(57)【要約】【課題】無電源で電子体重計のロードセルの駆動電源を確保することができ、電源コードを不要となし、脱衣所のレイアウトやデザイン性の制約を排除することができ、計測体重データを無線で受信器へと通信し、体重被計測者が楽な姿勢でこの計測データを視認することができる電子体重計を提供する。【解決手段】電子体重計のロードセルを駆動する電源を自己発電可能な圧電発電装置で構成し、該圧電発電装置は、圧電セラミックス体と、バネ材で形成された基部材と、該基部材の端部に固定された鋼球支持弾性体と、この鋼球支持弾性体の両端部にそれぞれ固定された鋼球と、で構成し、上記踏台に荷重を作用させたときに、該荷重を上記圧電発電装置の殴打体への殴打力に荷重変換装置で変換し、鋼球の一方を、上記荷重変換装置を介して殴打して振動させ、他方の鋼球がその共振作用によって往復振動を連続して発電が繰り返されるように構成した。【選択図】図１
2006010348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと踏台とで囲まれた内部に、歪みゲージを貼り付けてなるロードセルを内蔵して構成されてなる電子体重計のロードセルを駆動する電源を自己発電可能な圧電発電装置で構成し、該圧電発電装置は、少なくとも一の板状に形成された圧電セラミックス体と、バネ材で形成された基部材と、該基部材の端部に固定された鋼球支持弾性体と、この鋼球支持弾性体の両端部にそれぞれ固定されて上記圧電セラミックス体を殴打して該圧電セラミックス体に衝撃を与える鋼球と、で構成し、上記踏台に荷重を作用させたときに、該荷重を上記圧電発電装置の殴打体への殴打力に荷重変換装置で変換し、上記鋼球の一方を、上記荷重変換装置を介して殴打して振動させ、他方の鋼球がその共振作用によって往復振動を連続して発電が繰り返されるように構成したことを特徴とする電子体重計。
【請求項２】
前記鋼球支持弾性体は、基部材から同じ長さを有して同基部材に固定されていると共に、該基部材の両端部に固定される鋼球も、ほぼ同じ形状・重量で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子体重計。
【請求項３】
前記荷重変換装置は、スイッチ体と、このスイッチ体の係止片部と係合する回転リンク体と、この回転リンク体の端部に形成された殴打部と、上記回転リンク体を圧電発電装置の鋼球から離反する方向に付勢するバネ、とから構成されており、スイッチ体を押圧してスイッチ体の係止片部を回動させて回転リンク体の係合部を押圧し、該回転リンク体１をバネの付勢力に抗して上記鋼球に近づく方向に回動させることで、該回転リンク体の殴打部が鋼球を殴打し、自己発電が開始されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電子体重計。
【請求項４】
前記荷重変換装置は、スイッチ体と、このスイッチ体の係止片部と係合する回転リンク体と、この回転リンク体の端部に形成された殴打部と、上記回転リンク体を圧電発電装置の鋼球から離反する方向に付勢するバネと、上記回転リンク体の回転作動に同期して回動するように配設された従動リンク体と、上記回転リンク体と従動リンク体とを連結するロッドと、から構成されており、スイッチ体を押圧してスイッチ体の係止片部を回動させて回転リンク体の係合部を押圧し、該回転リンク体１をバネの付勢力に抗して上記鋼球に近づく方向に回動させることで、該回転リンク体及び従動リンク体の各殴打部が１対の鋼球を夫々殴打し、自己発電が開始されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電子体重計。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子体重計で計測された体重データを無線で送信し、電子体重計の近傍の任意の場所に設置された表示装置で該体重データを受信して表示できるように構成されてなる電子体重計。
【請求項６】
前記表示装置は、鏡或は洗面化粧台の鏡面部に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の電子体重計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無電源で体重を計測することができると共に、計測された体重データを無線で受信器へと通信し、体重被計測者が楽な姿勢でこの計測データを視認することができる電子体重計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子体重計は、図９と図１０に示すように、ベース１と踏台２とで囲まれた内部に、歪みゲージを貼り付けてなるロードセル３を内蔵して構成されており、該ロードセル３の基端部は、ボルト４でベース１上に固定されていると共に、ロードセル３の可動側には受け台５がボルト６で取り付けられている（特許文献１）。一方、ベース１の四隅には支点刃７が立設姿勢で固定されており、支点刃７にはそれぞれ２本ずつ設けられた第１のアーム８ａの一端または第２のアーム８ｂの一端が上方から係合されている。
【０００３】
また、両アーム８ａ，８ｂには略二股形状の中間エッジ９が上方から係合され、踏台２の裏面に取り付けられた重点部材１５が中間エッジ９に上方から係合されている。そして、踏台２からの荷重が重点部材１５および中間エッジ９を介して両アーム８ａ，８ｂに伝達され、さらにこの荷重が連結板１６から受け台５に向けて下向きの力として作用し、ロードセル３で検出されるように構成されている。
【０００４】
また、上記踏台２とベース１との間には引張りばねＳが介装されており、ベース１に対して踏台２が離脱しないように構成されている。即ち、上記踏台２には引張りばね１３による下方への付勢力が常時負荷されている。尚、１ａ，２ａは、ベース１と踏台２に形成されてなる係止部で、これらの係止部１ａ，２ａに引張りばね１３が引っ掛けられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０８６６８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の電子体重計にあっては、上記ロードセル３及び計測体重の表示部（図示せず）の駆動電源を、電池や家庭電源に頼っているため、経時使用するときには電池の交換が必要となり、また、家庭電源を用いる場合には、近くにコンセントがない場所では使用することができないという配線上の不便さを有していると共に、このコードが、例えば、脱衣所のレイアウトやデザインを規制する、という問題を有していた。
【０００７】
この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、無電源で電子体重計のロードセルの駆動電源を確保することができ、その結果、電源コードを不要となし、脱衣所のレイアウトやデザイン性の制約を排除することができると共に、計測された体重データを無線で受信器へと通信し、体重被計測者が楽な姿勢でこの計測データを視認することができる電子体重計を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明に係る電子体重計は、請求項１に記載したように、ベースと踏台とで囲まれた内部に、歪みゲージを貼り付けてなるロードセルを内蔵して構成されてなる電子体重計のロードセルを駆動する電源を自己発電可能な圧電発電装置で構成し、該圧電発電装置は、少なくとも一の板状に形成された圧電セラミックス体と、バネ材で形成された基部材と、該基部材の端部に固定された鋼球支持弾性体と、この鋼球支持弾性体の両端部にそれぞれ固定されて上記圧電セラミックス体を殴打して該圧電セラミックス体に衝撃を与える鋼球と、で構成し、上記踏台に荷重を作用させたときに、該荷重を上記圧電発電装置の殴打体への殴打力に荷重変換装置で変換し、上記鋼球の一方を、上記荷重変換装置を介して殴打して振動させ、他方の鋼球がその共振作用によって往復振動を連続して発電が繰り返されるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子体重計を技術的前提とし、前記鋼球支持弾性体は、基部材から同じ長さを有して同基部材に固定されていると共に、該基部材の両端部に固定される鋼球も、ほぼ同じ形状・重量で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電子体重計を技術的前提とし、前記荷重変換装置は、スイッチ体と、このスイッチ体の係止片部と係合する回転リンク体と、この回転リンク体の端部に形成された殴打部と、上記回転リンク体を圧電発電装置の鋼球から離反する方向に付勢するバネ、とから構成されており、スイッチ体を押圧してスイッチ体の係止片部を回動させて回転リンク体の係合部を押圧し、該回転リンク体１をバネの付勢力に抗して上記鋼球に近づく方向に回動させることで、該回転リンク体の殴打部が鋼球を殴打し、自己発電が開始されるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電子体重計を技術的前提とし、前記荷重変換装置は、スイッチ体と、このスイッチ体の係止片部と係合する回転リンク体と、この回転リンク体の端部に形成された殴打部と、上記回転リンク体を圧電発電装置の鋼球から離反する方向に付勢するバネと、上記回転リンク体の回転作動に同期して回動するように配設された従動リンク体と、上記回転リンク体と従動リンク体とを連結するロッドと、から構成されており、スイッチ体を押圧してスイッチ体の係止片部を回動させて回転リンク体の係合部を押圧し、該回転リンク体１をバネの付勢力に抗して上記鋼球に近づく方向に回動させることで、該回転リンク体及び従動リンク体の各殴打部が１対の鋼球を夫々殴打し、自己発電が開始されるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子体重計で計測された体重データを無線で送信し、電子体重計の近傍の任意の場所に設置された表示装置で該体重データを受信して表示できるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電子体重計を技術的前提とし、前記表示装置は、鏡或は洗面化粧台の鏡面部に配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明にあっては、ベースと踏台とで囲まれた内部に、歪みゲージを貼り付けてなるロードセルを内蔵して構成されてなる電子体重計のロードセルを駆動する電源を自己発電可能な圧電発電装置で構成し、該圧電発電装置は、少なくとも一の板状に形成された圧電セラミックス体と、該圧電セラミックス体の固有振動が他の構造体に伝達しにくい柔状態で保持するクッション材と、バネ材で形成された基部材と、該基部材の端部に固定された鋼球支持弾性体と、この鋼球支持弾性体の両端部にそれぞれ固定されて上記圧電セラミックス体を殴打して該圧電セラミックス体に衝撃を与える鋼球と、で構成し、上記踏台に荷重を作用させたときに、該荷重を上記圧電発電装置の殴打体への殴打力に荷重変換装置で変換し、上記鋼球の一方を、上記荷重変換装置を介して殴打して振動させ、他方の鋼球がその共振作用によって往復振動を連続して発電が繰り返されるように構成したこので、無電源で電子体重計のロードセルの駆動電源を確保することができ、その結果、電源コードを不要となし、脱衣所のレイアウトやデザイン性の制約を排除することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明にあっては、簡単でかつ安価な機構により各鋼球の打撃力を、簡単かつ小型の装置で連続的に繰り返して得ることができ、実用レベルの発電力が得られる、という効果が得られる。
【００１６】
請求項３に記載の発明にあっては、直線方向に体重荷重を付与しても、この荷重をリンク体の回転方向の力に変換して、この変換された力でリンク体を回動させることで、該リンク体の端部に形成された殴打部で圧電発電装置の鋼球を殴打するように構成したので、圧電発電装置をベース内の空間部に収納可能な小型、かつ薄型に形成することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明にあっては、圧電発電装置を並列に並べて構成し、この圧電発電装置の各鋼球を、２つの協働するリンク体によって殴打するように構成したので、請求項３に記載の圧電発電装置で得られる発電量の２倍の電力を得ることができ、実用レベルの電力を簡単な構成で得ることができると共に、一方の電力をロードセル用電源とし、他方の電力を通信用電源と使用することができ、或は、一方が故障したとしても、他方のものでも、ロードセル用電源と通信用電源として十分な発電量を確保できるので、故障によるトラブルの心配も少なく、また、メンテナンスも容易となる。
【００１８】
請求項５及び請求項６に記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子体重計で計測された体重データを無線で送信し、電子体重計の近傍の任意の場所、例えば、洗面化粧台に設置された表示装置で該体重データを受信して表示できるように構成したので、電源コードを不要となし、脱衣所のレイアウトやデザイン性の制約を排除することができると共に、計測された体重データを無線で受信器へと通信し、体重被計測者が楽な姿勢でこの計測データを視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に示す発明の実施例に基づき、この発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１乃至図８は、この発明の実施例１に係る電子体重計Ｄを示しており、該電子体重計Ｄで計測された体重データは、図１に示す洗面化粧台Ｋの鏡面部１２０に組み込まれた表示部８４に表示されるように構成されている。また、この電子体重計Ｄは、本実施例１では、図１に示すように、洗面化粧台Ｋのキャビネットのケコミ収納部に収納されているが、本発明にあっては、これに限定されるものではなく、上記ケコミ収納部にスライドレールを配設し、電子体重計Ｄを引き出し可能に構成してもよい。
【００２１】
図２に示すように、この実施例１に係る電子体重計Ｄは、付勢部材としての引張りばねＳが各重点部材１５とベース１との間にそれぞれ介装されている。荷重時に踏台２は体重によって内側に向けて反って変形しまうが、重点部材１５は踏台２からの荷重を受ける箇所毎にそれぞれ分離されて別個に設けられており、この踏台２に取り付けられた重点部材１５は、踏台２による歪み、すなわちその荷重による歪み変形の影響を受けることはない。このように、引張りばね１３を、荷重時にその荷重による踏台２の変形の影響を受けない重点部材１５とベース１との間に介装したため、減少付勢力の影響がなくて、体重を正確に測定することができ、測定性能が向上する。尚、この電子体重計Ｄの基本的な構成は、従来の電子体重計と同様に構成されているので、図面には従来例で用いた符号と同一の符号を付して、その詳細な説明をここでは省略する。
【００２２】
また、上記構成からなる電子体重計Ｄでは、内蔵されているロードセル３の歪みゲージで体重を計測することは公知の電子体重計と同様であるが、この発明では、このロードセル３の駆動電源として、自己発電可能で、かつ、送信機能を備えた圧電発電装置３０と、荷重方向を変換する荷重変換装置１００が用いられていることを特徴とする。
【００２３】
この荷重変換装置１００は、図３と図４に示すように、ベース１の空隙部に配設されたスイッチケース３１と、該スイッチケース３１に軸１０１を介して回動自在に軸支された断面が略く字状のスイッチ体１０２と、このスイッチ体１０２の係止片部１０３と係合する回転リンク体１０４と、この回転リンク体１０４の回動に同期して回動するように配設された従動リンク体１０５と、上記回転リンク体１０４と従動リンク体１０５とを連結するロッド１０６と、上記回転リンク体１０４の自由端部に形成された突起１０７がスライド自在に係合される長溝１０８を有するガイド体１０９と、から構成されており、上記回転リンク体１０４と従動リンク体１０５の各先端部に、圧電発電装置３０の鋼球４３，４３Ａを殴打する殴打部１１０，１１１が配設されて構成されている。そして、上記スイッチ体１０２の上端部が前記踏台２の裏面に当接した状態で配設されている。尚、図中符号１１２は回転リンク体１０４の支軸を、符号１１３は従動リンク体１０５の支軸を、符号１１４は、回転リンク体１０４を常態において殴打体１１０から離反する方向に付勢するバネを、符号１１５はガイド体１０９の支軸を夫々示している。
【００２４】
このように構成された荷重変換装置１００は、踏台２の荷重Ｆが作用することで、該踏台２の裏面に配置されたスイッチ体１０２が下方へ押圧される。この押圧力によりスイッチ体１０２は軸１０１を中心として回転し、これに伴いスイッチ体１０２の係止片部１０３が回動し、回転リンク体１０４の係合部１０４ａが押圧されるので、該回転リンク体１０４は、バネ１１４の付勢力に抗して軸１１２を中心として図４反時計方向へと回動し、該回転リンク体１０４の殴打部１１０が鋼球４３を殴打し、自己発電が開始される。勿論、この回転リンク体１０４の上記殴打作用と同期して、ロッド１０６で回転リンク体１０４と連結された従動リンク体１０５も、軸１１３を中心として図３反時計方向へと回動し、該従動リンク体１０５の殴打部１１１が鋼球４３Ａを殴打し、自己発電が開始される。
【００２５】
この自己発電を行う圧電発電装置３０は、図３と図４に示すように、中空箱状のスイッチケース３１と、該スイッチケース３１に配設された圧電セラミックス体１０と、該圧電セラミックス体１０を該圧電セラミックス体１０の固有振動が他の構造体に伝達しにくい柔状態で保持するクッション材１３と、上記スイッチケース３１の上面に固定されたＬ字状のバネ材で形成されてなる基部材４０と、該基部材４０の端部に固定された鋼球支持弾性体４１，４２と、この鋼球支持弾性体４１，４２の両端部にそれぞれ固定されてなる硬質の鋼球である鋼球４３，４４と、で構成されており、上記鋼球４４に押圧による外力Ｆを付与することで、他方の鋼球４３が共振作用によって往復振動を連続して繰り返し、上記圧電セラミックス体１０を殴打して該圧電セラミックス体１０に衝撃を与え発電させるように構成されている。
【００２６】
本実施例１では、上記圧電セラミックス体１０とクッション材１３及び基部材４０と鋼球支持弾性体４１，４２及び鋼球４３，４４が一組として構成されたものを、図３に示すように、２組並列に配設して構成している。これにより、一方の電力をロードセル用電源とし、他方の電力を通信用電源と使用することができ、或は、一方が故障したとしても、他方のものでも、ロードセル用電源と通信用電源として十分な発電量を確保できるので、故障によるトラブルの心配も少なく、また、メンテナンスも容易となる。勿論、この発明にあっては、本実施例１のように２組を並列に構成する必要は必ずしもなく、１組でもその発電量が確保できる場合には１組だけで構成してもよく、また、発電量が不足する場合には、複数組を組み合わせて構成してもよい。尚、以下の説明では、上記各組の各部の構成が同一であるので、説明の煩雑さを避けるため、一方の組の各部の構成を例にとり説明し、他方の組の各部には同一の符号の後に「Ａ」を付して、その詳細な説明をここでは省略する。
【００２７】
即ち、棒状ステンレス等の金属体で形成されてなる上記鋼球支持弾性体４１は、上記基部材４０の接続点ｌ０から同じ長さｌ１，ｌ２を有して溶接固定されている。
【００２８】
ここで、図３及び図４に示す鋼球４３を０．６ｇの鋼球で形成し、鋼球支持弾性体４１をφ０．６のステンレス棒材（ｓｕｓ３０４−ＷＰＢ）で形成し、かつ、ｌ１，ｌ２間長さを７０ｍｍとし、ステンレス材（ｓｕｓ３０１：ｔ＝０．４）で形成された基部材４０のｌ０寸法を１５ｍｍに設定した場合、鋼球４３の往復振幅ストロークは１４〜１５ｍｍであった。この構成からなる圧電発電装置３０による発電量を、公知の構成からなる測定装置で電圧を測定した。その結果を、図５に示す。
【００２９】
図５に示すデータからも明らかなように、上記鋼球４４に殴打部１１０（１１１）で殴打を１度与えると、鋼球４３（４３Ａ）が振り子状に連続して振動を繰り返し、従来のような１回限りの殴打により得られる発電量の数十倍の発電が得られることが判る。即ち、この実施例１では、ｌ１＝ｌ２，４３＝４４として一方の固有振動数と他方の固有振動数とを同一に設定し、左右が共振するように構成されている。このように構成することで、一方の固有周波数（ｎ・ｆｏ）を他方の固有周波数（ｆｏ）の整数倍にすることができ、その結果、右側の蓄積エネルギーを大きく（完成モーメントを大きく）することで、固有周波数は下がり、鋼球４３（４３Ａ）の振動継続時間を長くすることができる。
【００３０】
また、この実施例１に係る圧電発電装置３０によれば、部品点数を大幅に削減することができ、コストダウンと共に、装置を非常に小さくすることができる。
【００３１】
尚、上記実施例１では、前記鋼球支持弾性体４１（４１Ａ），４２（４２Ａ）と基部材４０（４０Ａ）との連結を、溶接で行う場合を例にとり説明したが、この発明にあってはこれに限定されるものではなく、ねじ止めやかしめ止め、或は強力な接着剤を用い或はハンダ付け等の公知の手段で一体的に連結することもできる。
【００３２】
一方、上記圧電セラミックス体１０は、同一材質、同一形状、同一厚さの２枚の板状の圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂを、各圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂの分極の極性を同一方向にし、かつ、該圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂ間に、りん青銅や真鍮等の導電性金属で１０μｍ〜５０μｍの厚さに形成された極薄の金属電極１１を配置し、これら圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂと金属電極１１を接合して構成されている。尚、この実施例１では、圧電セラミックス体１０を２組配置して構成しているが、以下の説明では、各組の構成が同一であるので、説明の煩雑さを避けるため、一方の組の構成を例にとり説明する。
【００３３】
即ち、上記圧電セラミックス素子は、チタンジルコン酸亜鉛系の素材が用いられ、また、クッション材１３としては、合成樹脂材、ゴム材或はこれらをスポンジ状に形成した軟質材料を用いることができ、具体的には、発泡ポリエチレンが好適である。さらに、この実施例１では、鋼球４３，４４を、圧電セラミックス体１０が破壊されていない程度に重量が重く発電効率が良好なタングステンや鉄などを用いることができ、また、圧電セラミックス体１０の鋼球衝突面部をプロテクトするプロテクタ１４は、加工性に優れたリン青銅やステンレス等の硬い金属或は合成樹脂などを用いることができる。
【００３４】
ところで、上記金属電極１１を上記極薄の厚さとすることで、該金属電極１１による機械的な抵抗をごく僅かに抑えることができ、２つの圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂと金属電極１１の接合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動が発生したとしても、該たわみ振動の金属電極１１による減衰を可及的に小さく抑えることができる。尚、この実施例１の構成では、一方の側の圧電セラミックス素子１０ａが伸長すれば他方の側の圧電セラミックス素子１０ｂは収縮し、かつ出力電圧の電極は逆方向となり、両圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂは並列に接続された発電構成となる。
【００３５】
また、この実施例１では、上記たわみ振動が行われると、一方の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）で伸長と伸縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消されるということがなく効率的に発電が行われる。発電された電気エネルギーとしての電流は、両圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂ及び金属電極１１に導電接続されたリード線を用いて取り出される。
【００３６】
尚、本実施例１では、２枚の圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂを、金属電極１１を介装して積層した場合を例にとり説明したが、各圧電セラミックス素子１０ａ（１０ｂ）自体を、それぞれ積層構造とすることができる。この積層構造では、複数枚の圧電セラミックス素子を接合（この場合は分極の極性も同一方向に）して、一方の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）を形成する。このように、圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）自体を積層構造とし、これを例えば弾性特性を有する接着材により接合した場合には、この弾性効果により、材質的に強度に欠ける圧電セラミックス体１０の曲がりが容易になって曲げ強度を維持することができる。尚、この発明において、圧電セラミックス体１０の外形形状は特に限られるものではなく、円形、楕円形、三角形、四角形或いは多角形等、利用実施に対応させて適宜の形状のものを用いることができる。
【００３７】
また、この実施例１に用いられる前記クッション材１３は、合成樹脂材、ゴム材、或いはこれらをスポンジ状にした軟質の材料で構成されている。このようなクッション材１３を用い、しかも、このクッション材１３の中央部のみ或いは両端部を接着材で圧電セラミックス体１０を固着したのは、圧電セラミックス体１０の振動を減衰させないためである。圧電セラミックス体１０が振動する場合、この圧電セラミックス体１０を支持する部材は圧電セラミックス体１０の振動を減衰させる要因になり、この減衰要因を取り除くために、クッション材１３を用いて極力圧電セラミックス体１０を自由な状態におく。
【００３８】
この実施例１のように、圧電セラミックス体１０の歪みは、圧電セラミックス自体が持つ固有振動となって暫くの間、継続する。この固有振動を長く継続させるためには、この固有振動を圧電セラミックス体１０以外の他の構成体に伝えないことが重要である。圧電セラミックス体１０の固有振動は、電気エネルギーとして変換されるが、その他の構造体の振動は全て機械的な抵抗となって固有振動エネルギーを吸収してしまい、電気エネルギーとして取り出すことができない。このため、この実施例１では、圧電セラミックス体１０と他の構造体との間で上記固有振動が伝達しないような柔らかな接触を実現するための手段として上記クッション材１３を用いることで、圧電セラミックス体１０の固有振動を長く継続させることができ、発電効率が良くなる。勿論、このクッション材１３は圧電セラミックス体１０に加えられる衝撃を緩和する作用をも有する。尚、圧電セラミックス体１０ａの表面側に配設されるプロテクタ板１４は、金属製或いは合成樹脂製等で形成されており、鋼球４４の殴打から圧電セラミックス体１０を保護する。
【００３９】
図６は、上記圧電発電装置３０の発電部５０で発電された電流を整流させる回路部６０の一例を示しており、該回路部６０の充電部６１には、整流手段６２と充電手段６３と判定手段６４と放電スイッチ手段６５とが備えられている。整流手段６２は、発電部５０で出力された交流電力を整流して脈流にする手段である。充電手段６３は、整流手段６２により得られた脈流を直流として充電する手段である。判定手段６４は、充電手段６３の充電量を圧電素子１０の発電のタイミングに応じて間欠的に監視し判定する手段である。この手段では、充電量は監視の際にごく少量消費されるが、間欠的に監視しているので監視による電力の消費を抑え、充電量への影響を低減させている。放電スイッチ手段６５は、判定手段６４により充電手段６３の充電量が発信可能なレベルに達したことが判定されたときに、充電手段６３の放電を開始させ、ロードセル３及び後段の発信部７０に電力を供給する手段である。
【００４０】
発信部７０には、通信制御手段７１と信号スイッチ手段７２と信号スイッチ手段７３と放電停止手段７４とが備えられている。通信制御手段７１は、通信に必要な動作を行う手段であり、この手段は充電部６１から電力が供給されることで開始される。この手段では、動作の開始により信号スイッチ手段７２をＯＮさせるように働くとともに、発信のためのデータを信号発生手段７３に渡す。信号スイッチ手段７２は、通信制御手段７１によりＯＮされて、信号スイッチ手段７３に電力を供給する手段である。
【００４１】
信号スイッチ手段７３は、ロードセル３からの計測された体重データを信号に変換してなるデータを通信制御手段７１から受け取り発信する。放電停止手段７４は、充電部６１からの電力の供給を停止させるように放電スイッチ手段６５を動作させる手段である。この手段は、通信制御手段７１が発信のために必要なデータを全て信号スイッチ手段７３に渡し終わったら、通信制御手段７１により動作させられる。
【００４２】
図６及び図７を用いてさらに説明する。図６及び図７は連続した回路図であり、Ｓ点、＋点、−点により接続される。整流手段６２はダイオードＤ１〜Ｄ６により全波整流の回路が形成されており、発電部５０から出力された交流電力をここで整流し脈流として後段に出力する。発電部５０から取り出された４本のリード線のうち３本のリード線が結線され、３本のリード線が６個のダイオードＤ１〜Ｄ６に接続されている。
【００４３】
充電手段６３は、コンデンサＣ１を備えている。このコンデンサＣ１は、充電電池に代替してもよい。整流手段６２で整流された脈流は、コンデンサＣ１に直流として逐次充電され、鋼球４４が圧電素子１０に衝突して発電を繰り返すたびにコンデンサＣ１の両端の電圧が高くなる。
【００４４】
放電スイッチ手段６５には、自己保持型電流スイッチが用いられている。本実施例１では、相補トランジスタを用いており、ＰＮＰトランジスタＴｒ１とＮＰＮトランジスタＴｒ２とを組み合わせている。この放電スイッチ手段６５では、ｂ点に、ｃ点の電圧より約０．６Ｖ(Ｔｒ１により決まる値)低い電圧が印加されると、Ｔｒ１がＯＮとなり、ほぼ同時にＴｒ２がＯＮとなる。このように放電スイッチ手段６５がＯＮ状態となると、ｃ点とｄ点の間はきわめて低いインピーダンスとなる。そして、充電手段６３のコンデンサＣ１に貯めた電力を放電し、きわめて少ないロスで通信制御手段７１に供給する。そして、このＯＮ状態は、自己保持状態となり放電停止するまで継続する。
【００４５】
判定手段６４は、コンデンサＣ２，Ｃ３と抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えている。Ｃ３は誤動作防止用に設けたものである。コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１は、圧電素子１０からの出力である図７中に示すａ点と放電スイッチ手段６５の図７中に示すｂ点との間に設けられている。そして、この時定数で充電量の判定の際にｂ点に電圧を印加する時間を決めている。ａ点には鋼球４４が圧電素子１０に衝突する度に交流電力が発生するが、この電圧は、コンデンサＣ１の両端の電圧にダイオードＤ６の上棟方向の電圧を加えた値である。そして、コンデンサＣ１が充電により電圧上昇するとともにａ点の交流電圧も上昇する。つまり、ａ点ではコンデンサＣ１両端の直流電圧にほぼ比例した交流電圧が、鋼球４４が衝突するたびに、すなわち間欠的に得られる。そしてこのａ点での交流電圧は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２の時定数で決めた短時間で印加される。ｂ点の電圧は抵抗Ｒ１，Ｒ２の分配比により決められ、上述したようにｂ点の電圧がｃ点の電圧よりも約０．６Ｖ（Ｔｒ１により決まる値）低い電圧の値を超えると放電スイッチ手段６５がＯＮとなる。
【００４６】
ここでは、ｂ点の電圧は
ｃ点の電圧×（１−Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））
で示されるため、このｂ点の電圧がc点の電圧よりも約０．６Ｖ低い電圧「ｃ点の電圧−約０．６Ｖ」と等しくなったときが判定の閾値となり、これをもって充電量のレベルを判定する。
【００４７】
このため、Ｒ１とＲ２を調整することで放電を開始させる充電量を、ロードセル３の駆動可能なレベル及び発信可能なレベルに調整することができる。このレベルは、用いられるロードセル３の駆動電圧及び発信する信号に応じて任意に設定される。
【００４８】
通信制御手段７１は、通信制御回路７５とコンデンサＣ７と抵抗Ｒ８とＦＥＴ１を備えている。コンデンサＣ７は動作安定用に設けたものである。抵抗Ｒ８とＦＥＴ１は通信制御回路７５と信号スイッチ手段７２を低消費電力でインターフェースするためのレベル変換に設けたものである。充電部６１からの放電により通信制御回路７５に電力が供給されると、通信制御回路７５の内部で発信に必要な手順が実行される。なお、通信制御回路７５は消費電力の小さいものである。
【００４９】
信号スイッチ手段７２は、ＰＮＰトランジスタＴｒ４と抵抗Ｒ６，Ｒ７とコンデンサＣ６を備えている。信号発生手段７３を構成する信号発生回路７６が比較的大電力を必要とするために、この信号スイッチ手段７２では大電力用トランジスタスイッチＴｒ４を使って、信号発生回路７６に電力を供給するよう構成している。信号スイッチ手段７２では、通信制御回路７５からの発信開始の指令がＦＥＴ１と抵抗Ｒ７を通ってトランジスタＴｒ４をＯＮさせると、信号スイッチ手段７３で発信を開始させるよう動作する。
【００５０】
信号発生手段７３は、上記信号発生回路７６とアンテナ７７を備えており、信号スイッチ手段７２から電力が供給されると、通信制御回路７２から受け取った発信のためのデータを無線信号に変換してアンテナ７７から発信する。
【００５１】
放電停止手段７４は、ＰＮＰトランジスタＴｒ３と抵抗Ｒ４，Ｒ５とコンデンサＣ４，Ｃ５とを備えている。コンデンサＣ４，Ｃ５は、誤動作防止用に設けている。この手段では、通信制御回路７５が発信のために必要なデータを信号発生回路７６に送出し終えたら、通信制御回路７５から抵抗Ｒ４を通してトランジスタＴｒ３をＯＮさせる信号を出力する。トランジスタＴｒ３がＯＮとなると放電スイッチ手段６５の自己保持は解除となり、コンデンサＣ５に貯まっていた電力の放電は停止して、発信動作は終了する。
【００５２】
図６に示すように、発電部５０の出力が回路部６０に取り出される。回路部６０には、発電部５０で発生した交流電力を整流して充電する充電部６１と発信部７０とが備えられている。そして、発信部７０から発信された信号は、受信装置８０の受信部８１に受信されて記憶部８２に保存され、該記憶部８２に記憶されたデータが前記鏡面部１２０に配設された表示部８４に表示される。また、上記体重データは、記憶部８２からインターネット８３を介してあらかじめ設定した外部（携帯電話等）にも送信できるように構成してもよい。
【００５３】
このように、本実施例１では、回路部６０で、圧電素子１０が発電するたびにその出力から交流電圧を取り出し、これを判定手段６４に用いて充電量を判定している。このような充電量の間欠的な判定は、充電量が増加するタイミングで効率よく判定される。その上、判定のために無駄な電力を消費することが大幅に抑制されるので、発信に必要な電力を素早く充電してロードセル３及び発信部７０に供給できる。
【００５４】
また、上記受信装置８０の表示部８４は、図８に示すように、液晶表示部８５と、この液晶表示部８５の後側に配置されたバックライト８６と、これらを覆うカバー８７と、から構成されており、上記鏡１２０の表示部８４の前面に対応する箇所はハーフミラー構造８８で構成され、受信された体重データを上記ハーフミラー構造８８に浮かび上がらせた状態でデジタルで表示することができる。この表示時間は、任意に設定することができ、時間経過後は、例えば、時刻表示するように構成してもよい。
【００５５】
次に、上記のように構成されてなる電子体重計Ｓの作動を説明する。
【００５６】
洗面化粧台Ｋのケコミ収納部から電子体重計Ｄを引き出し、踏台２に乗ると、該踏台２の裏面に配置されたスイッチ体１０２が下方へ押圧され、この押圧力によりスイッチ体１０２は軸１０１を中心として回転し、これに伴いスイッチ体１０２の係止片部１０３が回動し、回転リンク体１０４の係合部１０４ａが押圧されるので、該回転リンク体１０４は、バネ１１４の付勢力に抗して軸１１２を中心として図４反時計方向へと回動し、該回転リンク体１０４の殴打部１１０が鋼球４３を殴打し、自己発電が開始される。勿論、この回転リンク体１０４の上記殴打作用と同期して、ロッド１０６で回転リンク体１０４と連結された従動リンク体１０５も、軸１１３を中心として図３反時計方向へと回動し、該従動リンク体１０５の殴打部１１１が鋼球４３Ａを殴打し、自己発電が開始される。
【００５７】
このようして上記鋼球４３，４３Ａが殴打されると、他方の鋼球４４，４４Ａが共振作用によって往復振動を連続して繰り返し、該鋼球４４，４４Ａが上記圧電セラミックス体１０，１０を殴打して該圧電セラミックス体１０，１０に衝撃を与え連続的な発電が行なわれるので、１回の回動操作でも十分な電力を得ることができる。勿論、上記状態から引張りばね１３の付勢力によってスイッチ体１０２が復動（上昇）方向に移動する際にも同様な発電作動が行なわれ、次回の体重測定用の電源として充電される。
【００５８】
このように、この実施例１では、外部電源に頼ることなく、体重の測定毎に、必要な電力を直ちに供給することができるように構成されているので、無電源で電子体重計Ｄのロードセル３の駆動電源を確保することができ、その結果、電源コードを不要となし、しかも、外部電源を必要としないので、外部電源がない場所でも機能させることができ、ランニングコストもほとんど不要とすることができると共に、脱衣所のレイアウトやデザイン性の制約を排除することができると共に、計測された体重データを無線で洗面化粧台Ｋの受信器８０の表示部８４へと通信し、体重被計測者が楽な姿勢でこの計測データを視認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施例１に係る電子体重計が組み込まれた洗面化粧台の構成を示す説明図である。
【図２】同電子体重計の内部構成を示す断面図である。
【図３】同電子体重計の内部に配設された圧電発電装置の構成を示す平面断面図である。
【図４】同圧電発電装置の構成を示す縦断面図である。
【図５】測定装置により測定された本圧電発電装置の発電量を示すグラフである。
【図６】同圧電発電装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】本実施例１に用いられる受信器の構成例を示すブロック図である。
【図８】同電子体重計から送信された体重データを表示する表示部の構成を示す断面説明図である。
【図９】従来の電子体重計の構成を示す断面図である。
【図１０】同電子体重計のベース内部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
Ｄ  電子体重計
Ｋ  洗面化粧台
Ｓ  引張り羽ね
１  ベース
２  踏台
３  ロードセル
１０  圧電セラミックス体
１３  クッション材
３０  圧電発電装置
３１  スイッチケース
４０  基部材
４１，４１Ａ，４２，４２Ａ  鋼球支持弾性体
４３，４３Ａ，４４，４４Ａ  鋼球
５０  発電部
６０  回路部
６１  充電部
６２  整流手段
６３  充電手段
６４  判定手段
６５  放電スイッチ手段
７０  発信部
８０  受信装置
８４  表示部
１００  荷重変換装置
１０２  スイッチ体
１０３  スイッチ体の係止片部
１０４  回転リンク体
１０５  従動リンク体
１０６  ロッド
１０９  ガイド体
１１０，１１１  殴打部
１２０  鏡面部
【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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