(57)【要約】【課題】操作部材を押す押し込み速度、戻し速度によらず、安定した起電力が得られる発電入力装置及び安定した起電力が得られる発電入力装置を用いた電子機器を提供する。【解決手段】操作部材９の移動によって２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体１０を有する発電部３を備え、起電力が発生する発電入力装置１において、操作部材９に連結して配置された第１弾性部材１８と、第１弾性部材１８に連結され駆動体１０の姿勢を規制するスライド部材１５と、スライド部材１５に接続され駆動体１０の姿勢を第１の姿勢に復帰させる復元力をもつ第２弾性部材１９と、を有し、第１弾性部材１８は、駆動体１０の姿勢が第１の姿勢から第２の姿勢に変化するときに第２弾性部材１９を弾性変形させるための補助力を発生するととともに、駆動体１０の姿勢が第２の姿勢から第１の姿勢に変化するときにスライド部材１５によって規制されている規制力を緩和する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作体により押圧操作される操作部材と、前記操作部材の移動によって第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体を有する発電部と、を備え、前記駆動体の姿勢を変化させる際に起電力が発生する発電入力装置において、
前記操作部材に連結して配置された第１弾性部材と、
前記第１弾性部材に連結され、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢と前記第２の姿勢との間で規制するスライド部材と、
前記スライド部材に接続され、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させる復元力をもつ第２弾性部材と、を有し、
前記第１弾性部材は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するときに前記第２弾性部材を弾性変形させるための補助力を発生するととともに、前記駆動体の姿勢が前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときに前記スライド部材によって規制されている規制力を緩和することを特徴とする発電入力装置。
【請求項２】
前記発電部は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するとき及び前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときの電磁誘導により発電することを特徴とする請求項１に記載の発電入力装置。
【請求項３】
前記発電部は、前記駆動体と、磁性材料で形成された磁路形成部材と、前記磁路形成部材の一部であって空間を介して対向する第１対向端面および第２対向端面と、前記磁路形成部材に巻かれた発電用コイルと、を有し、前記駆動体が前記空間内に位置して前記第１対向端面と前記第２対向端面との対向方向と交差する回動中心軸を中心として回動可能に軸支され、
前記駆動体は、互いに逆の磁極となる第１の着磁面と第２の着磁面を有する磁石と、前記第１の着磁面に固着された磁性材料製の第１の磁化部材と、前記第２の着磁面に固着された磁性材料製の第２の磁化部材と、を有し、
前記第１の姿勢で、前記第１の磁化部材が前記第１対向端面に隙間を介して磁気吸引され、且つ前記第２の磁化部材が前記第２対向端面に隙間を介して磁気吸引され、
前記第２の姿勢で、前記第１の磁化部材が前記第２対向端面に隙間を介して磁気吸引され且つ前記第２の磁化部材が前記第１対向端面に隙間を介して磁気吸引されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電入力装置。
【請求項４】
前記第２弾性部材は、前記第２の姿勢での磁気吸引力に打ち勝って、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させるばね力をもつ復帰ばねであることを特徴とする請求項３に記載の発電入力装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発電入力装置と、前記駆動体の姿勢を変化させるときに前記発電部から得られる起電力によって駆動される信号処理回路と、を有していることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの操作力によって発電することができる発電入力装置、及び、発電入力装置が操作されたときの起電力によって送信動作などが行われる電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自己発電型の発電入力装置として、一般的に電磁誘導方式が使用されており、この発電電力を利用して無線機を動かし、無電池の自己発電無線機等の利用が進みつつある。電池を用いずに電子機器を動作させることができれば、電池が消耗して動作しなくなるという心配がなくなる。
【０００３】
特許文献１に、過大な操作力を必要とせず、大きな出力の起電力を発生できる発電入力装置が開示されている。
【０００４】
図８は、従来の発電入力装置１００を示す第１の姿勢のときの側面図である。図９は、従来の発電入力装置１００を示す第２の姿勢のときの側面図である。
【０００５】
発電コイルが巻かれた磁路形成部材１０３に、図８及び図９に示すように、第１の対向端面１０４ａと第２の対向端面１０４ｂが形成されている。回動体１１０が、永久磁石１２１と第１の磁化部材１２２および第２の磁化部材１２３を有している。
【０００６】
操作部材１１５に操作力が作用していないと、図８に示すように、第１の磁化部材１２２の第１の端面１２２ａが第１の対向端面１０４ａに隙間を介して対向し、第２の磁化部材１２３の第１の端面１２３ａが第２の対向端面１０４ｂに隙間を介して対向する。図８に示す状態では、永久磁石１２１の磁力により、第１の端面１２２ａと第１の対向端面１０４ａとが磁気吸引され、第１の端面１２３ａと第２の対向端面１０４ｂとが磁気吸引されて、回動体１１０が第１の姿勢で安定しようとする。操作部材１１５が押されると回動体１１０が回動し、図９に示す第２の姿勢で安定しようとする。第２の姿勢では、第１の磁化部材１２２の第２の端面１２２ｂが、磁路形成部材１０３の第２の対向端面１０４ｂに微小な隙間を介して対向し、第２の磁化部材１２３の第２の端面１２３ｂが第１の対向端面１０４ａに微小な隙間を介して対向する。操作部材１１５への力が解除されると操作部材１１５と回動体１１０が初期状態に復帰する。
【０００７】
図８に示す第１の姿勢のとき、永久磁石１２１から発せられる磁束φ１が、第２の磁化部材１２３の第１の端面１２３ａから第２の対向端面１０４ｂを介して磁路形成部材１０３の第２の腕部１０３ｂに与えられる。磁束φ１は、磁路形成部材１０３の連結部１０３ｃを介して第１の腕部１０３ａに至る経路を辿り、第１の対向端面１０４ａから第１の端面１２２ａを介して第１の磁化部材１２２に戻る。図９に示す第２の姿勢になると、永久磁石１２１から発せられる磁束φ２が、第１の腕部１０３ａから連結部１０３ｃを介して第２の腕部１０３ｂに至る経路を辿る。磁路形成部材１０３内で磁束φ１からφ２に変化するとき、発電コイルから誘導起電力を得ることができる。同様に、磁路形成部材１０３内で磁束φ２からφ１に変化するとき、発電コイルから誘導起電力を得ることができる。回動体１１０と磁路形成部材１０３が接触しないので操作部材１１５の操作に要する力が比較的弱く、回動体１１０が磁気吸着で瞬時に回動するため、大きな起電力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−２１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、発電量は押し込み速度、戻し速度によりばらつきが発生することがあった。とくに、弾力性のない操作体により操作される使用形態では、特に戻し時の速度が低速の場合、発電量が少なくなり、発電入力装置を用いて送信回路などを有する電子機器を無電池で動作させようとした場合、動作不具合が発生することがあった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、特に、押し込み速度、戻し速度によらず、安定した起電力が得られる発電入力装置及び安定した起電力が得られる発電入力装置を用いた電子機器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】
【００１１】
本発明の発電入力装置は、操作体により押圧操作される操作部材と前記操作部材の移動によって第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体を有する発電部とを備え、前記駆動体の姿勢を変化させる際に起電力が発生する発電入力装置において、前記操作部材に連結して配置された第１弾性部材と前記第１弾性部材に連結され前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢と前記第２の姿勢との間で規制するスライド部材と前記スライド部材に接続され前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させる復元力をもつ第２弾性部材とを有し、前記第１弾性部材は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するときに前記第２弾性部材を弾性変形させるための補助力を発生するととともに、前記駆動体の姿勢が前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときに前記スライド部材によって規制されている規制力を緩和することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、発電部は、第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体を有し、駆動体の姿勢を規制するスライド部材には第１弾性部材と第２弾性部材とが連結されている。このため、第１弾性部材と第２弾性部材との弾性変形によって、駆動体の姿勢が変化する速さをより速くするように加速することができる。したがって、操作部材を押す押し込み速度、戻し速度によらず、所定の速度で駆動体の姿勢を変化させることができるため、安定した起電力が得られる。
【００１３】
また、本発明の発電入力装置において、前記発電部は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するとき及び前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときの電磁誘導により発電することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、電磁誘導により発電する機構は単純な構造で長期間安定して動作可能なので、長期信頼性に優れている。
【００１５】
また、本発明の発電入力装置において、前記発電部は、前記駆動体と、磁性材料で形成された磁路形成部材と、前記磁路形成部材の一部であって空間を介して対向する第１対向端面および第２対向端面と、前記磁路形成部材に巻かれた発電用コイルと、を有し、前記駆動体が前記空間内に位置して前記第１対向端面と前記第２対向端面との対向方向と交差する回動中心軸を中心として回動可能に軸支され、前記駆動体は、互いに逆の磁極となる第１の着磁面と第２の着磁面を有する磁石と、前記第１の着磁面に固着された磁性材料製の第１の磁化部材と、前記第２の着磁面に固着された磁性材料製の第２の磁化部材と、を有し、前記第１の姿勢で、前記第１の磁化部材が前記第１対向端面に隙間を介して磁気吸引され、且つ前記第２の磁化部材が前記第２対向端面に隙間を介して磁気吸引され、前記第２の姿勢で、前記第１の磁化部材が前記第２対向端面に隙間を介して磁気吸引され且つ前記第２の磁化部材が前記第１対向端面に隙間を介して磁気吸引されることを特徴とする
。
【００１６】
この構成によれば、駆動体が、第１の姿勢へ向けて回動するときと、第２の姿勢に向けて回動するときの双方において、第１の磁化部材と第２の磁化部材が、磁路形成部材の２つの対向端面に磁気吸引されるため、駆動体の回動速度が自然と加速されることなる。そのため、磁路形成部材の内部の単位時間当たりに磁束の変化量が大きくなり、発電効率が高くなる。また、駆動体が第１の姿勢と第２の姿勢に回動したときに、第１の磁化部材および第２の磁化部材と磁路形成部材の対向端面との間に隙間が形成されているため、駆動体を第１の姿勢から回動させ、または第２の姿勢から回動させるときに過大な操作力が必要とならない。したがって、操作がきわめて容易である。
【００１７】
また、本発明の発電入力装置において、前記第２弾性部材は、前記第２の姿勢での磁気吸引力に打ち勝って、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させるばね力をもつ復帰ばねであることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、駆動体を第１の姿勢または第２の姿勢から回動させるのに必要な力に対し、第１弾性部材及び第２弾性部材のばね力を適度なものにでき、操作しやすいものとなる。
【００１９】
本発明の電子機器は、上記いずれかの発電入力装置と、前記駆動体の姿勢を変化させるときに前記発電部から得られる起電力によって駆動される信号処理回路と、を有していることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、発電入力装置の操作部材を外部からの操作力によって押圧操作し、送信回路などを有する電子機器を、無電力で動作させることが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、操作部材を押す押し込み速度、戻し速度によらず、所定の速度で駆動体の姿勢を変化させることができるため、安定した起電力が得られる発電入力装置を提供することができる。
【００２２】
また、安定した起電力が得られる発電入力装置を用いた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の発電入力装置を示す部分斜視図である。
【図２】発電部を示す部分斜視図である。
【図３】駆動体の姿勢が第１の姿勢のときの説明図である。
【図４】駆動体の姿勢が第２の姿勢のときの説明図である。
【図５】押し込み操作における操作荷重を示す説明図である。
【図６】戻し操作における操作荷重を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態の電子機器を示すブロック図である。
【図８】従来の発電入力装置を示す第１の姿勢のときの側面図である。
【図９】従来の発電入力装置を示す第２の姿勢のときの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［発電入力装置］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態の発電入力装置１を示す部分斜視図である。図２は、発電部３を示す部分斜視図である。図３は、駆動体１０の姿勢が第１の姿勢のときの説明図である。図４は、駆動体１０の姿勢が第２の姿勢のときの説明図である。図５は、押し込み操作における操作荷重を示す説明図である。図６は、戻し操作における操作荷重を示す説明図である。
【００２６】
本発明の実施形態の発電入力装置１は、図１に示すように、筐体２、スライド部材１５、操作部材９、第１弾性部材１８、第２弾性部材１９、及び、発電部３を備えている。
【００２７】
操作部材９は、合成樹脂材料で形成されている。第１弾性部材１８は、金属材料で形成され、操作部材９に連結して配置されている。スライド部材１５は、磁気的な絶縁材料である合成樹脂材料で形成され、第１弾性部材１８に連結されている。第２弾性部材１９は金属材料で形成され、スライド部材１５に接続されている。なお、図１は、筐体２として下部筐体のみが図示された部分斜視図である。図１に図示しない上部筐体は、操作部材９の一部を露出させて外部から操作体により押圧操作可能にするとともに、その他の筐体２の内部に収容された発電部３等を外部に露出させないように保護している。
【００２８】
スライド部材１５は、図１に示すように、連結長穴１６を有している。また、スライド部材１５及び操作部材９は、図示しない上部筐体の摺動部に摺動可能に保持されている。
【００２９】
筐体２には、発電部３が保持されている。発電部３は、磁路形成部材５、第１の発電コイル６ａ、第２の発電コイル６ｂ、及び駆動体１０を備え、駆動体１０が回転したときの電磁誘導により発電するように構成されている。図２に示すように、磁路形成部材５は、第１腕部５ａと第２腕部５ｂおよび連結部５ｃとが連続して一体に形成されている。磁路形成部材５は軟磁性の金属板でＵ字形状に形成されて、連結部５ｃが上向きにほぼ直角に折り曲げられている。
【００３０】
図１ないし図４では、第１腕部５ａと第２腕部５ｂの板面に沿う対向方向がＸ１−Ｘ２方向で示され、第１腕部５ａと第２腕部５ｂの板厚方向がＸ１−Ｘ２方向と直交するＺ１−Ｚ２方向として示されている。Ｙ１−Ｙ２方向は、Ｘ１−Ｘ２方向及びＺ１−Ｚ２方向に直交する方向として示されている。
【００３１】
第１腕部５ａが第１対向端面４ａを有し、第２腕部５ｂが第２対向端面４ｂを有している。第１対向端面４ａと第２対向端面４ｂとは、Ｙ１−Ｙ２方向に向けて互いに平行に延びている。第１対向端面４ａと第２対向端面４ｂは、Ｙ−Ｚ平面に平行で平坦に形成されている。
【００３２】
磁路形成部材５の第１腕部５ａの外周に第１の発電コイル６ａが巻かれている。第２腕部５ｂの外周に第２の発電コイル６ｂが巻かれている。この第１の発電コイル６ａ及び第２の発電コイル６ｂによって発電用コイルが構成され、第１の発電コイル６ａの巻き導線と第２の発電コイル６ｂの巻き導線は直列に接続されており、導線の両端部が、筐体２に固定された一対の端子７に個別に接続されている。
【００３３】
発電部３には、図１に示すように、駆動体１０が設けられている。駆動体１０は、磁気的な絶縁材料である合成樹脂材料で形成された回動ホルダ１１を有している。回動ホルダ１１には、Ｙ１側とＹ２側に突出する回動軸１２が一体に形成されている。筐体２に軸受部２ｂが形成されており、回動軸１２が軸受部２ｂに回動自在に保持されて、駆動体１０が、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる軸芯１０ａ（図２参照）を中心として回動自在に支持されている。
【００３４】
図１に示すように、回動ホルダ１１のＹ２側の端部に回動アーム１３が一体に形成され、その先端部に軸方向がＹ１−Ｙ２方向に延びる連結ピン１４が一体に形成されている。スライド部材１５にＸ１−Ｘ２方向に延びる連結長穴１６が形成されており、連結長穴１６の内部に連結ピン１４が摺動自在に挿入される。なお、製造上、連結長穴１６は連結ピン１４の径より少し大きく形成され、このため、摺動に遊びを生じる。
【００３５】
図１に示すように、第１弾性部材１８は補助ばねであり、操作部材９とスライド部材１５との間にばね力による第１弾性力が発生している。この第１弾性力により、スライド部材１５がＺ２側へ常に付勢されている。一方、図１に示すように、第２弾性部材１９は復帰ばねであり、筐体２とスライド部材１５との間にばね力による第２弾性力が発生している。第２弾性力は第１弾性力とは反対方向へ作用し、この第２弾性力によって、スライド部材１５がＺ１側へ常に付勢されている。
【００３６】
外部から操作体により操作部材９が押圧操作されると、第１弾性部材１８を介してスライド部材１５に外力が作用して、スライド部材１５はＺ２側に移動し、外力が解除されるとＺ１側に移動する。連結ピン１４と連結長穴１６とで構成されている連結機構によって、スライド部材１５のＺ１−Ｚ２方向の移動力を、駆動体１０の軸芯１０ａを中心とした回動力に変換している。
【００３７】
駆動体１０では、回動ホルダ１１に磁束発生部２０が固定されている。磁束発生部２０は、磁路形成部材５の第１対向端面４ａと第２対向端面４ｂとが対向する空間の内部に位置している。図２〜図４に示すように、磁束発生部２０は磁石２１を有している。磁石２１は、板状の永久磁石であり、図３及び図４に示すように、上下に対向する一方の平面が第１の着磁面２１ａで他方の平面が第２の着磁面２１ｂである。第１の着磁面２１ａと第２の着磁面２１ｂは互いに逆の極性に着磁されている。図３及び図４は、第１の着磁面２１ａがＳ極で、第２の着磁面２１ｂがＮ極に着磁されている事例である。
【００３８】
第１の着磁面２１ａに第１の磁化部材２２が固定され、第２の着磁面２１ｂに第２の磁化部材２３が固定されている。第１の磁化部材２２と第２の磁化部材２３は、軟磁性の金属板である。第１の磁化部材２２はＸ２側に向く第１の端面２２ａとＸ１側に向く第２の端面２２ｂを有している。第２の磁化部材２３は、Ｘ１側に向く第１の端面２３ａとＸ２側に向く第２の端面２３ｂを有している。
【００３９】
図３と図４に示すように、第１の端面２２ａ、２３ａ、第２の端面２２ｂ、２３ｂは、回動軸１２の中心である軸芯１０ａを中心とする円筒面に一致するように、曲面形状に形成されている。図３と図４に示すように、第１の磁化部材２２の第１の端面２２ａまたは第２の磁化部材２３の第２の端面２３ｂが第１対向端面４ａに対向したときに、第１の端面２２ａまたは第２の端面２３ｂと第１対向端面４ａとが接触することがなく対向部に微細な隙間が形成される。同様に、第１の磁化部材２２の第２の端面２２ｂまたは第２の磁化部材２３の第１の端面２３ａが第２対向端面４ｂに対向したときに、第２の端面２２ｂまたは第１の端面２３ａと第２対向端面４ｂとが接触することがなく対向部に微細な隙間が形成される。
【００４０】
次に、本実施形態の発電入力装置１の動作について説明する。
【００４１】
図３に示すように、スライド部材１５に操作部材９から伝達される外力が作用していないときは、第２弾性部材１９の第２弾性力でスライド部材１５がＺ１側へ戻されており、スライド部材１５の連結長穴１６によって連結ピン１４が持ち上げられている。このスライド部材１５の位置に規制されて、駆動体１０が、図３において時計方向へ回動させられた第１の姿勢を保持している。駆動体１０が第１の姿勢のとき、第１の磁化部材２２の第
１の端面２２ａが磁路形成部材５の第１対向端面４ａに微小な隙間を介して対向し、第２の磁化部材２３の第１の端面２３ａが第２対向端面４ｂに微小な隙間を介して対向している。また、第１の磁化部材２２の第２の端面２２ｂが第２対向端面４ｂから離れ、第２の磁化部材２３の第２の端面２３ｂが第１対向端面４ａから離れている。
【００４２】
図３に示す状態では、磁石２１の磁力により、第１の端面２２ａと第１対向端面４ａとが磁気吸引され、第１の端面２３ａと第２対向端面４ｂとが磁気吸引されて、駆動体１０が第１の姿勢で安定しようとする。
【００４３】
スライド部材１５の上部に、第１弾性部材１８を介して操作部材９が連結されている。外部の操作体によって操作部材９が押圧操作されると、第１弾性部材１８を介して、スライド部材１５が図３の状態からＺ２側へ向けて押され、スライド部材１５の連結長穴１６によって連結ピン１４が下向きに押される。このスライド部材１５の位置に規制されて、駆動体１０が反時計方向へ回動させられると、図４に示す第２の姿勢に反転して保持される。第２の姿勢では、第１の磁化部材２２の第２の端面２２ｂが、磁路形成部材５の第２対向端面４ｂに微小な隙間を介して対向し、第１の端面２２ａが第１対向端面４ａから離れる。また、第２の磁化部材２３の第２の端面２３ｂが第１対向端面４ａに微小な隙間を介して対向し、第１の端面２３ａは第２対向端面４ｂから離れる。
【００４４】
図４に示す状態では、磁石２１の磁力により、第２の端面２２ｂと第２対向端面４ｂとが磁気吸引され、第２の端面２３ｂと第１対向端面４ａとが磁気吸引されて、駆動体１０が第２の姿勢で安定しようとする。このため、操作荷重は、第１の姿勢から第２の姿勢に駆動体１０が回転する押し込み量の領域で軽くなり、第２の姿勢で安定すると再び重くなる。これを図示すると、図５のように、操作部材９の押し込み量に対して非線形の操作荷重として表わすことができる。
【００４５】
例えば、最大押し込み量が２．５ｍｍ、第１の着磁面２１ａと第２の着磁面２１ｂとの間隔（磁石２１の厚み）が１ｍｍである。
【００４６】
図３に示す第１の姿勢のとき、磁石２１から発せられる磁束φ１が、第２の磁化部材２３の第１の端面２３ａから第２対向端面４ｂを介して磁路形成部材５の第２腕部５ｂに与えられる。磁束φ１は、磁路形成部材５の連結部５ｃを介して第１腕部５ａに至る経路を辿り、第１対向端面４ａから第１の端面２２ａを介して第１の磁化部材２２に戻る。図４に示す第２の姿勢になると、磁石２１から発せられる磁束φ２が、第１腕部５ａから連結部５ｃを介して第２腕部５ｂに至る経路を辿る。
【００４７】
図１に示す発電入力装置１では、スライド部材１５がＺ２側へ押し込まれるときに、駆動体１０が図４に示す第２の姿勢に向けて磁気吸引力及び第１弾性部材１８の第１弾性力によって急速に回転する。このとき、第１弾性部材１８は、駆動体１０の姿勢が第１の姿勢から第２の姿勢に変化するときに第２弾性部材１９を弾性変形させるための補助力を第１弾性力によって発生する。すなわち、第１弾性部材１８の補助力が加わることによって、駆動体１０の姿勢が変化する速さをより速くすることができる。
【００４８】
第２弾性部材１９は、第２の姿勢での磁気吸引力に打ち勝って、駆動体１０の姿勢を第１の姿勢に復帰させるばね力をもっている。このため、スライド部材１５が下向きに押し込まれた後に押し込み力が除去されると、駆動体１０が図４に示す第２の姿勢から図３に示す第１の姿勢に向けて第２弾性部材１９の復元力によって回転しようとする。このとき、駆動体１０が図３に示す第１の姿勢に向けて磁気吸引力によって急速に回転する。操作荷重は、第２の姿勢に磁気吸引力で抑えられている領域では軽く、第１の姿勢で安定すると図５の押し込み量の荷重と同じ曲線に戻る。これを図示すると、図６のように、操作部
材９の押し込み量に対して非線形の操作荷重として表わすことができる。なお、図５の操作方向と図６の操作方向とは逆向きであり、連結ピン１４と連結長穴１６とで構成されている連結機構等の遊びによりヒステリシスをもっていると考えられる。
【００４９】
操作部材９とスライド部材１５との間に第１弾性部材１８のばね力による第１弾性力が発生しているので、スライド部材１５の移動が操作部材９の位置に規制されない。すなわち、第１弾性部材１８は、駆動体１０の姿勢が第２の姿勢から第１の姿勢に変化するときにスライド部材１５からの規制力を緩和させる効果をもたらす。こうして、例えば、操作部材９への外力がゆっくり解除される場合であっても、スライド部材１５からの規制力が第１弾性部材１８の第１弾性力によって緩和され、駆動体１０の姿勢が変化する速さが制限されてしまうことがない。
【００５０】
そのため、スライド部材１５がＺ２側へ向けて押されるときに、磁路形成部材５内で磁束φ１からφ２に変化するときの、単位時間当たりの磁束の変化量が大きく、発電用コイルから大きな誘導起電力を得ることができる。同様に、スライド部材１５がＺ１側へ戻るときに、磁路形成部材５内で磁束φ２からφ１に変化するときの、単位時間当たりの磁束の変化量が大きく、発電用コイルから大きな誘導起電力を得ることができる。本実施形態の発電入力装置１の発電部３は、駆動体１０の姿勢が第１の姿勢から第２の姿勢に変化するとき及び第２の姿勢から第１の姿勢に変化するときの電磁誘導により発電する。第１弾性部材１８が操作部材９とスライド部材１５との間に配置されているので、単位時間当たりの磁束の変化量をより大きくすることができる。
【００５１】
この構成によれば、操作部材９を押す押し込み速度、戻し速度によらず、所定の速度で駆動体１０の姿勢を変化させることができるため、安定した起電力が得られる。電磁誘導により発電する機構は単純な構造で長期間安定して動作可能なので、長期信頼性に優れている。
【００５２】
［発電入力装置を用いた電子機器］
図７は、本発明の実施形態の電子機器３０を示すブロック図である。
【００５３】
本実施形態の電子機器３０は、図７に示すように、発電入力装置１の発電部３に電気接続された電源回路３２と、電源回路３２で調整された電力によって動作する信号処理回路３３と、信号処理回路３３で発生した送信信号を電源回路３２で調整された電力によって送信する送信回路３４と、を備えた回路部３１が構成されている。
【００５４】
電源回路３２は、発電部３の発電用コイルから得られる誘導起電力を整流してコンデンサに充電する等の動作をおこない、所望の電圧に調整する回路である。
【００５５】
信号処理回路３３は、例えば、発電入力装置１を押圧操作したときに送信信号を発生させる回路である。この送信信号は、信号処理回路３３が動作を開始したときに発生させることができる。また、押圧操作から解除されたときにも送信信号を発生させることができる。
【００５６】
送信回路３４は、例えば無線送信回路と送信アンテナとを備え、電源回路３２で調整された電力によって送信信号を図示しない受信装置に無線送信する回路である。
【００５７】
一般に、無線送信の電力は大きく、電池等を必要としていた。長期間に渡って使用する場合には電池の交換が必要であり、煩わしいものであった。本実施形態の電子機器３０は、発電入力装置１の起電力のみを電力としているので、電池等を内蔵することなく、無電力で動作させることが可能である。
【００５８】
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
【００５９】
本実施形態の発電入力装置１は、操作体により押圧操作される操作部材９と、操作部材９の移動によって第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体１０を有する発電部３と、を備え、駆動体１０の姿勢を変化させる際に起電力が発生する。本実施形態の発電入力装置１は、操作部材９に連結された第１弾性部材１８と、第１弾性部材１８に連結され駆動体１０の姿勢を第１の姿勢と第２の姿勢との間で規制するスライド部材１５と、スライド部材１５に接続された第２弾性部材１９と、を有している。第１弾性部材１８は、駆動体１０の姿勢が第１の姿勢から第２の姿勢に変化するときに第２弾性部材１９を弾性変形させるための補助力を発生するととともに、駆動体１０の姿勢が第２の姿勢から第１の姿勢に変化するときにスライド部材１５からの規制力を緩和させる。
【００６０】
この構成によれば、発電部３は、第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体１０を有し、駆動体１０の姿勢を規制するスライド部材には第１弾性部材と第２弾性部材とが連結されている。このため、第１弾性部材と第２弾性部材との弾性変形によって、駆動体１０の姿勢が変化する速さをより速くするように加速することができる。したがって、操作部材９を押す押し込み速度、戻し速度によらず、所定の速度で駆動体１０の姿勢を変化させることができるため、安定した起電力が得られる。
【００６１】
また、本実施形態の発電入力装置１において、発電部３は、駆動体１０の姿勢が第１の姿勢から第２の姿勢に変化するとき及び第２の姿勢から第１の姿勢に変化するときの電磁誘導により発電する。
【００６２】
この構成によれば、電磁誘導により発電する機構は単純な構造で長期間安定して動作可能なので、長期信頼性に優れている。
【００６３】
また、発電部３は、駆動体１０と、磁性材料で形成された磁路形成部材５と、対向する第１対向端面４ａおよび第２対向端面４ｂと、磁路形成部材５に巻かれた発電用コイル（第１の発電コイル６ａ、第２の発電コイル６ｂ）と、を有している。そして、駆動体１０が空間内に位置して第１対向端面４ａと第２対向端面４ｂとの対向方向と交差する回動中心軸を中心として回動可能に軸支されている。また、駆動体１０は、互いに逆の磁極となる第１の着磁面２１ａと第２の着磁面２１ｂを有する磁石２１と、第１の着磁面２１ａに固着された磁性材料製の第１の磁化部材２２と、第２の着磁面２１ｂに固着された磁性材料製の第２の磁化部材２３と、を有している。第１の姿勢で、第１の磁化部材２２が第１対向端面４ａに隙間を介して磁気吸引され、且つ第２の磁化部材２３が第２対向端面４ｂに隙間を介して磁気吸引され、第２の姿勢で、第１の磁化部材２２が第２対向端面４ｂに隙間を介して磁気吸引され且つ第２の磁化部材２３が第１対向端面４ａに隙間を介して磁気吸引される。
【００６４】
この構成によれば、駆動体１０が、第１の姿勢へ向けて回動するときと、第２の姿勢に向けて回動するときの双方において、第１の磁化部材２２と第２の磁化部材２３が、磁路形成部材５の２つの対向端面（第１対向端面４ａ及び第２対向端面４ｂ）に磁気吸引されるため、駆動体１０の回動速度が自然と加速されることなる。そのため、磁路形成部材５の内部の単位時間当たりに磁束の変化量が大きくなり、発電効率が高くなる。また、駆動体１０が第１の姿勢と第２の姿勢に回動したときに、第１の磁化部材２２および第２の磁化部材２３と磁路形成部材５の対向端面との間に隙間が形成されているため、駆動体１０を第１の姿勢から回動させ、または第２の姿勢から回動させるときに過大な操作力が必要とならない。したがって、操作がきわめて容易である。
【００６５】
また、第２弾性部材１９は、第２の姿勢での磁気吸引力に打ち勝って、駆動体１０の姿勢を第１の姿勢に復帰させるばね力をもつ復帰ばねである。
【００６６】
この構成によれば、駆動体１０を第１の姿勢または第２の姿勢から回動させるのに必要な力に対し、第１弾性部材１８及び第２弾性部材１９のばね力を適度なものにでき、操作しやすいものとなる。
【００６７】
本実施形態の電子機器３０は、上記の発電入力装置１と、駆動体１０の姿勢を変化させるときに発電部３から得られる起電力によって駆動される信号処理回路３３と、を有していることを特徴とする。
【００６８】
この構成によれば、発電入力装置１の操作部材９を外部からの操作力によって押圧操作し、送信回路３４などを有する電子機器３０を、無電力で動作させることが可能である。
【００６９】
以上のように、本発明の実施形態の発電入力装置１と電子機器３０とを具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。
【００７０】
（１）本実施形態において、発電部３の構造及び向きを具体的に示したが、これに限定去るものではない。例えば、回動軸１２がＹ１−Ｙ２方向でなくＺ１−Ｚ２方向となるように、磁路形成部材５及び連結機構を変更してもよい。
【００７１】
（２）本実施形態において、第１弾性部材１８及び第２弾性部材１９をばねとしているが、螺旋ばね以外のばね形状であってもよい。また、金属ばね以外の弾性部材を用いて構成してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１      発電入力装置
２      筐体
２ｂ    軸受部
３      発電部
４ａ    第１対向端面
４ｂ    第２対向端面
５      磁路形成部材
５ａ    第１腕部
５ｂ    第２腕部
５ｃ    連結部
６ａ    第１の発電コイル
６ｂ    第２の発電コイル
７      端子
９      操作部材
１０    駆動体
１０ａ  軸芯
１１    回動ホルダ
１２    回動軸
１３    回動アーム
１４    連結ピン
１５    スライド部材
１６    連結長穴
１８    第１弾性部材
１９    第２弾性部材
２０    磁束発生部
２１    磁石
２１ａ  第１の着磁面
２１ｂ  第２の着磁面
２２    第１の磁化部材
２２ａ  第１の端面
２２ｂ  第２の端面
２３    第２の磁化部材
２３ａ  第１の端面
２３ｂ  第２の端面
３０    電子機器
３１    回路部
３２    電源回路
３３    信号処理回路
３４    送信回路
φ１、φ２  磁束
【図１】
2019050729.tif 000003
【図２】
2019050729.tif 000004
【図３】
2019050729.tif 000005
【図４】
2019050729.tif 000006
【図５】
2019050729.tif 000007
【図６】
2019050729.tif 000008
【図７】
2019050729.tif 000009
【図８】
2019050729.tif 000010
【図９】
2019050729.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月17日(2019.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作体により押圧操作される操作部材と、前記操作部材の移動によって第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体を有する発電部と、を備え、前記駆動体の姿勢を変化させる際に起電力が発生する発電入力装置において、
前記操作部材に連結して配置された第１弾性部材と、
前記第１弾性部材に連結され、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢と前記第２の姿勢との間で規制するスライド部材と、
前記スライド部材に接続され、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させる復元力をもつ第２弾性部材と、を有し、
前記第１弾性部材は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するときに前記第２弾性部材を弾性変形させるための補助力を発生することにより前記駆動体の姿勢が変化する速さをより速くするととともに、前記駆動体の姿勢が前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときに前記スライド部材によって規制されている規制力を緩和することを特徴とする発電入力装置。
【請求項２】
前記発電部は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するとき及び前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときの電磁誘導により発電することを特徴とする請求項１に記載の発電入力装置。
【請求項３】
前記発電部は、前記駆動体と、磁性材料で形成された磁路形成部材と、前記磁路形成部材の一部であって空間を介して対向する第１対向端面および第２対向端面と、前記磁路形成部材に巻かれた発電用コイルと、を有し、前記駆動体が前記空間内に位置して前記第１対向端面と前記第２対向端面との対向方向と交差する回動中心軸を中心として回動可能に軸支され、
前記駆動体は、互いに逆の磁極となる第１の着磁面と第２の着磁面を有する磁石と、前記第１の着磁面に固着された磁性材料製の第１の磁化部材と、前記第２の着磁面に固着された磁性材料製の第２の磁化部材と、を有し、
前記第１の姿勢で、前記第１の磁化部材が前記第１対向端面に隙間を介して磁気吸引され、且つ前記第２の磁化部材が前記第２対向端面に隙間を介して磁気吸引され、
前記第２の姿勢で、前記第１の磁化部材が前記第２対向端面に隙間を介して磁気吸引され且つ前記第２の磁化部材が前記第１対向端面に隙間を介して磁気吸引されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電入力装置。
【請求項４】
前記第２弾性部材は、前記第２の姿勢での磁気吸引力に打ち勝って、前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させるばね力をもつ復帰ばねであることを特徴とする請求項３に記載の発電入力装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発電入力装置と、前記駆動体の姿勢を変化させるときに前記発電部から得られる起電力によって駆動される信号処理回路と、を有していることを特徴とする電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の発電入力装置は、操作体により押圧操作される操作部材と前記操作部材の移動によって第１の姿勢と第２の姿勢との２つの安定姿勢の間で姿勢が変化する駆動体を有する発電部とを備え、前記駆動体の姿勢を変化させる際に起電力が発生する発電入力装置において、前記操作部材に連結して配置された第１弾性部材と前記第１弾性部材に連結され前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢と前記第２の姿勢との間で規制するスライド部材と前記スライド部材に接続され前記駆動体の姿勢を前記第１の姿勢に復帰させる復元力をもつ第２弾性部材とを有し、前記第１弾性部材は、前記駆動体の姿勢が前記第１の姿勢から前記第２の姿勢に変化するときに前記第２弾性部材を弾性変形させるための補助力を発生することにより前記駆動体の姿勢が変化する速さをより速くするととともに、前記駆動体の姿勢が前記第２の姿勢から前記第１の姿勢に変化するときに前記スライド部材によって規制されている規制力を緩和することを特徴とする。