発電型スイッチ
【課題】スイッチングの際に押圧力により誘電性エラストマーを変形させることにより発電させ、待機中の通電が不要で、省エネルギー化を図った発電型スイッチを提供する。
【解決手段】シート状の誘電性エラストマー１０の表裏面にそれぞれ上部電極２０と下部電極３０を添着してなり、かつ、少なくとも一方の上部電極２０あるいは下部電極３０側から外部応力を加えて誘電性エラストマー１０を変形させ、その際に発生した電流を上部電極２０と下部電極３０間に流して「ＯＮ」状態にする発電型スイッチ。
【解決手段】シート状の誘電性エラストマー１０の表裏面にそれぞれ上部電極２０と下部電極３０を添着してなり、かつ、少なくとも一方の上部電極２０あるいは下部電極３０側から外部応力を加えて誘電性エラストマー１０を変形させ、その際に発生した電流を上部電極２０と下部電極３０間に流して「ＯＮ」状態にする発電型スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングのたびに自己発電を行う発電型スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器のスイッチは、離間配置された２つの電極の一方を押圧して他方に接触させる構造になっている。例えば、図５はドーム型スイッチと称されるスイッチ１であるが、金属薄板をドーム上に加工してなる上部電極２と、平板の下部電極３とが所定間隔で離間して配置されており、指先で上部電極２を下部電極側に押圧して上部電極２を下部電極３に接触させて導通状態、即ち「ＯＮ」状態とする構成になっている（例えば、特許文献１参照）。尚、図中の符号４は、上部電極２を保護するための弾性材料からなる押さえシートであり、符号５は上部電極２と下部電極３とを絶縁するためのスペーサであり、符号６はスイッチ全体を保持するための基板である。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１１８３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のスイッチ１は、上部電極２と下部電極３との間に電流を常時流しておく必要があり、待機電力の消耗は避けられない。
【０００５】
そこで本発明は、待機中の通電が不要で、省エネルギー化を図ったスイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すらために本発明は、下記の発電型スイッチを提供する。
（１）シート状の誘電性エラストマーの表裏面に電極を添着してなり、かつ、少なくとも一方の電極側から外部応力を加えて誘電性エラストマーを変形させ、その際に発生した電流を電極間に流すことを特徴とする発電型スイッチ。
（２）コンデンサが接続されていることを特徴とする上記（１）記載の発電型スイッチ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発電型スイッチは、スイッチングの際に押圧力により誘電性エラストマーを変形させることにより発電するものであり、待機中に通電する必要がなく、省電力となる。また、コンデンサを接続することにより、余剰電力が発生した場合に蓄電でき、エネルギーロスが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
本発明の発電型スイッチは、図１に示すように、シート状の誘電性エラストマー１０の表裏面に電極１０、２０を添着した素子本体を有する。尚、以降の説明では、誘電性エラストマー１０の上面の電極１０を「上部電極」、下面の電極２０を「下部電極」という。
【００１０】
誘電性エラストマー１０には各種ゴムを使用できるが、伸長しやすく、比誘電率が高いことからイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、フロロシリコーンゴム等を好適に使用できる、中でも、比誘電率が３以上であるクロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴムが好ましい。
【００１１】
また、誘電性エラストマー１０には、上記のゴムに、ゴムよりも誘電性の高い材料、例えばガラスやセラミックスからなる繊維や粉末等の高誘電性フィラーを配合してもよい。高誘電性フィラーは配合することにより、誘電性エラストマー１０の誘電性は高まるものの、弾性が低下して変形し難くなり、発電性能に劣るようになる。そのため、高誘電性フィラーの配合量は、誘電性エラストマー全量の５〜６０質量％が適当である。
【００１２】
誘電性エラストマー１０の硬さや厚さには制限はないが、例えば指先で押し込んだ際の変形し易さを考慮して硬さはデュロメータＡスケールで２０〜６０、厚さは０．０１〜１ｍｍが適当である。
【００１３】
上部電極１０及び下部電極２０は、導電性に優れるとともに、誘電性エラストマー１０の変形に追従できるように軟質の導電性材料で形成される。具体的には、金属のシートやフィルム、導電性カーボンや金属粉末を樹脂に混練した導電性エラストマー、導電性グリース等を好適に使用できる。
【００１４】
このような素子本体は、例えば上部電極２０を指先で押圧すると、誘電性エラストマー１０の押圧された箇所が窪み、あるいは全体的に湾曲して伸長し、薄くなる。そして、このような誘電性エラストマー１０の厚さ変化に伴って電極間の静電容量が変化し、上部電極２０と下部電極３０との間に電流が流れて導通し、［ＯＮ］状態になる。このように、誘電性エラストマー１０に外部応力を加えて変形させることにより発電して「ＯＮ」状態になるため、待機中に上部電極２０と下部電極３０との間に電流を流す必要がない。
【００１５】
スイッチとするには、上記の素子本体を備える限り制限はないが、例えば図２及び図３に示す構造を例示することができる。図２は平板型スイッチ１００を示しており、誘電性エラストマー１０を上部電極２０及び下部電極３０で挟持した素子本体を基板４０に載置し、上記電極２０の上面に弾性材料からなる保護用の押さえシート５０を配設したものである。また、上部電極２０の一端は誘電性エラストマー１０の外側に延出しており、導電性を有する支持部材６０を介して出力端子７０に接続している。尚、出力端子７０は上部電極２０に直接接続してもよいが、支持部材６０はスペーサとしても作用して補強が図られる。
【００１６】
このような平板型スイッチ１００では、押さえシート５０を指先で押圧すると、誘電性エラストマー１０の押圧された箇所が窪むことで発電して上部電極２０と下部電極３０との間に電流が流れて「ＯＮ」状態となり、更に電流が支持部材６０、出力端子７０を通じて外部回路（図示せず）に流れ、外部回路を「ＯＮ」状態にする。
【００１７】
図３は、図４に示した従来のドーム型スイッチに対応するものであり、ドーム型スイッチ２００は、誘電性エラストマー１０を上部電極２０及び下部電極３０で挟持した同様の素子本体を基板４０に載置し、上部電極２０の上方を覆うように弾性材料からなるドーム型の押さえシート５０ａを配設している。また、押さえシート５０ａの上部電極２０と対向する内面には絶縁材料からなる突起８０が付設されており、押さえシート５０ａを押圧したときの押圧力がより効果的に誘電性エラストマー１０に作用するようにしてある。
【００１８】
このようなドーム型スイッチ２００も同様に、押さえシート５０ａを指先で押圧して誘電性エラストマー１０を変形させることにより、上部電極２０と下部電極３０との間に電流が流れて「ＯＮ」状態となる。
【００１９】
上記の発電型スイッチには、コンデンサを接続することもできる。図４は、図２に示した平板型発電スイッチ１００の外部導体７０と下部電極３０との間に、外部回路の他にコンデンサ３００を挿入した構成を例示した回路図である。平板型発電スイッチ１００を押圧すると発電して外部回路に電流が流れるが、余剰の電力が発生した場合には、余剰電力をコンデンサ３００に蓄電することができ、エネルギーロスが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の発電型スイッチの素子本体を示す断面図である。
【図２】本発明の発電型スイッチの一例（平板型）を示す断面図である。
【図３】本発明の発電型スイッチの他の例（ドーム型）を示す断面図である。
【図４】コンデンサを付加した状態を示す回路図である。
【図５】従来のスイッチを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０ 誘電性エラストマー
２０ 上部電極
３０ 下部電極
４０ 基板
５０、５０ａ 押さえシート
７０ 出力端子
８０ 突起
１００ 平板型スイッチ
２００ ドーム型スイッチ
３００ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングのたびに自己発電を行う発電型スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器のスイッチは、離間配置された２つの電極の一方を押圧して他方に接触させる構造になっている。例えば、図５はドーム型スイッチと称されるスイッチ１であるが、金属薄板をドーム上に加工してなる上部電極２と、平板の下部電極３とが所定間隔で離間して配置されており、指先で上部電極２を下部電極側に押圧して上部電極２を下部電極３に接触させて導通状態、即ち「ＯＮ」状態とする構成になっている（例えば、特許文献１参照）。尚、図中の符号４は、上部電極２を保護するための弾性材料からなる押さえシートであり、符号５は上部電極２と下部電極３とを絶縁するためのスペーサであり、符号６はスイッチ全体を保持するための基板である。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１１８３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のスイッチ１は、上部電極２と下部電極３との間に電流を常時流しておく必要があり、待機電力の消耗は避けられない。
【０００５】
そこで本発明は、待機中の通電が不要で、省エネルギー化を図ったスイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すらために本発明は、下記の発電型スイッチを提供する。
（１）シート状の誘電性エラストマーの表裏面に電極を添着してなり、かつ、少なくとも一方の電極側から外部応力を加えて誘電性エラストマーを変形させ、その際に発生した電流を電極間に流すことを特徴とする発電型スイッチ。
（２）コンデンサが接続されていることを特徴とする上記（１）記載の発電型スイッチ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発電型スイッチは、スイッチングの際に押圧力により誘電性エラストマーを変形させることにより発電するものであり、待機中に通電する必要がなく、省電力となる。また、コンデンサを接続することにより、余剰電力が発生した場合に蓄電でき、エネルギーロスが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
本発明の発電型スイッチは、図１に示すように、シート状の誘電性エラストマー１０の表裏面に電極１０、２０を添着した素子本体を有する。尚、以降の説明では、誘電性エラストマー１０の上面の電極１０を「上部電極」、下面の電極２０を「下部電極」という。
【００１０】
誘電性エラストマー１０には各種ゴムを使用できるが、伸長しやすく、比誘電率が高いことからイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、フロロシリコーンゴム等を好適に使用できる、中でも、比誘電率が３以上であるクロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴムが好ましい。
【００１１】
また、誘電性エラストマー１０には、上記のゴムに、ゴムよりも誘電性の高い材料、例えばガラスやセラミックスからなる繊維や粉末等の高誘電性フィラーを配合してもよい。高誘電性フィラーは配合することにより、誘電性エラストマー１０の誘電性は高まるものの、弾性が低下して変形し難くなり、発電性能に劣るようになる。そのため、高誘電性フィラーの配合量は、誘電性エラストマー全量の５〜６０質量％が適当である。
【００１２】
誘電性エラストマー１０の硬さや厚さには制限はないが、例えば指先で押し込んだ際の変形し易さを考慮して硬さはデュロメータＡスケールで２０〜６０、厚さは０．０１〜１ｍｍが適当である。
【００１３】
上部電極１０及び下部電極２０は、導電性に優れるとともに、誘電性エラストマー１０の変形に追従できるように軟質の導電性材料で形成される。具体的には、金属のシートやフィルム、導電性カーボンや金属粉末を樹脂に混練した導電性エラストマー、導電性グリース等を好適に使用できる。
【００１４】
このような素子本体は、例えば上部電極２０を指先で押圧すると、誘電性エラストマー１０の押圧された箇所が窪み、あるいは全体的に湾曲して伸長し、薄くなる。そして、このような誘電性エラストマー１０の厚さ変化に伴って電極間の静電容量が変化し、上部電極２０と下部電極３０との間に電流が流れて導通し、［ＯＮ］状態になる。このように、誘電性エラストマー１０に外部応力を加えて変形させることにより発電して「ＯＮ」状態になるため、待機中に上部電極２０と下部電極３０との間に電流を流す必要がない。
【００１５】
スイッチとするには、上記の素子本体を備える限り制限はないが、例えば図２及び図３に示す構造を例示することができる。図２は平板型スイッチ１００を示しており、誘電性エラストマー１０を上部電極２０及び下部電極３０で挟持した素子本体を基板４０に載置し、上記電極２０の上面に弾性材料からなる保護用の押さえシート５０を配設したものである。また、上部電極２０の一端は誘電性エラストマー１０の外側に延出しており、導電性を有する支持部材６０を介して出力端子７０に接続している。尚、出力端子７０は上部電極２０に直接接続してもよいが、支持部材６０はスペーサとしても作用して補強が図られる。
【００１６】
このような平板型スイッチ１００では、押さえシート５０を指先で押圧すると、誘電性エラストマー１０の押圧された箇所が窪むことで発電して上部電極２０と下部電極３０との間に電流が流れて「ＯＮ」状態となり、更に電流が支持部材６０、出力端子７０を通じて外部回路（図示せず）に流れ、外部回路を「ＯＮ」状態にする。
【００１７】
図３は、図４に示した従来のドーム型スイッチに対応するものであり、ドーム型スイッチ２００は、誘電性エラストマー１０を上部電極２０及び下部電極３０で挟持した同様の素子本体を基板４０に載置し、上部電極２０の上方を覆うように弾性材料からなるドーム型の押さえシート５０ａを配設している。また、押さえシート５０ａの上部電極２０と対向する内面には絶縁材料からなる突起８０が付設されており、押さえシート５０ａを押圧したときの押圧力がより効果的に誘電性エラストマー１０に作用するようにしてある。
【００１８】
このようなドーム型スイッチ２００も同様に、押さえシート５０ａを指先で押圧して誘電性エラストマー１０を変形させることにより、上部電極２０と下部電極３０との間に電流が流れて「ＯＮ」状態となる。
【００１９】
上記の発電型スイッチには、コンデンサを接続することもできる。図４は、図２に示した平板型発電スイッチ１００の外部導体７０と下部電極３０との間に、外部回路の他にコンデンサ３００を挿入した構成を例示した回路図である。平板型発電スイッチ１００を押圧すると発電して外部回路に電流が流れるが、余剰の電力が発生した場合には、余剰電力をコンデンサ３００に蓄電することができ、エネルギーロスが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の発電型スイッチの素子本体を示す断面図である。
【図２】本発明の発電型スイッチの一例（平板型）を示す断面図である。
【図３】本発明の発電型スイッチの他の例（ドーム型）を示す断面図である。
【図４】コンデンサを付加した状態を示す回路図である。
【図５】従来のスイッチを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０ 誘電性エラストマー
２０ 上部電極
３０ 下部電極
４０ 基板
５０、５０ａ 押さえシート
７０ 出力端子
８０ 突起
１００ 平板型スイッチ
２００ ドーム型スイッチ
３００ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の誘電性エラストマーの表裏面に電極を添着してなり、かつ、少なくとも一方の電極側から外部応力を加えて誘電性エラストマーを変形させ、その際に発生した電流を電極間に流すことを特徴とする発電型スイッチ。
【請求項２】
コンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１記載の発電型スイッチ。
【請求項１】
シート状の誘電性エラストマーの表裏面に電極を添着してなり、かつ、少なくとも一方の電極側から外部応力を加えて誘電性エラストマーを変形させ、その際に発生した電流を電極間に流すことを特徴とする発電型スイッチ。
【請求項２】
コンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１記載の発電型スイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１０３０３２（Ｐ２０１０−１０３０３２Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５３１４（Ｐ２００８−２７５３１４）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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