(57)【要約】【課題】外力による回転部材の回転運動を利用して圧電素子を打撃する構成であっても、圧電素子を略垂直方向から打撃して発電効率を向上可能な発電装置を提案すること。【解決手段】発電装置１において、ケース２の内部には、支軸８に機構的に接続された輪列９と、この輪列９を介して支軸８に機構的に接続された回転板６と、この回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換する往復スライダクランク機構１１、１２とが構成されている。往復スライダクランク機構１１、１２のスライダ５１、５２は、先端部分に衝撃子５１０、５２０が構成され、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２はそれぞれ、第１の衝撃子５１０、および第２の衝撃子５２０に被打撃面３１０、３２０が対向するように垂直に配置されている。【選択図】      図１
2004364363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力により回転する回転部材と、該回転部材の回転を往復直線運動に変換する回転直動変換機構と、該回転直動変換機構によって往復直線運動を行う衝撃子と、該衝撃子によって被打撃面が略垂直方向から打撃される圧電素子とを有することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回転部材は、慣性板であることを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記衝撃子、および前記圧電素子は、複数組、構成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項３において、前記複数の衝撃子は、前記圧電素子を異なるタイミングで打撃することを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項３において、前記複数の衝撃子は、前記圧電素子を同一のタイミングで打撃することを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記回転直動変換機構は、往復スライダクランク機構であることを特徴とする発電装置。
【請求項７】
請求項６において、前記往復スライダクランク機構、前記衝撃子、および前記圧電素子が複数組、構成され、
当該複数の往復スライダクランク機構には、前記回転部材に対して該回転部材の中心からずれた位置に連接棒の基端側が連結されて当該回転部材をクランクとして用いた往復スライダクランク機構が含まれていることを特徴とする発電装置。
【請求項８】
請求項６において、前記往復スライダクランク機構、前記衝撃子、および前記圧電素子が複数組、構成され、
当該複数の往復スライダクランク機構には、連接棒の基端側の連結箇所が複数、異なる位置に形成されたクランク部材を用いた往復スライダクランク機構が含まれていることを特徴とする発電装置。
【請求項９】
請求項８において、前記クランク部材は、円盤状であることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記回転直動変換機構は、カム機構であることを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を利用した発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外力によって発電を行う発電装置としては、例えば、外力によって打撃体を回転させて圧電素子を打撃するものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。ここに開示されている発電装置は、図７に示すように、円筒状のケース１０２の内周面に沿って複数の圧電素子１０３が配置されており、入力軸１０５が外力により回転することにより、打撃体１０４が圧電素子１０３を打撃して発電するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６２５８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す発電装置では、圧電素子１０３に対する打撃体１０４の打撃方向が圧電素子１０３の被打撃面に対して斜め方向であるため、打撃力が小さく、発電効率が低いという問題がある。
【０００５】
以上の問題を鑑みて、本発明の課題は、外力による回転部材の回転運動を利用して圧電素子を打撃する構成であっても、圧電素子を略垂直方向から打撃して発電効率を向上可能な発電装置を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発電装置では、外力により回転する回転部材と、該回転部材の回転を往復直線運動に変換する回転直動変換機構と、該回転直動変換機構によって往復直線運動を行う衝撃子と、該衝撃子によって被打撃面が略垂直方向から打撃される圧電素子とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明において、回転部材の回転は、回転直動変換機構によって往復直線運動に変換されて衝撃子に伝達され、衝撃子は、圧電素子の被打撃面を略垂直方向から打撃する。このため、圧電素子に大きな衝撃力を付与することができるので、発電効率を向上することができる。また、衝撃子が圧電素子の被打撃面を略垂直方向から打撃すると、その反力は衝撃子を反転させる力として作用する。従って、衝撃子を効率よく往復直線運動させることができる。
【０００８】
本発明において、前記回転部材は、慣性板として構成されていることが好ましい。このように構成すると、外力の印加を停止した以降も回転部材が回転し続けるので、衝撃子は、圧電素子に対する打撃を繰り返す。それ故、発電効率を向上することができる。
【０００９】
本発明において、前記衝撃子、および前記圧電素子が複数組、構成されていることが好ましい。このように構成すると、打撃体が圧電素子を打撃する回数が増えるので、発電効率が向上する。
【００１０】
本発明においては、例えば、前記複数の衝撃子は、前記圧電素子を異なるタイミングで打撃する。このように構成すると、各圧電素子で発電が交互に行われるので、任意のパターンで発電を行うことができる。
【００１１】
本発明においては、前記複数の衝撃子は、前記圧電素子を同一のタイミングで打撃する構成であってもよい。このように構成すると、各圧電素子で同時に発電することができるので、出力を増大することができる。
【００１２】
本発明において、前記回転直動変換機構は、往復スライダクランク機構であることが好ましい。往復スラダクランク機構によれば、衝撃子のストロークを大きくすることも容易である。
【００１３】
本発明において、前記往復スライダクランク機構、前記衝撃子、および前記圧電素子が複数組、構成され、当該複数の往復スライダクランク機構には、前記回転部材に対して該回転部材の中心からずれた位置に連接棒の基端側が連結されて当該回転部材をクランクとして用いた往復スライダクランク機構が含まれていることが好ましい。このように構成すると、少ない部品で発電装置を構成することができる。
【００１４】
本発明において、前記往復スライダクランク機構が複数組、構成され、当該複数の往復スライダクランク機構には、連接棒の基端側の連結箇所が複数、異なる位置に形成されたクランク部材を用いた往復スライダクランク機構が含まれていることが好ましい。このように構成すると、複数の連結個所のいずれの位置に連接棒を接続するかによって、衝撃子が往復するときのタイミングやストロークを容易に変更することができる。
【００１５】
ここで、クランク部材については円盤状のものを用いることが好ましい。このように構成すると、その外周面で板状部材を回転可能に支持する構造などを採用することができる。また、棒材を用いた場合と比較して構造が簡素であるため、部品コストを低減することができる。さらに、部品精度や剛性の高いクランクを構成できるという利点もある。
【００１６】
本発明において、前記回転直動変換機構は、カム機構であってもよい。カム機構であれば、少ない部品で回転直動変換機構を構成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明を適用した発電装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の発電装置１は、ボックス状のケース２から支軸８の一方の端部が突出した構造になっており、ケース２の内部には、支軸８の他方側の端部に機構的に接続された輪列９と、この輪列９を介して支軸８に機構的に接続された回転板６（回転部材）と、この回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換する第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２（回転直動変換機構）とが構成されている。
【００２０】
第１の往復スライダクランク機構１１の第１のスライダ５１は、先端部分に第１の衝撃子５１０が構成されており、この第１の衝撃子５１０の上死点のやや手前位置に第１の圧電素子３１が配置されている。また、第２の往復スライダクランク機構１２の第２のスライダ５２も、先端部分に第２の衝撃子５２０が構成されており、この第２の衝撃子５２０の上死点のやや手前位置に第２の圧電素子３２が配置されている。ここで、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２はそれぞれ、第１の衝撃子５１０、および第２の衝撃子５２０に被打撃面３１０、３２０が対向するように垂直に配置されている。
【００２１】
（各要素の詳細説明）
本形態の発電装置１において、支軸８は、ケース２に対して回転可能に支持されており、支軸８のケース２内に位置する他方側端部には、輪列９の第１の歯車９１が取り付けられている。輪列９は、第１の歯車９１、この第１の歯車９１に噛み合う増速用の第２の歯車９２、およびこの第２の歯車９２に噛み合う第３の歯車９３から構成されており、第３の歯車９３の回転軸９３０は、回転板６の中心に連結されている。ここで、輪列９は、支軸８から回転板６に向けては増速輪列になっており、逆に回転板６から支軸８に向けては減速輪列を構成していることになる。
【００２２】
本形態において、回転板６は慣性板として構成されている。また、回転板６は、第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２の共通のクランクとして用いられている。すなわち、第１の往復スライダクランク機構１１は、回転板６の回転中心６０（回転軸９３０の連結位置）からずれた位置のピン６１が基端側の連結穴７１６に回転可能に挿入された第１の連接棒７１と、この第１の連接棒７１から突出するピン７１１に回転可能に支持された第１のスライダ５１と、この第１のスライダ５１に直線運動を行わせるための第１のガイド機構６１とを備えている。また、第２の往復スライダクランク機構１２も、同じく、回転板６の回転中心６０からずれた位置のピン６１が基端側の連結穴７２６に回転可能に挿入された第２の連接棒７２と、この第２の連接棒７２から突出するピン７２１に回転可能に支持された第２のスライダ５２と、この第２のスライダ５２に直線運動を行わせるための第２のガイド機構６２とを備えている。
【００２３】
本形態において、第１のスライダ５１および第２のスライダ５２は各々、上面および下面にリブ状の突起５１５、５２５を備えており、第１のガイド機構６１、および第２のガイド機構６２は各々、第１のスライダ５１、および第２のスライダ５２の一対の突起５１５、５２５が各々嵌る溝６３０、６４０が形成された上ガイド板６３、および下ガイド板６４を備えている。
【００２４】
ここで、第１のガイド機構６１、および第２のガイド機構６２は各々、回転板６を間に挟んで反対側に配置されているので、回転板６が回転したとき、第１のスライダ５１、および第２のスライダ５２は各々、回転板６を間に挟んだ位置で往復直線運動を行う。このため、第１のスライダ５１に構成されている第１の衝撃子５１０が第１の圧電素子３１を打撃する動作と、第２のスライダ５２に構成されている第２の衝撃子５２０が第２の圧電素子３２を打撃する動作は、位相が１８０°ずれたタイミングで行われる。
【００２５】
（動作）
このように構成した発電装置１は、例えば、支軸８を窓やドアなどの対象に取り付けておき、対象が動いた際、それを外力として支軸８に対してケース２が揺動し、その動きが輪列９を介して回転板６に増速して伝達されることにより発電を行う。また、ケース２を固定しておき、支軸８が外力で回転させられた場合でも、その動きが輪列９を介して回転板６に増速して伝達されることにより発電を行う。すなわち、これらいずれの場合でも、回転板６が回転すると、まず、その回転中心６０からずれた位置でピン６１が回転する。その結果、第１の往復スライダクランク機構１１では、ピン６１の回転運動が第１の連接棒７１を介して第１のスライダ５１に伝達される結果、第１のスライダ５１は、第１のガイド機構６１に案内されて往復直線運動を行う。このため、第１のスライダ５１に構成されている第１の衝撃子５１０は、その上死点の手前位置で第１の圧電素子３１の被打撃面３１０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００２６】
また、回転板６が回転すると、第２の往復スライダクランク機構１２では、ピン６１の回転運動が第２の連接棒７２を介して第２のスライダ５２に伝達される結果、第１の往復スライダクランク機構１１と位相が１８０°ずれて、第２のスライダ５２は、第２のガイド機構６２に案内されて往復直線運動を行う。このため、第２のスライダ５２に構成されている第２の衝撃子５２０は、その上死点の手前位置で第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００２７】
ここで、回転板６は、慣性板として構成されているので、外力の印加が停止した以降も回転し続けるので、第１のスライダ５１および第２のスライダ５２の往復直線運動が繰り返される結果、第１の衝撃子５１０による第１の圧電素子３１の打撃、および第２の衝撃子５２０による第２の圧電素子３２の打撃が繰り返されることになる。
【００２８】
このような動作が行われる間、第１の衝撃子５１０による第１の圧電素子３１の打撃、および第２の衝撃子５２０による第２の圧電素子３２の打撃により発生した電力は、出力端子（図示せず）を介して制御用基板（図示せず）に供給され、制御用基板で調整が行われた後、発電装置１の外側に配置されている外部装置（図示せず）に出力される。
【００２９】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態では、外力による回転板６の回転が第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２によって往復直線運動に変換されて第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０に伝達され、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０は、第１の圧電素子３１の被打撃面３１０、および第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を略垂直方向から打撃する。このため、斜め方向から打撃した場合と比較して、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２に大きな衝撃力を付与することができ、かつ、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０のストロークを大きくとれるので、発電効率を向上することができる。
【００３０】
また、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２は、第１の衝撃子５１０、および第２の衝撃子５２０の上死点の手前付近に配置されているので、打撃時の衝撃で回転板６が停止することがない。しかも、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０は、第１の圧電素子３１の被打撃面３１０、および第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を略垂直方向から打撃するため、打撃時の反力は第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０を反転させる力として作用する。従って、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０を効率よく往復直線運動させることができる。
【００３１】
また、往復スライダクランク機構が２組、構成されているので、発電効率が高い。しかも、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０は、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２を異なるタイミングで打撃するので、小刻みな発電を行うことができる。
【００３２】
さらに、回転板６が慣性板として構成されているため、外力の印加が停止した以降も回転板６が回転し続けるので、第１の衝撃子５１０、および第２の衝撃子５２０は、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２への打撃を繰り返す。それ故、発電効率を向上させることができる。
【００３３】
さらにまた、第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２は、いずれも回転板６をクランクとして用いたため、少ない部品で発電装置１を構成することができる。
【００３４】
よって、本形態の発電装置１は、電源をもたない発信機器として使用することができる。例えば、外部侵入者が窓を開けたときにその外力が駆動源として回転板６を回転させれば、発電装置１で得られた電力をトリガーにして発信装置の起動や監視センターへの通報などを行う機器として利用できる。また、発電装置１で得た電力で異常を放置するためのＬＥＤを点灯させてもよい。
【００３５】
［実施の形態２］
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。なお、以下に説明する実施の形態２、３、４に係る発電装置１は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の発電装置１も、実施の形態１と同様、ボックス状のケース２から支軸８の一方の端部が突出した構造になっており、ケース２の内部には、支軸８の他方側の端部に機構的に接続された輪列９と、この輪列９を介して支軸８に機構的に接続された慣性板からなる回転板６と、この回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換する第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２とが構成されている。
【００３７】
本形態においては、実施の形態１と違って、第２の往復スライダクランク機構１２には、クランク部材４１が用いられている。このクランク部材４１は、回転中心軸４２から各々反対側に第１のアーム４５、および第２のアーム４６が延びており、回転中心軸４２は、この回転中心軸４２を回転可能に上下から支持する半円形の穴４３１、４４１を備えた上軸受け板４３および下軸受け板４４によって支持されている。また、第２の往復スライダクランク機構１２において、クランク部材４１は、第１のアーム４５の端部から後方に突き出たピン４５０が、回転板６の回転中心６０からずれた位置の連結穴６２に回転可能に挿入されている一方、第２のアーム４６の端部に形成されているピン４６０は、第２の連接棒７２の基端側に形成された連結穴７２５に回転可能に挿入されている。なお、第２の連接棒７２の先端には、そこから後方に突出するピン７２２に第２のスライダ５２が回転可能に支持され、かつ、第２のスライダ５２には、第２のスライダ５２を直線運動を行わせるための第２のガイド機構６２が構成されている。
【００３８】
これに対して、第１の往復スライダクランク機構１１では、回転板６がクランクとして用いられている。すなわち、第１の往復スライダクランク機構１１では、回転板６の回転中心６０からずれた位置の連結穴６２に嵌るピン４５０が第１の連接棒７１の基端側に形成された連結穴７１６を回転可能に貫通している。なお、第１の連接棒７１の先端には、そこから前方に突出するピン７１１に第１のスライダ５１が回転可能に支持され、かつ、第１のスライダ５１には、第１のスライダ５１を直線運動を行わせるための第１のガイド機構６１が構成されている。
【００３９】
このように構成した発電装置１では、実施の形態１と同様、外力によって回転板６が回転すると、その回転中心６０からずれた位置でピン４５０が回転する。その結果、第１の往復スライダクランク機構１１では、ピン４５０の回転運動が第１の連接棒７１を介して第１のスライダ５１に伝達される結果、第１のスライダ５１は、第１のガイド機構６１に案内されて往復直線運動を行う。このため、第１のスライダ５１に構成されている第１の衝撃子５１０は、その上死点の手前位置で第１の圧電素子３１の被打撃面３１０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００４０】
これに対して、第２の往復スライダクランク機構１２では、ピン４５０の回転運動でクランク部材４１が回転中心軸４２周りに回転し、ピン４６０の回転が第２の連接棒７２を介して第２のスライダ５２に伝達される結果、第１の往復スライダクランク機構１１と同じタイミングで、第２のスライダ５２は、第２のガイド機構６２に案内されて往復直線運動を行う。このため、第２のスライダ５２に構成されている第２の衝撃子５２０は、その上死点の手前位置で第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００４１】
このように本形態でも、外力による回転板６の回転は、第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２によって往復直線運動に変換されて第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０に伝達され、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０は、第１の圧電素子３１の被打撃面３１０、および第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を略垂直方向から打撃するため、発電効率を向上することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００４２】
また、本形態では、クランク部材４１によって、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２が打撃するタイミングを一致させたため、大きな発電を定期的に行うことができる。
【００４３】
なお、本形態では、クランク部材４１において、第１のアーム４５、および第２のアーム４６が回転中心軸４２から各々反対側に延びて１８０°の角度をなしているため、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２が打撃するタイミングが一致している構成であったが、図３に示すように、第１のアーム４５、および第２のアーム４６がなす角度を、例えば９０°（あるいは２７０°）に設定すれば、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２が打撃するタイミングの位相を９０°あるいは２７０°ずらすことができるなど、第１のアーム４５、および第２のアーム４６がなす角度を変えることにより、発電のパターンを任意に変えることができる。
【００４４】
［実施の形態３］
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【００４５】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の発電装置１も、実施の形態１と同様、ボックス状のケース２から支軸８の一方の端部が突出した構造になっており、ケース２の内部には、支軸８の他方側の端部に機構的に接続された輪列９と、この輪列９を介して支軸８に機構的に接続された慣性板からなる回転板６と、この回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換する第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２とが構成されている。
【００４６】
本形態においては、回転板６は、第１の往復スライダクランク機構１１の共通のクランクとして用いられている。すなわち、第１の往復スライダクランク機構１１は、回転板６の回転中心からずれた位置のピン６１が基端側の連結穴７１６に回転可能に挿入された第１の連接棒７１と、この第１の連接棒７１から突出するピン７１１に回転可能に支持された第１のスライダ５１と、この第１のスライダ５１に直線運動を行わせるための第１のガイド機構６１とを備えている。
【００４７】
これに対して、第２の往復スライダクランク機構１２には、円盤状のクランク部材８１が用いられている。このクランク部材８１は、回転中心８０の周りに複数の連結穴８２が等角度間隔に形成されており、クランク部材８１は、その外周縁を回転可能に上下から支持する円弧状の支持溝１７を備えた上受け板１５および下受け板１６によって支持されている。
【００４８】
ここで、クランク部材８１では、回転板６のピン６１が、第１の連接棒７１の連結穴７１６を貫通してクランク部材８１の連結穴８２の一つに回転可能に嵌っている一方、この連結穴８２に対して点対称位置にある別の連結穴８２には、第２の連接棒７２の基端側に形成されているピン７２６が回転可能に挿入されている。従って、第１の連接棒７１と第２の連接棒７２とは、クランク部材８１の回転中心８０に対して反対側で連結し、第１の連接棒７１のクランク部材８１への連結位置、クランク部材８１の回転中心８０、および第２の連接棒７２のクランク部材８１への連結位置は１８０°の角度をなしている。なお、第２の連接棒７２の先端には、そこから突出するピン７２２に第２のスライダ５２が回転可能に支持され、かつ、第２のスライダ５２には、第２のスライダ５２を直線運動を行わせるための第２のガイド機構６２が構成されている。
【００４９】
また、本形態では、クランク部材８１を回転可能に支持する上受け板１５および下受け板１６を利用して第１のガイド機構６１、および第２のガイド機構６２が構成されている。すなわち、上受け板１５および下受け板１６には、クランク部材８１を支持する中央部分から両側に、第１のスライダ５１、および第２のスライダ５２の一対の突起５１５、５１６が各々嵌る溝６３０、６４０が形成された上ガイド部６６、および下ガイド部６７が延びている。
【００５０】
このように構成した発電装置１では、実施の形態１と同様、外力によって回転板６が回転すると、その回転中心からずれた位置でピン６１が回転する。その結果、第１の往復スライダクランク機構１１では、ピン６１の回転運動が第１の連接棒７１を介して第１のスライダ５１に伝達される結果、第１のスライダ５１は、第１のガイド機構６１に案内されて往復直線運動を行う。その結果、第１のスライダ５１に構成されている第１の衝撃子５１０は、その上死点の手前位置で第１の圧電素子３１の被打撃面３１０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００５１】
これに対して、第２の往復スライダクランク機構１２では、ピン６１の回転運動でクランク部材８１がその位置で周方向に回転し、このクランク部材８１の回転が第２の連接棒７２を介して第２のスライダ５２に伝達される結果、第１の往復スライダクランク機構１１と同じタイミングで、第２のスライダ５２は、第２のガイド機構６２に案内されて往復直線運動を行う。その結果、第２のスライダ５２に構成されている第２の衝撃子５２０は、その上死点の手前位置で第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００５２】
このように本形態でも、回転板６の回転は、第１の往復スライダクランク機構１１、および第２の往復スライダクランク機構１２によって往復直線運動に変換されて第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０に伝達され、第１の衝撃子５１０および第２の衝撃子５２０は、第１の圧電素子３１の被打撃面３１０、および第２の圧電素子３２の被打撃面３２０を略垂直方向から打撃するため、発電効率を向上することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００５３】
また、本形態では、クランク部材８１によって、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２が打撃するタイミングを一致させたため、大きな発電を定期的に行うことができる。しかも、本形態では、クランク部材８１として、連結穴８２が複数、異なる位置に形成された円盤部材を用いたため、複数の連結穴８２のいずれの位置に第２の連接棒７２を接続するか、あるいはピン６１を接続するかによって、第２の衝撃子５２０が往復するときのタイミングを容易に変更することができる。また、円盤状のクランク部材８１であれば、棒材を用いた場合と比較して構造が簡素であるため、部品コストを低減することができるとともに、部品精度や剛性の高いクランクを構成できるという利点もある。さらに、クランク部材８１が円盤部材であるため、その外周部分を回転可能に支持すればよく、軸部分を支持する場合と比較して支持部分の強度が高いという利点がある。
【００５４】
なお、本形態では、第１の連接棒７１のクランク部材８１への連結位置、クランク部材８１の回転中心８０、および第２の連接棒７２のクランク部材８１への連結位置が１８０°の角度をなしているため、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２が打撃するタイミングが一致している構成であったが、図５に示すように、第１の連接棒７１のクランク部材８１への連結位置、クランク部材８１の回転中心、および第２の連接棒７２のクランク部材８１への連結位置がなす角度を９０°（あるいは２７０°）に設定すれば、第１の圧電素子３１、および第２の圧電素子３２が打撃するタイミングの位相を９０°あるいは２７０°ずらすことができるなど、発電のパターンを任意に変えることができる。
【００５５】
［実施の形態４］
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【００５６】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の発電装置１は、長方形のベースプレート２１の表面に構成されており、外力により矢印Ｌで示す方向に変位する作動軸８Ａと、この作動軸８Ａに機構的に連結された歯車部材９４と、この歯車部材９４に同軸状に連結された回転板６と、この回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換する往復カム機構８３（回転直動変換機構）とを有している。
【００５７】
往復カム機構８３は、ハート型カム８４と、このカムに対する従動部材としてのスライダ５４とを有している。
【００５８】
スライダ５４には、一方の端部に円柱状の衝撃子５４０が構成され、この衝撃子５４０の上死点のやや手前位置に圧電素子３３が配置されている。圧電素子３３は、ベースプレート２１に固定されたＬ字型プレート２２の垂直面２２１に取り付けられており、衝撃子５４０に被打撃面３３０が対向するように垂直に配置されている。
【００５９】
本形態の発電装置１において、作動軸８Ａの一方の端部８６は、ベースプレート２１上のガイド部材２３のガイド穴２３１から突出している。これに対して、作動軸８Ａの他方の端部は細径部８７になっており、この細径部８７は、ベースプレート２１上の受け部材２４の受け部２４１に嵌って軸線方向（矢印ＬおよびＲで示す方向）に移動可能に支持されている。また、細径部８７の周りにはコイルばね９０が装着されており、このコイルばね９０は、作動軸８Ａの長さ方向の略中央位置に形成された第１の段部８８と受け部材２４との間に保持されている。この状態で、作動軸８Ａは、コイルばね９０によって矢印Ｒで示す方向に付勢されているが、作動軸８Ａに形成されている第２の段部８９がガイド部材２３のガイド穴２３１の開口縁に当接し、作動軸８Ａがガイド部材２３のガイド穴２３１から抜け出ることはない。
【００６０】
ここで、作動軸８Ａの長さ方向における所定の範囲にはラック９５が形成されており、ラック９５は、歯車部材９４の一方側端面に形成されたピニオン９４１と噛み合っている。但し、作動軸８Ａの第２の段部８９がガイド部材２３のガイド穴２３１の開口縁に当接している待機位置にあるときには、ラック９５とピニオン９４１の噛合が解除され、作動軸８Ａが矢印Ｌで示す方向に押圧されたとき、ラック９５とピニオン９４１が噛み合う。逆に、作動軸８Ａが外力によって矢印Ｌで示す方向に押圧された後、その外力から解放されたとき、作動軸８Ａは、コイルばね９０に付勢されて変位前の待機位置に戻るが、変位前の待機位置に戻るまでの間にラック９５とピニオン９４１の噛合が解除される。このため、ラック９５とピニオン９４１の噛み合いが解除された状態では、歯車部材９４はフリーな状態にある。
【００６１】
歯車部材９４の他方側端面には円柱状の突起９４２が形成されており、この突起９４２は、回転板６の回転中心穴６０に連結されているとともに、往復カム機構８３のハート型カム８４に連結されている。
【００６２】
スライダ５４は、ベースプレート２１の長さ方向の両端に取り付けられているスライド軸ホルダ６８、６９に掛け渡された２本のスライド軸５５、５６によって、矢印ＬおよびＲで示す方向にスライド自在となっている。また、スライダ５４からは、ハート型カム８４の外周面を挟み込むようにして２つの三角板状の摺動部５４１、５４２が突き出ている。また、摺動部５４２において、圧電素子３３の被打撃面３３０に対向する面には、衝撃子５４０が突き出ている。
【００６３】
このように構成された発電装置１では、外力によって作動軸８Ａが矢印Ｌで示す方向に押圧されると、ラック９５とピニオン９４１が噛合して回転板６とハート型カム８４が時計周りＣＷの方向に回転するとともに、コイルばね９０が圧縮される。その間、コイルばね９０には、作動軸８Ａの変位が弾性エネルギーとして蓄えられる。
【００６４】
この状態で、作動軸８Ａに対する押圧が解除されると、コイルばね９０の付勢力によって、作動軸８Ａは矢印Ｒで示す方向に押し戻され、作動軸８Ａは、元の待機位置に戻る。
【００６５】
この状態になる途中までは、ラック９５とピニオン９４１とが噛み合っているので、コイルばね９０は、作動軸８Ａを押し上げるとともに、回転板６とハート型カム８４を反時計周りＣＣＷの方向に回転させる。但し、作動軸８Ａが元の待機位置に戻る直前に、ラック９５とピニオン９４１との噛合が解除されるので、それ以降、ハート型カム８４は回転板３の慣性力によって反時計周りＣＣＷに回転し続ける。その間、スライダ５４では、ハート型カム８４の回転運動が摺動部材５４１、５４２を介してスライダ５４に伝達される結果、スライダ５４は、ガイド軸５５、５６に案内されて矢印ＬおよびＲで示す方向に往復直線運動を行う。このため、スライダ５４に構成されている衝撃子５４０は、その上死点の手前位置で圧電素子３３の被打撃面３３０を垂直方向から打撃した後、後退する。
【００６６】
このように本形態でも、外力による回転板６の回転は、往復カム機構８３によって往復直線運動に変換されて衝撃子５４０に伝達され、衝撃子５４０は、圧電素子３３の被打撃面３３０を略垂直方向から打撃するため、発電効率を向上することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６７】
また、本形態では、回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換するためにハート型カム８４を採用したので、構造を簡素化でき、かつ、スライダ５４は、衝撃子５４０が圧電素子３３の被打撃面３３０を打撃する上死点付近でも速度が落ちることがないので、圧電素子３３に対して効率よく衝撃を付与することができる。
【００６８】
なお、本形態では、回転板６の回転運動を水平方向の往復直線運動に変換するためにハート型カム８４を採用したが、回転運動を水平方向の往復直線運動に変換するカムであれば、どのような形状のものを採用してもよい。
【００６９】
［その他の実施の形態］
上記のいずれの形態においても、例えば、回転板６の回転軸線方向において回転直動変換機構を複数配置すれば、衝撃子の数をさらに増やすことができるので、大きな発電量を確保することが可能になる。その際、圧電素子については、複数の衝撃子に対して１枚１枚、配置するのではなく、１枚の長い圧電素子を採用してもよい。
【００７０】
また、実施の形態１などにおいて、回転板６とクランク部材４１、８１は同一の速度で回転していたが、回転板６とクランク部材４１、８１の間に増速歯車などを噛ませて、増速比を変更させてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発電装置において、回転部材の回転は、回転直動変換機構によって往復直線運動に変換されて衝撃子に伝達され、衝撃子は、圧電素子の被打撃面を略垂直方向から打撃する。このため、圧電素子に大きな衝撃力を付与することができるので、発電効率を向上することができる。また、衝撃子が圧電素子の被打撃面を略垂直方向から打撃すると、その反力は衝撃子を反転させる力として作用する。従って、衝撃子を効率よく往復直線運動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２の変形例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態３の変形例を示す概略斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る発電装置の概略斜視図、およびその分解斜視図である。
【図７】従来の発電装置の説明図である。
【符号の説明】
１  発電装置
２  ケース
６  回転板（回転部材）
８  支軸
８Ａ  作動軸
９  輪列
１１  第１の往復スライダクランク機構（回転直動変換機構）
１２  第２の往復スライダクランク機構（回転直動変換機構）
３１  第１の圧電素子
３２  第２の圧電素子
３３  圧電素子
４１、８１  クランク部材
５１  第１のスライダ
５２  第２のスライダ
５４  スライダ
６１  第１のガイド機構
６２  第２のガイド機構
７１  第１の連接棒
７２  第２の連接棒
８３  往復カム機構（回転直動変換機構）
８４  ハート型カム
３１０、３２０  圧電素子の被打撃面
５１０  第１の衝撃子
５２０  第２の衝撃子
５４０  衝撃子
【図１】
2004364363.tif 000003
【図２】
2004364363.tif 000004
【図３】
2004364363.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004364363.tif 000008
【図７】
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