JP6518944B2

JP6518944B2 - 発電ユニット

Info

Publication number: JP6518944B2
Application number: JP2015551380A
Authority: JP
Inventors: 傑大石
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: US20160294256A1; US10211703B2; WO2015083339A1; JPWO2015083339A1

Description

本発明は、発電装置を有する発電ユニットに関する。

近年、各種電子機器や、それらを遠隔操作するための操作用機器、操作部位などに用いられる小型の発電装置が知られている（例えば、特許文献1参照）。

国際公開第２０１３／０８４４０９号

本発明は、発電装置の多様化に向けて、スイッチやセンサーに応用できる発電ユニットを提案することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、押圧部を有し押圧部が押圧されることにより電力を発生する発電装置と、第１の位置と第２の位置との間を移動する駆動体とを備える。ここで、押圧部は、第２の位置から第１の位置へ駆動体が移動する場合に押圧される第１のボタンと、第１の位置から第２の位置へ駆動体が移動する場合に押圧される第２のボタンとを有する。さらに、駆動体を第２の位置から第１の位置に復帰させる第１のばねと、作動部と駆動体との間に配置される第２のばねとを備え、第１のばねと第２のばねは作動部の移動により縮む。

この構成により、本発明の発電ユニットは、発電装置の用途の多様化を実現できる。

発電装置の外観斜視図。実施の形態１による発電ユニットの外観斜視図。実施の形態１による発電ユニットの断面を示す概略図。実施の形態１による発電ユニットの初期状態を示す模式図。実施の形態１による発電ユニットの接触動作を説明する模式図。実施の形態１による発電ユニットの完全接触状態を示す模式図。実施の形態１による発電ユニットの非接触動作を説明する模式図。実施の形態１による発電ユニットを窓サッシに搭載した概略図。実施の形態１の発電ユニットを配置する窓を示す図。実施の形態２による発電ユニットの初期状態を示す模式図。実施の形態２による発電ユニットの接触動作を説明する模式図。実施の形態２による発電ユニットの完全接触状態を示す模式図。実施の形態２による発電ユニットの非接触動作を説明する模式図。実施の形態２による発電ユニットを窓サッシに搭載した概略図。実施の形態２の発電ユニットを配置する窓を示す図。

本実施の形態の発電ユニットを説明するに先立ち、従来の発電装置について説明する。

図１は発電装置の外観斜視図である。図１に示す通り、発電装置１０はボタン７Ａ、７Ｂを有する。発電装置１０は、プッシュ式発電装置である。発電装置１０は、２つのボタン（ボタン７Ａ、ボタン７Ｂ）押圧するにより、２つの異なる信号を送信できる。

別の発電装置（図示せず）では、２つのボタンの代わりにレバーにより、２つの異なる信号を送信できる。

本実施の形態の発電ユニットは、発電装置に新たな機構を付加することで、スイッチやセンサーに応用できる。

なお、図１に示す発電装置は一例であり、本発明の発電ユニットを構成する発電装置は図１に示す発電装置に限定されるものではない。

（実施の形態１）
＜発電ユニット１１の構成＞
以下、実施の形態１の発電ユニットの構成ついて、図２および図３を参照しながら説明する。

図２は実施の形態１による発電ユニットの外観斜視図である。発電ユニット１１は、ケース（筐体部）１２内に発電装置（図示せず）が配置されている。押し板１は作動部として機能し、押し板（作動部）１を押すことにより内部に配置されている発電装置が発電する。

図３は実施の形態１による発電ユニットの断面を示す概略図である。押し板１は調整ばね２に当接し、調整ばね（第２のばね）２は駆動体３に当接している。駆動体３は復帰ばね４に当接し、復帰ばね（第１のばね）４はケース(筐体)１２の内壁に当接している。

また、回転体５は、駆動体３の移動にともない、支軸（支点）２０を中心に、回動する。回動に応じて、回転体５は、ボタン７Ａ、ボタン７Ｂを交互に押圧することができる。発電装置１０はボタン７Ａ、７Ｂが押圧されることにより発電し、アンテナ６（送信部）から外部に信号を送ることができる。なお、発電装置１０の構成の詳細については、説明を省略する。

つまり、本実施の形態の発電ユニットは、ボタン７Ａ、７Ｂ（押圧部）を有し、ボタン７Ａ、７Ｂを押圧することにより電力を発生する発電装置１０と、支軸（支点）２０を中心に回動することによりボタン７Ａ、７Ｂを押圧する回転体５と、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５を回動させる駆動体３と、駆動体３を第２の位置から第１の位置に復帰させる復帰ばね（第1のばね）４とを有する。なお、第１の位置および第２の位置については、図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら以下で説明する。

＜発電ユニットのメカニズム＞
次に、実施の形態１の発電ユニットのメカニズムについて、図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。

図４Ａは発電ユニットの初期状態を示す模式図、図４Ｂは発電ユニットの接触動作を説明する模式図、図４Ｃは発電ユニットの完全接触状態を示す模式図、図４Ｃは発電ユニットの非接触動作を説明する模式図である。

図４Ａ〜図４Ｄについては、図３と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。なお、復帰ばね（第１のばね）４のバネ定数は、調整ばね（第２のばね）２のバネ定数より低い。

つまり、同じ力で押圧すると、復帰ばね４の方が調整ばね２に比べ、縮みやすい。

〔発電ユニットの接触動作〕
図４Ａに示す通り、初期状態では、調整ばね２、復帰ばね４のそれぞれが伸びた状態である。この時、ボタン７Ａが図面の下に向かって押された状態である。この時の駆動体３の位置を第１の位置とする。

続いて、図４Ｂに示す通り、外部から押し板１に押力がかかると、押し板１は図面の右方向に移動する。すると、駆動体３は第１の位置から第２の位置（図４Ｃに示す駆動体３の位置）に向かって移動し始め、回転体５は回動する。この時、駆動体３は回転体５との接点５Ａから離れ、逆に駆動体３は回転体５と接点５Ｂで接する。つまり、ボタン７Ａは元の状態（上がった状態）に戻り、ボタン７Ｂは下に向かって押される。ボタン７Ｂが押されると、発電装置１０は信号を発信する。

また、作動体８からの押し板１への右方向への押力により、駆動体３が右へ移動すると、調整ばね２よりも、復帰ばね４が先に縮む。これは、復帰ばね４のバネ定数が、調整ばね２のバネ定数より低いことに起因する。図４Ｂでは、復帰ばね４だけが圧縮されていて、調整ばね２は図４Ａと同じ状態である。

図４Ｄに示す通り押し板１が更に右に向かって移動すると、調整ばね２も圧縮され、発電ユニットは完全接触状態になる。

〔発電ユニットの非接触動作〕
次に、外部（作動体８）から押し板１にかかっていた押力（図５に黒色の矢印で示す）がなくなると、図４Ｄに示す通り復帰ばね４および調整ばね２にかかっていた押力が一気に開放される。すると、駆動体３が左に向かって移動する。つまり駆動体３は第２の位置から第１の位置に向かって戻る。この時、ボタン７Ｂはもとの状態(上がった状態)に戻り、一方、ボタン７Ａが下に向かって押される。この時、発電装置１０は信号を発信する。駆動体３と回転体５との接点は、接点５Ｂから接点５Ａに変わる。発電ユニットは図４Ａに示す初期状態にもどる。

発電ユニット１１は初期状態から完全接触状態への変化と、完全接触状態から初期状態への変化とを繰り返し、その動作に伴い、発電装置１０から信号を発信する。

本実施の形態の発電ユニット１１では、発電ユニット１１の内部に配置されている発電装置１０がボタン式なので、２つの押圧部（ボタン７Ａ、ボタン７Ｂ）を交互に押せる構造がある。そこでシーソーボタンの原理を利用する回転体５が配置されている。

スライド運動を回転運動に変換するために、回転体５を押下する駆動体３を配置し、駆動体３の先に復帰ばね４を取り付けている。

この構成により、駆動体３のスライド動作により発電装置１０の押圧部（ボタン７Ａ、ボタン７Ｂ）を交互に押すことができる。

また、駆動体３のストロークや回転体５の回転量、及び、各部品の位置ばらつきを考慮すると、押し板１および調整ばね２を更に取り付けるのが好ましい。押し板１および調整ばね２を取り付けることにより、発電装置１０に与える負荷を軽減することができる。駆動体３と回転体５の位置がずれても、調整ばね２が誤差を吸収することができる。よって発電ユニット１１への過剰な負荷やダメージをなくすことができる。

なお、駆動体３と押し板１の位置関係は、公差最悪値で、発電装置１０のボタン７Ａおよびボタン７Ｂを押下できるように設定するのが好ましい。

また、復帰ばね４の力は調整ばね２の力より更に低く設定しておくのが好ましい。また、発電に必要なクリック圧は、復帰ばね４の力よりさらに低く設定しておくのが好ましい。

＜実施の形態１の発電ユニットの使用方法＞
次に実施の形態１の発電ユニットの使用方法の一例を図５、図６を参照しながら説明する。

引き違い窓の開放検知用に実施の形態１の発電ユニット１１を使用した例を説明する。

図５は、実施の形態１の発電ユニット１１を窓サッシ２１Ａに搭載した図である。図５に示す通り、図５の上方が屋外側で、図５の下方が室内側である。窓サッシ２１Ａはガラス２４の周辺を囲む枠で、その他の構成については図３と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。

図６に示す窓サッシ２１Ａ、２１Ｂのうち、点線の丸で囲んだ領域Ｘに発電ユニット１１は装着される。そして、窓枠２２の点線の丸で囲んだ領域Ｙに突起（または面）が形成されており、窓サッシ２１Ａを閉めた時(図６に示す矢印とは逆の方向に移動させる時)、突起（または面）は、押し板１を押すことができるように構成されている。窓サッシ２１Ａを閉めると、図５に黒い矢印で示す力が、押し板１にかかる。押し板１に力がかかることで、発電ユニット１１の内部に配置されている発電装置１０のアンテナ６から信号が送信される。この信号により、窓の開閉を検知することができる。窓サッシ２１Ａに発電ユニット１１を搭載することによって窓の開閉を容易に検知することができる。

（実施の形態２）
＜発電ユニットの構成＞
次に、実施の形態２の発電ユニットの構成ついて、図８を参照しながら説明する。

図３を参照しながら説明した実施の形態１の発電ユニット１１は、右に向かう力により、押し板１および駆動体３が右に向かって移動し、回転体５が回動する構成となっていたが、図８に示す実施の形態２の発電ユニットは、押し板１および駆動体３が上に向かって移動することにより、回転体５が回動する構成となっている。

下から順に押し板１、調整ばね２、駆動体３、復帰ばね４が配置されており、実施の形態１の発電ユニットと押し板１、調整ばね２、駆動体３、復帰ばね４の配置が異なっている。また、これらの配置の違いにより、回転体５と駆動体３との接し方が異なる。その他の構成は、実施の形態１の発電ユニットと同様であるので、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

＜発電ユニットのメカニズム＞
次に、実施の形態２の発電ユニットのメカニズムについて、図７Ａ〜図７Ｄを参照しながら説明する。

図７Ａは発電ユニットの初期状態を示す模式図、図７Ｂは発電ユニットの接触動作を説明する模式図、図７Ｃは発電ユニットの完全接触状態を示す模式図、図７Ｄは発電ユニットの非接触動作を説明する模式図である。

図７Ａ〜図７Ｄについては、図８と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。なお、実施の形態１と同様に、復帰ばね（第１のばね）４のバネ定数は、調整ばね（第２のばね）２のバネ定数より低い。

〔発電ユニットの接触動作〕
図７Ａに示す通り、初期状態では、調整ばね２、復帰ばね４のそれぞれが伸びた状態である。この時、ボタン７Ａが図面の下に向かって押された状態である。この時の駆動体３の位置を第１の位置とする。

続いて、図７Ｂに示す通り、外部から押し板１に押力がかかると、押し板１は図面の上方向に移動する。すると、駆動体３は第１の位置から第２の位置（図７Ｃに示す駆動体３の位置）に向かって移動し始め、回転体５は回動する。この時、駆動体３は回転体５との接点５Ａから離れ、逆に駆動体３は回転体５と接点５Ｂで接する。つまり、ボタン７Ａは元の状態に（上がった状態）戻り、ボタン７Ｂは下に向かって押される。ボタン７Ｂが押されると、発電装置１０は信号を発信する。

また、作動体８からの押し板１の上方向への押力により、駆動体３が上へ移動すると、調整ばね２よりも、復帰ばね４が先に縮む。これは、復帰ばね４のバネ定数が、調整ばね２のバネ定数より低いことに起因する。図７Ｂでは、復帰ばね４だけが圧縮されていて、調整ばね２は図７Ａと同じ状態である。

さらに、図７Ｃに示す通り、押し板１が更に上に向かって移動すると、調整ばね２も圧縮され、発電ユニットは完全接触状態になる。

〔発電ユニットの非接触動作〕
次に、外部（作動体８）から押し板１にかかっていた押力（図５に黒色の矢印で示す）がなくなると、図７Ｄに示す通り復帰ばね４および調整ばね２にかかっていた押力が一気に開放される。すると、駆動体３が下に向かって移動する。つまり駆動体３は第２の位置から第１の位置に向かって戻る。この時、ボタン７Ｂはもとの状態（上がった状態）に戻り、一方、ボタン７Ａが下に向かって押される。この時、発電装置１０は信号を発信する。駆動体３と回転体５との接点は、接点５Ｂから接点５Ａに変わる。発電ユニットは図７Ａに示す初期状態にもどる。

実施の形態１では水平方向に、押し板１、調整ばね２、駆動体３、復帰ばね４が並べられているのに対し、実施の形態２では、垂直方向に押し板１、調整ばね２、駆動体３、復帰ばね４が並べられている。実施の形態２のその他の構成については実施の形態１と同様であり、効果についても実施の形態１と同様である。

＜発電ユニットの使用方法＞
次に実施の形態２の発電ユニットの使用方法の一例を図８、図９を参照しながら説明する。

すべり出し窓（たてすべりだし窓）の開放検知用に実施の形態２の発電ユニット１１を使用した例を説明する。

図８は、実施の形態２の発電ユニット１１を窓サッシ２１に搭載した図である。図８に示す通り、図８の上方が屋外側で、図５の下方が室内側である。窓サッシ２１はガラス２４の周辺を囲む枠で、実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図９に示す窓サッシ２１の点線の丸で囲んだ領域Ｘに発電ユニット１１は装着されている。そして、窓サッシ２１を閉めた時、窓枠２２の点線の丸で囲んだ領域Ｙに突起（または面）が形成されており、窓サッシ２１を閉めた時、突起（または面）は、押し板１を押すことができるように構成されている。窓サッシ２１を閉めると、図８に黒い矢印で示す力が、押し板１にかかる。押し板１に力がかかると、発電ユニット１１の内部に配置されている発電装置１０のアンテナ６から信号が発信される。この信号により窓の開閉を検知することができる。窓サッシ２１に発電ユニット１１を搭載することによって窓の開閉を容易に検知することができる。

実施の形態１および実施の形態２においては、発電装置１０の裏面が室内側に配置されているので、アンテナ（送信部）６は室内に配置されている。よって、アンテナ（送信部）６の電波特性を最適化することができる。

また、発電装置１０はプッシュ式装置であるため駆動体３および復帰ばね４を設けることにより、発電装置１０のケース（筐体部）１２への過剰負荷を低減できる。

また、窓サッシ２１Ａ（または２１）の内部に発電装置１０を搭載しているので窓サッシ２１Ａ（または２１）に突起物は形成されない。よって窓サッシ２１Ａ（または２１）の安全性は確保されている。

なお、本実施の形態では、発電ユニット１１を窓サッシ２１Ａ（または２１）に搭載しているが、窓枠２２に発電ユニット１１を搭載し、窓サッシ２１Ａ（または２１）に突起を設けてもよい。また、本実施の形態では、突起を窓枠２２に設けているが、必ずしも窓枠２２に突起を設ける必要はなく、壁などに設けてもよい。突起が発電ユニット１１の押し板１を押すことができれば、突起を配置する場所は限定されない。

また、本実施の形態では、窓サッシ２１Ａ（または２１）の内側にはガラス２４が形成されているが、必ずしもガラスが形成されている必要はない。

また、本実施の形態の発電装置１０は、２つのボタン７Ａ、７Ｂを有するが、必ずしも押圧部を２つのボタン７Ａ、７Ｂで構成する必要はない。

なお、本実施の形態では、発電ユニット１１を窓サッシ２１Ａ（または２１）や窓枠２２に搭載しているが、引き出しや金庫などの開閉部分に搭載しても良く、窓サッシ２１Ａ（または２１）や窓枠２２に限定されるものではない。

また、発電装置１０が送信部を有すれば、窓、引き出し、金庫などの開閉を無線などの通信手段で報知することが可能である。

また、本実施の形態では、送信部としてアンテナ６を用いて説明したが、送信部はアンテナに限定されるものではない。他の例として、送信部をＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｏｄｅ）で形成しても良い。

本発明の発電ユニットは、発電装置の用途の多様化を実現できる。また、本実施の形態の発電ユニットはスイッチやセンサーに応用できる。

１押し板（作動部）
２調整ばね（第２のばね）
３駆動体
４復帰ばね（第１のばね）
５回転体
５Ａ，５Ｂ接点
６アンテナ（送信部）
７Ａ，７Ｂボタン（押圧部）
８作動体
１０発電装置
１１発電ユニット
１２ケース（筐体部）
２０支軸（支点）
２１，２１Ａ，２１Ｂ窓サッシ
２２窓枠
２４ガラス

Claims

押圧部を有し、前記押圧部が押圧されることにより電力を発生する発電装置と、
第１の位置と第２の位置との間を移動する駆動体と、
を備え、
前記押圧部は、
前記第２の位置から前記第１の位置へ前記駆動体が移動する場合に押圧される第１のボタンと、
前記第１の位置から前記第２の位置へ前記駆動体が移動する場合に押圧される第２のボタンと、
を有する、発電ユニットにおいて、
前記駆動体を前記第２の位置から前記第１の位置に復帰させる第１のばねと、
作動部と前記駆動体との間に配置される第２のばねと、
をさらに備え、
前記第１のばねと前記第２のばねは前記作動部の移動により縮む、
発電ユニット。
前記第１のボタンは、前記第１の位置から前記第２の位置へ前記駆動体が移動する場合に復帰し、
前記第２のボタンは、前記第２の位置から前記第１の位置へ前記駆動体が移動する場合に復帰する、
請求項１記載の発電ユニット。
前記第１の位置から前記第２の位置へと向かう方向は、前記第１のボタンおよび前記第２のボタンが押圧される方向と直交する、
請求項１および請求項２記載の発電ユニット。
前記第１のボタンが押圧された場合と前記第２のボタンが押圧された場合とのそれぞれの場合において発信する送信部をさらに備える、
請求項１−３記載の発電ユニット。
前記第１の位置と前記第２の位置との間を前記駆動体が移動することにより回動する回転体をさらに備え、
前記回転体は、
前記第２の位置から前記第１の位置へ前記駆動体が移動する場合に、前記第１のボタンを押圧し、
前記第１の位置から前記第２の位置へ前記駆動体が移動する場合に、前記第２のボタンを押圧する、
請求項１−４記載の発電ユニット。
前記第１のばねのバネ定数は、前記第２のばねのバネ定数より低い
ことを特徴とする請求項１記載の発電ユニット。
前記作動部が押し板で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の発電ユニット。
支点を中心に回動することにより前記押圧部を押圧する回転体を、さらに備え、
前記駆動体は、前記第１の位置から前記第２の位置に移動することにより前記回転体を回動させる、
請求項１記載の発電ユニット。