(57)【要約】【課題】発電性能が向上された発電スイッチを提供する。【解決手段】発電スイッチ１００は、ホルダ部８０と、Ｚ軸プラス方向及びＺ軸マイナス方向に少なくとも一部がホルダ部８０に対して回動するアーム部４０と、ホルダ部８０に固定される固定端部７１とＺ軸プラス方向及Ｚ軸マイナス方向に自由振動をする自由端部７２とを有し、自由端部７２が磁力によって吸着される状態と吸着される状態から解放される状態とをとる発電部７０と、自由端部７２よりもＺ軸マイナス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸引する磁石６１と、自由端部７２よりもＺ軸プラス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸引する磁石６０と、を備え、アーム部４０は、Ｚマイナス方向に移動するときに磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させる凸部４４ａと、Ｚ軸プラス方向に移動するときに磁石６０をＺ軸プラス方向に移動させる凸部４４ｂとを有する。【選択図】図４Ｂ
2019068530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダ部と、
第１の向き及び前記第１の向きと逆向きの第２の向きに少なくとも一部が前記ホルダ部に対して移動する移動部と、
前記ホルダ部に固定される固定部と前記第１の向き及び前記第２の向きに自由振動をする自由端部とを有し、前記自由端部が磁力によって吸着される状態と前記吸着される状態から解放される状態とをとる発電部と、
前記自由端部よりも前記第１の向き側に配置され、前記自由端部を前記磁力によって吸引する第１の吸着体と、
前記自由端部よりも前記第２の向き側に配置され、前記自由端部を前記磁力によって吸引する第２の吸着体と、を備え、
前記移動部は、前記第１の向きに移動するときに前記第１の吸着体に当接して前記第１の吸着体を前記第１の向きに移動させる第１の凸部と、前記第２の向きに移動するときに前記第２の吸着体に当接して前記第２の吸着体を前記第２の向きに移動させる第２の凸部とを有する、
発電スイッチ。
【請求項２】
前記発電部は、
前記第１の吸着体に吸引されて前記第１の向きに反り、前記第２の吸着体に吸引されて前記第２の向きに反る、磁性を有する基板と、
前記基板に配置され、前記基板の振動によって電力を発生させる発電素子と、を有し、
前記基板は、
前記第１の吸着体が前記第１の向きへ移動した後に前記第２の向きへ復帰して振動することで前記自由振動をし、
前記第２の吸着体が前記第２の向きへ移動した後に前記第１の向きへ復帰して振動することで前記自由振動をする、
請求項１に記載の発電スイッチ。
【請求項３】
前記基板は、
前記第１の吸着体と対向する第１面と、
前記第２の吸着体と対向する第２面と、を有し、
前記発電スイッチは、さらに、
前記基板よりも前記第１の向き側に配置され、前記第１の吸着体が前記第１の向きへ移動するときに前記第１面と接触することで前記基板の前記第１の向きへの移動を規制する第１のストッパーと、
前記基板よりも前記第２の向き側に配置され、前記第２の吸着体が前記第２の向きへ移動するときに前記第２面と接触することで前記基板の前記第２の向きへの移動を規制する第２のストッパーと、を備える、
請求項２に記載の発電スイッチ。
【請求項４】
前記基板と前記第１のストッパーとの距離は、前記基板と前記第２のストッパーとの距離と等しい、
請求項３に記載の発電スイッチ。
【請求項５】
前記基板と前記第１のストッパーとの距離は、前記基板と前記第２のストッパーとの距離と異なっている、
請求項３に記載の発電スイッチ。
【請求項６】
前記基板と前記第１のストッパーとの距離は、前記基板と前記第２のストッパーとの距離よりも大きい、
請求項５に記載の発電スイッチ。
【請求項７】
前記第１の凸部は、前記第１の向きから見たときに、前記第１の吸着体と重なり、かつ第２の吸着体とは重ならない位置に配置され、
前記第２の凸部は、前記第１の向きから見たときに、前記第２の吸着体と重なり、かつ前記第１の吸着体とは重ならない位置に配置される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発電スイッチ。
【請求項８】
前記第１の吸着体は、前記第２の凸部が前記第２の吸着体を前記第２の向きに移動させているときに前記自由端部と吸着され、
前記第２の吸着体は、前記第１の凸部が前記第１の吸着体を前記第１の向きに移動させているときに前記自由端部と吸着されている、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発電スイッチ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電スイッチと、
前記発電部の前記自由振動に応じた信号を生成する制御部と、
前記信号を送信する送信部と、を備え、
前記発電部は、前記自由振動により生成した電力を前記制御部及び前記送信部に供給する、
入力装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記第１の吸着体の前記第１の向きへの移動によって生じる前記自由振動である第１の自由振動に応じた前記信号として第１の信号を生成し、
前記第２の吸着体の前記第２の向きへの移動によって生じる前記自由振動である第２の自由振動に応じた前記信号として第２の信号を生成する、
請求項９に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第１の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた前記第１の信号を生成し、
前記第２の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた前記第２の信号を生成する、
請求項１０に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電スイッチ及び当該発電スイッチを備える入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いた発電機構として、特許文献１には、圧電素子と、当該圧電素子が固着される支持プレートと、バネ駆動部とを備える片持ち梁構造の圧電型発電機構（発電装置）が開示されている。バネ駆動部は、支持プレートの自由端部に外部駆動力が作用することによって変位し、外部駆動力が解放されると復元力によって振動する。バネ駆動部の振動は、圧電素子に伝達されるので、圧電素子の振動が長く続き、高効率に発電することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５８１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発電装置を備える発電スイッチとしては、発電性能が向上することが望まれる。
【０００５】
そこで、本開示は、発電性能が向上された発電スイッチ及び入力装置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、本開示の一態様に係る発電スイッチは、ホルダ部と、第１の向き及び前記第１の向きと逆向きの第２の向きに少なくとも一部が前記ホルダ部に対して移動する移動部と、前記ホルダ部に固定される固定部と前記第１の向き及び前記第２の向きに自由振動をする自由端部とを有し、前記自由端部が磁力によって吸着される状態と前記吸着される状態から解放される状態とをとる発電部と、前記自由端部よりも前記第１の向き側に配置され、前記自由端部を前記磁力によって吸引する第１の吸着体と、前記自由端部よりも前記第２の向き側に配置され、前記自由端部を前記磁力によって吸引する第２の吸着体と、を備え、前記移動部は、前記第１の向きに移動するときに前記第１の吸着体に当接して前記第１の吸着体を前記第１の向きに移動させる第１の凸部と、前記第２の向きに移動するときに前記第２の吸着体に当接して前記第２の吸着体を前記第２の向きに移動させる第２の凸部とを有する。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る入力装置は、上記に記載の発電スイッチと、前記発電部の前記自由振動に応じた信号を生成する制御部と、前記信号を送信する送信部と、を備え、前記発電部は、前記自由振動により生成した電力を前記制御部及び前記送信部に供給する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、発電性能が向上された発電スイッチ及び入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係る入力装置の外観を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態に係る入力装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態に係る発電装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２ＢのＩＩＣ−ＩＩＣ線における、実施の形態に係る発電部の部分断面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る入力装置の機能構成示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態に係る発電装置の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの破線領域の概略平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４ＡのＶａ−Ｖａ線における、実施の形態に係る発電装置の部分断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４ＡのＶｂ−Ｖｂ線における、実施の形態に係る発電装置の部分断面図である。
【図６】図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線における、実施の形態に係る入力装置の断面図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る発電スイッチの動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の概要）
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る発電スイッチは、ホルダ部と、第１の向き及び前記第１の向きと逆向きの第２の向きに少なくとも一部が前記ホルダ部に対して移動する移動部と、前記ホルダ部に固定される固定部と前記第１の向き及び前記第２の向きに自由振動をする自由端部とを有し、前記自由端部が磁力によって吸着される状態と前記吸着される状態から解放される状態とをとる発電部と、前記自由端部よりも前記第１の向き側に配置され、前記自由端部を前記磁力によって吸引する第１の吸着体と、前記自由端部よりも前記第２の向き側に配置され、前記自由端部を前記磁力によって吸引する第２の吸着体と、を備え、前記移動部は、前記第１の向きに移動するときに前記第１の吸着体に当接して前記第１の吸着体を前記第１の向きに移動させる第１の凸部と、前記第２の向きに移動するときに前記第２の吸着体に当接して前記第２の吸着体を前記第２の向きに移動させる第２の凸部とを有する。
【００１１】
これにより、移動部は、第１の向き及び第２の向きに移動するときにそれぞれ、発電部を自由振動させ発電させることができる。つまり、発電スイッチは、移動部の１回の動作で、２回発電することができるので、発電スイッチの発電量が増える。よって、発電スイッチの発電性能を向上させることができる。
【００１２】
また、前記発電部は、前記第１の吸着体に吸引されて前記第１の向きに反り、前記第２の吸着体に吸引されて前記第２の向きに反る、磁性を有する基板と、前記基板に配置され、前記基板の振動によって電力を発生させる発電素子と、を有し、前記基板は、前記第１の吸着体が前記第１の向きへ移動した後に前記第２の向きへ復帰して振動することで前記自由振動をし、前記第２の吸着体が前記第２の向きへ移動した後に前記第１の向きへ復帰して振動することで前記自由振動をしてもよい。
【００１３】
これにより、発電部を簡易な構成で実現できる。例えば、基板が磁性を有していない場合、発電部は第１及び第２の吸着体と磁力によって吸着される磁性体板などを有している必要あり、構成が複雑になる。
【００１４】
また、前記基板は、前記第１の吸着体と対向する第１面と、前記第２の吸着体と対向する第２面と、を有し、前記発電スイッチは、さらに、前記基板よりも前記第１の向き側に配置され、前記第１の吸着体が前記第１の向きへ移動するときに前記第１面と接触することで前記基板の前記第１の向きへの移動を規制する第１のストッパーと、前記基板よりも前記第２の向き側に配置され、前記第２の吸着体が前記第２の向きへ移動するときに前記第２面と接触することで前記基板の前記第２の向きへの移動を規制する第２のストッパーと、を備えてもよい。
【００１５】
これにより、発電部と第１及び第２の吸着体とが離れる位置、つまり自由振動を開始する直前の発電部の反り量を略一定とすることができるので、発電量のバラつきを抑制することができる。また、反り量が大きくなり発電部が疲労破壊することを抑制できるので、発電部の耐久性を向上させることができる。よって、発電スイッチの発電性能がより向上する。
【００１６】
また、前記基板と前記第１のストッパーとの距離は、前記基板と前記第２のストッパーとの距離と等しくてもよい。
【００１７】
これにより、発電スイッチは、２回の発電において略等しい発電量の発電を行うことができる。
【００１８】
また、前記基板と前記第１のストッパーとの距離は、前記基板と前記第２のストッパーとの距離と異なっていてもよい。また、前記基板と前記第１のストッパーとの距離は、前記基板と前記第２のストッパーとの距離よりも大きくてもよい。
【００１９】
これにより、発電スイッチは、２回の発電において異なる発電量の発電を行うことができる。例えば、第１の吸着体が第１の向きに移動することで生じた自由振動によって発電した発電量を大きくすることができる。
【００２０】
また、前記第１の凸部は、前記第１の向きから見たときに、前記第１の吸着体と重なり、かつ第２の吸着体とは重ならない位置に配置され、前記第２の凸部は、前記第１の向きから見たときに、前記第２の吸着体と重なり、かつ前記第１の吸着体とは重ならない位置に配置されてもよい。
【００２１】
これにより、移動部が第１の向きに移動するときに第１の吸着体のみを移動させることができ、移動部が第２の向きに移動するときに第２の吸着体のみを移動させることができる。
【００２２】
また、前記第１の吸着体は、前記第２の凸部が前記第２の吸着体を前記第２の向きに移動させているときに前記自由端部と吸着され、前記第２の吸着体は、前記第１の凸部が前記第１の吸着体を前記第１の向きに移動させているときに前記自由端部と吸着されていてもよい。
【００２３】
これにより、第１及び第２の吸着体を発電部の錘として利用することができる。
【００２４】
また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る入力装置は、上記に記載の発電スイッチと、前記発電部の前記自由振動に応じた信号を生成する制御部と、前記信号を送信する送信部と、を備え、前記発電部は、前記自由振動により生成した電力を前記制御部及び前記送信部に供給する。
【００２５】
これにより、上記に記載した発電スイッチを、自由振動に応じた信号を送信する入力装置に利用することができる。
【００２６】
また、前記制御部は、前記第１の吸着体の前記第１の向きへの移動によって生じる前記自由振動である第１の自由振動に応じた前記信号として第１の信号を生成し、前記第２の吸着体の前記第２の向きへの移動によって生じる前記自由振動である第２の自由振動に応じた前記信号として第２の信号を生成してもよい。
【００２７】
これにより、入力装置は、発電部による２回の発電それぞれで信号を生成し送信することができるので、利便性が向上された入力装置を実現することができる。
【００２８】
また、前記制御部は、前記第１の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた前記第１の信号を生成し、前記第２の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた前記第２の信号を生成してもよい。
【００２９】
これにより、制御部は、第１及び第２の自由振動の振幅又は周波数が異なるときには、異なる信号を生成することができる。入力装置は、１回操作されることで異なる２つの信号を送信できるので、さらに利便性が向上する。
【００３０】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
【００３１】
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Ｚ軸のマイナス側が設置面側、Ｚ軸のプラス側が操作面側を表している。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Ｚ軸方向から見ることを意味する。
【００３２】
また、「略＊＊」との記載は実質的に＊＊と認められるものを含む意図であり、例えば「略円形状」を例に挙げて説明すると、完全な円形はもとより、実質的に円形と認められるものを含む意図である。
【００３３】
（実施の形態）
以下、本実施の形態に係る入力装置１０について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００３４】
［１．入力装置の全体構成］
まず、本実施の形態に係る入力装置１０の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る入力装置１０の外観を示す斜視図である。
【００３６】
本実施の形態に係る入力装置１０は、ボタン部１１が操作されることで発電が行われ、当該発電で発生した電力を用いて所定の信号を無線で送信する装置である。つまり、本実施の形態に係る入力装置１０は、電池などを備えておらず、入力装置１０が操作されるたびに発電を行うことで所定の信号を送信する。なお、ボタン部１１が操作されるとは、例えば、ユーザによりボタン部１１が押下されることである。また、所定の信号については後述する。
【００３７】
また、本実施の形態に係る入力装置１０は、ユーザにより持ち運びが可能な装置であってもよい。例えば、ユーザは机で作業しているときには机の上に入力装置１０を置き、寝るときには布団の横に入力装置１０を置くことができる。
【００３８】
図２Ａは、本実施の形態に係る入力装置１０の構成を示す分解斜視図である。
【００３９】
図１及び図２Ａに示すように、本実施の形態に係る入力装置１０は、ボタン部１１、カバー部１２、ケース部１３、信号発信部９０、及び、発電装置２０から構成される。なお、図２Ａに示すように、発電スイッチ１００は、ボタン部１１、カバー部１２、ケース部１３及び発電装置２０から構成される。
【００４０】
以下では、入力装置１０を構成する各構成要素について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本願発明は、発電スイッチ１００が備える発電装置２０に特徴を有する。
【００４１】
［１−１．ボタン部、カバー部及びケース部］
ボタン部１１、カバー部１２及びケース部１３について、図１及び図２Ａを参照しながら説明する。
【００４２】
ボタン部１１は、ユーザによる操作を受け付ける。具体的には、ボタン部１１は、ユーザからＺ軸マイナス方向に押下する操作を受け付ける。ボタン部１１は、少なくとも一部がカバー部１２より突出して配置され、押下されることでＺ軸方向に移動する。
【００４３】
ボタン部１１の外径は、平面視において、略円形状である。ボタン部１１は、例えば、略円柱状に形成される。図１では、ボタン部１１の先端部（Ｚ軸プラス側の端部）はＺ軸方向に延びる略半円柱状に形成されている例を示している。また、図示しないが、ボタン部１１のＺ軸マイナス側の端部には、後述する押下部３０の一端部が挿入される開口部を有する。これにより、ボタン部１１が操作されることで、押下部３０が押し下げられる。なお、ボタン部１１の形状はこれに限定されない。
【００４４】
カバー部１２及びケース部１３は、入力装置１０の外郭をなす筐体である。ケース部１３は開口部を有する有底形状の箱体であり、カバー部１２は当該開口部を覆う蓋である。また、カバー部１２にはボタン部１１が挿入される貫通孔である開口部１２ａを有する凸部１２ｂが形成されている。例えば、凸部１２ｂは、平面視において、カバー部１２の略中央部に配置されている。また、カバー部１２及びケース部１３により形成された空間には、後述する信号発信部９０及び発電装置２０などが収容される。
【００４５】
カバー部１２及びケース部１３は、平面視において、４隅がＲ形状である略矩形状に形成されている。なお、カバー部１２及びケース部１３の形状は、特に限定されず、略円形状、略三角形状、略台形状、略多角形状、略半円状等の形状でもよい。つまり、入力装置１０の形状は、特に限定されない。
【００４６】
また、例えば、ケース部１３にはケース部１３を平面視したときに外方に向かう向きに突出した凸部１３ａが形成されており、ボタン部１１には当該凸部１３ａに対応した形状を有する爪部１２ｃが形成されている。爪部１２ｃが凸部１３ａと勘合することで、カバー部１２がケース部１３に固定される。なお、カバー部１２とケース部１３との固定方法は、これに限定されない。
【００４７】
ボタン部１１、カバー部１２及びケース部１３は、樹脂材料から形成される。例えば、ボタン部１１、カバー部１２、及び、ケース部１３は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ＰＢＴ樹脂（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ  Ｔｅｌｅｐｈｔａｌａｔｅ）、ＰＯＭ（Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＡＢＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅと、Ｂｕｔａｄｉｅｎｅと、Ｓｔｙｒｅｎｅとの共重合体）などによって形成される。なお、ボタン部１１、カバー部１２及びケース部１３の材料は、これに限定されない。また、ボタン部１１、カバー部１２及びケース部１３は、同一の材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。また、ボタン部１１、カバー部１２及びケース部１３は、有色な樹脂材料から形成されてもよい。これにより、ユーザは、カバー部１２及びケース部１３により形成された空間に収容されている各構成要素を視認することができないので、入力装置１０の美観を向上させることができる。
【００４８】
以下、カバー部１２及びケース部１３により形成される空間に収容される信号発信部９０及び発電装置２０について説明する。
【００４９】
［１−２．信号発信部］
信号発信部９０は、後述する発電部から電力が供給されると、当該電力を用いて所定の信号を送信する。信号発信部９０は、実装基板９０ａに各種電子部品が実装されて構成される。例えば、実装基板９０ａには、信号を発信するための送信用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、整流用の回路、電圧調整用の回路などを含む電気回路が実装される。また、実装基板９０ａは、カバー部１２がケース部１３に固定された状態で、発電装置２０とカバー部１２との間に配置される。実装基板９０ａは、板状でありボタン部１１及び押下部３０が通過するための切欠きを有する。なお、信号発信部９０の機能構成は、後述する。
【００５０】
［１−３．発電装置］
次に、発電装置２０について、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明する。
【００５１】
図２Ｂは、本実施の形態に係る発電装置２０の構成を示す分解斜視図である。
【００５２】
図２Ａに示すように、発電装置２０はケース部１３に収容され、ボタン部１１が操作されるたびに発電する装置である。
【００５３】
図２Ｂに示すように、発電装置２０は、押下部３０、アーム部４０、上側ベース部５０、磁石６０、発電部７０、磁石６１、ホルダ部８０、バネ８１及び下側ベース部５１を有する。
【００５４】
押下部３０は、ボタン部１１が操作され押し下げられると、それに応じてアーム部４０を押し下げる。押下部３０は、本体部３０ａと本体部３０ａの一端部（Ｙ軸マイナス側の端部）からＺ軸プラス側に略直交に立設された立設部３０ｂと、本体部３０ａの他端部（Ｙ軸プラス側の端部）からＺ軸マイナス側に突出した湾曲部３０ｃとを有する。湾曲部３０ｃの形状は、Ｘ軸方向から見たときに略Ｕ字形状である。
【００５５】
立設部３０ｂは、ボタン部１１の開口部に挿入される。また、湾曲部３０ｃは、アーム部４０の凸部４１と接する。ボタン部１１が操作されると、それも伴い立設部３０ｂが押し下げられる。それに伴い、本体部３０ａを介して立設部３０ｂと接続されている湾曲部３０ｃが凸部４１を押し下げる。
【００５６】
アーム部４０は、ボタン部１１の操作に伴いＺ軸マイナス側及びＺ軸プラス側に向かう向きに回動する。このとき、アーム部４０は、磁石６１を押し下げる、及び、磁石６０を押し上げることが可能に構成される。なお、押し下げるとは、ボタン部１１が押し下げられる向き（つまり、Ｚ軸マイナス側に向かう向き）に移動させることを意味し、押し上げるとはボタン部１１が押し下げられる向きとは逆側の向き（つまり、Ｚ軸プラス側に向かう向き）に移動させることを意味する。本開示では、アーム部４０が２つの磁石６０及び６１を、それぞれ異なる向きに移動させることに特徴を有する。なお、Ｚ軸マイナス側に向かう向きは第１の向きの一例であり、Ｚ軸プラス側に向かう向きは第１の向きとは逆向きの第２の向きの一例である。また、以降において、Ｚ軸マイナス側に向かう向きをＺ軸マイナス方向、Ｚ軸プラス側に向かう向きをＺ軸プラス方向とも記載する。
【００５７】
アーム部４０は、凸部４１、アーム４２及び４３と、接続部４４及び４５とから構成される。
【００５８】
凸部４１は、押下部３０と接しており、ボタン部１１が操作されることで操作された方向（具体的には、Ｚ軸マイナス方向）に押し下げられる。凸部４１は、アーム部４０を平面視したときに、接続部４４からアーム部４０の外方向けて突出して形成されている。
【００５９】
アーム４２及び４３は、発電部７０の固定端部７１と自由端部７２とを結ぶ方向（つまり、Ｙ軸方向）に延び、かつ互いに略平行に配置されている。アーム４２及び４３の自由端部７２側の端部には、後述するホルダ部８０が有する凸部８０ｃと勘合する開口部４６が形成されている。つまり、アーム部４０は、固定端部７１側の端部が凸部８０ｃに軸支される。
【００６０】
接続部４４は、ボタン部１１が押下されＺ軸マイナス方向に回動しているときに磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させ、バネ８１によりＺ軸プラス方向に回動しているときに磁石６０をＺ軸プラス方向に移動させる。接続部４４は、アーム４２及び４３の自由端部７２側の端部同士を接続する。接続部４４の詳細は後述する。また、接続部４５は、アーム４２及び４３の固定端部７１側の端部同士を接続する。
【００６１】
アーム部４０は、樹脂材料から構成される。例えば、アーム部４０は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂などによって形成される。例えば、アーム部４０を構成する各構成要素は一体的に形成されてもよい。
【００６２】
上記のように形成されたアーム部４０は、ボタン部１１が操作され押下部３０が凸部４１を押し下げることで、凸部８０ｃを回動軸としてホルダ部８０に対して回動する。例えば、Ｘ軸プラス側からＸ軸マイナス側を見たときに、アーム部４０は、Ｚ軸マイナス方向に回動する。なお、ボタン部１１が押下されることにより回動するアーム部４０は、移動部の一例である。また、アーム部４０が回動することは、アーム部４０の少なくとも一部が移動することの一例である。
【００６３】
上側ベース部５０及び下側ベース部５１は、発電部７０を挟むように配置され、発電部７０の固定端部７１をホルダ部８０に固定する部材である。
【００６４】
上側ベース部５０は、本体部５０ａ及び本体部５０ａのＹ軸プラス側の端部から発電部７０に向けて延びる立設部５０ｂを有する。本体部５０ａには、ホルダ部８０に形成されたＺ軸プラス側に延びる凸部８０ｄが挿入される開口部が形成されている。また、本体部５０ａの固定端部７１側には、切り欠かれた切欠部５０ｃが形成されている。例えば、開口部と切欠部５０ｃとは、Ｘ軸上で少なくとも一部が重なるように並んで配置される。また、立設部５０ｂは、各構成要素がケース部１３に収容された状態で、発電部７０よりもＺ軸プラス側に配置される。
【００６５】
下側ベース部５１は、本体部５１ａ、本体部５１ａのＹ軸プラス側の端部から発電部７０に向けて延びる立設部５１ｂ、及び、爪部５１ｃを有する。本体部５１ａには、ホルダ部８０に形成されたＺ軸マイナス側に延びる凸部（図示しない）が挿入される開口部が形成されている。また、立設部５１ｂは、各構成要素がケース部１３に収容された状態で、発電部７０よりもＺ軸マイナス側に配置される。
【００６６】
ホルダ部８０の凸部８０ｄが発電部７０の開口部と上側ベース部５０の開口部とに挿入され、かつホルダ部８０のＺ軸マイナス側に延びる凸部が下側ベース部５１の開口部に挿入されている状態で爪部５１ｃが切欠部５０ｃを挟むことで、上側ベース部５０及び下側ベース部５１は、発電部７０の固定端部７１をホルダ部８０に固定する。なお、固定端部７１のホルダ部８０への固定方法は、これに限定されない。例えば、固定端部７１とホルダ部８０とがネジにより螺合結合されてもよいし、その他の方法でもよい。
【００６７】
上側ベース部５０及び下側ベース部５１を構成する材料は特に限定されないが、上側ベース部５０及び下側ベース部５１は例えば金属材料又は樹脂材料から形成される。例えば、上側ベース部５０及び下側ベース部５１は、非磁性金属材料から形成されてもよい。なお、立設部５０ｂ及び５１ｂの詳細は後述する。また、立設部５１ｂは第１のストッパーの一例であり、立設部５０ｂは第２のストッパーの一例である。
【００６８】
磁石６０及び６１は、アーム部４０とともにＺ軸方向に移動し、自由端部７２と磁力によって吸着される状態と吸着される状態から解放される状態とをとることで、発電部７０に自由振動を起こさせるための部材である。磁石６０は、自由端部７２よりもＺ軸プラス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸引する。磁石６１は、自由端部７２よりもＺ軸マイナス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸引する。例えば、磁石６０及び６１は、平面視において略矩形状である。磁石６０及び６１は、自由端部７２の幅方向（Ｘ軸方向）に延びて形成されている。例えば、磁石６０及び６１は、自由端部７２の幅より長い。なお、磁石６０は第２の吸着体の一例であり、磁石６１は第１の吸着体の一例である。
【００６９】
発電部７０は、圧電素子を有し、屈曲振動することで圧電効果により電圧を発生する。そして、発電部７０が生成した電力は、制御部９４及び送信部９５に供給される。発電部７０は、平板状に形成されている。発電部７０の平面視における形状は、自由端部７２の幅が固定端部７１の幅より小さい形状であるが、発電部７０の形状はこれに限定されない。
【００７０】
発電部７０の固定端部７１が上側本体部８０ａ及び下側本体部８０ｂに挟まれ固定される。発電部７０は、固定端部７１が固定され、自由端部７２が自由振動する片持ち梁構造を有する。そして、発電部７０は、自由端部７２が自由振動することにより発電する。なお、固定端部７１は、ホルダ部８０に固定される固定部の一例である。
【００７１】
なお、固定端部７１側に固定端部７１をホルダ部８０に固定するための開口部が形成されている。
【００７２】
ここで、発電部７０の構造について、図２Ｃを参照しながら説明する。
【００７３】
図２Ｃは、図２ＢのＩＩｃ−ＩＩｃ線における、本実施の形態に係る発電部７０の部分断面図である。
【００７４】
図２Ｃに示すように、発電部７０は、薄板状の基板７０ａと、基板７０ａの主面７３（Ｚ軸プラス側の面）側に配置される圧電部７０ｂと、基板７０ａの主面７４（Ｚ軸マイナス側の面）側に配置される圧電部７０ｃとを有する。例えば、発電部７０は、圧電部７０ｂ、基板７０ａ、圧電部７０ｃの順に積層して配置される。
【００７５】
基板７０ａは、磁性を有しており、磁石６０及び６１と磁力により吸着される板状の部材である。例えば、基板７０ａは、磁性金属材料により形成される。また、基板７０ａは、バネ材料から形成される。例えば、基板７０ａは、鉄、コバルト、ニッケル若しくはそれらの合金、又は、フェライトなどから形成される。
【００７６】
圧電部７０ｂは、基板７０ａから上側ベース部５０側に向かって、電極７０ｄ、圧電体７０ｅ及び電極７０ｆの順に接触して積層されている。また。圧電部７０ｃは、基板７０ａから下側ベース部５１側に向かって、電極７０ｄ、圧電体７０ｅ及び電極７０ｆの順に接触して積層されている。電極７０ｄ及び７０ｆは、圧電体７０ｅで発生した電圧を取り出すための電極である。なお、電極７０ｄ及び７０ｆは、金属材料で形成されてもよいし、酸化物導電体材料で形成されてもよい。圧電体７０ｅは、基板７０ａの振動によって電力を発生させる発電素子の一例である。
【００７７】
なお、圧電部７０ｂの電極７０ｄと圧電部７０ｃの電極７０ｄとは、同一の極性の電極である。また、圧電部７０ｂの電極７０ｆと圧電部７０ｃの電極７０ｆとは、同一の極性であり、かつ電極７０ｄとは逆極性の電極である。例えば、電極７０ｄが正極である場合、電極７０ｆは負極である。発電部７０で生成された電力は、電力線（図示しない）などを介して信号発信部９０に供給される。
【００７８】
上記のように、発電部７０は２つの圧電部７０ｂ及び７０ｃを有し、２つの圧電部７０ｂ及び７０ｃは基板７０ａを挟むように配置されている。これにより、圧電部が１つである場合に比べ、より高い電力を発生させることができる。なお、上記では発電部７０は、基板７０ａを挟む２つの圧電部７０ｂ及び７０ｃを有する例について説明したが、発電部７０の構成はこれに限定されない。発電部７０は、圧電部７０ｂ及び７０ｃの少なくとも一方を有していればよい。また、圧電部７０ｂ及び７０ｃは、基板７０ａの自由端部７２側の端部まで形成されていない。自由端部７２が磁石６０又は６１によって撓んだときに発電部７０は立設部５０ｂ及び５１ｂに接触する。例えば、圧電部７０ｂ及び７０ｃは、基板７０ａのうち、立設部５０ｂ及び５１ｂが接触する位置及び磁石６０及び６１が接触する位置には、配置されていなくてもよい。
【００７９】
主面７３は、基板７０ａのうち磁石６０と対向する面であり、基板７０ａのＺ軸プラス側の面である。また、第２面は、基板７０ａのうちの磁石６１と対向する面であり、基板７０ａのＺ軸マイナス側の面である。主面７３及び７４とは、基板７０ａにおいて背向する面である。なお、主面７３は第２面の一例であり、主面７４は第１面の一例である。
【００８０】
上記で説明しように、本実施の形態に係る発電スイッチ１００は、磁石６０及び６１を用いて磁力により発電部７０を自由振動させ発電させる。このような構成にすることで、例えば発電部７０に爪などを引っかけるなどして物理的に発電部７０を自由振動させる場合に比べ、発電部７０の摩耗劣化を抑制することができる。つまり、安定して発電できる発電スイッチ１００を実現することができる。
【００８１】
図２Ｂを再び参照して、ホルダ部８０は、アーム部４０及び発電部７０が固定される部材である。ホルダ部８０は、上側本体部８０ａ及び下側本体部８０ｂから構成される。上側本体部８０ａは、Ｚ軸方向に延びる貫通孔が形成されている。また、下側本体部８０ｂには、Ｘ軸プラス側及びＸ軸マイナス側に突出した凸部８０ｃ、及び、下側本体部８０ｂからＺ軸プラス側に突出した凸部８０ｄ、及び、下側本体部８０ｂからＺ軸マイナス側に突出した凸部を有する。凸部８０ｃは、アーム部４０が回動する回動軸となる。凸部８０ｄは上側本体部８０ａの貫通孔を貫通して、上側本体部８０ａから発電部７０に向けて突出している。凸部８０ｄ及びＺ軸マイナス側に突出した凸部は、発電部７０をホルダ部８０に固定するための凸部である。
【００８２】
具体的には、ホルダ部８０は、発電部７０の開口部に凸部８０ｄを挿入した状態で、上側本体部８０ａ及び下側本体部８０ｂとで発電部７０（具体的には固定端部７１）を挟む。そして、上側ベース部５０及び下側ベース部５１により、固定端部７１はホルダ部８０に固定される。
【００８３】
ホルダ部８０を構成する材料は特に限定されないが、ホルダ部８０は例えば金属材料又は樹脂材料から形成される。例えば、ホルダ部８０は、非磁性金属材料から形成されてもよい。
【００８４】
バネ８１は、例えばスプリングバネであり、弾性によりアーム部４０をＺ軸プラス方向に回動させる部材である。バネ８１は、一端がアーム部４０と接続され、他端が下側ベース部５１と接して配置される。例えば、一端はアーム部４０に形成された凹部に挿入される。ボタン部１１が操作され、アーム部４０が凸部８０ｃを回動軸としてＺ軸マイナス方向に回動することにより、バネ８１が変形する。バネ８１が加えられた応力から解放され元の形状に戻る復元力（弾性）により、アーム部４０はＺ軸プラス方向に回動する。なお、アーム部４０をＺ軸プラス方向に回動させることができれば、バネ８１に限られず他の弾性体によって実現されてもよい。
【００８５】
ここで、入力装置１０の機能構成について、図３を参照しながら説明する。
【００８６】
図３は、本実施の形態に係る入力装置１０の機能構成を示すブロック図である。
【００８７】
図３に示すように、入力装置１０は、機能構成として、発電部７０と、信号発信部９０とを備える。信号発信部９０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９１、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２、Ａ／Ｄ変換器９３、制御部９４、及び、送信部９５を備える。
【００８８】
発電部７０は、上記でも説明したようにボタン部１１が操作されることで自由端部７２が自由振動し、発電する。ここで、発電部７０が生成する電力は、交流電力である。そこで、当該交流電力はＡＣ／ＤＣコンバータ９１などの整流回路により整流され直流電力に変換される。変換された直流電力の電圧は数十Ｖであり、一例として５０Ｖである。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２などの電圧調整回路により、制御部９４に過大な電圧が印加されないように降圧される。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２により３Ｖ程度まで降圧される。降圧された電圧は、制御部９４及び送信部９５が動作するための電力として使用される。つまり、制御部９４及び送信部９５は、発電部７０から供給される電力によってのみ動作する。
【００８９】
また、入力装置１０はＡＣ／ＤＣコンバータ９１及びＤＣ／ＤＣコンバータ９２と並列して、Ａ／Ｄ変換器９３を有している。発電部７０が発電した交流電力はＡ／Ｄ変換器９３によりデジタル信号に変換される。そして、制御部９４は、当該デジタル信号に用いて送信部９５から送信するための信号を生成する。つまり、入力装置１０は、発電装置２０が生成した交流電力を、制御部９４及び送信部９５を動作させるための電力、及び、制御部９４による信号の生成の両方に用いる。
【００９０】
制御部９４は、Ａ／Ｄ変換器９３から入力されるデジタル信号に応じた信号を生成する。つまり、制御部９４は、発電部７０の自由端部７２の自由振動に応じた信号を生成する。制御部９４は、例えばデジタル信号の振幅の最大値（つまり、最大電圧）に応じた信号を生成してもよいし、デジタル信号の周波数（つまり、自由端部７２の振動時間）に応じた信号を生成してもよいし、その両方を用いた信号を生成してもよい。制御部９４は、発電部７０の自由端部７２の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた信号を生成してもよい。なお、制御部９４は、デジタル信号をそのまま送信する信号として用いてもよい。また、自由端部７２の自由振動に応じた信号は、所定の信号の一例である。
【００９１】
制御部９４は、例えば、マイクロコンピュータで構成される。制御部９４は、送信する信号の生成を行うための動作プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。なお、制御部９４は、専用回路などにより実現されてもよい。
【００９２】
送信部９５は、制御部９４で生成された信号を無線で送信する通信回路である。なお、無線通信は、一例としてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の通信規格を用いた無線通信であるが、これに限定されず、無線ＬＡＮ（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））などの通信規格を用いた無線通信であってもよい。
【００９３】
［２．発電装置の詳細構成］
次に、発電装置２０の詳細構成について、図４Ａ〜図５Ｂを参照しながら説明する。
【００９４】
図４Ａは、本実施の形態に係る発電装置２０の平面図である。図４Ｂは、図４Ａの破線領域の概略平面図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、発電装置２０のうちのアーム部４０、磁石６０及び６１、発電部７０のみを図示している。また、図４Ａ及び図４Ｂでは、発電部７０に磁石６１及び６１が磁力により吸着している状態であり、発電部７０が撓んでいない状態を示している。
【００９５】
図４Ａに示すように、平面視において、自由端部７２のＺ軸プラス側には磁石６０が配置されている。磁石６０は、平面視において、長尺な略矩形状であり、接続部４４が延びる方向（Ｘ軸方向）が長辺となるように配置されている。なお、図４Ａには図示していないが、自由端部７２のＺ軸マイナス側には磁石６１が配置されている。
【００９６】
図４Ｂに示すように、磁石６０及び６１は、接続部４４が延びる方向が長辺となる略矩形状であるが、平面視形状が異なる。具体的には、磁石６０は、平面視において、磁石６１よりＹ軸方向が長く形成されている。また、磁石６１は、平面視において、磁石６０よりＸ軸方向が長く形成されている。つまり、平面視において、磁石６０及び６１はそれぞれ、互いに重ならない領域（以降において、非重複領域とも記載する）を有する。具体的には、磁石６０は、平面視において、Ｙ軸方向において対向する端部が磁石６１と重ならない非重複領域（図４Ｂにおけるドット状のハッチングを参照）である。また、磁石６１は、平面視において、Ｘ軸方向において対向する端部が磁石６０と重ならない非重複領域（図４Ｂにおける斜線状のハッチングを参照）である。
【００９７】
発電部７０よりもＺ軸プラス側に配置される磁石６０には、磁石６０よりＺ軸マイナス側に凸部４４ｂが配置される。図４Ｂの状態では、磁石６０は、凸部４４ｂに載置されている状態である。具体的には、磁石６０における非重複領域のＺ軸マイナス側の面が凸部４４ｂによって載置されている。つまり、磁石６０のＺ軸マイナス側の面と凸部４４ｂのＺ軸プラス側の面とは、当接している。凸部４４ｂは磁石６１の両端部に存在する非重複領域それぞれのＺ軸マイナス側の面に形成される。凸部４４ｂは、平面視において、磁石６０と重なり、かつ磁石６１とは重ならない位置に配置される。
【００９８】
ここで、凸部４４ｂを含む発電装置２０の断面構造について、図５Ａを参照しながら説明する。
【００９９】
図５Ａは、図４ＡのＶａ−Ｖａ線における、本実施の形態に係る発電装置２０の部分断面図である。図５Ａ中に示す矢印は、アーム部４０の回動の向きを示している。
【０１００】
図５Ａに示すように、磁石６０のＹ軸方向における両端部のＺ軸マイナス側の面と当接する凸部４４ｂが接続部４４から突出して形成されている。また、凸部４４ｂは、磁石６１とは当接していない。これにより、凸部４４ｂは、アーム部４０の回動により、磁石６０及び６１のうちの磁石６０のみを移動させることができる。
【０１０１】
具体的には、図５Ａに示す状態からアーム部４０がＺ軸マイナス方向に向かって回動するときには、磁石６０は、発電部７０と磁力により吸着されている状態となる。また、図５Ａに示す状態からアーム部４０がＺ軸プラス方向に回動するときには、凸部４４ｂは磁石６０をＺ軸プラス方向に押し上げる。具体的には、凸部４４ｂは、アーム部４０がＺ軸プラス方向に回動するときに、磁石６０と当接することで磁石６０をＺ軸プラス方向に移動させる。これにより、発電部７０（具体的には、自由端部７２）は、磁石６０に吸着されてＺ軸プラス方向に反る。言い換えると、発電部７０は、磁石６０の移動に追従して撓む。なお、凸部４４ｂは、第２の凸部の一例である。
【０１０２】
また、磁石６０のＺ軸プラス側には、爪部４４ｃが配置されている。爪部４４ｃは、磁石６０がアーム部４０からＺ軸プラス方向に飛び出すことを抑制する。これにより、磁石６０がアーム部４０から外れてしまい、発電装置２０の発電量が低下してしまうことを抑制することができる。なお、爪部４４ｃは、磁石６０が発電部７０に吸着している状態で自由振動しているときに、当該自由振動に影響を与えない位置に配置される。爪部４４ｃは、磁石６０が発電部７０に吸着している状態で発電部７０が自由振動したときに、磁石６０と接触しない位置に配置される。
【０１０３】
また、発電部７０よりもＺ軸マイナス側に配置される磁石６１には、磁石６１よりＺ軸プラス側に凸部４４ａが配置される。凸部４４ａは、接続部４４のＺ軸マイナス側の面から磁石６１における非重複領域内のＺ軸プラス側の面に向けて突出して形成される。凸部４４ａは、磁石６０の両端部に存在する非重複領域それぞれのＺ軸プラス側の面に向けて突出して形成される。つまり、凸部４４ａは、平面視において、磁石６１と重なり、かつ磁石６０とは重ならない位置に配置される。
【０１０４】
ここで、凸部４４ａを含む発電装置２０の断面構造について、図５Ｂを参照しながら説明する。
【０１０５】
図５Ｂは、図４ＡのＶｂ−Ｖｂ線における、本実施の形態に係る発電装置２０の部分断面図である。図５Ｂ中に示す矢印は、アーム部４０の回動の向きを示している。
【０１０６】
図５Ｂに示すように、磁石６１のＸ軸方向における両端部のＺ軸プラス側の面と当接する凸部４４ａが接続部４４から突出して形成されている。また、凸部４４ａは、磁石６０とは当接していない。これにより、アーム部４０の回動により、凸部４４ａは、磁石６０及び６１のうちの磁石６１のみを移動させることができる。
【０１０７】
具体的には、図５Ｂに示す状態からアーム部４０がＺ軸プラス方向に回動するときには、磁石６１は、発電部７０と磁力により吸着されている状態となる。また、図５Ｂに示す状態からアーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動するときには、凸部４４ａは磁石６１をＺ軸マイナス方向に押し下げる。つまり、凸部４４ａは、磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させる。具体的には、凸部４４ａは、アーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動するときに、磁石６１と当接することで磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させる。これにより、発電部７０（具体的には、自由端部７２）は、磁石６１に吸着されてＺ軸マイナス方向に反る。言い換えると、発電部７０は、磁石６１の移動に追従して撓む。なお、凸部４４ａは、第１の凸部の一例である。
【０１０８】
また、磁石６１のＺ軸マイナス側には、爪部４４ｄが配置されている。爪部４４ｄは、磁石６１がアーム部４０から落下することを防止する。これにより、磁石６１がアーム部４０から外れてしまい、発電スイッチ１００の発電量が低下してしまうことを抑制することができる。なお、爪部４４ｄは、磁石６１が発電部７０に吸着している状態で自由振動しているときに、当該自由振動に影響を与えない位置に配置される。爪部４４ｄは、磁石６１が発電部７０に吸着している状態で発電部７０が自由振動したときに、磁石６１と接触しない位置に配置される。
【０１０９】
［３．発電スイッチの動作］
次に、発電スイッチ１００の動作について、図６及び図７を参照しながら説明する。
【０１１０】
図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線における、本実施の形態に係る入力装置１０の断面図である。図６は、ボタン部１１が操作され、発電部７０が磁石６０及び６１と磁力により吸着されている状態を示している。この状態では、発電部７０は反っていない。また、発電部７０を挟むように、立設部５０ｂ及び５１ｂが配置されている。以降において、図６中の破線領域内の部分における動作について、説明する。
【０１１１】
図７は、本実施の形態に係る発電スイッチ１００の動作を示す概略図である。図７は、発電スイッチ１００のうち、図６中の破線領域内の部分の動作を模式的に示している。なお、図７においてアーム部４０の動きは実線の矢印で示しており、発電部７０の動きは破線の矢印で示している。
【０１１２】
図７の（ａ）は、ボタン部１１が操作される前の状態を示す図である。なお、以降において、ボタン部１１が操作される前の状態を初期状態とも記載する。
【０１１３】
図７の（ａ）に示すように、初期状態においてアーム部４０は、バネ８１によりＺ軸プラス側に向かって傾いた状態で規制されている。磁石６０は、凸部４４ｂと当接しており、アーム部４０により保持されている。磁石６０は、凸部４４ｂに載置されている状態である。なお、初期状態において、発電部７０と磁石６０とは接していない。なお、バネ８１の復元力は、磁石６０と発電部７０との磁力による吸引力よりも強い。
【０１１４】
また、初期状態では磁石６１は、発電部７０に磁力により吸着されている。この状態で、凸部４４ａは磁石６１と当接していない。
【０１１５】
図７の（ｂ）は、ボタン部１１が操作され、アーム部４０が回動することで、アーム部４０が保持している磁石６０と発電部７０とが磁力により接した状態である。
【０１１６】
図７の（ｂ）に示すように、この状態では、磁石６０及び６１が、発電部７０の自由端部７２に磁力により吸着されている。具体的には、磁石６０は、基板７０ａの主面７３と吸着され、磁石６１は基板７０ａの主面７４と吸着される。また、この状態で、凸部４４ａは磁石６１と当接している。
【０１１７】
図７の（ｃ）は、図７の（ｂ）の状態からさらにボタン部１１が操作され、アーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動した状態を示す図である。
【０１１８】
図７の（ｃ）に示すように、アーム部４０が回動することで、凸部４４ａは磁石６１をＺ軸マイナス方向に押し下げる。磁石６１は磁力により発電部７０を吸引しているので、磁石６１が移動するのに追従して発電部７０が撓む。図７の（ｃ）は、発電部７０が撓んで、発電部７０が立設部５１ｂと接触している状態を示している。立設部５１ｂは、磁石６１がＺ軸マイナス方向に移動するときに、磁石６１の移動に追従して撓んだ基板７０ａの主面７４と接触する。言い換えると、立設部５１ｂは、磁石６１がＺ軸マイナス方向へ移動するときに主面７４と接触することで、基板７０ａのＺ軸マイナス方向への移動を規制する。
【０１１９】
なお、凸部４４ａが磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させているとき、磁石６０は発電部７０の自由端部７２に吸着されている。具体的には、磁石６０は、主面７３と磁力により吸着している。
【０１２０】
図７の（ｄ）は、磁石６１の移動により生じた自由振動を示す図である。
【０１２１】
図７の（ｄ）に示すように、図７の（ｃ）の状態からさらにアーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動し、磁石６１と発電部７０との磁力による吸引力より撓みによる反力の方が大きくなると、磁石６１と発電部７０とが引き離され、発電部７０は自由振動を開始する。つまり、発電部７０は、磁石６１に吸着される状態から解放される状態となる。具体的には、基板７０ａは、磁石６１がＺ軸マイナス方向に移動することで磁石６１から解放され、Ｚ軸プラス方向に復帰することで自由振動を開始する。
【０１２２】
立設部５１ｂが配置されていることで、発電部７０のＺ軸マイナス方向の撓みは、立設部５１ｂにより規制される。言い換えると、立設部５１ｂは、磁石６１と発電部７０とが吸着される状態から解放されるときの発電部７０の撓みを略一定とすることができる。撓み量により発電量が変化するので、立設部５１ｂにより発電量のバラつきを低減することができる。また、発電部７０が撓み過ぎて疲労破壊されることを抑制することができるので、発電スイッチ１００の耐久性を向上させることができる。発電部７０と立設部５１ｂとの距離は、例えば、発電部７０に加わる応力が最大応力に達しないように決定されてもよい。
【０１２３】
なお、磁石６１のＺ軸マイナス方向への移動によって生じる自由振動は、第１の自由振動の一例である。また、第１の自由振動により発電部７０が生成した電力は、信号発信部９０に供給される。
【０１２４】
そして、アーム部４０はバネ８１の復元力によりＺ軸プラス方向に回動し、磁石６１は発電部７０との吸引力によりＺ軸プラス方向に移動する。自由振動の振動時間は短いので、磁力による吸引力によって再び磁石６１と発電部７０とが吸着するときには、自由振動は収まっている。
【０１２５】
これにより、例えば、図７の（ｂ）に示す状態に戻る。さらに、アーム部４０はバネ８１の復元力により、Ｚ軸プラス方向に回動する。
【０１２６】
図７の（ｅ）は、図７の（ｂ）に示す状態からさらにアーム部４０がバネ８１の復元力によりＺ軸プラス方向に回動した状態を示す図である。
【０１２７】
図７の（ｅ）に示すように、アーム部４０が回動することで、凸部４４ｂは磁石６０を保持した状態でＺ軸プラス方向に向かって押し上げる。磁石６０は発電部７０を磁力により吸引しいているので、磁石６０が移動するのに追従して発電部７０が撓む。図７の（ｅ）は、発電部７０が撓んで立設部５０ｂと接触している状態を示している。立設部５０ｂは、磁石６０がＺ軸プラス方向に移動するときに、磁石６０の移動に追従して撓んだ基板７０ａの主面７３と接触する。言い換えると、立設部５０ｂは、磁石６０がＺ軸プラス方向へ移動するときに主面７３と接触することで基板７０ａのＺ軸プラス方向への移動を規制する。
【０１２８】
なお、凸部４４ｂが磁石６０をＺ軸プラス方向に移動させているとき、磁石６１は発電部７０の自由端部７２に吸着されている。具体的には、磁石６１は、主面７４と磁力により吸着している。
【０１２９】
図７の（ｆ）は、磁石６０の移動により生じた自由振動を示す図である。
【０１３０】
図７の（ｆ）に示すように、図７の（ｅ）の状態からさらにアーム部４０がＺ軸プラス側に回動し、磁石６０と発電部７０との磁力による吸引力より撓みによる反力の方が大きくなると、磁石６０と発電部７０とは引き離され発電部７０は自由振動を開始する。つまり、発電部７０は、磁石６０に吸着される状態から解放される状態となる。言い換えると、基板７０ａは、磁石６０がＺ軸プラス方向に移動することで磁石６０から解放され、Ｚ軸マイナス方向に復帰することで自由振動を開始する。
【０１３１】
立設部５０ｂが配置されていることで、発電部７０のＺ軸プラス方向の撓みは、立設部５０ｂにより規制される。言い換えると、立設部５０ｂは、磁石６０と発電部７０とが吸着される状態から解放されるときの発電部７０の撓みを略一定とすることができので、発電量のバラつきを低減することができる。また、発電部７０が撓み過ぎて疲労破壊されることを抑制することができるので、発電スイッチ１００の耐久性を向上させることができる。例えば、発電部７０と立設部５０ｂとの距離は、例えば、発電部７０に加わる応力が最大応力に達しないように決定されてもよい。
【０１３２】
なお、磁石６０のＺ軸プラス方向への移動によって生じる自由振動は、第２の自由振動の一例である。また、第２の自由振動により発電部７０が生成した電力は、信号発信部９０に供給される。
【０１３３】
そして、アーム部４０はバネ８１の復元力によりＺ軸プラス側に向かって回動し、磁石６０はアーム部４０に保持されたまま、図７の（ａ）に示す初期状態に戻る。これにより、発電スイッチ１００による一連の動作が終了する。
【０１３４】
上記で説明したように、本実施の形態に係る発電スイッチ１００は、アーム部４０がＺ軸マイナス方向へホルダ部８０に対して回動することにより、ホルダ部８０に固定される発電部７０の自由端部７２よりもＺ軸マイナス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸引する磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させるステップと、バネ８１の復元力によりアーム部４０がＺ軸プラス方向へ回動することにより、自由端部７２よりもＺ軸プラス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸引する磁石６０をＺ軸プラス方向に移動させるステップとにより、発電を行う。つまり、発電スイッチ１００は、ボタン部１１が１回操作されることで２回の発電を行うことができる。
【０１３５】
ここで、基板７０ａと立設部５０ｂ及び５１ｂとの距離について説明する。
【０１３６】
基板７０ａと立設部５０ｂ及び５１ｂまでの距離が大きいと、発電部７０による自由振動の振幅は大きくなる。基板７０ａと立設部５０ｂ及び５１ｂまでの距離、つまり立設部５０ｂ及び５１ｂが配置される位置を変更することで、発電部７０で生成される電力の発電波形を変更することができる。本実施の形態では、図７の（ｂ）に示すように、発電部７０（つまり、基板７０ａ）と立設部５０ｂとの距離Ｌ１、及び、発電部７０（つまり、基板７０ａ）と立設部５１ｂとの距離Ｌ２は、略等しい。この場合、第１の自由振動及び第２の自由振動は略等しい振動となり、それにより生成される電力の発電波形も略等しくなる。
【０１３７】
また、制御部９４は、第１の自由振動に応じた第１の信号を生成し、第２の自由振動に応じた第２の信号を生成する。具体的には、制御部９４は、第１の自由振動の振幅及び周波数の少なくとも一方に応じた第１の信号を生成し、第２の自由振動の振幅及び周波数の少なくとも一方に応じた第２の信号を生成する。本実施の形態では、第１の自由振動及び第２の自由振動の振幅及び周波数は略等しいので、制御部９４で生成される第１の信号及び第２の信号は同じ信号となる。これにより、入力装置１０は、同じ信号を２回送信することがきるので、入力装置１０が送信した信号を受信する受信器での受信確率を向上させることができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態では、距離Ｌ１及びＬ２は略等しい例について説明したが、距離Ｌ１及Ｌ２は略等しいことに限定されない。距離Ｌ１及びＬ２は、異なっていてもよい。例えば、距離Ｌ１は距離Ｌ２よりも大きくてもよい。これにより、第１の自由振動及び第２の自由振動の振幅を変更することができる。また、第１の自由振動及び第２の自由振動は、例えば磁石６０及び６１の重さによっても変更可能である。例えば、磁石６０及び６１が軽いと、自由振動の周波数は高くなり、減衰時間は短くなる。上記のように、距離Ｌ１、Ｌ２及び磁石６０、６１の重さの少なくとも一方を調整することで、第１の自由振動と第２の自由振動とを異なった振動とすることができる。
【０１３９】
［４．効果］
以上のように、本実施の形態に係る発電スイッチ１００は、ホルダ部８０と、Ｚ軸マイナス方向及びＺ軸プラス方向にホルダ部８０に対して回動するアーム部４０と、ホルダ部８０に固定される固定端部７１とＺ軸プラス方向及びＺ軸マイナス方向に自由振動をする自由端部７２とを有し、自由端部７２が磁力によって吸着される状態と吸着される状態から解放される状態とをとる発電部７０と、自由端部７２よりもＺ軸マイナス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸着する磁石６１と、自由端部７２よりもＺ軸プラス側に配置され、自由端部７２を磁力によって吸着する磁石６０と、を備える。そして、アーム部４０は、Ｚ軸マイナス方向に回動するときに磁石６１に当接してＺ軸マイナス方向に移動させる凸部４４ａと、Ｚ軸プラス方向に回動するときに磁石６０に当接してＺ軸プラス方向に移動させる凸部４４ｂとを有する。
【０１４０】
これにより、アーム部４０は、Ｚ軸マイナス方向及びＺ軸プラス方向に回動するときにそれぞれ、発電部７０を自由振動させ発電させることができる。つまり、発電スイッチ１００は、アーム部４０の１回の動作（つまり、１回の往復）で、２回発電することができる。よって、発電スイッチ１００の発電量が増えるので、発電性能を向上させることができる。
【０１４１】
また、発電部７０は、磁石６１に吸引されてＺ軸マイナス方向に反り、磁石６０に吸引されてＺ軸プラス方向に反る、磁性を有する基板７０ａと、基板７０ａ上に配置され、基板７０ａの振動によって電力を発生させる圧電部７０ｂ及び７０ｃと、を有する。そして、基板７０ａは、磁石６１がＺ軸マイナス方向へ移動した後にＺ軸プラス方向へ復帰して振動することで自由振動をし、磁石６０がＺ軸プラス方向へ移動した後にＺ軸マイナス方向へ復帰して振動することで自由振動をする。
【０１４２】
これにより、発電部７０が磁性を有する基板７０ａを有することで、発電部７０を簡易な構成で実現できる。例えば、基板７０ａが磁性を有していない場合、発電部７０は磁石６０及び６１と磁力によって吸着される磁性体板などを有している必要あり、構成が複雑になる。
【０１４３】
また、基板７０ａは、磁石６１と対向する主面７４と、磁石６０と対向する主面７３と、を有する。そして、発電スイッチ１００は、さらに、基板７０ａよりもＺ軸マイナス側に配置され、磁石６１がＺ軸マイナス方向へ移動するときに主面７４と接触することで基板７０ａのＺ軸マイナス方向への移動を規制する立設部５１ｂと、基板７０ａよりもＺ軸プラス側に配置され、磁石６０がＺ軸プラス方向へ移動するときに主面７３と接触することで基板７０ａのＺ軸プラス方向の移動を規制する立設部５０ｂと、を備える。
【０１４４】
これにより、発電部７０と磁石６０とが離れる位置、及び、発電部７０と磁石６１とが離れる位置（つまり、自由振動を開始する直前の発電部７０の反り量）を略一定とすることができるので、発電量のバラつきを抑制することができる。また、発電部７０の反り量が大きくなり疲労破壊することを抑制できるので、発電部７０の耐久性を向上させることができる。よって、発電スイッチ１００の発電性能がより向上する。
【０１４５】
また、基板７０ａと立設部５１ｂとの距離は、基板７０ａと立設部５０ｂとの距離と等しくてもよい。
【０１４６】
これにより、２回の発電において発生する発電量を略等しくすることができる。発電スイッチ１００は、略等しい発電量の発電を２回行うことができるので、発電性能がより向上する。
【０１４７】
また、基板７０ａと立設部５１ｂとの距離は、基板７０ａと立設部５０ｂとの距離と異なっていてもよい。例えば、基板７０ａと立設部５１ｂとの距離は、基板７０ａと立設部５０ｂとの距離よりも大きくてもよい。
【０１４８】
これにより、２回の発電において発生する発電量を異なるようにすることができる。発電スイッチ１００は、発電量が異なる発電を２回行うことができるので、発電性能がより向上する。例えば、磁石６１がＺ軸マイナス方向に移動することで生じた自由振動によって発電した発電量を大きくすることができる。
【０１４９】
また、凸部４４ａは、Ｚ軸方向から見たときに、磁石６１と重なり、かつ磁石６０とは重ならない位置に配置され、凸部４４ｂは、磁石６０と重なり、かつ磁石６１とは重ならない位置に配置される。
【０１５０】
これにより、アーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動するときに磁石６１のみを移動させることができ、アーム部４０がＺ軸プラス方向に回動するときに磁石６０のみを移動させることができる。また、Ｚ軸方向から見たときの形状が異なる磁石６０及び６１を用いることで、アーム部４０の構造を簡易な構造とすることができる。
【０１５１】
また、磁石６１は、凸部４４ｂが磁石６０をＺ軸プラス方向に移動させているときに自由端部７２と吸着され、磁石６０は、凸部４４ａが磁石６１をＺ軸マイナス方向に移動させているときに自由端部７２と吸着されている。
【０１５２】
これにより、磁石６０及び６１を発電部７０の錘として利用することができる。
【０１５３】
また、以上のように、本実施の形態に係る入力装置１０は、上記に記載の発電スイッチ１００と、発電部７０の自由振動に応じた送信信号を生成する制御部９４と、制御部９４が生成した信号を送信する送信部９５と、を備える。そして、発電部７０は、自由振動により生成した電力を制御部９４及び送信部９５に供給する。
【０１５４】
これにより、上記に記載した発電スイッチ１００を、自由振動に応じた信号を送信する入力装置１０に利用することができる。また、発電部７０で生成された電力を用いて制御部９４及び送信部９５は動作できるので、入力装置１０は電池などを備えていなくてもよい。
【０１５５】
また、制御部９４は、磁石６１のＺ軸マイナス方向への移動によって生じる自由振動である第１の自由振動に応じた信号として第１の信号を生成し、磁石６０のＺ軸プラス方向への移動によって生じる自由振動である第２の自由振動に応じた信号として第２の信号を生成する。
【０１５６】
これにより、入力装置１０は発電部７０による２回の発電それぞれで信号を生成し、送信することができる。よって、利便性が向上された入力装置１０を実現することができる。
【０１５７】
また、制御部９４は、第１の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた第１の信号を生成し、第２の自由振動の振幅又は周波数の少なくとも一方に応じた第２の信号を生成する。
【０１５８】
これにより、制御部９４は、第１及び第２の自由振動の振幅又は周波数が異なるときには、異なる信号を生成することができる。ボタン部１１が押されていない状態から押された状態（つまり、アーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動する状態）となったときと、押された状態から押されていない状態（つまり、アーム部４０がＺ軸プラス方向に回動する状態）となったときとで異なる信号が送信された場合、受信器において当該信号を確認することで入力装置１０がどちらの状態であるかを判定することができる。例えば、椅子に当該入力装置１０を設置することで、人が椅子に座ったのか、又は、人が椅子から離れたのかを、入力装置１０からの信号を確認することで判定することができる。よって、入力装置１０をセンサ（例えば、人感センサ）などに利用することができるので、入力装置１０の利便性が向上する。また、入力装置１０は、ドアの開閉などを検知するセンサなどにも使用することができる。
【０１５９】
（その他の実施の形態）
以上、実施の態様に係る発電スイッチ１００及び入力装置１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されない。
【０１６０】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１６１】
例えば、上記実施の形態では、制御部９４は、発電部７０の自由振動に応じた信号を生成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御部９４は、自由振動に応じた信号ではなく、例えば入力装置１０ごとに割り当てられる固有の識別情報を示す信号を生成してもよい。
【０１６２】
また、上記実施の形態では、入力装置１０は、ボタン部１１が操作されると信号を送信する例について説明したが、入力装置１０の動作は信号を送信することに限定されない。例えば、入力装置１０は操作されると発光する又は音を発するなどの動作を行ってもよいし、その他の動作を行ってもよい。つまり、ボタン部１１が操作されることにより発生した電力の使用用途は、特に限定されない。
【０１６３】
また、上記実施の形態では、アーム部４０はボタン部１１が操作されることで凸部８０ｃを回動軸として回動する例について説明したが、アーム部４０は回動することに限定されない。例えば、アーム部４０はボタン部１１が押下された向きと平行な向きに移動してもよい。上記実施の形態の例であれば、アーム部４０はボタン部１１が押下されることで、Ｚ軸マイナス方向に押し下げられてもよい。なお、アーム部４０がＺ軸プラス方向及びＺ軸マイナス方向へ移動するとは、上記実施の形態で説明したようにアーム部４０がＺ軸プラス方向及びＺ軸マイナス方向に回動すること、及び、アーム部４０がＺ軸と略平行な方向に押し下げられる及び押し上げられることを含む意図である。
【０１６４】
また、上記実施の形態では、発電部７０は一端部（具体的には、固定端部７１）がホルダ部８０に固定されている例について説明したが、発電部７０が固定される位置は自由端部７２が自由振動により所望の電力を発生させることができる位置であれば、特に限定されない。例えば、発電部７０はＹ軸方向における中央部の位置でホルダ部８０に固定されてもよい。この場合、発電部７０の中央部は、ホルダ部８０に固定される固定部の一例である。なお、発電部７０は、その他の位置でホルダ部８０に固定されてもよい。
【０１６５】
また、上記実施の形態では、基板７０ａは磁性金属材料で構成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、基板７０ａは非磁性金属材料で構成されていてもよい。例えば、基板７０ａは、ステンレス鋼、アルミニウム合金で構成されていてもよい。そして、自由端部７２の少なくとも一方の面に、磁性体材料で構成された磁性体板が固定された構成であってもよい。磁石６０及び６１と磁性体板との磁力による吸引により、上記で説明した発電を行うことができるので、基板７０ａが非磁性金属材料で構成されている場合でも、発電スイッチ１００は発電性能が向上する。なお、この場合、磁性体板は、磁石６０及び６１が延びる方向に延びて形成されるとよい。
【０１６６】
また、上記実施の形態では、発電部７０は振動することで発電する圧電体７０ｅを有する例について説明したが、発電部７０の構成はこれに限定されない。発電部７０は、磁歪材料で構成された弾性変形可能な磁歪素子を有していてもよい。例えば、発電部７０は、コイルを巻いた２枚の板状の磁歪素子を平行に並べた構成を有していてもよい。これにより、発電部７０の自由端部７２が自由振動することで、電磁誘導の法則に基づく電圧（起電力）が発生する。つまり、発電部７０は、振動により発電する構成を有していれば、その構成は特に限定されない。なお、この場合、磁歪素子は、基板７０ａの振動によって電力を発生させる発電素子の一例である。
【０１６７】
また、上記実施の形態では、磁石６０及び６１の形状は平面視において互いに重ならない領域を有する例について説明したが、これに限定されない。例えば、アーム部４０がＺ軸マイナス方向に回動するときに一方の磁石のみをＺ軸マイナス方向に移動させ、かつＺ軸プラス方向に回動するときに他方の磁石のみをＺ軸プラス方向に移動させる構造であれば、磁石６０及び６１の形状は異なっていることに限定されない。
【０１６８】
また、上記実施の形態では、磁石６１は凸部４４ａに押され発電部７０と離れた後、磁石６１と発電部７０との磁力により再度吸着する例について説明したが、これに限定されない。例えば、アーム部４０に形成された爪部などが磁石６１と当接し、アーム部４０がバネ８１の復元力でＺ軸プラス方向に回動するのに追従して磁石６１がＺ軸プラス方向に移動してもよいし、その他の方法であってもよい。
【０１６９】
また、上記実施の形態では、磁石６１により発電部７０が自由振動するときに磁石６０は発電部７０と吸着している例について説明したが、これに限定されない。磁石６１により発電部７０が自由振動するときに磁石６０は発電部７０と吸着していなくてもよい。また、磁石６０により発電部７０が自由振動するときも同様である。
【０１７０】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本開示に係る発電スイッチは、磁力により自由振動を発生させ発電する発電スイッチに利用できる。
【符号の説明】
【０１７２】
１０    入力装置
１１    ボタン部
１２    カバー部
１２ａ、４６    開口部
１２ｂ、１３ａ、４１、４４ａ、４４ｂ、８０ｃ、８０ｄ    凸部
１２ｃ、４４ｃ、４４ｄ、５１ｃ    爪部
１３    ケース部
２０    発電装置
３０    押下部
３０ａ、５０ａ、５１ａ    本体部
３０ｂ    立設部
３０ｃ    湾曲部
４０    アーム部（移動部）
４２、４３    アーム
４４、４５    接続部
５０    上側ベース部
５０ｂ    立設部（第２のストッパー）
５０ｃ    切欠部
５１    下側ベース部
５１ｂ    立設部（第１のストッパー）
６０    磁石（第２の吸着体）
６１    磁石（第１の吸着体）
７０    発電部
７０ａ    基板
７０ｂ、７０ｃ    圧電部（発電素子）
７０ｄ、７０ｆ    電極
７０ｅ    圧電体（発電素子）
７１    固定端部（固定部）
７２    自由端部
７３    主面（第２面）
７４    主面（第１面）
８０    ホルダ部
８０ａ    上側本体部
８０ｂ    下側本体部
８１    バネ
９０    信号発信部
９０ａ    実装基板
９１    ＡＣ／ＤＣコンバータ
９２    ＤＣ／ＤＣコンバータ
９３    Ａ／Ｄ変換器
９４    制御部
９５    送信部
１００    発電スイッチ
【図１】
2019068530.tif 000003
【図２Ａ】
2019068530.tif 000004
【図２Ｂ】
2019068530.tif 000005
【図２Ｃ】
2019068530.tif 000006
【図３】
2019068530.tif 000007
【図４Ａ】
2019068530.tif 000008
【図４Ｂ】
2019068530.tif 000009
【図５Ａ】
2019068530.tif 000010
【図５Ｂ】
2019068530.tif 000011
【図６】
2019068530.tif 000012
【図７】
2019068530.tif 000013