(57)【要約】【課題】仮に共振周波数が所望の値からズレた場合であっても、そのズレを容易かつ確実に調整することができる発電装置を提供することにある。【解決手段】本発明の発電装置１００は、筐体２０と、磁化方向に沿って変位可能に設けられた永久磁石３１と、永久磁石３１と離間し、外周側を囲むように設けられたコイル４０と、磁化方向に沿って、コイル４０を永久磁石３１に対して相対的に変位可能に保持するコイル保持部５０と、筐体２０とコイル保持部５０とを連結する複数の第１のバネ部６４と、コイル保持部５０と永久磁石３１とを連結する複数の第２のバネ部６５とを備える一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌと、第１のバネ部６４のバネ定数を調整する第１のバネ定数調整機構、および、第２のバネ部６５のバネ定数を調整する第２のバネ定数調整機構のうちの少なくとも一方とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
該筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
該磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
少なくとも前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、かつ、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネであって、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備える一対の板バネと、
前記第１のバネ部のバネ定数を調整する第１のバネ定数調整機構、および、前記第２のバネ部のバネ定数を調整する第２のバネ定数調整機構のうちの少なくとも一方とを有することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
各前記板バネは、第１の環状部と、該第１の環状部よりも内側に、前記第１の環状部と同心的に設けられ、前記第１のバネ部を介して前記第１の環状部に連結された第２の環状部と、該第２の環状部よりも内側に、前記第２の環状部と同心的に設けられ、前記第２のバネ部を介して前記第２の環状部に連結された第３の環状部とを備え、
前記筐体が第１の環状部に固定され、前記保持部が前記第２の環状部に固定され、前記磁石が前記第３の環状部に固定されている請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記複数の第１のバネ部は、前記第３の環状部の中心軸を中心とする回転対称の位置に配置された第１のバネ部を含み、
前記第１のバネ定数調整機構は、前記回転対称の位置に配置された第１のバネ部のバネ定数を一括して調整し得るよう構成されている請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記第１のバネ定数調整機構は、前記第１のバネ部の前記第１の環状部側の端部を挟持する挟持部を備え、該挟持部による前記第１のバネ部の端部を挟持する挟持箇所を変更することにより、前記第１のバネ部のバネ定数を調整するよう構成されている請求項２または３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記挟持箇所の変更は、前記第３の環状部の中心軸を中心として、前記一対の板バネを前記筐体に対して相対的に回転させることにより行われる請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記一対の板バネの前記筐体に対する相対的な回転の操作を行う操作機構を有する請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
前記挟持部は、前記筐体と一体的に形成されている請求項４ないし６のいずれかに記載の発電装置。
【請求項８】
前記第２のバネ定数調整機構は、前記一対の板バネの前記第３の環状部同士の離間距離を調整する調整部を備え、該調整部により前記離間距離を変更することにより、前記第２のバネ部のバネ定数を調整し得るよう構成されている請求項２ないし７のいずれかに記載の発電装置。
【請求項９】
前記調整部は、一方の前記板バネの前記第３の環状部に固定されたスペーサと、該スペーサと前記磁石との距離を調整する調整部材と、前記スペーサと前記磁石との間に設けられた弾性体とを備える請求項８に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記弾性体の弾性により形成される振動系の共振周波数は、当該発電装置の発電周波数の５倍以上である請求項９に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記弾性体は、バネワッシャーまたはウェイブワッシャーである請求項９または１０に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する発電装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の発電装置は、上下方向に沿って同軸上に配置されたコイルバネを用いて、装置本体を振動させるように構成されている。この振動により、装置本体の内部に設けられた磁石をコイルに対して相対的に移動させて、コイルに電磁誘導に伴う電圧を発生させる。
【０００３】
このような発電装置では、所望の共振周波数を得るために、錘を追加したり、コイルバネやコイルを変更すること等が行われる。しかしながら、一旦、発電装置を組み立た後、発電装置の共振周波数がズレてしまった場合に、このズレを調整するには煩雑な作業が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、仮に共振周波数が所望の値からズレた場合であっても、そのズレを容易かつ確実に調整することができる発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は以下の（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１）  筐体と、
該筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
該磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
少なくとも前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、かつ、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネであって、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備える一対の板バネと、
前記第１のバネ部のバネ定数を調整する第１のバネ定数調整機構、および、前記第２のバネ部のバネ定数を調整する第２のバネ定数調整機構のうちの少なくとも一方とを有することを特徴とする発電装置。
【０００７】
（２）  各前記板バネは、第１の環状部と、該第１の環状部よりも内側に、前記第１の環状部と同心的に設けられ、前記第１のバネ部を介して前記第１の環状部に連結された第２の環状部と、該第２の環状部よりも内側に、前記第２の環状部と同心的に設けられ、前記第２のバネ部を介して前記第２の環状部に連結された第３の環状部とを備え、
前記筐体が第１の環状部に固定され、前記保持部が前記第２の環状部に固定され、前記磁石が前記第３の環状部に固定されている上記（１）に記載の発電装置。
【０００８】
（３）  前記複数の第１のバネ部は、前記第３の環状部の中心軸を中心とする回転対称の位置に配置された第１のバネ部を含み、
前記第１のバネ定数調整機構は、前記回転対称の位置に配置された第１のバネ部のバネ定数を一括して調整し得るよう構成されている上記（２）に記載の発電装置。
【０００９】
（４）  前記第１のバネ定数調整機構は、前記第１のバネ部の前記第１の環状部側の端部を挟持する挟持部を備え、該挟持部による前記第１のバネ部の端部を挟持する挟持箇所を変更することにより、前記第１のバネ部のバネ定数を調整するよう構成されている上記（２）または（３）に記載の発電装置。
【００１０】
（５）  前記挟持箇所の変更は、前記第３の環状部の中心軸を中心として、前記一対の板バネを前記筐体に対して相対的に回転させることにより行われる上記（４）に記載の発電装置。
【００１１】
（６）  前記一対の板バネの前記筐体に対する相対的な回転の操作を行う操作機構を有する上記（５）に記載の発電装置。
【００１２】
（７）  前記挟持部は、前記筐体と一体的に形成されている上記（４）ないし（６）のいずれかに記載の発電装置。
【００１３】
（８）  前記第２のバネ定数調整機構は、前記一対の板バネの前記第３の環状部同士の離間距離を調整する調整部を備え、該調整部により前記離間距離を変更することにより、前記第２のバネ部のバネ定数を調整し得るよう構成されている上記（２）ないし（７）のいずれかに記載の発電装置。
【００１４】
（９）  前記調整部は、一方の前記板バネの前記第３の環状部に固定されたスペーサと、該スペーサと前記磁石との距離を調整する調整部材と、前記スペーサと前記磁石との間に設けられた弾性体とを備える上記（８）に記載の発電装置。
【００１５】
（１０）  前記弾性体の弾性により形成される振動系の共振周波数は、当該発電装置の発電周波数の５倍以上である上記（９）に記載の発電装置。
【００１６】
（１１）  前記弾性体は、バネワッシャーまたはウェイブワッシャーである上記（９）または（１０）に記載の発電装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の発電装置によれば、簡単な操作で、共振周波数を容易かつ確実に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す発電装置が備える装置本体の分解斜視図である。
【図３】図１中のＡ‐Ａ線断面図（図２に示す装置本体の縦断面図）である。
【図４】図２に示す装置本体が備える板バネの平面図である。
【図５】共振周波数のズレによる影響を説明するための図である。
【図６】第１のバネ定数調整機構の構成を示す図（斜視図）である。
【図７】第１のバネ定数調整機構の構成を示す図（斜視図）である。
【図８】第１のバネ定数調整機構の構成を示す図（平面図）である。
【図９】図４に示す板バネが備える第１のバネ部の応力分布を示す図（（ａ）は全体を示す図、（ｂ）は端部付近を示す拡大図）である。
【図１０】第１のバネ定数調整機構の作用を説明するための図である。
【図１１】操作機構の構成を示す平面図である。
【図１２】操作機構の構成を示す平面図である。
【図１３】図１２中のＢ−Ｂ線断面図（操作機構の構成を示す縦断面図）である。
【図１４】第２実施形態の第１のバネ定数調整機構の構成を示す図（斜視図）である。
【図１５】第２実施形態の第１のバネ定数調整機構の構成を示す図（斜視図）である。
【図１６】第２実施形態の第１のバネ定数調整機構の構成を示す図（平面図）である。
【図１７】第２実施形態の第１のバネ定数調整機構の作用を説明するための図である。
【図１８】第２のバネ定数調整機構の構成を示す図（斜視図）である。
【図１９】第２のバネ定数調整機構の構成を示す図（縦断面図）である。
【図２０】第２のバネ定数調整機構の作用を説明するための図である。
【図２１】第２のバネ部のバネ定数の変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の発電装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の発電装置の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す発電装置が備える装置本体の分解斜視図、図３は、図１中のＡ‐Ａ線断面図（図２に示す装置本体の縦断面図）、図４は、図２に示す装置本体が備える板バネの平面図、図５は、共振周波数のズレによる影響を説明するための図、図６〜図８は、第１のバネ定数調整機構の構成を示す図、図９は、図４に示す板バネが備える第１のバネ部の応力分布を示す図（（ａ）は全体を示す図、（ｂ）は端部付近を示す拡大図）、図１０は、第１のバネ定数調整機構の作用を説明するための図、図１１および図１２は、操作機構の構成を示す図、図１３は、図１２中のＢ−Ｂ線断面図（操作機構の構成を示す縦断面図）である。
【００２１】
なお、以下の説明では、図１〜図３、図６および図１３中の上側を「上」または「上方」と言い、下側を「下」または「下方」と言う。また、図７中の上側を「下」または「下方」と言い、下側を「上」または「上方」と言う。さらに、図４、図８および図１０〜図１２中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、紙面奥側を「下」または「下方」と言う。
【００２２】
図１および図２に示す発電装置１００は、装置本体１と、この装置本体１を、例えば振動体等の基体に固定する固定手段（図示せず）と、装置本体１から側方に突出するようにして設けられ、外部装置に接続される接続コネクタ１１とを有している。
【００２３】
図３に示すように、装置本体１は、筐体２０と、筐体２０内に、図３の上下方向に振動可能に保持された発電部１０とを備えている。この発電部１０は、一対の対向する上側板バネ６０Ｕおよび下側板バネ６０Ｌと、これらの間に固定された、永久磁石３１を有する磁石組立体３０、永久磁石３１の外周側を囲むように設けられたコイル４０およびコイル４０を保持するコイル保持部５０とを有している。なお、本実施形態では、上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとは、同じ構造を有している。
【００２４】
＜＜筐体２０＞＞
筐体２０は、図２および図３に示すように、カバー２１と、発電部１０を上面（一方の面）側に支持するベース（支持板）２３と、カバー２１とベース２３との間に、発電部１０を囲むように設けられた筒状部２２とを備えている。
【００２５】
カバー２１は、円盤状をなし、その外周縁部に沿って、円環状（リング状）のリブ２１１が下方に向かって突出形成されている。このリブ２１１の内周側に沿って、ほぼ等間隔で６つのボス２１２が形成されている。各ボス２１２には、貫通孔２１２ａが形成されている。また、カバー２１のリブ２１１より内側の部分には、上方に向かって凹没形成された凹部（逃げ部）２１４が形成されている。発電部１０は、振動した際に、この凹部２１４内に位置（退避）し、カバー２１と接触するのが防止されている。
【００２６】
筒状部２２は、円筒状をなし、その外径がカバー２１の外径とほぼ等しくなっている。発電部１０と筐体２０とを組み立てた状態（以下、この状態を「組立状態」と言う。）で、筒状部２２の内側に発電部１０の発電に寄与する主要部が位置する。
【００２７】
また、筒状部２２の内周面には、カバー２１のボス２１２に対応する位置に、筒状部２２の高さ方向に沿って６つのボス２２１が形成されている。このボス２２１の上端部には、上側ネジ孔２２１ａが形成されている。また、上側板バネ６０Ｕの外周部（第１の環状部６１）には、その周方向に沿ってほぼ等間隔で６つの貫通孔６６が形成されている。
【００２８】
上側板バネ６０Ｕの外周部をカバー２１と筒状部２２との間に位置させた状態で、ネジ２１３を、カバー２１の貫通孔２１２ａおよび上側板バネ６０Ｕの貫通孔６６に挿通し、ボス２２１の上側ネジ孔２２１ａに螺合させる。これにより、上側板バネ６０Ｕの外周部が、カバー２１と筒状部２２とに固定される。
【００２９】
ベース２３は、円盤状をなし、その外周縁部に沿って、円環状（リング状）のリブ２３１が上方に向かって突出形成されている。このリブ２３１の内周側に沿って、ほぼ等間隔に６つのボス２３２が形成されている。各ボス２３２には、貫通孔２３２ａが形成されている。また、ベース２３のリブ２３１より内側の部分には、下方に向かって凹没形成された凹部（逃げ部）２３４が形成されている。発電部１０は、振動した際に、この凹部２３４内に位置（退避）し、ベース２３と接触するのが防止されている。
【００３０】
また、筒状部２２のボス２２１の下端部には、下側ネジ孔２２１ｂが形成されている。下側板バネ６０Ｌの外周部（第１の環状部６１）をベース２３と筒状部２２との間に位置させた状態で、ネジ２３３を、ベース２３の貫通孔２３２ａおよび下側板バネ６０Ｌの貫通孔６６に挿通し、ボス２２１の下側ネジ孔２２１ｂに螺合させる。これにより、下側板バネ６０Ｌの外周部が、ベース２３と筒状部２２とに固定される。
【００３１】
図３に示すように、ベース２３の下面（他方の面）２３０は、下方に向かって突出する湾曲凸面で構成されている。また、ベース２３の下面２３０の中央部には、図示しない吸着手段を固定するのに利用する凹部２３５が形成されている。
【００３２】
筐体２０（カバー２１、筒状部２２およびベース２３）を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
筐体２０の寸法は、特に限定されないが、発電装置１００を小型化（低背化）する観点からは、筐体２０（ベース２３）の平均幅は、６０〜１２０ｍｍ程度であるのが好ましい。また、筐体２０の平均高さは、２０〜５０ｍｍ程度であるのが好ましく、３０〜４０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００３４】
この筐体２０内には、上側板バネ６０Ｕおよび下側板バネ６０Ｌにより、発電部１０が振動可能に保持されている。
【００３５】
＜＜上側板バネ６０Ｕ、下側板バネ６０Ｌ＞＞
上側板バネ６０Ｕは、その外周部がカバー２１と筒状部２２との間に、これらに挟持されることにより固定され、また、下側板バネ６０Ｌは、その外周部がベース２３と筒状部２２との間に、これらに挟持されることにより固定されている。
【００３６】
各板バネ６０Ｌ、６０Ｕは、例えば、鉄、ステンレス鋼のような金属製の薄板材から形成され、その全体形状が円盤状をなす部材である。図４に示すように、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕは、外周側から、第１の環状部６１、第１の環状部６１の内径よりも小さい外径を有する第２の環状部６２、および、第２の環状部６２の内径よりも小さい外径を有する第３の環状部６３を有している。
【００３７】
これらの第１の環状部６１、第２の環状部６２および第３の環状部６３は、同心的に設けられている。また、第１の環状部６１と第２の環状部６２とは、複数（本実施形態では、６つ）の第１のバネ部６４によって連結されており、第２の環状部６２と第３の環状部６３とは、複数（本実施形態では、３つ）の第２のバネ部６５によって連結されている。
【００３８】
第１の環状部６１には、その周方向に沿って、６つの貫通孔６６がほぼ等間隔（およそ６０°間隔）で形成されている。各貫通孔６６は、図４および図８に示すように、第１の環状部６１の周方向に沿って形成された長孔で構成されている。前述したように、上側板バネ６０Ｕの貫通孔６６には、ボス２２１の上側ネジ孔２２１ａに螺合されるネジ２１３が挿通され、一方、下側板バネ６０Ｌの貫通孔６６には、ボス２２１の下側ネジ孔２２１ｂに螺合されるネジ２３３が挿通される。
【００３９】
また、第２の環状部６２にも、その周方向に沿って、６つの貫通孔６７がほぼ等間隔（およそ６０°間隔）で形成されている。また、後述するコイル保持部５０には、その周方向に沿って、６つのボス５１１が上下方向に突出して形成されている。各ボス５１１には、その上端部に上側ネジ孔５１１ａと、下端部に下側ネジ孔５１１ｂとが形成されている。
【００４０】
ネジ８２を上側板バネ６０Ｕの貫通孔６７に挿通し、ボス５１１の上側ネジ孔５１１ａに螺合させる。これにより、上側板バネ６０Ｕの第２の環状部６２が、コイル保持部５０に固定される。一方、ネジ８２を下側板バネ６０Ｌの貫通孔６７に挿通し、ボス５１１の下側ネジ孔５１１ｂに螺合させる。これにより、下側板バネ６０Ｌの第２の環状部６２が、コイル保持部５０に固定される。
【００４１】
また、上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３には、磁石組立体３０の上方に配置されるスペーサ７０が固定されている。一方、下側板バネ６０Ｌの第３の環状部６３には、磁石組立体３０が固定されている。また、本実施形態では、ネジ７３により、スペーサ７０と磁石組立体３０とが連結されている。
【００４２】
６つの第１のバネ部６４は、それぞれ、円弧状の部分６４１を有する形状（ほぼＳ字状）をなしており、第１の環状部６１と第２の環状部６２との間に配置されている。具体的には、第２の環状部６２（コイル保持部５０）を介して、互いに対向する一対の第１のバネ部６４が３組で（第３の環状部６３の中心軸を中心とした回転対称の位置に）配置されている。
【００４３】
各第１のバネ部６４において、円弧状の部分６４１は、その一端が第１の環状部６１の貫通孔６６近傍で連結部６４２を介して第１の環状部６１に連結され、第１の環状部６１および第２の環状部６２の周方向に沿って左回り（反時計回り）に延在して、他端が第２の環状部６２の貫通孔６７近傍で連結部６４３を介して第２の環状部６２に連結されている。
【００４４】
６つの第１のバネ部６４は、第２の環状部６２を第１の環状部６１に対して、図３の上下方向に振動可能に支持（連結）している。上述したように、第１の環状部６１は筐体２０に固定され、第２の環状部６２はコイル保持部５０に固定されている。そのため、振動体からの振動が筐体２０に伝達されると、この振動が第１のバネ部６４を介して第２の環状部６２に伝達され、コイル保持部５０が筐体２０に対して振動する。
【００４５】
一方、３つの第２のバネ部６５は、それぞれ、円弧状の部分を有する形状（ほぼＳ字状）をなしており、第２の環状部６２と第３の環状部６３との間に配置されている。具体的には、３つの第２のバネ部６５は、第３の環状部６３（磁石組立体３０）の中心軸を中心とした回転対象の位置に配置されている。各第２のバネ部６５は、その一端が第２の環状部６２の貫通孔６７近傍で第２の環状部６２に連結され、円弧状の部分が第２の環状部６２および第３の環状部６３の周方向に沿って右回り（時計回り）に延在して、他端が第３の環状部６３と連結している。
【００４６】
３つの第２のバネ部６５は、第３の環状部６３を第２の環状部６２に対して、図３の上下方向に振動可能に支持（連結）している。上述したように、第２の環状部６２はコイル保持部５０に固定され、第３の環状部６３は直接または間接的に磁石組立体３０に固定されている。そのため、第２の環状部６２に伝達された振動体からの振動が、第２のバネ部６５を介して第３の環状部６３に伝達され、磁石組立体３０がコイル保持部５０に対して振動する。
【００４７】
このように、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕは、図４に示すように、その中心軸（第３の環状部６３の中心軸）を中心とした回転対称の形状をなしている。これにより、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕの周方向における第１のバネ部６４および第２のバネ部６５のバネ定数にバラつきが生じることを防止することができる。そのため、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕの全体としての厚さ方向とほぼ直交する方向における剛性（横剛性）を向上させることができる。また、発電装置１００（装置本体１）を組み立てる際には、その作業をより簡便に行うことができるようになる。
【００４８】
かかる構成の装置本体１では、筐体２０に対して、第１のバネ部６４を介してコイル保持部５０が振動する第１の振動系と、コイル保持部５０に対して、第２のバネ部６５を介して磁石組立体３０が振動する第２の振動系とが形成されている。換言すれば、装置本体１では、発電部１０が、第１の振動系および第２の振動系を有する２自由度振動系を構成している。
【００４９】
このような２自由度振動系の発電部１０では、第１の振動系が、コイル４０を保持した状態のコイル保持部５０（以下、単に「コイル保持部５０」と言うこともある。）の質量：ｍ１と、コイル保持部５０と磁石組立体３０との質量比：μと、第１のバネ部６４のバネ定数：ｋ１とで決定される第１の固有振動数：ω１を有し、第２の振動系が、磁石組立体３０の質量：ｍ２と、コイル保持部５０と磁石組立体３０との質量比：μと、第２のバネ部６５のバネ定数：ｋ２とで決定される第２の固有振動数：ω２を有する。
ここで、各固有振動数ω1、ω２は、下記式（１）の運動方程式で表すことができる。
【００５０】
【数１】
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【００５１】
すなわち、２自由度振動系の各固有振動数ω１、ω２は、上記μ、Ω１、Ω２の３つのパラメータで決定される。
【００５２】
上記式（１）で表される２自由度振動系の発電量（発電能力）は、発電による減衰を伴い、各固有振動数ω１、ω２にそれぞれ起因する２つの共振周波数ｆ１、ｆ２において最大値をとる。そして、発電装置１００では、この２つの共振周波数（ｆ１、ｆ２）間の周波数帯域にわたって発電部１０が筐体２０に対して効率良く振動する。なお、減衰が無い場合において各固有振動数ω1、ω２は各共振周波数ｆ１、ｆ２に一致する。
【００５３】
したがって、各振動系の質量（ｍ１、ｍ２）およびバネ定数（ｋ１、ｋ２）を調整して、第１の振動系の共振周波数ｆ１と第２の振動系の共振周波数ｆ２とを異なる値に設定する（２重化する）ことにより、その設定された周波数帯域の外部振動（筐体２０に付与される振動）に対して、発電部１０を効率良く振動させることができる。
【００５４】
例えば、振動体の振動周波数が、２０〜４０Ｈｚの周波数帯域である場合には、上記各振動系の質量（ｍ１、ｍ２）およびバネ定数（ｋ１、ｋ２）を下記式（１Ａ）〜（３Ａ）の条件を満足するように調整することにより、この振動体に対する発電装置１００の発電効率を特に優れたものとすることができる。
【００５５】
ｍ１［ｋｇ］：ｍ２［ｋｇ］＝１．５：１  （１Ａ）
ｍ１［ｋｇ］：ｋ１［Ｎ／ｍ］＝１：６００００            （２Ａ）
ｍ２［ｋｇ］：ｋ２［Ｎ／ｍ］＝１：２２０００            （３Ａ）
【００５６】
なお、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕの平均厚さは、各バネ部６４、６５のバネ定数（ｋ１、ｋ２）を所望の値とするために適宜調整することができる。具体的には、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕの平均厚さは、０．１〜０．４ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜０．３ｍｍ程度であるのがより好ましい。各板バネ６０Ｌ、６０Ｕの平均厚さが上記範囲内であれば、各板バネ６０Ｌ、６０Ｕの塑性変形、破断などの発生を確実に防止することができる。これにより、発電装置１００を振動体に取り付けた状態で長期間にわたって使用することができる。
【００５７】
これらの上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとの間には、永久磁石３１を有する磁石組立体３０が設けられている。
【００５８】
＜＜磁石組立体３０＞＞
磁石組立体３０は、円柱状の永久磁石３１と、有底筒状のバックヨーク３２と、永久磁石３１上に設けられた円盤状のヨーク３３とを有している。この磁石組立体３０は、バックヨーク３２の底面の外周部が下側板バネ６０Ｌの第３の環状部６３に固定され、ヨーク３３がスペーサ７０を介して上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３に固定されている。
【００５９】
永久磁石３１は、Ｎ極を上側に、Ｓ極を下側にして配置されている。これにより、永久磁石３１（磁石組立体３０）は、その磁化方向（上下方向）に沿って変位する。
【００６０】
永久磁石３１には、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石や、それらを粉砕して樹脂材料やゴム材料に混練した複合素材を成形してなる磁石（ボンド磁石）等を用いることができる。なお、永久磁石３１は、例えば永久磁石３１自体の磁力による吸着、接着剤による接着等により、バックヨーク３２およびヨーク３３に固定される。
【００６１】
ヨーク３３は、その平面視での大きさが永久磁石３１の平面視での大きさとほぼ等しくなっている。また、ヨーク３３の中央部にはネジ孔３３１が形成されている。
【００６２】
バックヨーク３２は、底板部３２１と、その外周部に沿って立設された筒状部３２２とを備えている。永久磁石３１は、底板部３２１の中央部に、筒状部３２２と同心的に配置されている。また、底板部３２１には、その中央部に貫通孔が形成されている。かかるバックヨーク３２を備える構成の磁石組立体３０では、永久磁石３１により発生する磁束を増大させることができる。
【００６３】
バックヨーク３２およびヨーク３３の構成材料としては、それぞれ、例えば、純鉄（例えば、ＪＩＳ  ＳＵＹ）、軟鉄、炭素鋼、電磁鋼（ケイ素鋼）、高速度工具鋼、構造鋼（例えば、ＪＩＳ  ＳＳ４００）、ステンレスマーマロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
磁石組立体３０と筐体２０との間には、コイル保持部５０が設けられている。
【００６４】
＜＜コイル保持部５０＞＞
コイル保持部５０は、全体形状が円筒状の本体部５１と、本体部５１の内周側に位置する円環状の円盤部５２とを有している。
【００６５】
本体部５１は、円筒状のブロックを上下方向から肉抜きしたような形状をなしている。また、本体部５１には、その周方向に沿って、６つのボス５１１が上下方向に突出して形成されている。各ボス５１１の上端部および下端部には、それぞれ、ネジ８２が螺合する上側ネジ孔５１１ａおよび下側ネジ孔（雌ネジ）５１１ｂが形成されている。
【００６６】
円盤部５２は、本体部５１と一体的に形成され、その内径は、スペーサ７０（本体部７１）の外径よりも大きく形成されている。この円盤部５２の下面の内周側には、コイル４０が保持されている。
【００６７】
＜＜コイル４０＞＞
コイル４０は、その外径がバックヨーク３２の筒状部３２２より小さく、内径が永久磁石３１およびヨーク３３の外径より大きく設定されている。これにより、コイル４０は、組立状態において、バックヨーク３２の筒状部３２２と永久磁石３１との間に、これらから離間して（これらに接触しないように）配置される。
【００６８】
このコイル４０は、発電部１０の振動により、永久磁石３１に対して相対的に上下方向に変位する。このとき、コイル４０を通過する永久磁石３１からの磁力線の密度が変化し、コイル４０に電圧が発生する。
【００６９】
コイル４０は、例えば、銅製の基線に絶縁被膜を被覆した線材や、銅製の基線に融着機能を付加した絶縁被膜を被覆した線材等を巻回することにより形成されている。線材の巻き数は、線材の横断面積等に応じて適宜設定され、特に限定されない。また、線材の横断面形状は、例えば、三角形、正方形、長方形、六角形のような多角形、円形、楕円形等のいかなる形状であってもよい。
【００７０】
なお、このコイル４０を構成する線材の両端は、コイル保持部５０の円盤部５２の上側に設けられた電圧取出部（図示せず）を介して接続コネクタ１１に接続されている。これにより、コイル４０に発生した電圧は、接続コネクタ１１から取り出すことができる。
【００７１】
また、磁石組立体３０は、スペーサ７０を介して、上側板バネ６０Ｕに連結されている。
【００７２】
＜＜スペーサ７０＞＞
スペーサ７０は、有底筒状の本体部７１と、この本体部７１の上端外周に沿って、本体部７１と一体的に形成された円環状のフランジ部７２とを備えている。本体部７１の底部は、ネジ７３により磁石組立体３０（ヨーク３３）に連結されている。また、フランジ部７２の下面の外周側に、上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３が固定されている。
【００７３】
このスペーサ７０を構成する材料としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、成形樹脂等を用いることができる。
【００７４】
このような装置本体１では、図３に示すように、振動体から筐体２０に振動が伝達されると、発電部１０が、筐体２０の内部で上下方向に振動する。より具体的には、筐体２０に対して、コイル保持部５０が、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第１のバネ部６４を介して上下方向に振動する（すなわち、第１の振動系が振動する）。また、同様に、コイル保持部５０に対して、磁石組立体３０が、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第２のバネ部６５を介して上下方向に振動する（すなわち、第２の振動系が振動する）。
【００７５】
各板バネ６０Ｕ、６０Ｌは、その構造上、各バネ部６４、６５の振動方向のバネ定数よりも、振動方向に対してほぼ直交する方向（横方向）のバネ定数の方が大きい。すなわち、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌは、その厚さ方向の剛性よりも、横方向の剛性（横剛性）が高い。そのため、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌは、その横方向よりも、厚さ方向（振動方向）に優先して変形する。また、磁石組立体３０とコイル保持部５０とは、それぞれ、それらの厚さ方向の両側において、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌに固定されている。そのため、磁石組立体３０とコイル保持部５０とは、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌと一体となって振動する。
【００７６】
このようなことから、磁石組立体３０とコイル保持部５０とは、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの厚さ方向とほぼ直交する方向を軸とする直動（横揺れ）および回動（ローリング）が阻止され、それらの振動軸が一定の方向（縦方向）に規制される。また、前述したように、コイル４０は、磁石組立体３０（永久磁石３１およびヨーク３３、バックヨーク３２）と接触しないように配置されている。
【００７７】
したがって、発電部１０が振動する際に、磁石組立体３０とコイル４０とが互いに接触することが防止される。特に、磁石組立体３０とコイル保持部５０とは、いずれも、高い剛性を有する剛体であるため、板バネ６０Ｕ、６０Ｌの各バネ部６４、６５と同様に、振動方向とほぼ直交する方向への剛性（横剛性）も高い。そのため、発電部１０の振動時においても、磁石組立体３０とコイル４０とが接触するのが確実に防止される。
【００７８】
これにより、振動体からの振動エネルギーが第１の振動系に効率よく伝達され、この第１の振動系に伝達された振動エネルギーが、さらに第２の振動系に効率よく伝達される。その結果、磁石組立体３０とコイル４０との相対的な移動が確実になされる。発電部１０には、図３に示すように、永久磁石３１の中心側からヨーク３３を介して外側に向かって流れ、バックヨーク３２を介して永久磁石３１の中心側に向かって流れる磁界ループが形成されている。
【００７９】
このため、磁石組立体３０とコイル４０との相対的な移動（変位）により、永久磁石３１が発生した磁束密度Ｂの磁場（磁界ループ）のコイル４０を通過する位置が移動する。このとき、磁場が通過するコイル４０内の電子が受けるローレンツ力に基づいて起電力が発生する。この起電力が直接的に発電部１０の発電に寄与するので、発電部１０では、効率的な発電が可能となる。
【００８０】
以上説明したような装置本体１には、ベース（支持板）２３の下面（発電部１０と反対の面）２３０に、装置本体１を基体に固定する固定手段が設けられている。この固定手段により装置本体１を基体に固定する方法としては、例えば、接着剤による接着、粘着テープによる貼着、永久磁石による吸着、ネジによるネジ止等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００８１】
このような発電装置１００は、その共振周波数が所望の値からズレると、発電能力が極端に低下する。特に、発電部１０は、２自由度振動系を構成するので、各振動系の共振周波数は、バネ定数と質量とに基づいて決定される。このため、図５に示すように、各振動系の共振周波数が数％ズレるだけで、発電部１０（発電装置１００）の周波数感度が大きく変化する。したがって、発電装置１００の共振周波数の調整を行って、発電装置１００の周波数感度を正常に補正する必要がある。
【００８２】
発電装置１００の各振動系の共振周波数は、第１のバネ部６４のバネ定数および第２のバネ部６５のバネ定数のうちの少なくとも一方を設定することにより調整することができる。そこで、本発明では、第１のバネ部６４のバネ定数を調整する第１のバネ定数調整機構１２、および、第２のバネ部６５のバネ定数を調整する第２のバネ定数調整機構１３のうちの少なくとも一方を設けることに特徴を有する。
本実施形態では、第１のバネ定数調整機構１２が設けられている。
【００８３】
＜＜第１のバネ定数調整機構１２＞＞
第１のバネ定数調整機構１２は、第１のバネ部６４の連結部６４２（第１の環状部６１側の端部）を挟持する挟持部を備えている。この挟持部は、本実施形態において、筒状部２２のボス２２１の上下方向に沿って設けられた突起部（凸条）２２１ｃと、カバー２１のボス２１２の上下方向に沿って設けられ突起部２１２ｂと、ベース２３のボス２３２の上下方向に沿って設けられた突起部（図示せず）とで構成されている。
【００８４】
図６および図７に示すように、各突起部（挟持部）は、対応するボス（筐体２０）と一体的に形成され、突起部およびボスの全体での平面視形状は、ほぼ等しくなっている。上側板バネ６０Ｕをカバー２１と筒状部２２との間に固定すると、筒状部２２の突起部２２１ｃとカバー２１の突起部２１２ｂとにより、その第１のバネ部６４の連結部６４２が挟持される（図８参照）。同様に、下側板バネ６０Ｌをベース２３と筒状部２２との間に固定すると、筒状部２２の突起部２２１ｃとベース２３の突起部とにより、その第１のバネ部６４の連結部６４２が挟持される。
【００８５】
ここで、発電部１０が振動すると、第１のバネ部６４には、図９に示すような応力が発生する。特に、図９（ｂ）に示すように、連結部６４２では、円弧状の部分６４１と連結部６４２とが接続される接続領域（濃い灰色で示す領域）で最も大きな応力が発生し、円弧状の部分６４１から遠ざかるのに従って発生する応力が減少していく。したがって、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域およびその近傍（すなわち、第１のバネ部６４のバネ定数に大きく影響する領域）において、挟持部で挟持する箇所を変更すれば、第１のバネ部６４のバネ定数を調整することができる。なお、かかる作用は、下側板バネ６０Ｌにおいても同様に得られる。
【００８６】
具体的には、図８に示す状態から、第３の環状部６３（筐体２０）の中心軸を中心として、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌを、これらに連結された磁石組立体３０およびコイル保持部５０毎（すなわち、発電部１０）を筐体２０に対して相対的に、図８中下矢印方向に回転させる。これにより、図１０（ａ）に示すように、挟持部は、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域から離れた箇所を挟持する。その結果、第１のバネ部６４のバネ定数は、図８に示す状態と比較して低下する。
【００８７】
一方、図８に示す状態から、筐体２０の中心軸を中心として、発電部１０を筐体２０に対して相対的に、図８中上矢印方向に回転させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、挟持部は、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域を挟持する。その結果、第１のバネ部６４のバネ定数は、図８に示す状態と比較して増大する。このようにして、第１のバネ部６４のバネ定数を調整することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、突起部２２１ｃは、筒状部２２（第３の環状部６３）の中心軸を中心とする回転対称の位置に配置された３つのボス２２１に設けられ、突起部２１２ｂおよびベース２３の突起部は、それぞれボス２２１に対応するボス２１２およびボス２３２に設けられている。換言すれば、第１のバネ定数調整機構（挟持部）１２は、第３の環状部６３の中心軸を中心とする回転対称の位置に配置された３つの第１のバネ部６４に対応して設けられている。このため、発電部１０を筐体２０に対して相対的に回転させることにより、３つの第１のバネ部６４のバネ定数を一括して調整することができる。これにより、発電部１０の全体として、第１のバネ部６４のバネ定数を良好なバランスに維持しつつ、その調整を行うことができる。
【００８９】
なお、第１のバネ定数調整機構（挟持部）１２は、回転対称の位置に配置された２つの第１のバネ部６４に対応する箇所、回転対称の位置に配置された４つの第１のバネ部６４に対応する箇所、または、６つの第１のバネ部６４に対応する箇所に設けるようにしてもよい。
【００９０】
ここで、かかる第１のバネ定数調整機構１２を設けない発電装置では、複数の第１のバネ部６４のそれぞれを、そのバネ定数が等しくなるように、かつ、バランスを維持しながら調整しなければならない。しかしながら、発電装置の共振点（共振周波数）の観察だけでは、第１のバネ部６４のバネ定数のバランスのズレを判定することができない。このため、これを観察するには、発電部１０の各軸方向の変位等を何らかの方法で測定し、かつ、高度なモーダル解析等を行わなければならない。かかる方法では、高度な測定設備を必要とし、調整工程の数が多くなる。
【００９１】
これに対して、本発明では、第１のバネ定数調整機構１２を設けることにより、第１のバネ部６４のバネ定数の調整を、それらのバネ定数のバランスを維持しつつ、１回の操作で（一括して）行うことができるという利点が得られる。
【００９２】
また、突起部２２１ｃが設けられた３つのボス２２１の近傍には、それぞれ案内ピン２２２が筒状部２２と一体的に形成されている。一方、図４および図８に示すように、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの貫通孔６６の近傍には、案内ピン２２２の先端部２２２ａが挿入される貫通孔６８が形成されている。各貫通孔６８は、第１の環状部６１の周方向に沿って形成された長孔で構成されている。
【００９３】
組立状態において、案内ピン２２２の先端部２２２ａは、貫通孔６８に挿入されている。このため、発電部１０を筐体２０に対して相対的に回転させると、案内ピン２２２に案内されて、貫通孔６８が図８中矢印方向に移動する。これにより、発電部１０の筐体２０に対する位置ズレを防止することができるため、これらの相対的な回転を円滑に行うことができる。
【００９４】
また、発電装置１００は、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌ（発電部１０）の筐体２０に対する相対的な回転の操作を行う操作機構１９を有している。
【００９５】
＜＜操作機構１９＞＞
筐体２０の筒状部２２には、図１１に示すように、案内ピン２２２の近傍の所定位置に、操作用ボス２２３が筒状部２２と一体的に形成されている。また、操作用ボス２２３の上面には、操作用ピン４０２が挿入される凹部２２３ａが凹没形成されている。この凹部２２３ａの平面視形状（開口部の形状）は、筒状部２２の周方向に沿った円弧状をなしている。
【００９６】
また、上側板バネ６０Ｕの第１の環状部６１には、操作用ボス２２３の凹部２２３ａに対応し、かつ、平面視での凹部２２３ａとほぼ直交する方向（上側板バネ６０Ｕの径方向）に延在する長孔で構成される貫通孔６９が形成されている。したがって、組立状態において、図１１に示すように、凹部２２３ａの一部が貫通孔６９から露出している。このため、当該部分から凹部２２３ａ内に操作用ピン４０２を挿入することができる。
【００９７】
図１２に示すように、カバー２１の上面には、操作用ボス２２３に対応する位置に凹部２１５が形成されている。この凹部２１５の底部には、操作用ボス２２３の凹部２２３ａに対応する位置に、凹部２２３ａと同様の平面視形状を有する貫通孔２１５ａが形成されている。
【００９８】
発電部１０の筐体２０に対する相対的な回転の操作には、例えば、図１３に示すような操作具４００を用いることができる。ここで、操作具４００は、円形棒状の本体部４０１と、この本体部４０１の先端面に、その中心軸からズレた（偏芯した）位置に設けられた操作用ピン（偏芯ピン）４０２とを備えている。カバー２１の凹部２１５には、操作具４００の本体部４０１の先端部が挿入され、貫通孔２１５ａには、操作用ピン４０２が挿通される。
【００９９】
次に、かかる操作具４００を用いて、第１のバネ部６４のバネ定数を調整する方法について説明する。
【０１００】
まず、ネジ２１３を緩めて、上側板バネ６０Ｕの第１の環状部６１が、カバー２１と筒状部２２とに軽く挟持された状態とする。すなわち、カバー２１と筒状部２２とによる上側板バネ６０Ｕの固定状態を解除する。これと同様に、ネジ２３３を緩めて、下側板バネ６０Ｌの第１の環状部６１が、ベース２３と筒状部２２とに軽く挟持された状態とする。すなわち、ベース２３と筒状部２２とによる下側板バネ６０Ｌの固定状態を解除する。
【０１０１】
次に、カバー２１の貫通孔２１５ａおよび上側板バネ６０Ｕの貫通孔６９を介して、筒状部２２の凹部２２３ａに操作具４００の操作用ピン４０２を挿入するとともに、操作具４００の本体部４０１の先端部をカバー２１の凹部２１５に挿入する。この状態で、操作具４００の本体部４０１を回転させると、本体部４０１は、その先端部がカバー２１の凹部２１５に挿入された状態で、中心軸を中心として回転する。
【０１０２】
一方、操作用ピン４０２は、本体部４０１の中心軸からズレた位置に存在するため、カバー２１の貫通孔２１５ａおよび筒状部２２の凹部２２３ａに沿って移動する。このとき、操作用ピン４０２は、上側板バネ６０Ｕの貫通孔６９の一方の長辺に当接し、上側板バネ６０Ｕ（発電部１０全体）を筐体２０に対して相対的に回転させる。
【０１０３】
これにより、図１０（ｂ）に示すように、挟持部（第１のバネ定数調整機構１２）が、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域（最も大きな応力が発生する領域）を挟持するようにすれば、第１のバネ部６４のバネ定数が増加して、発電部１０（発電装置１００）の共振周波数を高くすることができる。一方、図１０（ａ）に示すように、挟持部が、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域から離れた領域（それ程応力が発生しない領域）を挟持するようにすれば、第１のバネ部６４のバネ定数が低下して、発電部１０の共振周波数を低くすることができる。
【０１０４】
このようにして、図１０（ａ）に示す挟持箇所と図１０（ｂ）に示す挟持箇所との間の任意の挟持箇所を挟持部が挟持するように、発電部１０を筐体２０に対して相対的に回転させることにより、第１のバネ部６４のバネ定数を任意に調整することが可能である。
【０１０５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第２実施形態について説明する。
【０１０６】
図１４〜図１６は、第２実施形態の第１のバネ定数調整機構の構成を示す図、図１７は、第２実施形態の第１のバネ定数調整機構の作用を説明するための図である。なお、以下の説明では、図１４中の上側を「上」または「上方」と言い、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１５中の上側を「下」または「下方」と言い、下側を「上」または「上方」と言う。さらに、図１６および図１７中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、紙面奥側を「下」または「下方」と言う。
【０１０７】
以下、第２実施形態の発電装置について、前記第１実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第２実施形態の発電装置１００は、第１のバネ定数調整機構の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態の発電装置１００と同様である。
【０１０８】
すなわち、第２実施形態の第１のバネ定数調整機構１２は、筒状部２２の内側に突出するようにして形成されたボス２２１（図１４参照）と、カバー２１の内側に突出するように形成されたボス２１２（図１５参照）と、ベース２３の内側に突出するようにして形成されたボス２３２（図示せず）とを備えている。
【０１０９】
また、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌには、６つの第１のバネ部６４の連結部６４２に、ボス２２１に対応して貫通孔６６が形成されている。各貫通孔６６は、前記第１実施形態と同様に、第１の環状部６１の周方向に沿った形成された長孔で構成されている。
【０１１０】
図１６に示すように、上側板バネ６０Ｕをカバー２１と筒状部２２との間に固定すると、筒状部２２のボス２２１とカバー２１のボス２１２とにより、第１のバネ部６４の連結部６４２が挟持される。一方、下側板バネ６０Ｌをベース２３と筒状部２２との間に固定すると、筒状部２２のボス２２１とベース２３のボス２３２とにより、第１のバネ部６４の連結部６４２が挟持される。
【０１１１】
図１６に示す状態から、第３の環状部６３（筐体２０）の中心軸を中心として、発電部１０を筐体２０に対して相対的に、図１６中下矢印方向に回転させる。これにより、図１７（ａ）に示すように、ボス２２１、２１２および２３２は、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域から離れた箇所を挟持する。その結果、第１のバネ部６４のバネとして機能する部分（有効長）が長くなるため、そのバネ定数は、図１６に示す状態と比較して低下する。
【０１１２】
一方、図１６に示す状態から、筐体２０の中心軸を中心として、発電部１０を筐体２０に対して相対的に、図１６中上矢印方向に回転させる。これにより、図１７（ｂ）に示すように、ボス２２１、２１２および２３２は、連結部６４２の円弧状の部分６４１との接続領域を挟持する。その結果、第１のバネ部６４のバネとして機能する部分（有効長）が短くなるため、そのバネ定数は、図１６に示す状態と比較して増大する。このようにして、第１のバネ部６４のバネ定数を調整することができる。
【０１１３】
かかる構成の第１のバネ定数調整機構１２を備える発電装置１００によっても、前記第１実施形態の発電装置１００と同様の作用・効果が得られる。
【０１１４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第３実施形態について説明する。
【０１１５】
図１８および図１９は、第２のバネ定数調整機構の構成を示す図、図２０は、第２のバネ定数調整機構の作用を説明するための図、図２１は、第２のバネ部のバネ定数の変化を説明するための図である。なお、以下の説明では、図１８〜図２０中の上側を「下」または「下方」と言い、下側を「上」または「上方」と言う。
【０１１６】
以下、第３実施形態の発電装置について、前記第１および第２実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第３実施形態の発電装置１００は、第１のバネ定数調整機構１２に加えて、第２のバネ部６５のバネ定数を調整する第２のバネ定数調整機構１３を有し、それ以外は、前記第１および第２実施形態の発電装置１００と同様である。
【０１１７】
図１８および図１９に示すように、第２のバネ定数調整機構１３は、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第３の環状部６３同士の離間距離を調整する調整部を備えている。この調整部は、本実施形態において、スペーサ７０と、スペーサ７０に挿通されたネジ（調整部材）７３と、このネジ（雄ネジ）７３が螺合するヨーク３３のネジ孔（雌ネジ）３３１と、スペーサ７０とヨーク３３との間に設けられたバネワッシャー（弾性体）１３１とで構成されている。
【０１１８】
スペーサ７０と磁石組立体３０とは、バネワッシャー１３１により離間する方向に付勢されている。このため、図１９に示す状態から、ネジ７３を緩めると、図２０（ａ）に示すように、スペーサ７０と磁石組立体３０との離間距離が大きくなる。このとき、スペーサ７０には、上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３が固定され、磁石組立体３０には、下側板バネ６０Ｌの第３の環状部６３が固定されているため、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第３の環状部６３同士の離間距離が大きくなる。
【０１１９】
一方、図１９に示す状態から、ネジ７３を締めると、図２０（ｂ）に示すように、スペーサ７０と磁石組立体３０とは、バネワッシャー１３１の付勢力に抗して互いに接近して、それらの離間距離が小さくなる。その結果、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第３の環状部６３同士の離間距離が小さくなる。
【０１２０】
このように、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第３の環状部６３同士の離間距離を小さくしていくことで、第２のバネ部６５にプリテンション（初期荷重）を付与することができる。したがって、第２のバネ定数調整機構１３を用いて、第３の環状部６３同士の離間距離を調整することにより、第２のバネ部６５に付与するプリテンションの程度を変更することができる。
【０１２１】
ここで、第２のバネ部６５（第１のバネ部６４も同様）のバネ定数は、図２１に示すように、変位量Ｘが大きくなるに従って大きくなるような特性を有している。このため、図１９に示すように、第２のバネ部６５に若干のプリテンションが付与されている場合、第２のバネ部６５の変位の開始点は、例えば、図２１中の点Ｍにシフトしている。したがって、かかる状態における第２のバネ部６５のバネ定数ｋｍは、ΔＦｍ／ΔＸで表される値となる。
【０１２２】
一方、図２０（ａ）に示すように、第２のバネ部６５へ付与するプリテンションの程度を小さくすると、第２のバネ部６５の変位の開始点は、図２１中の点Ｌにシフトする。かかる状態における第２のバネ部６５のバネ定数ｋｌは、ΔＦｌ／ΔＸで表される値となり、ｋｍより小さい値となる。また、図２０（ｂ）に示すように、第２のバネ部６５へ付与するプリテンションの程度を大きくすると、第２のバネ部６５の変位の開始点は、図２１中の点Ｎにシフトする。かかる状態における第２のバネ部６５のバネ定数ｋｎは、ΔＦｎ／ΔＸで表される値となり、ｋｍより大きい値となる。
【０１２３】
このように、第２のバネ定数調整機構１３により、第３の環状部６３同士の離間距離を調整して、第２のバネ部６５に付与するプリテンションの程度を変更することで、第２のバネ部６５のバネ定数を調整することができる。
【０１２４】
ここで、かかる第２のバネ定数調整機構１３を設けない発電装置では、３つの第２のバネ部６５のそれぞれを、そのバネ定数が等しくなるように、かつ、バランスを維持しながら調整しなければならない。しかしながら、発電装置の共振点（共振周波数）の観察だけでは、第２のバネ部６５のバネ定数のバランスのズレを判定することができない。このため、これを観察するには、発電部１０の各軸方向の変位等を何らかの方法で測定し、かつ、高度なモーダル解析等を行わなければならない。かかる方法では、高度な測定設備を必要とし、調整工程の数が多くなる。
【０１２５】
これに対して、本発明では、第２のバネ定数調整機構１３を設けることにより、第２のバネ部６５のバネ定数の調整を、それらのバネ定数のバランスを維持しつつ、１回の操作で（一括して）行うことができるという利点が得られる。
【０１２６】
このように、第２のバネ部６５にプリテンションを付与する構成とすれば、発電装置１００を横置きした場合と縦置きした場合との間で、発電部１０の姿勢変化を抑制することができる。したがって、かかる発電装置１００は、設置場所にかかわらず、効率のよい発電ができるという利点もある。
【０１２７】
また、本実施形態の第２のバネ定数調整機構１３によれば、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌが平行状態にある第３の環状部６３同士の離間距離より、それらの離間距離を小さくすることで、第２のバネ部６５のバネ定数を調整する。このため、平行状態にある第３の環状部６３同士の離間距離より、それらの離間距離を大きくすることで、第２のバネ部６５のバネ定数を調整する場合に比べて、筐体２０の高さ（上下方向の大きさ）を大きくする必要がない。すなわち、発電装置１００の低背化を図ることができる。
【０１２８】
なお、本実施形態の場合、バネワッシャー１３１の弾性による磁石組立体３０を質量とした振動系（バネ系）が形成される。かかる振動系の共振周波数は、発電装置１００の発電周波数の５倍以上であるのが好ましく、７．５倍以上であるのがより好ましく、１０倍以上であるのがさらに好ましい。すなわち、バネワッシャー１３１による振動系の共振周波数を、発電装置１００の発電周波数に対して十分に離せば、かかる振動系が、発電装置１００の発電に関して影響を及ぼすことを防止することができる。これは、バネワッシャー１３１の形状や構成材料を選択して、そのバネ定数を設定することで可能である。
【０１２９】
バネワッシャー１３１の構成材料としては、例えば、ばね鋼、ステンレス鋼、リン青銅等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１３０】
なお、弾性体には、バネワッシャー１３１に代えて、これと同様の材料で構成されたウェイブワッシャーや、その他のエラストマー材料（ゴム材料）で構成されるＯリング等を用いることができる。ただし、バネワッシャー１３１やウェイブワッシャーを用いることにより、Ｏリング等のエラストマー材料で構成される弾性体と比較して、第２のバネ定数調整機構１３による第２のバネ部６５のバネ定数の調整範囲を広くすることができる。また、この場合、第２のバネ定数調整機構１３の耐久性を高めるとともに、経時変化を低減することができる。
【０１３１】
以上、本発明の発電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
【０１３２】
例えば、本発明では、前記第１〜第３実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【０１３３】
１００…発電装置  １…装置本体  １０…発電部  １１…接続コネクタ  １２…第１のバネ定数調整機構  １３…第２のバネ定数調整機構  １３１…バネワッシャー（弾性体）  １９…操作機構  ２０…筐体  ２１…カバー  ２１１…リブ  ２１２…ボス  ２１２ａ…貫通孔  ２１２ｂ…突起部  ２１３…ネジ  ２１４…凹部  ２１５…凹部  ２１５ａ…貫通孔  ２２…筒状部  ２２１…ボス  ２２１ａ…上側ネジ孔  ２２１ｂ…下側ネジ孔  ２２１ｃ…突起部  ２２２…案内ピン  ２２２ａ…先端部  ２２３…操作用ボス  ２２３ａ…凹部  ２３…ベース  ２３０…下面  ２３１…リブ  ２３２…ボス  ２３２ａ…貫通孔  ２３３…ネジ  ２３４…凹部  ２３５…凹部  ３０…磁石組立体  ３１…永久磁石  ３２…バックヨーク  ３２１…底板部  ３２２…筒状部  ３３…ヨーク  ３３１…ネジ孔  ４０…コイル  ５０…コイル保持部  ５１…本体部  ５１１…ボス  ５１１ａ…上側ネジ孔  ５１１ｂ…下側ネジ孔  ５２…円盤部  ６０Ｕ…上側板バネ  ６０Ｌ…下側板バネ  ６１…第１の環状部  ６２…第２の環状部  ６３…第３の環状部  ６４…第１のバネ部  ６４１…円弧状の部分  ６４２、６４３…連結部  ６５…第２のバネ部  ６６、６７、６８、６９…貫通孔  ７０…スペーサ  ７１…本体部  ７２…フランジ部  ７３…ネジ  ８２…ネジ  ４００…操作具  ４０１…本体部  ４０２…操作用ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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