JPH10146077A

JPH10146077A - 発電装置及び電子機器

Info

Publication number: JPH10146077A
Application number: JP30209696A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Morosawa; 克彦両澤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】空間を伝播する電磁波を電力に変換すること
により、使用時間、使用場所、使用者の使用形態などの
諸条件により、発電ができなかったり発電が大きく制限
されたりされないようにする。【解決手段】腕時計１に搭載されている発電装置２
は、空間を伝播している電波の特定周波数に同調して共
振し、この特定周波数の電波を電力として取出す複数個
の同調回路５１、５２、５３、…、５ｎ（ｎは正の整
数）を備えている。各同調回路５１、５２、５３、…、
５ｎは、異なる共振周波数に設定されている。この共振
周波数は、可変容量コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ
３、…、ＶＣｎの静電容量の調節により可変である。各
同調回路５１、５２、５３、…、５ｎからの出力は、ダ
イオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｎで半波整流され、
負荷である直流モータＭに供給される。また、２次電池
６に充電される。電波はアンテナ３で受信するが、人体
をアンテナ代わりとしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、比較的小電力で
駆動される電子機器に使用して特に好適な発電装置及び
この発電装置を備えている電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的小電力で駆動され、携帯されるこ
ともある電子機器、例えば、腕時計、電子卓上計算機な
どにおいては、電池交換などを不要とするために太陽電
池を搭載しているものがある。

【０００３】また、腕時計においては、振子を内蔵し、
この振子のふれにより発電するようにした技術（ＡＧ
Ｓ）も近年用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では以下のような問題があった。

【０００５】すなわち、太陽電池を搭載した電子機器に
おいては、夜間や、暗所では発電することができないの
で、電子機器が停止したり、使用不能となったりする問
題である。

【０００６】また、前記の振子を内蔵した腕時計などに
おいては、使用者が長期に渡って腕時計を身につけずに
放置していたような場合にあっては、停止してしまうと
いう問題もある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、前記の課題を
解決し、電子機器に搭載されて、駆動負荷への供給電力
を生成する発電装置、あるいは、この発電装置を搭載し
た電子機器において、空間を伝播する電磁波を電力に変
換することにより、使用時間、使用場所、使用者の使用
形態などの諸条件により、発電ができなかったり発電が
大きく制限されたりされないようにすることにある。

【０００８】この発明の別の目的は、前記の場合に、よ
り大きな周波数域の電磁エネルギを一度に電力に変換で
きるようにすることにある。

【０００９】この発明の別の目的は、前記の場合に、対
象とする周波数を様々に変更できるようにして、より広
範な条件下で電磁波を電力に変換できるようにすること
にある。

【００１０】この発明の別の目的は、前記の場合に、電
子機器の負荷の駆動が停止しているときなどにおいて
は、発電電力を蓄電できるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段を、後述する発明の実施の形態における対応す
る部材や符号などもカッコ書きで付記して説明する。

【００１２】(１)請求項１に記載の発明は、「空間を伝
播している電磁波の特定周波数に同調して共振し、この
特定周波数の電磁波を電力として取出す同調手段（同調
回路５１、５２、５３、…、５ｎ）を備え、この同調手
段は異なる特定周波数毎に複数設けられていることを特
徴とする発電装置（２）」である。

【００１３】請求項１に記載の発電装置によれば、同調
手段により、電磁波の特定周波数に同調して共振し、こ
の特定周波数の電磁波を電力として取出すことができる
ので、例えば、ＴＶやラジオなどの放送電波の周波数に
同調して電力に変換し、この電力で電子機器を駆動する
ことができる。

【００１４】この場合に、同調手段は異なる特定周波数
毎に複数設けられているから、ある周波数における電磁
波が微弱でも、他のある周波数では所定の強度にあるこ
とが期待でき、時間的条件、地域的条件、使用条件など
の制限を従来ほど受けることなく、常時発電できること
が期待できる。

【００１５】(２)この場合に、例えば、「前記各同調手
段は、コンデンサ（可変容量コンデンサＶＣ１、ＶＣ
２、ＶＣ３、…、ＶＣｎ）とコイル（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
３、…、Ｌｎ）とを並列に接続している同調回路（５
１、５２、５３、…、５ｎ）であることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の発電装置」とすることがで
きる（請求項４）。

【００１６】(３)請求項２に記載の発明は、「前記電磁
波は人体を介して受信されたものであることを特徴とす
る請求項１に記載の発電装置」である。

【００１７】前記の場合に、電子機器が比較的小型のも
の、すなわち、携帯されたり、身につけたりなどするも
のであるときは、電磁波の受信のために小型のアンテナ
などしか搭載できず、広い周波数範囲の電磁波を受信で
きない。しかし、携帯したり、身につけたりなどする電
子機器の場合は、人体を電磁波の受信装置とすることは
容易である。

【００１８】そこで、請求項２に記載の発電装置によれ
ば、電磁波を人体を介して受信するので、比較的広い周
波数帯域に渡って電磁波を受信することができ、前記同
調手段を複数用いて、より大きな周波数域の電磁エネル
ギを一度に電力に変換できる（例えば、身長１５０cm程
度の人なら、５０ＭＨｚ以上の周波数に対応できると考
えられる）。

【００１９】(４)請求項３に記載の発明は、「前記各同
調手段の特定周波数を個別に調節する調節手段（可変容
量コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、…、ＶＣｎ）を
備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の発電装置」である。

【００２０】請求項３に記載の発電装置によれば、各同
調手段の特定周波数を個別に調節することができるの
で、周波数による電磁波強度の地域的、時間的な違いに
対応し、常に強度の強い周波数を選択することができる
ので、より広範な条件下で電磁波を電力に変換できる。

【００２１】(５)この場合に、前記(２)の例について、
例えば、「前記各同調手段は、前記コンデンサの静電容
量及び、又は前記コイルのインダクタンスが可変である
ことを特徴とする請求項４に記載の発電装置」とするこ
とができる（請求項５）。

【００２２】すなわち、周知のように、コンデンサとコ
イルとを並列又は直列に接続している同調回路の共振周
波数は、コンデンサの静電容量、コイルのインダクタン
スとのうち少なくとも一方を調節することにより調節す
ることができる。

【００２３】(６)請求項６に記載の発明は、「請求項１
〜請求項５のいずれかに記載の発電装置を備え、この発
電装置の電力が駆動負荷（直流モータＭ）に供給される
ことを特徴とする電子機器（腕時計１）」である。

【００２４】請求項６に記載の電子機器によれば、請求
項１〜請求項５のいずれかに記載の発電装置により発電
し、この電力で駆動できる電子機器を提供できる。

【００２５】(７)請求項７に記載の発明は、「前記駆動
負荷は直流負荷であり、前記各同調手段からの供給電流
の逆流を防止する整流手段（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄ
ｎ）を備えていることを特徴とする請求項６に記載の電
子機器」である。

【００２６】請求項７に記載の電子機器によれば、駆動
負荷が直流負荷の場合に、各同調手段からの供給電流の
逆流を防止して直流電力を供給することができる。

【００２７】(８)請求項８に記載の発明は、「前記各同
調手段からの電力を一時的に蓄積する蓄積手段（２次電
池６）を備えていることを特徴とする請求項６又は請求
項７に記載の電子機器」である。

【００２８】請求項８に記載の電子機器によれば、各同
調手段からの電力を一時的に蓄積する蓄積手段を備えて
いるから、同調手段で発電した電力を蓄積して、必要な
ときに駆動負荷に供することが可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】

〔発明の実施の形態１〕まず、構成について説明する。

【００３０】図１は、この発明の実施の形態１である腕
時計１の回路図である。

【００３１】同図に示すように、符号２は腕時計１に内
蔵されている発電装置である。この発電装置２は、空中
を伝播している電波を受信するための所定のアンテナ３
を備えている。符号４はトランスであり、その１次側の
コイルＬ０の一方は、アンテナ３と接続され、他方はグ
ランドＧと接続されており、アンテナ３の受信電波に基
づいてトランス４は励磁される。

【００３２】５１、５２、５３、…、５ｎ（ｎは１以上
の整数）は何れも同調回路であり、各々、コイルＬ１と
可変容量コンデンサＶＣ１、コイルＬ２と可変容量コン
デンサＶＣ２、コイルＬ３と可変容量コンデンサＶＣ
３、…、コイルＬｎと可変容量コンデンサＶＣｎ（ｎは
１以上の整数）が並列に接続されている。

【００３３】コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｎは、何
れもトランス４の２次側のコイルを構成している。その
ため、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｎの各々の両端
には、所定の電圧が生じる。各同調回路５１、５２、５
３、…、５ｎの一方端は出力端となり、腕時計１の所定
の負荷側に接続され、他方端はグランドＧに接続されて
いる。各同調回路５１、５２、５３、…、５ｎの出力端
は、各々、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｎのア
ノード側に接続され、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、
…、Ｄｎの各々のカソード側は何れも発電装置２の出力
側に接続されている。

【００３４】発電装置２の出力側にはコイルＬａの一端
が接続され、コイルＬａの他端には、腕時計１の駆動負
荷である直流モータＭのプラス端子に接続され、モータ
Ｍのマイナス端子はグランドＧに接続されている。ま
た、コイルＬａの他端とグランドＧとの間には、所定の
２次電池６がモータＭと並列に接続されている。さら
に、コイルＬａの他端とモータＭとの間にはスイッチ７
が接続されている。

【００３５】次に、動作及び作用について説明する。

【００３６】可変容量コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ
３、…、ＶＣｎの各静電容量を調節することにより、各
同調回路５１、５２、５３、…、５ｎの共振周波数は様
々に設定することができる。これを各種放送電波などの
周波数に各々設定しておく。例えば、ＶＨＦ−ＴＶの映
像信号の搬送波は強度が比較的強いので、各同調回路５
１、５２、５３、…、５ｎの共振周波数をＶＨＦ−ＴＶ
の各チャンネルの映像周波数に設定するなどが考えられ
る（具体例として、図４は首都圏におけるＶＨＦ−ＴＶ
のチャンネル数とその映像信号の搬送波の周波数を示す
ものである）。

【００３７】アンテナ３で、これらの電波を受信する
と、トランス４が励磁され、２次側のコイルＬ１、Ｌ
２、Ｌ３、…、Ｌｎの各両端には、各々所定の電圧が生
じる。このとき、同調回路５１、５２、５３、…、５ｎ
の各々の出力電圧は、各々の共振周波数で最大となる。
すなわち、同調回路５１、５２、５３、…、５ｎは、そ
れぞれの共振周波数の電圧を取り出すフィルタのような
機能を果たすこととなる。

【００３８】同調回路５１、５２、５３、…、５ｎから
の出力は、各々ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｎ
により半波整流されてから、発電装置２から出力され、
コイルＬａによりリップル成分が平滑化される（図３参
照）。ここで、各ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄ
ｎは、発電装置２の出力側からの電流の逆流を防止する
機能も有する。

【００３９】そして、スイッチ７を閉じることにより、
発電装置２の電力でモータＭを駆動することができる。
また、２次電池６を充電して、モータＭの駆動に供する
こともできる。

【００４０】発電装置２によれば、同調回路５１、５
２、５３、…、５ｎは異なる共振周波数毎に複数設けら
れているから、ある周波数における電波が微弱でも、他
のある周波数では所定の強度にあることが期待でき、よ
って、時間的条件、地域的条件、使用条件などの制限を
従来ほど受けることなく、常時発電できることが期待で
きる。すなわち、太陽電池と異なり夜間や暗所でも発電
できる。また、ＡＧＳと異なり、時計１を使用者が放置
していたりしても発電できる。さらに、時間的、地域的
に周波数により異なる電波の強弱も、同調回路を異なる
共振周波数毎に複数設けることで補われ、常時、ある程
度の出力で発電できることが期待しうる。

【００４１】各同調回路５１、５２、５３、…、５ｎの
コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、…、ＶＣｎは、容
量可変であるため、この静電容量を調節して共振周波数
を個別に調節することができるので、周波数による電波
強度の地域的、時間的な違いに対応し、常に強度の強い
周波数を選択して、より広範な条件下で電波を電力に変
換できる。例えば、上記の例では、使用者が他の地域に
移動したときに、当該地域のＶＨＦ−ＴＶの映像信号の
搬送波に共振周波数を合わせればよい。

【００４２】〔発明の実施の形態２〕まず、構成につい
て説明する。

【００４３】図２は、この発明の実施の形態２である腕
時計１の回路図である。

【００４４】同図において、図１と同一符号の回路要素
は、前記発明の実施の形態１の場合と同様の回路要素で
あり、詳細な説明は省略する。

【００４５】この発明の実施の形態２が、前記発明の実
施の形態１の場合と構成上相違する点は、アンテナ３に
代えて、人体をアンテナ替わりに使用して電波の受信を
行うようにしている点にある。具体的には、腕時計１の
本体部分の底部やバンド部分などに所定形状の端子をも
うけ、この端子とコイルＬ０の一端とを接続するように
すれば、端子と皮膚とが接触するので、人体をアンテナ
替わりに用いることができる。

【００４６】次に、作用について説明する。

【００４７】この発明の実施の形態２によれば、前記発
明の実施の形態１と同様の作用、効果を奏する。

【００４８】また、人体をアンテナ代わりに使用するこ
とにより、電子機器がこの時計１の例のように比較的小
型であるため、大型のアンテナを搭載できなくても、比
較的広い周波数帯域の電波を受信できるので、この大き
な周波数域の電磁エネルギを一度に電力に変換できる。

【００４９】すなわち、アンテナが効率よく機能するた
めには、最低でも波長の１／４程度の大きさが必要であ
る。ところが、電子機器として、この例の腕時計のよう
な比較的小型の装置を考えると、時計バンドをアンテナ
として使用するとしても長さは一般に２０cm以下であ
る。これだとアンテナとして有効に機能するのは、おお
むね周波数が３７５ＭＨｚ以上（波長が８０cm以下）の
電波に対してだけである。

【００５０】しかし、人体をアンテナとするなら、例え
ば、身長１５０cm程度の人なら、５０ＭＨｚ以上の周波
数に対応できると考えられる。

【００５１】なお、いうまでもなく、前記発明の実施の
形態１、２は、この発明を限定するものではない。

【００５２】例えば、前記発明の実施の形態１、２で
は、各同調回路５１、５２、５３、…、５ｎの共振周波
数の調節を、可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、
…、ＶＣｎの静電容量の可変により行っているが、コイ
ルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｎのインダクタンスの調節
により行ってもよい。あるいは、静電容量とインダクタ
ンスの両方の調節により行ってもよい。

【００５３】また、２次電池６に代えて、コンデンサを
用いてもよい。

【００５４】さらに、発明の実施の形態２において、ア
ンテナ３でも、人体でも電波を受信できるようにして、
使用者が腕時計１を腕から外して放置しているときは、
アンテナ３で受信できるようにしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、空間を
伝播する電磁波を電力に変換することにより、使用時
間、使用場所、使用者の使用形態などの諸条件により、
発電ができなかったり発電が大きく制限されたりするこ
とがない、発電装置を提供することができる。

【００５６】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明と同様の効果を奏するほか、より大きな周
波数域の電磁エネルギを一度に電力に変換することがで
きる。

【００５７】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２に記載の発明と同様の効果を奏するほか、
対象とする周波数を様々に変更できるようにして、より
広範な条件下で電磁波を電力に変換することができる。

【００５８】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２に記載の発明と同様の効果を奏することが
できる。

【００５９】請求項５に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明と同様の効果を奏する。

【００６０】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜請求項６の何れかに記載の発明と同様の効果を奏す
る。

【００６１】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
に記載の発明と同様の効果を奏するほか、駆動負荷が直
流負荷の場合に、各同調手段からの供給電流の逆流を防
止して直流電力を供給することができる。

【００６２】請求項８に記載の発明によれば、請求項６
又は請求項７に記載の発明と同様の効果を奏するほか、
同調手段で発電した電力を蓄積して、必要なときに駆動
負荷に供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１である腕時計の回路
図。

【図２】この発明の実施の形態２である腕時計の回路
図。

【図３】この発明の実施の形態１、２の作用を説明する
図。

【図４】この発明の実施の形態１、２の作用を説明する
図。

【符号の説明】

１腕時計２発電装置３アンテナ５１、５２、５３、…、５ｎ同調回路６２次電池Ｌ１Ｌ２Ｌ３、…、ＬｎコイルＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、…、ＶＣｎ可変容量コンデ
ンサＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…、ＤｎダイオードＭ直流モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間を伝播している電磁波の特定周波数に
同調して共振し、この特定周波数の電磁波を電力として
取出す同調手段を備え、この同調手段は異なる特定周波数毎に複数設けられてい
ることを特徴とする発電装置。
【請求項２】前記電磁波は人体を介して受信されたもの
であることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】前記各同調手段の特定周波数を個別に調節
する調節手段を備えていることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】前記各同調手段は、コンデンサとコイルとを並列に接続している同調回路で
あることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発
電装置。
【請求項５】前記各同調手段は、前記コンデンサの静電容量及び、又は前記コイルのイン
ダクタンスが可変であることを特徴とする請求項４に記
載の発電装置。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発
電装置を備え、この発電装置の電力が駆動負荷に供給されることを特徴
とする電子機器。
【請求項７】前記駆動負荷は直流負荷であり、前記各同調手段からの供給電流の逆流を防止する整流手
段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の電子
機器。
【請求項８】前記各同調手段からの電力を一時的に蓄積
する蓄積手段を備えていることを特徴とする請求項６又
は請求項７に記載の電子機器。