(57)【要約】【課題】エネルギ変換効率の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供する。【解決手段】エネルギ変換装置１は、磁石２を備えた磁石ブロック３と、コイル４ａを備えたコイルブロック４と、を有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが第１方向で対向配置されている。エネルギ変換装置１は、磁石ブロック３とコイルブロック４とが前記第１方向に直交する第２方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換する。エネルギ変換装置１は、磁石ブロック３とコイルブロック４との一方を保持する可動部本体１３と、第１方向に直交する面内において可動部本体１３を囲む支持部１４と、可動部本体１３と支持部１４との間に介在する弾性体部１５と、を備え、可動部本体１３が弾性体部１５を介して支持部１４に支持され、可動部本体１３と支持部１４と弾性体部１５とが、樹脂により一体に形成されている。【選択図】図１
2014204481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を備えた磁石ブロックと、コイルを備えたコイルブロックと、を有し、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが第１方向で対向配置され、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが前記第１方向に直交する第２方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置であって、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を保持する可動部本体と、前記第１方向に直交する面内において前記可動部本体を囲む支持部と、前記可動部本体と前記支持部との間に介在する弾性体部と、を備え、前記可動部本体が前記弾性体部を介して前記支持部に支持され、前記可動部本体と前記支持部と前記弾性体部とは、樹脂により一体に形成されていることを特徴とするエネルギ変換装置。
【請求項２】
前記可動部本体が前記磁石ブロックを保持するように構成されており、前記可動部本体は、前記磁石ブロックを囲む枠状に形成され、前記第１方向に沿った前記磁石ブロックの厚み方向の両側から前記磁石ブロックを保持する保持部が、前記樹脂により一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のエネルギ変換装置。
【請求項３】
前記弾性体部は、つづら折れ状の形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエネルギ変換装置。
【請求項４】
前記弾性体部は、前記第１方向に直交する面内の平面形状が前記つづら折れ状の形状であることを特徴とする請求項３記載のエネルギ変換装置。
【請求項５】
前記弾性体部は、前記第２方向における前記可動部本体の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエネルギ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギ変換装置としては、例えば、電磁誘導作用により運動エネルギを電気エネルギに変換する機能を有するエネルギ変換装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、エネルギ変換装置の一例として、図１０に示す構成を有する発電装置１００が記載されている。
【０００４】
発電装置１００は、収納部１１０ａが設けられた支持体１１０と、収納部１１０ａに配置された永久磁石１２０及びコイルバネ１３０と、を備えている。
【０００５】
支持体１１０は、３枚のプリント基板１１１〜１１３により構成されている。この支持体１１０は、２枚のプリント基板１１１、１１３間に配置されたプリント板１１２の矩形状の開口部１１２ａにより、収納部１１０ａが形成されている。
【０００６】
発電装置１００は、プリント基板１１３の下面に、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂが形成されている。平面コイル１１４ａ及び１１４ｂの各々は、渦巻状に形成されている。平面コイル１１４ａ及び１１４ｂは、巻き方向が互いに逆になるように形成されている。
【０００７】
プリント基板１１３には、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂの中央部と対応する領域に、開口部１１３ａが形成されている。開口部１１３ａには、磁心（コア）１１５が埋め込まれている。磁心１１５は、プリント基板１１３の下面から突出するように形成されており、平面コイル１１４ａ及び１１４ｂの中央部に配置されている。
【０００８】
永久磁石１２０は、磁化方向が矢印Ｚ１方向である部分（磁区）１２０ａと、磁化方向が矢印Ｚ２方向である部分１２０ｂとを含んでおり、多極磁石として構成されている。このため、プリント基板１１３近傍では、図１０中に破線で示した磁力線で表される磁界が形成されている。
【０００９】
コイルバネ１３０は、開口部１１２ａの側面１１２ｂと永久磁石１２０の端部１２０ｃとの間に配置されるとともに、開口部１１２ａの側面１１２ｃと永久磁石１２０の端部１２０ｄとの間に配置されている。
【００１０】
発電装置１００は、一対のコイルバネ１３０により、支持体１１０に対して永久磁石１２０が矢印Ｘ１方向（矢印Ｘ２方向）において所定の基準位置に配置されるように付勢されている。
【００１１】
また、特許文献１には、図１１に示すように、プリント基板１１３に平面コイル１１４ａ及び１１４ｂを形成するとともに、プリント基板１１１に平面コイル５１４ａ及び５１４ｂを形成した構成の発電装置５００も記載されている。そして、特許文献１には、この発電装置５００の構成によれば、発電量を容易に大きくすることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
発電装置１００、５００では、組立時に、プリント板１１２の矩形状の開口部１１２ａに永久磁石１２０と一対のコイルバネ１３０とを収納する必要があり、コイルバネ１３０を圧縮させた状態で組立作業を行う必要があると推考される。このため、発電装置１００、５００では、組立作業が煩雑になってしまう懸念がある。また、発電装置１００、５００では、プリント基板１１２に対する永久磁石１２０やコイルバネ１３０の相対的な位置のずれや、一対のコイルバネ１３０の中心線同士のずれに起因して発電効率が低下してしまう懸念がある。また、発電装置１００、５００では、コイルバネ１３０と永久磁石１２０及びプリント板１１２との固定手段について記載されていないが、仮に、接着用の樹脂からなる接続部で接続されているとすると、永久磁石１２０の振動時に振動エネルギが接続部において熱エネルギとなって損なわれるものと推考される。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能なエネルギ変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のエネルギ変換装置は、磁石を備えた磁石ブロックと、コイルを備えたコイルブロックと、を有し、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが第１方向で対向配置され、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとが前記第１方向に直交する第２方向において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ変換装置であって、前記磁石ブロックと前記コイルブロックとの一方を保持する可動部本体と、前記第１方向に直交する面内において前記可動部本体を囲む支持部と、前記可動部本体と前記支持部との間に介在する弾性体部と、を備え、前記可動部本体が前記弾性体部を介して前記支持部に支持され、前記可動部本体と前記支持部と前記弾性体部とは、樹脂により一体に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
このエネルギ変換装置において、前記可動部本体が前記磁石ブロックを保持するように構成されており、前記可動部本体は、前記磁石ブロックを囲む枠状に形成され、前記第１方向に沿った前記磁石ブロックの厚み方向の両側から前記磁石ブロックを保持する保持部が、前記樹脂により一体に形成されているのが好ましい。
【００１７】
このエネルギ変換装置において、前記弾性体部は、つづら折れ状の形状に形成されているのが好ましい。
【００１８】
このエネルギ変換装置において、前記弾性体部は、前記第１方向に直交する面内の平面形状が前記つづら折れ状の形状であるのが好ましい。
【００１９】
このエネルギ変換装置において、前記弾性体部は、前記第２方向における前記可動部本体の両側の各々に、複数個ずつ並んで設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のエネルギ変換装置においては、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（ａ）は、実施形態１のエネルギ変換装置の概略断面図である。図１（ｂ）は実施形態１のエネルギ変換装置における要部概略平面図である。
【図２】図２は、実施形態１のエネルギ変換装置の概略斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１のエネルギ変換装置の概略分解斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、実施形態１のエネルギ変換装置の動作説明図である。図４（ｂ）は、実施形態１のエネルギ変換装置の他の動作説明図である。
【図５】図５（ａ）は、実施形態２のエネルギ変換装置の概略断面図である。図５（ｂ）は実施形態２のエネルギ変換装置における要部概略平面図である。
【図６】図６は、実施形態２のエネルギ変換装置の概略斜視図である。
【図７】図７は、実施形態２のエネルギ変換装置の概略分解斜視図である。
【図８】図８は、実施形態２のエネルギ変換装置の要部概略平面図である。
【図９】図９（ａ）は、実施形態２のエネルギ変換装置の動作説明図である。図９（ｂ）は、実施形態２のエネルギ変換装置の他の動作説明図である。
【図１０】図１０は、従来例の発電装置の構造を示した断面図である。
【図１１】図１１は、他の従来例の発電装置の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下では、本実施形態のエネルギ変換装置１について図１〜４に基づいて説明する。
【００２３】
エネルギ変換装置１は、電磁誘導型の発電装置ＥＨを備えている。
【００２４】
発電装置ＥＨは、磁石２を備えた磁石ブロック３と、コイル４ａを備えたコイルブロック４と、を有し、磁石ブロック３とコイルブロック４とが第１方向（図１（ａ）の上下方向）で対向配置されている。この発電装置ＥＨは、磁石ブロック３とコイルブロック４とが上記第１方向に直交する第２方向（図１（ａ）の左右方向）において相対的に変位することで生じる電磁誘導により運動エネルギを電気エネルギに変換する機能を有する。
【００２５】
発電装置ＥＨは、磁石ブロック３を保持する可動部本体１３と、上記第１方向に直交する面内において可動部本体１３を囲む支持部１４と、可動部本体１３と支持部１４との間に介在する弾性体部１５と、を備える。ここで、発電装置ＥＨは、可動部本体１３が弾性体部１５を介して支持部１４に支持されている。これにより、発電装置ＥＨは、可動部１２が上記第２方向に振動可能となっている。発電装置ＥＨは、可動部本体１３と磁石ブロック３とで可動部１２を構成している。
【００２６】
発電装置ＥＨは、可動部１２と支持部１４と弾性体部１５とを有する振動ブロック１１を備えている。弾性体部１５は、上記第２方向におけるばね定数が上記第２方向に直交する方向のばね定数よりも小さくなるように構成されている。これにより、エネルギ変換装置１は、図１（ａ）でみれば、可動部本体１３の振動方向が上記第２方向である左右方向に単方向化され、図１（ａ）の上下方向（上記第１方向）や図１（ａ）の紙面に直交する方向等への振動が抑制される。よって、エネルギ変換装置１は、不要な振動成分の発生を抑制することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。
【００２７】
また、発電装置ＥＨは、振動ブロック１１の厚み方向の一面（第１面）側に配置される第１キャップ２１と、振動ブロック１１の厚み方向の他面（第２面）側に配置される第２キャップ３１と、を備えている。発電装置ＥＨは、第１キャップ２１及び第２キャップ３1の各々に、コイルブロック４が１つずつ保持されている。また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された第１スペーサ４１と、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された第２スペーサ４２と、を備えている。
【００２８】
エネルギ変換装置１の各構成要素については、以下に詳細に説明する。
【００２９】
振動ブロック１１は、支持部１４の平面視形状を枠状としてある。また、振動ブロック１１は、支持部１４の内側に可動部本体１３が配置されている。可動部本体１３は、支持部１４の内側面から離れて配置されている。また、振動ブロック１１は、上記第２方向において可動部本体１３の両側に弾性体部１５が配置されている。また、振動ブロック１１は、可動部本体１３の平面視形状を枠状としてあり、可動部本体１３の内側に磁石ブロック３が配置されている。磁石ブロック３は、可動部本体１３に固定されている。
【００３０】
可動部本体１３の内周形状は、矩形状である。磁石ブロック３の外周形状は、可動部本体１３の内周形状よりも若干小さな矩形状としてある。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法としては、例えば、接着剤により固定する方法を採用することができる。この場合には、磁石ブロック３の外周面と可動部本体１３の内側面との間に接着剤からなる接合部が介在することになる。磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、これに限らず、例えば、磁石ブロック３と可動部本体１３との間の隙間に別部材を圧入することで固定する方法等を採用することができる。また、磁石ブロック３を可動部本体１３に固定する方法は、可動部本体１３の外側面側から螺子により固定する方法を採用することもできる。
【００３１】
可動部本体１３と磁石ブロック３とで構成される可動部１２の平面視形状は、八角形状としてある。可動部１２の平面視形状は、八角形状に限らず、例えば、矩形状、円形状、正多角形状等でもよい。
【００３２】
磁石ブロック３は、複数個（例えば、４個）の磁石２を備えており、これら複数個の磁石２が上記第２方向に並んで配置されている。つまり、磁石ブロック３は、複数個の磁石２が１次元のアレイ状に配置されている。磁石２は、永久磁石により構成することが好ましい。永久磁石の材料としては、例えば、ネオジム（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルニコ（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ）、フェライト等を採用することができる。
【００３３】
磁石２は、短冊状に形成されている。また、磁石２は、厚み方向の一面側がＮ極、他面側がＳ極となるように着磁されている。磁石２を構成する永久磁石は、例えば、磁石材料を切削、研磨等で整形加工した後、パルス着磁法等によって着磁することにより、形成することができる。
【００３４】
磁石ブロック３は、複数個の磁石２の各々の幅方向が上記第２方向に一致するように、各磁石２が配置されている。また、磁石ブロック３は、この磁石ブロック３の厚み方向の両面側それぞれで、上記第２方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、複数個の磁石２が配置されている。要するに、磁石ブロック３は、上記第２方向において隣り合う磁石２同士の磁化の向きを逆向きとしてある。なお、磁石ブロック３は、複数個の磁石２が１次元のアレイ状に配置されているが、これに限らず、例えば、２次元のアレイ状に配置された構成としてもよい。
【００３５】
弾性体部１５は、ばねであることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５の１個当たりの蓄積エネルギを大きくすることが可能となり、エネルギ変換装置１の小型化を図ることが可能となる。弾性体部１５の形状としては、つづら折れ状のばねの形状を採用している。弾性体部１５は、上記第２方向における一端部が支持部１４に連結され、上記第２方向における他端部が可動部本体１３に連結されている。この場合、弾性体部１５は、平面視形状において折り返し部分が角のないＵ字状に形成された形状のほうが、平面視形状において折り返し部分に角のあるＵ字状に形成された形状よりも好ましい。エネルギ変換装置１は、弾性体部１５の折り返し部分に角のない形状を採用することにより、弾性体部１５の折り返し部分での応力集中に起因した破損やクラックの発生等を抑制することが可能となる。
【００３６】
また、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５の形状をつづら折れ状の形状としたことにより、上記第２方向におけるばね定数が上記第２方向に直交する方向のばね定数よりも小さくなるように構成することが可能となる。
【００３７】
振動ブロック１１は、上記第２方向における可動部本体１３の両側の各々に、弾性体部１５が複数個（例えば、５個）ずつ並んで設けられているのが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部本体１３の両側の各々に弾性体部１５が１個ずつ設けられている場合に比べて、可動部本体１３の振動方向の更なる単方向化が可能となり、エネルギ変換効率の更なる向上を図ることが可能となる。また、エネルギ変換装置１は、個々の弾性体部１５にかかる応力を低減することが可能となり、耐久性の向上を図ることが可能となる。振動ブロック１１は、可動部本体１３の両側それぞれにおける弾性体部１５の数を特に限定するものではなく、１つでも複数でもよい。また、振動ブロック１１は、可動部本体１３の両側で弾性体部１５の数が異なってもよい。
【００３８】
弾性体部１５は、上述のように、上記第２方向におけるばね定数が上記第２方向に直交する方向のばね定数よりも小さくなるように構成されている。したがって、弾性体部１５は、上記第２方向における剛性が上記第２方向に直交する方向の剛性に比べて小さい。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部本体１３の振動方向を上記第２方向に単方向化することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。
【００３９】
弾性体部１５のばね定数は、弾性体部１５の形状や材料等を適宜設定することにより、調整することができる。なお、ばね定数の測定に関しては、例えば、支持部１４を冶具で固定した後、微小引張試験機、あるいはフォースゲージとμメータとを組み合わせたものを用いることができる。この場合には、可動部本体１３に対して上記第１方向、上記第２方向、上記第１方向と上記第２方向とに直交する第３方向それぞれの力を加えたときの変位を測定することで、ばね定数を算出することができる。
【００４０】
振動ブロック１１は、上記第１方向に沿った方向における支持部１４の寸法と各弾性体部１５の寸法とを同じに設定してあるが、これに限らず、互いの寸法が異なっていてもよい。
【００４１】
発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１の形状と第２スペーサ４２の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２は、平面視形状を矩形枠としてある。また、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。
【００４２】
第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネート等）等の樹脂、セラミック、シリコン等を採用することができる。第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の各々と振動ブロック１１の支持部１４との接合方法としては、例えば、樹脂接合法等を採用することができる。
【００４３】
第１キャップ２１及び第２キャップ３１の外形寸法は、振動ブロック１１の外形寸法に合わせてあることが好ましい。
【００４４】
発電装置ＥＨは、第１キャップ２１の形状と第２キャップ３１の形状とを同じ形状に設定してあることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、部品共通化による低コスト化を図ることが可能となる。
【００４５】
第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々の材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネート等）等の樹脂、セラミック、シリコン等を採用することができる。第１キャップ２１及び第２キャップ３１と、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２それぞれとの接合方法としては、例えば、樹脂接合法等を採用することができる。また、発電装置ＥＨは、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２を設けずに、第１キャップ２１及び第２キャップ３１を振動ブロック１１に固定した構成としてもよい。
【００４６】
発電装置ＥＨは、第１キャップ２１と第１スペーサ４１と振動ブロック１１と第２スペーサ４２と第２キャップ３１とを、複数個（例えば、４個）のねじ（図示せず）により固定するようにしてもよいし、接着剤により固定するようにしてもよいし、固定部材として、ねじと接着剤とを併用してもよい。また、発電装置ＥＨは、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２及び第２キャップ３１それぞれからなる部材のうち、発電装置ＥＨの厚み方向において隣り合う部材同士に、相互に嵌合可能な構造を設けて嵌合させることで固定するようにしてもよい。
【００４７】
発電装置ＥＨは、図３に示すように、第１キャップ２１、第１スペーサ４１、振動ブロック１１、第２スペーサ４２及び第２キャップ３１それぞれの四隅に、固定用のねじを挿通可能な貫通孔２１ａ、４１ａ、１１ａ、４２ａ及び３１ａをそれぞれ形成してある。各貫通孔２１ａ、４１ａ、１１ａ、４２ａ及び３１ａの平面視での開口形状は、円形状としてある。
【００４８】
また、振動ブロック１１は、可動部本体１３における上記第３方向の両側に、上記第３方向に突出する２つの突部１３ｂを一体に設けてある。各突部１３ｂの各々は、平面視矩形状に形成されている。また、振動ブロック１１は、枠状の支持部１４の内側面に、各突部１３ｂの各々を上記第２方向に変位可能とする２つの第１凹部（切欠部）１４ｂが形成されている。そして、第１キャップ２１及び第２キャップ３１には、各第１凹部１４ｂの各々の投影領域に、矩形状の貫通孔２１ｂ、３１ｂがそれぞれ形成されている。また、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２の内側面には、各第１凹部１４ｂの各々の投影領域に、第２凹部（第２切欠部）４１ｂ、４２ｂがそれぞれ形成されている。したがって、エネルギ変換装置１は、外部から貫通孔２１ｂ、３１ｂ及び第２凹部４１ｂ、４２ｂを通して、突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部本体１３を上記第２方向へ変位させることが可能となっている。これにより、エネルギ変換装置１では、突部１３ｂを変位させた後に冶具を引き抜けば、可動部本体１３が上記第２方向に振動することとなる。
【００４９】
振動ブロック１１は、図１（ｂ）及び図４に示すように、支持部１４に、上記第２方向への可動部本体１３の変位量を制限するテーパ状のストッパ部１４ｃを設けてある。また、振動ブロック１１は、可動部１２の外周面（可動部本体１３の外側面）に、ストッパ部１４ｃと略平行な傾斜面１２ｃを設けてある。ストッパ部１４ｃは、支持部１４の内側面において上記第２方向に平行な面に対して傾斜している。傾斜面１２ｃは、可動部１２の外周面において上記第２方向に平行な面に対して傾斜している。
【００５０】
エネルギ変換装置１では、突部１３ｂに対して適宜の冶具により外力を与えて可動部本体１３を上記第２方向へ変位させる際に、傾斜面１２ｃがストッパ部１４ｃに接触することで可動部本体１３の変位が制限されるから、可動部本体１３の変位量を略一定値とすることが可能となる。また、エネルギ変換装置１では、上記第２方向とは異なる方向への可動部本体１３の変位を抑制することが可能となる。これらにより、エネルギ変換装置１では、外力を与える度に発電出力がばらつくのを抑制することが可能となり、また、外力を与える際に弾性体部１５に上記第２方向以外の方向への力が作用するのを抑制することが可能となり信頼性の向上を図ることが可能となる。なお、図４（ａ）中の矢印は、可動部本体１３と磁石ブロック３とを備えた可動部１２を変位させる向きの一例を示しており、図４（ａ）中の矢印とは逆向きへ変位させることも可能である。
【００５１】
コイルブロック４は、複数個（例えば、５個）のコイル４ａを備えている。これら複数個のコイル４ａは、上記第２方向に並んで配置され接着剤によりブロック化されている。要するに、コイルブロック４は、複数のコイル４ａが１次元のアレイ状に配置されたコイルアレイにより構成されている。また、磁石ブロック３は、複数の磁石２が１次元のアレイ状に配置された磁石アレイにより構成されている。コイルブロック４のコイル４ａの数は、磁石ブロック３の磁石２の数より１だけ多いほうが好ましい。要するに、磁石ブロック３の磁石２の数をｍ（ｍは自然数）とすれば、コイルブロック４のコイル４ａの数は、ｍ＋１とすることが好ましい。また、コイルブロック４におけるコイル４ａのピッチと、磁石ブロック３における磁石２のピッチとは同じであることが好ましい。また、コイルブロック４は、対向する磁石ブロック３において隣り合う磁石２同士の境界とコイル４ａの中心線（口軸）とが同一平面上に揃うように各コイル４ａが配置されていることが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、エネルギ変換効率を向上させることが可能となる。
【００５２】
コイル４ａは、芯材４ｂに巻回されたコイル線材により構成されている。コイル線材としては、絶縁被覆付きの銅線を採用することができる。コイル線材は、巻線機により芯材４ｂに巻き付けて接着剤等により固定されている。芯材４ｂの材料としては、例えば、エンジニヤリングプラスチック（例えば、ポリカーボネート等）等の樹脂や、セラミック等の絶縁性材料を採用することが好ましい。銅線を被覆する絶縁膜の材料としては、例えば、ウレタン、ホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド等を採用することができる。
【００５３】
芯材４ｂは、短冊状に形成されている。芯材４ｂは、厚み方向が上記第２方向に一致し、幅方向が振動ブロック１１の厚み方向に一致し、長手方向が平面視において上記第２方向に直交する方向に一致するように配置されている。
【００５４】
コイルブロック４は、磁石ブロック３との対向面側が平坦化されるように、各コイル４ａを、各芯材４ｂの各々の幅方向における磁石ブロック３側の一端部に巻回してある。
【００５５】
第１キャップ２１に保持されるコイルブロック４（以下、「第１コイルブロック４Ａ」ともいう。）は、各芯材４ｂの幅方向における他端部を、第１キャップ２１に形成された複数の位置決め用の貫通孔２１ｃの各々に挿入し固定してある。第１キャップ２１に第１コイルブロック４Ａを組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第１キャップ２１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、第１コイルブロック４Ａは、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり、磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。
【００５６】
また、第２キャップ３１に保持されるコイルブロック４（以下、「第２コイルブロック４Ｂ」ともいう。）は、各芯材４ｂの各々の幅方向における他端部を、第２キャップ３１に形成された複数の位置決め用の貫通孔３１ｃの各々に挿入し固定してある。第２キャップ３１に第２コイルブロック４Ｂを組み込む際には、例えば、別途に用意したダミー部材（組立用の冶具）の平坦面に、磁石ブロック３との対向面となる側を突き当てた状態で、各芯材４ｂを第２キャップ３１に固定し、その後、ダミー部材を取り去ればよい。これにより、第２コイルブロック４Ｂは、複数のコイル４ａのコイル面が揃うこととなり、磁石ブロック３との対向面側が略平坦となる。
【００５７】
コイルブロック４において隣り合うコイル４ａ同士は、第１の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第１の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペースト等を採用することができる。隣り合うコイル４ａ同士は、それぞれ逆巻き方向となるように直列接続されている。
【００５８】
第１コイルブロック４Ａの両端のコイル４ａそれぞれにおいて隣り合うコイル４ａに接続されていない側の線端部は、第１キャップ２１に設けられた電極（図示せず）に電気的に接続されている。第２コイルブロック４Ｂの両端のコイル４ａそれぞれにおいて隣り合うコイル４ａに接続されていない側の線端部は、第２キャップ３１に設けられた電極（図示せず）に電気的に接続されている。線端部と電極とは、第２の導電性接合材で接合され電気的に接続されている。第２の導電性接合材の材料としては、例えば、半田や銀ペースト等を採用することができる。第２の導電性接合材としては、金属製のねじ等を用いてもよい。
【００５９】
発電装置ＥＨは、各コイル４ａの各々が芯材４ｂを備えている（つまり、各コイル４ａの各々は、いわゆる有芯コイルである）が、芯材４ｂを備えていないもの（いわゆる空芯コイル）でもよい。芯材４ｂを備えない構成とする場合には、例えば、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々に、各コイル４ａを各別に位置決めする複数のリブ（突起）を設ければよい。この場合には、例えばリブにコイル４ａが巻装された状態で、リブとコイル４ａとを接着剤等で接着すればよい。
【００６０】
また、各コイル４ａの各々は、例えば、平面コイルにより構成してもよい。この場合には、例えば、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々に、平面コイルを形成すればよい。
【００６１】
平面コイルの材料としては、例えば、銅、金、銀等を採用することができる。また、平面コイルの材料としては、パーマロイ、コバルト基アモルファス合金、フェライト等を採用してもよい。平面コイルは、蒸着法、スパッタ法等の薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術等を利用して形成することができる。
【００６２】
発電装置ＥＨは、可動部１２の上記第２方向への振動に伴って発生する電磁誘導によって、交流の誘導起電力が発生する。発電装置ＥＨの開放電圧は、可動部１２の振動に応じた交流電圧となる。
【００６３】
エネルギ変換装置１は、上述のように、第１キャップ２１と振動ブロック１１との間に配置された第１スペーサ４１を備えている。これにより、エネルギ変換装置１は、第１コイルブロック４Ａと磁石ブロック３との間のギャップ長を第１スペーサ４１の厚みで規定することが可能となる。したがって、エネルギ変換装置１は、第１コイルブロック４Ａと磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第１コイルブロック４Ａと磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。エネルギ変換装置１は、第１コイルブロック４Ａと磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１に第１スペーサ４１が一体に形成された構成でもよい。要するに、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１が、第１コイルブロック４Ａと可動部１２との間に所定の隙間を確保するスペーサの機能を備えていてもよい。
【００６４】
また、エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１と振動ブロック１１との間に配置された第２スペーサ４２を備えている。これにより、エネルギ変換装置１は、第２コイルブロック４Ｂと磁石ブロック３との間のギャップ長を第２スペーサ４２の厚みで規定することが可能となる。したがって、エネルギ変換装置１は、第２コイルブロック４Ｂと磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化を図りながらも、第２コイルブロック４Ｂと磁石ブロック３との接触を防止することが可能となる。エネルギ変換装置１は、第２コイルブロック４Ｂと磁石ブロック３との間のギャップの狭ギャップ化により、磁束の利用効率の向上を図ることが可能となって、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１に第２スペーサ４２が一体に形成された構成でもよい。要するに、エネルギ変換装置１は、第２キャップ３１が、第２コイルブロック４Ｂと可動部１２との間に所定の隙間を確保するスペーサの機能を備えていてもよい。
【００６５】
また、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１及び第２キャップ３1の各々に、コイルブロック４が保持されている。これにより、エネルギ変換装置１は、第１キャップ２１と第２キャップ３１との一方のみにコイルブロック４が保持されている場合に比べて、エネルギ変換効率の向上を図れる。
【００６６】
また、エネルギ変換装置１は、第１コイルブロック４Ａにおける複数個のコイル４ａの直列回路と、第２コイルブロック４Ｂにおける複数個のコイル４ａの直列回路とを直列接続することで、出力を高めることも可能となる。
【００６７】
エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨのみで構成してもよいが、これに限らず、可動部１２を上記第２方向に沿って変位させるための入力機構を備えた構成としてもよい。この場合、エネルギ変換装置は、入力機構として、例えば、上述のように突部１３ｂに対して外力を与える冶具を備えた構成とすることができる。
【００６８】
また、エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨの共振周波数と一致する環境振動（外部振動）を利用して発電させることも可能である。環境振動としては、例えば、稼動中のＦＡ（factory automation）機器で発生する振動、車両の走行によって発生する振動、人の歩行によって発生する振動等、種々の環境振動がある。エネルギ変換装置１で発生する交流電圧の周波数は、環境振動の周波数が発電装置ＥＨの共振周波数と一致する場合、発電装置ＥＨの共振周波数と同じになる。
【００６９】
ところで、振動ブロック１１は、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とが、樹脂により一体に形成されている。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部本体１３の振動時のエネルギ損失を低減することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。また、エネルギ変換装置１は、振動ブロック１１を形成する際に、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とを一度の成形で形成することができるので、可動部本体１３、支持部１４及び各弾性体部１５のアセンブリ工程が不要となり、組立性が向上する。
【００７０】
振動ブロック１１は、例えば、可動部本体１３と支持部１４と各弾性体部１５とを射出成形等によって一体成形することができる。可動部本体１３、支持部１４及び各弾性体部１５の材料である樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）を採用しているが、これに限らず、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を採用してもよい。可動部本体１３、支持部１４及び各弾性体部１５に採用する樹脂については、材料コスト、成形性、寸法精度、耐摩耗性、弾性等を考慮して適宜に決めればよい。また、樹脂については、電気絶縁性を有し、且つ、対数減衰率の低い材料が好ましい。
【００７１】
また、弾性体部１５は、図１（ｂ）に示すように、上記第１方向に直交する面内の平面形状がつづら折れ状の形状であるのが好ましい。つまり、弾性体部１５は、上記第３方向から見た形状がつづら折れ状の形状であるのが好ましい。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１５が上記第３方向に直交する面内の形状がつづら折れ状の形状である場合に比べて、振動ブロック１１を成形するための金型の作成が容易となり、低コスト化を図ることが可能となる。
【００７２】
（実施形態２）
以下では、本実施形態のエネルギ変換装置１について図５〜図９に基づいて説明する。
【００７３】
本実施形態のエネルギ変換装置は、実施形態１のエネルギ変換装置１と比べて、発電装置ＥＨの構成が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７４】
振動ブロック１１は、弾性体部１５が、上記第３方向に長いループ部１５ｄを備えたばねの形状に形成されている。弾性体部１５は、複数のループ部１５ｄを備え、これら複数のループ部１５ｄが上記第２方向に並んでいる。弾性体部１５は、隣り合うループ１５ｄ同士が、上記第２方向に沿った直線状の部位で繋がれている。これにより、エネルギ変換装置１は、弾性体部１２が、上記第２方向に振動しやすくなる。
【００７５】
弾性体部１５は、上記第２方向における一端部が支持部１４に連結され、上記第２方向における他端部が可動部本体１３に連結されている。
【００７６】
可動部本体１３は、磁石ブロック３を保持するように構成されている。また、可動部本体１３は、磁石ブロック３を囲む枠状に形成され、上記第１方向に沿った磁石ブロック３の厚み方向の両側から磁石ブロック３を保持する保持部１６が、樹脂により一体に形成されている。
【００７７】
振動ブロック１１は、支持部１４の平面視形状をＣ字状としてある。ここで、振動ブロック１１は、互いに対向する２つの端面１４ｅ、１４ｅを有している。また、可動部１２は、可動部本体１３の外側面から上記第２方向に沿って突出する１つの突出部１８を備えている。また、振動ブロック１１は、突出部１８の先端面１８ｄから、爪部１８ｆが突出している。爪部１８ｆは、上記第３方向において、突出部１８の幅方向の両側から離れるにつれて、上記第２方向における突出量が大きくなる形状に形成されている。
【００７８】
第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２は、支持部１４と同様、平面視形状をＣ字状としてある。これにより、突出部１８が、第１スペーサ４１及び第２スペーサ４２に接触するのを抑制することが可能となる。
【００７９】
エネルギ変換装置１は、発電装置ＥＨのみにより構成してもよいが、図８に示すように、可動部１２を上記第２方向に沿って変位させるための入力機構５ｂを備えた構成としてもよい。
【００８０】
入力機構５ｂは、発電装置ＥＨを実装した実装基板８に保持されている。実装基板８としては、例えば、プリント配線板等の回路基板を採用することができる。
【００８１】
入力機構５ｂは、実装基板８に固定される円柱状の回転軸５８と、この回転軸５８に回転自在に保持されたカム５９とを備えている。カム５９は、回転したときに、爪部１８ｆを間欠的に押すことが可能な複数の突起５９ｂを備えている。言い換えれば、カム５９は、外周方向に沿って複数の突起５９ｂが略等間隔で形成されている。要するに、カム５９は、爪車（ラチェット）状の形状に形成されている。図８中の矢印は、カム５９の回転方向を示している。入力機構５ｂは、カム５９の回転方向の運動を可動部１２の上記規定方向の直進移動に変換する機能を有している。
【００８２】
本実施形態のエネルギ変換装置１では、カム５９を回転方向に回動させて図９（ａ）に示すように、突起５９ｂが爪部１８ｆを押した状態とすることで、弾性体部１５それぞれにエネルギを蓄積することが可能となる。その後、本実施形態のエネルギ変換装置１では、図９（ｂ）に示すように、カム５９を更に回動させて突起５９ｂが爪部１８ｆから離れた状態とすることで、各弾性体部１５の振動により可動部１２が振動する。図９（ｂ）中の矢印は、可動部１２の振動方向を示している。
【００８３】
振動ブロック１１は、可動部本体１３、支持部１４、各弾性体部１５、保持部１６、突出部１８及び爪部１８ｆが、樹脂により一体に形成されている。これにより、エネルギ変換装置１は、可動部本体１３の振動時のエネルギ損失を低減することが可能となり、エネルギ変換効率の向上を図ることが可能となる。また、エネルギ変換装置１は、振動ブロック１１を形成する際に、振動ブロック１１を一度の成形で形成することができるので、アセンブリ工程が不要となり、組立性が向上する。ここで、振動ブロック１１は、インサート成形法によって、磁石ブロック３の外周部が可動部本体１３と保持部１６とで覆われた構成とすることができる。保持部１６は、磁石ブロック３の外周部を全周に亘って覆っているが、これに限らず、磁石ブロック３を保持できれば磁石ブロック３の外周部を複数箇所で覆うようにしてもよい。
【００８４】
振動ブロック１１における可動部本体１３、支持部１４、各弾性体部１５、保持部１６、突出部１８及び爪部１８ｆの材料である樹脂としては、ポリアセタールを採用しているが、これに限らず、例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン等を採用してもよい。
【００８５】
弾性体部１５は、実施形態１と同様につづら折れ状の形状としてもよい。また、実施形態１のエネルギ変換装置１における振動ブロック１１でも、本実施形態のエネルギ変換装置１と同様に保持部１６を設けてもよい。
【００８６】
ところで、上述の実施形態１、２では、可動部１２が磁石ブロック３を備え、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の各々がコイルブロック４を保持しているが、これらに限らず、可動部本体１３がコイルブロック４を保持し、第１キャップ２１及び第２キャップ３１の少なくとも一方が磁石ブロック３を保持した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１  エネルギ変換装置
２  磁石
３  磁石ブロック
４  コイルブロック
４ａ  コイル
１３  可動部本体
１４  支持部
１５  弾性体部
１６  保持部
【図１】
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【図２】
2014204481.tif 000004
【図３】
2014204481.tif 000005
【図４】
2014204481.tif 000006
【図５】
2014204481.tif 000007
【図６】
2014204481.tif 000008
【図７】
2014204481.tif 000009
【図８】
2014204481.tif 000010
【図９】
2014204481.tif 000011
【図１０】
2014204481.tif 000012
【図１１】
2014204481.tif 000013