JP7113379B2 - 電気機械システム - Google Patents

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Description

本開示は、発電装置を備える電気機械装置と、そのような電気機械装置を含む電気機械システムに関する。
近年、化石燃料の枯渇及び地球温暖化の防止などを背景に、自然エネルギー及び身の回りにある様々なエネルギーの利用が積極的に推進されている。自然エネルギーの利用として、例えば、太陽電池及び風力発電機による発電が知られている。また、身の回りにあるエネルギーの利用として、例えば、ユーザの生活行動から得られたエネルギーを用いる人力発電、圧電エネルギーを用いる振動発電、放送波などの電磁波のエネルギーを用いる発電、などが知られている。身の回りにあるエネルギーを収穫して利用することは、「エネルギーハーべスティング」として注目されている。
特開２０１３－０７０５２０号公報
ユーザの生活行動から得られたエネルギーを用いる人力発電の例として、特許文献１は、引き戸及び回転扉に発電装置を組み込むことを開示している。特許文献１は、回転扉のヒンジに発電装置を組み込むことに言及している。
さまざまな形態の扉に応じて、さまざまな形態のヒンジが提供されている。任意の形態の扉の開閉動作から発電するために、発電装置を組み込んださまざまな形態のヒンジを提供することは、製造コスト及び手間の観点から現実的ではない。従って、既存のヒンジによって支持されているさまざまな形態の扉に取り付けることができ、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる電気機械装置を提供することが求められる。
本開示は、発電装置を備えた電気機械装置であって、既存のヒンジによって支持されているさまざまな形態の扉に取り付けることができ、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる電気機械装置を提供する。本開示はまた、そのような電気機械装置を含む電気機械システムを提供する。
本開示の一態様に係る電気機械装置は、第１及び第２の取り付け具、第１のヒンジ部品、第２のヒンジ部品、リンク機構、及び発電装置を備える。第１のヒンジ部品は、前記第１の取り付け具に固定される。第２のヒンジ部品は、前記第１のヒンジ部品と共通の基準軸の周りに回転可能であるように、かつ、前記第１のヒンジ部品によって支持されるように、前記第１のヒンジ部品に嵌合する。リンク機構は、前記第２の取り付け具及び前記第２のヒンジ部品の間の距離が変更可能であるように、前記第２の取り付け具及び前記第２のヒンジ部品を互いに連結する。発電装置は、筐体及び入力軸を備え、前記入力軸の回転に応じて電力を発生する。前記発電装置の筐体は、前記発電装置の入力軸が前記基準軸の上に位置するように、前記第１及び第２のヒンジ部品のうちの一方に固定される。前記発電装置の入力軸は、前記第２のヒンジ部品が前記基準軸の周りに回転したときに前記発電装置の入力軸が前記第２のヒンジ部品と同じだけ回転するように、前記基準軸の周りの回転方向に関して前記第１及び第２のヒンジ部品のうちの他方に対して拘束される。
本開示の一態様に係る電気機械装置によれば、既存のヒンジによって支持されているさまざまな形態の扉に取り付けることができ、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０を備えた収納庫の構成を示す斜視図である。 図１の電気機械装置１０の構成を示す平面図である。 図１の電気機械装置１０の構成を示す上面図である。 図２のヒンジ部品１３，１４及び発電装置１６の分解斜視図である。 図４のヒンジ部品１３，１４及び発電装置１６を組み立てた状態を示す斜視図である。 図２の歯車機構Ｇ１及び発電機Ｍ１を含む発電装置１６の構成を示す分解斜視図である。 図２の負荷回路１７の構成を示す回路図である。 図１のヒンジ３による扉２の開閉動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 変形例に係るヒンジ３Ａによる扉２の開閉動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 もう１つの変形例に係るヒンジ３Ｂによる扉２の開閉動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 さらにもう１つの変形例に係るヒンジ３Ｃによる扉２の開閉動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 図９のヒンジ３Ａにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 図１０のヒンジ３Ｂにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 図１１のヒンジ３Ｃにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第１の変形例に係る電気機械装置１０Ａであって、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第１の変形例に係る電気機械装置１０Ａであって、図９のヒンジ３Ａにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第１の変形例に係る電気機械装置１０Ａであって、図１０のヒンジ３Ｂにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第１の変形例に係る電気機械装置１０Ａであって、図１のヒンジ３Ｃにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第２の変形例に係る電気機械装置１０Ｂであって、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｂの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第３の変形例に係る電気機械装置１０Ｃであって、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第３の変形例に係る電気機械装置１０Ｃであって、図９のヒンジ３Ａにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第３の変形例に係る電気機械装置１０Ｃであって、図１０のヒンジ３Ｂにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態の第３の変形例に係る電気機械装置１０Ｃであって、図１１のヒンジ３Ｃにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図であり、（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。 実施形態に係る電気機械装置１０を備えた収納庫の他の構成を示す斜視図である。 実施形態の第４の変形例に係る電気機械装置１０Ｄを備えた収納庫の構成を示す斜視図である。 実施形態の第５の変形例に係る電気機械装置１０Ｅの構成を示す平面図である。
以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。各図面において、同様の構成要素は、同じ参照番号により示す。
図１は、実施形態に係る電気機械装置１０を備えた収納庫の構成を示す斜視図である。図１の収納庫は、収納庫本体１、扉２、ヒンジ３、及び電気機械装置１０を備える。扉２は、少なくとも１つ（図１の例では２つ）のヒンジ３を介して収納庫本体１に開閉可能に連結される。電気機械装置１０は、扉２を開いたときに互いに近接している収納庫本体１の部分及び扉２の部分（すなわち、ヒンジ３の近傍の部分）にまたがるように、ネジ４によって収納庫本体１及び扉２に固定される。電気機械装置１０は、後述するように、発電装置及び負荷装置を備える。電気機械装置１０の負荷装置は、例えば照明装置である。これにより、電気機械装置１０は、ユーザが扉２を開閉する動作から発電し、発電された電力を、収納庫の内部を照明するために消費する。図１の収納庫本体１、扉２、ヒンジ３、及び電気機械装置１０は、ユーザが扉２を開閉する動作から発電して収納庫の内部を照明する電気機械システムを構成する。
本開示では、収納庫本体１を「固定物」ともいい、扉２を「可動物」ともいう。
収納庫は、例えば、洗面台などの家具の一部であってもよい。また、扉２は、分電盤などの筐体の一部であってもよい。また、扉２は、収納庫に限らず、人が通過する建物のドアであってもよい。
図２は、図１の電気機械装置１０の構成を示す平面図である。図３は、図１の電気機械装置１０の構成を示す上面図である。電気機械装置１０は、取り付け具１１，１２、ヒンジ部品１３，１４、リンク機構１５、発電装置１６、及び負荷回路１７を備える。
取り付け具１１，１２は、電気機械装置１０をネジ４によって収納庫本体１及び扉２に固定するためのネジ穴１１ａ，１２ａをそれぞれ備える。図１に示すように、取り付け具１１は収納庫本体１に固定され、取り付け具１２は扉２に固定される。
取り付け具１１，１２は、例えば真ちゅうなどの金属材料から形成されてもよく、プラスチック材料から形成されてもよい。
本開示では、取り付け具１１，１２をそれぞれ「第１の取り付け具」及び「第２の取り付け具」ともいう。
ヒンジ部品１３は、取り付け具１１に固定される。ヒンジ部品１４は、ヒンジ部品１３と共通の基準軸の周りに回転可能であるように、かつ、ヒンジ部品１３によって支持されるように、ヒンジ部品１３に嵌合する。また、ヒンジ部品１３，１４には発電装置１６が組み込まれる。
図４は、図２のヒンジ部品１３，１４及び発電装置１６の分解斜視図である。発電装置１６は、後述するように、歯車機構Ｇ１及び発電機Ｍ１を備える。発電装置１６は、筐体及び入力軸２１を備え、入力軸２１の回転に応じて電力（電圧及び電流）を発生する。ヒンジ部品１３は、ヒンジ部品１４と嵌合する円筒形状の凸部１３ａと、発電装置１６を収容する円筒形状の凹部１３ｂ（空洞部）とを有する。ヒンジ部品１３はさらに、ヒンジ部品１３及びヒンジ部品１４が互いに嵌合する位置において、発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１３からヒンジ部品１４に向かって突出するように形成された貫通穴１３ｃを備える。ヒンジ部品１４は、ヒンジ部品１３の凸部１３ａが嵌合する（挿入される）円筒形状の凹部１４ａ（空洞部）を有する。ヒンジ部品１４はさらに、ヒンジ部品１３，１４が互いに嵌合する位置において、貫通穴１３ｃを介して突出した発電装置１６の入力軸２１を収容する凹部１４ｂを有するように形成される。
図５は、図４のヒンジ部品１３，１４及び発電装置１６を組み立てた状態を示す斜視図である。図５に示すように、ヒンジ部品１４は、ヒンジ部品１３と共通の基準軸（図４のＡ－Ａ’線で示す）の周りに回転可能であるように、かつ、ヒンジ部品１３によって支持されるように、ヒンジ部品１３に嵌合する。ヒンジ部品１３の凸部１３ａは円筒形状の外周を有し、ヒンジ部品１４の凹部１４ａは円筒形状の内周を有する、これにより、ヒンジ部品１４は、ヒンジ部品１３の周りに回転可能であるようにヒンジ部品１３に嵌合する。また、図５に示すように、ヒンジ部品１３の凹部１３ｂには、発電装置１６が挿入される。発電装置１６の筐体は、発電装置１６の入力軸２１が基準軸の上に位置するように、接着剤又はネジ（図示せず）などによりヒンジ部品１３に固定される。
発電装置１６の入力軸２１は、基準軸の周りの回転方向に関してヒンジ部品１４に対して拘束されるように、その先端において所定形状の凸部２２を有する。図４及び図５の例では、発電装置１６の入力軸２１は、歯車形状の凸部２２を有する。ヒンジ部品１４の凹部１４ｂは、基準軸の上の点から見て、発電装置１６の凸部２２に対して相補的な形状に形成される。これにより、発電装置１６の入力軸２１は、ヒンジ部品１４が基準軸の周りに回転したときに発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１４と同じだけ回転するように、基準軸の周りの回転方向に関してヒンジ部品１４に対して拘束される。
ヒンジ部品１３，１４は、それらが互いに回転可能に嵌合する位置（すなわち、ヒンジ部品１３の凸部１３ａ及びヒンジ部品１４の凹部１４ａ）以外では、円筒以外の形状、例えば、三角柱、四角柱、他の多角柱、他の多面体の外形形状を有してもよい。
本開示では、取り付け具１１（第１の取り付け具）に固定されたヒンジ部品１３を「第１のヒンジ部品」ともいう。また、本開示では、後述するようにリンク機構１５を介して取り付け具１２（第２の取り付け具）に連結されたヒンジ部品１４を「第２のヒンジ部品」ともいう。
再び図２及び図３を参照すると、リンク機構１５は、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結する。リンク機構１５は、アーム１５ａ，１５ｂ、ジョイント（関節）１５ｃ，１５ｄ、及びストッパ１５ｅ，１５ｆを備える。アーム１５ａ，１５ｂは、屈曲可能なジョイント１５ｃを介して互いに連結される。アーム１５ａの他端はヒンジ部品１４に固定される。また、アーム１５ｂの他端は屈曲可能なジョイント１５ｄを介して取り付け具１２に連結される。ジョイント１５ｃ，１５ｄは、例えばヒンジとして形成されてもよい。ストッパ１５ｅ，１５ｆは、ジョイント１５ｃが一定の角度範囲内でのみ回転するように、アーム１５ａ，１５ｂにそれぞれ固定される。取り付け具１２及びヒンジ部品１４がリンク機構１５を介して互いに連結されたことにより、取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。また、リンク機構１５が屈曲可能なジョイント１５ｃ，１５ｄを備えたことにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能になる。
発電装置１６は、前述したように、歯車機構Ｇ１及び発電機Ｍ１を備える。
図６は、図２の歯車機構Ｇ１及び発電機Ｍ１を含む発電装置１６の構成を示す分解斜視図である。歯車機構Ｇ１は、入力軸２１の回転を所定の増速比で発電機Ｍ１に伝達する。発電機Ｍ１は、その回転軸に固定されたギア２３を備える。歯車機構Ｇ１から伝達された回転は、ギア２３を介して発電機Ｍ１に入力される。発電機Ｍ１は、歯車機構Ｇ１によって伝達された回転に応じて電力を発生する。歯車機構Ｇ１は、例えば、複数段の遊星歯車機構を含んでもよい。これにより、大きな増速比を有する歯車機構を、発電機Ｍ１の入力軸２１に整列してコンパクトに組み込むことができる。歯車機構Ｇ１は、例えば、円筒形状の筐体を有してもよい。円筒形状の筐体は、歯車機構Ｇ１をヒンジ部品へ組み込むことに適している。発電機Ｍ１は、直流発電機であっても、交流発電機であってもよい。
発電機の動作及びモータの動作は互いに可逆である。従って、所定の増速比を有する歯車機構Ｇ１と、発電機Ｍ１とに代えて、モータと、所定の減速比を有する歯車機構とを用いてもよい。この場合、歯車機構は、出力軸の回転を減速比の逆数の増速比でモータに伝達する。次いで、モータは、歯車機構によって伝達された回転に応じて電力を発生する。
図７は、図２の負荷回路１７の構成を示す回路図である。負荷回路１７は、整流回路３１、蓄電回路３２、制御回路３３、及び負荷装置３４を備える。整流回路３１は、発電装置１６によって発生された電力を整流する。発電機Ｍ１が直流発電機であっても、ドアを開くとき及びドアを閉じるときでは発電機Ｍ１の回転方向が逆になり、逆極性の電圧が発生するので、発生された電力をコンデンサ又は二次電池に蓄えるためには整流が必要である。蓄電回路３２は、整流回路３１によって整流された電力のエネルギーを蓄える少なくとも１つのコンデンサを備える。制御回路３３は、蓄電回路３２の放電を制御する。負荷装置３４は、制御回路３３の制御下で蓄電回路３２の電力（すなわち、発電装置１６によって発生された電力）を消費する。負荷装置３４は、例えば照明装置を含む。
図７において、整流回路３１は、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を備える。蓄電回路３２は、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２を備える。制御回路３３は、コンデンサＣ３～Ｃ６、ダイオードＤ３～Ｄ５、コイルＬ１、抵抗Ｒ１～Ｒ６、可変抵抗ＶＲ１、トランスＴ１、及びトランジスタＴＲ１～ＴＲ５を備える。負荷装置３４は、発光ダイオードを備える。
ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１，Ｃ２は、発電機Ｍ１によって発生された電圧の倍電圧整流を行う倍電圧整流回路を構成する。扉２の開閉のように逆方向の動きを含む一連の動作を行うとき、扉２を開くとき及び扉２を閉じるときでは逆極性の電圧が発生する。この発生した電圧に対して全波整流ではなく倍電圧整流を行うことで、一連の動作で蓄電される電圧を全波整流の場合の２倍にすることができる。これにより、蓄電回路３２の後段の回路を高電圧で動作させ、後段の回路の効率を向上させることができる。なお、全波整流では、扉２を開くとき及び扉２を閉じるときで同程度の発電電圧しか得られないので、発電時間を２倍に延ばしても蓄電エネルギーを大きくすることができない。
コンデンサＣ１，Ｃ２は、例えば、電解コンデンサである。
制御回路３３において、コンデンサＣ３～Ｃ５、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ１～Ｒ６、トランスＴ１、及びトランジスタＴＲ２～ＴＲ５は、インバータ回路３３ａを構成する。インバータ回路３３ａは、電圧共振型で動作し、ソフトスイッチング（ゼロボルトスイッチング）を行う。また、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ１、可変抵抗ＶＲ１、及びトランジスタＴＲ１～ＴＲ３は、電圧設定回路３３ｂを構成する。電圧設定回路３３ｂは、可変抵抗ＶＲ１及びトランジスタＴＲ１により、電気機械システムが動作する電圧範囲、特に、蓄電回路３２の出力電圧の下限電圧を設定する。制御回路３３は、蓄電回路３２のコンデンサＣ１，Ｃ２の両端にわたる電圧が、電圧設定回路３３ｂに設定された下限電圧以下であるとき、蓄電回路３２から負荷装置（発光ダイオード）への電力供給を停止する。また、コンデンサＣ３，Ｃ５、抵抗Ｒ１～Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６、トランスＴ１、及びトランジスタＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ５は、定電流制御回路３３ｃを構成する。
一般に、コンデンサは、完全に空の状態から充電すると、充電の理論効率が５０％になる。さらに、発電とは異なる時点に負荷装置を動作させる場合、この電力が必要になるので、コンデンサには常に最低限のエネルギーを蓄えておく必要がある。また、負荷装置を動作させる場合には、制御回路のトランジスタ等が起動できるだけの最低限の電圧が必要である。このような理由から、制御回路３３は、蓄電回路３２に下限電圧を設定する。例えば、１つの発電機Ｍ１あたりの発電時の発電電圧（誘導起電力、速度起電力）が１２（Ｖ）であるとする。この場合、１秒間にわたって発電した後のコンデンサＣ１（容量Ｃ１＝０．０１Ｆとする）の電圧Ｖ１が１０Ｖであったとき、コンデンサＣ１のエネルギーは、１／２×Ｃ１×Ｖ１ ２＝０．５（Ｊ）になる。その後、制御回路３３で負荷装置３４を動作させ、コンデンサＣ１の電圧が最低電圧Ｖ０１（ここでは１．５（Ｖ）とする）まで低下したとき、コンデンサＣ１に残っているエネルギーは、１／２×Ｃ１×Ｖ０１ ２＝０．０１１（Ｊ）になる。従って、利用できるエネルギーは、約０．４９（Ｊ）である。このように、下限電圧を設定することにより、コンデンサＣ１，Ｃ２のエネルギーを十分に利用でき、かつ、負荷装置３４を確実に動作させることができる。
発光ダイオードは、白熱電球及び蛍光灯に比べて小さいエネルギーかつ小型の装置で同等の照明の効果を得ることができる。従って、発光ダイオードは、本開示の実施形態に係る電気機械システムにおける限られたエネルギーを有効に利用するのに適している。また、負荷装置３４として発光ダイオードを用いる場合、商用電源に接続されていない収納庫又は倉庫（洗面所の下の収納庫、屋外の倉庫、など）において、そのドアの開閉時に、収納庫又は倉庫の中を一定時間にわたって視認することができ、便利である。
本開示では、負荷装置を「照明装置」ともいう。
図２及び図３に示すように、負荷回路１７は取り付け具１１に固定されてもよい。また、負荷回路１７の少なくとも一部（例えば負荷装置３４）が取り付け具１１に固定されてもよい。
電気機械装置１０は、リンク機構１５を備えたことにより、取り付けに関して高い自由度を有する。従って、電気機械装置１０は、既存のヒンジによって支持されているさまざまな形態の扉に取り付けることができる。
次に、図８～図１１を参照して、電気機械装置１０を取り付け可能なさまざまな形態の扉の例について説明する。
図８は、図１のヒンジ３による扉２の開閉動作を説明するための図である。図８（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図８（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。ヒンジ３は、アーム３ａ、カップ３ｂ、及びアーム３ｃを備える。アーム３ａは収納庫本体１に固定される。カップ３ｂは扉２に固定される。カップ３ｂは、扉２が閉じたとき、アーム３ａの先端部と、アーム３ｃの全体とを収容するように形成される。アーム３ｃは、アーム３ａに対して回転可能に連結され、カップ３ｂに対して回転可能に連結される。これにより、扉２は、２つの回転軸に関して回転することで開閉する。
図９は、変形例に係るヒンジ３Ａによる扉２の開閉動作を説明するための図である。図９（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図９（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。ヒンジ３Ａは、取り付け具３Ａａ，３Ａｂ及びアーム３Ａｃ，３Ａｄを備える。取り付け具３Ａａは収納庫本体１に固定される。取り付け具３Ａｂは扉２に固定される。アーム３Ａｃは、収納庫本体１に対して回転可能に連結され、アーム３Ａｄに対して回転可能に連結される。アーム３Ａｄは、アーム３Ａｃに対して回転可能に連結されるともに、扉２に対して回転可能に連結される。これにより、扉２は、３つの回転軸に関して回転することで開閉する。
図１０は、もう１つの変形例に係るヒンジ３Ｂによる扉２の開閉動作を説明するための図である。図１０（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１０（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。ヒンジ３Ｂは、リーフ３Ｂａ，３Ｂｂ及びピン３Ｂｃを備える。リーフ３Ｂａは収納庫本体１に固定される。リーフ３Ｂｂは扉２に固定される。リーフ３Ｂａ，３Ｂｂは、ピン３Ｂｃの周りに回転可能に連結される。これにより、扉２は、１つの回転軸に関して回転することで開閉する。
図１１は、さらにもう１つの変形例に係るヒンジ３Ｃによる扉２の開閉動作を説明するための図である。図１１（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１１（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。ヒンジ３Ｃは、リーフ３Ｃａ，３Ｃｂ及びピン３Ｃｃを備える。リーフ３Ｃａは収納庫本体１に固定される。リーフ３Ｃｂは扉２に固定される。リーフ３Ｃａ，３Ｃｂは、ピン３Ｃｃの周りに回転可能に連結される。これにより、扉２は、１つの回転軸に関して回転することで開閉する。図１１のヒンジ３Ｃは、図１０のヒンジ３Ｂと同様の構成を有する。ただし、図１１のヒンジ３Ｃは、収納庫本体１及び扉２への取り付け方法が図１０の場合とは異なり、従って、回転軸の位置が図１０の場合とは異なる。
扉２は、扉自体の構成及びヒンジの構成に従って、図８～図１１の例に限らず、さまざまな形態で開閉する。扉２の開閉動作は、例えば、以下の点で異なる。
・扉を閉じたときの収納庫本体１と扉２との間の隙間の大きさ。
・扉を開いたときの収納庫本体１と扉２との間の隙間の大きさ。
・扉２を閉じたときに収納庫本体１の断面が露出するか否か、また、どの程度だけ露出するか。
・扉２を閉じたときに扉が収納庫本体１の断面よりも手前に位置するか、それとも奥に位置するか。
・扉２を閉じた状態と開いた状態との間で遷移させるときの扉２の軌道及び移動範囲。
次に、図１２～図１５を参照して、電気機械装置１０が、既存のヒンジ３，３Ａ～３Ｃによって支持されているさまざまな形態の扉に取り付け可能であることについて説明する。
図１２は、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図である。図１２（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１２（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１３は、図９のヒンジ３Ａにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図である。図１３（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１３（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１４は、図１０のヒンジ３Ｂにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図である。図１４（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１４（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１５は、図１１のヒンジ３Ｃにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０の動作を説明するための図である。図１５（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１５（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１２～図１５では、図示の簡単化のために、ヒンジ３，３Ａ～３Ｃを省略する。取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、リンク機構１５が取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結するので、電気機械装置１０は、さまざまな形態の収納庫本体１及び扉２に取り付けることができる。また、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるので、電気機械装置１０は、さまざまな軌道及び／又はさまざまな移動範囲を有する扉２の開閉動作に追従することができる。取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。
このように、電気機械装置１０は、既存のヒンジ３によって支持されているさまざまな形態の扉２に取り付けることができ、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる。
また、電気機械装置１０は、既存のヒンジ３によって支持されているさまざまな形態の扉２に後からでも取り付けることができる。
また、電気機械装置１０の発電機Ｍ１の回転軸は、ヒンジ３，３Ａ～３Ｃの回転軸に一致していなくてもよい。また、図８及び図９のように、ヒンジの回転軸が移動する場合であっても、発電機Ｍ１の回転軸は、ヒンジの回転軸の移動に追従しなくてもよい。そのような場合であっても、発電機Ｍ１の回転軸は、収納庫本体１に対する扉２の相対移動に応じて回転する。従って、電気機械装置１０を収納庫本体１及び扉２に高い自由度で取り付けることができる。
また、扉２の重量はヒンジ３によって支持される。電気機械装置１０が扉２の重量を支持する必要がないので、電気機械装置１０は、小型、細型、薄型、かつ軽量の装置として構成可能である。例えば、本願の発明者は、直径１５ｍｍ及び合計の高さ８５ｍｍを有するヒンジ部品１３，１４と、幅１３０ｍｍ及び高さ８５ｍｍを有する取り付け具１１と、合計の幅１４０ｍｍを有する取り付け具１２及びリンク機構１５とを備える電気機械装置１０を試作した。
電気機械装置１０は、図１の例では４つのネジ４により、収納庫本体１及び扉２に簡単に固定することができる。また、電気機械装置１０が扉２の重量を支持する必要がないので、電気機械装置１０は、ネジ４に代えて、両面テープ又は接着剤などで収納庫本体１及び扉２に固定してもよい。
１種類の電気機械装置１０をさまざまな形態の扉２に取り付けることができるので、さまざまな形態の扉に応じて、さまざまな形態の電気機械装置１０を提供しなくてもよい。従って、さまざまな形態の扉の開閉動作から発電する場合であっても、電気機械装置１０の製造コスト及び手間を増大しにくくすることができる。
発電装置１６を備えた電気機械装置１０を用いることにより、収納庫の内部を電池式の照明装置により照明する場合よりもランニングコストを低減することができる。また、発電装置１６を備えた電気機械装置１０を用いることにより、照明装置の電池を交換する必要がない。
電気機械装置１０は、例えば、扉２を１～２秒間かけて９０度の角度範囲にわたって開く動作（又は閉じる動作）に応じて、約１Ｗの電力及び約１Ｊ＝１Ｗ・ｓの電力量を発生する。この場合、電気機械装置１０は、発光ダイオードである負荷装置３４を約十数秒にわたって点灯させることができる。これにより、収納庫の内部、倉庫もしくはトイレの内部などのような、暗所における視認性を確保することができる。
また、負荷装置３４として発光ダイオードを用いる場合、夜間に門、玄関、廊下のドア等を開閉するとき、ドアの周囲（足下など）に道案内できる程度の明るさで補助的な照明の効果が得られ、夜間の移動を安全かつ安心にすることができる。また、負荷装置３４として発光ダイオードを用いる場合、不審者がドアを開閉して侵入しようとするとき、センサーライトと同様に、不審者に対して威嚇すること及び／又は侵入を予防することができる。
負荷回路１７の制御回路３３は、発電装置１６の発電動作と同時に、蓄電回路３２から負荷装置３４へ電力を供給してもよい。また、制御回路３３は、発電装置１６の発電動作から予め決められた時間の経過後に、蓄電回路３２から負荷装置３４へ電力を供給してもよい。また、制御回路３３は、発電装置１６の発電動作とは独立に、蓄電回路３２から負荷装置３４へ電力を供給してもよい。従って、発電装置１６の動作中、動作後、及び動作前を含む任意の時点において、負荷装置を動作させることができるので、便利かつ安心である。
実施形態に係る電気機械装置１０は、ドア、窓、扉、蓋など、ヒンジを介して互いに連結された任意の固定物及び可動物に適用可能である。一般家庭、公共施設、などの門、回動型ドア、片開きドアの開閉動作において、上述の全ての効果が得られる。
次に、本開示の実施形態の変形例について説明する。
次に、図１６～図１９を参照して、実施形態の第１の変形例に係る電気機械装置１０Ａについて説明する。
図１６は、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図である。図１６（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１６（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１７は、図９のヒンジ３Ａにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図である。図１７（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１７（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１８は、図１０のヒンジ３Ｂにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図である。図１８（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１８（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１９は、図１のヒンジ３Ｃにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ａの動作を説明するための図である。図１９（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図１９（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図１６～図１９では、図示の簡単化のために、ヒンジ３，３Ａ～３Ｃを省略する。
図１６に示すように、電気機械装置１０Ａは、図２及び図３のリンク機構１５に代えて、リンク機構１５Ａを備える。リンク機構１５Ａは、ヒンジ部品１４に固定されたロッド１５Ａａと、取り付け具１２に固定され、ロッド１５Ａａをスライド可能に把持するガイド１５Ａｂとを備える。ロッド１５Ａａは、例えば、直線状に形成されてもよい。ガイド１５Ａｂは、ロッド１５Ａａの角度に応じて回転可能なジョイントを介して取り付け具１２に連結されていてもよい。リンク機構１５Ａは、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結する。取り付け具１２及びヒンジ部品１４がリンク機構１５Ａを介して互いに連結されたことにより、取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。また、ガイド１５Ａｂがロッド１５Ａａをスライド可能に把持することにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能になる。
取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、リンク機構１５Ａが取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結するので、電気機械装置１０Ａは、さまざまな形態の収納庫本体１及び扉２に取り付けることができる。また、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるので、電気機械装置１０Ａは、さまざまな軌道及び／又はさまざまな移動範囲を有する扉２の開閉動作に追従することができる。取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。
図１６～図１９の電気機械装置１０Ａもまた、図１の電気機械装置１０と同様の効果を有する。
次に、図２０を参照して、実施形態の第２の変形例に係る電気機械装置１０Ｂについて説明する。
図２０は、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｂの動作を説明するための図である。図２０（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図２０（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図２０では、図示の簡単化のために、ヒンジ３を省略する。
図２０に示すように、電気機械装置１０Ｂは、図１６～図１９のリンク機構１５Ａに代えて、リンク機構１５Ａを備える。リンク機構１５Ｂは、ヒンジ部品１４に固定されたロッド１５Ｂａと、取り付け具１２に固定され、ロッド１５Ｂａをスライド可能に把持するガイド１５Ｂｂとを備える。リンク機構１５Ｂは、図１６～図１９のリンク機構１５Ａにおける直線状のロッド１５Ａａに代えて、屈曲したロッド１５Ｂａを備える。リンク機構１５Ｂは、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結する。取り付け具１２及びヒンジ部品１４がリンク機構１５Ｂを介して互いに連結されたことにより、取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。また、ガイド１５Ｂｂがロッド１５Ｂａをスライド可能に把持することにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能になる。
図２０の電気機械装置１０Ｂもまた、図１の電気機械装置１０と同様の効果を有する。
次に、図２１～図２４を参照して、実施形態の第３の変形例に係る電気機械装置１０Ｃについて説明する。
図２１は、図８のヒンジ３により互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図である。図２１（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図２１（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図２２は、図９のヒンジ３Ａにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図である。図２２（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図２２（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図２３は、図１０のヒンジ３Ｂにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図である。図２３（ａ）は扉２が閉じた状態を示す。図２３（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図２４は、図１１のヒンジ３Ｃにより互いに連結された収納庫本体１及び扉２に固定された電気機械装置１０Ｃの動作を説明するための図である。図２４（ａ）は扉２が閉じた状態を示し、図２４（ｂ）は扉２が開いた状態を示す図である。図２１～図２４では、図示の簡単化のために、ヒンジ３，３Ａ～３Ｃを省略する。
図２１に示すように、電気機械装置１０Ｃは、図２及び図３のリンク機構１５に代えて、リンク機構１５Ｃを備える。リンク機構１５は、入れ子式に伸縮可能なロッド１５Ｃａ，１５Ｃｂを含む。ロッド１５Ｃａの一端は、ヒンジ部品１４に固定される。ロッド１５Ｃｂの一端は、屈曲可能なジョイント１５Ｃｃを介して取り付け具１２に連結される。リンク機構１５Ｃは、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結する。取り付け具１２及びヒンジ部品１４がリンク機構１５Ｃを介して互いに連結されたことにより、取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。また、ロッド１５Ｃａ，１５Ｃｂが入れ子式に伸縮することにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能になる。
取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、リンク機構１５Ｃが取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結するので、電気機械装置１０Ｃは、さまざまな形態の収納庫本体１及び扉２に取り付けることができる。また、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるので、電気機械装置１０Ｃは、さまざまな軌道及び／又はさまざまな移動範囲を有する扉２の開閉動作に追従することができる。取り付け具１１に対する取り付け具１２の相対移動（すなわち、収納庫本体１に対する扉２の相対移動）に応じて、ヒンジ部品１４はヒンジ部品１３の周りに回転する。
図２１～図２４の電気機械装置１０Ｃもまた、図１の電気機械装置１０と同様の効果を有する。
図２５は、実施形態に係る電気機械装置１０を備えた収納庫の他の構成を示す斜視図である。取り付け具１１が扉２に固定され、取り付け具１２が収納庫本体１に固定されてもよい。照明したい場所に応じて、電気機械装置１０の位置及び向きを適切に決定することができる。
図２６は、実施形態の第４の変形例に係る電気機械装置１０Ｄを備えた収納庫の構成を示す斜視図である。負荷回路１７は、取り付け具１１に固定されず、収納庫本体１又は扉２に直接に固定されてもよい。照明したい場所に応じて、負荷回路１７の位置及び向きを適切に決定することができる。また、負荷回路１７の整流回路３１、蓄電回路３２、制御回路３３、及び負荷装置３４のうちの少なくとも１つを取り付け具１１に固定してもよく、収納庫本体１又は扉２に直接に固定してもよい。
図２７は、実施形態の第５の変形例に係る電気機械装置１０Ｅの構成を示す平面図である。発電装置１６は、図２～図５の例とは異なるように、ヒンジ部品に組み込まれてもよい。電気機械装置１０Ｅは、図２のヒンジ部品１３，１４に代えて、ヒンジ部品１３Ｅ，１４Ｅを備える。発電装置１６の筐体は、発電装置１６の入力軸２１が基準軸の上に位置するように、ヒンジ部品１４Ｅに固定される。発電装置１６の入力軸２１は、ヒンジ部品１４Ｅが基準軸の周りに回転したときに発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１４Ｅと同じだけ回転するように、基準軸の周りの回転方向に関してヒンジ部品１３Ｅに対して拘束される。言い換えると、発電装置１６の入力軸２１は、ヒンジ部品１４Ｅが基準軸の周りに回転したときに、発電装置１６の筐体に対して、ヒンジ部品１４Ｅの回転角と同じだけ回転する。ヒンジ部品１４Ｅは、ヒンジ部品１３Ｅ，１４Ｅが互いに嵌合する位置において、発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１４Ｅからヒンジ部品１３Ｅに向かって突出するように形成された貫通穴を備える。ヒンジ部品１３Ｅは、ヒンジ部品１３Ｅ，１４Ｅが互いに嵌合する位置において、貫通穴を介して突出した発電装置１６の入力軸２１を収容する凹部を有するように形成される。電気機械装置１０Ｅもまた、図１の電気機械装置１０と同様に、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる。
本開示の実施形態に係る電気機械装置及び電気機械システムは、以下の構成を備える。
実施形態に係る電気機械装置１０，１０Ａ～１０Ｅは、取り付け具１１，１２、ヒンジ部品１３、ヒンジ部品１４、リンク機構１５，１５Ａ～１５Ｃ、及び発電装置１６を備える。ヒンジ部品１３は、取り付け具１１に固定される。ヒンジ部品１４は、ヒンジ部品１３と共通の基準軸の周りに回転可能であるように、かつ、ヒンジ部品１３によって支持されるように、ヒンジ部品１３に嵌合する。リンク機構１５，１５Ａ～１５Ｃは、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結する。発電装置１６は、筐体及び入力軸２１を備え、入力軸２１の回転に応じて電力を発生する。発電装置１６の筐体は、発電装置１６の入力軸２１が基準軸の上に位置するように、ヒンジ部品１３，１４のうちの一方に固定される。発電装置１６の入力軸２１は、ヒンジ部品１４が基準軸の周りに回転したときに発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１４と同じだけ回転するように、基準軸の周りの回転方向に関してヒンジ部品１３，１４のうちの他方に対して拘束される。
これにより、電気機械装置１０，１０Ａ～１０Ｅは、既存のヒンジ３によって支持されているさまざまな形態の扉２に取り付けることができ、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、リンク機構１５は、屈曲可能な少なくとも１つのジョイント１５ｃを介して互いに連結された複数のアーム１５ａ，１５ｂを含んでもよい。リンク機構１５は、屈曲可能なジョイント１５ｄを介して取り付け具１２に連結される。
これにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０Ａ，１０Ｂにおいて、リンク機構１５Ａ，１５Ｂは、ヒンジ部品１４に固定されたロッド１５Ａａ，１５Ｂａと、取り付け具１２に固定され、ロッド１５Ａａ，１５Ｂａをスライド可能に把持するガイド１５Ａｂ，１５Ｂｂとを備えてもよい。
これにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０Ｃにおいて、リンク機構１５Ｃは、入れ子式に伸縮可能なロッド１５Ｃａ，１５Ｃｂを含んでもよい。ロッド１５Ｃｂの一端は、屈曲可能なジョイント１５Ｃｃを介して取り付け具１２に連結され、ロッド１５Ｃａの他端は、ヒンジ部品１４に固定される。
これにより、取り付け具１２及びヒンジ部品１４の間の距離が変更可能であるように、取り付け具１２及びヒンジ部品１４を互いに連結することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、発電装置１６の筐体がヒンジ部品１３に固定され、発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１４に対して拘束されてもよい。この場合、ヒンジ部品１３は、ヒンジ部品１３，１４が互いに嵌合する位置において、発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１３からヒンジ部品１４に向かって突出するように形成された貫通穴１３ｃを備えてもよい。ヒンジ部品１４は、ヒンジ部品１３，１４が互いに嵌合する位置において、貫通穴１３ｃを介して突出した発電装置１６の入力軸２１を収容する凹部１４ｂを有するように形成される。
これにより、ヒンジ部品１４がヒンジ部品１３に対して回転したとき、発電装置１６は発電することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、発電装置１６の筐体がヒンジ部品１４Ｅに固定され、発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１３Ｅに対して拘束されてもよい。この場合、ヒンジ部品１４Ｅは、ヒンジ部品１３Ｅ，１４Ｅが互いに嵌合する位置において、発電装置１６の入力軸２１がヒンジ部品１４Ｅからヒンジ部品１３Ｅに向かって突出するように形成された貫通穴を備えてもよい。ヒンジ部品１３Ｅは、ヒンジ部品１３Ｅ，１４Ｅが互いに嵌合する位置において、貫通穴を介して突出した発電装置１６の入力軸２１を収容する凹部を有するように形成される。
これにより、ヒンジ部品１４Ｅがヒンジ部品１３Ｅに対して回転したとき、発電装置１６は発電することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、発電装置１６は、発電装置１６の入力軸２１の回転を所定の増速比で伝達する歯車機構Ｇ１と、歯車機構によって伝達された回転に応じて電力を発生する発電機Ｍ１とを備えてもよい。
これにより、扉２が狭い角度範囲（例えば９０度）にわたって移動する場合であっても、負荷装置３４を動作させるために十分な電力を発生することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、発電装置１６によって発生された電力を消費する負荷装置３４をさらに備えてもよい。
これにより、電池又は商用電源などの電源を必要とすることなく、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電して消費することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、負荷装置３４は取り付け具１１に固定されてもよい。
これにより、電気機械装置１０の取り付けを簡単化することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、負荷装置３４は照明装置であってもよい。
これにより、電池などの電源を必要とすることなく、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電して照明することができる。
実施形態に係る電気機械装置１０において、発電装置１６によって発生された電力を整流する整流回路３１と、整流回路３１によって整流された電力のエネルギーを蓄える蓄電回路３２と、蓄電回路３２の放電を制御する制御回路３３とをさらに備えてもよい。負荷装置３４は、制御回路３３の制御下で蓄電回路３２の電力を消費する。
これにより、電池などの電源を必要とすることなく、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電して消費することができる。
実施形態に係る電気機械システムは、固定物と、ヒンジを介して固定物に連結された可動物と、実施形態に係る電気機械装置１０とを含む。取り付け具１１は固定物に固定され、取り付け具１２は可動物に固定される。
これにより、電気機械装置１０は、既存のヒンジ３によって支持されているさまざまな形態の扉２に取り付けることができ、ユーザの生活行動から得られたエネルギーから効率的に発電することができる。
他の変形例．
実施形態に係る電気機械装置が取り付けられる扉は、収納庫の扉に限らず、庫、部屋、廊下など、人が通過する建物のドアであってもよい。この場合、「可動物」はドアであり、「固定物」は、ドアの枠、建物の壁などである。
負荷装置は、照明装置に限らず、扉の開閉を通知するためのブザー又は通信装置（有線又は無線）などであってもよい。この場合、例えば、電気機械装置を建物の扉（トイレのドアなど）に取り付けることにより、ユーザの生活行動をモニタリングしてユーザの家族などの予め決められた人物に通知することができる。また、電気機械装置を門又は玄関などの扉に取り付けることにより、建物への不審者の侵入を検出して通知することができる。電気機械装置が、例えば、扉を開く動作（又は閉じる動作）に応じて約１Ｗの電力及び約１Ｊ＝１Ｗ・ｓの電力量が発生する場合、ブザーを約十数秒にわたって鳴動させ、また、通信装置により数分にわたって信号を送信させることができる。
本開示の実施形態に係る電気機械システムは、負荷装置に対応する構成要素として、音声案内のための再生装置、デジタル画像を撮影するためのカメラ、などを備えてもよい。
実施形態に係る電気機械装置は、取り付け具１２及びリンク機構１５，１５Ａ～１５Ｃに代えて、ユーザが手動で操作するための、ヒンジ部品１４に固定されたレバーを備えてもよい。ユーザがレバーを操作してヒンジ部品１４を狭い角度範囲（例えば９０度）にわたって回転させることで、負荷装置３４を動作させるために十分な電力を発生することができる。
１…収納庫本体、
２…扉、
３，３Ａ～３Ｃ…ヒンジ、
４…ネジ、
１０，１０Ａ～１０Ｅ…電気機械装置、
１１，１２…取り付け具、
１３，１４，１３Ｅ，１４Ｅ…ヒンジ部品、
１５，１５Ａ～１５Ｃ…リンク機構、
１５ａ，１５ｂ…アーム、
１５ｃ，１５ｄ…ジョイント、
１５ｅ，１５ｆ…ストッパ、
１５Ａａ…ロッド、
１５Ａｂ…ガイド、
１５Ｂａ…ロッド、
１５Ｂｂ…ガイド、
１５Ｃａ，１５Ｃｂ…ロッド、
１５Ｃｃ…ジョイント、
１６…発電装置、
１７…負荷回路、
２１…入力軸、
２２…凸部、
２３…ギア、
３１…整流回路、
３２…蓄電回路、
３３…制御回路、
３４…負荷装置、
Ｇ１…歯車機構、
Ｍ１…発電機。

Claims (10)

  1. 固定物と、ヒンジを介して前記固定物に連結された可動物と、電気機械装置とを含む電気機械システムであって、
    前記電気機械装置は、
    第１及び第２の取り付け具と、
    前記第１の取り付け具に固定された第１のヒンジ部品と、
    前記第１のヒンジ部品と共通の基準軸の周りに回転可能であるように、かつ、前記第１のヒンジ部品によって支持されるように、前記第１のヒンジ部品に嵌合する第２のヒンジ部品と、
    前記第２の取り付け具及び前記第２のヒンジ部品の間の距離が変更可能であるように、前記第２の取り付け具及び前記第２のヒンジ部品を互いに連結するリンク機構と、
    筐体及び入力軸を備え、前記入力軸の回転に応じて電力を発生する発電装置とを備え、
    前記発電装置は、
    前記発電装置の入力軸の回転を所定の増速比で伝達する歯車機構と、
    前記歯車機構によって伝達された回転に応じて電力を発生する発電機とを備え、
    前記第１及び第２のヒンジ部品のうちの一方のヒンジ部品は、前記発電装置の筐体を収容可能な凹部を有し、
    前記発電装置の筐体は、前記発電装置の入力軸が前記基準軸の上に位置するように、前記第１及び第２のヒンジ部品のうちの一方のヒンジ部品の凹部に挿入されて当該ヒンジ部品に固定され、
    前記発電装置の入力軸は、前記第２のヒンジ部品が前記基準軸の周りに回転したときに前記発電装置の入力軸が前記第２のヒンジ部品と同じだけ回転するように、前記基準軸の周りの回転方向に関して前記第１及び第２のヒンジ部品のうちの他方に対して拘束され、
    前記第１及び第２の取り付け具のうちの一方は前記固定物に固定され、前記第１及び第２の取り付け具のうちの他方は前記可動物に固定され、
    前記リンク機構は、前記可動物が前記固定物に対して移動するときに前記第２の取り付け具及び前記第２のヒンジ部品の間の距離が変更可能であるように、前記第２の取り付け具及び前記第２のヒンジ部品を互いに連結する、
    電気機械システム。
  2. 前記リンク機構は、屈曲可能な少なくとも１つのジョイントを介して互いに連結された複数のアームを含み、
    前記リンク機構は、屈曲可能なジョイントを介して前記第２の取り付け具に連結される、
    請求項１記載の電気機械システム。
  3. 前記リンク機構は、
    前記第２のヒンジ部品に固定されたロッドと、
    前記第２の取り付け具に固定され、前記ロッドをスライド可能に把持するガイドとを備える、
    請求項１記載の電気機械システム。
  4. 前記リンク機構は、入れ子式に伸縮可能なロッドを含み、
    前記ロッドの一端は、屈曲可能なジョイントを介して前記第２の取り付け具に連結され、前記ロッドの他端は、前記第２のヒンジ部品に固定される、
    請求項１記載の電気機械システム。
  5. 前記発電装置の筐体が前記第１のヒンジ部品に固定され、前記発電装置の入力軸が前記第２のヒンジ部品に対して拘束されるとき、
    前記第１のヒンジ部品は、前記第１及び第２のヒンジ部品が互いに嵌合する位置において、前記発電装置の入力軸が前記第１のヒンジ部品から前記第２のヒンジ部品に向かって突出するように形成された貫通穴を備え、
    前記第２のヒンジ部品は、前記第１及び第２のヒンジ部品が互いに嵌合する位置において、前記貫通穴を介して突出した前記発電装置の入力軸を収容する凹部を有するように形成される、
    請求項１～４のうちの１つに記載の電気機械システム。
  6. 前記発電装置の筐体が前記第２のヒンジ部品に固定され、前記発電装置の入力軸が前記第１のヒンジ部品に対して拘束されるとき、
    前記第２のヒンジ部品は、前記第１及び第２のヒンジ部品が互いに嵌合する位置において、前記発電装置の入力軸が前記第２のヒンジ部品から前記第１のヒンジ部品に向かって突出するように形成された貫通穴を備え、
    前記第１のヒンジ部品は、前記第１及び第２のヒンジ部品が互いに嵌合する位置において、前記貫通穴を介して突出した前記発電装置の入力軸を収容する凹部を有するように形成される、
    請求項１～４のうちの１つに記載の電気機械システム。
  7. 前記発電装置によって発生された電力を消費する負荷装置をさらに備える、
    請求項１～６のうちの１つに記載の電気機械システム。
  8. 前記負荷装置は前記第１の取り付け具に固定される、
    請求項７記載の電気機械システム。
  9. 前記負荷装置は照明装置である、
    請求項７又は８記載の電気機械システム。
  10. 前記発電装置によって発生された電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路によって整流された電力のエネルギーを蓄える蓄電回路と、
    前記蓄電回路の放電を制御する制御回路とをさらに備え、
    前記負荷装置は、前記制御回路の制御下で前記蓄電回路の電力を消費する、
    請求項７～９のうちの１つに記載の電気機械システム。
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