有する第１のスイッチを含む。第２の出力部は、第１のノードに電気的に接続された一方端を有する第２のスイッチを含む。信号出力部は、切替信号を出力する出力ノードと、第１および第２のダイオードと、第１および第２の抵抗とを含む。第１のダイオードは、第１のスイッチの他方端に電気的に接続されたアノード、および、出力ノードに電気的に接続されたカソードを有する。第２のダイオードは、第２のスイッチの他方端に電気的に接続されたアノード、および、出力ノードに電気的に接続されたカソードを有する。第１の抵抗は、第１のスイッチの一方端と第１のノードとの間に電気的に接続される。第２の抵抗は、出力ノードと第２のノードとの間に電気的に接続される。

好ましくは、圧電素子は、第１および第２の出力端子を有する。発電装置は、放電スイッチと、全波整流回路とをさらに備える。放電スイッチは、第１の出力端子と第２の出力端子との間に接続され、圧電素子に蓄えられた電荷を放電する。全波整流回路は、圧電素子と切替部との間に電気的に接続され、圧電素子から受けた電圧を全波整流して出力する。放電スイッチは、切替部が導通状態から非導通状態へと切り替えられてから、切替部が非導通状態から導通状態へと切り替えられるまでの間に、オフからオンへと切り替えられる。

好ましくは、第１の出力部は、操作部と圧電素子との間に配置される。好ましくは、第２の出力部は、圧電素子について第１の出力部とは反対側に配置される。発電装置は、操作部から圧電素子に伝達された力を第２の出力部へと機械的に伝達する伝達機構をさらに備える。操作部から圧電素子に伝達される力の方向を示す直線と、伝達機構から第２の出力部に伝達される力の方向を示す直線とは、互いに異なる。

本発明の他の局面に従う送信機は、上記発電装置と、上記負荷とを備える。負荷は、発電装置から供給された電力を用いて無線信号を送信する送信部を含む。

好ましくは、発電装置は、操作を受け付けると変位して圧電素子を変形させる他の操作部と、他の操作部の変位により圧電素子が初期状態から変形した場合に第３の信号を出力する第３の出力部とをさらに備える。切替部は、操作部および他の操作部のうちの少なくとも一方の変位により圧電素子が初期状態から変形しており、かつ、圧電素子の変形量が制限値に達していない場合には、非導通状態である。切替部は、圧電素子の変形量が制限値に達している場合には、導通状態である。負荷は、第１および第３の信号に基づいて、送信部を制御する制御部をさらに含む。制御部は、第１の信号を受けた場合と、第３の信号を受けた場合とでは、異なる無線信号を送信部に送信させる。

本発明によれば、圧電素子を含む発電装置およびそれを備えた送信機において、圧電素子により発電された電力の利用効率を向上させることができる。

実施の形態１に係る発電モジュールを搭載した送信機の全体構成を概略的に示す回路ブロック図である。 圧電素子の構成例を示す図である。 圧電素子の他の構成例を示す図である。 比較例に係る発電モジュールを搭載した送信機を説明するための図である。 実施の形態１における操作部およびスイッチの構成を説明するための図である。 実施の形態１における信号出力部の構成を説明するための図である。 図６（Ａ）に示したベン図の関係を実現するための回路構成例を示す図である。 実施の形態１に係る発電モジュールの動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１の変形例に係る発電モジュールを搭載した送信機の全体構成を概略的に示す回路ブロック図である。 実施の形態１の変形例に係る発電モジュールの動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態２における操作部およびスイッチの構成を説明するための図である。 実施の形態２における信号出力部の構成を説明するための図である。 図１２（Ａ）に示したベン図の関係を実現するための回路構成例を示す図である。 実施の形態２に係る発電モジュールの動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態２に係る発電モジュールの各構成要素の配置例を示す図である。 ３つの操作部が設けられた場合の切替信号を説明するためのベン図である。

以下、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。

以下に示す実施の形態では、本発明に係る発電モジュールが送信機に搭載される構成を例に説明する。しかし、本発明に係る発電モジュールを搭載可能な機器は、発電モジュールにより発電された電力を消費する電気機器であれば特に限定されるものではない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る発電モジュールを搭載した送信機の全体構成を概略的に示す回路ブロック図である。送信機１００は、負荷としての送信部３００と、発電した電力を送信部３００に供給可能に構成された発電モジュール（発電装置）１０とを備える。

送信部３００は、ＲＦ（Radio Frequency）アンテナ３０２と、ＲＦ回路３０４とを含む。送信部３００は、発電モジュール１０から供給された電力を用いて、送信機１００から離れた位置に設けられた受信器（図示せず）へとＲＦ信号を送信する。このＲＦ信号は、受信器への制御指令を示す信号であってもよいし、各種情報を受信器に伝達するための信号（たとえば複数の送信機が存在する場合に各送信機に固有の識別番号を受信器に伝達するための信号）であってもよい。また、送信部３００は、ＲＦアンテナ３０２およびＲＦ回路３０４に代えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子およびその駆動回路（いずれも図示せず）を含んでもよい。

発電モジュール１０は、圧電素子１と、全波整流回路２と、コンデンサＣと、ロードスイッチ３１と、操作部４と、スイッチ５１，５２と、信号出力部６１とを備える。

圧電素子１は、操作部４の変位に応じて変形することにより発電する。圧電素子１は出力端子Ｔ１，Ｔ２を含む。以下、出力端子（第２の出力端子）Ｔ２の電位を基準とした出力端子（第１の出力端子）Ｔ１の電位を「出力電圧Ｖ」と記載する。圧電素子１の構成については図２および図３にて詳細に説明する。

全波整流回路２は、圧電素子１とロードスイッチ３１との間に電気的に接続され、圧電素子１の出力電圧Ｖを全波整流する。全波整流回路２としては、たとえばダイオードブリッジ（図示せず）を含む一般的な全波整流回路を用いることができる。全波整流回路２は、ノードＮ１，Ｎ２を含む。ノード（第１のノード）Ｎ１は、電力線ＰＬによってロードスイッチ３１に電気的に接続され、全波整流された電圧（整流電圧）Ｖｃをロードスイッチ３１に出力する。ノード（第２のノード）Ｎ２は、基準電位ＧＮＤを有する電力線ＧＬに電気的に接続される。

コンデンサＣは、電力線ＰＬと電力線ＧＬとの間に電気的に接続され、整流電圧Ｖｃを平滑化する。

ロードスイッチ（切替部）３１は、電力線ＰＬ上に設けられ、電力線ＰＬを導通させる導通状態と、電力線ＰＬを非導通とする非導通状態とを切り替え可能に構成される。なお、ロードスイッチ３１は、圧電素子１と送信部３００とを結ぶ電力線に直列に接続されていればよいので、電力線ＧＬ上に設けられてもよい。その場合には、ロードスイッチ３１は、電力線ＧＬの導通状態と非導通状態とを切り替え可能に構成される。

操作部４は、たとえば押ボタンスイッチにおけるボタン部分を含んで構成される。操作部４は、ユーザの操作を受け付けると変位する。スイッチ５１，５２の各々は、たとえば押ボタンスイッチにおける接点であり、ユーザ操作による操作部４の変位に応じてオンとオフとが切り替えられる。スイッチ５１は信号（第１の信号）Ｓ１を出力し、スイッチ５２は信号（第２の信号）Ｓ２を出力する。

信号出力部６１は、スイッチ５１，５２からの信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、ロードスイッチ３１の状態（導通状態および非導通状態）を切り替えるための切替信号ＳＷを出力する。本実施の形態では、切替信号ＳＷがＨ（ハイ）レベルの場合にロードスイッチ３１が導通状態となり、切替信号ＳＷがＬ（ロー）レベルの場合にロードスイッチ３１が非導通状態となる。操作部４、スイッチ５１，５２、および信号出力部６１の構成については図５〜図７にて詳細に説明する。

図２は、圧電素子１の構成例を示す図である。図２（Ａ）を参照して、圧電素子１は、たとえばユニモルフ型の圧電素子である。本実施の形態において、圧電素子１は両持ち梁構造を有する。すなわち、圧電素子１の両端部が支持部１６によって支持されている。しかし、圧電素子１の構造は特に限定されず、圧電素子１は片持ち梁構造を有してもよい。

圧電素子１は、圧電体１２と、金属板１４とを含む。圧電体１２は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。なお、圧電体１２は非鉛系圧電体セラミックス（ニオブ酸カリウムナトリウム系セラミックス、アルカリニオブ酸系セラミックス等）からなってもよい。

圧電素子１は平板状である。圧電体１２の一方の主面には電極１２Ａが設けられている。電極１２Ａには出力端子Ｔ１が電気的に接続される。圧電体１２の他方の主面には電極１２Ｂが設けられている。電極１２Ｂは、圧電体１２と金属板１４とを電気的に接続する。電極１２Ｂには出力端子Ｔ２が電気的に接続される。圧電素子１は、ユーザ操作による外力Ｆが加わっていない状態では図２（Ａ）に示す初期状態を保つ。

図２（Ｂ）に示すように、圧電素子１の中央部に外力Ｆが付加されると、圧電体１２が変形（屈曲）する。この変形過程において圧電体１２に分極が生じる。図２（Ｂ）および図２（Ｃ）では正電荷を「＋」で示し、負電荷を「−」で示す。分極により電極１２Ａが正に帯電する一方で、電極１２Ｂは負に帯電する。そのため、出力端子Ｔ１の電位は、出力端子Ｔ２の電位よりも高くなる。すなわち、圧電素子１の出力電圧Ｖは正電圧になる。

一方、図２（Ｃ）に示すように、圧電素子１への外力Ｆの付加が停止されると、圧電体１２は、圧電体１２自身の復元力により初期状態（図２（Ａ）に示す平板状の状態）へと復元する。この復元過程においては、圧電体１２に生じる電荷の極性が反転する。すなわち、電極１２Ａが負に帯電する一方で、電極１２Ｂは正に帯電する。そのため、圧電素子１の出力電圧Ｖは負電圧になる。このように、圧電素子１の変形過程と復元過程とでは圧電素子１の出力電圧Ｖの符号が逆転する。

図３は、圧電素子の他の構成例を示す図である。図３に示すように、圧電素子１Ａとして複数の圧電体１２が積層された積層型の素子を用いてもよい。これにより、図２に示した単層型の構成と比べて圧電体１２に生じる電荷量が大きくなるので、より大きな電力を送信部３００（図１参照）に供給することが可能になる。なお、圧電素子１Ａはユニモルフ型であるが、バイモルフ型やマルチモルフ型の圧電素子を採用してもよい。

ここで、実施の形態１に係る発電モジュール１０の特徴の理解が容易になるように、まず、比較例に係る発電モジュールを搭載した送信機について説明する。

図４は、比較例に係る発電モジュールを搭載した送信機を説明するための図である。図４に示す送信機９００において、発電モジュール９０は、スイッチ５１，５２および信号出力部６１に代えて制御回路９を備える点において、実施の形態１に係る発電モジュール１０（図１参照）と異なる。

制御回路９は、電力線ＰＬと電力線ＧＬとの間に接続される。制御回路９は、いずれも図示しないが、たとえばコンパレータ回路および基準電圧生成回路を含んで構成される。整流電圧Ｖｃが制御回路９の最低動作電圧よりも高くなると、制御回路９は、整流電圧Ｖｃを電源電圧として動作を開始する。制御回路９は、整流電圧Ｖｃを検出し、検出された整流電圧Ｖｃと、予め定められたしきい値電圧Ｖｔｈとの大小関係を判定する。そして、制御回路９は、整流電圧Ｖｃがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い場合に制御信号をロードスイッチ３１に出力する。これにより、ロードスイッチ３１が非導通状態から導通状態へと切り替えられる。

このように発電モジュール９０を構成すると、圧電素子１の製造ばらつきにより、圧電素子１の変形量が等しくとも整流電圧Ｖｃに個体差が生じ得る。つまり、一部の圧電素子１を用いた場合の整流電圧Ｖｃは、平均的な圧電素子１を用いた場合の整流電圧Ｖｃよりも低くなり得る。そのため、圧電素子１によっては整流電圧Ｖｃがしきい値電圧Ｖｔｈを上回らず、送信部３００への電力供給を正常に行なうことができない場合がある。このような整流電圧Ｖｃが相対的に低くなる圧電素子１を用いた場合であっても送信部３００への電力供給を正常に行なうことを可能にするためには、しきい値電圧Ｖｔｈをできるだけ低い値に設定することが望ましい。たとえば図４（Ｂ）に示すように、しきい値電圧Ｖｔｈは、圧電素子１の製造ばらつきを考慮したマージンに相当する値だけ低く設定される。

しかしながら、一般に、整流電圧Ｖｃが相対的に低い圧電素子１は少数であり、多くの圧電素子１における整流電圧Ｖｃは、全素子における整流電圧Ｖｃの平均値に近い。そのため、しきい値電圧Ｖｔｈを過度に低い値に設定すると、多くの平均的な圧電素子１では、十分な電力が圧電素子１に蓄えられる前に電力供給が開始されてしまう。図４（Ｂ）に示した例では、電力供給の開始タイミングが時刻ｔ９３から時刻ｔ９２へと早まる。その結果、圧電素子１により発電された電力の利用効率が相対的に低くなってしまう。

そこで、実施の形態１においては、整流電圧Ｖｃとしきい値電圧Ｖｔｈとの大小関係を電気的に判定するのに代えて、外力Ｆが操作部４に付加または付加停止される際のスイッチ５１，５２の機械的作用に基づいて、ロードスイッチ３１の導通状態と非導通状態とを切り替える構成を採用する。以下、実施の形態１における操作部４、スイッチ５１，５２、および信号出力部６１の構成について詳細に説明する。

図５は、実施の形態１における操作部４およびスイッチ５１，５２の構成を説明するための図である。以下では説明の簡略化のため、図中正のｚ軸方向を「上方」と称し、負のｚ軸方向を「下方」と称する。ただし、負のｚ軸方向は必ずしも鉛直方向を意味するものではなく、任意の方向とすることができる。

発電モジュール１０全体はケース７の内部に収容されている。操作部４は、ケース７の天面に設けられ、外力Ｆの付加の程度（すなわちユーザ操作）に応じて上下方向に変位可能に構成されている。スイッチ５１は、操作部４と圧電素子１の上面との間に配置されている。スイッチ５２は、圧電素子１の下面とケース７の底面との間に配置されている。言い換えると、スイッチ５２は、圧電素子１についてスイッチ５１と反対側に配置されている。

図５（Ａ）は、操作部４に外力Ｆが付加されていない状態（初期状態）を示す。初期状態においては操作部４が下方に変位していないので、圧電素子１は変形していない。また、スイッチ５１，５２は、いずれもオフである。この場合、詳細は図６にて説明するが、信号出力部６１から出力される切替信号ＳＷはＨレベルであり、ロードスイッチ３１は導通状態に制御される。

スイッチ５１は、操作部４とほぼ接触（当接）するように設けられている。そのため、図５（Ｂ）に示すように外力Ｆの付加によって操作部４が下方に変位すると、操作部４がスイッチ５１に機械的に接触する。これにより、スイッチ５１はオフからオンへと切り替えられる。以下では操作部４の変位量（言い換えると圧電素子１の変形量）を「ストローク」とも記載する。ストロークは、圧電素子１の初期状態ではゼロであり、圧電素子１が変形するに従って負のｚ軸方向に増加する。

このように、スイッチ５１は、操作部４の変位により圧電素子１が初期状態から変形したことを検出し、信号Ｓ１の論理レベルを切り替える。一方、図５（Ｂ）の段階では圧電素子１は依然として変形していないので、スイッチ５２はオフのままであり、スイッチ５２からの信号Ｓ２の論理レベルは変化しない。信号出力部６１（図６参照）は、信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて所定の論理演算（後述）を行なうことによって、切替信号ＳＷをＨレベルからＬレベルへと切り替える。これにより、ロードスイッチ３１が導通状態から非導通状態へと切り替えられる。

図５（Ｃ）に示すように操作部４が下方へと変位するにつれて、スイッチ５１はオンに維持されたまま、圧電素子１の変形量が増加する。これにより、圧電素子１では発電が行なわれ、出力電圧Ｖが次第に高くなる。一方、スイッチ５２はオフのままである。つまり、スイッチ５１，５２は、いずれも図５（Ｂ）に示した状態から変化していない。したがって、切替信号ＳＷはＬレベルであり、ロードスイッチ３１は非導通状態に維持される。その結果、圧電素子１により発電された電力は、送信部３００へと供給されることなく圧電素子１に蓄えられることになる。

図５（Ｄ）に示すように操作部４がさらに下方へと変位すると、それにより変形した圧電素子１がスイッチ５２と機械的に接触する。スイッチ５２はケース７の底面に配置されているので、圧電素子１の変形量はスイッチ５２およびケース７により制限される。言い換えると、スイッチ５２は、圧電素子１の変形量が予め定められた制限値に達していることを検出し、信号Ｓ２の論理レベルを切り替える。スイッチ５２は、圧電素子１の変形量が予め定められた制限値に達している間、信号Ｓ２の論理レベルをＬレベルに保つ。一方、スイッチ５１はオンのままであり、スイッチ５１からの信号Ｓ１の論理レベルは変化しない。信号出力部６１は、信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて論理演算を行なうことによって、切替信号ＳＷをＬレベルからＨレベルへと切り替える。これにより、ロードスイッチ３１が非導通状態から導通状態へと切り替えられ、圧電素子１に蓄えられた電力が送信部３００へと供給される。

詳細な説明は繰り返さないが、ユーザが操作部４の操作を止めて（すなわち外力Ｆの付加の緩和を開始して）圧電素子１が初期状態へと復元する過程においては、図５（Ｄ）、図５（Ｃ）、図５（Ｂ）、図５（Ａ）の順に発電モジュール１０の状態が遷移する。

図６は、実施の形態１における信号出力部６１の構成を説明するための図である。図６（Ａ）ならびに後述する図１２（Ａ）および図１６に示すベン図において、斜線部分は、信号出力部６１から出力される切替信号ＳＷがＨレベルであることを示す。斜線が付されていない部分は、切替信号ＳＷがＬレベルであることを示す。

圧電素子１が初期状態から変形していない場合、すなわちスイッチ５１がオフの場合には、図５（Ａ）から明らかなように、スイッチ５２もオフである。この場合には、領域Ｋ１に示すように、信号出力部６１は、Ｈレベルの切替信号ＳＷを出力してロードスイッチ３１を導通状態とする。

圧電素子１が初期状態から変形しているが、圧電素子１の変形量が制限値には達していない場合、すなわち、領域Ｋ２に示すようにスイッチ５１がオンであり、かつスイッチ５２がオフである場合（図５（Ｂ）および図５（Ｃ）参照）には、信号出力部６１は、Ｌレベルの切替信号ＳＷを出力してロードスイッチ３１を非導通状態とする。

圧電素子１の変形量が制限値に達している場合、すなわち、領域Ｋ３，Ｋ４に示すようにスイッチ５２がオンである場合（図５（Ｄ）参照）には、信号出力部６１は、Ｈレベルの切替信号ＳＷを出力してロードスイッチ３１を導通させる。なお、図５（Ｄ）から明らかなように、スイッチ５１がオフであり、かつスイッチ５２がオンである状態（領域Ｋ４参照）は実際には生じない。

図６（Ａ）に示したベン図の関係を実現するために、信号出力部６１においては図６（Ｂ）に示す論理回路が構成される。本実施の形態において、信号出力部６１は、スイッチ５１からの信号Ｓ１を受ける入力ノードＩＮ１と、スイッチ５２からの信号Ｓ２を受ける入力ノードＩＮ２と、切替信号ＳＷを出力する出力ノードＯＵＴと、論理和回路（ＯＲ回路）６１４とを含む。

ＯＲ回路６１４は、信号Ｓ１と、信号Ｓ２との論理和の演算結果を示す信号を出力ノードＯＵＴに出力する。

図７は、図６（Ａ）に示したベン図の関係を実現するための回路構成例を示す図である。信号出力部６１は、ダイオードＤ１，Ｄ２と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含む。なお、図７では図示の都合上、信号出力部６１を示す枠線は示されていない。

スイッチ５１の一方端は、電力線ＧＬに電気的に接続される。スイッチ５１の他方端は、抵抗（第１の抵抗）Ｒ１を介して電力線ＰＬに電気的に接続されるとともに、ダイオード（第１のダイオード）Ｄ１のアノードに電気的に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、抵抗Ｒ２を介して電力線ＧＬに電気的に接続されるとともに、出力ノードＯＵＴに電気的に接続される。スイッチ５２の一方端は、電力線ＰＬに電気的に接続されるとともに、抵抗Ｒ１を介してスイッチ５１の他方端に電気的に接続される。スイッチ５２の他方端は、ダイオード（第２のダイオード）Ｄ２のアノードに電気的に接続される。ダイオードＤ２のカソードは、出力ノードＯＵＴに電気的に接続される。

なお、図６（Ｂ）に示した論理回路の構成例、および、図７に示した電気回路の構成例は、いずれも例示に過ぎず、図６（Ａ）に示したベン図の関係を実現可能であれば他の構成を採用することも可能である。

図８は、実施の形態１に係る発電モジュール１０の動作を説明するためのタイムチャートである。図８において横軸は経過時間を表す。縦軸は、上から順にストローク、スイッチ５１のオン／オフ、信号Ｓ１の論理レベル、スイッチ５２のオン／オフ、信号Ｓ２の論理レベル、切替信号ＳＷの論理レベル（すなわちロードスイッチ３１の導通状態／非導通状態）、および出力電圧Ｖを示す。

時刻ｔ１１までの期間では、圧電素子１は変形しておらず、ストロークはゼロである（図５（Ａ）参照）。そのため、スイッチ５１はオフであり、信号Ｓ１はＨレベルである。スイッチ５２はオフであり、信号Ｓ２はＬレベルである。よって、信号出力部６１からはＨレベルの切替信号ＳＷが出力され、ロードスイッチ３１は導通状態である。しかしながら、圧電素子１が変形していないので出力電圧Ｖが略ゼロＶ（ボルト）であるため、発電モジュール１０から送信部３００への電力供給は行なわれていない。

時刻ｔ１１において、外力Ｆの付加が開始され、圧電素子１の変形（ストロークの負方向への増加）が始まる（図５（Ｂ）参照）。これにより、スイッチ５１がオフからオンへと切り替わるので、信号Ｓ１はＨレベルからＬレベルへと切り替わる。一方、スイッチ５２はオフのままであるので、信号Ｓ２はＬレベルのまま変化しない。したがって、信号出力部６１からはＬレベルの切替信号ＳＷが出力される。これにより、ロードスイッチ３１は導通状態から非導通状態へと切り替わる。したがって、圧電素子１により発電された電力は、送信部３００へと供給されることなく圧電素子１に蓄えられる。よって、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間、ストロークの負方向への増加が継続され、出力電圧Ｖが次第に増加する（図５（Ｃ）参照）。

時刻ｔ１２において圧電素子１の変形量が制限値に達すると（図５（Ｄ）参照）、スイッチ５２がオフからオンへと切り替わるので、信号Ｓ２はＨレベルになる。一方、スイッチ５１はオンに維持されているので、信号Ｓ１はＬレベルである。したがって、信号出力部６１からはＨレベルの切替信号ＳＷが出力される。これにより、ロードスイッチ３１は非導通状態から導通状態へと切り替わる。その結果、圧電素子１に蓄えられた電力が送信部３００へと供給される。その後、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間、電力供給が継続され、送信部３００からＲＦ信号が出力されることで出力電圧ＶがゼロＶに向けて次第に低下する。

時刻ｔ１３において外力Ｆの緩和が開始されると、圧電素子１の復元力により、ストロークは正方向へと増加する。これにより、スイッチ５２がオンからオフへと切り替わるので、信号Ｓ２はＬレベルになる。一方、スイッチ５１はオンに維持されているので、信号Ｓ１はＬレベルである。よって、信号出力部６１からはＬレベルの切替信号ＳＷが出力され、ロードスイッチ３１は導通状態から非導通状態へと切り替わる。そのため、圧電素子１の復元過程において発電された電力は圧電素子１に蓄えられる。よって、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、出力電圧Ｖは負方向に増加する。

その後、時刻ｔ１４においてストロークがゼロになり圧電素子１は初期状態へと戻ると、スイッチ５１がオンからオフへと切り替わるので、信号Ｓ１はＨレベルになる。一方、スイッチ５２はオフのままであるので、信号Ｓ２はＬレベルである。したがって、信号出力部６１からはＨレベルの切替信号ＳＷが出力され、ロードスイッチ３１は非導通状態から導通状態へと切り替わる。その結果、圧電素子１に蓄えられた電力が送信部３００へと供給されるので、出力電圧ＶはゼロＶに向けて正方向に増加する。

このように、実施の形態１によれば、ユーザ操作により圧電素子１が初期状態から変形を開始するのに先立ってスイッチ５１がオンされることにより、ロードスイッチ３１が非導通状態となる。これにより、圧電素子１により発電された電力が相対的に小さいうちには、電力を送信部３００へと供給することなく圧電素子１に蓄えることができる。さらに、圧電素子１の変形が制限された時点、すなわち圧電素子１の変形量が許容範囲の最大値である制限値に達した時点でスイッチ５２がオンされることにより、ロードスイッチ３１が非導通状態から導通状態へと切り替えられる。これにより、圧電素子１に電力が最も蓄えられた状態で送信部３００への電力供給を開始することができる。したがって、実施の形態１によれば、圧電素子１により発電された電力の利用効率を向上させることができる。また、圧電素子１の復元過程においても同様に、送信部３００への電力供給を高効率に行なうことができる。

比較例における出力電圧Ｖの時間変化を図８に破線で示し、比較例と対比して実施の形態１の効果を説明する。上述のように比較例では、マージンに相当する値だけ低い値をしきい値電圧Ｖｔｈとして設定することが求められる。そのため、比較例では、マージンを設定しない場合と比べて、圧電素子１に電力が蓄えられる期間（電力蓄積期間）が短くなる。その結果、十分な電力が圧電素子１に蓄えられていない状態でロードスイッチ３１が導通されてしまう可能性がある。

これに対し、実施の形態１によれば、圧電素子１がスイッチ５２に機械的に接触して、それ以上の圧電素子１の変形が制限されるまで圧電素子１の変形を許容してから、ロードスイッチ３１を導通することが可能になる。よって、上述のマージンを設定する必要がない。そのため、実施の形態１における電力蓄積期間（時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との間の期間）は、比較例における電力蓄積期間よりも長くなる。つまり、圧電素子１により発電された電力を十分に蓄えてから送信部３００に供給することができる。したがって、電力の利用効率を向上させることができる。

なお、スイッチ５１，５２は、本発明に係る「第１および第２の出力部」にそれぞれ相当する。ただし、本発明に係る「第１および第２の出力部」は、圧電素子１の変形を機械的（力学的）に検出して信号を出力可能であれば機械式スイッチに限定されるものではなく、たとえば圧力センサ（圧電素子１とは別の圧電素子）であってもよい。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１の変形例では、適切なタイミングで圧電素子１を放電することによって電力の利用効率を一層向上させることが可能な構成について説明する。

図９は、実施の形態１の変形例に係る発電モジュールを搭載した送信機の全体構成を概略的に示す回路ブロック図である。図９に示す送信機１００Ａは、送信部３００を制御する制御部４００をさらに備える。また、発電モジュール１０Ａは、放電スイッチ８をさらに備える。

放電スイッチ８は、圧電素子１の出力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に接続され、圧電素子１に蓄えられた電荷を放電するために用いられる。より具体的には、放電スイッチ８は、制御部４００からの放電指令に応答してオフからオンへと切り替えられる。これにより、出力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２とが短絡するので、圧電素子１に蓄えられた電荷が放電される。なお、放電スイッチ８としては、たとえばアナログスイッチなどのＩＣ（Integrated Circuit）またはＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いることができる。

図１０は、実施の形態１の変形例に係る発電モジュール１０Ａの動作を説明するためのタイムチャートである。実施の形態１の変形例における時刻ｔ２２までの動作は、実施の形態１における時刻ｔ１２までの動作（図８参照）と同等であるため説明は繰り返さない。

図１０では、放電スイッチ８による放電が行なわれる場合の出力電圧Ｖおよび整流電圧Ｖｃの時間変化を実線で示す。一方、放電スイッチ８による放電が行なわれない場合の出力電圧Ｖおよび整流電圧Ｖｃの時間変化を破線で示す。

時刻ｔ２２からはロードスイッチ３１が導通状態であるので、圧電素子１から負荷である送信部３００および制御部４００へと電力が供給される。制御部４００は、送信部３００に動作指令を出力して無線信号を送信させると、時刻ｔ２２ａにおいて放電スイッチ８に放電指令をさらに出力する。これにより、圧電素子１に蓄えられた電荷が放電されるので、出力電圧Ｖおよび整流電圧Ｖｃは、いずれもゼロＶへと戻る。

その後の時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの圧電素子１の復元過程において、出力電圧Ｖが負方向に増加する。この際、圧電素子１の放電が行なわれることによって、整流電圧Ｖｃ（実線参照）が、放電を行なわなかった場合の整流電圧Ｖｃ（破線参照）よりも大きくなる（たとえば時刻ｔ２４参照）。よって、実施の形態１の変形例によれば、実施の形態１と比べて、電力の利用効率を一層向上させることができる。なお、図示しないが、圧電素子１の復元過程にて発電された電力の供給後（時刻ｔ２４以降）にも同様に放電スイッチ８を用いて圧電素子１を放電させてもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では操作部が１つしか設けられていない構成を例に説明したが、発電モジュールには複数の操作部が設けられていてもよい。実施の形態２においては、２つの操作部が設けられた構成例を説明する。

図１１は、実施の形態２における操作部およびスイッチの構成を説明するための図である。実施の形態２において、発電モジュール２０は、２つの操作部４Ａ，４Ｂと、３つのスイッチ５１Ａ，５１Ｂ，５２とを備える。スイッチ５１Ａ，５１Ｂから出力される信号をＳ１Ａ，Ｓ１Ｂとそれぞれ記載する（図１２（Ｂ）参照）。

操作部４Ａ，４Ｂの各々は、ユーザの操作を受け付ける。操作部４Ａと操作部４Ｂとは、ユーザ操作に応じて、図中ｚ軸方向に互いに独立に変位可能である。

スイッチ５１Ａは、操作部４Ａと圧電素子１の上面との間において、操作部４Ａとほぼ接触するように設けられている。そのため、スイッチ５１Ａは、操作部４Ａの変位に応じて圧電素子１が初期状態から変形すると、オフからオンへと切り替えられる。同様に、スイッチ５１Ｂは、操作部４Ｂと圧電素子１の上面との間において、操作部４Ｂとほぼ接触するように設けられている。そのため、スイッチ５１Ｂは、操作部４Ｂの変位に応じて圧電素子１が初期状態から変形すると、オフからオンへと切り替えられる。

スイッチ５２は、圧電素子１の下面とケース７の底面との間に設けられている。操作部４Ａ，４Ｂのうちの一方または両方が下方へと変位すると、それにより変形した圧電素子１がスイッチ５２に機械的に接触する。これにより、スイッチ５２は、オフからオンへと切り替えられる。

このような操作部４Ａ，４Ｂおよびスイッチ５１Ａ，５１Ｂ，５２の構成に対応して、以下に説明するように、発電モジュール２０は信号出力部６１に代えて信号出力部６２を備える。

図１２は、実施の形態２における信号出力部６２の構成を説明するための図である。図１２（Ａ）を参照して、領域Ｋ５に示すようにスイッチ５１Ａ，５１Ｂがいずれもオフの場合には、信号出力部６２はＨレベルの切替信号ＳＷを出力する。

領域Ｋ６，Ｒ７に示すようにスイッチ５１Ａ，５１Ｂのうちの一方がオン、他方がオフであり、かつ、スイッチ５２がオフである場合には、信号出力部６２はＬレベルの切替信号ＳＷを出力する。また、領域Ｋ８に示すようにスイッチ５１Ａ，５１Ｂがいずれもオンであり、かつ、スイッチ５２がオフである場合にも、信号出力部６２はＬレベルの切替信号ＳＷを出力する。

領域Ｋ９〜Ｋ１２に示すようにスイッチ５２がオンである場合には、信号出力部６２はＨレベルの切替信号ＳＷを出力する。なお、スイッチ５１Ａ，５１Ｂがいずれもオフであるにもかかわらずスイッチ５２がオンである状態（領域Ｋ１２参照）は実際には生じない。

図１２（Ｂ）を参照して、実施の形態２において信号出力部６２は、信号Ｓ１Ａを受ける入力ノードＩＮ１Ａと、信号Ｓ１Ｂを受ける入力ノードＩＮ１Ｂと、信号Ｓ２を受ける入力ノードＩＮ２と、切替信号ＳＷを出力する出力ノードＯＵＴと、否定論理和回路（ＮＯＲ回路）６２２と、論理和回路（ＯＲ回路）６２４とを含む。

ＮＯＲ回路６２２は、信号Ｓ１Ａと信号Ｓ１Ｂとの否定論理和の演算結果を示す信号をＯＲ回路６２４に出力する。ＯＲ回路６２４は、ＮＯＲ回路６２２からの信号と、信号Ｓ２との論理和の演算結果を示す信号を出力ノードＯＵＴに出力する。

図１３は、図１２（Ａ）に示したベン図の関係を実現するための回路構成例を示す図である。発電モジュール２０は、上述のように信号出力部６１に代えて信号出力部６２を備える点、ロードスイッチ３１に代えてＤＣ／ＤＣコンバータ３２を備える点、および、制御部４００をさらに備える点において、実施の形態１に係る発電モジュール１０（図７参照）と異なる。なお、発電モジュール２０は、放電スイッチ８（図９参照）をさらに備えてもよい。

信号出力部６２（図１３には図示せず）は、ダイオードＤ３〜Ｄ６と、抵抗Ｒ３〜Ｒ６と、ＮＭＯＳ（n-type Metal Oxide-Semiconductor）トランジスタであるスイッチング素子Ｑ１とを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、入力端子Ｖｉｎと、出力端子Ｖｏｕｔと、イネーブル端子ＥＮとを含む。イネーブル端子ＥＮは、出力ノードＯＵＴから出力された切替信号ＳＷをＤＣ／ＤＣコンバータ３２のイネーブル信号として受ける。制御部４００は、信号Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａに基づいて送信部３００に動作指令を出力する。

スイッチ５１Ａ，５１Ｂ，５２の各々の一方端は、電力線ＰＬに電気的に接続される。スイッチ５１Ａの他方端は、入力ノードＩＮ１ＡおよびダイオードＤ３を介して、スイッチング素子Ｑ１のゲートに電気的に接続される。ダイオードＤ３のアノードは、抵抗Ｒ３を介して電力線ＧＬに電気的にされる。同様に、スイッチ５１Ｂの他方端は、入力ノードＩＮ１ＢおよびダイオードＤ４を介して、スイッチング素子Ｑ１のゲートに電気的に接続される。ダイオードＤ４のアノードは、抵抗Ｒ４を介して電力線ＧＬに電気的に接続される。

スイッチング素子Ｑ１のドレインは、抵抗Ｒ５を介して電力線ＰＬに電気的に接続される。スイッチング素子Ｑ１のソースは、電力線ＧＬに電気的に接続される。

ダイオードＤ５のアノードは、抵抗Ｒ５とスイッチング素子Ｑ１のドレインとの接続ノードに電気的に接続される。ダイオードＤ５のカソードは、出力ノードＯＵＴを介してＤＣ／ＤＣコンバータ３２のイネーブル端子ＥＮに電気的に接続される。また、ダイオードＤ５のカソードは、抵抗Ｒ６を介して電力線ＧＬに電気的に接続される。

スイッチ５２の他方端は、入力ノードＩＮ２を介してダイオードＤ６のアノードに電気的に接続される。ダイオードＤ６のカソードは、ダイオードＤ５のカソードに電気的に接続される。なお、発電モジュール２０の他の構成は、実施の形態１に係る発電モジュール１０の対応する構成と同等であるため詳細な説明は繰り返さない。

図１４は、実施の形態２に係る発電モジュール２０の動作を説明するためのタイムチャートである。図１４において、縦軸は、上から順にストローク、スイッチ５１のオン／オフ、信号Ｓ１Ａの論理レベル、スイッチ５１Ｂのオン／オフ、信号Ｓ１Ｂの論理レベル、スイッチ５２のオン／オフ、信号Ｓ２の論理レベル、切替信号ＳＷの論理レベル（すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ３２のオン／オフ）、出力電圧Ｖを示す。

操作部４Ａ、４Ｂのうちのどちらか一方のみが操作された場合の発電モジュール２０の動作は、実施の形態１における発電モジュール１０の動作（図８参照）と同等である。そのため、図１４では、操作部４Ａ、４Ｂの両方が操作された場合の発電モジュール２０の動作について説明する。

時刻ｔ３１において、操作部４Ａが操作を受け付け、操作部４Ａの変位が開始される。これにより、スイッチ５１Ａがオフからオンへと切り替わるので、信号Ｓ１ＡはＬレベルからＨレベルへと切り替わり、スイッチング素子Ｑ１がオンされる。一方、スイッチ５２はオフのままであるので、信号Ｓ２は、Ｌレベルに維持される。したがって、信号出力部６２からはＬレベルの切替信号ＳＷが出力される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２のイネーブル端子ＥＮはＬレベルのイネーブル信号を受けるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２からの電力供給は行なわれない。

時刻ｔ３１からわずかに遅れた時刻ｔ３１ａにおいて、操作部４Ｂが操作を受け付ける。これにより、スイッチ５１Ｂがオフからオンへと切り替わるので、信号Ｓ１ＢはＬレベルからＨレベルへと切り替わる。しかし、スイッチング素子Ｑ１は、スイッチ５１Ａの操作によりすでにオンされており、その状態が維持される。よって、信号出力部６２からの切替信号ＳＷ（イネーブル信号）はＬレベルのままである。なお、時刻ｔ３２以降の制御は、実施の形態１における制御とほぼ同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

２つの操作部４Ａ，４Ｂが設けられた構成では、操作部４Ａ，４Ｂの両方が操作を受け付けた時点でＤＣ／ＤＣコンバータ３２へのイネーブル信号をＨレベルからＬレベルへと切り替える構成も考えられる。これに対し、実施の形態２によれば、操作部４Ａ，４Ｂのうちのいずれか一方が操作を受け付けた時点でイネーブル信号がＨレベルからＬレベルに切り替えられる。したがって、圧電素子１により発電された電力を、より長い時間、圧電素子１に蓄えることができる。その結果、圧電素子１により発電された電力の利用効率を一層向上させることができる。

また、２つの操作部４Ａ，４Ｂを設けることにより、制御部４００は、操作部４Ａ，４Ｂが受け付けた操作の組合せ（スイッチ５１Ａ，５１Ｂの状態の組合せ）に応じて、３種類の制御指令を出力することができる。たとえば、図示しないブラインドを制御するためのリモートコントローラとして送信機２００を用いる場合には以下のような制御が可能である。すなわち、（１）操作部４Ａのみが操作された場合にはブラインドを上げる。（２）操作部４Ｂのみが操作された場合にはブラインドを下げる。（３）操作部４Ａ，４Ｂの両方が操作された場合にはブラインドの角度を変更する。

図１５は、実施の形態２に係る発電モジュール２０の各構成要素の配置例を示す図である。発電モジュール２０は、レバー７２と、回路基板７４と、伝達機構７６とをさらに備える。

レバー７２は、操作部４Ａ，４Ｂと圧電素子１Ｂとの間に設けられている。レバー７２は、操作部４Ａ，４Ｂのうちの少なくともに一方が操作された場合に上下方向に変位して、外力Ｆを圧電素子１Ｂへと機械的に伝達する。回路基板７４には、図１３に示した電気回路の各素子が実装されている。

圧電素子１Ｂは、金属板と、金属板の片面に設けられている圧電体とを複数備える。金属板は、板部と、複数の脚部とを備える。金属板における圧電体が設けられている面と反対側の面の中央には、円筒状の第１の突起が面方向と垂直になるように圧電体と反対側に突出して設けられている。第１の突起における圧電体側の面と反対側の面の中央には、第２の突起が面方向と垂直になるように圧電体と反対側に突出して設けられている。圧電素子１Ｂは、複数の金属板と複数の圧電体が積層されている構造であるため、より大きな電力を得ることができる。

伝達機構７６は、圧電素子１Ｂとスイッチ５２との間に設けられ、いわゆるテコとして機能する。すなわち、伝達機構７６は、操作部４Ａ，４Ｂのうちの少なくとも一方からレバー７２を介して圧電素子１Ｂに付加された力をスイッチ５２へと機械的に伝達する。図１５に示すように、操作部４Ａ，４Ｂからレバー７２を介して圧電素子１Ｂに伝達される力の方向を示す直線Ｌ１と、伝達機構７６からスイッチ５２に伝達される力の方向を示す直線Ｌ２とは、互いに異なる。

伝達機構７６が設けられない場合には、直線Ｌ１上のスペース７８にスイッチ５２を配置することが求められる。これに対し、図１５に示す例によれば、伝達機構７６を設けることによってスペース７８以外の箇所にスイッチ５２を配置することが可能になる。つまり、発電モジュール２０の機構設計において、スイッチ５２の配置箇所の自由度を向上させることができる。

実施の形態２では２つの操作部を設けた例を説明したが、３つ以上の任意の数の操作部（および各操作部に対応するスイッチ）を設けてもよい。

図１６は、３つの操作部が設けられた場合の切替信号ＳＷを説明するためのベン図である。図１６に示すように、３つのスイッチ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ（いずれも図示せず）がいずれもオフである場合、または、スイッチ５２がオンである場合に、Ｈレベルの切替信号ＳＷが出力される。上記以外の場合にはＬレベルの切替信号ＳＷが出力される。４つ以上の操作部が設けられる場合についても同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。

今回開示された実施の形態は、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の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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。

１，１Ａ，１Ｂ 圧電素子、２ 全波整流回路、３１ ロードスイッチ、３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４，４Ａ，４Ｂ 操作部、５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２ スイッチ、６１，６２ 信号出力部、７ ケース、７２ レバー、７４ 回路基板、７６ 伝達機構、７８ スペース、８ 放電スイッチ、９ 制御回路、１０，１０Ａ，２０，９０ 発電モジュール、１２ 圧電体、１２Ａ，１２Ｂ 電極、１４ 金属板、１６ 支持部、１００，１００Ａ，９００ 送信機、３００ 送信部、３０２ ＲＦアンテナ、３０４ ＲＦ回路、４００ 制御部、Ｃ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｑ１ スイッチング素子、Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗、ＰＬ，ＧＬ 電力線、ＩＮ１，ＩＮ１Ａ，ＩＮ１Ｂ，ＩＮ２ 入力ノード、ＯＵＴ 出力ノード、Ｎ１，Ｎ２ ノード、Ｖｉｎ 入力端子、Ｔ１，Ｔ２，Ｖｏｕｔ 出力端子、ＥＮ イネーブル端子。

Claims (8)

1. 発電した電力を負荷に供給可能に構成された発電装置であって、
   操作を受け付けると変位する操作部と、
   前記操作部の変位に応じて初期状態から変形することにより発電する圧電素子と、
   前記圧電素子が前記初期状態から変形した場合に第１の信号を出力する第１の出力部と、
   前記圧電素子の変形量が予め定められた制限値に達している場合に第２の信号を出力する第２の出力部と、
   前記圧電素子と前記負荷とを結ぶ電力線に直列に接続され、前記第１および第２の信号に基づいて、導通状態と非導通状態とのどちらかの状態に切り替えられる切替部とを備え、
   前記切替部は、
   前記圧電素子が前記初期状態から変形しており、かつ、前記圧電素子の変形量が前記制限値に達していない場合には、前記非導通状態であり、
   前記圧電素子の変形量が前記制限値に達している場合には、前記導通状態である、発電装置。
2. 前記切替部は、前記圧電素子が前記初期状態から変形していない場合には、前記導通状態である、請求項１に記載の発電装置。
3. 前記第１および第２の信号に基づいて、前記切替部の状態を切り替えるための切替信号を出力する信号出力部をさらに備え、
   前記信号出力部は、
   前記圧電素子が前記初期状態から変形していない場合には、前記切替部を前記導通状態とするように前記切替信号を出力し、
   前記圧電素子が前記初期状態から変形しており、かつ、前記圧電素子の変形量が前記制限値に達していない場合には、前記切替部を前記非導通状態とするように前記切替信号を出力し、
   前記圧電素子の変形量が前記制限値に達している場合には、前記切替部を前記導通状態とするように前記切替信号を出力する、請求項２に記載の発電装置。
4. 前記圧電素子と前記切替部との間に電気的に接続され、前記圧電素子から受けた電圧を全波整流して出力する第１のノードと、基準電位を有する電力線に接続された第２のノードとを有する全波整流回路をさらに備え、
   前記第１の出力部は、前記第２のノードに電気的に接続された一方端を有する第１のスイッチを含み、
   前記第２の出力部は、前記第１のノードに電気的に接続された一方端を有する第２のスイッチを含み、
   前記信号出力部は、
   前記切替信号を出力する出力ノードと、
   前記第１のスイッチの他方端に電気的に接続されたアノード、および、前記出力ノードに電気的に接続されたカソードを有する第１のダイオードと、
   前記第２のスイッチの他方端に電気的に接続されたアノード、および、前記出力ノードに電気的に接続されたカソードを有する第２のダイオードと、
   前記第１のスイッチの前記一方端と前記第１のノードとの間に電気的に接続された第１の抵抗と、
   前記出力ノードと前記第２のノードとの間に電気的に接続された第２の抵抗とを含む、請求項３に記載の発電装置。
5. 前記圧電素子は、第１および第２の出力端子を有し、
   前記発電装置は、
   前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間に接続され、前記圧電素子に蓄えられた電荷を放電するための放電スイッチと、
   前記圧電素子と前記切替部との間に電気的に接続され、前記圧電素子から受けた電圧を全波整流して出力する全波整流回路とをさらに備え、
   前記放電スイッチは、前記切替部が前記導通状態から前記非導通状態へと切り替えられてから、前記切替部が前記非導通状態から前記導通状態へと切り替えられるまでの間に、オフからオンへと切り替えられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電装置。
6. 前記第１の出力部は、前記操作部と前記圧電素子との間に配置され、
   前記第２の出力部は、前記圧電素子について前記第１の出力部と反対側に配置され、
   前記発電装置は、前記操作部から前記圧電素子に伝達された力を前記第２の出力部へと機械的に伝達する伝達機構をさらに備え、
   前記操作部から前記圧電素子に伝達される力の方向を示す直線と、前記伝達機構から前記第２の出力部に伝達される力の方向を示す直線とは、互いに異なる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の発電装置と、
   前記負荷とを備え、
   前記負荷は、前記発電装置から供給された電力を用いて無線信号を送信する送信部を含む、送信機。
8. 前記発電装置は、
   操作を受け付けると変位して前記圧電素子を変形させる他の操作部と、
   前記他の操作部の変位により前記圧電素子が前記初期状態から変形した場合に第３の信号を出力する第３の出力部とをさらに備え、
   前記切替部は、
   前記操作部および前記他の操作部のうちの少なくとも一方の変位により前記圧電素子が前記初期状態から変形しており、かつ、前記圧電素子の変形量が前記制限値に達していない場合には、前記非導通状態であり、
   前記圧電素子の変形量が前記制限値に達している場合には、前記導通状態であり、
   前記負荷は、前記第１および第３の信号に基づいて、前記送信部を制御する制御部をさらに含み、
   前記制御部は、前記第１の信号を受けた場合と、前記第３の信号を受けた場合とでは、異なる無線信号を前記送信部に送信させる、請求項７に記載の送信機。

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