(57)【要約】【課題】共振周波数を設定しにくい人や物の動作に対しても、確実に発電し得る振動発電装置を提供する。【解決手段】振動発電装置１０は、固定ユニット２０と、コイルバネ３８と、固定ユニット２０にコイルバネ３８を介して支持された可動ユニット３０とを備え、可動ユニット３０がコイルバネ３８を介して振動することにより誘導起電力が発生するように構成されている。そして、振動発電装置１０は、可動ユニット３０に直に付勢力Ｆ１を加えることによりコイルバネ３８を変形させ、付勢力Ｆ１が消滅することにより可動ユニット３０を振動させる付勢力伝達手段４０を更に備えている。【選択図】図２
2018182940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ユニットと、コイルバネと、前記固定ユニットに前記コイルバネを介して支持された可動ユニットとを備え、
前記可動ユニットが前記コイルバネを介して振動することにより誘導起電力が発生するように構成された振動発電装置において、
前記可動ユニットに直に付勢力を加えることにより前記コイルバネを変形させ、当該付勢力が消滅することにより前記可動ユニットを振動させる付勢力伝達手段、
を備えたことを特徴とする振動発電装置。
【請求項２】
前記固定ユニット、前記コイルバネ及び前記可動ユニットを収容する筐体を更に備え、
前記付勢力伝達手段は、外力が加えられる作用部材と、この作用部材を前記可動ユニット側に移動可能に保持する挿通凹部と、を前記筐体内に有し、
前記作用部材は、前記外力によって前記挿通凹部内を移動して前記可動ユニットに前記付勢力を加える、
請求項１記載の振動発電装置。
【請求項３】
前記固定ユニット、前記コイルバネ及び前記可動ユニットを収容する筐体を更に備え、
前記付勢力伝達手段は、前記可動ユニットに設けられた可動側磁性部材と、前記筐体外に設けられた筐体外磁性部材と、を有し、
前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とは、一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石であり、かつ互いに吸引可能であり、かつ少なくとも一方が移動体に設けられ、
この移動体は、
前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とを互いに遠ざける方向に動くことにより、
互いに吸引した前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とを引いて前記可動ユニットに前記付勢力を加え、
前記移動体が更に前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とを互いに遠ざける方向に動くことにより、前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材との吸引力を前記コイルバネの復元力が越えた時点で、前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とが離別する、
請求項１記載の振動発電装置。
【請求項４】
前記固定ユニット、前記コイルバネ及び前記可動ユニットを収容する筐体を更に備え、
前記付勢力伝達手段は、外力が加えられる作用部材と、この作用部材を前記可動ユニット側に移動可能に保持する挿通凹部と、前記作用部材に加えられた外力によって変形するバネ部材と、前記可動ユニットに設けられた可動側磁性部材と、前記作用部材に設けられた作用側磁性部材と、を前記筐体内に有し、
前記可動側磁性部材と前記作用側磁性部材とは一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石でありかつ互いに吸着可能であり、
前記作用部材は、前記外力によって前記挿通凹部内を前記作用側磁性部材が前記可動ユニットに近づく方向に移動することにより、前記可動側磁性部材に前記作用側磁性部材を吸着させるとともに前記バネ部材を変形させ、
前記バネ部材は、前記外力が消滅すると復元力によって前記作用側磁性部材が前記可動ユニットから遠ざかる方向に前記作用部材を移動させることにより、前記可動側磁性部材に吸着した前記作用側磁性部材を介して前記可動ユニットに前記付勢力を加え、
前記バネ部材が更に前記作用部材を移動させることにより、前記可動側磁性部材と前記作用側磁性部材との吸着力を前記コイルバネの復元力が越えた時点で、前記可動側磁性部材が前記作用側磁性部材から離脱する、
請求項１記載の振動発電装置。
【請求項５】
前記固定ユニット、前記コイルバネ及び前記可動ユニットを収容する筐体を更に備え、
前記付勢力伝達手段は、外力が加えられる作用部材と、この作用部材を前記可動ユニット側へ移動可能に保持する挿通凹部と、前記可動ユニットに設けられた可動側磁性部材と、前記作用部材に設けられた作用側磁性部材と、を前記筐体内に有し、
前記可動側磁性部材と前記作用側磁性部材とは一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石でありかつ初期状態で互いに吸着しており、
前記作用部材は、前記外力によって前記作用側磁性部材が前記可動ユニットから遠ざかる方向に移動することにより、前記可動側磁性部材に吸着した前記作用側磁性部材を介して前記可動ユニットに前記付勢力を加え、
前記作用部材が更に移動することにより、前記可動側磁性部材と前記作用側磁性部材との吸着力を前記コイルバネの復元力が越えた時点で、前記可動側磁性部材が前記作用側磁性部材から離脱する、
請求項１記載の振動発電装置。
【請求項６】
前記移動体は前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とを互いに近づける方向に動くことより前記可動側磁性部材と前記筐体外磁性部材とを吸引させ、
前記可動ユニットの振動方向を正方向と逆方向とに分けたとき、
前記近づける方向と前記遠ざける方向とは同一方向であり、
前記移動体は前記正方向にも前記逆方向にも動く、
請求項３記載の振動発電装置。
【請求項７】
前記誘導起電力から得た電気エネルギにより個体識別信号を送信する回路基板を更に備えた、
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の振動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示された振動発電装置は、固定ユニットと、コイルバネと、固定ユニットにコイルバネを介して支持された可動ユニットとを備え、可動ユニットがコイルバネを介して振動することにより誘導起電力が発生するように構成されている。この振動発電装置によれば、環境に存在する力学的な振動エネルギを電気的エネルギに変換することにより、電池交換などのメンテナンスを不要にしたビーコン発信装置などが実現可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３３２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の振動発電装置では、コイルバネのバネ定数と可動ユニットの重さとで決まる共振周波数の振動を固定ユニットに与えることにより、可動ユニットがコイルバネを介して振動を始め、誘導起電力が発生する。そのため、共振周波数の振動のときに発電量が最大になり、それ以外の周波数の振動では発電量が著しく低下する。
【０００５】
例えば一般的な人の動作は、決まった周波数が少なく、また、人によるバラツキも多い。そのため、人が何かを押したり引いたりするような不安定な動作に対しては、共振周波数を決められないので、振動発電装置を利用することが難しかった。また、コイルバネのバネ定数及び可動ユニットの重さには一定の限界があるので、共振周波数の採り得る範囲にも制限があった。
【０００６】
そこで、本発明は、共振周波数を設定しにくい人や物の動作に対しても、確実に発電し得る振動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】
【０００７】
本発明に係る振動発電装置は、
固定ユニットと、コイルバネと、前記固定ユニットに前記コイルバネを介して支持された可動ユニットとを備え、
前記可動ユニットが前記コイルバネを介して振動することにより誘導起電力が発生するように構成された振動発電装置において、
前記可動ユニットに直に付勢力を加えることにより前記コイルバネを変形させ、当該付勢力が消滅することにより前記可動ユニットを振動させる付勢力伝達手段、
を備えたことを特徴とする振動発電装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る振動発電装置によれば、可動ユニットに直に付勢力を加えることによりコイルバネを変形させ、この付勢力が消滅することにより可動ユニットを振動させる付勢力伝達手段を備えたことにより、共振周波数の振動を固定ユニットに加えなくても、単に付勢力を可動ユニットに加えるだけで発電が可能になるので、共振周波数を設定しにくい人や物の動作に対しても確実に発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１の振動発電装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の振動発電装置の分解斜視図である。
【図３】図２における固定ユニット及び可動ユニットを示す分解斜視図である。
【図４】４［Ａ］は図３における可動ユニットを示す斜視図であり、４［Ｂ］は図４［Ａ］におけるIVｂ−IVｂ線断面図である。
【図５】実施形態１の振動発電装置においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図であり、図５［Ａ］は初期状態、図５［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図５［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図６】図６［Ａ］は図５［Ａ］におけるVIａ−VIａ線断面に相当する全体断面図であり、図６［Ｂ］は図５［Ｂ］におけるVIｂ−VIｂ線断面に相当する全体断面図であり、図６［Ｃ］は図５［Ｃ］におけるVIｃ−VIｃ線断面に相当する全体断面図である。
【図７】実施形態１の振動発電装置における付勢力伝達手段を示す概略平面図であり、図７［Ａ］は初期状態、図７［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図７［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図７ａ】実施形態１の振動発電装置の変形例における付勢力伝達手段を示す概略平面図であり、図７ａ［Ａ］は初期状態、図７ａ［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図７ａ［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図８】実施形態２の振動発電装置を示す全体断面図（移動体が正方向へ動く場合）であり、図８［Ａ］は初期状態、図８［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図８［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図９】実施形態２の振動発電装置を示す全体断面図（移動体が逆方向へ動く場合）であり、図９［Ａ］は初期状態、図９［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図９［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１０】図１０［Ａ］は実施形態２の振動発電装置において移動体が正方向へ動く場合の誘導起電力を示す波形図であり、図１０［Ｂ］は実施形態２の振動発電装置において移動体が逆方向へ動く場合の誘導起電力を示す波形図である。
【図１１】実施形態３の振動発電装置を示す全体断面図であり、図１１［Ａ］は初期状態、図１１［Ｂ］は外力を加えた状態、図１１［Ｃ］は外力が消滅し付勢力を加えた状態、図１１［Ｄ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１２】実施形態３の振動発電装置における付勢力伝達手段を示す概略平面図であり、図１２［Ａ］は初期状態、図１２［Ｂ］は外力を加えた状態、図１２［Ｃ］は外力が消滅し付勢力を加えた状態、図１２［Ｄ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１２ａ】実施形態３の振動発電装置の変形例における付勢力伝達手段を示す概略平面図であり、図１２ａ［Ａ］は初期状態、図１２ａ［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図１２ａ［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１３】実施形態４の振動発電装置を示す全体断面図であり、図１３［Ａ］は初期状態、図１３［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図１３［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１４】実施形態４の振動発電装置における付勢力伝達手段を示す概略平面図であり、図１４［Ａ］は初期状態、図１４［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図１４［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１４ａ】実施形態４の振動発電装置の変形例における付勢力伝達手段を示す概略平面図であり、図１４ａ［Ａ］は初期状態、図１４ａ［Ｂ］は付勢力を加えた状態、図１４ａ［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。
【図１５】実施形態１乃至４の振動発電装置を用いた信号処理システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び特許請求の範囲における「備える」とは、明示した構成要素以外の構成要素を備える場合も含まれる。「有する」や「含む」なども同様である。本明細書での「上下左右」は、図面で見た場合の上下左右をいうものとし、上下左右が固定される意味ではない。以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、各図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を使用することにより、重複説明を省略する。
【００１１】
＜実施形態１＞
まず、図１乃至図４に基づき説明する。以下で述べる符号は、図１乃至図４のいずれかに記載されている。ただし、付勢力Ｆ１及び外力Ｆ２については、図５乃至図７の各［Ｂ］にのみ記載されている。なお、コイルバネ３８は、実際の巻き数よりも少なく示しているため、一部を切断して示している。
【００１２】
本実施形態１の振動発電装置１０は、固定ユニット２０と、コイルバネ３８と、固定ユニット２０にコイルバネ３８を介して支持された可動ユニット３０とを備え、可動ユニット３０がコイルバネ３８を介して振動することにより誘導起電力が発生するように構成されている。そして、振動発電装置１０は、可動ユニット３０に直に付勢力Ｆ１を加えることによりコイルバネ３８を変形させ、付勢力Ｆ１が消滅することにより可動ユニット３０を振動させる付勢力伝達手段４０を更に備えている。
【００１３】
また、振動発電装置１０は、固定ユニット２０、コイルバネ３８及び可動ユニット３０を収容する筐体５０を更に備えている。付勢力伝達手段４０は、外力Ｆ２が加えられる作用部材４１と、作用部材４１を可動ユニット３０側に移動可能に保持する挿通凹部４５と、を筐体５０内に有する。作用部材４１は、外力Ｆ２によって挿通凹部４５内を移動して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える。付言すると、作用部材４１は、筐体５０外へ突き出た突端４２を含む押圧片であり、突端４２に加えられた外力Ｆ２によって挿通凹部４５内を移動する。
【００１４】
次に、振動発電装置１０の各構成要素について詳しく説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、筐体５０は、合成樹脂からなるベース５１とキャップ５６とが嵌合され、更にこれらが四本のネジ５７によって固定されたものであり、回路基板１１、固定ユニット２０、可動ユニット３０及び付勢力伝達手段４０を包含し、全体として直方体状である。ベース５１は、キャップ５６側が開口されたトレー状である。ベース５１の内側には、挿通凹部４５、固定ユニット２０を固定する突起５２、ネジ５７を止めるネジ止め穴５３などが形成されている。ベース５１の内側の挿通凹部４５からは、挿通口４８を貫いて作用部材４１の突端４２が突き出ている。ベース５１の外側には、振動発電装置１０を対象物に取り付けるための取付片５４及び取付穴５５が設けられている。キャップ５６は、ベース５１側が開口された箱状であり、上面にネジ５７を通すネジ通し穴５８が形成されている。
【００１６】
図２に示すように、回路基板１１は、電子部品がプリント基板上に実装されたものであり、全体として四角形である。回路基板１１の四隅には固定用の穴１２が形成されている。固定ユニット２０上面の突起１７にこれらの穴１２を嵌合させることにより、固定ユニット２０上に回路基板１１が固定される。例えば、回路基板１１は、固定ユニット２０で発生した誘導起電力から得た電気エネルギにより個体識別信号を送信する機能を有する。このような機能は、市販の電源回路モジュールやＢＬＥモジュールを用いることによって実現可能である。
【００１７】
図２及び図３に示すように、固定ユニット２０は例えば合成樹脂からなるキャップ側ケース１５とベース側ケース２１とに分けられる。キャップ側ケース１５には、ネジ５７を通すネジ通し穴１６、回路基板１１を固定する突起１７、回路基板１１とコイルホルダ２６とを接続する配線を通す切り欠き１８などが形成されている。ベース側ケース２１には、コイルバネ３８の一端を係止するバネ係止ピン２２、ネジ５７を通すネジ通し穴２３、可動ユニット３０の一部が貫く貫通穴２４、コイルホルダ２６を固定する凸部２５などが形成されている。
【００１８】
コイルホルダ２６は、長方形の合成樹脂板であり、中央に導電コイル２７が嵌め込まれ、一端に接続端子２８が形成され、他端に凹部２９が形成されている。導電コイル２７は、導線が巻回されて横長の円筒形状を呈しており、中央に空芯が形成されている。接続端子２８は、導電コイル２７から発生した誘導起電力を出力する。また、コイルホルダ２６は、可動ユニット３０の挿通穴３６内に挿入された状態（一点鎖線２６ａ）で、ベース側ケース２１とキャップ側ケース１５との間に挟持される。
【００１９】
図３及び図４に示すように、可動ユニット３０は、四個の磁石３１、二個のヨーク３２、磁石３１及びヨーク３２を支持する磁石ホルダ３３、などを備えている。磁石３１は、どのような種類でもよいが、小型でも強い磁力を有するネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石などの希土類磁石が適している。ヨーク３２は例えば軟鉄板である。
【００２０】
磁石ホルダ３３は、例えば合成樹脂などからなるキャップ側枠３４とベース側枠３５とが貼り合わされた横長の直方体状である。キャップ側枠３４とベース側枠３５との間には、コイルホルダ２６を挿し通す挿通穴３６が左右端を貫いて形成されている。キャップ側枠３４及びベース側枠３５には、それぞれ二個の磁石３１と一個のヨーク３２が嵌め込まれている。そのため、挿通穴３６内のコイルホルダ２６を挟んで二個ずつ二組の磁石３１が向き合うことにより、四個の磁石３１と二個のヨーク３２とからなる磁気回路を形成する。コイルホルダ２６を磁石ホルダ３３の挿通穴３６内に挿し通した状態で、コイルホルダ２６に対して可動ユニット３０すなわち磁石ホルダ３３が左右に振動する。このとき、導電コイル２７を貫く磁束が、磁石３１の位置に応じて変化することにより、導電コイル２７から誘導起電力が発生する。
【００２１】
磁石ホルダ３３の四隅のキャップ側枠３４とベース側枠３５との間には、バネ取付間隙３７が設けられている。コイルバネ３８の一端がベース側ケース２１のバネ係止ピン２２に固定され、コイルバネ３８の他端が磁石ホルダ３３のバネ取付間隙３７に固定される。四本のコイルバネ３８は、引張バネであり、対称になるように一本ずつ配置される。なお、コイルバネでは、荷重がかかっていない状態での長さを自然長（又は自由長）と呼び、機械構造に組み付けた場合の少し伸ばした状態での長さをセット長と呼ぶ。つまり、機械の初期状態においてコイルバネには、自然長とセット長の差に応じた張力が加えられている。
【００２２】
可動ユニット３０の下側には、直方体状の鉄柱３９が設けられている。鉄柱３９は、例えば接着などにより、下側のヨーク３２に固定されている。なお、鉄柱３９は、本実施形態１では作用部材４１が可動ユニット３０を押す際に介在するだけであるが、他の実施形態では可動側磁性部材として機能する。
【００２３】
付勢力伝達手段４０は、例えば合成樹脂からなる作用部材４１及び挿通凹部４５を有する。作用部材４１は、平面視して略Ｙ字状であり、ベース５１から突き出た突端４２を一端に有し、挿通凹部４５内を移動して鉄柱３９に当接する当接端４３を他端に有し、当接端４３からＵ字状に延びるＵ字部４４を有する。挿通凹部４５は、筐体５０を貫通する挿通口４８、Ｕ字部４４を案内する内壁面４６及び底面４７などを有し、Ｕ字部４４及び鉄柱３９の可動範囲を含む空間からなる。なお、作用部材４１はドットを付して図示する場合がある。
【００２４】
次に、振動発電装置１０の動作について、図５乃至図７を中心に図１乃至図４も用いて説明する。図５乃至図７において、各図［Ａ］は初期状態、各図［Ｂ］は付勢力を加えた状態、各図［Ｃ］は付勢力が消滅した状態である。なお、図５乃至図７では、図１乃至図４で付した符号の一部を省略している。図７では、図１乃至図６に比べて簡潔に示している。
【００２５】
図５乃至図７において、可動ユニット３０の振動方向１３（すなわちコイルバネ３８の伸縮方向）を正方向１３ａと逆方向１３ｂとに分け、可動ユニット３０の振動方向１３における初期状態での中心位置をバランス位置１３ｃとする。正方向１３ａは作用部材４１を押し込む方向であり、逆方向１３ｂは作用部材４１を押し戻す方向である。
【００２６】
図５乃至図７の各［Ａ］に示すように、初期状態では、作用部材４１に何の力も加わっていないので、作用部材４１が鉄柱３９を押すことはない。そのため、可動ユニット３０の中心位置と導電コイル２７の中心位置とは、バランス位置１３ｃに一致している。
【００２７】
ここで、図５乃至図７の各［Ｂ］に示すように、コイルバネ３８の復元力よりも大きい外力Ｆ２が、作用部材４１の突端４２に加えられたとする。すると、作用部材４１が挿通凹部４５内を移動して鉄柱３９を押すことにより、可動ユニット３０に付勢力Ｆ１が加わる。鉄柱３９は可動ユニット３０に固設されているので、鉄柱３９を押すことにより可動ユニット３０に付勢力Ｆ１が加わるのである。すなわち、外力Ｆ２によって可動ユニット３０に直に付勢力Ｆ１を加えることにより、コイルバネ３８の弾性力に抗して可動ユニット３０がバランス位置１３ｃの正方向１３ａ側へ動くので、コイルバネ３８が変形する（図５［Ｂ］）。
【００２８】
そして、外力Ｆ２の消滅に伴い付勢力Ｆ１が消滅すると、コイルバネ３８の復元力によって可動ユニット３０がバランス位置１３ｃの逆方向１３ｂ側へ動き、可動ユニット３０が自ら共振周波数で振動を始める。このとき、導電コイル２７上を可動ユニット３０が通過する際に、導電コイル２７を貫く磁束が変化する。この磁束の変化に応じて導電コイル２７内に誘導起電力が生じる。回路基板１１は、その誘導起電力を整流してコンデンサに電圧として蓄え、その電圧が一定値を超えた時にその電力を使って個体識別信号を送信する。
【００２９】
次に、振動発電装置１０の作用及び効果について説明する。
【００３０】
従来の振動発電装置では、固定ユニットに振動を与えて可動ユニットを振動させる構成であった。そのため、可動ユニットを振動させて発電するには、コイルバネのバネ定数と可動ユニットの重さとで決まる共振周波数の振動を固定ユニットに与えなければならなかった。
【００３１】
これに対し、本実施形態１では、可動ユニット３０に直に付勢力Ｆ１を加えてコイルバネ３８を変形させる付勢力伝達手段４０を備えたことにより、その付勢力Ｆ１が消滅した時点で可動ユニット３０が自ら共振周波数で振動を始める。すなわち、振動発電装置１０によれば、可動ユニット３０に直に付勢力Ｆ１を加えることによりコイルバネ３８を変形させ、付勢力Ｆ１が消滅することにより可動ユニット３０を振動させる付勢力伝達手段４０を備えたことにより、共振周波数を設定しにくい人や物の動作に対しても確実に発電することができる。
【００３２】
次に、本実施形態１の変形例について、図７ａを中心に説明する。
【００３３】
本変形例は、付勢力伝達手段４０ａ以外は実施形態１と同じ構成である。付勢力伝達手段４０ａは、外力Ｆ２が加えられる作用部材４１ａと、作用部材４１ａを可動ユニット３０側に移動可能に保持する挿通凹部４５ａと、を筐体５０内に有する。ただし、外力Ｆ２は、実施形態１では押圧力であるのに対し、本変形例では引張力である。作用部材４１ａは、外力Ｆ２によって挿通凹部４５ａ内を移動して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える。付言すると、作用部材４１ａは、筐体５０外へ突き出た突端４２ａを含む引張片であり、突端４２ａ付近に加えられた外力Ｆ２によって挿通凹部４５ａ内を移動する。作用部材４１ａとしては、外力Ｆ２が引張力であるため、紐状部材などを用いることもできる。
【００３４】
付勢力伝達手段４０ａは、例えば合成樹脂からなる作用部材４１ａ及び挿通凹部４５ａを有する。作用部材４１ａは、平面視して略Ｔ字状＋四角枠状であり、ベース５１から突き出た突端４２ａを一端に有し、鉄柱３９を囲んで四角枠状に延びる先側部４４ａを他端に有する。突端４２ａから見て鉄柱３９よりも先にある先側部４４ａの内側が、鉄柱３９に当接する当接端４３ａになっている。挿通凹部４５ａは、筐体５０を貫通する挿通口４８ａ、先側部４４ａを案内する内壁面４６ａ及び底面４７ａなどを有し、先側部４４ａ及び鉄柱３９の可動範囲を含む空間からなる。
【００３５】
次に、本変形例の動作について説明する。なお、本変形例においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図は、外力Ｆ１、付勢力Ｆ２などを除き図５とほぼ同じになるので、以下の説明では図５も参照する。特にコイルバネ３８は図５にのみ示す。
【００３６】
図７ａ［Ａ］において、正方向１３ａは作用部材４１ａを引き戻す方向であり、逆方向１３ｂは作用部材４１ａを引っ張る方向である。図７ａ［Ａ］に示すように、初期状態では、作用部材４１ａに何の力も加わっていないので、作用部材４１ａが鉄柱３９を押すことはない。そのため、可動ユニット３０の中心位置と導電コイル２７の中心位置とは、バランス位置１３ｃに一致している（図５［Ａ］）。
【００３７】
ここで、図７ａ［Ｂ］に示すように、コイルバネ３８の復元力よりも大きい外力Ｆ２が、作用部材４１ａの突端４２ａ付近に加えられたとする。外力Ｆ２は、例えば人の指先で突端４２ａ付近を引っ張る動作によって加えられる。すると、作用部材４１ａが挿通凹部４５ａ内を逆方向１３ｂへ移動し、当接端４３ａが鉄柱３９を押すことにより、可動ユニット３０に付勢力Ｆ１が加わる。鉄柱３９は可動ユニット３０に固設されているので、鉄柱３９を押すことにより可動ユニット３０に付勢力Ｆ１が加わるのである。すなわち、外力Ｆ２によって可動ユニット３０に直に付勢力Ｆ１を加えることにより、コイルバネ３８の弾性力に抗して可動ユニット３０がバランス位置１３ｃの逆方向１３ｂ側へ動くので、コイルバネ３８が変形する（図５［Ｃ］）。
【００３８】
そして、図７ａ［Ｃ］に示すように、外力Ｆ２の消滅に伴い付勢力Ｆ１が消滅すると、コイルバネ３８の復元力によって可動ユニット３０がバランス位置１３ｃの正方向１３ａ側へ動き、可動ユニット３０が自ら共振周波数で振動を始める。このとき、導電コイル２７上を可動ユニット３０が通過する際に、導電コイル２７を貫く磁束が変化する。この磁束の変化に応じて導電コイル２７内に誘導起電力が生じる（図５［Ｂ］）。本変形例のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。
【００３９】
＜実施形態２＞
本実施形態２の振動発電装置６０を、図８、図９及び図１０に基づき説明する。なお、本実施形態２の振動発電装置においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図は、図５において作用部材４１を除去した構造とほぼ同じになるので、以下の説明では図５も参照する。特にコイルバネ３８は図５にのみ示す。
【００４０】
振動発電装置６０は、付勢力伝達手段６１を除き、実施形態１と同じ構成である。付勢力伝達手段６１は、可動ユニット３０に設けられた可動側磁性部材としての鉄柱３９と、筐体５０外に設けられた筐体外磁性部材としてのキャップ磁石６２と、を有する。「可動側磁性部材」と「筐体外磁性部材」とは、一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石であり、かつ互いに吸引可能であり、かつ少なくとも一方が移動体に設けられる。本実施形態２では、「可動側磁性部材」が磁性体すなわち鉄柱３９であり、「筐体外磁性部材」が磁石すなわちキャップ磁石６２であり、「筐体外磁性部材」すなわちキャップ磁石６２が移動体Ｍに設けられる。移動体Ｍは、図８［Ａ］及び図９［Ａ］にのみ仮想線で示す。
【００４１】
移動体Ｍは、鉄柱３９とキャップ磁石６２とを互いに近づける方向に動くことより鉄柱３９とキャップ磁石６２とを吸引させ（図８［Ａ］又は図９［Ａ］、図５［Ａ］）、鉄柱３９とキャップ磁石６２とを互いに遠ざける方向に動くことにより、互いに吸引した鉄柱３９とキャップ磁石６２とを引いて可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加え（図８［Ｂ］又は図９［Ｂ］、図５［Ｂ］）、移動体Ｍが更に鉄柱３９とキャップ磁石６２とを互いに遠ざける方向に動くことにより、鉄柱３９とキャップ磁石６２との吸引力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９とキャップ磁石６２とが離別する（図８［Ｃ］又は図９［Ｃ］、図５［Ｃ］）。
【００４２】
振動方向１３を正方向１３ａと逆方向１３ｂとに分けたとき、鉄柱３９とキャップ磁石６２とを近づける方向と遠ざける方向とは同一方向であり、移動体Ｍは正方向１３ａにも逆方向１３ｂにも動く。移動体Ｍが正方向１３ａに動く場合が図８［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］及び図１０［Ａ］であり、移動体Ｍが逆方向１３ｂに動く場合が図９［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］及び図１０［Ｂ］である。図１０［Ａ］［Ｂ］に示すように、移動体Ｍが正方向１３ａに動く場合と逆方向１３ｂに動く場合とで、誘導起電力の最初の半周期の極性が互いに逆になる理由は、図４［Ｂ］に示す挿通穴３６内の磁束を導電コイル２７が互いに逆向きに横切るからである。
【００４３】
なお、図１０［Ａ］［Ｂ］のどちらか一方の波形だけを得る場合は、図９［Ａ］→図８［Ａ］→図９［Ａ］、図９［Ａ］→図８［Ｃ］→図９［Ａ］、図８［Ａ］→図９［Ａ］→図８［Ａ］、図８［Ｃ］→図９［Ａ］→図８［Ｃ］などの動作も可能である。鉄柱３９とキャップ磁石６２との吸引力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９とキャップ磁石６２とを離別させる機能は、鉄柱３９の可動範囲、鉄柱３９とキャップ磁石６２との吸引力、コイルバネ３８のバネ定数などを、実験的又は理論的に調整することにより実現される。
【００４４】
次に、振動発電装置６０について更に具体的に説明する。
【００４５】
キャップ磁石６２は、磁石６３、ヨーク６４、保持部材６５、保持部材６５に設けられた埋め込みナット６６、磁石６３及びヨーク６４を保持部材６５に固定する皿ネジ６７などからなる。磁石６３及びヨーク６４の材質は、例えば図４［Ｂ］に示す磁石３１及びヨーク３２と同様である。
【００４６】
ここで、具体例として、筐体５０を壁に取り付け、キャップ磁石６２をドア（移動体Ｍ）に取り付けた場合について説明する。筐体５０とキャップ磁石６２とのギャップＧ（図８［Ａ］）が大きすぎると、鉄柱３９とキャップ磁石６２との吸引力が低下するため、発電量が減少する。一方、ギャップＧが小さすぎると、温度変化などにより壁とドアとの隙間に変化が生じた際に、筐体５０とキャップ磁石６２とが接触するおそれがある。そのため、ギャップＧは０．５ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下が好適である。例えばキャップ磁石６２や鉄柱３９の大きさを変更することにより、ギャップＧを調整する。
【００４７】
ドアを開けるときの振動発電装置６０の動作について説明する。ドアが閉まった状態では、キャップ磁石６２と鉄柱３９との吸引力は、可動ユニット３０を支持するコイルバネ３８の復元力よりも小さい。そのため、可動ユニット３０はキャップ磁石６２からずれた位置にある（図８［Ａ］）。ドアを少し開けると、キャップ磁石６２が可動ユニット３０に近づく。キャップ磁石６２と鉄柱３９との吸引力がコイルバネ３８の復元力よりも大きくなった時、可動ユニット３０はキャップ磁石６２に吸い寄せられて正方向１３ａへ移動する（図８［Ｂ］）。更にドアを開けると、キャップ磁石６２は更に正方向１３ａへ移動する。この時、キャップ磁石６２と鉄柱３９との吸引力がコイルバネ３８の復元力よりも大きければ、可動ユニット３０はキャップ磁石６２に引っ張られるように正方向１３ａへ移動する（図８［Ｂ］）。更にドアを開けると、図８［Ｃ］に示すように、可動ユニット３０はベース側ケース２１及びキャップ側ケース１５に接触する位置までしか移動できないので、この位置よりも更に正方向１３ａへキャップ磁石６２が移動すると、可動ユニット３０はキャップ磁石６２から解放される。解放された可動ユニット３０は、コイルバネ３８の復元力により逆方向１３ｂへ移動した後、往復運動を繰り返す。このときの誘導起電力の電圧波形を図１０［Ａ］に示す。
【００４８】
ドアを閉めるときの振動発電装置６０の動作について説明する。ドアが大きく開いている状態では、キャップ磁石６２と鉄柱３９との間に発生した吸引力では、可動ユニット３０はキャップ磁石６２には吸引しない。キャップ磁石６２が、更に逆方向１３ｂへ移動すると、ある位置においてキャップ磁石６２と鉄柱３９との間に発生した吸引力により可動ユニット３０がキャップ磁石６２に引っ張られるように移動することとなる（図９［Ａ］［Ｂ］）。更にドアを閉めると、図９［Ｃ］に示すように、可動ユニット３０はベース側ケース２１及びキャップ側ケース１５に接触する位置までしか移動できないので、この位置よりも更に逆方向１３ｂへキャップ磁石６２が移動すると、可動ユニット３０はキャップ磁石６２から解放される。解放された可動ユニット３０は、コイルバネ３８の復元力により正方向１３ａへ移動した後、往復運動を繰り返す。このときの誘導起電力の電圧波形を図１０［Ｂ］に示す。
【００４９】
図１０［Ａ］［Ｂ］に示すように、ドアを開けた場合と閉めた場合とで生じる誘導起電力の極性が異なる。この誘導起電力の極性を付け加えた情報を送信することにより、ドアが開いたのか閉まったのかを検知することができる。なお、本実施形態２では、筐体外磁性部材を移動体に設けた例を示したが、可動側磁性部材を移動体に設けてもよいし、筐体外磁性部材及び可動側磁性部材をそれぞれ別の移動体（例えば引き違い戸の両方の戸）に設けてもよい。本実施形態２のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。
【００５０】
＜実施形態３＞
本実施形態３の振動発電装置７０を、図１１及び図１２に基づき説明する。なお、本実施形態３の振動発電装置においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図は、図５に示す構造とほぼ同じになるので、以下の説明では図５も参照する。特にコイルバネ３８は図５にのみ示す。
【００５１】
振動発電装置７０は、付勢力伝達手段７１を除き、実施形態１と同じ構成である。付勢力伝達手段７１は、外力Ｆ２が加えられる作用部材７２と、作用部材７２を可動ユニット３０側に移動可能に保持する挿通凹部７５と、作用部材７２に加えられた外力Ｆ２によって変形するバネ部材７７と、可動ユニット３０に設けられた可動側磁性部材としての鉄柱３９と、作用部材７２に設けられた作用側磁性部材としての磁石７９と、を筐体５０内に有する。「可動側磁性部材」と「作用側磁性部材」とは、一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石であり、かつ互いに吸着可能である。本実施形態３では、可動側磁性部材が磁性体（鉄柱３９）であり、作用側磁性部材が磁石（磁石７９）である。付言すると、作用部材７２は、筐体５０外へ突き出た突端７３を含む押圧片である。バネ部材７７は、作用部材７２が挿通凹部７５内を入る方向に移動することによって変形する。
【００５２】
作用部材７２は、外力Ｆ２によって挿通凹部７５内を磁石７９が可動ユニット３０に近づく方向に移動することにより、鉄柱３９に磁石７９を吸着させるとともにバネ部材７７を変形させる（図１１［Ｂ］、図１２［Ｂ］、図５［Ａ］）。バネ部材７７は、外力Ｆ２が消滅すると復元力によって磁石７９が可動ユニット３０から遠ざかる方向に作用部材７２を移動させることにより、鉄柱３９に吸着した磁石７９を介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える（図１１［Ｃ］、図１２［Ｃ］、図５［Ｃ］）。バネ部材７７が更に作用部材７２を移動させることにより、鉄柱３９と磁石７９との吸着力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９が磁石７９から離脱する（図１１［Ｄ］、図１２［Ｄ］、図５［Ｂ］）。換言すると、作用部材７２は、突端７３に加えられた外力Ｆ２によって挿通凹部７５内を入る方向に移動することにより、鉄柱３９に磁石７９を吸着させるとともにバネ部材７７を変形させる。バネ部材７７は、外力Ｆ２が消滅すると復元力によって挿通凹部７５内を出る方向に作用部材７２を移動させることにより、鉄柱３９に吸着した磁石７９を介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える。
【００５３】
作用部材７２は、例えば合成樹脂からなり、平面視して略Ｔ字状であり、ベース５１から挿通口７５１を貫いて突き出た突端７３を一端に有し、挿通凹部７５内を移動して鉄柱３９に当接する当接端７４を他端に有する。当接端７４には、磁石７９が鉄柱３９に向き合うように嵌め込まれている。挿通凹部７５は、筐体５０を貫通する挿通口７５１、作用部材７２を案内する内壁面７６、作用部材７２及び鉄柱３９の可動範囲を含む空間などからなる。二本のバネ部材７７は、例えば圧縮コイルバネであり、ベース５１に形成された二箇所のバネ部材収容溝７８に収められる。なお、作用部材７２はドットを付して図示する。
【００５４】
鉄柱３９と磁石７９との吸着力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９が磁石７９から離脱させる機能は、鉄柱３９の可動範囲、鉄柱３９と磁石７９との吸着力、コイルバネ３８のバネ定数、バネ部材７７のバネ定数などを、実験的又は理論的に調整することにより実現される。本実施形態３のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。
【００５５】
次に、ホームセキュリティの一部として、振動発電装置７０を家庭用金庫に取り付けた例について説明する。金庫が接地面に置かれているときには作用部材７２が筐体５０内に押し込まれる。この状態では、発電は行われないが、発電の準備状態となる。金庫を持ち上げると、作用部材７２が接地面から受けていた力が除かれ、発電が行われる。得られた電気エネルギを利用して回路基板１１から個体識別信号をホームセキュリティコントローラに送る。個体識別信号を受信したホームセキュリティコントローラは、受信した信号に応じて、予め決められた処理を行う。振動発電装置７０を利用すれば、管理対象の設置場所に制限を設ける必要がない。そのため、ユーザーの利便性を向上させることができる。この例では、振動発電装置７０の代わりに実施形態１の振動発電装置１０を使うこともできる。
【００５６】
次に、本実施形態３の変形例について、図１２ａを中心に説明する。なお、本変形例においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図は、外力Ｆ１、付勢力Ｆ２などを除き図５とほぼ同じになるので、以下の説明では図５も参照する。特にコイルバネ３８は図５にのみ示す。
【００５７】
本変形例は、付勢力伝達手段７１ａ以外は実施形態３と同じ構成である。付勢力伝達手段７１ａは、外力Ｆ２が加えられる作用部材７２ａと、作用部材７２ａを可動ユニット３０側に移動可能に保持する挿通凹部７５ａと、作用部材７２ａに加えられた外力Ｆ２によって変形するバネ部材７７ａと、可動ユニット３０に設けられた可動側磁性部材としての鉄柱３９と、作用部材７２ａに設けられた作用側磁性部材としての磁石７９ａと、を筐体５０内に有する。ただし、外力Ｆ２は、実施形態３では押圧力であるのに対し、本変形例では引張力である。「可動側磁性部材」と「作用側磁性部材」とは、一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石であり、かつ互いに吸着可能である。本変形例では、可動側磁性部材が磁性体（鉄柱３９）であり、作用側磁性部材が磁石（磁石７９ａ）である。付言すると、作用部材７２ａは、筐体５０外へ突き出た突端７３ａを含む引張片である。バネ部材７７ａは、作用部材７２ａが挿通凹部７５ａ内から出る方向に移動することによって変形する。作用部材７２ａとしては、外力Ｆ２が引張力であるため、紐状部材などを用いることもできる。
【００５８】
作用部材７２ａは、外力Ｆ２によって挿通凹部７５ａ内を磁石７９ａが可動ユニット３０に近づく方向に移動することにより、鉄柱３９に磁石７９ａを吸着させるとともにバネ部材７７ａを変形させる（図１２ａ［Ｂ］、図５［Ａ］）。バネ部材７７ａは、外力Ｆ２が消滅すると復元力によって磁石７９ａが可動ユニット３０から遠ざかる方向に作用部材７２を移動させることにより、鉄柱３９に吸着した磁石７９ａを介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える（図１２［Ｃ］、図５［Ｂ］）。バネ部材７７ａが更に作用部材７２ａを移動させることにより、鉄柱３９と磁石７９ａとの吸着力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９が磁石７９ａから離脱する（図１２［Ｄ］、図５［Ｃ］）。図１２ａ［Ａ］において、正方向１３ａは作用部材７２ａを引き戻す方向であり、逆方向１３ｂは作用部材７２ａを引っ張る方向である。換言すると、作用部材７２ａは、突端７３ａ付近に加えられた外力Ｆ２によって挿通凹部７５ａから出る方向に移動することにより、鉄柱３９に磁石７９ａを吸着させるとともにバネ部材７７ａを変形させる。バネ部材７７ａは、外力Ｆ２が消滅すると復元力によって挿通凹部７５ａ内へ入る方向に作用部材７２ａを移動させることにより、鉄柱３９に吸着した磁石７９ａを介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える。
【００５９】
付勢力伝達手段７１ａは、例えば合成樹脂からなる作用部材７２ａ及び挿通凹部７５ａを有する。作用部材７２ａは、平面視して略Ｔ字状＋四角枠状であり、ベース５１から挿通口７５１ａを貫いて突き出た突端７３ａを一端に有し、鉄柱３９を囲んで四角枠状に延びる先側部７２１ａを他端に有する。突端７３ａから見て鉄柱３９よりも先にある先側部７２１ａの内側が、鉄柱３９に当接する当接端７４ａになっている。当接端７４ａには、磁石７９ａが鉄柱３９に向き合うように嵌め込まれている。挿通凹部７５ａは、筐体５０を貫通する挿通口７５１ａ、先側部７２１ａを案内する内壁面７６ａなどを有し、先側部７２１ａ及び鉄柱３９の可動範囲を含む空間からなる。二本のバネ部材７７ａは、例えば圧縮コイルバネであり、ベース５１に形成された二箇所のバネ部材収容溝７８ａに収められる。本変形例のその他の構成、作用及び効果は、実施形態３のそれらと同様である。
【００６０】
＜実施形態４＞
本実施形態４の振動発電装置８０を、図１３及び図１４に基づき説明する。なお、本実施形態４の振動発電装置においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図は、図５に示す構造とほぼ同じになるので、以下の説明では図５も参照する。特にコイルバネ３８は図５にのみ示す。
【００６１】
振動発電装置８０は、付勢力伝達手段８１を除き、実施形態１と同じ構成である。付勢力伝達手段８１は、外力Ｆ２が加えられる作用部材８２と、作用部材８２を可動ユニット３０側へ移動可能に保持する挿通凹部８５と、可動ユニット３０に設けられた可動側磁性部材としての鉄柱３９と、作用部材８２に設けられた作用側磁性部材としての磁石８９と、を筐体５０内に有する。「可動側磁性部材」と「作用側磁性部材」とは、一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石であり、かつ初期状態で互いに吸着している。本実施形態４では、可動側磁性部材が磁性体（鉄柱３９）であり、作用側磁性部材が磁石（磁石８９）である。作用部材８２は、挿通凹部８５内において先側部８４が鉄柱３９よりも突端８３から見て先に延びており、先側部８４に磁石８９が設けられている。付言すると、作用部材８２は、筐体５０外へ突き出た突端８３を含む押圧片である。挿通凹部８５内において先側部８４が鉄柱３９よりも突端８３から見て先に延びており、先側部８４に磁石８９が設けられている。
【００６２】
作用部材８２は、外力Ｆ２によって磁石８９が可動ユニット３０から遠ざかる方向に移動することにより、鉄柱３９に吸着した磁石８９を介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える（図１３［Ｂ］、図１４［Ｂ］、図５［Ｂ］）。作用部材８２が更に移動することにより、鉄柱３９と磁石８９との吸着力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９が磁石８９から離脱する（図１３［Ｃ］、図１４［Ｃ］、図５［Ｃ］）。換言すると、作用部材８２は、突端８３に加えられた外力Ｆ２によって挿通凹部８５内を入る方向に移動することにより、鉄柱３９に吸着した磁石８９を介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える。
【００６３】
作用部材８２は、例えば合成樹脂からなり、平面視して略Ｔ字状＋四角枠状であり、ベース５１から挿通口８５１を貫いて突き出た突端８３を一端に有し、鉄柱３９を囲んで四角枠状に延びる先側部８４を他端に有する。先側部８４の内側には、磁石８９が鉄柱３９に向き合うように嵌め込まれている。挿通凹部８５は、筐体５０を貫通する挿通口８５１、作用部材８２を案内する内壁面８６、作用部材８２及び鉄柱３９の可動範囲を含む空間などからなる。二本のバネ部材８７は、例えば圧縮コイルバネであり、ベース５１に形成された二箇所のバネ部材収容溝８８に収められ、外力Ｆ２に対して適度な反発力を生ずる。なお、作用部材８２はドットを付して図示する。
【００６４】
鉄柱３９と磁石８９との吸着力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９が磁石８９から離脱させる機能は、鉄柱３９の可動範囲、鉄柱３９と磁石８９との吸着力、コイルバネ３８のバネ定数、バネ部材８７のバネ定数などを、実験的又は理論的に調整することにより実現される。本実施形態４のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１、３のそれらと同様である。
【００６５】
次に、本実施形態４の変形例について、図１４ａを中心に説明する。なお、本変形例においてキャップ及びキャップ側ケースを外して示す平面図は、外力Ｆ１、付勢力Ｆ２などを除き図５とほぼ同じになるので、以下の説明では図５も参照する。特にコイルバネ３８は図５にのみ示す。
【００６６】
本変形例は、付勢力伝達手段８１ａ以外は実施形態４と同じ構成である。付勢力伝達手段８１ａは、外力Ｆ２が加えられる作用部材８２ａと、作用部材８２ａを可動ユニット３０側へ移動可能に保持する挿通凹部８５ａと、可動ユニット３０に設けられた可動側磁性部材としての鉄柱３９と、作用部材８２ａに設けられた作用側磁性部材としての磁石８９ａと、を筐体５０内に有する。ただし、外力Ｆ２は、実施形態４では押圧力であるのに対し、本変形例では引張力である。「可動側磁性部材」と「作用側磁性部材」とは、一方が磁石で他方が磁性体又は両方とも磁石であり、かつ初期状態で互いに吸着している。本変形例では、可動側磁性部材が磁性体（鉄柱３９）であり、作用側磁性部材が磁石（磁石８９ａ）である。付言すると、作用部材８２ａは、筐体５０外へ突き出た突端８３ａを含む引張片である。作用部材８２ａとしては、外力Ｆ２が引張力であるため、紐状部材などを用いることもできる。
【００６７】
作用部材８２ａは、外力Ｆ２によって磁石８９ａが可動ユニット３０から遠ざかる方向に移動することにより、鉄柱３９に吸着した磁石８９ａを介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える（図１４ａ［Ｂ］、図５［Ｃ］）。作用部材８２ａが更に移動することにより、鉄柱３９と磁石８９ａとの吸着力をコイルバネ３８の復元力が越えた時点で、鉄柱３９が磁石８９ａから離脱する（図１４ａ［Ｃ］、図５［Ｂ］）。図１４ａ［Ａ］において、正方向１３ａは作用部材８２ａを引き戻す方向であり、逆方向１３ｂは作用部材８２ａを引っ張る方向である。換言すると、作用部材８２ａは、突端８３ａ付近に加えられた外力Ｆ２によって挿通凹部８５内から出る方向に移動することにより、鉄柱３９に吸着した磁石８９ａを介して可動ユニット３０に付勢力Ｆ１を加える。
【００６８】
作用部材８２ａは、例えば合成樹脂からなり、平面視して略Ｔ字状であり、ベース５１から挿通口８５１ａを貫いて突き出た突端８３ａを一端に有し、鉄柱３９に当接する当接端８４ａを他端に有する。当接端８４ａには、磁石８９ａが鉄柱３９に向き合うように嵌め込まれている。挿通凹部８５ａは、筐体５０を貫通する挿通口８５１ａ、作用部材８２ａを案内する内壁面８６ａ、作用部材８２ａ及び鉄柱３９の可動範囲を含む空間などからなる。二本のバネ部材８７ａは、例えば圧縮コイルバネであり、ベース５１に形成された二箇所のバネ部材収容溝８８ａに収められ、外力Ｆ２に対して適度な反発力を生ずる。本変形例のその他の構成、作用及び効果は、実施形態４のそれらと同様である。
【００６９】
＜実施形態５＞
実施形態１乃至４の振動発電装置を用いた信号処理システムについて、図１５に基づき説明する。
【００７０】
各実施形態の振動発電装置１０，６０，７０，８０は、いずれも回路基板１１によって信号送信機を内蔵している。信号処理システム９０は、振動発電装置１０，６０，７０，８０のいずれか（以下、単に「振動発電装置１０等」という。）と、信号処理装置９１とからなる。信号処理装置９１は、振動発電装置１０等から送信された情報を受信する受信部９２、受信部９２で受信された情報を処理するマイクロコンピュータなどからなる処理部９３、処理部９３で処理された情報を出力するスピーカ９４などを備えている。以下、信号処理システム９０の具体例について説明する。
【００７１】
振動発電装置１０等は、強制振動型振動発電装置と呼ぶこともでき、外部の特定動作を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置である。例えば、金庫などの動かされると困る物に振動発電装置１０等（振動発電つき信号送信機）を取り付けた場合、金庫を持ち上げると発電し個別信号が送信される。そのため、移動させられたくないものが動かされたことを知ることができる。また、振動発電装置１０等を窓枠に取り付けると、窓が開けられたことによって発電し個別信号が送信される。そのため、自分が意図しない監視対象の動作を知ることができる。振動発電装置１０等をホームセキュリティコントローラと連携させた場合には、窓が開けられたという信号をトリガとして警報音を鳴らすことも可能となる。また、監視カメラと連携させ、窓が開けられた信号をトリガとして周囲を写真撮影することや録画するも可能となる。このように、信号処理システム９０の利用によって、セキュリティの向上につなげられる。
【００７２】
振動発電装置１０等を玄関ドアに取り付けて利用した場合には、ドアが開けられたことを電池レスで検知することができる。振動発電装置１０等をドアホンやホームセキュリティと連携させると、「ドアが開けられた」という信号によって、ドアホンのカメラでドア周りの状況を撮影することができる。更に、ホームセキュリティのコントローラに写真データを保存し、登録済みの宛先に写真データを時刻情報とともに送信することも可能となる。このような信号処理システム９０の構成にした場合には、子供、家族の帰宅を知ることができ、親の安心感につなげることができる。また、ピッキング対策としても利用することができる。
【００７３】
企業などの団体のように複数の人が共同作業する場合、機器の共同利用が行われることが多い。その場合、使いたい機器が所定の場所にないと探さなければいけない。特定の機器がどこで使われたのか、今、どこに置かれているのか、という情報を信号処理システム９０によって取得すれば、探す必要がなく、かつ時間を無駄にすることもない。
【００７４】
＜補足＞
本発明に係る振動発電装置は、固定ユニットと可動ユニットとから構成されている。コイルを固定ユニットとし、磁石と磁性材料とから構成された磁気回路を可動ユニットとしている。可動ユニットはコイルバネで稼働できるように保持されている。コイルバネのバネ定数を変化させることにより可動ユニットを移動させるために必要な力を調整できる。また、コイルバネのバネ定数を調整することにより、所望の動作による発電量を調整することができる。
【００７５】
強制振動型振動発電装置では、外部からの力により可動ユニットをバランス位置から強制的に移動できるように構成している。強制移動させた後、外部からの力を取り除くと、可動ユニットはコイルバネで設定された共振周波数で振動する。可動ユニットが振動すると、固定ユニットのコイルを貫く磁束が変化するので誘導起電力が生じる。可動ユニットを強制的に移動させるための方法は、可動ユニットを棒状の部品で押したり、磁力によって移動させたりする方法がある。
【００７６】
強制振動型振動発電装置で発電した電気エネルギを利用して、振動発電装置に内蔵された回路基板固有のＩＤ情報などを送信する。送信されたＩＤ情報の履歴を取ることで、振動発電装置を取り付けた対象が、いつ動いたのか、を知ることができる。また、対象物が動いた場合に警報を鳴らすことによりセキュリティーシステムしても応用できる。
【００７７】
振動発電装置の作用部材を押す（又は引く）と、筐体内部で作用部材が可動ユニットを押し（又は引き）、可動ユニットがバランス位置から移動する。作用部材を押している（又は引いている）力が取り除かれると、コイルバネの復元力で可動ユニットが元のバランス位置に戻ろうとし、振動する。導電コイルは固定されている。可動ユニットが振動すると、導電コイルを貫く磁束が変化し、誘導起電力が生じて電気エネルギが得られる。
【００７８】
本発明のポイントは、特定の周波数に依存しない動作で発電でき、かつ、その発電量で個別信号が送信できるように構成した点にある。つまり、押す動作や引く動作などの動作に対して信号を電池レスで送信することができる。このとき、動作のスピードによらずに、所望の動作に対して発電を行う。また、信号送信機能付きの場合、所望の動作による発電のエネルギを利用して信号を送信することができる。
【００７９】
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。例えば、上記各実施形態では、可動ユニット３０側に磁石３１を設け、固定ユニット２０側に導電コイル２７を設けているが、これとは逆に、可動ユニット３０側に導電コイル２７を設け、固定ユニット２０側に磁石３１を設けてもよい。また、各実施形態の一部の構成を相互に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
今まで振動発電の対象外であった、共振周波数の振動を発生しない物や動作に対して、本発明に係る振動発電装置は利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  振動発電装置
１１  回路基板
１２  穴
１３  振動方向
１３ａ  正方向
１３ｂ  逆方向
１３ｃ  バランス位置
２０  固定ユニット
１５  キャップ側ケース
１６  ネジ通し穴
１７  突起
１８  切り欠き
２１  ベース側ケース
２２  バネ係止ピン
２３  ネジ通し穴
２４  貫通穴
２５  凸部
２６  コイルホルダ
２６ａ  一点鎖線
２７  導電コイル
２８  接続端子
２９  凹部
３０  可動ユニット
３１  磁石
３２  ヨーク
３３  磁石ホルダ
３４  キャップ側枠
３５  ベース側枠
３６  挿通穴
３７  バネ取付間隙
３８  コイルバネ
３９  鉄柱（可動側磁性部材）
４０，４０ａ  付勢力伝達手段
４１，４１ａ  作用部材
４２，４２ａ  突端
４３，４３ａ  当接端
４４  Ｕ字部
４４ａ  先側部
４５，４５ａ  挿通凹部
４６，４６ａ  内壁面
４７，４７ａ  底面
４８，４８ａ  挿通口
５０  筐体
５１  ベース
５２  突起
５３  ネジ止め穴
５４  取付片
５５  取付穴
５６  キャップ
５７  ネジ
５８  ネジ通し穴
６０  振動発電装置
６１  付勢力伝達手段
６２  キャップ磁石（移動側磁性部材）
６３  磁石
６４  ヨーク
６５  保持部材
６６  埋め込みナット
６７  皿ネジ
７０  振動発電装置
７１，７１ａ  付勢力伝達手段
７２，７２ａ  作用部材
７２１ａ  先側部
７３，７３ａ  突端
７４，７４ａ  当接端
７５，７５ａ  挿通凹部
７５１，７５１ａ  挿通口
７６，７６ａ  内壁面
７７，７７ａ  バネ部材
７８，７８ａ  バネ部材収容溝
７９，７９ａ  磁石（作用側磁性部材）
８０  振動発電装置
８１，８１ａ  付勢力伝達手段
８２，８２ａ  作用部材
８３，８３ａ  突端
８４  先側部
８４ａ  当接端
８５，８５ａ  挿通凹部
８５１，８５１ａ  挿通口
８６，８６ａ  内壁面
８７，８７ａ  バネ部材
８８，８８ａ    バネ部材収容溝
８９，８９ａ  磁石（作用側磁性部材）
９０  信号処理システム
９１  信号処理装置
９２  受信部
９３  処理部
９４  スピーカ
【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７ａ】
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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１２ａ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４ａ】
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【図１５】
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