JP7097134B1 - 発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースで効率よく発電できる発電機を提供する。
【解決手段】発電機１００は、コイル２２と、コイル２２の内側を通るようにコイル２２の軸方向に対して垂直な方向に延びる第１シャフト２４および第２シャフト２６と、コイル２２内において第１シャフト２４の外周部に設けられた磁石２８および第１ギア３０と、コイル２２内において第２シャフト２６の外周部に設けられた第２ギア３２とを有する。第２ギア３２は、第１ギア３０よりも歯数が多くかつ第１ギア３０に噛み合っている。第２シャフト２６は、駆動部１８によって回転駆動される。第２シャフト２６の回転は、第２ギア３２および第１ギア３０によって増速されて第１シャフト２４および磁石２８に伝達される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発電機に関する。

従来、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することができる種々の発電機が提案されている。例えば、特許文献１に開示された回転マグネット式発電装置は、空芯コイルと、空芯コイルの周回部分を貫通して延びる回転軸と、空芯コイル内に配置されるように回転軸に固定されマグネットを備えている。

特許文献１に開示された発電機では、回転軸を回転させることによって、空芯コイル内でマグネットが回転することによって、空芯コイルに誘導電流が流れる。すなわち、発電が行われる。

上記の発電機は、例えば、トイレットルーム、浴室、キッチン等に設置される遠隔操作装置において利用される。具体的には、遠隔操作装置の操作子が操作されることによって回転軸が回転して発電が行われるように、遠隔操作装置内に発電機が組み込まれる。このような遠隔操作装置では、利用者の操作子の操作によって発電機で発電された電力を用いて、操作対象となる装置に信号を送信することができる。

特許第６６４７６７２号公報

上記のような発電機において、十分な発電量を確保するためには、回転軸（マグネット）を十分な速度で回転させる必要がある。このため、例えば、遠隔操作装置内に発電機を組み込む場合には、操作子と回転軸との間に増速機を設けることが考えられる。具体的には、複数のギアを組み合わせた構成の増速機を操作子と回転軸との間に設けることによって、回転軸の回転速度を向上させることができる。

しかしながら、設計上の制約等により、遠隔操作装置内に十分なスペースを確保できない場合には、操作子と回転軸との間に十分な数のギアを配置できない場合がある。この場合、回転軸を十分な速度で回転させることができなくなり、発電効率が低下する。

そこで、本発明は、省スペースで効率よく発電できる発電機を提供することを目的としている。

本発明は、下記の発電機を要旨とする。

（１）筒状に巻回されたコイルと、
前記コイルの内側を通るように前記コイルの軸方向に対して垂直な方向に延び、前記軸方向から見て互いに平行に設けられ、かつ前記コイルに対して回転可能な第１シャフトおよび第２シャフトと、
前記コイルの内側において、前記第１シャフトと一体回転するように前記第１シャフトの外周部に設けられかつ前記第１シャフトの長さ方向に並ぶように配置された磁石および第１ギアと、
前記第１ギアよりも歯数が多く、前記筒部の内側において、前記第２シャフトと一体回転するように前記第２シャフトの外周部に設けられかつ前記第１ギアに噛み合う第２ギアと、
前記コイルの軸方向から見て前記コイルの外側に設けられ、かつ前記第２シャフトを回転駆動する駆動部と、
を備える、発電機。

（２）前記第２シャフトは、非磁性材料からなる、
上記（１）に記載の発電機。

（３）前記コイル、前記第１シャフト、前記第２シャフトおよび前記駆動部を収容する筐体を更に備え、
前記駆動部は、
一部が前記筐体の外側に突出するように設けられかつ前記一部が前記筐体内に向かって押し込まれる第１方向および前記一部が筐体外に向かって押し出される第２方向に往復直線運動可能に設けられた操作部材と、
前記操作部材を前記第２方向に向かって付勢する付勢部材と、
前記操作部材の前記第１方向の直線運動を第１回転運動に変換するとともに、前記操作部材の前記第２方向の直線運動を前記第１回転運動とは反対方向の第２回転運動に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記第１回転運動を前記第２シャフトに伝達し、かつ前記変換部によって変換された前記第２回転運動の前記第２シャフトへの伝達を遮断する伝達部と、を含む、
上記（１）または（２）に記載の発電機。

（４）前記操作部材は、ラックギアを有し、
前記変換部は、前記ラックギアに噛み合うピニオンギアと、前記ピニオンギアよりも歯数が多くかつ前記ピニオンギアと一体回転するように設けられた駆動ギアとを有し、
前記伝達部は、前記第２シャフトと同軸状に設けられかつ前記駆動ギアと噛み合う従動ギアと、前記従動ギアと前記第２シャフトとを連結するラチェット部とを有し、
前記ラチェット部は、前記駆動ギアから前記従動ギアに伝達された前記第１回転運動を前記第２シャフトに伝達し、かつ前記駆動ギアから前記従動ギアに伝達された前記第２回転運動の前記第２シャフトへの伝達を遮断する、
上記（３）に記載の発電機。

（５）中空状の筒部を有するボビンをさらに備え、
前記コイルは、前記筒部の外周面に巻回されており、
前記第１シャフトおよび前記第２シャフトは、前記コイルの軸方向から見て、前記筒部を貫通するように設けられ、
前記磁石、前記第１ギアおよび前記第２ギアは、前記筒部の内側に設けられている、
上記（１）から（４）のいずれかに記載の発電機。

（６）前記コイルは、前記筒部の軸方向に並ぶように配置された第１コイルおよび第２コイルを含み、
前記ボビンは、前記第１コイルが巻回された第１ボビンと、前記第２コイルが巻回された第２ボビンとを含み、
前記第１シャフトおよび前記第２シャフトは、前記第１ボビンと前記第２ボビンとによって挟まれるように設けられ、
前記磁石は、中心部を前記第１シャフトが通るようにリング状に形成されかつ外周部が周方向に２極に着磁されている、
上記（５）に記載の発電機。

（７）前記筒部の軸方向における前記ボビンの一端部に固定された磁性金属部材をさらに備える、
上記（５）または（６）に記載の発電機。

（８）前記第２シャフトの長さ方向から見て、前記磁石の一部と前記第２ギアの一部とが重なっている、
上記（１）から（７）のいずれかに記載の発電機。

本発明によれば、省スペースで効率よく発電できる発電機が得られる。

図１は、本発明の一実施形態に係る発電機の外観を示す斜視図である。 図２は、発電機の内部構造を示す概略図である。 図３は、図２のａ－ａ部分を示す概略断面図である。 図４は、図２のｂ－ｂ部分を示す概略断面図である。 図５は、ボビンおよび第２シャフトを示す概略斜視図である。 図６は、第１シャフト、第２シャフトおよび第２ボビンを示す概略斜視図である。 図７は、操作部材を示す図である。 図８は、発電機の動作を説明するための図である。 図９は、発電機の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態に係る発電機について図面を参照しつつ説明する。

（発電機の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る発電機の外観を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る発電機の内部構造を示す概略図である。なお、図２には、後述する蓋部１４を取り外した状態の発電機１００が示されている。

図１に示すように、本実施形態に係る発電機１００は、直方体状の筐体１０を有している。図１および図２に示すように、筐体１０は、開口部１２ａを有する収容部１２と、開口部１２ａを塞ぐように収容部１２に着脱可能に取り付けられる蓋部１４とを有する。図２に示すように、収容部１２には、発電部１６および駆動部１８が収容されている。

図１および図２に示すように、本実施形態では、収容部１２は、直方体形状を有し、矩形状の底部１２ｂと、底部１２ｂの四辺から立ち上がる壁部１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを有している。なお、以下においては、発電機１００の構造を理解し易くするために、底部１２ｂに対して蓋部１４側を上側とし、蓋部１４に対して底部１２ｂ側を下側とする。

図２に示すように、収容部１２内において、底部１２ｂから上方に立ち上がるように、板状の仕切り１２ｇが設けられている。上方から見て、仕切り１２ｇは、壁部１２ｃと壁部１２ｅとを接続するように壁部１２ｄ，１２ｆに対して平行に延びている。仕切り１２ｇにおいて、中央部よりも壁部１２ｅ側には、仕切り１２ｇから上方に立ち上がるように支持部１２ｈが設けられている。

本実施形態では、仕切り１２ｇによって、収容部１２内は、第１収容部１３ａと、第２収容部１３ｂとに区画されており、第１収容部１３ａに発電部１６が収容され、第２収容部１３ｂに駆動部１８が収容されている。第２収容部１３ｂにおいて、底部１２ｂから上方に立ち上がるように、板状の支持部１２ｉが設けられている。支持部１２ｉは、仕切り１２ｇから壁部１２ｆ側に向かって、壁部１２ｃ，１２ｅに対して平行に延びるように設けられている。なお、支持部１２ｉと壁部１２ｆとの間には、後述する操作部材４０を配置するための隙間が形成されている。また、壁部１２ｃには、操作部材４０を通すための貫通孔１２ｊが形成されている。

本実施形態では、筐体１０は、非磁性材料からなる。本明細書において非磁性材料とは、強磁性体ではない材料を意味し、常磁性体、反磁性体および反強磁性体を含む。本実施形態では、筐体１０は、例えば、合成樹脂によって形成される。

図３は、図２のａ－ａ部分を示す概略断面図であり、図４は、図２のｂ－ｂ部分を示す概略断面図である。図２～図４に示すように、発電部１６は、ボビン２０と、コイル２２と、第１シャフト２４と、第２シャフト２６と、磁石２８と、第１ギア３０と、第２ギア３２と、磁性金属部材３４とを有している。ボビン２０、第２シャフト２６、第１ギア３０および第２ギア３２は、例えば、非磁性材料からなる。第１シャフト２４としては、磁石２８のバックヨークとしての機能を持たせる観点から、軟磁性材料を用いることが好ましい。具体的には、第１シャフト２４、鉄材、ＳＵＳ（ステンレス）材、ＳＫＨ（ハイスピード鋼）材、フェライト材などの材料を用いることができる。

図５は、ボビン２０および第２シャフト２６を示す概略斜視図である。図２～図５に示すように、ボビン２０は、中心部に、中空状の筒部２０ａを有している。図２～図４に示すように、本実施形態では、ボビン２０は、収容部１２に固定されている。図３および図４に示すように、コイル２２は、筒状に巻回されている。本実施形態では、コイル２２は、ボビン２０の筒部２０ａの外周面に巻回されている。図３～図５に示すように、本実施形態では、ボビン２０は、第１ボビン３６および第２ボビン３８を含む。また、図３および図４に示すように、コイル２２は、第１コイル２２ａおよび第２コイル２２ｂを含む。

本実施形態では、第１ボビン３６は、中空状の筒部３６ａと、筒部３６ａの両端部に設けられたフランジ部３６ｂ，３６ｃとを含む。第２ボビン３８は、中空状の筒部３８ａと、筒部３８ａの両端部に設けられたフランジ部３８ｂ，３８ｃとを含む。第１ボビン３６の筒部３６ａと第２ボビン３８の筒部３８ａとが直線状に並ぶように、フランジ部３６ｃとフランジ部３８ｂとが固定されている。本実施形態では、筒部３６ａと筒部３８ａとによって、筒部２０ａが構成されている。

第１コイル２２ａおよび第２コイル２２ｂは、筒部２０ａの軸方向に並ぶように配置されている。本実施形態では、第１コイル２２ａは、第１ボビン３６の筒部３６ａに巻回され、第２コイル２２ｂは、第２ボビン３８の筒部３８ａに巻回されている。図示は省略するが、第１コイル２２ａおよび第２コイル２２ｂはそれぞれ、例えば、整流器等を介して外部装置に電気的に接続される。これにより、第１コイル２２ａおよび第２コイル２２ｂにおいて発生した電流を用いて外部装置を起動することができる。

図２に示すように、第１シャフト２４および第２シャフト２６は、ボビン２０およびコイル２２に対して回転できるように、ボビン２０に支持されている。第１シャフト２４および第２シャフト２６は、コイル２２（筒部２０ａ）の内側を通るようにコイル２２（筒部２０ａ）の軸方向に対して垂直な方向に延び、かつコイル２２（筒部２０ａ）の軸方向から見て互いに平行に設けられている。本実施形態では、第１シャフト２４および第２シャフト２６は、コイル２２（筒部２０ａ）の軸方向から見て、筒部２０ａを貫通するように設けられている。なお、本実施形態では、第１シャフト２４は、コイル２２（筒部２０ａ）の軸方向から見て、コイル２２を貫通していない。言い換えると、コイル２２（筒部２０ａ）の軸方向から見て、第１シャフト２４の両端は、コイル２２の外周よりも内側に位置している。本実施形態では、第１シャフト２４は、第２シャフト２６よりも短い。

図６は、第１シャフト２４、第２シャフト２６および第２ボビン３８を示す概略斜視図である。なお、後述するように、第１シャフト２４には磁石２８および第１ギア３０が取り付けられ、第２シャフト２６には第２ギア３２が取り付けられているが、図６においては、第１シャフト２４、第２シャフト２６および第２ボビン３８の関係を分かり易くするために、磁石２８、第１ギア３０および第２ギア３２の図示は省略している。

図６に示すように、第２ボビン３８のフランジ部３８ｂには、第１シャフト２４および第２シャフト２６を回転可能に支持するための凹部３８ｄ，３８ｅが形成されている。また、図５に示すように、第１ボビン３６のフランジ部３６ｃにおいて、凹部３８ｄに対向する領域に凹部３６ｄが形成され、凹部３８ｅに対向する領域に凹部３６ｅが形成されている。図３に示すように、本実施形態では、第１シャフト２４は、凹部３６ｄと凹部３８ｄとによって回転可能に支持されている。また、図５に示すように、第２シャフト２６は、凹部３６ｅと凹部３８ｅとによって回転可能に支持されている。

図２および図３に示すように、磁石２８および第１ギア３０は、コイル２２および筒部２０ａの内側において、第１シャフト２４の長さ方向に並ぶように配置されている。本実施形態では、磁石２８および第１ギア３０は、第１シャフト２４と一体回転するように第１シャフト２４に固定されている。

図３および図４に示すように、本実施形態では、磁石２８は、中心部を第１シャフト２４が通るようにリング状に形成された永久磁石である。図４に示すように、本実施形態では、磁石２８は、外周部が周方向に２極に着磁された構成を有しており、互いに極性が異なる第１極性部２８ａおよび第２極性部２８ｂを有している。なお、図４においては、磁石２８における第１極性部２８ａと第２極性部２８ｂとの境界を破線で示している。磁石２８の材料は特に限定されないが、例えば、Ｎｄ‐Ｆｅ‐Ｂ焼結磁石を用いることができる。

図２に示すように、第２ギア３２は、コイル２２および筒部２０ａの内側において、第２シャフト２６と一体回転するようにかつ第１ギア３０に噛み合うように、第２シャフト２６に固定されている。第２ギア３２の歯数は、第１ギア３０の歯数よりも多い。したがって、第２シャフト２６の回転は、第２ギア３２および第１ギア３０によって増速されて第１シャフト２４に伝達される。本実施形態では、第２シャフト２６の長さ方向（軸線方向）から見て、磁石２８の一部と第２ギア３２の一部とが重なるように、磁石２８および第２ギア３２が配置されている。

磁性金属部材３４は、筒部２０ａの軸方向において、ボビン２０の一端部に固定されている。本実施形態では、磁性金属部材３４は、筒部２０ａの軸方向から見て、磁石２８の径方向外側に位置するように、第１ボビン３６のフランジ部３６ｂに固定されている。磁性金属部材３４として、例えば、金属板または金属箔が用いられる。

磁性金属部材３４の極性は、磁石２８のうち近接する部分の極性に応じて変化する。例えば、磁石２８の第１極性部２８ａが第２極性部２８ｂよりも磁性金属部材３４に近い場合には、磁性金属部材３４のうち磁石２８側の部分は、第１極性部２８ａとは反対の極性となる。これにより、第１シャフト２４が回転駆動されていない場合に、磁石２８と磁性金属部材３４との間に作用する磁力によって、磁石２８が回転することを防止することができる。その結果、発電機１００のがたつきを防止することができる。

磁性金属部材３４としては、極性の切り替え易さの観点から、軟磁性材料を用いることが好ましい。具体的には、磁性金属部材３４として、鉄材、ＳＵＳ（ステンレス）材、ＳＫＨ（ハイスピード鋼）材、フェライト材などの材料を用いることができる。

駆動部１８は、コイル２２の軸方向から見てコイル２２の外側に設けられ、発電機１００の利用者に操作されることによって、第２シャフト２６を回転駆動する。上述したように、本実施形態では、駆動部１８は、収容部１２の第２収容部１３ｂに設けられている。

駆動部１８は、操作部材４０と、付勢部材４２と、変換部４４と、伝達部４６とを含む。図７は、操作部材４０を示す図であり、（ａ）は、操作部材４０の側面図（図２において操作部材４０を紙面左側から見た図）であり、（ｂ）は、操作部材４０の平面図である。

図２および図７に示すように、操作部材４０は、操作部５０と、摺動部５２と、ラックギア５４と、ガイド部５６とを備えている。図２に示すように、操作部材４０は、一部（本実施形態では、操作部５０）が筐体１０の外側に突出するように設けられている。また、操作部材４０は、第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２に往復直線運動可能に設けられている。なお、第１方向Ｘ１は、操作部５０を筐体１０内に向かって押し込む際の操作部５０の移動方向を意味し、第２方向Ｘ２は、操作部５０を筐体１０外に向かって押し出す際の操作部５０の移動方向を意味する。

図２および図７に示すように、本実施形態では、操作部５０は、略直方体形状を有しており、第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２に移動可能に壁部１２ｃの貫通孔１２ｊに挿入されている。操作部５０において筐体１０の内側には、突出部５０ａおよび凹部５０ｂが形成されている。

突出部５０ａは、貫通孔１２ｊよりも上側に位置付けられるように形成されている。操作部材４０が筐体１０から抜け落ちることは、突出部５０ａが壁部１２ｃに係止されることによって防止される。凹部５０ｂは、仕切り１２ｇ側および支持部１２ｉ側に向かって開口するように形成されている。凹部５０ｂには、付勢部材４２の一端部が挿入される。付勢部材４２については後述する。

摺動部５２は、操作部５０から第１方向Ｘ１に延びるように形成されている。本実施形態では、摺動部５２は、操作部５０の第１方向Ｘ１または第２方向Ｘ２への移動に連動して、筐体１０に対して第１方向Ｘ１または第２方向Ｘ２に摺動する。本実施形態では、摺動部５２は、操作部５０から壁部１２ｆと支持部１２ｉとの間を通って壁部１２ｅ側に向かって延びる第１摺動部５２ａと、第１摺動部５２ａよりも壁部１２ｅ側に設けられかつ第１摺動部５２ａよりも大きい幅を有する第２摺動部５２ｂとを有している。

ラックギア５４は、第２摺動部５２ｂの上面に形成されている。本実施形態では、ラックギア５４は、第２摺動部５２ｂの仕切り１２ｇ側の端部において、第１方向Ｘ１に対して平行に延びるように形成されている。ガイド部５６は、第２摺動部５２ｂの壁部１２ｅ側の端部から仕切り１２ｇ側に向かって突出するように形成されている。

本実施形態では、操作部５０が壁部１２ｆおよび仕切り１２ｇに挟まれるとともに、第２摺動部５２ｂおよびガイド部５６が壁部１２ｆおよび仕切り１２ｇに挟まれることによって、操作部材４０の移動方向が、第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２に規制されている。

図２に示すように、付勢部材４２は、操作部５０（凹部５０ｂ）と支持部１２ｉとに挟まれるように設けられている。付勢部材４２は、操作部材４０を第２方向Ｘ２に向かって付勢している。本実施形態では、付勢部材４２として、コイルばねが用いられている。

図２および図３に示すように、変換部４４は、ラックギア５４に噛み合うピニオンギア４４ａと、ピニオンギア４４ａよりも歯数が多くかつピニオンギア４４ａと一体回転する駆動ギア４４ｂとを有している。ピニオンギア４４ａは、ラックギア５４の上方に設けられている。本実施形態では、ピニオンギア４４ａおよび駆動ギア４４ｂは第３シャフト４４ｃに固定され、第３シャフト４４ｃは壁部１２ｆおよび支持部１２ｈに回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、ピニオンギア４４ａおよび駆動ギア４４ｂは一体成形されているが、ピニオンギア４４ａおよび駆動ギア４４ｂは、第３シャフト４４ｃを回転軸として一体的に回転するのであれば、別個の部材として構成されていてもよい。

図２に示すように、伝達部４６は、駆動ギア４４ｂと噛み合う従動ギア４６ａと、従動ギア４６ａと第２シャフト２６とを連結するラチェット部４６ｂとを有している。従動ギア４６ａは、第２シャフト２６と同軸状に設けられている。また、従動ギア４６ａは、第２シャフト２６の長さ方向に移動可能にかつ第２シャフト２６に対して回転可能に、第２シャフト２６に支持されている。

ラチェット部４６ｂは、第１ラチェット歯６０と、連結部材６２と、付勢部材６４とを有している。第１ラチェット歯６０は、環状に形成され、第２シャフト２６と同軸状に設けられている。本実施形態では、第１ラチェット歯６０は、従動ギア４６ａの壁部１２ｆ側において従動ギア４６ａと一体成形されている。第１ラチェット歯６０は、従動ギア４６ａと同様に、第２シャフト２６の長さ方向に移動可能にかつ第２シャフト２６に対して回転可能に、第２シャフト２６に支持されている。

連結部材６２は、筒状に形成され、第１ラチェット歯６０よりも壁部１２ｆ側において第２シャフト２６と同軸状に設けられている。連結部材６２は、第１ラチェット歯６０に噛み合う第２ラチェット歯６２ａを有している。連結部材６２は、第２シャフト２６と一体回転するように第２シャフト２６に連結されている。

後述するように、本実施形態では、発電部１６側から見て従動ギア４６ａおよび第１ラチェット歯６０が時計周りに回転する場合には、第１ラチェット歯６０と第２ラチェット歯６２ａとが互いに噛み合う。これにより、連結部材６２および第２シャフト２６は、従動ギア４６ａに連動して回転する。

一方、発電部１６側から見て従動ギア４６ａおよび第１ラチェット歯６０が反時計回りに回転する場合には、第１ラチェット歯６０と第２ラチェット歯６２ａとは噛み合わない。この場合、従動ギア４６ａおよび第１ラチェット歯６０が回転しても、連結部材６２および第２シャフト２６は回転しない。

付勢部材６４は、ボビン２０と従動ギア４６ａとの間に設けられ、従動ギア４６ａを連結部材６２側に向かって付勢している。本実施形態では、付勢部材６４としてのコイルばねが、第２シャフト２６に嵌められている。本実施形態では、付勢部材６４の一端は、ボビン２０のフランジ部３６ｃ，３８ｂに支持され、付勢部材６４の他端は、従動ギア４６ａに支持されている。

（発電機の動作）
本実施形態では、図８に示すように、発電機１００の利用者が操作部５０を筐体１０内に押し込むと、操作部材４０が第１方向Ｘ１に直線運動する。操作部材４０の第１方向Ｘ１への直線運動は、ラックギア５４を介して変換部４４（ピニオンギア４４ａ）に伝達される。これにより、変換部４４（ピニオンギア４４ａ）は、発電部１６側（図２の紙面左側）から見て、反時計周りに回転する（第１回転運動）。

変換部４４（駆動ギア４４ｂ）から従動ギア４６ａに上記第１回転運動が伝達されると、従動ギア４６ａは、発電部１６側から見て時計周りに回転する。上述したように、従動ギア４６ａの上記時計周りの回転は、第１ラチェット歯６０および連結部材６２（第２ラチェット歯６２ａ）を介して第２シャフト２６に伝達される。これにより、第２シャフト２６が回転する。

第２シャフト２６の回転は、第２ギア３２および第１ギア３０によって増速されて第１シャフト２４に伝達される。これにより、磁石２８が回転する。このように、本実施形態では、操作部５０を筐体１０内に押し込むことによって、磁石２８を回転させることができる。その結果、コイル２２において電流が発生する。すなわち、発電が行われる。

上述したように、操作部材４０は、付勢部材４２によって第２方向Ｘ２に押されているので、発電機１００の利用者が操作部５０を筐体１０内に押し込んだ後、操作部５０から手を離すと、図９に示すように、操作部材４０が第２方向Ｘ２に直線運動する。操作部材４０の第２方向Ｘ２への直線運動は、ラックギア５４を介して変換部４４（ピニオンギア４４ａ）に伝達される。これにより、変換部４４（ピニオンギア４４ａ）は、発電部１６側（図２の紙面左側）から見て、時計周りに回転する（第２回転運動）。

変換部４４（駆動ギア４４ｂ）から従動ギア４６ａに上記第２回転運動が伝達されると、従動ギア４６ａは、発電部１６側から見て反時計周りに回転する。上述したように、従動ギア４６ａの上記反時計周りの回転は、第２シャフト２６に伝達されない。本実施形態では、従動ギア４６ａが上記反時計周りに回転すると、第１ラチェット歯６０は、第２ラチェット歯６２ａに噛み合うことなく、第２ラチェット歯６２ａに沿って第２シャフト２６の長さ方向に移動する。この際、従動ギア４６ａは、駆動ギア４４ｂに噛み合った状態を維持しつつ、第２シャフト２６の長さ方向に移動する。このため、従動ギア４６ａは、駆動ギア４４ｂから伝達される回転によって、発電部１６側から見て反時計回りに回転するが、その回転は連結部材６２に伝達されない。この場合、第２シャフト２６は回転しないので、第２シャフト２６から第２ギア３２、第１ギア３０および第１シャフト２４を介して磁石２８に回転が伝達されることもない。したがって、磁石２８は回転せず、発電は行われない。なお、従動ギア４６ａは、付勢部材６４によって連結部材６２側に押されているので、操作部材４０に外部から力が加えられていない場合には、図２に示したように、第１ラチェット歯６０と第２ラチェット歯６２ａとが噛み合った状態が維持される。

（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態に係る発電機１００では、コイル２２（筒部２０ａ）の内側を通りかつコイル２２（筒部２０ａ）の軸方向に対して垂直な方向に延びるように第１シャフト２４および第２シャフト２６が設けられ、第１シャフト２４に磁石２８および第１ギア３０が設けられ、第２シャフト２６に第２ギア３２が設けられている。第２シャフト２６は、駆動部１８によって回転駆動される。第２シャフト２６の回転は、第２ギア３２および第１ギア３０によって増速されて第１シャフト２４に伝達される。これにより、磁石２８を高速で回転させることができるので、効率よく発電を行うことができる。

また、本実施形態では、磁石２８を高速で回転させるための増速機構（第１ギア３０および第２ギア３２）がボビン２０の筒部２０ａ内に設けられている。すなわち、本実施形態では、コイル２２（筒部２０ａ）内の空間を利用して増速機構が配置されている。この場合、コイル２２（ボビン２０）の外部に同様の増速機構を設ける場合に比べて、発電機１００を小型に構成することができる。すなわち、本実施形態に係る発電機１００は、省スペースで効率よく発電を行うことができる。

なお、本実施形態では、第２シャフト２６の長さ方向から見て、磁石２８の一部と第２ギア３２の一部とが重なるように、磁石２８および第２ギア３２が配置されている。この場合、第１シャフト２４と第２シャフト２６との距離が大きくなることを抑制しつつ、磁石２８および第２ギア３２の寸法を大きくすることができる。これにより、発電機１００の省スペース化を実現しつつ、さらに効率よく発電を行うことができる。

（変形例）
上述の実施形態では、発電機１００が第１コイル２２ａおよび第２コイル２２ｂを備える場合について説明したが、発電機１００が備えるコイルの数は２つに限定されない。また、コイルの数に応じてボビンを設ければよい。

上述の実施形態では、コイルがボビンに巻回される場合について説明したが、発電機がボビンを備えていなくてもよい。この場合、例えば、コイルとして、自己融着線からなる空芯コイルを用い、当該空芯コイルを筐体に支持させることが考えられる。また、この場合、例えば、筐体内または筐体自体に支持部を設け、当該支持部によって、第１シャフトおよび第２シャフトをコイルに対して回転可能に支持すればよい。

上述の実施形態では、周方向に２極に着磁されたリング状の磁石２８を用いる場合について説明したが、磁石は、コイル２２に電流を生じさせることができるように構成されていればよく、磁石の構成は上述の例に限定されない。例えば、柱状または球状の磁石を用いてもよい。この場合、柱状または球状の磁石の外周面を、第１シャフト２４の外周面に取り付けてもよい。また、上述の実施形態では、１個の磁石を用いる場合について説明したが、複数の磁石を用いてもよい。

また、変換部４４の構成は上述の例に限定されず、変換部４４は、操作部材４０の第１方向Ｘ１の直線運動を第１回転運動に変換するとともに、操作部材４０の第２方向Ｘ２の直線運動を第１回転運動とは反対方向の第２回転運動に変換するように構成されていればよい。また、伝達部４６の構成も上述の例に限定されず、伝達部４６は、変換部４４によって変換された上記第１回転運動を第２シャフト２６に伝達し、かつ変換部４４によって変換された上記第２回転運動の第２シャフト２６への伝達を遮断するように構成されていればよい。また、伝達部４６のラチェット部４６ｂの構成も上記の例に限定されず、ラチェット部４６ｂは、駆動ギア４４ｂから従動ギア４６ａに伝達された上記第１回転運動を第２シャフト２６に伝達する一方で、駆動ギア４４ｂからラチェット部４６ｂに伝達された上記第２回転運動の第２シャフト２６への伝達を遮断するように構成されていればよい。

本発明によれば、省スペースで効率よく発電できる発電機が得られる。

１０ 筐体
１２ 収容部
１４ 蓋部
１６ 発電部
１８ 駆動部
２０ ボビン
２０ａ 筒部
２２ コイル
２２ａ 第１コイル
２２ｂ 第２コイル
２４ 第１シャフト
２６ 第２シャフト
２８ 磁石
３０ 第１ギア
３２ 第２ギア
３４ 磁性金属部材
３６ 第１ボビン
３８ 第２ボビン
４０ 操作部材
４２ 付勢部材
４４ 変換部
４４ａ ピニオンギア
４４ｂ 駆動ギア
４６ 伝達部
４６ａ 従動ギア
４６ｂ ラチェット部
５４ ラックギア
１００ 発電機

Claims (8)

1. 筒状に巻回されたコイルと、
   前記コイルの内側を通るように前記コイルの軸方向に対して垂直な方向に延び、前記軸方向から見て互いに平行に設けられ、かつ前記コイルに対して回転可能な第１シャフトおよび第２シャフトと、
   前記コイルの内側において、前記第１シャフトと一体回転するように前記第１シャフトの外周部に設けられかつ前記第１シャフトの長さ方向に並ぶように配置された磁石および第１ギアと、
   前記第１ギアよりも歯数が多く、前記コイルの内側において、前記第２シャフトと一体回転するように前記第２シャフトの外周部に設けられかつ前記第１ギアに噛み合う第２ギアと、
   前記コイルの軸方向から見て前記コイルの外側に設けられ、かつ前記第２シャフトを回転駆動する駆動部と、
   を備える、発電機。
2. 前記第２シャフトは、非磁性材料からなる、
   請求項１に記載の発電機。
3. 前記コイル、前記第１シャフト、前記第２シャフトおよび前記駆動部を収容する筐体を更に備え、
   前記駆動部は、
   一部が前記筐体の外側に突出するように設けられかつ前記一部が前記筐体内に向かって押し込まれる第１方向および前記一部が筐体外に向かって押し出される第２方向に往復直線運動可能に設けられた操作部材と、
   前記操作部材を前記第２方向に向かって付勢する付勢部材と、
   前記操作部材の前記第１方向の直線運動を第１回転運動に変換するとともに、前記操作部材の前記第２方向の直線運動を前記第１回転運動とは反対方向の第２回転運動に変換する変換部と、
   前記変換部によって変換された前記第１回転運動を前記第２シャフトに伝達し、かつ前記変換部によって変換された前記第２回転運動の前記第２シャフトへの伝達を遮断する伝達部と、を含む、
   請求項１または２に記載の発電機。
4. 前記操作部材は、ラックギアを有し、
   前記変換部は、前記ラックギアに噛み合うピニオンギアと、前記ピニオンギアよりも歯数が多くかつ前記ピニオンギアと一体回転するように設けられた駆動ギアとを有し、
   前記伝達部は、前記第２シャフトと同軸状に設けられかつ前記駆動ギアと噛み合う従動ギアと、前記従動ギアと前記第２シャフトとを連結するラチェット部とを有し、
   前記ラチェット部は、前記駆動ギアから前記従動ギアに伝達された前記第１回転運動を前記第２シャフトに伝達し、かつ前記駆動ギアから前記従動ギアに伝達された前記第２回転運動の前記第２シャフトへの伝達を遮断する、
   請求項３に記載の発電機。
5. 中空状の筒部を有するボビンをさらに備え、
   前記コイルは、前記筒部の外周面に巻回されており、
   前記第１シャフトおよび前記第２シャフトは、前記コイルの軸方向から見て、前記筒部を貫通するように設けられ、
   前記磁石、前記第１ギアおよび前記第２ギアは、前記筒部の内側に設けられている、
   請求項１から４のいずれかに記載の発電機。
6. 前記コイルは、前記筒部の軸方向に並ぶように配置された第１コイルおよび第２コイルを含み、
   前記ボビンは、前記第１コイルが巻回された第１ボビンと、前記第２コイルが巻回された第２ボビンとを含み、
   前記第１シャフトおよび前記第２シャフトは、前記第１ボビンと前記第２ボビンとによって挟まれるように設けられ、
   前記磁石は、中心部を前記第１シャフトが通るようにリング状に形成されかつ外周部が周方向に２極に着磁されている、
   請求項５に記載の発電機。
7. 前記筒部の軸方向における前記ボビンの一端部に固定された磁性金属部材をさらに備える、
   請求項５または６に記載の発電機。
8. 前記第２シャフトの長さ方向から見て、前記磁石の一部と前記第２ギアの一部とが重なっている、
   請求項１から７のいずれかに記載の発電機。

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