WO2018123712A1

WO2018123712A1 - スイッチ発電機構を備えた報知装置

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Publication number: WO2018123712A1
Application number: PCT/JP2017/045456
Authority: WO
Inventors: 智英青柳; 藤木　大輔
Original assignee: アダマンド株式会社
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-07-05
Also published as: JPWO2018123712A1

Abstract

【課題】どんなに遅い速度の力で動作させても一定の発電量を確保することができ、車両の進入又は通過場所の正確な報知が可能で、耐久性及び耐候性に優れるスイッチ発電機構を備えた報知装置の提供。【解決手段】スイッチ発電機構（１）を少なくとも２つ備え、スイッチ発電機構（１）は少なくとも、第１可動部品（１ａ）と、第２可動部品（２ａ）と、第１可動部品（１ａ）に連結される第１変形部品（１ｂ）と、発電機（３）とから形成する。更に、スイッチ発電機構（１）の外部から第２可動部品（２ａ）に力を伝達して、第１可動部品（１ａ）と第２可動部品（２ａ）の互いの少なくとも一部を連動させ、第１可動部品（１ａ）を一定量回転させて第１変形部品（１ｂ）を一定量変形し、第１可動部品（１ａ）を一定量回転させた後に第１変形部品（１ｂ）の変形を解放し、変形からの解放により発電機（３）で電力を発生する。更に、電力の発生に伴い信号を発信手段で発信する。

Description

スイッチ発電機構を備えた報知装置

　本発明は、スイッチ発電機構を備えた報知装置に関する。

　歩行者、自転車（二輪車）、自動二輪車、自動車の報知にセンサが使用されている。例えば駐車場の管理システムとして、ケーブルで電気的に接続された車両センサを各駐車スペースに配置し、このセンサからの情報を基に空きスペースの有無や場所を管理室でモニターする方式のシステムがある。

　しかし既存の駐車場内にケーブルを敷設するには、駐車場の利用を一時中止して大規模な工事が必要となる。又、ケーブルを埋設すると工事費が掛かると共に、駐車場のレイアウト変更も容易に出来なくなる。また、リフトタイプの駐車場（複数段の昇降式立体駐車場）では、ケーブルの敷設や配線が困難であった。

　更にセンサは電力により動作するため、何らかの手段でセンサに電力を供給する必要がある。しかし電力供給源として電池を利用する場合は定期的に電池の交換が必要になり、電池交換のために車両通行の規制が生じたり、交換作業が煩雑であったりするため合理的ではなかった。

　又、電力線から電力を供給する場合やソーラーバッテリーを利用する場合は、配線工事が必要となり、設置コストが嵩むという問題があった。

　更に車両の有無に関わらずセンサを少なくとも一定時間又は24時間稼働し続けなければならないので電力の消費量が増大し、電気代が嵩むとの問題もあった。

　そこで、車両進入の報知や検出にセンサの設置と電力供給が不要な装置及びシステムとして、例えば特許文献１に示すような車両報知装置及び車両検出システムが開示されている。特許文献１記載の車両報知装置は、圧電素子と衝突部材を具備する。所定領域に進入した車両による外力で、衝突部材が圧電素子に衝突して発電部で発電が行われる。発生した電力により車両が所定領域に進入したことが車両放置装置で報知され、車両報知装置から発信される信号を検出装置で受信する。

特開２００３－２３３８９４号公報

　しかし圧電素子で発電される電力量は、外力の強さに大きく影響される。例えば特許文献１の場合、進入車両毎に衝突部材が圧電素子に衝突する強さにはバラツキが発生する。従って圧電素子の発電量にもバラツキが発生し、必要な電力量を確保できない事態も有った。

　また、圧電素子の単位面積あたりで発電可能な電力量は0.01ｍＷ／ｃｍ^２と低いので、実用化の際は大面積の圧電素子を設置する必要が有る。しかし大面積化に伴い、圧電素子のどの領域に外部から力が入力されたか正確に判別する事が困難となり、車両の進入場所の正確な報知が困難であった。

　更に、圧電素子自体の耐久性及び耐候性が低い為、車両報知に必要となる一定量の電力を長期間に亘って得る事も困難であった。

　また前述のように、圧電素子の電力量は低いので無線装置を稼働するための電力量（一例として、２ｍＪ）に届かず、装置又はシステムに無線装置を使用する事が出来なかった。

　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、どんなに遅い速度の力で動作させても一定の発電量を確保することができ、車両の進入又は通過場所の正確な報知が可能で、耐久性及び耐候性に優れるスイッチ発電機構を備えた報知装置の提供を目的とする。

　前記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明のスイッチ発電機構を備えた報知装置は、スイッチ発電機構を少なくとも２つ備え、スイッチ発電機構は少なくとも、第１可動部品と、第２可動部品と、第１可動部品に連結される第１変形部品と、発電機とから形成され、スイッチ発電機構の外部から第２可動部品に力が伝達されて、第１可動部品と第２可動部品の互いの少なくとも一部が連動し、第１可動部品が一定量回転して第１変形部品が一定量変形し、第１可動部品が一定量回転した後に第１変形部品の変形が解放され、変形からの解放により発電機が電力を発生し、電力の発生に伴い信号を発信する発信手段を備えることを特徴とする。

　本発明のスイッチ発電機構を備えた報知装置に依れば、スイッチ発電機構に第１変形部品を含むことで、第１変形部品の変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品が押されてスイッチ発電機構が動作しても一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　更に、第２変形部品を含むことで、第２変形部品の変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品が押されてスイッチ発電機構が動作しても一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　更に、第２変形部品の変形の解放は、第２可動部品への力の伝達が解消されることで行われる。即ち、第２可動部品が押されていない状態でもスイッチ発電機構は一定の発電量を確保することが可能となる。従って、自己発電が可能な動作状態を増加出来るため、より確実なスイッチング動作の実現が可能となる。

　更に、歯車をスイッチ発電機構の形成部品に用いることで、互いの歯を噛み合わせてスイッチ発電機構を動作させることが可能となる。従って、動作損失の発生を抑制又は防止することが出来るため、どのような用途や使用状況でも一定の発電量を確実に確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となり好ましい。

　更に、スイッチ発電機構を歯車やコイル形状のスプリング、発電機というような簡易な部品のみで形成している。従って、耐久性や耐候性及び信頼性に優れ、どのような用途や使用状況でも確実に一定の発電量を確保し、確実なスイッチング動作を行うことが可能なスイッチ発電機構、並びに、スイッチ発電機構を備えた報知装置を形成することが出来る。

　更に、スイッチ発電機構を形成する部品を、第２可動部品の一部を除いてボックスに収めることにより、第１可動部品と第２可動部品間の伝達部分の防塵性や防水性を確保することが可能となる。また、歯車部分の防錆効果も得られる。従って、スイッチ発電機構、並びに、スイッチ発電機構を備えた報知装置の耐久性や耐候性及び信頼性をより一層向上させることができ、より確実なスイッチング動作を実現することが可能となる。

　車輪１つに付き、１つのスイッチ発電機構に力を入力するので、どのスイッチ発電機構が発電動作したかが判別可能となる。従って、外部からどのスイッチ発電機構に力が入力されたか正確に判別する事が出来るので、車両の進入又は通過場所の正確な報知が可能となる。

本発明の実施例に係るスイッチ発電部を示す正面図である。図１に示すスイッチ発電部の構成を示す説明図である。図１に示すスイッチ発電部を２つ前後に備えた、本発明の実施例に係るスイッチ発電機構を備えた報知装置を示す斜視図である。 (a) 本発明の実施例に係るスイッチ発電機構を備えた報知装置を、自動車の駐車場に使用した場合の状態を模式的に示す説明図である。(b) 同図(a)の自動車が駐車スペースに進入し、スイッチ発電機構を備えた報知装置の１つ目のスイッチ発電部を踏んだ時の状態を模式的に示す説明図である。図１に示すスイッチ発電部の可動収納部が可動した状態を示す正面図である。 (a) 本発明の実施例に係るスイッチ発電機構の、初期状態を示す模式図である。(b) 同図(a)の第１可動部品と第２可動部品のみを抜粋して図示した模式図である。 (a) 本発明の実施例に係るスイッチ発電機構において、第２可動部品が押されて第１変形部品が最大量変形された状態を示す模式図である。(b) 同図(a)の第１可動部品と第２可動部品のみを抜粋して図示した模式図である。 (a) 本発明の実施例に係るスイッチ発電機構において、第１変形部品の変形が解放された状態を示す模式図である。(b) 同図(a)の第１可動部品と第２可動部品のみを抜粋して図示した模式図である。 (a) 本発明の実施例に係るスイッチ発電機構において、スイッチ発電機構の外部の力が解消されて、第２変形部品の変形が解放された状態を示す模式図である。(b) 同図(a)の第１可動部品と第２可動部品のみを抜粋して図示した模式図である。 (a) 図４の自動車が駐車スペースに更に進入し、スイッチ発電機構を備えた報知装置の２つ目のスイッチ発電部を踏んだ時の状態を模式的に示す説明図である。 (b) 同図(a)の自動車が、駐車スペースへの進入を完了させた状態を模式的に示す説明図である。

　本実施の形態の第一の特徴は、スイッチ発電機構を少なくとも２つ備え、スイッチ発電機構は少なくとも、第１可動部品と、第２可動部品と、第１可動部品に連結される第１変形部品と、発電機とから形成され、スイッチ発電機構の外部から第２可動部品に力が伝達されて、第１可動部品と第２可動部品の互いの少なくとも一部が連動し、第１可動部品が一定量回転して第１変形部品が一定量変形し、第１可動部品が一定量回転した後に第１変形部品の変形が解放され、変形からの解放により発電機が電力を発生し、電力の発生に伴い信号を発信する発信手段を備える、スイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、第１変形部品の変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品が押されてスイッチ発電機構が動作しても一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　更に、発電対象物の車輪１つに付き、１つのスイッチ発電機構に力を入力するので、どのスイッチ発電機構が発電動作したかが判別可能となる。従って、外部からどのスイッチ発電機構に力が入力されたか正確に判別する事が出来るので、車両の進入又は通過場所の正確な報知が可能となる。

　なお本発明において発電機とは、少なくともコイルとマグネットを含み、電力を発生させて発電する装置を指すものとする。

　また本発明において発信手段とは、有線による発信装置、無線による発信装置、信号点灯装置、モニター表示による発信装置を含むものとする。

　また本発明において車両とは、自転車（二輪車）、自動二輪車、自動車、カートと云った何らかの車輪を有する車両である。

　第二の特徴は、更に第２可動部品に第２変形部品が連結されており、力により第２可動部品が一定量可動して第２変形部品が一定量変形し、力の伝達が解消されることにより第２変形部品の変形が解放されて、第１可動部品と第２可動部品の互いの少なくとも一部が連動し、第１可動部品が一定量逆方向に回転して第１変形部品が一定量変形し、第１可動部品が一定量逆方向に回転した後に第１変形部品の変形が解放され、第１可動部品の一定量の逆方向回転、並びに、第１変形部品の変形からの解放により、発電機が電力を発生する、スイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、更に第２変形部品を含むことで、第２変形部品の変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品が押されてスイッチ発電機構が動作しても一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　なお本発明において、第１可動部品や第２可動部品の回転量、又は第１変形部品や第２変形部品の変形量における「一定量」とは、第１可動部品や第２可動部品の回転方向に依らずに常に同一であるとは限らない。つまり、各回転方向に応じて「一定量」が異なる場合も含むものとする。

　第三の特徴は、第１可動部品が、伝動車の周囲の少なくとも一部に歯が形成された歯車であり、中心軸を中心に回転可能に軸支されており、第２可動部品が、扇形の伝動車の周囲の少なくとも一部に歯が形成された扇形歯車であり、中心軸を中心に回転可能に軸支されており、第１変形部品がコイル形状のスプリングであり、一方の端部が第２可動部品の中心軸に連結され、他方の端部が第１可動部品の中心を除く箇所に連結されており、第２変形部品もコイル形状のスプリングで且つボックスに収められており、一方の端部が第２可動部品の中心を除く箇所に連結され、他方の端部がボックスに連結されており、第１可動部品の中心軸上には第１傘歯車が軸支され、第１可動部品と連結して回転可能に軸支されており、発電機のシャフトには第２傘歯車が固定され、第１傘歯車と第２傘歯車が互いに歯が噛み合うように連結されており、第２可動部品に力が伝達されて第２可動部品が一定量回転して可動し中心を除く箇所も一定量可動し、第２変形部品が一定量伸びて変形し、弾性力による位置エネルギーが第２変形部品に蓄積し力により保持されると共に、第１可動部品の歯と第２可動部品の歯が噛み合って連動し、第１可動部品が一定量回転して中心を除く箇所も一定量回転し、第１変形部品が一定量伸びて変形し、第１可動部品と第２可動部品の互いの歯の噛み合いにより、弾性力による位置エネルギーが第１変形部品に蓄積し保持され、第１可動部品が一定量回転した後に、第１可動部品と第２可動部品の互いの歯の噛み合いが外れ、第１変形部品の変形が解放されて収縮が発生し第１可動部品が一定量逆方向に回転し、第１傘歯車も回転すると共に第２傘歯車が連結して回転し、シャフトが回転して発電機が電力を発生し、更に力の伝達が解消されることにより、第２変形部品の変形が解放されて収縮が発生し第２可動部品が一定量逆方向に回転し、第１可動部品の歯と第２可動部品の歯が噛み合って連動し、第１可動部品が一定量逆方向に回転して中心を除く箇所も一定量逆方向に回転し、第１変形部品が一定量伸びて変形し弾性力による位置エネルギーが第１変形部品に蓄積すると共に、第１傘歯車も回転し第２傘歯車が連結して回転し、シャフトが回転して発電機が電力を発生し、更に、第１可動部品が一定量逆方向に回転した後に、第１可動部品と第２可動部品の互いの歯の噛み合いが外れ、第１変形部品の変形が解放されて収縮が発生し第１可動部品が一定量回転し、第１傘歯車も回転すると共に第２傘歯車が連結して回転し、シャフトが回転して発電機が電力を発生する、スイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、歯車をスイッチ発電機構の形成部品に用いることで、互いの歯を噛み合わせてスイッチ発電機構を動作させることが可能となる。従って、動作損失の発生を抑制又は防止することが出来るため、どのような用途や使用状況でも一定の発電量を確実に確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となり好ましい。

　なお第１変形部品における一方の端部の連結位置を、ボックスなどスイッチ発電機構の内部で任意の箇所に変更しても良い。

　第四の特徴は、スイッチ発電機構を形成する部品が、第２可動部品の一部を除いてボックスに収められており、第２可動部品の一部を収めると共にボックスに対して可動する可動収納部を備えるスイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、スイッチ発電機構を形成する部品を、第２可動部品の一部を除いてボックスに収めることにより、第１可動部品と第２可動部品間の伝達部分の防塵性や防水性を確保することが可能となる。また、歯車部分の防錆効果も得られる。従って、スイッチ発電機構、並びに、スイッチ発電機構を備えた報知装置の耐久性や耐候性及び信頼性をより一層向上させることができ、より確実なスイッチング動作を実現することが可能となる。

　更に、第２可動部品の一部を可動収納部に収める事で、第２可動部品と発電対象物との直接の接触が防止される。従って発電対象物が自動車などの様に大きな重量を有していても、その発電対象物に対する耐久性の向上と、長期間に亘る電力発生及び発信動作の耐候性、信頼性を向上させる事が可能となる。

　第五の特徴は、第２可動部品の一部と可動収納部が、軸受を介して互いに接続されているスイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、軸受を介して互いに接続しているので、長期間に亘って電力発生及び発信動作を繰り返し行っても、その繰り返し動作に伴う、可動収納部とスイッチ発電機構の第２可動部品との摩擦発生や摩耗が防止されると共に、破壊の防止を図る事が出来る。

　軸受としては、玉軸受等の転がり軸受、すべり軸受、流体軸受などが挙げられる。

　第六の特徴は、可動収納部が長軸方向を有し、スイッチ発電機構が、可動収納部の長軸方向に対して垂直方向に前後に少なくとも２つ備えられるスイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、前後方向に少なくとも２つのスイッチ発電機構が備えられるので、発電対象物の進入又は通過方向の発信が可能となる。更に、発電対象物が実際に進入又は通過が完了したかどうかの発信も可能となる。

　第七の特徴は、スイッチ発電機構を保持する保持具を備えるスイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、スイッチ発電機構を備えた報知装置が保持具を備える事で、可動収納部を鉛直方向から踏み込み易くなり、スイッチ発電機構が確実に動作されるので、発電動作の信頼性を向上させる事が出来る。

　第八の特徴は、発信手段が信号を無線発信するスイッチ発電機構を備えた報知装置とした事である。

　この構成に依れば、前述のようにどんなに遅い速度の力でスイッチ発電機構が動作しても一定の発電量を確保することができるので、無線装置を稼働することも可能となる。従って、スイッチ発電機構を備えた報知装置に無線装置を使用する事が出来る。

　以上のスイッチ発電機構を備えた報知装置は、駐車場、車両通行用の道路、駐輪場、カート置き場等に使用することが可能である。

　以下に本発明に係る各実施例を説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

　以下、図１～図１０を参照して本発明に係る実施例のスイッチ発電機構を備えた報知装置11を説明する。なお、図１～図５及び図１０において図示されているＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれで共通とする。スイッチ発電機構を備えた報知装置11は２つのスイッチ発電機構を備える。更に、各スイッチ発電機構は、図１及び図２に示すスイッチ発電部６に備えられている。

　１つのスイッチ発電部６は図２に示すように、第２可動部品2aを有するスイッチ発電機構と、ボックス４、可動収納部７、及び固定部品８を備えて構成されている。スイッチ発電機構を形成する部品は、第２可動部品2aの一部を除いてボックス７に収められている。更にボックス７の一部が固定部品８に収められている。

　更に固定部品８内部には、図示しない発信手段が備えられている。その発信手段は、スイッチ発電機構の発電による電力の発生に伴って信号を発信する。発信手段としては、有線による発信装置、無線による発信装置、信号点灯装置、モニター表示による発信装置が挙げられる。その中でも信号を無線発信する装置が、配線が不要となって設置工事が容易となり、スイッチ発電機構を備えた報知装置11の設置に伴う工事費やイニシャルコスト（initial cost：初期投資費用）を削減する事が可能となるので好ましい。

　一方、可動収納部７に、第２可動部品2a及びスイッチ発電機構の一部が収められると共に、固定部品８に可動収納部７が被せられ、固定部品８の一部が可動収納部７にかかった状態で、１つのスイッチ発電部６が形成される。この状態を、スイッチ発電部６の初期状態とする。

　第２可動部品2aの一部と可動収納部７は、図示しない軸受を介して互いに接続されている。軸受としては、玉軸受等の転がり軸受、すべり軸受、流体軸受などが挙げられる。

　可動収納部７はＸ軸方向に平行な長軸方向を有する外形形状に形成される。その長軸方向に亘る幅は、スイッチ発電部６の使用用途によって種々設定可能である。例えば、スイッチ発電部６を駐車場や道路に使用する場合は、自動車の車輪の幅に設定すれば良いし、駐輪場やカート置き場に使用する場合は、自転車（二輪車）やカートの車輪の幅に設定すれば良い。

　可動収納部７に車両の車輪が乗り上げて、可動収納部７が押し込まれる事により、可動収納部７は軸受を介して、ボックス７と固定部品８に対してＺ軸と反対方向（図１、２、５の下方向）の鉛直方向に向かって可動する。従って、可動収納部７は車両の重量に耐えうる材料で形成すれば良く、一例としてアルミニウム製とすれば良い。

　このようなスイッチ発電機構が、可動収納部７の長軸方向に対して垂直方向に前後に２つ備えられると共に、図３に示すように１つの保持具９によって保持される事で、スイッチ発電機構を備えた報知装置11が形成される。

　保持具９は側面から見た時に、１つの平面部9aと、Ｙ軸方向に２つの斜面部9bを備える、略台形形状に形成されている。平面部9aの前後方向（Ｙ軸方向）に２つのスイッチ発電部６並びにスイッチ発電機構が、可動収納部７が露出される状態で埋設されることで保持されている。

　また斜面部9bは、車両の車輪がスイッチ発電部６を通過し易いように設けられるが、設けられなくても良い。２つのスイッチ発電部６の更に前後方向にそれぞれ設けられている斜面部9bの内部に、使用目的に応じて圧力センサ等を埋設し、車両の進入を報知しても良い。圧力センサ等を埋設する場合は、センサの入力ポートを固定部品８の内部に設ければ良い。

　保持具９としては、可動収納部７の可動に応じて収縮変形する弾性力を有する材料で作製される事が好ましく、例えばゴム製とする。

　次に、スイッチ発電機構を備えた報知装置11を自動車の駐車場に使用する場合を例に取り、図４と図１０を参照しながら、その使用状態を説明する。まず駐車場の各駐車スペースに、スイッチ発電機構を備えた報知装置11を設置する。自動車10が図４(a)に示すように、Ｙ軸方向に駐車スペース内部へと進入し、図４(b)に示すように１つ目のスイッチ発電部6aに乗り上げる事で、スイッチ発電部6aの可動収納部７がＺ軸の反対方向に押し込まれて図５のように可動する。更に軸受を介して、スイッチ発電機構の第２可動部品2aが動作を開始する。

　更に図６～図９を用いて、スイッチ発電機構を備えた報知装置11に備えられるスイッチ発電機構１の構成と動作について詳述する。本実施例のスイッチ発電機構１は図６に示すように、第１可動部品1a、第２可動部品2a、第１変形部品1b、第２変形部品2b、第１傘歯車1c、第２傘歯車2c、及び発電機３と云った各部品から形成されている。更に各部品がボックス４に収められていると共に、第２可動部品2aの一部がボックス４の外部に突出されている。

　第１可動部品1aは、伝動車の周囲の少なくとも一部に歯が形成された歯車であり、中心軸c1を中心に回転可能にボックス４に軸支されている。第２可動部品2aは、扇形の伝動車の周囲の少なくとも一部に歯が形成された扇形歯車であり、ボックス４の別箇所に設けられた中心軸c2を中心に回転可能に軸支されている。

　第１可動部品1a及び第２可動部品2aの歯形は、実施例では共にインボリュート歯形である。インボリュート歯形とすることにより、互いの歯車の中心距離（中心軸c1とc2間の直線間隔）が若干変化しても噛み合いが正しく保たれると共に、容易に作製でき、滑りも少ないため好ましい。なお、インボリュート歯形に換えて、サイクロイド歯形に形成することも可能である。

　第１可動部品1a及び第２可動部品2aの材料は任意に選択可能であり、例えば樹脂、プラスチック、ステンレス、鋼などを用いれば良い。

　第１変形部品1bはコイル形状のスプリングで構成されており、その一方の端部は第２可動部品2aの中心軸c2に連結され、他方の端部は第１可動部品1aの中心を除く箇所に連結されている。実施例では、第１可動部品1aの一構成部品として設けたホルダ５の端部の穴に、第１変形部品1bの他方の端部を係止して連結している。ホルダ５は、第１可動部品1aの中心軸c1に固定されており、第１可動部品1aと連動して回転可能に軸支されている。

　更に、第２変形部品2bもコイル形状のスプリングで構成されており、その一方の端部は第２可動部品2aの中心を除く箇所に連結されている。実施例では、第２可動部品2aの外形形状である扇形から突出した突出部ｐに穴を設け、その穴に第２変形部品2bの一方の端部を係止して連結している。更に、第２変形部品2bの他方の端部は、ボックス４に連結されている。

　更に、第１可動部品1aの中心軸c1上には第１傘歯車1cが固定され、第１可動部品1aと連結して回転可能に軸支されている。一方、発電機３のシャフトの端部には、第２傘歯車2cが固定されており、シャフトと連結して回転可能に構成されている。更に、第１傘歯車1cと第２傘歯車2cは、互いに歯が噛み合うように連結されている。なお図６～図９では、第１及び第２傘歯車1c、2cの歯形の図示は省略している。

　発電機３は、ハウジング内部に少なくともコイルとマグネットを含むモータであり、更にシャフトの回転と共にコイルとマグネットのどちらかが回転する型式のものである。

　次に、スイッチ発電機構１における自己発電の動作原理に関して説明する。ボックス４の外部に突出された第２可動部品2aの一部に、スイッチ発電機構１の外部から発電対象物（車両）の押し込む力が伝達され、第２可動部品2aが押されて一定量時計方向に回転し可動する（図６及び図７参照）。従って、第２可動部品2aはスイッチ部分として機能し、スイッチング動作により可動する。中心軸c1とc2間の直線間隔は、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯が噛み合うように設定されている。従って、第２可動部品2aが回転すると、第１可動部品1aの歯と第２可動部品2aの歯が噛み合って連動する。

　第２可動部品2aに力が伝達され続け、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯が噛み合わされている間は、第１可動部品1aは回転し続ける。よって、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いが外れるまで、第１可動部品1aは一定量回転される（実施例の場合、約90°の反時計回転となる）。

　第１可動部品1aの一定量の回転に伴い、ホルダ５も第１可動部品1aと連動して回転する。従ってホルダ５の端部の穴も約90°回転し、穴の位置が可動して移動する。一方、第１変形部品1bの一方の端部は第２可動部品2aの中心軸c2に連結されているため、第２可動部品2aが回転しても連結位置は移動しない。よって中心軸c2が固定端になり、ホルダ５の端部の穴の移動に伴って第１変形部品1bは伸長される。ホルダ５の端部の穴は、一定量として約90°回転するため、第１変形部品1bもその約90°回転に伴った一定量だけ伸びて変形する。第１変形部品1bの伸びは、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いにより、弾性力による位置エネルギーとして第１変形部品1bに蓄積し保持される。

　第１変形部品1bの伸びは、第２可動部品2aに力が伝達され続けて第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯が噛み合わされている間は保持される。従って、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いが外れる直前での、第１変形部品1bの伸びが最大量となる。実施例では、第１可動部品1a及びホルダ５が約90°回転した時点での伸びが最大となる。

　第１可動部品1aが一定量（約90°）回転した後に、図７に示すように第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いが外れる。すると、第１変形部品1bの伸びの変形保持が外され、第１変形部品1bの変形が解放されて第１変形部品1bに収縮が発生する。第１変形部品1bの収縮時も、中心軸c2が固定端になると共に、ホルダ５の端部の穴が移動する。従って第１変形部品1bの収縮により、第１可動部品1aが逆方向（実施例では時計方向に約90°の回転となる。図７及び図８を参照。）に一定量回転する。伸びにより第１変形部品1bに蓄積されている位置エネルギーの最大値は、第１可動部品1aの約90°回転時の伸びに伴う位置エネルギーである。この最大値の位置エネルギーが、収縮によって第１可動部品1aの一定量の逆方向の回転（約90°）に変換される。

　第１可動部品1aの一定量の逆方向の回転に伴い、第１傘歯車1cも一定量だけ逆方向に回転すると共に第２傘歯車2cも連結して回転し、シャフトが一定量だけ回転される。

　シャフトが一定量だけ回転されることで、発電機３内部で電力を発生して発電が行われる。

　シャフトの回転量は、第１可動部品1aの逆方向の回転量、即ち第１変形部品1bの伸びの最大値に応じて変わる。よって、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯が噛み合うピッチ円の円弧長に伴って、第１変形部品1bの伸びの最大値は任意の一定量で設定可能である。従って、シャフトの回転量も任意の一定量で設定することが出来るため、発電機３による発電量も、第２可動部品2aに伝わる外部からの力の速度に関係無く一定値に設定可能となる。

　以上により、スイッチ発電機構１は第１変形部品1bを含むことで、第１変形部品1bの変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機３で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品2aが押されてスイッチ発電機構１が動作しても一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　更に、スイッチ発電機構１における自己発電の動作原理に関して説明を続ける。前記外部からの力が伝わり続けることで、第２可動部品2aは一定量まで回転される。第２可動部品2aの一定量の回転とは、少なくとも第２変形部品2bに伸びに伴う変形が発生するまでの回転であると共に、少なくとも第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いが外れるまでの回転量を指す（図７又は図８参照）。

　第２可動部品2aが一定量回転して可動すると、第２可動部品2aの中心を除く箇所である突出部ｐも一定量可動し、穴の位置が移動する。すると、ボックス４の連結部分が固定端になると共に突出部ｐの穴が移動端となり、その穴の移動に伴い第２変形部品2bは伸びて変形する。

　第２可動部品2aの一定量の回転に伴い突出部ｐの穴も一定量移動するため、第２変形部品2bも穴の移動量に伴った一定量だけ伸びて変形する。第２変形部品2bの伸びは、外部からの力が第２可動部品2aに伝達されている間は保持されるため、弾性力による位置エネルギーが第２変形部品2bに蓄積し保持される。

　次に、第２可動部品2aへの力の伝達が解消されると、第２変形部品2bの変形が解放され収縮する。第２可動部品2aへの力の伝達が解消される状態とは、発電対象物が移動して発電対象物からの押し込む力が無くなった状態などが挙げられる。

　第２可動部品2aへの力の伝達が解消されると、第２変形部品2bの伸びの変形保持が外され、第２変形部品2bの変形が解放されて第２変形部品2bに収縮が発生する。収縮時も、ボックス４との連結部分が固定端になると共に、突出部ｐの穴が移動端となる。従って第２変形部品2bの収縮により、第２可動部品2aは一定量逆方向（実施例では反時計方向の回転となる。図８及び図９を参照。）に回転する。

　第２可動部品2aが一定量逆方向に回転する際に、第１可動部品1aの歯と第２可動部品2aの歯が再び噛み合って互いに連動し、第１可動部品1aが逆方向に回転する。第１可動部品1aの逆方向の回転量は、第２可動部品2aの一定量の逆方向回転量、即ち第２変形部品2bの一定量の変形に依る。従って、伸びにより第２変形部品2bに蓄積されていた位置エネルギーが、収縮によって第１可動部品1aの一定量の逆方向の回転に変換され、第１可動部品1aが一定量逆方向に回転する（実施例では時計方向に約90°の回転となる。図８及び図９参照。）。

　第１可動部品1aの一定量の逆方向回転に伴いホルダ５も第１可動部品1aと連動し、ホルダ５の端部の穴の位置も一定量逆方向に回転して約90°移動する。中心軸c2が固定端になると共にホルダ５の端部の穴の移動に伴い、第１変形部品1bは一定量だけ伸びて再度変形する。第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いにより、第１変形部品1bの伸びは弾性力による位置エネルギーとして、第１変形部品1bに蓄積される。

　この第１可動部品1aの一定量の逆方向の回転に伴い、第１傘歯車1cも一定量だけ逆方向に回転すると共に第２傘歯車2cも連結して回転し、シャフトが一定量だけ回転されて発電機３内部で電力を発生して発電が行われる。

　シャフトの回転量は、第１可動部品1aの一定量の逆方向回転、即ち第２変形部品2bの伸びの最大値に応じて変わる。よって、スイッチ発電機構１の外部からの力の伝達量（押し込む力）に伴う第２可動部品2aの回転量（第２可動部品2aが力により押し込まれる量）に応じて、第２変形部品2bの伸びの最大値は任意の一定量で設定可能である。従って、シャフトの回転量も任意の一定量で設定することが出来るため、発電機３による発電量も、第２可動部品2aに伝わる外部からの力の速度に関係無く一定値に設定可能となる。

　以上により、スイッチ発電機構１は第２変形部品2bを含むことで、第２変形部品2bの変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機３で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品2aが押されてスイッチ発電機構１が動作しても一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　更に第２変形部品2bの変形の解放は、第２可動部品2aへの力の伝達が解消されることで行われる。即ち、第２可動部品2aが押されていない状態でもスイッチ発電機構１は一定の発電量を確保することが可能となる。従って、自己発電が可能な動作状態を増加出来るため、より確実なスイッチング動作の実現が可能となる。

　更に、第１可動部品1aが一定量逆方向に回転した後に、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いが再び外れて（図９参照）、第１変形部品1bの変形が解放されて収縮が発生する。中心軸c2が固定端になりホルダ５の端部の穴が移動するので、第１変形部品1bが収縮すると第１可動部品1aが連動して一定量（約90°）反時計方向に回転する（図６参照）。即ち、伸びにより第１変形部品1bに蓄積されていた位置エネルギーが、収縮によって第１可動部品1aの一定量の反時計方向の回転に変換される。

　第１可動部品1aの一定量の反時計方向の回転に伴い、第１傘歯車1cも一定量だけ反時計方向に回転すると共に第２傘歯車2cも連結して回転し、シャフトが一定量だけ回転されて発電機３内部で電力を発生して発電が行われる。

　シャフトの回転量は、第１可動部品1aの一定量の反時計方向の回転、即ち第１変形部品1bの伸びの最大値に応じて変わる。よって、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯が噛み合うピッチ円の円弧長に伴って、第１変形部品1bの伸びの最大値は任意の一定量で設定可能である。従って、シャフトの回転量も任意の一定量で設定することが出来るため、発電機３による発電量も、第２可動部品2aに伝わる外部からの力の速度に関係無く一定値に設定可能となる。

　以上により、スイッチ発電機構１は第１変形部品1bを含むことで、第１変形部品1bの変形量を一定量まで蓄積してからその変形を解放して、発電機３で発電を行うことが可能となる。従って、どんなに遅い速度の力で第２可動部品2aが押されてスイッチ発電機構１が動作しても、一定の発電量を確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となる。

　更に、第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の、再度の噛み合いに依る第１変形部品1bの変形の解放は、第２可動部品2aへの力の伝達が解消されることで行われる。即ち、第２可動部品2aが押されていない状態でもスイッチ発電機構１は一定の発電量を確保することが可能となる。従って、自己発電が可能な動作状態を増加出来るため、より確実なスイッチング動作の実現が可能となる。そして、図９から図６の初期状態へと戻る。

　なお図６～図９の実施例では、第１変形部品1bにおける一方の端部の連結位置を、第２可動部品2aの中心軸c2に設定した形態例を説明した。しかしながら例えば、ボックス４などスイッチ発電機構１の内部で任意の箇所に、第１変形部品1bにおける一方の端部の連結位置を変更することが可能である。

　また歯車に換えて、滑車やマグネットギアを使用しても良い。しかしながら、滑車では滑り損失が発生するおそれがあり、マグネットギアでも動作損失が発生するおそれが有る。一方、歯車をスイッチ発電機構の形成部品に用いることで、互いの歯を噛み合わせてスイッチ発電機構を動作させることが可能となる。従って、動作損失の発生を抑制又は防止することが出来るため、どのような用途や使用状況でも一定の発電量を確実に確保することができ、確実なスイッチング動作を行うことが可能となり好ましい。

　更に、スイッチ発電機構１を歯車やコイル形状のスプリング、発電機というような簡易な部品のみで形成している。従って、耐久性や耐候性及び信頼性に優れ、どのような用途や使用状況でも確実に一定の発電量を確保し、確実なスイッチング動作を行うことが可能なスイッチ発電機構、並びに、スイッチ発電機構を備えた報知装置を形成することが出来る。

　更に、スイッチ発電機構１を形成する部品を、第２可動部品2aの一部を除いてボックス４に収めることにより、第１可動部品1aと第２可動部品2a間の伝達部分の防塵性や防水性を確保することが可能となる。また、歯車部分の防錆効果も得られる。従って、スイッチ発電機構１並びに、スイッチ発電機構を備えた報知装置11の耐久性や耐候性及び信頼性をより一層向上させることができ、より確実なスイッチング動作を実現することが可能となる。

　スイッチ発電機構１により電力が発生すると、電力の発生に伴って発信手段から信号がスイッチ発電部６の外部へと発信される。その信号を任意の報知素子や報知装置で受信する事により、駐車スペースへの車両の進入または出車が報知される。

　なお、図４(b)に示すように、１つ目のスイッチ発電部6aが押し込まれた状態では、自動車10の駐車が完了しているのか、それとも切り返しなどにより再度動き始めるのかが判定できない。従って、スイッチ発電部6aが押し込まれた状態では、駐車スペース内が在車であるとは判定しない事とする。

　図１０(a)に示すように２つ目のスイッチ発電部6bが車輪の乗り上げで押し込まれ、かつ図９に示すように第１可動部品1aと第２可動部品2aの互いの歯の噛み合いが再び外れて、第２可動部品2aと可動収納部７がＺ軸方向に持ち上がって初期状態に復帰し、発電に伴い発信が行われた時点で、駐車スペース内が在車済みであると判定する。その理由としてスイッチ発電部6bが踏まれ、その後第２可動部品2aと可動収納部７が持ち上がった状態とは、図１０(b)に示すように駐車スペースの奥まで既に自動車10が進入している状態であり、在車と判定しても構わないと思われるためである。

　反対に駐車スペースから出る場合は、スイッチ発電部6aが踏まれ、その後第２可動部品2aと可動収納部７が持ち上がった状態で、駐車スペースから自動車10が完全に出た状態と判定しても構わないと思われる。

　なお２つのスイッチ発電部6a及び6bと、各スイッチ発電機構１、１は、１つの車輪で２つ同時に押し込まれる事が防止可能な程度まで離して設置される事とする。具体的には子供用自転車の車輪インチ数と思われる、少なくとも１０インチ（25.4ｃｍ）以上離す事が誤判定防止の点で望ましい。

　また、スイッチ発電機構を備えた報知装置11に依れば、発電対象物（例えば自動車10）の車輪１つに付き、１つのスイッチ発電機構１に力を入力するので、どのスイッチ発電機構が発電動作したかが判別可能となる。従って、外部からどのスイッチ発電機構に力が入力されたか正確に判別する事が出来るので、車両の進入又は通過場所の正確な報知が可能となる。

　更に、第２可動部品2aの一部を可動収納部７に収める事で、第２可動部品2aと発電対象物との直接の接触が防止される。従って発電対象物が自動車などの様に大きな重量を有していても、その発電対象物に対する耐久性の向上と、長期間に亘る電力発生及び発信動作の耐候性、信頼性を向上させる事が可能となる。

　更に、第２可動部品2aの一部と可動収納部７が軸受を介して互いに接続されているので、長期間に亘って電力発生及び発信動作を繰り返し行っても、その繰り返し動作に伴う、可動収納部７と第２可動部品2aとの摩擦発生や摩耗、又は破壊が防止される。

　更に、スイッチ発電機構を備えた報知装置11が保持具９を備える事で、可動収納部７を鉛直方向から踏み込み易くなり、スイッチ発電機構１が確実に動作されるので、発電動作の信頼性を向上させる事が出来る。

　更に、前後方向に２つのスイッチ発電機構6a、6bが備えられるので、発電対象物の進入又は通過方向の発信が可能となる。更に、発電対象物が実際に進入又は通過が完了したかどうかの発信も可能となる。

　更に、前述のようにどんなに遅い速度の力でスイッチ発電機構１が動作しても一定の発電量を確保することが出来るので、スイッチ発電部６内で無線装置を稼働することも可能となる。従って、スイッチ発電機構を備えた報知装置11に無線装置を使用する事が出来る。

　なお、スイッチ発電機構を備えた報知装置11には、スイッチ発電機構１並びにスイッチ発電部６を３つ以上設けても良い。その場合も、各スイッチ発電機構１並びに各スイッチ発電部６が、可動収納部７の長軸方向（Ｘ軸方向）に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に、前後に少なくとも３つ以上備えられるものとする。

　なおスイッチ発電機構を備えた報知装置11は、駐車場の使用に限定されず、車両通行用の道路、駐輪場、カート置き場等に使用することが可能である。従って、発電対象物としては自動車10のみならず、自転車（二輪車）、自動二輪車、自動車、カートと云った何らかの車輪を有する車両が挙げられる。

　更に車両の通過方向並びに前後のスイッチ発電部6a及び6bから電力が発生する時間差を受信する事により、通過車両の速度を割り出しても良い。

　従来は使用されずに捨てられていた身近な環境に存在する、微弱な運動エネルギー（人力、外力、振動、圧力、熱、太陽光等）を利用して、電力を発電できる自己発電型の環境発電（エナジーハーベスティング：Energy Harvesting）にも、本発明は対応可能である。

　　　１　　　スイッチ発電機構
　　　1a　　　第１可動部品
　　　1b　　　第１変形部品
　　　1c　　　第１傘歯車
　　　2a　　　第２可動部品
　　　2b　　　第２変形部品
　　　2c　　　第２傘歯車
　　　３　　　発電機
　　　４　　　ボックス
　　　５　　　ホルダ
　　　c1、c2　　　中心軸
　　　ｐ　　　突出部
　　　６、6a、6b　　　スイッチ発電部
　　　７　　　可動収納部
　　　８　　　固定部品
　　　９　　　保持具
　　　9a　　　平面部
　　　9b　　　斜面部
　　　10　　　自動車
　　　11　　　スイッチ発電機構を備えた報知装置

Claims

　スイッチ発電機構を少なくとも２つ備え、
　スイッチ発電機構は少なくとも、第１可動部品と、第２可動部品と、第１可動部品に連結される第１変形部品と、発電機とから形成され、
　スイッチ発電機構の外部から第２可動部品に力が伝達されて、第１可動部品と第２可動部品の互いの少なくとも一部が連動し、第１可動部品が一定量回転して第１変形部品が一定量変形し、
　第１可動部品が一定量回転した後に第１変形部品の変形が解放され、変形からの解放により発電機が電力を発生し、
　電力の発生に伴い信号を発信する発信手段を備える、スイッチ発電機構を備えた報知装置。
　更に前記第２可動部品に第２変形部品が連結されており、
　前記力により前記第２可動部品が一定量可動して第２変形部品が一定量変形し、
　前記力の伝達が解消されることにより前記第２変形部品の変形が解放されて、前記第１可動部品と前記第２可動部品の互いの少なくとも一部が連動し、前記第１可動部品が一定量逆方向に回転して前記第１変形部品が一定量変形し、前記第１可動部品が一定量逆方向に回転した後に前記第１変形部品の変形が解放され、
　前記第１可動部品の一定量の逆方向回転、並びに、前記第１変形部品の変形からの解放により、前記発電機が電力を発生する請求項１に記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。
　前記第１可動部品が、伝動車の周囲の少なくとも一部に歯が形成された歯車であり、中心軸を中心に回転可能に軸支されており、
　前記第２可動部品が、扇形の伝動車の周囲の少なくとも一部に歯が形成された扇形歯車であり、中心軸を中心に回転可能に軸支されており、
　前記第１変形部品がコイル形状のスプリングであり、一方の端部が前記第２可動部品の中心軸に連結され、他方の端部が前記第１可動部品の中心を除く箇所に連結されており、
　前記第２変形部品もコイル形状のスプリングで且つボックスに収められており、一方の端部が前記第２可動部品の中心を除く箇所に連結され、他方の端部がボックスに連結されており、
　前記第１可動部品の中心軸上には第１傘歯車が軸支され、前記第１可動部品と連結して回転可能に軸支されており、
　前記発電機のシャフトには第２傘歯車が固定され、第１傘歯車と第２傘歯車が互いに歯が噛み合うように連結されており、
　前記第２可動部品に前記力が伝達されて前記第２可動部品が前記一定量回転して可動し中心を除く箇所も一定量可動し、前記第２変形部品が前記一定量伸びて変形し、弾性力による位置エネルギーが前記第２変形部品に蓄積し前記力により保持されると共に、
　前記第１可動部品の歯と前記第２可動部品の歯が噛み合って連動し、前記第１可動部品が前記一定量回転して中心を除く箇所も一定量回転し、前記第１変形部品が前記一定量伸びて変形し、前記第１可動部品と前記第２可動部品の互いの歯の噛み合いにより、弾性力による位置エネルギーが前記第１変形部品に蓄積し保持され、
　前記第１可動部品が前記一定量回転した後に、前記第１可動部品と前記第２可動部品の互いの歯の噛み合いが外れ、前記第１変形部品の変形が解放されて収縮が発生し前記第１可動部品が一定量逆方向に回転し、第１傘歯車も回転すると共に第２傘歯車が連結して回転し、シャフトが回転して前記発電機が電力を発生し、
　更に前記力の伝達が解消されることにより、前記第２変形部品の変形が解放されて収縮が発生し前記第２可動部品が一定量逆方向に回転し、前記第１可動部品の歯と前記第２可動部品の歯が噛み合って連動し、前記第１可動部品が前記一定量逆方向に回転して中心を除く箇所も一定量逆方向に回転し、前記第１変形部品が一定量伸びて変形し弾性力による位置エネルギーが前記第１変形部品に蓄積すると共に、第１傘歯車も回転し第２傘歯車が連結して回転し、シャフトが回転して前記発電機が電力を発生し、
　更に、前記第１可動部品が前記一定量逆方向に回転した後に、前記第１可動部品と前記第２可動部品の互いの歯の噛み合いが外れ、前記第１変形部品の変形が解放されて収縮が発生し前記第１可動部品が一定量回転し、第１傘歯車も回転すると共に第２傘歯車が連結して回転し、シャフトが回転して前記発電機が電力を発生する請求項２に記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。
　前記スイッチ発電機構を形成する部品が、前記第２可動部品の一部を除いて前記ボックスに収められており、
　前記第２可動部品の一部を収めると共に前記ボックスに対して可動する可動収納部を備える請求項３に記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。
　前記第２可動部品の一部と前記可動収納部が、軸受を介して互いに接続されている請求項４に記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。
　前記可動収納部が長軸方向を有し、前記スイッチ発電機構が、前記可動収納部の長軸方向に対して垂直方向に前後に少なくとも２つ備えられる請求項４又は５に記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。
　前記スイッチ発電機構を保持する保持具を備える請求項１～６の何れかに記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。
　前記発信手段が、前記信号を無線発信する請求項１～７の何れかに記載のスイッチ発電機構を備えた報知装置。