(57)【要約】【課題】使用者が充電のための特別な動作を行わなくとも、通常に操作しているだけで自動的に発電がなされ、充電が行われるようにすること。【解決手段】使用者が機器に所定の動作を行わせるための操作ボタンを有する携帯型電子機器において、使用者が操作ボタンに触れることにより電極間の非晶質半導体に温度勾配を生じさせて起電圧を発生させる熱発電手段と、熱発電手段で発生した電圧を検波整流し直流電位に変換する検波整流手段と、検波整流手段の直流電位により充電され負荷を駆動する２次電池とを、具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が機器に所定の動作を行わせるための操作ボタンを有する携帯型電子機器であって、
使用者が前記操作ボタンに触れることにより電極間の非晶質半導体に温度勾配を生じさせて起電圧を発生させる熱発電手段と、
前記熱発電手段で発生した電圧を検波整流し直流電位に変換する検波整流手段と、
前記検波整流手段の直流電位により充電され負荷を駆動する２次電池とを、
具備したことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項２】
使用者が機器に所定の動作を行わせるための操作ボタンを有する携帯型電子機器であって、
前記操作ボタンの下部に配設されて磁石とコイルとばねとを有すると共に、使用者が前記操作ボタンを押圧することによって生じる前記磁石と前記コイルとの相対振動により起電圧を発生させる振動発電手段と、
前記振動発電手段で発生した電圧を検波整流し直流電位に変換する検波整流手段と、
前記検波整流手段の直流電位により充電され負荷を駆動する２次電池とを、
具備したことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項３】
使用者が機器に所定の動作を行わせるための操作ボタンを有する携帯型電子機器であって、
使用者が前記操作ボタンに触れることにより電極間の非晶質半導体に温度勾配を生じさせて起電圧を発生させる熱発電手段と、
前記操作ボタンの下部に配設されて磁石とコイルとばねとを有すると共に、使用者が前記操作ボタンを押圧することによって生じる前記磁石と前記コイルとの相対振動により起電圧を発生させる振動発電手段と、
前記熱発電手段の出力または前記振動発電手段の出力のいずれか一方を選択して切り替えるスイッチと、
前記熱発電手段または前記検波整流手段で発生した電圧を検波整流し直流電位に変換する検波整流手段と、
前記検波整流手段の直流電位により充電され負荷を駆動するる２次電池とを、
具備したことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項４】
請求項３記載において、
前記スイッチは、前記操作ボタンを押す速度が所定の速度以上であれば、前記熱発電手段の出力を選択し、前記操作ボタンを押す速度が所定の速度未満であれば、前記振動発電手段の出力を選択することを特徴とする携帯型電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リモコン送信器、携帯電話機やＰＨＳ等の携帯通信機器、電子手帳等の情報携帯端末などといった、可搬性を備えた携帯型電子機器に係り、特に、発電機能を備えた携帯型電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の携帯型電子機器は、一般的に、乾電池（１次電池）、もしくは、外部充電器による充電が可能な２次電池を、電源として用いており、操作途中に電池切れ（電源電圧の低下）が発生した場合には、電池交換、もしくは、再充電を余儀なくされていた。
【０００３】
このような不都合に対処するため、発電機能を備えた携帯型電子機器が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された技術では、圧電発電装置を携帯型電子機器に内蔵し、携帯電話機などの携帯型電子機器全体に揺動が与えられると、これに呼応して可動する可動体などにより、圧電セラミックス素子に発電動作を行わせるようにしている。
【０００４】
なお、携帯型電子機器への適用例ではないが、温度変化によって発電を行う機能をもつ熱発電素子も、知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８６６７８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開昭５９−８０９８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載された技術は、携帯型電子機器に与えられる揺動を利用して発電を行うものであるが、携帯型電子機器に揺動が与えられない、もしくは、わずかな時間しか揺動が与えられない場合には、発電による充電機能が発現されないという問題があり、使用者が、意図的に、携帯型電子機器に揺動を与えるように配慮しなければならない。なお、前記特許文献２に記載の技術は、前記したように携帯型電子機器への適用例ではない。
【０００８】
本発明はそのような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、使用者が充電のための特別な動作を行わなくとも、通常に操作しているだけで自動的に発電がなされ、充電が行われるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、使用者が機器に所定の動作を行わせるための操作ボタンを有する携帯型電子機器において、
使用者が操作ボタンに触れることにより電極間の非晶質半導体に温度勾配を生じさせて起電圧を発生させる熱発電手段、および／または、操作ボタンの下部に配設されて磁石とコイルとばねとを有すると共に、使用者が操作ボタンを押圧することによって生じる磁石とコイルとの相対振動により起電圧を発生させる振動発電手段と、
熱発電手段または振動発電手段で発生した電圧を検波整流し直流電位に変換する検波整流手段と、
検波整流手段の直流電位により充電され負荷を駆動する２次電池とを、
具備した構成をとる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１〜図４は本発明の第１実施形態に係り、図１は本第１実施形態の携帯型電子機器の要部構成を示す図、図２は本第１実施形態の携帯型電子機器で用いる熱発電器の構成例を示す図、図３は本第１実施形態の携帯型電子機器で用いる操作ボタンと熱発電器との関係を示す図、図４は本第１実施形態の携帯型電子機器で用いる操作ボタンを操作している様子を示す図である。
【００１２】
図１において、１は操作ボタン、２は操作ボタン１に内蔵された熱発電器、３は検波整流器、４は２次電池、５は２次電池４の負荷として接続された電子機器回路である。
【００１３】
熱発電器２が内蔵される操作ボタン１は、携帯型電子機器に備えられた任意の操作ボタンであればよいが、使用頻度の高い操作ボタンが選択されることが望ましい。また、熱発電器２が内蔵される操作ボタン１は、単一であっても複数であってもよく、複数の操作ボタン１にそれぞれ熱発電器２が内蔵される場合には、各熱発電器２が検波整流器３にそれぞれ接続されるように結線する。熱発電器２が内蔵された操作ボタン１は、他の操作ボタンと同様に、操作ボタン１を押すことによって、図示せぬ可動接点と固定接点とが導通して、所定の動作を携帯型電子機器に指示するようになっている。
【００１４】
本第１実施形態では、熱発電器２が内蔵された操作ボタン１に使用者が手指を触れることにより、熱発電器２によって発電が行われるようになっている。熱発電器２の内部構造は、例えば図２に示すように、ガラス基体２１の上部に酸化すず又はインジウム電極２２を形成し、その上部に非晶質半導体２３、金電極２４を、順次積層した構造となっている。そして、操作ボタン１を手指で押すことで（操作ボタン１に手指を触れることで）、酸化すず又はインジウム電極２２と金電極２４との間に温度勾配を生じさせるようにしておけば、両電極２２、２４間に起電圧が発生することになる。このため、操作ボタン１は熱伝導性のよい材料で形成し、操作ボタン１の熱を効率よく金電極２４に伝える構造をとるようにされる。
【００１５】
上記のように熱発電器２で発生された起電圧は、検波整流器３において、検波整流されて直流電位に変換され、この直流電位により２次電池４を充電する。そして、２次電池４は、負荷として接続された電子機器回路５を駆動するようになっている。
【００１６】
なお、図４の（ａ）は操作ボタン１を押していない状態を示しており、このとき、操作ボタン１は復帰ばね１１により非押下位置にある。図４の（ｂ）は操作ボタン１を押している状態を示しており、このとき、操作ボタン１は復帰ばね１１に抗して押下位置にあり、図示せぬ可動接点を固定接点に導通させており、また、ボタン上部の温度変化により、熱発電器２に起電圧を生じさせている。
【００１７】
図５および図６は本発明の第２実施形態に係り、図５は本第２実施形態の携帯型電子機器の要部構成を示す図、図６は本第２実施形態の携帯型電子機器で用いる操作ボタンを操作している様子を示す図である。なお、図５において、図１に示し前記した第１実施形態と均等な構成要素には、同一符号を付してある。
【００１８】
図５、図６において、６は、操作ボタン１の下部に配設された振動発電器で、磁石とコイルとばねとを有し、使用者が操作ボタン１を押圧することによって生じる磁石とコイルとの相対振動により、起電圧を生じさせるようになっている。
【００１９】
振動発電器６が配設される操作ボタン１は、携帯型電子機器に備えられた任意の操作ボタンであればよいが、使用頻度の高い操作ボタンが選択されることが望ましい。また、振動発電器６が配設される操作ボタン１は、単一であっても複数であってもよく、複数の操作ボタン１にそれぞれ振動発電器６が配設される場合には、各振動発電器６が検波整流器３にそれぞれ接続されるように結線する。振動発電器６が配設された操作ボタン１は、他の操作ボタンと同様に、操作ボタン１を押すことによって、図示せぬ可動接点と固定接点とが導通して、所定の動作を携帯型電子機器に指示するようになっている。
【００２０】
本第２実施形態では、その下部に振動発電器６が配設された操作ボタン１を、使用者が押す／離すという動作により、振動発電器６によって発電が行われるようになっており、振動発電器６は、例えば図６に示すように、可動磁石６１と誘導コイル６２と板バネ６３とを有したものとなっている。可動磁石６１は、誘導コイル６２の内部を上下動可能なように保持されており、操作ボタン１により押し下げ可能であると共に、押し下げられた際には板バネ６３を弾性変位させるようになっており、使用者が操作ボタン１を押した後、操作ボタン１から手指などを離すと、板バネ６３により可動磁石６１が上下に所定期間振動し、これによって、誘導コイル６２に起電圧を発生させるようになっている。
【００２１】
上記のように振動発電器６で発生された起電圧は、検波整流器３において、検波整流されて直流電位に変換され、この直流電位により２次電池４を充電する。そして、２次電池４は、負荷として接続された電子機器回路５を駆動するようになっている。
【００２２】
なお、本第２実施形態においては、操作ボタン１の下部に配設した振動発電器６の板バネ６３とは別個に、操作ボタン１を非押圧位置に復帰させる復帰バネが設けられている。これは、いわゆるチャタリングを防止するためである。
【００２３】
図７は、本発明の第３実施形態に係る携帯型電子機器の要部構成を示す図である。なお、図７において、図１に示し前記した第１実施形態、および、図５に示し前記した第２実施形態と均等な構成要素には、同一符号を付してある。
【００２４】
図７において、７は操作ボタン１の押下速度を検出する速度センサー、８は、速度センサー７からの制御信号に基づき、前記した熱発電器２の出力または前記した振動発電器６の出力を択一選択して、前記検波整流器３に供給するスイッチである。
【００２５】
本第３実施形態においては、操作ボタン１の内部には、前記した熱発電器２が内蔵されていると共に、操作ボタン１の下部には、前記した振動発電器６と、操作ボタン１が押される速度を検出する速度センサー７とが配設されている。
【００２６】
本第３実施形態においても、熱発電器２、振動発電器６、速度センサー７が設けられる操作ボタン１は、携帯型電子機器に備えられた任意の操作ボタンであればよいが、使用頻度の高い操作ボタンが選択されることが望ましい。また、熱発電器２、振動発電器６、速度センサー７が設けられる操作ボタン１は、単一であっても複数であってもよく、複数の操作ボタン１にそれぞれ構成要素２、６、７が設けられる場合には、各操作ボタン１に対応してスイッチ８を設けて、各スイッチ８が検波整流器３にそれぞれ接続されるように結線する。熱発電器２、振動発電器６、速度センサー７が設けらた操作ボタン１は、他の操作ボタンと同様に、操作ボタン１を押すことによって、図示せぬ可動接点と固定接点とが導通して、所定の動作を携帯型電子機器に指示するようになっている。
【００２７】
本第３実施形態では、操作ボタン１が押されると熱発電器２と振動発電器６の双方で起電力が発生する。この熱発電器２からの出力と振動発電器６からの出力は、操作ボタン１の押下速度に応じて、スイッチ８によって択一選択されて検波整流器３に供給される。スイッチ８は、速度センサー７からの制御信号によって切り替えられ、操作ボタン１を押す速度が所定の速度以上であれば、熱発電手段２の出力を選択し、操作ボタン１を押す速度が所定の速度未満であれば、振動発電手段６の出力を選択するようになっている。なお、速度センサー７としては、加速度センサー、角速度センサー、流速度センサーを用いることができる。
このように本第３実施形態では、操作ボタン１の押し方によりいずれかの発電器で発生した起電圧を、検波整流器３において検波整流して直流電位に変換し、この直流電位により２次電池４を充電する。そして、２次電池４は、負荷として接続された電子機器回路５を駆動する。
【００２８】
なお、本第３実施形態においては、スイッチ８によって熱発電器２の起電力または振動発電器６の起電力を択一選択するようにしているが、熱発電器２の起電力と振動発電器６の起電力を同時に利用するように構成してもよく、この場合には、操作ボタンを押す１回の動作で、２種類の発電器の起電力によって同時に充電を行うことができ、効率のよい充電を行うことが可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、操作ボタンに触るだけあるいは押すだけで発電を行うことができ、使用者が充電を意識することなく、かつ、充電のための他の特別な労力を伴うことなく、２次電池に充電を行うことができる。よって、外部から充電を行うことなく、機器の駆動に必要な電源を供給することが可能となる。これにより、発電が必要なときには、操作ボタンに触れるまたは押すだけで良い電池交換不要の電子機器が作られるだけでなく、操作ボタンの付いたどのような機器にでも採用することができ、操作ボタンを有する携帯型電子機器の利便性を向上することができる。総じて、操作ボタンを利用した充電であるので、使用者が機器を操作するという日常の使用形態において、特に使用者が充電しているということを意識することなく、簡単・確実に機器の充電が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る携帯型電子機器の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る携帯型電子機器で用いる熱発電器の構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る携帯型電子機器で用いる操作ボタンと熱発電器との関係を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る携帯型電子機器で用いる操作ボタンを操作している様子を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る携帯型電子機器の要部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る携帯型電子機器で用いる操作ボタンを操作している様子を示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る携帯型電子機器の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  操作ボタン
２  熱発電器
３  検波整流器
４  ２次電池
５  電子機器回路（負荷）
６  振動発電器
７  速度センサー
８  スイッチ
１１  復帰ばね
２１  ガラス基体
２２  酸化すず又はインジウム電極
２３  非晶質半導体
２４  金電極
６１  可動磁石
６２  誘導コイル
６３  板バネ
【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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