(57)【要約】【課題】振動発電機に所定の電圧以上の電圧が発生していることをユーザに報知するための発光部付き振動発電機を提供する。【解決手段】筒状をなす筐体内に設けられ、非磁性体によって形成される筒状部材と、前記筒状部材に沿って配置されたコイルと、前記筒状部材の長手方向に往復移動可能に設けられた永久磁石を備える可動子と、前記コイルに接続され、前記コイルに生じた電力を整流する第一整流部と、前記第一整流部で整流された電力を蓄電可能な蓄電部と、前記蓄電部に蓄積された電力に基づき、外部機器へ所定電圧の電力を出力する出力端子部と、前記コイルと前記蓄電部との間に接続され、所定の電圧以上の電圧が印加されると発光する発光部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなす筐体内に設けられ、非磁性体によって形成される筒状部材と、
前記筒状部材に沿って配置されたコイルと、
前記筒状部材の長手方向に往復移動可能に設けられた永久磁石を備える可動子と、
前記コイルに接続され、前記コイルに生じた電力を整流する第一整流部と、
前記第一整流部で整流された電力を蓄電可能な蓄電部と、
前記蓄電部に蓄積された電力に基づき、外部機器へ所定電圧の電力を出力する出力端子部と、
前記コイルと前記蓄電部との間に接続され、所定の電圧以上の電圧が印加されると発光する発光部とを有する発光部付き振動発電機。
【請求項２】
前記発光部は、前記所定の電圧以上の電圧が印加されると発光する少なくとも２つの第一発光ダイオードと第二発光ダイオードを有し、
前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードは前記コイルと前記整流部との間の前記コイルの両端間に互いに極性を逆にして接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光部付き振動発電機。
【請求項３】
前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードのうち、いずれか一方は前記所定の電圧以上である第一電圧が印加されると発光し、他方は第一電圧よりも高い電圧である第二電圧で発光することを特徴とする請求項２に記載の発光部付き振動発電機。
【請求項４】
前記第一整流部と前記蓄電部との間に第二整流部を順方向に接続すると共に、前記発光部が前記第二整流部を介して前記蓄電部と並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光部付き振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部を備えた振動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置として、電磁誘導型の振動発電機が知られている。例えば、特許文献１に記載の発電装置は、振動発電機によって得られる電力を所定の電圧に変換して、懐中電灯や携帯ラジオなどの外部機器へ出力するものである。この振動発電機は外部機器に乾電池に換えて、組み込まれて用いられる。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記発電装置はユーザが発電装置を振ったときにどれぐらいの電力が発生しているのかわからない。そのため、既に外部機器に出力するための所定の電圧以上の電圧が発生しているにもかかわらず、必要以上に振りすぎる場合があった。
【０００５】
本発明は、振動発電機に所定の電圧以上の電圧が発生していることをユーザに報知するための発光部付き振動発電機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】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１発明の発光部付き振動発電機は、筒状をなす筐体内に設けられ、非磁性体によって形成される筒状部材と、前記筒状部材に沿って配置されたコイルと、前記筒状部材の長手方向に往復移動可能に設けられた永久磁石を備える可動子と、前記コイルに接続され、前記コイルに生じた電力を整流する第一整流部と、前記第一整流部で整流された電力を蓄電可能な蓄電部と、前記蓄電部に蓄積された電力に基づき、外部機器へ所定電圧の電力を出力する出力端子部と、前記コイルと前記蓄電部との間に接続され、所定の電圧以上の電圧が印加されると発光する発光部とを有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明の発光部付き振動発電機は、上記第１発明の構成に加えて、前記発光部は、前記所定の電圧以上の電圧が印加されると発光する少なくとも２つの第一発光ダイオードと第二発光ダイオードを有し、前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードは前記コイルと前記整流部との間の前記コイルの両端間に互いに極性を逆にして接続されていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明の発光部付き振動発電機は、上記第２発明に加えて、前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードのうち、いずれか一方は前記所定の電圧以上である第一電圧が印加されると発光し、他方は第一電圧よりも高い電圧である第二電圧で発光することを特徴とする。
【０００９】
第４発明の発光部付き振動発電機は、前記第一整流部と前記蓄電部との間に第二整流部を順方向に接続すると共に、前記発光部が前記第二整流部を介して前記蓄電部と並列に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明の発光部付き振動発電機によれば、振動発電機に所定の電圧以上の電圧が発生していると発光部が発光する。これにより、振動発電機に所定の電圧以上の電圧が発生していることを、ユーザに報知することができる。また、発光部が発光した場合には、ユーザは振動発電機の振り方の調整などが可能になるので、ユーザの利便性が向上する。
【００１１】
請求項２に係る発明の発光部付き振動発電機によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、発光部は第一発光ダイオードと第二発光ダイオードを備えている。第一発光ダイオードと第二発光ダイオードとはコイルと整流部との間のコイルの両端間に互いに極性を逆にして接続されている。そのため、コイルからの交流電圧を整流することなく、第一発光ダイオードと第二発光ダイオードを交互に効率よく発光させることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明の発光部付き振動発電機によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、第一発光ダイオードと第二発光ダイオードのうち、いずれか一方は前記所定の電圧以上である第一電圧が印加されると発光し、他方は第一電圧よりも高い電圧である第二電圧で発光する。これにより、所定の電圧以上の電圧が発生していることを段階的にユーザに知らせることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明の発光部付き振動発電機によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第一整流部と蓄電部との間に第二整流部を順方向に接続すると共に、発光部が第二整流部を介して蓄電部と並列に接続されているので、整流した電力を発光部に出力して所定の電圧以上の電圧の発生を効果的にユーザに知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態の振動発電機の縦断面図である。
【図２】第一実施形態の振動発電機の電気回路図である。
【図３】第二実施形態の振動発電機の縦断面図である。
【図４】第二実施形態の振動発電機の電気回路図である。
【図５】第二実施形態の振動発電機の別の電気回路図である。
【図６】第三実施形態の振動発電機の電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第一実施形態＞
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。まず、本発明の第一実施形態を図１及び図２を用いて説明する。図１に示されるように、第１の実施形態の振動発電機１０は、筒状部材１９、電磁誘導コイル１２、永久磁石１３、プラス電極１６、マイナス電極１７、筐体１１、整流蓄電部２０、発光部５０とから構成されている。
【００１６】
この振動発電機１０は、乾電池形状であり、図示しないテレビのリモコン、懐中電灯などの外部機器の電池収容ケースに収納されて、乾電池の代用品として使用される。前記電池収容ケースは、振動発電機１０のプラス電極１６とマイナス電極１７に接続される正負接点金具を有している。なお、外部機器の電池収容ケースの蓋は、後述の振動発電機の発光部５０がユーザから視認できるような構成とされており、例えば透明部材等で構成される。なお、振動発電機１０の形状は乾電池形状に限定されず、四角形状、平板形状、楕円形状などどのような形状であってもよい。
【００１７】
以下に振動発電機１０の各構成を図１を用いて説明する。
【００１８】
筐体１１は円筒形状に形成される。筐体１１の一端にはプラス電極１６が配設され、筐体１１の他端にはマイナス電極１７が配設されている。プラス電極１６及びマイナス電極１７の材質は、真鍮等の非磁性導電材料である。
【００１９】
プラス電極１６及びマイナス電極１７は、後述の蓄電部２２に蓄電された電力に基づき、外部機器へ所定電圧の電力を出力する本発明の出力端子部に相当する。また、筐体１１の内部には、筒状部材１９、電磁誘導コイル１２、永久磁石１３が収納されている。
【００２０】
筒状部材１９は円筒形状であり、筐体１１内部に同芯的に収納されている。筐体１１と筒状部材１９は非磁性体で形成され、アクリルなどの樹脂や銅、アルミニウム、真鍮等の金属で構成される。特に、筐体１１の全部、又は一部は発光部５０の発光がユーザから視認できるように、透明部材で構成される。
【００２１】
また、筐体１１と筒状部材１９は本実施形態では円筒形状であるが、例えば、楕円筒形状、四角筒等その他の多角筒形状であってもよい。
【００２２】
電磁誘導コイル１２は、筒状部材１９の外周面に筒状部材１９の外周面の長手方向と直交する方向に巻きつけて固定されている。電磁誘導コイル１２の材質は、エナメル線等である。電磁誘導コイル１２の両端は、後述する整流蓄電部２０に接続されている。この例では電磁誘導コイル１２は筒状部材１９の外周面に巻きつけて固定されているが、内周面に沿って巻きつけられたり、筒状部材に埋め込まれるような形などで形成されていてもよい。なお、電磁誘導コイル１２は本発明のコイルである。
【００２３】
可動子１４は円柱形状の永久磁石１３から構成されている。可動子１４を構成する永久磁石１３の磁化方向は、その移動方向（筒状部材１９の長手方向であって、図１の上下方向）と同一方向である。可動子１４は、管状部材１９内部に対して、断面方向の大きさがほぼ同じ大きさで形成されることが好ましく、筒状部材１９内部の長手方向に対して自在に移動する。
【００２４】
また、永久磁石１３はここでは１つだけで形成されているが、複数の永久磁石から形成されてもよい。なお、可動子は必ずしも筒状部材内に設けられていなくてもよく、可動子が円筒形状であった場合に、可動子を貫通するように電磁誘導コイルの外周に可動子が設けられて、筒状部材の長手方向に往復移動可能に設けられたりしてもよい。
【００２５】
なお、可動子１４の形状は円柱にて例示したが、この形状には限定されない。ただし、管状部材１９内部の空間と同じ断面形状を有することが望ましい。
【００２６】
整流蓄電部２０は、筒状部材１９の一端外側に配設されている。整流蓄電部２０は後述のブリッジダイオード２１と蓄電部２２を有している（図２参照）。本実施形態のように整流蓄電部２０を筒状部材１９の外側に配置することで、整流蓄電部２０が筒状部材１９の内部に配置するときと比較して、電磁誘導コイル１２の巻線径や永久磁石１３の直径、可動子１４の移動距離を大きく設定することが可能となり、電磁誘導コイル１２により大きな誘導電流を発生させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では同じ筐体１１の中に、整流蓄電部２０と筒状部材１９が収容されているが、この例に限られない。筒状部材と整流蓄電部が別々の筐体に収容されて、電磁誘導コイルと整流蓄電部が接続されているような構成であってもよい。
【００２８】
次に、第一実施形態の電気回路について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、整流蓄電部２０は電磁誘導コイル１２に生じた誘導電圧を整流する整流回路であるブリッジダイオード２１と、整流された電圧を蓄電する蓄電部２２とを有している。
【００２９】
ブリッジダイオード２１は、入力側に電磁誘導コイル１２の両端部が接続されている。ブリッジダイオード２１は、永久磁石１３が筒状部材１９内で往復移動することにより、電磁誘導コイル１２に生じる交流電圧である誘導電圧を全波整流する。なお、例えば、ブリッジダイオード２１として、順方向電圧が約０．４Ｖのショットキーバリアダイオードなどが用いられる。また、ブリッジダイオード２１は本発明の第一整流部である。
【００３０】
蓄電部２２は、ブリッジダイオード２１の出力側に接続されている。ブリッジダイオード２１で全波整流された電圧は、蓄電部２２で蓄電される。蓄電部２２には少なくとも外部機器に出力する所定の電圧以上の電圧が蓄電される。蓄電部２２にはプラス電極１６及びマイナス電極１７が接続されている。プラス電極１６とマイナス電極１７間で電位差が生じ、所望の電圧が蓄電部２２から出力される。
【００３１】
なお、蓄電部２２として、コンデンサ、二次電池等が使用され、本実施形態では特に電気二重層コンデンサが用いられる。電気二重層コンデンサは容量が高く、充電時間も短いため、間欠的な発電・充電・出力を繰り返す用途には適している。
【００３２】
発光部５０は発光ダイオードで構成され、電磁誘導コイル１２とブリッジダイオード２１の間において、電磁誘導コイル１２の両端間に接続される。例えば、発光ダイオードは順方向電圧が約２．２Ｖのものが用いられる。この発光部５０は外部機器へ出力する所定の電圧以上の電圧によって導通・発光するように構成されている。例えば、本実施形態では蓄電部の電圧が１．４Ｖのときに発光が開始する。発光部５０が発光することでユーザに蓄電部２２に所定の電圧以上の電圧が蓄電されていることを報知することができる。また、発光部５０が導通することで、蓄電部２２に係る過剰な電圧の増加を抑制することができる。
【００３３】
本実施形態のように、振動発電機１０を乾電池の代わりとして用いる場合、必要とされる電圧は１．２〜１．８Ｖ程度である。２．０Ｖ以下の比較的低い電圧においては、発光ダイオードは定電圧ダイオードよりもリーク電圧が少なく電圧制限をするのに適しており、電圧を制限するために別途定電圧ダイオードなどを必要としないので、部品点数を減らすことができる。なお、例えば、本実施形態では順方向電圧が２．２Ｖである発光ダイオードを発光部５０に用いており、この場合、例えば、１．２Ｖ付近で発光が開始される。このように発光ダイオードを用いることで、発光ダイオードがない場合に、２．４Ｖになる蓄電圧が１．８Ｖまで抑制される。
【００３４】
次に、本実施形態の振動発電機１０の動作を説明する。まず、ユーザは振動発電機１０が組み込まれた外部機器を電源オフの状態で振る。これにより、振動発電機１０の可動子１４が筒状部材１９の長手方向に往復移動し、電磁誘導コイル１２に覆われた空間を出入りする。可動子１４が電磁誘導コイル１２内の空間を通過する際に、可動子１４から生じる磁束線が電磁誘導コイル１２を直交し、その際に誘導電圧が発生する。
【００３５】
可動子１４が電磁誘導コイル１２内の空間への出入りを繰り返すことで、交流電圧を発生する。上述したように、交流電圧はブリッジダイオード２１で整流され、整流された電圧が蓄電部２２で所定の電圧まで蓄電されて、外部機器の電源オンと共に外部機器へ出力される。
【００３６】
外部機器は振動発電機１０から出力される電圧で作動する。ユーザが振動発電機１０を振り過ぎて、所定の電圧以上の電圧が発生した場合には、発光部５０が発光する。これにより、ユーザは振り過ぎであることを把握することができる。その結果、ユーザは振動発電機の振り方を調整することができ、過剰な電圧が外部機器に出力されることによる外部機器の損傷も防止することができる。
【００３７】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態の振動発電機１０Ａについて、図３及び図４を参照して説明する。第２実施形態の振動発電機１０Ａは、発光部５０Ａとして、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２の２つを有している。振動発電機１０Ａを構成する筐体１１は第一実施形態と同様に、透明部材で構成されており、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２の発光を視認できるように形成されている。
【００３８】
第二実施形態の振動発電機１０Ａは、図４のように、発光部５０Ａとして、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２が電磁誘導コイル１２とブリッジダイオード２１の間に接続される。なお、図１及び図２と同じ符号は同様の構成を示すものとして、説明を省略する。
【００３９】
第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２は、電磁誘導コイル１２とブリッジダイオード２１との間において、電磁誘導コイル１２の両端間に互いに接続方向が逆方向になるように接続されている。
【００４０】
なお、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２は、本発明の電磁誘導コイル１２と整流部２２との間の電磁誘導コイル１２の両端間に互いに極性を逆にして接続される第一発光ダイオードと第二発光ダイオードに相当する。また、発光部５０Ａとして、第一発光ダイオード５１及び第二発光ダイオード５２以外にも、発光ダイオードを備えていてもよい。
【００４１】
このように２つの第一発光ダイオード５１、第二発光ダイオード５２が接続されることで、上述した図２の実施形態のように発光部５０が１つ配置されているときと比較して、発光部５０Ａが導通・発光したときに、より効果的に、ユーザに蓄電部２２に所定の電圧以上の電圧が蓄電されていることを報知することができる。また、振動発電機１０Ａの交番出力の両方の過剰な出力を逃がすことができるため、リミッターとしての機能が高く、蓄電部２２に係る電圧を限定することができる。本実施形態では例えば、蓄電部の電圧が１．２Ｖのときに発光が開始され、１．６Ｖのとき、蓄電圧が限定された。
【００４２】
また、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２が発光するための電圧はそれぞれ異なるようにしてもよい。ここでの電圧とは、いわゆる立ち上がり電圧のことを指している。例えば、第一発光ダイオード５１が発光するための立上り電圧が外部機器に出力するための所定の電圧以上の電圧である第一電圧であるものを用いる。一方、第二発光ダイオード５２が発光するための立上り電圧が、外部機器に出力するための第一電圧よりもさらに大きい電圧である第二電圧のものを接続するようにしてもよい。
【００４３】
振動発電機１０Ａを振動させたことによって発生する電圧を、複数の第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２が発光することにより、ユーザに対して段階的に報知することができる。ユーザは外部機器を動作するために必要な電圧に達していることや、さらに大きな電圧が発生していることなど、段階的に振動発電機に発生している電圧を知ることができる。これにより、ユーザは振り方を調整しやすく、利便性が高くなる。
【００４４】
なお、ここでは、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２の立上り電圧が異なる場合を説明したが、さらに、発光色が異なるものを使用してもよい。ユーザは発光色の違いで振動発電機１０Ａに発生している電圧を容易に把握することができる。
【００４５】
また、第一発光ダイオード５１と第二発光ダイオード５２は、立上り電圧が互いに異なっていても、電流の集中による素子の破壊を防ぐために、充分に電圧がかかった状態での順方向電流は概ね同程度であることが望ましい。
【００４６】
また、図５のような振動発電機１０Ｂであってもよい。整流蓄電部２０Ａは電気二重層コンデンサで形成される蓄電部２２Ａ、蓄電部２２Ｂとダイオード２３Ａ、２３Ｂを有する。この場合、蓄電部２２Ａと蓄電部２２Ｂが接続されるので、２倍の電圧を蓄電することができる。ここでは第一整流部として、ダイオード２３Ａとダイオード２３Ｂが機能する。この場合、プラス電極１８及びマイナス電極１９は、蓄電部２２Ａ及び蓄電部２２Ｂに蓄電された電力に基づき、外部機器へ所定電圧の電力を出力する。
【００４７】
＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態の振動発電機１０Ｃについて、図６を参照して説明する。なお、発光部５０は一つの発光ダイオードから構成されており、振動発電機１０Ｃの外観は第一実施形態の図１と同様であるので、その説明を省略する。また、各構成について、図１ないし図５と符号の同じものは同じ構成を示すものとしてその説明を省略する。
【００４８】
第三実施形態では、ダイオード２３は、電流が蓄電部２２から発光部５０側へ流れないように、ブリッジダイオード２１と蓄電部２２との間に順方向に接続されている。このダイオード２３が本発明の第二整流部である。
【００４９】
発光部５０はダイオード２３と蓄電部２２の直列結合に、並列に接続されている。
【００５０】
このようにブリッジダイオード２１と蓄電部２２との間にダイオード２３を順方向に接続すると共に、発光部５０がダイオード２３を介して蓄電部２２と並列に接続されていることで、発光部５０が導通・発光したときに、ユーザに蓄電部２２に所定の電圧以上の電圧が蓄電されていることを報知することができる。また、振動発電機１０Ｃの交番出力の両方の過剰な出力を逃がすことができるため、リミッターとしての機能が高く、蓄電部２２に係る電圧を限定することができる。本実施形態では例えば、蓄電部の電圧が１．５Ｖのときに発光が開始し、１．７Ｖのとき、蓄電圧が限定される。
【００５１】
また、上述の実施形態では発光部が筐体内部の電極付近に設けられている例を示したが、筐体の外側や側面などに設けられてもよい。発光部を構成する発光素子、発光ダイオードの数は２つ以上の複数であってもよい。その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００５２】
１０    振動発電機
１１    筐体
１２    電磁誘導コイル（コイル）
１３    永久磁石
１６    プラス電極
１７    マイナス電極
１９    筒状部材
２１    ブリッジダイオード（第一整流部）
２２    蓄電部
２３    ダイオード（第二整流部）
【図１】
2011160507.tif 000003
【図２】
2011160507.tif 000004
【図３】
2011160507.tif 000005
【図４】
2011160507.tif 000006
【図５】
2011160507.tif 000007
【図６】
2011160507.tif 000008