JPWO2018230359A1 - 発電スイッチ - Google Patents

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Abstract

発電スイッチは、ホルダ部と、ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、磁性体板を有する発電部と、自由端部と固定端部とを結ぶ方向に延伸し、固定端部側の端部が軸支され、回動することで磁性体板に磁力によって吸着される状態と、吸着される状態から解放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、軸支における軸の方向から見た場合に、アーム部と交差するように延伸し、自由端部側の端部が軸支され、回動することでアーム部を押し下げ回動させるレバー部と、押下された位置によりアーム部及びレバー部の少なくとも一方を押し下げ回動させる天板と、を備える。

Description

本開示は、発電スイッチに関する。
従来、電気機器を遠隔操作することができるスイッチなどの信号発生装置において、信号発生装置内部に発電装置を設け、信号発生装置の利便性を向上させることが提案されている。また、信号発生装置内部にアクチュエータ(発電部)を含む発電装置を設け、信号発生装置の利便性を向上させることが提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載の信号発生装置(発電スイッチ)は、圧電素子を有する片持ち梁構造のアクチュエータ(発電部)と、断面視形状がL字型のスイッチ(アーム部)とを備える。スイッチが押されスイッチとアクチュエータの自由端とが接することでアクチュエータが屈曲し、スイッチがアクチュエータから離れることで、アクチュエータは自由振動を開始し、圧電効果により電圧が発生する。これにより、電池を必要としない信号発生装置が実現される。
特開2004−201376号公報
本開示の一態様に係る発電スイッチは、ホルダ部と、前記ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、前記自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、吸着体を有する発電部と、前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記固定端部側の端部が軸支され、回動することで前記吸着体に磁力によって吸着される状態と、前記吸着される状態から解放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、軸支における軸の方向から見た場合に、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記自由端部側の端部が軸支され、回動することで前記アーム部を押し下げ回動させるレバー部と、押下された位置により前記アーム部及び前記レバー部の少なくとも一方を押し下げ回動させる天板と、を備える。
本開示の別の一態様に係る発電スイッチは、ホルダ部と、前記ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、前記自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、吸着体を有する発電部と、前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記固定端部側の端部同士が軸支された一対のアーム、前記一対のアームの前記自由端部側の端部同士を接続する接続部、及び、前記一対のアームが回動することで前記吸着体に磁力によって吸着される状態と前記吸着される状態から開放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、外方から前記自由端部側を見たときに、前記一対のアームのそれぞれの前記自由端部側の端部を結ぶ方向に延伸し、それぞれの一端部が軸支され他端部が前記一対のアームに取り付けられる2つの補強アームを有し、前記2つの補強アームのうちの一方の補強アームは前記一対のアームのうちの一方のアームが回動することで前記一方の補強アームが回動するように前記他端部が前記一方のアームに取り付けられ、他方の補強アームは前記一方の補強アームが回動することで前記一方の補強アームの回動の向きと逆向きに回動するように前記一方の補強アームに連結され、かつ前記他端部が他方のアームに取り付けられている補強アーム部と、を備える。
図1は、実施の形態1に係る発電スイッチのボタン部側の外観を示す斜視図である。 図2は、実施の形態1に係る発電スイッチのケース部側の外観を示す斜視図である。 図3は、図1からボタン部及びケース部を省略した状態での、実施の形態1に係る発電スイッチの構成を示す斜視図である。 図4は、図1からボタン部及びケース部を省略した状態での、実施の形態1に係る発電スイッチの構成を示す分解斜視図である。 図5は、実施の形態1に係る発電装置の構成を示す分解斜視図である。 図6は、図5のVI−VI線における、実施の形態1に係る発電部の部分断面図である。 図7は、実施の形態1に係るホルダ部と剛板との固定状態を説明するための分解斜視図である。 図8は、実施の形態1に係るアーム部の外観を示す平面図である。 図9は、実施の形態1に係るボタン下部の外観を示す平面図である。 図10は、実施の形態1に係るアーム部が回動することで発電部が発電することを説明するための断面図である。 図11は、実施の形態1に係るボタン部が操作されたときのアーム部及びレバー部の動きを示す概略図である。 図12は、図11の状態における、実施の形態1に係る発電スイッチの概略断面図である。 図13は、実施の形態2に係る発電スイッチの構成を示す部分分解斜視図である。 図14は、実施の形態2に係るボタン部が操作されたときのアーム部及び補強アーム部の動作の概略を示す斜視図である。 図15は、実施の形態2に係るボタン部が操作されたときのアーム部及び補強アーム部の動作の概略を示す側面図である。
上述した特許文献1に記載の信号発生装置はアクチュエータの自由端部を屈曲させるため、スイッチのうちのアクチュエータの自由端部の上方の位置を押下するように配置されている。つまり、平面視において、スイッチを押すことができる位置が限られており、操作性が低いという問題がある。特に、持ち運び可能な発電スイッチなど、向きが固定されていない発電スイッチである場合に操作性が低い。
また、スイッチを押すときのスイッチの幅方向(言い換えると、断面視形状が延設する方向)に位置によっては、スイッチが略均等に押し下げられないことがある。例えば、スイッチの幅方向の一端部を押した場合、一端部は他端部より深く押し下げられることがある。この場合、スイッチはアクチュエータを均等に屈曲させることが難しくなり、発電効率が低下する。つまり、スイッチを略均等に押し下げるための、スイッチの幅方向におけるスイッチを押す位置が限られており、操作性が低いという問題がある。特に、持ち運び可能な発電スイッチなど、向きが固定されていない発電スイッチである場合に操作性が低い。
そこで、本開示は、操作性が向上された発電スイッチを提供することを目的とする。
(本開示の概要)
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る発電スイッチは、ホルダ部と、前記ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、前記自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、吸着体を有する発電部と、前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記固定端部側の端部が軸支され、回動することで前記吸着体に磁力によって吸着される状態と、前記吸着される状態から解放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、軸支における軸の方向から見た場合に、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記自由端部側の端部が軸支され、回動することで前記アーム部を押し下げ回動させるレバー部と、押下された位置により前記アーム部及び前記レバー部の少なくとも一方を押し下げ回動させる天板と、を備える。
これにより、天板を操作し押し下げることで、アーム部を直接又はレバー部を介して回動させることができる。例えば、レバー部を備えていない場合、アーム部の固定端部側を操作することでアーム部を回動させることが難しかった。一方、本実施の形態に係る発電スイッチは、天板を操作する、自由端部及び固定端部を結ぶ方向と平行な方向の位置によらず、アーム部を回動させることができる。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチによれば、操作性が向上する。
また、前記アーム部は、前記発電部が自由振動する方向から見たときに前記発電部と重ならない位置に配置され、前記軸の方向から見たときに所定の傾斜を有する傾斜部を有し、前記レバー部は、前記自由振動する方向から見たときに前記傾斜部と重なる位置であり、前記軸の方向から見たときに前記傾斜部より前記天板側に配置される突起部を有していてもよい。
これにより、天板によりレバー部が回動するとき、突起部が傾斜部を押し下げることができる。つまり、レバー部が回動することでアーム部を押し下げ回動させることができる。
また、前記突起部は、前記レバー部の前記自由端部側及び前記固定端部側のうちの前記自由端部側に配置されていてもよい。
これにより、ユーザが天板を操作しレバー部を回動させることでアーム部を押し下げ回動させるときに、突起部がレバー部の固定端部側に配置されている場合に比べ、ユーザは弱い力で操作してもアーム部を回動させることができる。
また、前記突起部の先端の形状は、前記軸の方向から見た場合に、曲率を有していてもよい。
これにより、第2の凸部と傾斜部との接触面積が小さくなるので、レバー部が回動し第2の凸部が傾斜部を摺動する際の摩擦抵抗を低減することができる。つまり、第2の凸部が傾斜部を摺動しやすくなる。よって、ユーザは、さらに弱い力で操作してもアーム部を回動させることができる。
また、前記アーム部及び前記レバー部が前記天板により押し下げられていない場合に、前記突起部と前記傾斜部とは当接していてもよい。
これにより、天板によりレバー部が押し下げられ回動を開始するときに、レバー部は傾斜部を介してアーム部の回動を開始させることができる。つまり、レバー部の回動と、レバー部を介したアーム部の回動とを、略同時に開始することができる。
また、前記アーム部の前記自由端部側及び前記レバー部の前記固定端部側のそれぞれは、前記天板と嵌合していてもよい。
これにより、アーム部及びレバー部と天板とが嵌合しているので、天板はアーム部及びレバー部を押し下げ回動させやすくなる。また、天板が発電スイッチから外れてしまうことを抑制できる。
また、前記アーム部は、前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記固定端部側の端部同士が軸支された一対のアームから構成され、前記レバー部は、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記自由端部側の端部同士が軸支された一対のアームから構成されてもよい。
これにより、天板を操作する、軸の方向と平行な方向の位置によらず、アーム部を回動させることができる。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチによれば、さらに操作性が向上する。
また、前記発電部は、2つの圧電素子と、金属板とを有し、前記2つの圧電素子は、前記金属板を挟むように配置されていてもよい。
これにより、発電部が自由振動することで発電する電力を圧電素子が1つである場合より高くすることができる。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る発電スイッチは、ホルダ部と、前記ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、前記自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、吸着体を有する発電部と、前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記固定端部側の端部同士が軸支された一対のアーム、前記一対のアームの前記自由端部側の端部同士を接続する接続部、及び、前記一対のアームが回動することで前記吸着体に磁力によって吸着される状態と前記吸着される状態から開放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、外方から前記自由端部側を見たときに、前記一対のアームのそれぞれの前記自由端部側の端部を結ぶ方向に延伸し、それぞれの一端部が軸支され他端部が前記一対のアームに取り付けられる2つの補強アームを有し、前記2つの補強アームのうちの一方の補強アームは前記一対のアームのうちの一方のアームが回動することで前記一方の補強アームが回動するように前記他端部が前記一方のアームに取り付けられ、他方の補強アームは前記一方の補強アームが回動することで前記一方の補強アームの回動の向きと逆向きに回動するように前記一方の補強アームに連結され、かつ前記他端部が他方のアームに取り付けられている補強アーム部と、を備える。
これにより、一方のアームが押し下げられ回動すると、補強アーム部を介して他方のアームが押し下げられ回動する。つまり、発電部の幅方向における撓みを略均一にすることができるので、発電部は安定した自由振動を行うことができる。よって、発電スイッチは安定して発電を行うことができる。言い換えると、本実施の形態に係る発電スイッチは、一対のアームの自由端部側を結ぶ方向と平行な方向の位置によらず、アーム部を略等しい角度で回動させることができる。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチによれば、操作性が向上する。
また、前記一方の補強アームは、前記他方の補強アームと交差する位置において前記他方の補強アーム側に突出した凸部を有し、前記他方の補強アームは、前記凸部に対応した位置に凹部を有し、前記凸部の少なくとも一部は前記凹部内に挿入されてもよい。
これにより、2つの補強アームのうちの1つの補強アームが押し下げられた場合、残りの補強アームも押し下げることができる。
また、前記凸部は、前記外方から前記自由端部側を見たときの外形が、略円形であり、前記凹部は、前記外方から前記自由端部側を見たときの外形が、前記他方の補強アームの長尺方向が長軸となる略長円形であってもよい。
これにより、凸部と第3の開口部との接触面積を低減することができるので、凸部が第3の開口部を摺動しやすくなる。
また、さらに、前記アーム部の軸支における軸の方向から見たときに、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記自由端部側の端部が軸支され、回動することで前記アーム部を押し下げ回動させる凸部を有するレバー部を備えていてもよい。
これにより、レバー部を押し下げた場合であっても、一対のアームを略等しい角度で回動させることができる。
また、さらに、押下された位置により前記アーム部及び前記レバー部の少なくとも一方を押し下げ回動させるように、前記アーム部及び前記レバー部を覆う位置に配置されている天板を備えていてもよい。
これにより、発電スイッチが天板を備えており、天板の操作される位置に関わらず、一対のアームを略等しい角度で回動させることができる。
また、前記発電部は2つの圧電素子と、金属板とを有し、前記2つの圧電素子は、前記金属板を挟むように配置されていてもよい。
これにより、発電部が自由振動することで発電する電力を圧電素子が1つである場合より高くすることができる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Z軸のマイナス側が設置面側、Z軸のプラス側が操作面側を表している。また、X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。X−Y平面は、発電スイッチが備える天板に平行な平面である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。また、例えば、以下の実施の形態において、「断面視」とは、切断線を含む面で切断された発電スイッチを切断された面に対して垂直方向側から見ることを意味している。例えば、Y軸とZ軸とで規定された平面(切断線で切断された面の一例)で切断された場合、断面視とは当該断面をX軸方向側から見ることを意味している。
(実施の形態1)
以下、本実施の形態に係る発電スイッチ10について、図1〜図12を参照しながら説明する。
[1−1.発電スイッチの全体構成]
まずは、本実施の形態に係る発電スイッチ10の構成について、図1〜図9を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態に係る発電スイッチ10のボタン部11側の外観を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係る発電スイッチ10のケース部12側の外観を示す斜視図である。
本実施の形態に係る発電スイッチ10は、ボタン部11が操作(例えば、押下)されることで発電が行われ、当該発電で発生した電力を用いて所定の信号を無線で送信するスイッチである。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、電池などを備えておらず、発電スイッチ10が操作されるたびに発電を行うことで所定の信号を送信する。
所定の信号とは、一例として、発電スイッチ10ごとに割り当てられる固有の識別情報を示す信号である。発電スイッチ10は、家屋などに設置されている各種電気機器(例えば、照明装置、映像表示装置、電動カーテンなど)を制御する制御装置(図示しない)に所定の信号を送信する。例えば、制御装置において、発電スイッチ10の識別情報と、照明装置をオンする制御とが対応付けられている場合、制御装置は発電スイッチ10からの信号を取得すると、照明装置をオンする制御を行う。
また、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、ユーザにより持ち運びが可能なスイッチである。例えば、ユーザは机で作業しているときには机の上に発電スイッチ10を置き、寝るときには布団の横に発電スイッチ10を置くことができる。
図1及び図2に示すように、発電スイッチ10は、ボタン部11及びケース部12を備える。ボタン部11及びケース部12は、発電スイッチ10の外郭をなす。
次に、ボタン部11及びケース部12に収容される各構成要素について図3及び図4を参照しながら説明する。
図3は、図1からボタン部11及びケース部12を省略した状態での、本実施の形態に係る発電スイッチ10の構成を示す斜視図である。図4は、図1からボタン部11及びケース部12を省略した状態での、本実施の形態に係る発電スイッチ10の構成を示す分解斜視図である。
図3及び図4に示すように、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、ボタン部11及びケース部12を省略した状態において、発電装置20、アーム部30、レバー部40、カバー部50、及び、ボタン下部60から構成される。
以下では、発電スイッチ10を構成する各構成要素について、適宜図面を参照しながら説明する。
[1−1−1.ボタン部及びケース部]
ボタン部11及びケース部12について、図1及び図2を参照しながら説明する。
図1及び図2に示すように、ボタン部11及びケース部12はそれぞれ、有底形状を有し、ボタン部11は上面部11a及び上面部11aの外縁部からケース部12側に立設する側面部11bから構成され、ケース部12は底面部12a及び底面部12aの外縁部からボタン部11側へ立設する側面部12bから構成される。平面視において、ボタン部11及びケース部12は、4隅がR形状である略矩形状に形成される。例えば、ボタン部11及びケース部12は、4隅がR形状である略正方形状に形成される。
また、平面視において、ボタン部11の大きさは、ケース部12の大きさより大きい。つまり、ボタン部11は、上面部11aがケース12の底面部12aに対向しており、かつボタン部11の側面部11bがケース部12の側面部12bの一部を覆うように配置される。そして、ボタン部11及びケース部12で形成された空間には、後述する発電装置20、アーム部30、及び、レバー部40などが収容される。
上面部11aは、ユーザが操作する操作面である。具体的には、ユーザは上面部11aを押下する。これにより、ボタン部11は発電スイッチ10が置かれる設置面側(本実施の形態では、Z軸プラス側からZ軸マイナス側)に押し下げられる。
ボタン部11及びケース部12は、樹脂材料から形成される。例えば、ボタン部11及びケース部12は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。なお、ボタン部11及びケース部12の材料は、これに限定されない。また、ボタン部11とケース部12とは、同一の材料で形成されてもよいし、異なる材料で構成されてもよい。また、ボタン部11及びケース部12は、有色な樹脂材料から形成されてもよい。つまり、ユーザは、ボタン部11及びケース部12により形成された空間に収容されている各構成要素を視認することができない。これにより、発電スイッチ10の美観を向上させることができる。
図2に示すように、ケース部12の底面部12aには3つの開口が形成されており、当該開口のそれぞれにネジ13が取り付けられている。ケース部12は、ネジ13により後述する剛板27(図5を参照)と螺合結合される。
なお、ケース部12は、発電スイッチ10が置かれる設置面(例えば、机面又は床面など)と接する。ケース部12は、筐体の一例である。
なお、図3に示すボタン下部60の天板61とボタン部11の上面部11aとが固定される。例えば、天板61のZ軸プラス側の面(図3では天板61の上面)とボタン部11の上面部11aのZ軸マイナス側の面(図1では上面部11aの下面)とが接着テープなどにより接着されることで、ボタン下部60とボタン部11とが固定される。なお、ボタン下部60とボタン部11との固定は、接着テープによる固定に限定されず、ボタン部11がボタン下部60から離れないように固定されていればよい。例えば、ボタン下部60とボタン部11とはネジなどにより螺合結合されていてもよいし、その他の固定方法であってもよい。
[1−1−2.発電装置]
発電装置20について、図3〜図6を参照しながら説明する。
図5は、本実施の形態に係る発電装置20の構成を示す分解斜視図である。
図3及び図4に示すように、発電装置20はボタン部11及びケース部12を省略した状態で、下側(Z軸マイナス側)に配置される。
図5に示すように、発電装置20は、ホルダ部21、発電部23、ネジ用ホルダ部24、信号発信部26及び剛板27を備える。また、発電装置20は、ホルダ部21と剛板27とを固定する、及び、発電部23の一端部側とホルダ部21とを固定するための固定部材を備える。本実施の形態では、発電装置20は、固定部材として、ホルダ部21と剛板27とを螺合結合するためのネジ22、及び、発電部23の一端部側とホルダ部21とを螺合結合するためのネジ25を備える。なお、ホルダ部21と剛板27との固定、並びに、発電部23とホルダ部21との固定は、螺合結合に限定されない。つまり、固定部材は、ネジ22及び25に限定されない。例えば、ホルダ部21と剛板27とを、及び、発電部23とホルダ部21とを、接着剤を用いて固定してもよいし、その他の方法で固定してもよい。
ホルダ部21は、第1のホルダ21a、第2のホルダ21b、第1の凸部21c、第2の凸部21dを有する。第1のホルダ21a、第2のホルダ21b、第1の凸部21c及び第2の凸部21dは、例えば一体形成されている。第1のホルダ21aと第2のホルダ21bとは接続して形成されており、図5ではY軸プラス側に第1のホルダ21aが配置され、Y軸マイナス側に第2のホルダ21bが配置されている。
第1のホルダ21aは、第2のホルダ21bに比べ厚み(Z軸方向の長さ)が厚く、第1のホルダ21aは第2のホルダ21bよりZ軸プラス側に突出している。また、第1のホルダ21aには、2つの第1の開口部21eが形成されている。第1の開口部21eは、発電部23をホルダ部21(具体的には、第1のホルダ21a)に固定するためのネジ穴である。例えば、ネジ25により発電部23がホルダ部21に固定される。なお、第1のホルダ21aに固定された発電部23は第2のホルダ21bとは接していない。
第2のホルダ21bには、1つの開口を有する第2の開口部21fが形成されている。第2の開口部21fは、剛板27とホルダ部21とを固定するためのネジ穴である。例えば、ネジ22により剛板27とホルダ部21とが固定される。
上記により、ホルダ部21の一方の面(図5に示すZ軸プラス側の面)には発電部23が固定され、一方の面と背向する他方の面(図5に示すZ軸マイナス側の面)には剛板27が固定される。
第1の凸部21cは、第1のホルダ21aの側方からX軸方向に突出するように形成されている。第1の凸部21cは、第1のホルダ21aのX軸プラス側の端部からX軸プラス側に突出する凸部、及び、第1のホルダ21aのX軸マイナス側の端部からX軸マイナス側に突出する凸部とから構成される。X軸方向から見た場合、第1の凸部21cの外形は、上下方向(言い換えると、Z軸方向)が長軸となる略長円形状である。第1の凸部21cは、後述するアーム部30を回動させるための回転軸である。
第2の凸部21dは、第2のホルダ21bの側方からX軸方向に突出するように形成されている。第2の凸部21dは、第2のホルダ21bのX軸プラス側の端部からX軸プラス側に突出する凸部、及び、第2のホルダ21bのX軸マイナス側の端部からX軸マイナス側に突出する凸部とから構成される。例えば、第2の凸部21dは、第2のホルダ21bの第1のホルダ21aと逆側の端部に形成される。X軸方向から見た場合、第2の凸部21dの外形はZ軸マイナス方向側に円弧を有する略半円形状である。第2の凸部21dは、後述するレバー部40を回動させるための回転軸である。
ホルダ部21は、樹脂材料から構成される。例えば、ホルダ部21は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。
発電部23は、磁性体板23a及び圧電素子23f,23f(図6参照)を有し、屈曲振動することで圧電効果により電圧を発生する。発電部23は、平板状に形成されており、一端部側に2つの開口部23bが形成されている。開口部23bは、発電部23をホルダ部21に固定するための開口である。例えば、ネジ用ホルダ部24を介してネジ25により発電部23とホルダ部21(具体的には第1のホルダ21a)とが螺合結合される。つまり、発電部23は、一端部(本実施の形態では、Y軸プラス側の端部)が固定される固定端部23cであり、他端部(本実施の形態では、Y軸マイナス側の端部)が自由端部23dである片持ち梁構造を有する。そして、発電部23は、自由端部23dが自由振動することにより発電する。つまり、発電部23は、ホルダ部21に固定された固定端部23cと自由振動する自由端部23dとを有し、自由端部23dが自由振動することで電力を発生させる。
また、磁性体板23aは、磁性体材料によって形成され、自由端部23d側の端部に固定される。後述するアーム部30が有する磁石38(図4参照)を磁力により吸着する吸着体の一例である。
磁性体板23aは、発電部23の自由端部23d側の先端に固定されてもよい。これにより、磁性体板23aは、発電部23の錘を兼ねることができる。
ここで、発電部23の構造について、図6を参照しながら説明する。
図6は、図5のVI−VI線における、本実施の形態に係る発電部23の部分断面図である。
発電部23は、薄板状の金属板23eと、当該金属板23eの少なくとも一方の面に配置された圧電素子とから構成される。図6に示すように、本実施の形態では、発電部23は、薄板状の金属板23eと、当該金属板23eの両面に配置される薄板状の圧電素子23f及び23gとを有する。具体的には、圧電素子23fは金属板23eの信号発信部26側に配置されており、圧電素子23gは金属板23eのホルダ部21側に配置されている。つまり、発電部23は2つの圧電素子23f及び23gを有し、2つの圧電素子23f及び23gは金属板23eを挟むように配置されている。例えば、圧電素子23g、金属板23e及び圧電素子23fはこの順に接触して積層されている。これにより、圧電素子が1つである場合に比べ、自由振動により高い電力を発生させることができる。
金属板23eは、ばね材料によって形成されている。金属板23eとしては、例えばステンレスなどの金属材料を用いることができる。
圧電素子23fは、金属板23eからZ軸プラス側に向かって、電極23h、圧電体23i及び電極23jの順に接触して積層されている。また。圧電素子23gは、金属板23eからZ軸マイナス側に向かって、電極23h、圧電体23i及び電極23jの順に接触して積層されている。電極23h及び23jは、圧電体23iで発生した電圧を取り出すための電極である。なお、電極23h及び23jは、金属材料で構成されてもよいし、酸化物導電体材料で構成されてもよい。
なお、圧電素子23fの電極23hと圧電素子23gの電極23hとは同一の極性の電極である。また、圧電素子23fの電極23jと圧電素子23gの電極23jとは同一の極性であり、かつ電極23hとは逆極性の電極である。例えば、電極23jが正極である場合、電極23hは負極であり、電極23jが負極である場合、電極23hは正極である。発電部23で生成された電力は、電力線(図示しない)などを介して信号発信部26に出力される。
なお、図示しないが、発電部23は整流器及び電圧調整器などを有していてもよい。自由端部23dの自由振動により発生する交流電力は、整流回路及びコンデンサを有する整流器などにより直流電力に変換され、貯蔵される。直流電力の電圧は数十Vであり、一例として約50Vである。そして、DC−DCコンバータなどの電圧調整器により、信号発信部26に過大な電圧が印加されないように降圧が行われる。例えば、電圧調整器により3V程度まで降圧され、当該降圧された電力は信号発信部26が信号を発信するための電力として使用される。
ここで、図5を再び参照する。信号発信部26は、発電部23から電力が供給されると、当該電力を用いて予め定められた信号を無線で送信する装置である。言い換えると、信号発信部26は、発電部23から供給された電力によってのみ動作する。なお、無線通信は、一例としてZigBee(登録商標)の通信規格を用いた無線通信であるが、これに限定されず、無線LAN(例えば、Wi−Fi(登録商標))などの通信規格を用いた無線通信であってもよい。
信号発信部26は、基板26a、シールドケース26b及びアンテナ26cを有する。
基板26aは、信号を発信するための送信用IC(Integrated Circuit)を含む電気回路が実装された基板である。例えば、送信用ICは発電部23から電力が供給されると、所定の信号を生成しアンテナ26cを介して送信する制御を行う。なお、上記でも記載したように、所定の信号とは、発電スイッチ10ごとに固有の識別情報を示す情報などである。つまり、発電装置20から電力が供給されるたびに、送信用ICは同じ信号を送信する制御を行う。また、基板26aには発電部23からの電力の供給を受けるための電線対基板用コネクタなどが実装されてもよい。
シールドケース26bは、金属材料等により形成され、基板26aに固定される。シールドケース26bは、電気回路を静電気や外電波ノイズ等から保護するために、回路上の接地電位に接続される。
アンテナ26cは、基板26aで生成された信号を送信する送信部である。アンテナ26cは、例えば金属材料から形成される。また、アンテナ26cは、基板26aの電気回路と電気的に接続されている。アンテナ26cは、基板26aを平面視したときに、基板26aの固定端部23c側の端辺と対向するように配置される。
剛板27は、ホルダ部21に固定される錘である。剛板27は、例えば、金属製の板である。剛板27は、ホルダ部21に対して発電部23と反対側に配置される。剛板27は、例えば、ステンレスなどの非磁性体材料によって形成される。剛板27の厚みは特に限定されないが、一例として約2mm程度である。なお、剛板27は、磁性体材料によって形成されてもよい。
発電部23が自由振動する際、当該自由振動は減衰しにくい方がよい。ホルダ部21に剛板27を固定することで発電装置20(発電スイッチ10)が重くなり、発電部23の自由振動を長く維持させることが可能となる。つまり、発電部23の自由振動の減衰を抑制することができるので、発電装置20の発電効率が向上する。
また、剛板27には、第1の開口部27a、第2の開口部27b、及び第3の開口部27cが形成されている。例えば、第1の開口部27a、第2の開口部27b、及び、第3の開口部27cには、ネジタップが切ってあってもよい。
第1の開口部27aは、ケース部12を剛板27に固定するためのネジ穴であり、剛板27の自由端部23d側(言い換えると、Y軸マイナス側)に1つ、及び、剛板27の固定端部23c側(言い換えると、Y軸プラス側)に2つ形成されている。なお、上記および以下の記載において、自由端部23d側および固体端部23c側は、それぞれ発電部23の自由端部23dの側に対応する側および発電部23の固定端部23cの側に対応する側を意味する。また、上記でも説明したように、ケース部12の底面部12aには3つのネジ穴が形成されている。平面視において、ケース部12の底面部12aに形成されているネジ穴のそれぞれと、第1の開口部27aのそれぞれとは重なる位置に形成されており、ケース部12と剛板27とがネジ13により固定される。
第2の開口部27bは、ホルダ部21を剛板27に固定するためのネジ穴であり、1つ形成されている。また、上記でも説明したように、ホルダ部21の第2のホルダ21bに第2の開口部21fが形成されている。平面視において、第2の開口部27bと第2の開口部21fとは重なる位置に形成されており、ホルダ部21と剛板27とがネジ22により固定される。
第3の開口部27cは、発電部23の固定端部23c、ホルダ部21及び剛板27を共通の固定部材で固定するためのネジ穴であり、剛板27の固定端部23c側に2つ形成されている。また、上記でも説明したように、発電部23には2つのネジ穴を有する開口部23b、ホルダ部21の第1のホルダ21aには2つのネジ穴を有する第1の開口部21eが形成されている。平面視において、第3の開口部27c、開口部23b、及び、第1の開口部21eはそれぞれ重なる位置に形成されており、固定端部23c、ホルダ部21、及び、剛板27がネジ25により固定される。例えば、発電部23の固定端部23c、ホルダ部21の第1のホルダ21a、及び、剛板27は、この順に接触して重なり、ネジ25により固定される。なお、ネジ25は、固定端部23c、ホルダ部21及び剛板27を固定する共通の固定部材の一例である。
上記したように、剛板27はホルダ部21及びケース部12の双方と固定される。そのため、剛板27は、ホルダ部21に対して発電部23とは逆側の面に配置されるとよい。
なお、固定端部23c及びホルダ部21をネジにより剛板27に固定しない場合、剛板27に第1の開口部27a、第2の開口部27b及び第3の開口部27cは形成されなくてもよい。
ここで、ホルダ部21と剛板27との固定について、図7を参照しながらさらに詳細に説明する。
図7は、本実施の形態に係るホルダ部21と剛板27との固定状態を説明するための分解斜視図である。
図7に示すように、ホルダ部21の剛板27側の面には、剛板27の形状に対応した凹部21gが形成されている。剛板27はホルダ部21の凹部21gに嵌め込まれ、ネジ22により固定される。また、凹部21gの厚み(Z軸方向の長さ)は、剛板27の厚みと略等しい。このため、剛板27が凹部21gに収容されたホルダ部21の剛板27側の面は、平滑な面となる。
[1−1−3.アーム部]
アーム部30について、図3、図4及び図8を参照しながら説明する。
図3に示すように、アーム部30は、ボタン下部60に覆われている。これにより、ボタン下部60が押し下げられることで、アーム部30を押し下げ回動させることが可能となる。
図4に示すように、アーム部30は、アーム31a、アーム31b、第1の接続部32、第2の接続部33、及び、磁石38から構成される。また、アーム31a及び31bそれぞれの自由端部23d側(Y軸マイナス側)には第1の開口部34が形成されている。アーム31a及び31bそれぞれの自由端部23d側の端部と固定端部23c側(Y軸プラス側)の端部との間には第2の開口部35が形成されている。アーム31a及び31bそれぞれの固定端部23c側には第3の開口部36が形成されている。
アーム31a及び31bは、発電部23の自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、互いに略平行に配置されている。アーム31a及び31bはそれぞれ、平面視において、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向と直交する方向から、互いに平行となって発電部23を挟むように配置される。なお、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向とは、本実施の形態では、Y軸に平行な方向である。また、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向と直交する方向とは、本実施の形態ではX軸に平行な方向である。
アーム31a及び31bの自由端部23d側の端部は、ボタン下部60に固定される。具体的には、アーム31a及び31bに形成されている第1の開口部34と、ボタン下部60に形成されている第1の凸部63(図9を参照)とが嵌合することにより、アーム部30とボタン下部60とが取り付けられる。
アーム31a及び31bの固定端部23c側の端部同士は、発電装置20に回動可能に取り付けられる。具体的には、アーム31a及び31bそれぞれに形成されている第3の開口部36は第1の凸部21cに対応する形状を有し、第3の開口部36と第1の凸部21cとが嵌合することで、アーム部30は第1の凸部21cに軸支される。これにより、アーム部30は第1の凸部21cを回転軸として発電装置20に対して回動可能に取り付けられる。例えば、X軸方向から見た場合、第3の開口部36及び第1の凸部21cの外形は略円形状である。
また、アーム31a及び31bの固定端部23c側の端部には、平面視において発電スイッチ10の外方に向けて突出する第1の凸部37が形成されている。具体的には、アーム31aの固定端部23c側の端部からアーム31bとは逆側(言い換えると、X軸プラス側)に向けて突出する第1の凸部37が形成され、アーム31bの固定端部23c側の端部からアーム31aとは逆側(言い換えると、X軸マイナス側)に向けて突出する第1の凸部37が形成されている。アーム31a及び31bに形成される第1の凸部37は、後述するレバー部40に形成される第1の開口部44と嵌合する。なお、第1の凸部21cにより軸支されている軸の方向(本実施の形態ではX軸と平行な方向であり、以降では軸の方向とも記載する)から第1の凸部37を見た場合、第1の凸部37の外形は略円形状である。
上記のように、アーム部30がボタン下部60及び発電装置20に取り付けられ、ボタン部11が押下されボタン下部60がアーム部30を押し下げることで、アーム部30は第1の凸部21cを軸として回動する。アーム部30は、ボタン下部60により押し下げられることで、Z軸マイナス方向に回動する。本実施の形態では、アーム部30は、平面視において発電スイッチ10の外方からアーム31aを見た場合(言い換えると、X軸プラス側からX軸マイナス側を見た場合)にボタン下部60により押し下げられることで反時計回りに回動する。なお、アーム31a及び31bは、アーム部30が有する一対のアームの一例である。
第2の開口部35には、後述するレバー部40の第1の凸部46が嵌合する。
第1の接続部32は、アーム31a及び31bの自由端部23d側の端部同士を接続する。第1の接続部32は、アーム31a及び31bの自由端部23d側の端部同士を結ぶ方向に延伸して形成される。これにより、ボタン部11のアーム31a側がユーザにより操作された場合、アーム31bは、第1の接続部32を介してアーム31aと同じ方向に回動する。
第2の接続部33は、アーム31a及び31bの固定端部23c側の端部同士を接続する。第2の接続部33は、アーム31a及び31bの固定端部23c側の端部同士を結ぶ方向に延伸して形成される。
磁石38は、アーム31a及び31bの自由端部23d側の端部に配置される。具体的には、磁石38は、第1の接続部32と所定の間隔を空けて、第1の接続部32より発電装置20側に配置される。これにより、第1の接続部32と磁石38との間には、空間が形成される。アーム部30が発電装置20に取り付けられたときに、第1の接続部32と磁石38との間の空間には、発電部23の自由端部23d側の端部が配置される。つまり、磁石38は、磁石38と第1の接続部32とで発電部23の自由端部23d側の端部を挟むようにアーム31a及び31bの自由端部23d側の端部に配置される。
また、磁石38は、平面視において、発電部23の自由端部23d側の端部に配置されている磁性体板23aと重なる位置に配置される。例えば、磁石38は、発電部23が撓んでいない状態(具体的には、ユーザがボタン部11を操作していない状態であり、以降では初期状態とも記載する)において、発電部23の自由端部23d側の端部と接触するように配置される。言い換えると、磁石38は、初期状態では、磁性体板23aに磁力によって吸着されている。
続いて、アーム部30に形成される傾斜部39について図8を参照しながら説明する。
図8は、本実施の形態に係るアーム部30の外観を示す平面図である。具体的には、ボタン下部60側からアーム部30を見たときの平面図である。なお、図8には、破線で発電部23を図示している。
図8に示すように、アーム31a及びアーム31bの中央付近にそれぞれ傾斜部39が形成される。例えば、傾斜部39は、平面視において発電部23と重ならない位置に形成される。さらに、傾斜部39は、軸の方向から見た場合に、所定の傾斜を有するように形成されている。軸の方向から見た場合に、傾斜部39は、固定端部23c側から自由端部23d側に向けて、天板61から遠ざかるように傾斜している(図12を参照)。
アーム部30は、樹脂材料から構成される。例えば、アーム部30は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。例えば、アーム部30を構成する各構成要素は、一体的に形成されてもよい。
[1−1−4.レバー部]
次に、レバー部40について、図3及び図4を参照しながら説明する。
図3に示すように、レバー部40は、ボタン下部60に覆われている。これにより、ボタン下部60が押し下げられることで、レバー部40を押し下げ回動させることが可能となる。
図4に示すように、レバー部40は、アーム41a、アーム41b、第1の接続部42、及び、第2の接続部43から構成される。また、アーム41a及び41bそれぞれの固定端部23c側には第1の開口部44、及び、第2の開口部45が形成されている。第2の開口部45は、第1の開口部44よりボタン下部60側の位置に形成されている。
アーム41a及び41bは、発電部23の自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、互いに略平行に配置されている。アーム41a及び41bはそれぞれ、平面視において、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向と直交する方向から、互いに平行となって発電部23を挟むように配置される。なお、軸の方向から見た場合にアーム41a及び41bは、アーム部30(具体的には、アーム31a及び31b)と交差するように配置される。
アーム41a及び41bの固定端部23c側の端部は、ボタン下部60に固定される。具体的には、アーム41a及び41bに形成されている第2の開口部45と、ボタン下部60に形成されている第2の凸部64(図9を参照)とが嵌合することで、レバー部40とボタン下部60とが取り付けられる。
アーム41a及び41bに形成されている第1の開口部44には、上記で説明したアーム部30に形成されている第1の凸部37が嵌合される。また、アーム41a及び41bには、平面視において発電スイッチ10の外方に向けて突出する第1の凸部46が形成されている。具体的には、アーム31aの第2の開口部35に対応するアーム41aの位置に、アーム41bと逆側(言い換えると、X軸プラス側)に向けて突出する第1の凸部46が形成され、アーム31bの第2の開口部35に対応するアーム41bの位置に、アーム41aと逆側(言い換えると、X軸マイナス側)に向けて突出する第1の凸部46が形成されている。アーム41a及び41bに形成されている第1の凸部46は、第2の開口部35と嵌合する。これにより、レバー部40とアーム部30とが取り付けられる。なお、軸の方向から第1の凸部46を見た場合、第1の凸部46の外形は略円形状である。
また、アーム41a及び41bの自由端部23d側の端部同士は、発電装置20に回動可能に取り付けられる。具体的には、アーム41a及び41bの自由端部23d側の端部には、平面視において発電装置20の第2の凸部21dの略半円形状に対応した湾曲形状を有する湾曲部47が形成されている。湾曲部47は、第2の凸部21dと当接するように配置される。
上記のように、レバー部40がボタン下部60及び発電装置20に取り付けられ、ボタン部11が押下されボタン下部60がレバー部40を押し下げることで、レバー部40は第2の凸部21dを軸として回動する。レバー部40は、ボタン下部60により押し下げられることで、Z軸マイナス側に回動する。本実施の形態では、レバー部40は、平面視において発電スイッチ10の外方からアーム41aを見た(言い換えると、X軸プラス側からX軸マイナス側を見た)場合、ボタン下部60により押し下げられることで時計回りに回動する。つまり、ボタン下部60により押し下げられた場合、レバー部40はアーム部30と逆向きに回動する。なお、アーム41a及び41bは、レバー部40が有する一対のアームの一例である。
また、アーム41a及び41bは、平面視において傾斜部39と重なる位置に、傾斜部39に向かう方向(言い換えると、Z軸マイナス方向)に突出する第2の凸部48を有する。つまり、第2の凸部48は、軸の方向から見た場合に、傾斜部39より天板61側に形成される。第2の凸部48の詳細は、後述する。なお、第2の凸部48は、突起部の一例である。
レバー部40は、樹脂材料から構成される。例えば、レバー部40は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。例えば、レバー部40を構成する各構成要素は、一体的に形成されてもよい。
[1−1−5.カバー部]
次に、カバー部50について、図4を参照しながら説明する。
図4に示すように、カバー部50は、アーム部30及びレバー部40を覆うように配置される。カバー部50は、発電装置20、アーム部30及びレバー部40を嵌合し接続した接続体を、ケース部12(図1参照)に収容するときに、ボタン部11(図1参照)側から接続体を覆う部材である。カバー部50は、ケース部12の側面部12bとカバー部50の側面部とが嵌合することでケース部12に固定される。
また、カバー部50には、アーム部30の自由端部23d側の端部、及び、レバー部40の固定端部23c側の端部に対応する位置に開口を有する。これにより、アーム部30とボタン下部60、及び、レバー部40とボタン下部60との接続が可能となる。
カバー部50は、樹脂材料から構成される。例えば、カバー部50は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。
なお、ケース部12は、カバー部50がケース部12に固定された状態で、発電装置20、並びに、アーム部30及びレバー部40の一部を収容する。
[1−1−6.ボタン下部]
次に、ボタン下部60について、図3、図4及び図9を参照しながら説明する。
図3に示すように、ボタン下部60は、アーム部30及びレバー部40を覆うように配置される。
図4に示すように、ボタン下部60は、天板61及び側面部62から構成される。ボタン下部60の平面視形状は、角が欠けた略矩形状である。
天板61は、ボタン部11の上面部11aと略平行に形成される。例えば、天板61と上面部11aとが接着テープなどにより接着されることで、ボタン下部60とボタン部11とが固定される。つまり、ユーザがボタン部11(具体的には、ボタン部11の上面部11a)を押下すると、ボタン下部60はボタン部11とともに押し下げられる。
ここで、天板61とアーム部30及びレバー部40との接続について、図9を参照しながら説明する。
図9は、本実施の形態に係るボタン下部60の外観を示す平面図である。具体的には、発電装置20側からボタン下部60側を見たときの平面図である。
図9に示すように、ボタン下部60の天板61の自由端部23d側(Y軸マイナス側)には、第1の凸部63が形成され、固定端部23c側(Y軸プラス側)には第2の凸部64が形成されている。
第1の凸部63は、アーム部30とボタン下部60とを取り付けるための凸部である。具体的には、アーム部30の第1の開口部34と第1の凸部63とが嵌合されることで、アーム部30とボタン下部60とが取り付けられる。
第2の凸部64は、レバー部40とボタン下部60とを取り付けるための凸部である。具体的には、レバー部40の第2の開口部45に第2の凸部64が挿通されることで、レバー部40とボタン下部60とが取り付けられる。
このようにアーム部30及びレバー部40が取り付けられたボタン下部60が、ボタン部11の操作により押し下げられる場合について説明する。ボタン部11の自由端部23d側が押下されると、主にボタン部11及びボタン下部60の自由端部23d側が押し下げられる。これにより、天板61の自由端部23d側に接続されているアーム部30が押し下げられ、アーム部30は第1の凸部21cを回転軸として回動する。また、ボタン部11の固定端部23c側が押下されると、主にボタン部11及びボタン下部60の固定端部23c側が押し下げられる。これにより、天板61の固定端部23c側に接続されているレバー部40が押し下げられ、レバー部40は第2の凸部21dを回転軸として回動する。
なお、ボタン部11の中央部が押下されると、アーム部30及びレバー部40の双方が押し下げられ、双方が回動する。つまり、天板61は、ボタン部11が押下される位置によりアーム部30及びレバー部40の少なくとも一方を押し下げ回動させるように、アーム部30及びレバー部40を覆う位置に配置される。
ここで、図4を再び参照する。側面部62は、天板61の端部から発電装置20側に立設して形成されている。側面部62の4隅には、発電装置20側に突出した爪部62aが形成されている。爪部62aは、ケース部12とボタン下部60とを取り付けるための凸部である。爪部62aに対応するケース部12の側面部の位置には、凹部(図示しない)が形成されており、爪部62aが凹部に引っかかることで、ボタン下部60がケース部12から外れることを抑制する。さらに、凹部はボタン下部60が押し込まれケース部12側に移動することが可能なように形成されている。
ボタン下部60は、樹脂材料から構成される。例えば、ボタン下部60は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。例えば、ボタン下部60を構成する各構成要素は、一体的に形成されてもよい。
上記のように、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、固定端部23c側の端部が軸支されたアーム部30と、アーム部30と交差し自由端部23d側の端部が軸支されたレバー部40とを備える。そして、詳細は後述するが、レバー部40は回動するときにアーム部30を押し下げ回動させる。
[1−2.発電スイッチの動作]
次に、本実施の形態に係る発電スイッチ10が操作された際の動作について、図10〜図12を参照しながら説明する。
まず、ボタン部11が操作されることで、発電装置20が発電することについて、図10を参照しながら説明する。
図10は、本実施の形態に係るアーム部30が回動することで発電部23が発電することを説明するための断面図である。なお、図10では、ホルダ部21が有する第1の凸部21c、ネジ用ホルダ部24、ネジ25及びアーム部30(具体的には、アーム31b、第1の接続部32及び磁石38)を図示している。
図10の(a)は、ボタン部11が操作される前の状態を示している。つまり、初期状態を示している。
図10の(a)に示すように、初期状態では、発電部23は撓んでいない。また、発電部23の自由端部23d側(Y軸マイナス側)の端部には、磁石38が当接して配置される。本実施の形態では、磁石38は、発電部23に対して磁性体板23aとは逆側の面に当接して配置される。この状態は、磁石38が磁性体板23aに吸着されている状態である。なお、磁性体板23aは、自由端部23dのZ軸マイナス側の面に配置されていてもよい。この場合、磁性体板23aと磁石38とが磁力により吸着し、磁性体板23aと磁石38とが当接して配置される。
図10の(b)は、ボタン部11の自由端部23d側が操作されたときの発電部23の撓みを示す図である。
図10の(b)に示すように、ボタン部11の自由端部23d側が操作される(図中の矢印を参照)と、アーム部30(図10の(b)ではアーム31b)が回動するので、アーム部30の自由端部23d側に固定されている磁石38も回動する。そして、磁石38と磁性体板23aとは磁力により吸着しているので、磁石38の回動に伴い発電部23の自由端部23d側が磁石38の回動の向きに撓む。
図10の(c)は、磁石38が発電部23から引き離されたときの発電部23の自由振動を示す図である。
図10の(c)に示すように、磁石38と磁性体板23aとの磁力による吸引力より撓みによる反力の方が大きくなると、磁石38と発電部23とは引き離され、発電部23は自由振動を開始する。つまり、磁石38は、磁性体板23aに吸着される状態から解放される状態になる。また、自由振動により発電部23は発電する。なお、図10の(c)では、自由振動している発電部23の一例を破線で示している。
なお、『Z軸方向から見る(言い換えると、平面視する)』ことを、『自由振動する方向から見る』と記載する場合がある。
上記したように、本実施の形態に係る発電スイッチ10はアーム部30が回動することで発電部23が自由振動し、発電する。そのため、電池などを用いることなく発電部23が発電した電力を用いて、所定の信号を送信することができる。
続いて、アーム部30及びレバー部40の動作の概略について、図11を参照しながら説明する。なお、図11では、ボタン部11、ケース部12、及び、ボタン下部60などを省略して図示している。
図11は、本実施の形態に係るボタン部11が操作されたときのアーム部30及びレバー部40の動作の概略を示す図である。具体的には、図11の(a)は、ボタン部11が操作される前のアーム部30及びレバー部40の状態を示す図である。なお、ボタン部11が操作される前とは、初期状態である。図11の(b)は、ボタン部11が操作され、アーム部30及びレバー部40がそれぞれ回動したときのアーム部30及びレバー部40の状態を示す図である。図11の(b)に示すように、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、ボタン部11が操作されると、平面視において発電スイッチ10の外方からアーム41aを見る向き(言い換えると、X軸プラス側からX軸マイナス側へ向かう向き)にアーム41aを見たときに、アーム41aは第1の凸部21cを回転軸として反時計回りに回動し、レバー部40は第2の凸部21dを回転軸として時計回りに回動する。
さらに、アーム部30及びレバー部40の動作の詳細について、説明する。
まず、ボタン部11の自由端部23d側が操作されたときは、図10を参照しながら説明したようにアーム部30が回動し磁石38が磁性体板23aとの磁力による吸着から解放されることで、発電部23が自由振動し発電する。
続いて、ボタン部11の固定端部23c側が操作されたときについて、図12を参照しながら説明する。
図12は、図11の状態における、本実施の形態に係る発電スイッチ10の概略断面図であり、ボタン部11の固定端部23c側が操作されたときのアーム部30及びレバー部40の状態を示す。なお、図12では、ボタン下部60も図示している。
図12の(a)は、図11の(a)のXIIa−XIIa線における、本実施の形態に係る発電スイッチ10の概略断面図であり、ボタン部11が操作される前の発電スイッチ10の状態を示す概略断面図である。
図12の(a)に示すように、ボタン部11が操作される前、つまりボタン下部60が押し下げられていない初期状態で、アーム部30の傾斜部39は、天板61に対して所定の傾斜を有する。所定の傾斜とは、軸の方向から見て、傾斜部39の固定端部23c側から自由端部23d側に向かうにつれ天板61との距離が大きくなるような傾斜である。
また、レバー部40の第2の凸部48の先端の形状は、軸の方向から見た場合に、曲率を有する。例えば、第2の凸部48は、発電装置20側に凸の略ドーム状であってもよいし、略半円柱体状(かまぼこ状)であってもよい。
このような状態で、ボタン部11の固定端部23c側が操作されたときについて、図12の(b)を参照しながら説明する。
図12の(b)は、図11の(b)のXIIb−XIIb線における、本実施の形態に係る発電スイッチ10の概略断面図であり、ボタン部11の固定端部23c側が操作されたときの発電スイッチ10の状態を示す概略断面図である。
ボタン部11がユーザにより操作されることで、図中の矢印P1に示すように天板61が押し下げられる。そして、ボタン下部60とレバー部40との接点が力点となり、図中の矢印P2に示すように、ボタン下部60がレバー部40を押し下げる。これにより、レバー部40は第2の凸部21dを回転軸として矢印R1の向きに回動する。
上記でも説明したように、本実施の形態では傾斜部39と第2の凸部48とは初期状態において当接している。レバー部40が回動することで、第2の凸部48は、図中の矢印P3に示すように、傾斜部39を下方(Z軸マイナス方向)に押し下げる。例えば、レバー部40が回動することで、第2の凸部48は傾斜部39を摺動しながら押し下げる。これにより、アーム部30が押し下げられる。このとき、アーム部30は、第1の凸部46を回転軸として矢印R2の向きに回動する。矢印R2の向きは、ボタン部11の自由端部23d側が操作されたときにアーム部30が回動する向きと同じ向きである。つまり、矢印R2の向きは、発電部23を自由振動させて発電させる向きである。
なお、図12の(a)及び(b)では、X軸プラス側に配置されているアーム31a及びアーム41aについて図示しているが、X軸マイナス側に配置されているアーム31b及びアーム41bにおいても同様に第2の凸部48及び傾斜部39が形成されている。また、レバー部40のアーム41a及び41bの固定端部23c側の端部は、第1の接続部42により接続されている。
例えば、平面視において、ボタン部11の固定端部23c側のうちのレバー部40のアーム41aと天板61とが嵌合している位置に近い位置が操作されたとき、レバー部40のアーム41aが押し下げられるとともに、第1の接続部42によりアーム41aと接続されているアーム41bも押し下げられる。つまり、ボタン部11の固定端部23c側のどの位置を操作しても、アーム41a及び41bが押し下げられる。言い換えると、ボタン部11(具体的には、天板61)の固定端部23c側のどの位置を操作しても、レバー部40が押し下げられ回動する。これにより、アーム部30も回動する。
上記のように、本実施の形態に係る発電スイッチ10によれば、ボタン部11を操作する位置に関わらず、アーム部30を回動させることができる。つまり、発電部23が発電することができる。
なお、固定端部23c側を操作するとアーム部30の傾斜部39とレバー部40の第2の凸部48との接点がアーム部30を押し下げる作用点となり、第2の凸部21dが支点となる。作用点と力点とは距離が近い方が、より小さな力でアーム部30を回動させることができる。そのため、傾斜部39と第2の凸部48との接点は、第2の凸部21dに近い方がよい。例えば、図12の(a)に示すよう、傾斜部39及び第2の凸部48は、レバー部40を軸の方向から見たときの長さをLとしたときに、レバー部40の固定端部23c側の端部からL/2の位置より自由端部23d側に配置されている。つまり、軸の方向から見たときに、傾斜部39及び第2の凸部48はそれぞれレバー部40の自由端部23d側及び固定端部23c側のうちの自由端部23d側に配置されている。なお、本実施の形態では、初期状態において、傾斜部39と第2の凸部48とは、当接しているが、これに限定されない。
[1−3.効果]
以上のように、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、ホルダ部21と、ホルダ部21に固定された固定端部23cと自由振動する自由端部23dとを有し、自由端部23dが自由振動することで電力を発生させる発電部23であって、磁性体板23a(吸着体の一例)を有する発電部23と、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、固定端部23c側の端部が軸支され、回動することで磁性体板23aに磁力によって吸着される状態と、吸着される状態から解放される状態とをとる磁石38を有するアーム部30と、軸支における軸の方向から見た場合に、アーム部30と交差するように自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、自由端部23d側の端部が軸支され、回動することでアーム部30を押し下げ回動させるレバー部40と、押下された位置によりアーム部30及びレバー部40の少なくとも一方を押し下げ回動させる天板61と、を備える。
これにより、天板61を操作し押し下げることで、アーム部30を直接又はレバー部40を介して回動させることができる。例えば、レバー部40を備えていない場合、アーム部30の固定端部23c側を操作することでアーム部30を回動させることが難しかった。一方、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、天板61を操作する、自由端部23d及び固定端部23cを結ぶ方向と平行な方向の位置(本実施の形態では、Y軸方向の位置)によらず、アーム部30を回動させることができる。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチ10によれば、操作性が向上する。
また、アーム部30は、発電部23が自由振動する方向から見た場合に発電部23と重ならない位置に配置され、軸支における軸の方向から見た場合に所定の傾斜を有する傾斜部39を有し、レバー部40は、自由振動する方向から見た場合に傾斜部39と重なる位置であり、軸支における軸の方向から見たときに傾斜部39より天板61側に配置される第2の凸部48(突起部の一例)を有する。
これにより、天板61によりレバー部40が回動するとき、第2の凸部48が傾斜部39を押し下げることができる。つまり、レバー部40が回動することでアーム部30を押し下げ回動させることができる。
また、傾斜部39及び第2の凸部48はそれぞれ、レバー部40の自由端部23d側及び固定端部23c側のうちの自由端部23d側に配置されている。
これにより、天板61の固定端部23c側が操作されレバー部40が回動することでアーム部30を押し下げ回動させるときに、ユーザは傾斜部39及び第2の凸部48が固定端部23c側に配置されている場合に比べ、弱い力で操作してもアーム部30を回動させることができる。つまり、発電スイッチ10の操作性がより向上する。
また、第2の凸部48の先端の形状は、軸支における軸の方向から見た場合に、曲率を有する。
これにより、第2の凸部48と傾斜部39との接触面積が小さくなるので、レバー部40が回動し第2の凸部48が傾斜部39を摺動する際の摩擦抵抗を低減することができる。つまり、第2の凸部48が傾斜部39を摺動しやすくなる。よって、ユーザは、さらに弱い力で操作してもアーム部30を回動させることができる。つまり、発電スイッチ10の操作性がさらに向上する。
また、アーム部30及びレバー部40が天板61により押し下げられていない場合に、第2の凸部48と傾斜部39とは当接している。
これにより、天板61によりレバー部40が押し下げられ回動を開始するときに、レバー部40は傾斜部39を介してアーム部30の回動を開始させることができる。つまり、レバー部40の回動と、レバー部40を介したアーム部30の回動とを、略同時に開始することができる。
また、アーム部30の自由端部23d側及びレバー部40の固定端部23c側のそれぞれは、天板61と嵌合している。
これにより、アーム部30及びレバー部40と天板61とが当接しているので、天板61はアーム部30及びレバー部40を押し下げ回動させやすくなる。また、天板61が発電スイッチ10から外れてしまうことを抑制できる。
また、アーム部30は、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって発電部23を挟み、固定端部23c側の端部同士が軸支されたアーム31a及び31b(アーム部30が有する一対のアームの一例)から構成される。また、レバー部40は、アーム部30と交差するように自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって発電部23を挟み、自由端部23d側の端部同士が軸支されたアーム41a及び41b(レバー部40が有する一対のアームの一例)から構成される。
これにより、本実施の形態に係る発電スイッチ10は、天板61を操作する、発電部23の幅方向と平行な方向の位置(例えば、X軸方向の位置)によらず、アーム部30を回動させることができる。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチ10によれば、さらに操作性が向上する。
また、発電部23は2つの圧電素子23f及び23gと、金属板23eを備え、2つの圧電素子23f及び23gは、金属板23eを挟むように配置されている。
これにより、発電部23が自由振動することで発電する電力を圧電素子が1つである場合より高くすることができる。
また、以上のように、本実施の形態に係る発電装置20は、一端部が固定される固定端部23cであり、他端部が自由端部23dである片持ち梁構造であり、自由端部23dが自由振動することで発電する発電部23と、発電部23が載置される樹脂製のホルダ部21と、ホルダ部21に対して発電部23と反対側に配置される金属製の剛板27と、を備える。そして、固定端部23cとホルダ部21とが固定されており、ホルダ部21と剛板27とが固定されている。
これにより、剛板27が設けられていない場合に比べ、発電装置20の重さを重くすることができる。さらに、剛板27を発電部23と反対側に配置することで、発電部23と同じ面に剛板を配置する場合に比べ、剛板27のサイズを大きくすることができる。よって、発電装置20の重さを効率的に増やすことができるので、発電部23の自由振動を従来よりも持続させることができる。言い換えると、本実施の形態に係る発電装置20によれば、発電部23の自由振動の減衰を従来よりも抑制することができる。
また、固定端部23c、ホルダ部21及び剛板27はこの順に接触して重なり、共通の固定部材で固定されている。また、固定部材は、固定端部23c、ホルダ部21及び剛板27を貫通して固定するネジ25である。
例えば、発電部23の固定端部23cを樹脂製のホルダ部21にセルフタップネジなどにより締結する場合、ホルダ部21のつぶれ方のバラつきなどにより締結力にバラつきが生じており、自由振動の持続を妨げていた。一方、本実施の形態では、固定端部23c、ホルダ部21及び金属製の剛板27がネジ25により貫通して締結されることで、発電部23とホルダ部21との締結力を向上させることができる。これにより、さらに発電部23の自由振動を持続させることができる。
また、さらに、発電部23、ホルダ部21及び剛板27を収容するケース部12(筐体の一例)を備え、ケース部12と剛板27とは、ネジ25により固定される。
これにより、ケース部12が樹脂製のホルダ部21と締結している場合に比べ、締結力を向上させることができるので、ケース部12とホルダ部21との締結力のバラつきで生じる自由振動の減衰を抑制することができる。
また、ホルダ部21の剛板27が配置される側の面には、剛板27の形状に対応した凹部21g(図7参照)が形成されており、剛板27は凹部21gに収容される。
これにより、発電装置20のサイズが大きくなることを抑制しつつ、発電装置20の重さを重くできる。
また、剛板27は、非磁性体材料によって形成される。
これにより、剛板27による発電部23の自由振動への影響を抑制できる。
また、さらに、自由端部23dに固定される磁性体板23a(吸着体の一例)と、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、固定端部23c側の端部が軸支され、回動することで磁性体板23aに磁力によって吸着される状態と、吸着される状態から解放される状態とをとる磁石38を有するアーム部30と、を備える。
これにより、上記の発電装置20を発電スイッチに用いることができる。
(実施の形態2)
次に、本実施の形態に係る発電スイッチ110について、図13〜図15を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と実質的に同一の構成に対しては、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。
[2−1.発電スイッチの全体構成]
まずは、本実施の形態に係る発電スイッチ110の構成について、図13を参照しながら説明する。
図13は、本実施の形態に係る発電スイッチ110の構成を示す部分分解斜視図である。なお、図13では、ボタン部11、ケース部12及びボタン下部60などは省略している。ボタン下部60(具体的には、天板61)は、実施の形態1と同様、アーム部130及びレバー部140を覆うように配置される。
図13に示すように、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、ホルダ部121、アーム部130及びレバー部140がそれぞれ実施の形態1に係るホルダ部21、アーム部30及びレバー部40と異なる。さらに、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、補強アーム部170を備える点に特徴を有する。
以下では、発電スイッチ110を構成する各構成要素について、適宜図面を参照しながら説明する。
[2−1−1.ホルダ部]
ホルダ部121について説明する。
図13に示すように、ホルダ部121は、実施の形態1に係るホルダ部21に加えて第3の凸部121hを有する。第3の凸部121hは、第2の凸部21dの自由端部23d側の端部から補強アーム部170側(言い換えると、Y軸プラス側からY軸マイナス側)に向けて突出する凸部である。第3の凸部121hは、ホルダ部121の自由端部23d側の両端に形成されている第2の凸部21dのそれぞれに形成されている。例えば、平面視において発電スイッチ110の外方から発電スイッチ110の自由端部23d側を見る向き(言い換えると、Y軸のマイナス側からY軸のプラス側へ向かう向き)に第3の凸部121hを見た場合、第3の凸部121hの外形は、略円形である。
[2−1−2.アーム部]
次に、アーム部130について説明する。
図13に示すように、アーム部130は、実施の形態1に係るアーム部30に加えて第2の凸部137を有する。第2の凸部137は、アーム131a及び131b(一対のアームの一例)のそれぞれの自由端部23d側の端部から、補強アーム部170側に向けて突出する凸部である。例えば、第2の凸部137の先端部は、略球状である。第2の凸部137は、ホルダ部121の第3の凸部121hよりZ軸プラス側に形成されている。
[2−1−3.レバー部]
次に、レバー部140について説明する。
図13に示すように、レバー部140は、実施の形態1に係るレバー部40が有する第1の接続部42を有していない。
[2−1−4.補強アーム部]
次に、補強アーム部170について説明する。
図13に示すように、補強アーム部170は、発電スイッチ110の自由端部23d側に配置される。補強アーム部170は、アーム部130を補強するための補強部材である。補強アーム部170は、補強アーム171a及び171b(2つの補強アームの一例)を有する。
補強アーム171a及び171bは、アーム部130のアーム131a及び131bそれぞれの自由端部23d側の端部を結ぶ方向(言い換えると、X軸方向)と略平行な方向に互いに交差するように延伸する。
補強アーム171aは、両端部のうちの一端部に第1の開口部172aを有し、他端部に第2の開口部173aを有する。平面視において発電スイッチ110の外方から発電スイッチ110の自由端部23d側を見る向き(Y軸マイナス側からY軸プラス側へ向かう向き)に補強アーム171aを見た場合、第1の開口部172aの外形は補強アーム171aが延伸する方向を長軸とする略長円形状であり、第2の開口部173aの外形は第2の凸部137の形状に対応した略円形状である。
第1の開口部172aにはホルダ部121のX軸プラス側に形成されている第3の凸部121hが嵌合される。また、第2の開口部173aにはアーム131bに形成されている第2の凸部137が嵌合される。これにより、補強アーム171aは、ホルダ部121及びアーム部130に取り付けられる。なお、補強アーム171aは、第3の凸部121hにより軸支されており、第3の凸部121hを回転軸として回動可能に取り付けられる。例えば、アーム部130のうちのアーム131b側が押し下げられ回動した場合、平面視において発電スイッチ110の外方から発電スイッチ110の自由端部23d側を見る向きに補強アーム171aを見た場合、補強アーム171aは第3の凸部121hを回転軸として反時計回りに回動する。
さらに、補強アーム171aは、平面視において発電スイッチ110の外方から自由端部23d側を見た場合に、補強アーム171a及び171bが交差する位置に、外形が補強アーム171aの延伸する方向と略平行な方向を長軸とする略長円形状である第3の開口部174aを有する。なお、第3の開口部174aは、凹部の一例である。
補強アーム171bは、両端部のうちの一端部に第1の開口部172bを有し、他端部に第2の開口部173bを有する。平面視において発電スイッチ110の外方から発電スイッチ110の自由端部23d側を見る向きに補強アーム171bを見た場合、第1の開口部172bの外形は補強アーム171bが延伸する方向を長軸とする略長円形状であり、第2の開口部173bの外形は第2の凸部137の形状に対応した略円形状である。
第1の開口部172bにはホルダ部121のX軸マイナス側に形成されている第3の凸部121hが嵌合される。また、第2の開口部173bにはアーム131aに形成されている第2の凸部137が嵌合される。これにより、補強アーム171bは、ホルダ部121及びアーム部130に取り付けられる。なお、補強アーム171bは、第3の凸部121hにより軸支されており、第3の凸部121hを回転軸として回動可能に取り付けられる。例えば、アーム部130のうちのアーム131a側が押し下げられ回動した場合、平面視において発電スイッチ110の外方から発電スイッチ110の自由端部23d側を見る向きに補強アーム171bを見た場合、補強アーム171bは第3の凸部121hを回転軸として時計回りに回動する。言い換えると、アーム部130が押し下げられた場合、補強アーム171bは補強アーム171aと逆向きに回動する。
さらに、補強アーム171bは、外方から自由端部23d側を見た場合に、補強アーム171a及び171bが交差する位置に、外形が略円形状であり補強アーム171a側に突出する凸部174bを有する。補強アーム171bがホルダ部121及びアーム部130に取り付けられた状態で、凸部174bの少なくとも一部は第3の開口部174a内に挿入されている。なお、補強アーム171a及び171bがそれぞれホルダ部121及びアーム部130に嵌合された状態で凸部174bが第3の開口部174aを貫通していなければ、第3の開口部174aは貫通孔でなくてもよい。例えば、第3の開口部174aは補強アーム171b側に開口を有する凹部であってもよい。
補強アーム部170は、樹脂材料から構成される。例えば、補強アーム部170は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、PBT(Polybutylene Terephthalate)、POM(Polyoxymethylene)、ABS樹脂(Acrylonitrileと、Butadieneと、Styreneとの共重合体)などによって形成される。
上記のように、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、アーム部130の自由端部23d側の面に、互いに交差して配置される補強アーム171a及び171bを備える。補強アーム171aは、天板61側(Z軸プラス側)の端部がアーム131bと嵌合し、発電部23側(Z軸マイナス側)の端部がホルダ部121と嵌合する。また、補強アーム171bは、天板61側の端部がアーム131aと嵌合し、発電部23側の端部がホルダ部121と嵌合する。そして、補強アーム171a及び171bが交差する位置において、補強アーム171a及び171bは、一方の補強アーム(補強アーム171a及び171bのうちの一方)が押し下げられると他方の補強アーム(補強アーム171a及び171bのうちの他方)を押し下げるように連結されている。つまり、補強アーム部170は、互いに連動する2つの補強アーム171a及び171bを備えるクロスリンク機構を有する。
[2−2.発電スイッチの動作]
次に、上記のように構成された本実施の形態に係る発電スイッチ110が操作された場合の動作について、図14を参照しながら説明する。なお、図14では、ボタン部11、ケース部12、及び、ボタン下部60などを省略している。
図14は、本実施の形態に係るボタン部11が操作されたときのアーム部130及び補強アーム部170の動作の概略を示す斜視図である。具体的には、図14の(a)は、ボタン部11が操作される前のアーム部130の状態を示す図である。なお、ボタン部11が操作される前とは、初期状態である。図14の(b)は、ボタン部11が操作され、アーム部130が回動したときの図である。例えば、ボタン部11の固定端部23c側が操作されたときのアーム部130の動作を示す図である。図14の(b)に示すように、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、ボタン部11が操作されると、アーム部130が第1の凸部21cを回転軸として回動する。このとき、発電スイッチ110は補強アーム部170を備えていることで、図14の(b)に示すようにアーム131a及び131bが初期状態から同じ略等しい角度で回動することに特徴を有する。
さらに、アーム部130及び補強アーム部170の動作の詳細について、図15を参照しながら説明する。
図15は、本実施の形態に係るボタン部11が操作されたときのアーム部130及び補強アーム部170の動作の概略を示す側面図である。なお、図15では、天板61、ホルダ部121、アーム部130、及び、補強アーム部170を図示している。また、図15は、発電スイッチ110の外方から発電スイッチ110の自由端部23d側を見たときの発電スイッチ110の側面図である。
図15の(a)は、ボタン部11が操作される前の発電スイッチ110の状態を示す概略側面図である。図15の(a)は、図14の(a)の状態における概略側面図である。
図15の(a)に示すように、ボタン部11が操作される前、つまりボタン下部60が押し下げられていない初期状態で、補強アーム171bの凸部174bは、補強アーム171aの第3の開口部174aのアーム131a側(言い換えると、X軸プラス側)の内面と当接している。
このような状態で、ボタン部11のアーム131a側が操作されたときについて、図15の(b)を参照しながら説明する。図15の(b)は、図14の(b)の状態における概略側面図である。
図15の(b)は、ボタン部11のアーム131a側が操作されたときの発電スイッチ110の動作を示す概略側面図である。
ユーザによりボタン部11が操作されることで、図中の矢印P11に示すように天板61が押し下げられる。そして、天板61に取り付けられているアーム131aが第1の凸部21cを回転軸として回動する。これに伴い、図中の矢印P12に示すようにアーム131aに取り付けられている補強アーム171bも押し下げられる。補強アーム171bが押し下げられるとき、図中の矢印P13に示すように、凸部174bは第3の開口部174aの内面を押し下げる。具体的には、凸部174bが第3の開口部174a内をアーム131aからアーム131bへ向かう方向に摺動しながら第3の開口部174aの内面を押し下げる。これにより、図中の矢印P14に示すように、補強アーム171aは押し下げられる。さらに、補強アーム171aが取り付けられているアーム131bも補強アーム171aが押し下げられることにより、押し下げられる。
上記のように、補強アーム部170を備えていることで、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、ボタン部11のアーム131a側などの端部側が操作されたときであっても、アーム131a及び131bは、初期状態から略等しい角度で回動することができる。例えば、ボタン部のアーム131a側が押し下げられた場合、第1の接続部32の剛性が低いと、アーム131aのみが回動することが起こり得る。これにより、発電部23を発電部23の幅方向(X軸方向)に均一に撓ませることが困難となる。つまり、ユーザがボタン部11を操作しても発電スイッチは安定して発電を行いにくくなる。一方、本実施の形態では、一方のアーム(例えば、アーム131a)が押し下げられ回動すると、補強アーム部170を介して他方のアーム(例えば、アーム131b)が押し下げられ回動する。これにより、発電部23の幅方向における撓みを略均一にすることができるので、発電部23は安定した自由振動を行うことができる。つまり、発電スイッチ110は安定して発電を行うことができる。
[2−3.効果]
以上のように、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、ホルダ部121と、ホルダ部21に固定された固定端部23cと自由振動する自由端部23dとを有し、自由端部23dが自由振動することで電力を発生させる発電部23であって、磁性体板23a(吸着体の一例)を有する発電部23と、自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって発電部23を挟み、固定端部23c側の端部同士が軸支されたアーム131a及び131b(一対のアームの一例)、アーム131a及び131bの自由端部23d側の端部同士を接続する第1の接続部32(接続部の一例)、及び、アーム131a及び131bが回動することで磁性体板23aに磁力によって吸着される状態と、吸着される状態から解放される状態とをとる磁石38を有するアーム部130と、外方から自由端部23d側を見た場合に、アーム131a及び131bのそれぞれの自由端部23d側の端部を結ぶ方向に延伸し、それぞれの一端部が軸支され他端部がアーム131a及び131bに取り付けられる2つの補強アーム171a及び171bを有し、2つの補強アーム171a及び171bのうちの補強アーム171b(一方の補強アームの一例)はアーム131a及び131bのうちのアーム131a(一方のアームの一例)が回動することで補強アーム171bが回動するようにアーム131aに取り付けられ、補強アーム171a(他方の補強アームの一例)は補強アーム171aが回動することで補強アーム171bの回動の向きと逆向きに回動するように補強アーム171bに連結され、かつ他端部がアーム131bに取り付けられている補強アーム部170と、備える。
これにより、一方のアーム(例えば、アーム131a)が押し下げられ回動すると、補強アーム部170を介して他方のアーム(例えば、アーム131b)が押し下げられ回動する。つまり、発電部23の幅方向における撓みを略均一にすることができるので、発電部23は安定した自由振動を行うことができる。よって、発電スイッチ110は安定して発電を行うことができる。言い換えると、本実施の形態に係る発電スイッチ110は、アーム131a及び131bの自由端部23d側を結ぶ方向と平行な方向の位置(例えば、X軸方向の位置)によらず、アーム部130(具体的には、アーム131a及び131b)を略等しい角度で回動させることができる。つまり、本実施の形態に係る発電スイッチ10によれば、操作性が向上する。
また、補強アーム171bは、補強アーム171aと交差する位置において補強アーム171a側に突出した凸部174bを有し、補強アーム171aは、凸部174bに対応した位置に第3の開口部174a(凹部の一例)を有し、凸部174bの少なくとも一部は第3の開口部174a内に挿入されている。
これにより、補強アーム171a及び171bのうちの1つの補強アームが押し下げられた場合、残りの補強アームも押し下げることができる。
また、凸部174bは、外方から自由端部23d側を見たときの外形が、略円形であり、第3の開口部174aは、外方から自由端部23d側を見たときの外形が、補強アーム171aの長尺方向が長軸となる略長円形である。
これにより、凸部174bと第3の開口部174aとの接触面積を低減することができるので、凸部174bが第3の開口部174aを摺動しやすくなる。
また、さらに、アーム部130の軸支における軸の方向から見た場合に、アーム部130と交差するように自由端部23dと固定端部23cとを結ぶ方向に延伸し、自由端部23d側の端部が軸支され、回動することでアーム部130を押し下げ回動させる凸部174bを有するレバー部140を備える。
これにより、レバー部140を押し下げた場合であっても、アーム131a及び131bを略等しい角度で回動させることができる。また、補強アーム部170によりアーム部130の剛性が向上しているので、レバー部140は実施の形態1で設けられていた第1の接続部42を設けなくてもよくなる。つまり、レバー部140の材料の使用量を低減することができる。
また、押下された位置によりアーム部130及びレバー部140の少なくとも一方を押し下げ回動させるように、アーム部130及びレバー部140を覆う天板61を備える。
これにより、発電スイッチ110が天板61を備えており、天板61の操作される位置に関わらず、アーム131a及び131bを略等しい角度で回動させることができる。
また、発電部23は2つの圧電素子23f及び23gと、金属板23eを備え、2つの圧電素子23f及び23gは、金属板23eを挟むように配置されている。
これにより、発電部23が自由振動することで発電する電力を圧電素子が1つである場合より高くすることができる。
(その他の実施の形態)
以上、実施の態様に係る発電スイッチについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の主旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
上記実施の形態では、発電スイッチ10が操作されると、照明装置がオンされる例について説明したが、発電スイッチ10が操作されることで制御される電気機器は1つに限定されない。制御装置において発電スイッチ10の識別情報に対して、制御する電気機器を複数設定してもよい。例えば、制御装置は、発電スイッチ10の識別情報と、照明装置をオンする制御及び電動カーテンを開ける制御を対応付けて記憶していてもよい。これにより、発電スイッチ10を1回操作するだけで、照明装置及び電動カーテンなどの複数の電気機器を制御できる。
上記実施の形態では、発電スイッチ10は、操作されるたびに所定の信号を送信する例について説明したが、発電スイッチ10の動作は信号を送信することに限定されない。例えば、発電スイッチ10は操作されるたびに発光する又は音を発するなどの動作を行ってもよいし、その他の動作を行ってもよい。つまり、発電スイッチ10が操作されることにより発生した電力の使用用途は特に限定されない。
上記実施の形態では、発電スイッチ10の平面視形状は、4隅がR形状の矩形状である例について説明したが、発電スイッチ10の平面視形状はこれに限定されない。発電スイッチ10の平面視形状は、三角形、台形及び長円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。これにより、複数のユーザがそれぞれ発電スイッチ10を使用する場合、ユーザごとに発電スイッチ10の形状を変更して使用できるなど、発電スイッチ10の利便性を向上させることができる。
上記実施の形態では、吸着体は磁性体材料から形成される磁性体板23aである例について説明したが、これに限定されない。吸着体は、磁石であってもよい。なお、この場合、発電部23が有する磁石、及び、アーム部30が有する磁石38の磁極は、互いに反対の磁極を用いる。
上記実施の形態では、剛板27はホルダ部21の凹部21gに収容される例について説明したが、これに限定されない。例えば、ホルダ部21の剛板27側の面は平滑な面であり、当該平滑な面と剛板27とが当接するように固定されてもよい。
上記実施の形態では、発電部23は磁性体板23aと金属板23eとを有する例について説明したが、これに限定されない。例えば、金属板23eが磁性金属材料によって形成されてもよい。これにより、金属板23eが磁性体板23aを兼ねることができるので、発電部23の部品点数を削減できる。なお、この場合、磁性金属材料で形成される金属板23eは、吸着体の一例である。また、磁性金属材料は、磁性体材料の一例である。
また、上記実施の形態では、発電スイッチ10及び110は持ち運び可能なスイッチである例について説明したが、これに限定されない。例えば、発電スイッチ10及び110は、壁スイッチなどの造営材に固定されるスイッチに用いられてもよい。
上記実施の形態では、発電スイッチ110は、レバー部140を備える例について説明したが、発電スイッチ110はレバー部140を備えていなくてもよい。
本開示に係る発電スイッチは、発電装置を含むスイッチに利用でき、持ち運び可能な発電スイッチなどに有用である。
10、110 発電スイッチ
11 ボタン部
11a 上面部
11b、12b 側面部
12 ケース部
12a 底面部
13 ネジ
20 発電装置
21、121 ホルダ部
21a 第1のホルダ
21b 第2のホルダ
21c 第1の凸部
21d 第2の凸部
21e 第1の開口部
21f 第2の開口部
21g 凹部
22、25 ネジ
23 発電部
23a 磁性体板(吸着体)
23b 開口部
23c 固定端部
23d 自由端部
23e 金属板
23f、23g 圧電素子
23h、23j 電極
23i 圧電体
24 ネジ用ホルダ部
26 信号発信部
26a 基板
26b シールドケース
26c アンテナ
27 剛板
27a 第1の開口部
27b 第2の開口部
27c 第3の開口部
30、130 アーム部
31a、31b アーム(一対のアーム)
32 第1の接続部(接続部)
33 第2の接続部
34 第1の開口部
35 第2の開口部
36 第3の開口部
37 第1の凸部
38 磁石
39 傾斜部
40、140 レバー部
41a、41b アーム(一対のアーム)
42 第1の接続部
43 第2の接続部
44 第1の開口部
45 第2の開口部
46 第1の凸部
47 湾曲部
48 第2の凸部(突起部)
50 カバー部
60 ボタン下部
61 天板
62 側面部
62a 爪部
63 第1の凸部
64 第2の凸部
121h 第3の凸部
131a、131b アーム(一対のアーム)
137 第2の凸部
170 補強アーム部
171a、171b 補強アーム(一対の補強アーム)
172a、172b 第1の開口部
173a、173b 第2の開口部
174a 第3の開口部(凹部)
174b 凸部

Claims (13)

  1. ホルダ部と、
    前記ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、前記自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、吸着体を有する発電部と、
    前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記固定端部側の端部が軸支され、回動することで前記吸着体に磁力によって吸着される状態と、前記吸着される状態から解放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、
    軸支における軸の方向から見た場合に、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記自由端部側の端部が軸支され、回動することで前記アーム部を押し下げ回動させるレバー部と、
    押下された位置により前記アーム部及び前記レバー部の少なくとも一方を押し下げ回動させる天板と、を備える
    発電スイッチ。
  2. 前記アーム部は、前記発電部が自由振動する方向から見た場合に前記発電部と重ならない位置に配置され、前記軸の方向から見た場合に所定の傾斜を有する傾斜部を有し、
    前記レバー部は、前記自由振動する方向から見た場合に前記傾斜部と重なる位置であり、前記軸の方向から見たときに前記傾斜部より前記天板側に配置される突起部を有する
    請求項1に記載の発電スイッチ。
  3. 前記突起部は、前記レバー部の前記自由端部側及び前記固定端部側のうちの前記自由端部側に配置されている
    請求項2に記載の発電スイッチ。
  4. 前記突起部の先端の形状は、前記軸の方向から見た場合に、曲率を有する
    請求項2に記載の発電スイッチ。
  5. 前記アーム部及び前記レバー部が前記天板により押し下げられていない場合に、前記突起部と前記傾斜部とは当接している
    請求項2に記載の発電スイッチ。
  6. 前記アーム部の前記自由端部側及び前記レバー部の前記固定端部側のそれぞれは、前記天板と嵌合している
    請求項1に記載の発電スイッチ。
  7. 前記アーム部は、前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記固定端部側の端部同士が軸支された一対のアームから構成され、
    前記レバー部は、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記自由端部側の端部同士が軸支された一対のアームから構成される
    請求項1に記載の発電スイッチ。
  8. ホルダ部と、
    前記ホルダ部に固定された固定端部と自由振動する自由端部とを有し、前記自由端部が自由振動することで電力を発生させる発電部であって、吸着体を有する発電部と、
    前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、互いに平行となって前記発電部を挟み、前記固定端部側の端部同士が軸支された一対のアーム、前記一対のアームの前記自由端部側の端部同士を接続する接続部、及び、前記一対のアームが回動することで前記吸着体に磁力によって吸着される状態と前記吸着される状態から開放される状態とをとる磁石を有するアーム部と、
    外方から前記自由端部側を見たときに、前記一対のアームのそれぞれの前記自由端部側の端部を結ぶ方向に延伸し、それぞれの一端部が軸支され他端部が前記一対のアームに取り付けられる2つの補強アームを有し、前記2つの補強アームのうちの一方の補強アームは前記一対のアームのうちの一方のアームが回動することで前記一方の補強アームが回動するように前記他端部が前記一方のアームに取り付けられ、他方の補強アームは前記一方の補強アームが回動することで前記一方の補強アームの回動の向きと逆向きに回動するように前記一方の補強アームに連結され、かつ前記他端部が他方のアームに取り付けられている補強アーム部と、を備える
    発電スイッチ。
  9. 前記一方の補強アームは、前記他方の補強アームと交差する位置において前記他方の補強アーム側に突出した凸部を有し、
    前記他方の補強アームは、前記凸部に対応した位置に凹部を有し、
    前記凸部の少なくとも一部は前記凹部内に挿入されている
    請求項8に記載の発電スイッチ。
  10. 前記凸部は、前記外方から前記自由端部側を見たときの外形が、略円形であり、
    前記凹部は、前記外方から前記自由端部側を見たときの外形が、前記他方の補強アームの長尺方向が長軸となる略長円形である
    請求項9に記載の発電スイッチ。
  11. さらに、前記アーム部の軸支における軸の方向から見たときに、前記アーム部と交差するように前記自由端部と前記固定端部とを結ぶ方向に延伸し、前記自由端部側の端部が軸支され、回動することで前記アーム部を押し下げ回動させる凸部を有するレバー部を備える
    請求項8〜10のいずれか1項に記載の発電スイッチ。
  12. さらに、押下された位置により前記アーム部及び前記レバー部の少なくとも一方を押し下げ回動させるように、前記アーム部及び前記レバー部を覆う位置に配置されている天板を備える
    請求項11に記載の発電スイッチ。
  13. 前記発電部は2つの圧電素子と、金属板とを有し、
    前記2つの圧電素子は、前記金属板を挟むように配置されている
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の発電スイッチ。
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