発電装置
【課題】本発明は電磁誘導により発電を行う発電装置に関し、効率の高い発電を行うことを課題とする。
【解決手段】発電時に操作される押しボタン４と、可動ヨーク１３を往復移動させることにより発電を行う発電部１０と、操作時における押しボタン４の移動を可動ヨーク１３の往復移動に変換する変換機構６とを有する。変換機構６に、操作時における押しボタン４の変位を回転部材４０の回転に変換する第１の変換機構部２０と、回転部材４０の回転を可動ヨーク１３に接続された揺動アーム４５の揺動に変換することにより可動ヨーク１３を往復移動させる第２の変換機構部２１とを設け、変換機構６が押しボタン４の１回の操作により可動ヨーク１３が複数回往復移動するよう構成する。
【解決手段】発電時に操作される押しボタン４と、可動ヨーク１３を往復移動させることにより発電を行う発電部１０と、操作時における押しボタン４の移動を可動ヨーク１３の往復移動に変換する変換機構６とを有する。変換機構６に、操作時における押しボタン４の変位を回転部材４０の回転に変換する第１の変換機構部２０と、回転部材４０の回転を可動ヨーク１３に接続された揺動アーム４５の揺動に変換することにより可動ヨーク１３を往復移動させる第２の変換機構部２１とを設け、変換機構６が押しボタン４の１回の操作により可動ヨーク１３が複数回往復移動するよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電装置に係り、特に電磁誘導により発電を行う発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に広く開放されている2.4GHz帯の電波周波数帯を利用して、種々のワイヤレスの電子機器が提供されている。そのなかの一つとして、無線スイッチが知られている。この無線スイッチは、例えば壁等に配設され照明器具のＯＮ／ＯＦＦを行うのに使用される。
【０００３】
このような無線スイッチでは、その電源として乾電池や屋内100V電源を用いることが考えられるが、乾電池を用いた場合にはその交換が面倒であり、また屋内電源を用いる場合には無線スイッチの配設位置が固定されてしまい移動させることがでず、何れの場合も使用性が悪い。このため、無線スイッチ内に発電装置を設け、無線スイッチの使用性を向上させることが提案されている。
【０００４】
従来、このような小型電子機器に搭載される発電装置としては、特許文献１に示されるようなコイルの内部で円盤状の磁石を回転させることよりコイルを貫く磁束を変化させ、これにより発電を行う発電装置が知られている。また他の発電装置としては、特許文献２に示されるように、平面コイルに対して磁石が相対的に移動するよう構成し、磁石の移動により平面コイルを貫く磁束を変化させ、これにより発電を行う発電装置があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０２４１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１５９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイルの内部で環状の磁石を回転させる構造の発電装置は、円盤状の磁石の外部にコイルを配設する必要があるため、磁石が所定の回転速度となるまでは起電力が弱く、発電の立ち上がり時間が長くなるという問題点もあった。
【０００７】
一方、平面コイルに対して磁石を移動させる構造の発電装置では、装置内に比較的形状が大きい磁石を移動させる必要があり、効率の良い発電を行うことができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、効率の高い発電を行いうる発電装置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】
【０００９】
上記の課題は、第１の観点からは、
発電時に操作される操作部（４）と、
可動部（１３）を往復移動させることにより発電を行う発電部（１０）と、
操作時における前記操作部（４）の移動を前記可動部（１３）の往復移動に変換する変換機構（６）とを有し、
前記変換機構（６）は、前記操作部（４）の１回の操作により、前記可動部（１３）を複数回往復移動させる構成としたことを特徴とする発電装置により解決することができる。
【００１０】
尚、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
開示の発電装置は、１回の操作部の操作により発電部で可動部を複数回往復移動できるため複数回の発電を行えるため、１回の操作で１回の発電しかできない構成に比べて発電量を増加させることができる。
装置の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチの平面図であり、揺動アームがＢ２方向に揺動した状態を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチの平面図であり、揺動アームがＢ１方向に揺動した状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチの斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である発電装置の変換機構を平面視した斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態である発電装置の変換機構を背面視した斜視図である。
【図６】図６は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その１）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図７】図７は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その２）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図８】図８は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その３）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図９】図９は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その４）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図１０】図１０は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その５）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１４】
図１乃至図５は本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチ１を示している。図１及び図２は無線スイッチ１のカバーを取り除いた状態の平面図であり、図３は無線スイッチ１のカバーを取り除いた状態の斜視図であり、図４はケース２を取り除いた状態を平面視した斜視図であり、図５はケース２を取り除いた状態を底面視した斜視図である。
【００１５】
無線スイッチ１は、内部に発電装置及び高周波通信装置（図示せず）を設けている。発電装置は押しボタン４が操作されることにより発電を行い、高周波通信装置はこの発電された電力により駆動する。この高周波通信装置は、駆動することにより無線スイッチ１により操作される電気機器（例えば、照明機器等）に向け2.4GHz帯の電波を送信し、これにより当該電気機器はＯＮ／ＯＦＦ処理が行われる。
【００１６】
無線スイッチ１に設けられる発電装置は、大略すると押しボタン４、変換機構６、及び発電部１０等を有している。押しボタン４は発電時に操作さる操作部となるものであり、ケース２に図中矢印Ａ１，Ａ２方向（図３参照）に移動可能な構成とされている。
【００１７】
発電部１０は、コイル１１Ａ，１１Ｂ、ヨーク、及び永久磁石１４等を有している。コイル１１Ａ，１１Ｂは、樹脂製のボビン１５に巻回されている。このコイル１１Ａ，１１Ｂは直列に接続されており、その両端部は端子１６に接続されている。よって、後述するようにコイル１１Ａ，１１Ｂで発生した誘導起電力は、端子１６から取り出される。
【００１８】
ヨークは、軟磁性体（例えば、鉄）により形成されている。本実施形態では、ヨークを固定ヨーク１２と可動ヨーク１３に分離した構成としている。よって、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に対して図３の矢印Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能な構成となっている。即ち、可動ヨーク１３は、固定ヨーク１２に対して一軸方向にのみ往復移動する構成となっている。
【００１９】
また、固定ヨーク１２のボビン１５から露出した部分には、界磁用の永久磁石１４が設けられている。この永久磁石１４は、単極着磁されたものが用いられる。この永久磁石１４は、固定ヨーク１２と磁気的に接続している。
【００２０】
上記構成において、可動ヨーク１３が矢印Ｘ１方向に移動すると、固定ヨーク１２と可動ヨーク１３との間には空気層（エア・ギャップ）が形成される。よって、各ヨーク１２，１３は、磁気的に分離された状態となる（以下、この状態を分離状態という）。
【００２１】
これに対し、可動ヨーク１３が矢印Ｘ２方向に移動すると、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に当接し、各ヨーク１２，１３は磁気的に接続される。この際、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に設けられた永久磁石１４の磁力により吸着された状態となる（以下、この状態を吸着状態という）。この吸着状態では、固定ヨーク１２と可動ヨーク１３は磁気的に接続された状態となり、永久磁石１４からの磁束は可動ヨーク１３にも流れる構成となる。
【００２２】
ここで、発電部１０の発電原理について説明する。
【００２３】
発電部１０は、電磁誘導を用いて発電を行う構成とされている。いま、誘導起電圧[V]をe(t)、コイル巻回数[turns]をＮ、磁束[Wb]をφ(t)、可動ヨーク１３の移動量[m]をx(t)とすると、e(t)＝−Ｎ（dφ／dt）＝−Ｎ×（dφ／dx(t)）×（dx(t)／dt）となる。よってこの式より、可動ヨーク１３の位置による磁束数の変化と、可動ヨーク１３の移動速度に比例して誘導起電圧e(t)が発生することがわかる。
【００２４】
吸着状態では、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に吸着されているため、永久磁石１４の磁束は各ヨーク１２，１３内で閉磁路を形成する。このため、コイル１１Ａ，１１Ｂを貫く磁束（以下、錯交磁束という）の数は多くなる。
【００２５】
これに対し、可動ヨーク１３をＸ１方向に移動させて分離状態にすると、固定ヨーク１２から可動ヨーク１３に磁束が進入しなくなり、よって永久磁石１４の近傍位置に磁束のループが形成される。よって、分離状態においては、コイル１１Ａ，１１Ｂに対する錯交磁束数は急激に減少する。
【００２６】
このように、吸着状態と分離状態でコイル１１Ａ，１１Ｂを貫く錯交磁界が短時間に急激に変化するため、コイル１１Ａ，１１Ｂに電磁誘導による誘導起電力を発生させることができる。上記の原理に基づき、発電部１０は発電を行う。
【００２７】
尚、固定ヨーク１２のボビン１５から露出した部分にはケース２と固定するための固定用孔１２ａが形成されると共に、可動ヨーク１３のボビン１５から露出した部分には後述する揺動アーム４５と連結するための連結用孔１３ａ（図５参照）が形成されている。
【００２８】
次に、変換機構６について説明する。変換機構６は、操作時における押しボタン４の移動を発電部１０を構成する可動ヨーク１３の往復移動に変換する機能を奏するものである。この変換機構６は、大略すると第１の変換機構部２０と第２の変換機構部２１とにより構成されている。
【００２９】
この変換機構６の基本動作としては、操作時における押しボタン４のＡ１方向の変位を第１の変換機構部２０により回転部材４０の回転（矢印Ｅ１，Ｅ２方向の回転）に変換すると共に、回転部材４０の回転を第２の変換機構部２１により揺動アーム４５の揺動（矢印Ｂ１，Ｂ２方向の揺動）に変換する。揺動アーム４５には、発電部１０の可動ヨーク１３が連結されており、揺動アーム４５がＢ１，Ｂ２方向に揺動することにより可動ヨーク１３は矢印Ｘ１，Ｘ２方向に往復移動し、これにより発電部１０において発電が行われる。
【００３０】
以下、第１及び第２の変換機構部２０，２１の構成について説明する。
【００３１】
第１の変換機構部２０は、第１のラックアーム２２、連結アーム２５、第２のラックアーム３０、及び半円ギア３４等を有している（図５参照）。第１のラックアーム２２は、ケース２の略中央位置において、矢印Ｘ１，Ｘ２方向に延在している。この第１のラックアーム２２のＸ２方向端部は、押しボタン４と係合するボタン係合部２３が形成されている（図４参照）。よって、押しボタン４を矢印Ａ１方向に操作することにより、第１のラックアーム２２は矢印Ｘ１方向に移動する。
【００３２】
また、第１のラックアーム２２のＸ１方向端部と、ケース２の内壁との間にはコイルスプリング２９が設けられている。このコイルスプリング２９は、第１のラックアーム２２を矢印Ｘ２方向に弾性付勢している。更に第１のラックアーム２２のボタン係合部２３に近い位置には、ラック部２４が形成されている。
【００３３】
連結アーム２５は、支軸２７を中心して図中矢印Ｃ１，Ｃ２方向に回転可能な構成とされている。この連結アーム２５の第１のラックアーム２２に近接する一端部には、ピニオン部２６が形成されている。このピニオン部２６は、第１のラックアーム２２に設けられたラック部２４と噛合している。
【００３４】
また、連結アーム２５の他端部は、係合ピン２８を介して第２のラックアーム３０と連結されている。よって、連結アーム２５がＣ１方向に回転すると第２のラックアーム３０はＸ２方向に移動し、連結アーム２５がＣ２方向に回転すると第２のラックアーム３０はＸ１方向に移動する。この第２のラックアーム３０は、ラック部３１が形成されている。このラック部３１は、半円ギア３４に設けられたギア部３５と係合している（図６（Ｃ）参照）。
【００３５】
半円ギア３４は、支軸３８を中心に図中矢印Ｄ１，Ｄ２方向に回転可能な構成とされている。よって、第２のラックアーム３０がＸ１方向に移動すると半円ギア３４は矢印Ｄ２方向に回転し、第２のラックアーム３０がＸ２方向に移動すると半円ギア３４は矢印Ｄ１方向に回転する。また、半円ギア３４は、半円部分にＵ字溝３７Ａ，３７Ｂが形成されている。この側壁部３６とＵ字溝３７Ａとの離間距離は例えば約５５°〜６０°とされており、またＵ字溝３７Ａ，３７Ｂ間の離間距離も例えば約５５°°〜６０°とされている（これらの離間曲は、半円ギア３４の大きさ等により異なる）。
【００３６】
ここで、回転部材４０について説明する。回転部材４０は、支軸４１を中心として矢印Ｅ１，Ｅ２方向に回転自在な構成とされている。しかしながら、回転部材４０にはトーションバネ５２が接続されており、このトーションバネ５２は回転部材４０を常に矢印Ｅ１方向に回転付勢している。
【００３７】
この回転部材４０の表面側には、支軸４１から外側に向け放射状に延出した６本の係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆが突出するよう形成されている（図３参照）。この６本の係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆは、等間隔に形成されている。即ち、各係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆの隣接するアーム部間の間隔は６０°とされている。
【００３８】
また、回転部材４０の裏面側には、６本の係合突起４３Ａ〜４３Ｆが設けられている（図５参照）。この係合突起４３Ａ〜４３Ｆはピン状に突出形成されたものであり、等間隔に形成されている。即ち、各係合突起４３Ａ〜４３Ｆの隣接する係合突起間の間隔は６０°とされている。
【００３９】
この係合突起４３Ａ〜４３Ｆは、前記した半円ギア３４に形成された側壁部３６及びＵ字溝３７Ａ，３７Ｂと係合するよう構成されている。よって、半円ギア３４の回転は回転部材４０に伝達され、これにより回転部材４０は回転する（回転部材４０の具体的な動作については後に詳述する）。
【００４０】
次に、第２の変換機構部２１の構成について説明する。
【００４１】
第２の変換機構部２１は、回転部材４０の表面側に形成された係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆと、揺動アーム４５に形成された係合壁４８及びアーム挿入溝４９等により構成されている。
【００４２】
揺動アーム４５は、支軸４６を中心に図中矢印Ｂ１，Ｂ２方向に揺動可能な構成とされている。揺動アーム４５の支軸４６の近傍位置には係合ピン４７が設けられており、この係合ピン４７は前記した発電部１０の可動ヨーク１３に形成された連結用孔１３ａと連結されている。よって、前記のように揺動アーム４５がＢ１，Ｂ２方向に揺動することにより可動ヨーク１３は矢印Ｘ１，Ｘ２方向に往復移動し、これにより発電部１０において発電が行われる。
【００４３】
係合壁４８は、揺動アーム４５の上端部（支軸４６から離間した端部）に形成されている。この係合壁４８は、回転部材４０の回転に伴い、回転部材４０の表面側に形成された係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆと係合するよう構成されている。よって、回転部材４０が矢印Ｅ１方向に回転すると、係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆの何れか（ここでは、係合アーム部４２Ａとする）が係合壁４８に当接する。図１は、係合アーム部４２Ａが係合壁４８に当接した状態を示している。
【００４４】
その後、更に回転部材４０が矢印Ｅ１方向に回転すると、係合アーム部４２Ａの先端部は係合壁４８を押圧しつつこの係合壁４８に沿って図１に矢印Ｇで示す方向に摺動する。この押圧力により、揺動アーム４５は矢印Ｂ１方向に回転する。図２は、係合アーム部４２Ａが係合壁４８の矢印Ｇ方向端部まで摺動した状態を示している。
【００４５】
アーム挿入溝４９は揺動アーム４５の裏面側に形成されており、係合壁４８の矢印Ｇ方向端部から形成されている。図８（Ａ）に破線で示すのは、このアーム挿入溝４９の形成領域である。同図に示すように、アーム挿入溝４９内には６個の係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆの内、少なくとも２個を収納できる広さを有している。
【００４６】
よって、図２に示す状態から更に回転部材４０がＥ１方向に回転すると、係合アーム部４２Ａは係合壁４８から離脱し、図８（Ａ）に示すようにアーム挿入溝４９内に侵入する。また、揺動アーム４５には戻りバネ５０が接続されており、揺動アーム４５はこの戻りバネ５０により常に矢印Ｂ２方向に弾性付勢されている。
【００４７】
よって、係合アーム部４２Ａにより矢印Ｂ１方向に移動されていた揺動アーム４５は、矢印Ｂ２方向に移動し再び図１に示すのと同じ位置に戻る。この動作を各係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆに対して行うことにより揺動アーム４５は揺動を行うこととなり、これに伴い可動ヨーク１３はＸ１，Ｘ２方向に往復移動を行う。
【００４８】
次に、図６乃至図１０を用いて、上記構成とされた無線スイッチ１における発電動作について説明する。
【００４９】
図６は、押しボタン４が操作されていない状態（操作前状態という）を示している。この操作前状態では、押しボタン４はＡ２方向に移動した位置にあり、第１のラックアーム２２はコイルスプリング２９の弾性付勢力により矢印Ｘ２方向に移動している。
【００５０】
よって、連結アーム２５はＣ２方向に回転しており、第２のラックアーム３０は矢印Ｘ１方向に移動している。また、第２のラックアーム３０が矢印Ｘ１方向に移動していることにより、半円ギア３４はＤ２方向に回転した状態となっている。更に、揺動アーム４５はＢ２方向に移動しており、よって発電部１０の可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に吸着した状態となっている。
【００５１】
ここで以下の説明においては、操作前状態において回転部材４０の係合アーム部４２Ａが揺動アーム４５の係合壁４８と対向し、回転部材４０の係合突起４３Ａが半円ギア３４の側壁部３６と対向した状態であったものとして説明することとする。
【００５２】
押しボタン４がＡ１方向に操作されると、前記の第１の変換機構部２０は起動する。第１の変換機構部２０を構成する第１のラックアーム２２は、押しボタン４がＡ１方向に操作されることによりＸ１方向に移動する。これにより、連結アーム２５はＣ１方向に回転し、第２のラックアーム３０はＸ２方向に移動し、よって半円ギア３４はＤ１方向に回転する。図７は、半円ギア３４が回動し、側壁部３６が係合突起４３Ａに当接する位置まで移動した状態（初期状態という）を示している。
【００５３】
この初期状態では、揺動アーム４５は移動しておらず、よって図中矢印Ｂ２方向に移動した状態となっている。このため、揺動アーム４５に係合ピン４７を介して接続された可動ヨーク１３も矢印Ｘ２方向に移動した状態であり、よって固定ヨーク１２と吸着した状態となっている。可動ヨーク１３が固定ヨーク１２に吸着することにより、永久磁石１４の磁束は各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、よってこの磁束はコイル１１Ａ，１１Ｂを貫く磁束（以下、錯交磁束いう）となる。
【００５４】
この初期状態から更に押しボタン４がＡ１方向に操作すると、半円ギア３４は更にＤ１方向に回転する。この回転により、半円ギア３４の側壁部３６は、係合突起４３Ａを図７（Ｂ）における下方向に押圧する。これにより、回転部材４０は、矢印Ｅ１方向に回転を行う。
【００５５】
この回転部材４０の回転に伴い、回転部材４０の表面側に形成されていた係合アーム部４２Ａは揺動アーム４５の係合壁４８を押圧し、これにより揺動アーム４５は支軸４６を中心に矢印Ｂ１方向に回転する。よって、発電部１０の可動ヨーク１３は揺動アーム４５の回転により矢印Ｘ１方向に付勢され固定ヨーク１２から離間した状態となる。
【００５６】
可動ヨーク１３が固定ヨーク１２から離間することにより、永久磁石１４の磁束は固定ヨーク１２内で狭いループを形成することになり、コイル１１Ａ，１１Ｂの錯交磁束は急激に低下する。この磁束変化により、コイル１１Ａ，１１Ｂには誘導起電力が発生する。
【００５７】
更に押しボタン４がＡ１方向に操作されると、第１の変換機構部２０により回転部材４０は更にＥ１方向に回転し、係合アーム部４２Ａの先端部は係合壁４８上をＧ方向に摺動していく。そして、半円ギア３４が操作前状態より６０°回転した際、即ち回転部材４０が６０°回転した際、係合アーム部４２Ａはアーム挿入溝４９の形成位置に至る。
【００５８】
前記のように、揺動アーム４５は戻りバネ５０により矢印Ｂ２方向に弾性付勢されている。よって、係合アーム部４２Ａと係合壁４８の係合が解除され、係合アーム部４２Ａがアーム挿入溝４９内に挿入されると、揺動アーム４５は戻りバネ５０の弾性付勢力により急激にＢ２方向に回転し、係合アーム部４２Ａはアーム挿入溝４９内に挿入された状態となる。図８は、係合アーム部４２Ａがアーム挿入溝４９内に挿入した状態（１回目揺動終了状態という）を示している。
【００５９】
また、揺動アーム４５がＢ２方向に回転することにより、揺動アーム４５と連結された可動ヨーク１３はＸ２方向に移動し、可動ヨーク１３は再び固定ヨーク１２に吸着された状態となる。よって永久磁石１４の磁束は、再び各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂは誘導起電力を発生する。
【００６０】
このように押しボタン４が操作され、第１の変換機構部２０により回転部材４０が６０°回転する間に、揺動アーム４５はＢ１，Ｂ２方向に対する揺動を１回行う。そして、この１回の揺動アーム４５の揺動の間に、可動ヨーク１３はＸ１，Ｘ２方向に１往復し、これにより発電部１０は２回の誘導起電力を発生させる。
【００６１】
上記の１回目揺動終了状態となった後、更に押しボタン４をＡ１方向に操作すると、半円ギア３４は１回目揺動終了状態（図８に示す状態）より更にＤ１方向に回転する。これにより、側壁部３６は係合突起４３Ａから離脱し、その代わりに半円ギア３４に形成されているＵ字溝３７Ａが、新たに係合突起４３Ｂと係合する。よって、側壁部３６は係合突起４３Ａから離脱した後も、回転部材４０は半円ギア３４によりＥ１方向への回転を継続する。
【００６２】
このように回転部材４０の回転が継続されると、係合アーム部４２Ａに代わって係合アーム部４２Ｂが揺動アーム４５の係合壁４８と係合しこれを押圧する。これにより、揺動アーム４５は再び支軸４６を中心に矢印Ｂ１方向に回転する。よって、発電部１０の可動ヨーク１３は揺動アーム４５の回転により矢印Ｘ１方向に付勢され固定ヨーク１２から離間した状態となる。これにより、前記と同様にコイル１１Ａ，１１Ｂの錯交磁束は急激に低下し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂには誘導起電力が発生する。
【００６３】
更に押しボタン４がＡ１方向に操作されると、第１の変換機構部２０により回転部材４０は更にＥ１方向に回転し、係合アーム部４２Ｂの先端部は係合壁４８上をＧ方向に摺動していく。そして、半円ギア３４及び回転部材４０が１回目揺動終了状態から６０°回転した際（操作前状態より１２０°回転した際）、係合アーム部４２Ｂはアーム挿入溝４９の形成位置に至る。
【００６４】
そして、係合アーム部４２Ｂと係合壁４８の係合が解除され、係合アーム部４２Ｂがアーム挿入溝４９内に挿入され、揺動アーム４５は戻りバネ５０の弾性付勢力により急激にＢ２方向に回転する。これにより、係合アーム部４２Ｂはアーム挿入溝４９内に挿入された状態となる。図９は、係合アーム部４２Ｂがアーム挿入溝４９内に挿入した状態（２回目揺動終了状態という）を示している。
【００６５】
また、揺動アーム４５がＢ２方向に回転することにより、可動ヨーク１３はＸ２方向に移動し、可動ヨーク１３は再び固定ヨーク１２に吸着された状態となる。よって永久磁石１４の磁束は、再び各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂは誘導起電力を発生する。
【００６６】
上記の２回目揺動終了状態となった後、更に押しボタン４をＡ１方向に操作すると、半円ギア３４は２回目揺動終了状態（図９に示す状態）より更にＤ１方向に回転する。これにより、Ｕ字溝３７Ａは係合突起４３Ｂから離脱し、その代わりに半円ギア３４のＵ字溝３７Ｂが新たに係合突起４３Ｃと係合し、よって回転部材４０のＥ１方向への回転は継続される。
【００６７】
このように回転部材４０の回転が継続されると、係合アーム部４２Ｂに代わって係合アーム部４２Ｃが揺動アーム４５の係合壁４８と係合しこれを押圧する。これにより、揺動アーム４５は再び支軸４６を中心に矢印Ｂ１方向に回転し、よって発電部１０の可動ヨーク１３は矢印Ｘ１方向に付勢され固定ヨーク１２から離間した状態となる。これにより、前記と同様にコイル１１Ａ，１１Ｂの錯交磁束は急激に低下し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂには誘導起電力が発生する。
【００６８】
更に押しボタン４がＡ１方向に操作されると、第１の変換機構部２０により回転部材４０は更にＥ１方向に回転し、係合アーム部４２Ｃの先端部は係合壁４８上をＧ方向に摺動していく。そして、半円ギア３４及び回転部材４０が２回目揺動終了状態から６０°回転した際（操作前状態より１８０°回転した際）、係合アーム部４２Ｃはアーム挿入溝４９の形成位置に至る。
【００６９】
そして、係合アーム部４２Ｃと係合壁４８の係合が解除され、係合アーム部４２Ｃがアーム挿入溝４９内に挿入され、揺動アーム４５は戻りバネ５０の弾性付勢力により急激にＢ２方向に回転する。これにより、係合アーム部４２Ｃはアーム挿入溝４９内に挿入された状態となる。図１０は、係合アーム部４２Ｃがアーム挿入溝４９内に挿入した状態（３回目揺動終了状態という）を示している。
【００７０】
また、揺動アーム４５がＢ２方向に回転することにより、可動ヨーク１３はＸ２方向に移動し、可動ヨーク１３は再び固定ヨーク１２に吸着された状態となる。よって永久磁石１４の磁束は、再び各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂは誘導起電力を発生する。
【００７１】
本実施形態に係る無線スイッチ１は、１回の押しボタン４のＡ１方向への操作により、回転部材４０が第１の変換機構部２０により１８０°回転するよう構成されている。また、回転部材４０が１８０°の回転する間に、回転部材４０の表面側に形成された６個の係合突起４３Ａ〜４３Ｆの内、３個の係合突起４３Ａ〜４３Ｃが揺動アーム４５と係合して押圧及び押圧解除することにより、揺動アーム４５が３回揺動するよう構成されている。
【００７２】
前記のように、揺動アーム４５の１回の揺動により、可動ヨーク１３もＸ１，Ｘ２方向に１往復し、これにより発電部１０は１回の誘導起電力を発生させる。従って、本実施形態に係る無線スイッチ１では、押しボタン４の１回の操作により発電部１０は３回の誘導起電力を発生させることになり、押しボタン４の１回の操作で高電力の発電を行うことができる。
【００７３】
次に、押しボタン４のＡ１方向への押圧操作が終了した後、押しボタン４を元の位置に戻す変換機構６の動作（復帰動作）について説明する。
【００７４】
前記したように、第１のラックアーム２２にはコイルスプリング２９が取り付けられており、このコイルスプリング２９は第１のラックアーム２２を常に矢印Ｘ２方向に弾性付勢している。よって、押しボタン４の操作を解除すると、コイルスプリング２９により第１のラックアーム２２はＸ２方向へ移動する。
【００７５】
よって、第１の変換機構部２０では連結アーム２５がＣ２方向に回転し、これに伴い第２のラックアーム３０がＸ１方向に移動する。前記のように第２のラックアーム３０のラック部３１は半円ギア３４のギア部３５と噛合しているため、第２のラックアーム３０がＸ１方向に移動することにより、半円ギア３４は矢印Ｄ２方向に回転する。
【００７６】
ここで、回転部材４０はケース２に設けられたトーションバネ５２に接続されており、このトーションバネ５２の弾性力により常に矢印Ｅ１方向に弾性付勢されている。従って、図１０に示す３回目揺動終了状態から半円ギア３４がＤ２方向に回転しても、Ｕ字溝３７Ｂに係合突起４３Ｃは一瞬係合しても係合突起４３Ｃから直ぐに離脱してしまい、係合突起４３Ｃは移動することはない。
【００７７】
更に第１のラックアーム２２がＸ２方向に移動し、係合突起４３ＣとＵ字溝３７Ａが対向する位置まで半円ギア３４が回転しても、上記と同様にＵ字溝３７Ａに係合突起４３Ｃは一瞬係合しても直ぐに係合突起４３Ｃから離脱してしまい、係合突起４３Ｃは移動することはない。即ち、本実施形態に係る変換機構６は、第１の変換機構部２０が３回目揺動終了状態から操作前状態に戻る際、第１の変換機構部２０を構成する第１のラックアーム２２，連結アーム２５，第２のラックアーム３０，及び半円ギア３４は操作前状態に向け移動するが、回転部材４０は回転することなく３回目揺動終了状態を維持する。
【００７８】
よって、次に押しボタン４が押圧操作された場合、半円ギア３４の側壁部３６は係合突起４３Ｄと係合することにより回転部材４０を回転させる。また、揺動アーム４５の揺動に際しては、係合アーム部４２Ｄが最初に揺動アーム４５の係合壁４８と係合し、これを押圧することとなる。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【００８０】
例えば、上記した実施形態では発電装置を無線スイッチに適用した例を示したが、本発明に係る発電装置の適用はこれに限定されるものではなく、いわゆるバッテリーレス化を行いたい各種電気機器及び電子機器に適用が可能なものである。
【００８１】
また、上記した実施形態では、押しボタンの１回の操作で揺動アームが３回揺動する構成としたが、回転部材に形成する係合突起の間隔を適宜設定することにより、押しボタンの１回の操作による揺動回数は適宜設定が可能なものである。
【符号の説明】
【００８２】
１ 無線スイッチ
２ ケース
４ 押しボタン
６ 変換機構
１０ 発電部
１１Ａ，１１Ｂ コイル
１２ 固定ヨーク
１３ 可動ヨーク
１４ 永久磁石
２０ 第１の変換機構部
２１ 第２の変換機構部
２２ 第１のラックアーム
２４ ラック部
２５ 連結アーム
２６ ピニオン部
３０ 第２のラックアーム
３１ ラック部
３４ 半円ギア
３５ ギア部
３６ 側壁部
３７Ａ，３７Ｂ Ｕ字溝
４０ 回転部材
４２Ａ〜４２Ｆ 係合アーム部
４３Ａ〜４３Ｆ 係合突起
４５ 揺動アーム
４６ 支軸
４７ 係合ピン
４８ 係合壁
４９ アーム挿入溝
５０ 戻りバネ
５２ トーションバネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電装置に係り、特に電磁誘導により発電を行う発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に広く開放されている2.4GHz帯の電波周波数帯を利用して、種々のワイヤレスの電子機器が提供されている。そのなかの一つとして、無線スイッチが知られている。この無線スイッチは、例えば壁等に配設され照明器具のＯＮ／ＯＦＦを行うのに使用される。
【０００３】
このような無線スイッチでは、その電源として乾電池や屋内100V電源を用いることが考えられるが、乾電池を用いた場合にはその交換が面倒であり、また屋内電源を用いる場合には無線スイッチの配設位置が固定されてしまい移動させることがでず、何れの場合も使用性が悪い。このため、無線スイッチ内に発電装置を設け、無線スイッチの使用性を向上させることが提案されている。
【０００４】
従来、このような小型電子機器に搭載される発電装置としては、特許文献１に示されるようなコイルの内部で円盤状の磁石を回転させることよりコイルを貫く磁束を変化させ、これにより発電を行う発電装置が知られている。また他の発電装置としては、特許文献２に示されるように、平面コイルに対して磁石が相対的に移動するよう構成し、磁石の移動により平面コイルを貫く磁束を変化させ、これにより発電を行う発電装置があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０２４１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１５９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイルの内部で環状の磁石を回転させる構造の発電装置は、円盤状の磁石の外部にコイルを配設する必要があるため、磁石が所定の回転速度となるまでは起電力が弱く、発電の立ち上がり時間が長くなるという問題点もあった。
【０００７】
一方、平面コイルに対して磁石を移動させる構造の発電装置では、装置内に比較的形状が大きい磁石を移動させる必要があり、効率の良い発電を行うことができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、効率の高い発電を行いうる発電装置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】
【０００９】
上記の課題は、第１の観点からは、
発電時に操作される操作部（４）と、
可動部（１３）を往復移動させることにより発電を行う発電部（１０）と、
操作時における前記操作部（４）の移動を前記可動部（１３）の往復移動に変換する変換機構（６）とを有し、
前記変換機構（６）は、前記操作部（４）の１回の操作により、前記可動部（１３）を複数回往復移動させる構成としたことを特徴とする発電装置により解決することができる。
【００１０】
尚、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
開示の発電装置は、１回の操作部の操作により発電部で可動部を複数回往復移動できるため複数回の発電を行えるため、１回の操作で１回の発電しかできない構成に比べて発電量を増加させることができる。
装置の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチの平面図であり、揺動アームがＢ２方向に揺動した状態を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチの平面図であり、揺動アームがＢ１方向に揺動した状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチの斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である発電装置の変換機構を平面視した斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態である発電装置の変換機構を背面視した斜視図である。
【図６】図６は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その１）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図７】図７は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その２）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図８】図８は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その３）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図９】図９は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その４）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【図１０】図１０は本発明の一実施形態である発電装置の動作を説明するための図（その５）であり、（Ａ）は変換機構の平面図、（Ｂ）は変換機構の底面図、（Ｃ）は無線スイッチの回転部材及び揺動アームを取り外した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１４】
図１乃至図５は本発明の一実施形態である発電装置を適用した無線スイッチ１を示している。図１及び図２は無線スイッチ１のカバーを取り除いた状態の平面図であり、図３は無線スイッチ１のカバーを取り除いた状態の斜視図であり、図４はケース２を取り除いた状態を平面視した斜視図であり、図５はケース２を取り除いた状態を底面視した斜視図である。
【００１５】
無線スイッチ１は、内部に発電装置及び高周波通信装置（図示せず）を設けている。発電装置は押しボタン４が操作されることにより発電を行い、高周波通信装置はこの発電された電力により駆動する。この高周波通信装置は、駆動することにより無線スイッチ１により操作される電気機器（例えば、照明機器等）に向け2.4GHz帯の電波を送信し、これにより当該電気機器はＯＮ／ＯＦＦ処理が行われる。
【００１６】
無線スイッチ１に設けられる発電装置は、大略すると押しボタン４、変換機構６、及び発電部１０等を有している。押しボタン４は発電時に操作さる操作部となるものであり、ケース２に図中矢印Ａ１，Ａ２方向（図３参照）に移動可能な構成とされている。
【００１７】
発電部１０は、コイル１１Ａ，１１Ｂ、ヨーク、及び永久磁石１４等を有している。コイル１１Ａ，１１Ｂは、樹脂製のボビン１５に巻回されている。このコイル１１Ａ，１１Ｂは直列に接続されており、その両端部は端子１６に接続されている。よって、後述するようにコイル１１Ａ，１１Ｂで発生した誘導起電力は、端子１６から取り出される。
【００１８】
ヨークは、軟磁性体（例えば、鉄）により形成されている。本実施形態では、ヨークを固定ヨーク１２と可動ヨーク１３に分離した構成としている。よって、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に対して図３の矢印Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能な構成となっている。即ち、可動ヨーク１３は、固定ヨーク１２に対して一軸方向にのみ往復移動する構成となっている。
【００１９】
また、固定ヨーク１２のボビン１５から露出した部分には、界磁用の永久磁石１４が設けられている。この永久磁石１４は、単極着磁されたものが用いられる。この永久磁石１４は、固定ヨーク１２と磁気的に接続している。
【００２０】
上記構成において、可動ヨーク１３が矢印Ｘ１方向に移動すると、固定ヨーク１２と可動ヨーク１３との間には空気層（エア・ギャップ）が形成される。よって、各ヨーク１２，１３は、磁気的に分離された状態となる（以下、この状態を分離状態という）。
【００２１】
これに対し、可動ヨーク１３が矢印Ｘ２方向に移動すると、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に当接し、各ヨーク１２，１３は磁気的に接続される。この際、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に設けられた永久磁石１４の磁力により吸着された状態となる（以下、この状態を吸着状態という）。この吸着状態では、固定ヨーク１２と可動ヨーク１３は磁気的に接続された状態となり、永久磁石１４からの磁束は可動ヨーク１３にも流れる構成となる。
【００２２】
ここで、発電部１０の発電原理について説明する。
【００２３】
発電部１０は、電磁誘導を用いて発電を行う構成とされている。いま、誘導起電圧[V]をe(t)、コイル巻回数[turns]をＮ、磁束[Wb]をφ(t)、可動ヨーク１３の移動量[m]をx(t)とすると、e(t)＝−Ｎ（dφ／dt）＝−Ｎ×（dφ／dx(t)）×（dx(t)／dt）となる。よってこの式より、可動ヨーク１３の位置による磁束数の変化と、可動ヨーク１３の移動速度に比例して誘導起電圧e(t)が発生することがわかる。
【００２４】
吸着状態では、可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に吸着されているため、永久磁石１４の磁束は各ヨーク１２，１３内で閉磁路を形成する。このため、コイル１１Ａ，１１Ｂを貫く磁束（以下、錯交磁束という）の数は多くなる。
【００２５】
これに対し、可動ヨーク１３をＸ１方向に移動させて分離状態にすると、固定ヨーク１２から可動ヨーク１３に磁束が進入しなくなり、よって永久磁石１４の近傍位置に磁束のループが形成される。よって、分離状態においては、コイル１１Ａ，１１Ｂに対する錯交磁束数は急激に減少する。
【００２６】
このように、吸着状態と分離状態でコイル１１Ａ，１１Ｂを貫く錯交磁界が短時間に急激に変化するため、コイル１１Ａ，１１Ｂに電磁誘導による誘導起電力を発生させることができる。上記の原理に基づき、発電部１０は発電を行う。
【００２７】
尚、固定ヨーク１２のボビン１５から露出した部分にはケース２と固定するための固定用孔１２ａが形成されると共に、可動ヨーク１３のボビン１５から露出した部分には後述する揺動アーム４５と連結するための連結用孔１３ａ（図５参照）が形成されている。
【００２８】
次に、変換機構６について説明する。変換機構６は、操作時における押しボタン４の移動を発電部１０を構成する可動ヨーク１３の往復移動に変換する機能を奏するものである。この変換機構６は、大略すると第１の変換機構部２０と第２の変換機構部２１とにより構成されている。
【００２９】
この変換機構６の基本動作としては、操作時における押しボタン４のＡ１方向の変位を第１の変換機構部２０により回転部材４０の回転（矢印Ｅ１，Ｅ２方向の回転）に変換すると共に、回転部材４０の回転を第２の変換機構部２１により揺動アーム４５の揺動（矢印Ｂ１，Ｂ２方向の揺動）に変換する。揺動アーム４５には、発電部１０の可動ヨーク１３が連結されており、揺動アーム４５がＢ１，Ｂ２方向に揺動することにより可動ヨーク１３は矢印Ｘ１，Ｘ２方向に往復移動し、これにより発電部１０において発電が行われる。
【００３０】
以下、第１及び第２の変換機構部２０，２１の構成について説明する。
【００３１】
第１の変換機構部２０は、第１のラックアーム２２、連結アーム２５、第２のラックアーム３０、及び半円ギア３４等を有している（図５参照）。第１のラックアーム２２は、ケース２の略中央位置において、矢印Ｘ１，Ｘ２方向に延在している。この第１のラックアーム２２のＸ２方向端部は、押しボタン４と係合するボタン係合部２３が形成されている（図４参照）。よって、押しボタン４を矢印Ａ１方向に操作することにより、第１のラックアーム２２は矢印Ｘ１方向に移動する。
【００３２】
また、第１のラックアーム２２のＸ１方向端部と、ケース２の内壁との間にはコイルスプリング２９が設けられている。このコイルスプリング２９は、第１のラックアーム２２を矢印Ｘ２方向に弾性付勢している。更に第１のラックアーム２２のボタン係合部２３に近い位置には、ラック部２４が形成されている。
【００３３】
連結アーム２５は、支軸２７を中心して図中矢印Ｃ１，Ｃ２方向に回転可能な構成とされている。この連結アーム２５の第１のラックアーム２２に近接する一端部には、ピニオン部２６が形成されている。このピニオン部２６は、第１のラックアーム２２に設けられたラック部２４と噛合している。
【００３４】
また、連結アーム２５の他端部は、係合ピン２８を介して第２のラックアーム３０と連結されている。よって、連結アーム２５がＣ１方向に回転すると第２のラックアーム３０はＸ２方向に移動し、連結アーム２５がＣ２方向に回転すると第２のラックアーム３０はＸ１方向に移動する。この第２のラックアーム３０は、ラック部３１が形成されている。このラック部３１は、半円ギア３４に設けられたギア部３５と係合している（図６（Ｃ）参照）。
【００３５】
半円ギア３４は、支軸３８を中心に図中矢印Ｄ１，Ｄ２方向に回転可能な構成とされている。よって、第２のラックアーム３０がＸ１方向に移動すると半円ギア３４は矢印Ｄ２方向に回転し、第２のラックアーム３０がＸ２方向に移動すると半円ギア３４は矢印Ｄ１方向に回転する。また、半円ギア３４は、半円部分にＵ字溝３７Ａ，３７Ｂが形成されている。この側壁部３６とＵ字溝３７Ａとの離間距離は例えば約５５°〜６０°とされており、またＵ字溝３７Ａ，３７Ｂ間の離間距離も例えば約５５°°〜６０°とされている（これらの離間曲は、半円ギア３４の大きさ等により異なる）。
【００３６】
ここで、回転部材４０について説明する。回転部材４０は、支軸４１を中心として矢印Ｅ１，Ｅ２方向に回転自在な構成とされている。しかしながら、回転部材４０にはトーションバネ５２が接続されており、このトーションバネ５２は回転部材４０を常に矢印Ｅ１方向に回転付勢している。
【００３７】
この回転部材４０の表面側には、支軸４１から外側に向け放射状に延出した６本の係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆが突出するよう形成されている（図３参照）。この６本の係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆは、等間隔に形成されている。即ち、各係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆの隣接するアーム部間の間隔は６０°とされている。
【００３８】
また、回転部材４０の裏面側には、６本の係合突起４３Ａ〜４３Ｆが設けられている（図５参照）。この係合突起４３Ａ〜４３Ｆはピン状に突出形成されたものであり、等間隔に形成されている。即ち、各係合突起４３Ａ〜４３Ｆの隣接する係合突起間の間隔は６０°とされている。
【００３９】
この係合突起４３Ａ〜４３Ｆは、前記した半円ギア３４に形成された側壁部３６及びＵ字溝３７Ａ，３７Ｂと係合するよう構成されている。よって、半円ギア３４の回転は回転部材４０に伝達され、これにより回転部材４０は回転する（回転部材４０の具体的な動作については後に詳述する）。
【００４０】
次に、第２の変換機構部２１の構成について説明する。
【００４１】
第２の変換機構部２１は、回転部材４０の表面側に形成された係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆと、揺動アーム４５に形成された係合壁４８及びアーム挿入溝４９等により構成されている。
【００４２】
揺動アーム４５は、支軸４６を中心に図中矢印Ｂ１，Ｂ２方向に揺動可能な構成とされている。揺動アーム４５の支軸４６の近傍位置には係合ピン４７が設けられており、この係合ピン４７は前記した発電部１０の可動ヨーク１３に形成された連結用孔１３ａと連結されている。よって、前記のように揺動アーム４５がＢ１，Ｂ２方向に揺動することにより可動ヨーク１３は矢印Ｘ１，Ｘ２方向に往復移動し、これにより発電部１０において発電が行われる。
【００４３】
係合壁４８は、揺動アーム４５の上端部（支軸４６から離間した端部）に形成されている。この係合壁４８は、回転部材４０の回転に伴い、回転部材４０の表面側に形成された係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆと係合するよう構成されている。よって、回転部材４０が矢印Ｅ１方向に回転すると、係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆの何れか（ここでは、係合アーム部４２Ａとする）が係合壁４８に当接する。図１は、係合アーム部４２Ａが係合壁４８に当接した状態を示している。
【００４４】
その後、更に回転部材４０が矢印Ｅ１方向に回転すると、係合アーム部４２Ａの先端部は係合壁４８を押圧しつつこの係合壁４８に沿って図１に矢印Ｇで示す方向に摺動する。この押圧力により、揺動アーム４５は矢印Ｂ１方向に回転する。図２は、係合アーム部４２Ａが係合壁４８の矢印Ｇ方向端部まで摺動した状態を示している。
【００４５】
アーム挿入溝４９は揺動アーム４５の裏面側に形成されており、係合壁４８の矢印Ｇ方向端部から形成されている。図８（Ａ）に破線で示すのは、このアーム挿入溝４９の形成領域である。同図に示すように、アーム挿入溝４９内には６個の係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆの内、少なくとも２個を収納できる広さを有している。
【００４６】
よって、図２に示す状態から更に回転部材４０がＥ１方向に回転すると、係合アーム部４２Ａは係合壁４８から離脱し、図８（Ａ）に示すようにアーム挿入溝４９内に侵入する。また、揺動アーム４５には戻りバネ５０が接続されており、揺動アーム４５はこの戻りバネ５０により常に矢印Ｂ２方向に弾性付勢されている。
【００４７】
よって、係合アーム部４２Ａにより矢印Ｂ１方向に移動されていた揺動アーム４５は、矢印Ｂ２方向に移動し再び図１に示すのと同じ位置に戻る。この動作を各係合アーム部４２Ａ〜４２Ｆに対して行うことにより揺動アーム４５は揺動を行うこととなり、これに伴い可動ヨーク１３はＸ１，Ｘ２方向に往復移動を行う。
【００４８】
次に、図６乃至図１０を用いて、上記構成とされた無線スイッチ１における発電動作について説明する。
【００４９】
図６は、押しボタン４が操作されていない状態（操作前状態という）を示している。この操作前状態では、押しボタン４はＡ２方向に移動した位置にあり、第１のラックアーム２２はコイルスプリング２９の弾性付勢力により矢印Ｘ２方向に移動している。
【００５０】
よって、連結アーム２５はＣ２方向に回転しており、第２のラックアーム３０は矢印Ｘ１方向に移動している。また、第２のラックアーム３０が矢印Ｘ１方向に移動していることにより、半円ギア３４はＤ２方向に回転した状態となっている。更に、揺動アーム４５はＢ２方向に移動しており、よって発電部１０の可動ヨーク１３は固定ヨーク１２に吸着した状態となっている。
【００５１】
ここで以下の説明においては、操作前状態において回転部材４０の係合アーム部４２Ａが揺動アーム４５の係合壁４８と対向し、回転部材４０の係合突起４３Ａが半円ギア３４の側壁部３６と対向した状態であったものとして説明することとする。
【００５２】
押しボタン４がＡ１方向に操作されると、前記の第１の変換機構部２０は起動する。第１の変換機構部２０を構成する第１のラックアーム２２は、押しボタン４がＡ１方向に操作されることによりＸ１方向に移動する。これにより、連結アーム２５はＣ１方向に回転し、第２のラックアーム３０はＸ２方向に移動し、よって半円ギア３４はＤ１方向に回転する。図７は、半円ギア３４が回動し、側壁部３６が係合突起４３Ａに当接する位置まで移動した状態（初期状態という）を示している。
【００５３】
この初期状態では、揺動アーム４５は移動しておらず、よって図中矢印Ｂ２方向に移動した状態となっている。このため、揺動アーム４５に係合ピン４７を介して接続された可動ヨーク１３も矢印Ｘ２方向に移動した状態であり、よって固定ヨーク１２と吸着した状態となっている。可動ヨーク１３が固定ヨーク１２に吸着することにより、永久磁石１４の磁束は各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、よってこの磁束はコイル１１Ａ，１１Ｂを貫く磁束（以下、錯交磁束いう）となる。
【００５４】
この初期状態から更に押しボタン４がＡ１方向に操作すると、半円ギア３４は更にＤ１方向に回転する。この回転により、半円ギア３４の側壁部３６は、係合突起４３Ａを図７（Ｂ）における下方向に押圧する。これにより、回転部材４０は、矢印Ｅ１方向に回転を行う。
【００５５】
この回転部材４０の回転に伴い、回転部材４０の表面側に形成されていた係合アーム部４２Ａは揺動アーム４５の係合壁４８を押圧し、これにより揺動アーム４５は支軸４６を中心に矢印Ｂ１方向に回転する。よって、発電部１０の可動ヨーク１３は揺動アーム４５の回転により矢印Ｘ１方向に付勢され固定ヨーク１２から離間した状態となる。
【００５６】
可動ヨーク１３が固定ヨーク１２から離間することにより、永久磁石１４の磁束は固定ヨーク１２内で狭いループを形成することになり、コイル１１Ａ，１１Ｂの錯交磁束は急激に低下する。この磁束変化により、コイル１１Ａ，１１Ｂには誘導起電力が発生する。
【００５７】
更に押しボタン４がＡ１方向に操作されると、第１の変換機構部２０により回転部材４０は更にＥ１方向に回転し、係合アーム部４２Ａの先端部は係合壁４８上をＧ方向に摺動していく。そして、半円ギア３４が操作前状態より６０°回転した際、即ち回転部材４０が６０°回転した際、係合アーム部４２Ａはアーム挿入溝４９の形成位置に至る。
【００５８】
前記のように、揺動アーム４５は戻りバネ５０により矢印Ｂ２方向に弾性付勢されている。よって、係合アーム部４２Ａと係合壁４８の係合が解除され、係合アーム部４２Ａがアーム挿入溝４９内に挿入されると、揺動アーム４５は戻りバネ５０の弾性付勢力により急激にＢ２方向に回転し、係合アーム部４２Ａはアーム挿入溝４９内に挿入された状態となる。図８は、係合アーム部４２Ａがアーム挿入溝４９内に挿入した状態（１回目揺動終了状態という）を示している。
【００５９】
また、揺動アーム４５がＢ２方向に回転することにより、揺動アーム４５と連結された可動ヨーク１３はＸ２方向に移動し、可動ヨーク１３は再び固定ヨーク１２に吸着された状態となる。よって永久磁石１４の磁束は、再び各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂは誘導起電力を発生する。
【００６０】
このように押しボタン４が操作され、第１の変換機構部２０により回転部材４０が６０°回転する間に、揺動アーム４５はＢ１，Ｂ２方向に対する揺動を１回行う。そして、この１回の揺動アーム４５の揺動の間に、可動ヨーク１３はＸ１，Ｘ２方向に１往復し、これにより発電部１０は２回の誘導起電力を発生させる。
【００６１】
上記の１回目揺動終了状態となった後、更に押しボタン４をＡ１方向に操作すると、半円ギア３４は１回目揺動終了状態（図８に示す状態）より更にＤ１方向に回転する。これにより、側壁部３６は係合突起４３Ａから離脱し、その代わりに半円ギア３４に形成されているＵ字溝３７Ａが、新たに係合突起４３Ｂと係合する。よって、側壁部３６は係合突起４３Ａから離脱した後も、回転部材４０は半円ギア３４によりＥ１方向への回転を継続する。
【００６２】
このように回転部材４０の回転が継続されると、係合アーム部４２Ａに代わって係合アーム部４２Ｂが揺動アーム４５の係合壁４８と係合しこれを押圧する。これにより、揺動アーム４５は再び支軸４６を中心に矢印Ｂ１方向に回転する。よって、発電部１０の可動ヨーク１３は揺動アーム４５の回転により矢印Ｘ１方向に付勢され固定ヨーク１２から離間した状態となる。これにより、前記と同様にコイル１１Ａ，１１Ｂの錯交磁束は急激に低下し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂには誘導起電力が発生する。
【００６３】
更に押しボタン４がＡ１方向に操作されると、第１の変換機構部２０により回転部材４０は更にＥ１方向に回転し、係合アーム部４２Ｂの先端部は係合壁４８上をＧ方向に摺動していく。そして、半円ギア３４及び回転部材４０が１回目揺動終了状態から６０°回転した際（操作前状態より１２０°回転した際）、係合アーム部４２Ｂはアーム挿入溝４９の形成位置に至る。
【００６４】
そして、係合アーム部４２Ｂと係合壁４８の係合が解除され、係合アーム部４２Ｂがアーム挿入溝４９内に挿入され、揺動アーム４５は戻りバネ５０の弾性付勢力により急激にＢ２方向に回転する。これにより、係合アーム部４２Ｂはアーム挿入溝４９内に挿入された状態となる。図９は、係合アーム部４２Ｂがアーム挿入溝４９内に挿入した状態（２回目揺動終了状態という）を示している。
【００６５】
また、揺動アーム４５がＢ２方向に回転することにより、可動ヨーク１３はＸ２方向に移動し、可動ヨーク１３は再び固定ヨーク１２に吸着された状態となる。よって永久磁石１４の磁束は、再び各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂは誘導起電力を発生する。
【００６６】
上記の２回目揺動終了状態となった後、更に押しボタン４をＡ１方向に操作すると、半円ギア３４は２回目揺動終了状態（図９に示す状態）より更にＤ１方向に回転する。これにより、Ｕ字溝３７Ａは係合突起４３Ｂから離脱し、その代わりに半円ギア３４のＵ字溝３７Ｂが新たに係合突起４３Ｃと係合し、よって回転部材４０のＥ１方向への回転は継続される。
【００６７】
このように回転部材４０の回転が継続されると、係合アーム部４２Ｂに代わって係合アーム部４２Ｃが揺動アーム４５の係合壁４８と係合しこれを押圧する。これにより、揺動アーム４５は再び支軸４６を中心に矢印Ｂ１方向に回転し、よって発電部１０の可動ヨーク１３は矢印Ｘ１方向に付勢され固定ヨーク１２から離間した状態となる。これにより、前記と同様にコイル１１Ａ，１１Ｂの錯交磁束は急激に低下し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂには誘導起電力が発生する。
【００６８】
更に押しボタン４がＡ１方向に操作されると、第１の変換機構部２０により回転部材４０は更にＥ１方向に回転し、係合アーム部４２Ｃの先端部は係合壁４８上をＧ方向に摺動していく。そして、半円ギア３４及び回転部材４０が２回目揺動終了状態から６０°回転した際（操作前状態より１８０°回転した際）、係合アーム部４２Ｃはアーム挿入溝４９の形成位置に至る。
【００６９】
そして、係合アーム部４２Ｃと係合壁４８の係合が解除され、係合アーム部４２Ｃがアーム挿入溝４９内に挿入され、揺動アーム４５は戻りバネ５０の弾性付勢力により急激にＢ２方向に回転する。これにより、係合アーム部４２Ｃはアーム挿入溝４９内に挿入された状態となる。図１０は、係合アーム部４２Ｃがアーム挿入溝４９内に挿入した状態（３回目揺動終了状態という）を示している。
【００７０】
また、揺動アーム４５がＢ２方向に回転することにより、可動ヨーク１３はＸ２方向に移動し、可動ヨーク１３は再び固定ヨーク１２に吸着された状態となる。よって永久磁石１４の磁束は、再び各ヨーク１２，１３を通るループを形成し、この磁束変化によりコイル１１Ａ，１１Ｂは誘導起電力を発生する。
【００７１】
本実施形態に係る無線スイッチ１は、１回の押しボタン４のＡ１方向への操作により、回転部材４０が第１の変換機構部２０により１８０°回転するよう構成されている。また、回転部材４０が１８０°の回転する間に、回転部材４０の表面側に形成された６個の係合突起４３Ａ〜４３Ｆの内、３個の係合突起４３Ａ〜４３Ｃが揺動アーム４５と係合して押圧及び押圧解除することにより、揺動アーム４５が３回揺動するよう構成されている。
【００７２】
前記のように、揺動アーム４５の１回の揺動により、可動ヨーク１３もＸ１，Ｘ２方向に１往復し、これにより発電部１０は１回の誘導起電力を発生させる。従って、本実施形態に係る無線スイッチ１では、押しボタン４の１回の操作により発電部１０は３回の誘導起電力を発生させることになり、押しボタン４の１回の操作で高電力の発電を行うことができる。
【００７３】
次に、押しボタン４のＡ１方向への押圧操作が終了した後、押しボタン４を元の位置に戻す変換機構６の動作（復帰動作）について説明する。
【００７４】
前記したように、第１のラックアーム２２にはコイルスプリング２９が取り付けられており、このコイルスプリング２９は第１のラックアーム２２を常に矢印Ｘ２方向に弾性付勢している。よって、押しボタン４の操作を解除すると、コイルスプリング２９により第１のラックアーム２２はＸ２方向へ移動する。
【００７５】
よって、第１の変換機構部２０では連結アーム２５がＣ２方向に回転し、これに伴い第２のラックアーム３０がＸ１方向に移動する。前記のように第２のラックアーム３０のラック部３１は半円ギア３４のギア部３５と噛合しているため、第２のラックアーム３０がＸ１方向に移動することにより、半円ギア３４は矢印Ｄ２方向に回転する。
【００７６】
ここで、回転部材４０はケース２に設けられたトーションバネ５２に接続されており、このトーションバネ５２の弾性力により常に矢印Ｅ１方向に弾性付勢されている。従って、図１０に示す３回目揺動終了状態から半円ギア３４がＤ２方向に回転しても、Ｕ字溝３７Ｂに係合突起４３Ｃは一瞬係合しても係合突起４３Ｃから直ぐに離脱してしまい、係合突起４３Ｃは移動することはない。
【００７７】
更に第１のラックアーム２２がＸ２方向に移動し、係合突起４３ＣとＵ字溝３７Ａが対向する位置まで半円ギア３４が回転しても、上記と同様にＵ字溝３７Ａに係合突起４３Ｃは一瞬係合しても直ぐに係合突起４３Ｃから離脱してしまい、係合突起４３Ｃは移動することはない。即ち、本実施形態に係る変換機構６は、第１の変換機構部２０が３回目揺動終了状態から操作前状態に戻る際、第１の変換機構部２０を構成する第１のラックアーム２２，連結アーム２５，第２のラックアーム３０，及び半円ギア３４は操作前状態に向け移動するが、回転部材４０は回転することなく３回目揺動終了状態を維持する。
【００７８】
よって、次に押しボタン４が押圧操作された場合、半円ギア３４の側壁部３６は係合突起４３Ｄと係合することにより回転部材４０を回転させる。また、揺動アーム４５の揺動に際しては、係合アーム部４２Ｄが最初に揺動アーム４５の係合壁４８と係合し、これを押圧することとなる。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【００８０】
例えば、上記した実施形態では発電装置を無線スイッチに適用した例を示したが、本発明に係る発電装置の適用はこれに限定されるものではなく、いわゆるバッテリーレス化を行いたい各種電気機器及び電子機器に適用が可能なものである。
【００８１】
また、上記した実施形態では、押しボタンの１回の操作で揺動アームが３回揺動する構成としたが、回転部材に形成する係合突起の間隔を適宜設定することにより、押しボタンの１回の操作による揺動回数は適宜設定が可能なものである。
【符号の説明】
【００８２】
１ 無線スイッチ
２ ケース
４ 押しボタン
６ 変換機構
１０ 発電部
１１Ａ，１１Ｂ コイル
１２ 固定ヨーク
１３ 可動ヨーク
１４ 永久磁石
２０ 第１の変換機構部
２１ 第２の変換機構部
２２ 第１のラックアーム
２４ ラック部
２５ 連結アーム
２６ ピニオン部
３０ 第２のラックアーム
３１ ラック部
３４ 半円ギア
３５ ギア部
３６ 側壁部
３７Ａ，３７Ｂ Ｕ字溝
４０ 回転部材
４２Ａ〜４２Ｆ 係合アーム部
４３Ａ〜４３Ｆ 係合突起
４５ 揺動アーム
４６ 支軸
４７ 係合ピン
４８ 係合壁
４９ アーム挿入溝
５０ 戻りバネ
５２ トーションバネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電時に操作される操作部と、
可動部を往復移動させることにより発電を行う発電部と、
操作時における前記操作部の移動を前記可動部の往復移動に変換する変換機構とを有し、
前記変換機構は、前記操作部の１回の操作により、前記可動部を複数回往復移動させる構成としたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記変換機構は、
操作時における前記操作部の変位を回転部材の回転に変換する第１の変換機構部と、
前記可動部に接続された揺動アームを有し、前記回転部材の回転を前記揺動アームの揺動に変換することにより、前記可動部を往復移動させる第２の変換機構とを有することを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記回転部材の前記操作部の１回に操作による回転範囲内に、前記揺動アームと係合する複数の係合部を設け、
該係合部が前記揺動アームと係合することにより前記揺動アームを揺動付勢する構成とした請求項２記載の発電装置。
【請求項４】
前記変換機構は、
前記操作時に変位した前記操作部を操作前の位置に戻す戻し機構を有する請求項１乃至３記載の発電装置。
【請求項１】
発電時に操作される操作部と、
可動部を往復移動させることにより発電を行う発電部と、
操作時における前記操作部の移動を前記可動部の往復移動に変換する変換機構とを有し、
前記変換機構は、前記操作部の１回の操作により、前記可動部を複数回往復移動させる構成としたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記変換機構は、
操作時における前記操作部の変位を回転部材の回転に変換する第１の変換機構部と、
前記可動部に接続された揺動アームを有し、前記回転部材の回転を前記揺動アームの揺動に変換することにより、前記可動部を往復移動させる第２の変換機構とを有することを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記回転部材の前記操作部の１回に操作による回転範囲内に、前記揺動アームと係合する複数の係合部を設け、
該係合部が前記揺動アームと係合することにより前記揺動アームを揺動付勢する構成とした請求項２記載の発電装置。
【請求項４】
前記変換機構は、
前記操作時に変位した前記操作部を操作前の位置に戻す戻し機構を有する請求項１乃至３記載の発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２８３９７０（Ｐ２０１０−２８３９７０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４５０４（Ｐ２００９−１３４５０４）
【出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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