(57)【要約】【課題】小型化に適した発電装置及び電子機器を提供すること。【解決手段】一方向に向けて螺旋状に形成され、磁歪材料を含む振動部と、前記振動部に振動を伝達する振動伝達部と、前記振動部の振動によって生じる磁束密度の変化に応じて誘導電流を発生させるコイル部とを備える。【選択図】図１
2013123684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に向けて螺旋状に形成され、磁歪材料を含む振動部と、
前記振動部に振動を伝達する振動伝達部と、
前記振動部の振動によって生じる磁束密度の変化に応じて誘導電流を発生させるコイル部と
を備える発電装置。
【請求項２】
前記振動伝達部は、前記振動部と一体的に設けられている
請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記振動部は、前記一方向の第一端部が固定されている
請求項１又は請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記振動伝達部は、前記振動部のうち前記一方向において前記第一端部とは異なる第二端部に接続された重垂体を有する
請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記重垂体は、前記第二端部に取り付けられている
請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記振動伝達部は、前記第二端部に接続された可動部を有し、
前記重垂体は、前記可動部に取り付けられている
請求項４又は請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
前記第一端部を固定する固定部を有するフレーム部を更に備え、
前記可動部は、前記フレーム部に移動可能に固定されている
請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記コイル部の内側に、重錘体が形成されている
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項９】
前記コイル部は、前記振動部に巻かれている
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項１０】
所定の処理を行う処理部と、
前記処理部に電力を供給する電源部と、
前記電源部から前記処理部に供給される前記電力の少なくとも一部を発電する発電部と
を備え、
前記発電部として、請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の発電装置が用いられている
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、圧電体が撓むことにより発電する発電装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この発電装置の圧電体としては、例えば棒状に形成されたセラミックスが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３０４４０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、圧電体が棒状に形成されている場合、一方向に小型化に適しないという問題がある。つまり、セラミックスは、脆性材料のため衝撃などに弱く、限られた容積で撓む量を増し発電量を増すために、例えばコイル状のような複雑な形状を作り難いという問題がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、小型化に適した発電装置及び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】
【０００６】
本発明の第一の態様に従えば、一方向に向けて螺旋状に形成され、磁歪材料を含む振動部と、前記振動部に振動を伝達する振動伝達部と、前記振動部の振動によって生じる磁束密度の変化に応じて誘導電流を発生させるコイル部とを備える発電装置が提供される。
【０００７】
本発明の第二の態様に従えば、所定の処理を行う処理部と、前記処理部に電力を供給する電源部と、前記電源部から前記処理部に供給される前記電力の少なくとも一部を発電する発電部とを備え、前記発電部として、本発明の第一の態様に従う発電装置が用いられている電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、小型化に適した発電装置及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態に係る発電部の構成を示す概略斜視図。
【図３】本実施形態に係る発電部の一部の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係る発電部の他の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係る発電部の他の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による電子機器１の概略機能構成図である  
図１に示すように、電子機器１は、所定の処理を行う処理部３０と、当該処理部３０に電力を供給する電源部２０と、当該電源部２０から処理部３０に供給される電力の少なくとも一部を発電する発電部１０と、を有する。電子機器１としては、携帯可能な寸法に形成された携帯情報端末などが挙げられる。
【００１１】
処理部３０は、入力部３２と制御部３４と記憶部３６と出力部３８とを備える。入力部３２は、外部から情報を入力する。電子機器１の種類に応じて異なるが、例えば、外部から送信された情報を受信する受信部、操作者による入力操作を受け付ける操作受付部、外部の状況を検出する検出部（例えば磁気センサ）などは入力部３２に該当する。
【００１２】
制御部３４は、入力部３２によって入力された情報、記憶部３６に記憶されている情報などに基づいて種々の処理を実行する。記憶部３６は、入力部３２によって入力された情報、制御部３４による処理に用いられる情報（例えば、制御プログラム）、制御部３４によって生成された情報（例えば、出力用情報）などを記憶する。
【００１３】
出力部３８は、外部に情報を出力する。電子機器１の種類に応じて異なるが、例えば、外部に情報を送信する送信部、操作者に情報を提示する提示部（例えば、ディスプライ、ランプ、スピーカ）、電子機器１の筐体（以下、単に、「筐体」という）を駆動（例えば、バイブレーション機能）させる駆動部などは出力部３８に該当する。
【００１４】
図２は、発電部１０の構成を示す斜視図である。  
図２に示すように、発電部１０は、フレーム部１１、振動部１２、振動伝達部１３及びコイル部１４を有している。発電部１０は、フレーム部１１によって振動部１２、振動伝達部１３が一体的に支持された構成となっている。フレーム部１１は、電子機器１の筐体などに固定されている。
【００１５】
振動部１２は、磁歪材料を含む線状部材１２ｃを有している。振動部１２は、線状部材１２ｃが所定方向に向けて螺旋状（バネ状）に巻かれた構成を有している。このため、振動部１２は、当該所定方向に伸縮可能となっている。具体的には、振動部１２は、外部からの力（曲げる力、引っ張る力、伸ばす力など）によって変形し、所定方向に伸縮する。磁歪材料としては、例えばＦｅ−Ｇａ系の材料（鉄−ガリウム合金）が用いられている。振動部１２は、このような磁歪材料を含んでいるため、変形することで周囲の磁束密度に変化を生じさせる（逆磁歪効果）、という機能を有している。
【００１６】
振動部１２のうち一方向の第一端部（図中上側端部）１２ａは、フレーム部１１の固定部１１ａに固定されている。固定部１１ａは、フレーム部１１から突出して設けられている。振動部１２のうち一方向の反対側の第二端部１２ｂは、振動伝達部１３の可動部１３ｂに接続されている。
【００１７】
振動伝達部１３は、重錘体１３ａ及び可動部１３ｂを有している。振動伝達部１３は、振動部１２に振動を伝達する。重錘体１３ａは、可動部１３ｂを介して振動部１２の第二端部１２ｂに接続されている。可動部１３ｂは、一の端部１３ｃがフレーム部１１に支持されており、フレーム部１１に支持された端部１３ｃを中心として他の端部１３ｄが回動可能となっている。
【００１８】
重錘体１３ａは、可動部１３ｂの他端に配置されている。また、可動部１３ｂの端部１３ｃと端部１３ｄとの間には、振動部１２の第二端部１２ｂが接続されている。
【００１９】
重錘体１３ａは、電子機器１が振動したときに、てこの原理によって当該電子機器１の振動を振動部１２に伝えやすくする。このような電子機器１の振動として、例えば、使用者が電子機器１を意図的に振った場合の振動、使用者による持ち運びによる振動、処理部３０の処理による駆動（例えば、バイブレーション機能）などが挙げられる。
【００２０】
コイル部１４は、振動部１２の振動によって生じる磁束密度の変化に応じて誘導電流を発生させる。図３は、振動部１２の一部を拡大して示す図である。図３に示すように、コイル部１４は、振動部１２の線状部材に電線１４ａが巻かれた構成となっている。コイル部１４の構成としては、電線１４ａが振動部１２の線状部材に直接巻かれた構成のほか、例えば振動部１２の線状部材がチューブ部材で覆うように形成し、当該チューブ部材に電線が形成された構成とすることもできる。コイル部１４の電線１４ａは、電源部２０に接続されている。
【００２１】
次に、上記のように構成された電子機器１を用いて発電が行われる際の動作を説明する。使用者が電子機器１を保持している間、電子機器１は使用者から力や衝撃などを受けることになる。このとき、重錘体１３ａが当該力や衝撃などを受けて振動する。重錘体１３ａが振動することにより、当該振動が可動部１３ｂに伝達される。可動部１３ｂでは、フレーム部１１に支持された端部１３ｃを中心に回動方向に振動する。この可動部１３ｂの振動は、第二端部１２ｂを介して振動部１２へ伝達される。このように、重錘体１３ａによっててこの原理で可動部１３ｂを振動させることで、当該重錘体１３ａを設けない場合に比べて、振動部１２に伝達される振動が大きくなる。
【００２２】
振動部１２は、可動部１３ｂからの振動が伝達されると、所定方向に伸縮する。振動部１２は磁歪材料を含んでいるため、当該振動部１２の伸縮時の変形により、振動部１２の周囲の磁束密度が変化する。当該磁束密度の変化が生じると、コイル部１４では、当該磁束密度の変化に基づく誘導電流が発生する。このように、発電部１０において発電動作が行われる。
【００２３】
コイル部１４で発生した誘導電流は、電線１４ａを介して電源部２０に供給される。なお、コイル部１４と電源部２０との間に不図示のキャパシタなどを設けるようにしておいても構わない。当該キャパシタは、電源部２０への供給電力の安定化のために用いられる。このように発電部１０から供給された誘導電流により、電源部２０において電力が蓄えられることになる。
【００２４】
以上のように、本実施形態によれば、所定方向に向けて螺旋状に形成され磁歪材料を含む振動部１２と、当該振動部１２に振動を伝達する振動伝達部１３と、振動部１２の振動によって生じる磁束密度の変化に応じて誘導電流を発生させるコイル部１４とを備えることとしたので、例えば圧電材料を用いて発電する構成に比べて、小型化が可能となる。
【００２５】
すなわち、例えばセラミックスなどの圧電材料は、脆弱材料であるため、加工に不向きである。これに対して、磁歪材料は、壊れ難く、また、延性材料であるため、機械加工ができる。よって、超小型化（数ミリ程度）ができるため、小型の電子機器（例えば、携帯音楽プレーヤ、携帯通信機器、人体埋め込み型医療機器）などの搭載に有用である。
【００２６】
なお、本実施形態では、振動部１２に磁歪材料が含まれる構成としたので、例えば、圧電素子（圧電材料）を変形させて電流を発生させる場合に比べて、取り出せる電力が大きくなる。これは、圧電材料が磁歪材料に比べてインピーダンスが高いためである。さらに、磁歪材料を用いた場合、共振振動による発電が可能となる。更に、磁歪材料を用いた場合、高温度使用範囲（例、−１００℃〜１００℃）であっても発電が可能である。
【００２７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態においては、コイル部１４の電線１４ａが振動部１２の線状部材１２ｃに巻きつけられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
【００２８】
例えば図４に示すように、コイル部１４が振動部１２の周囲を囲うように配置された構成であっても構わない。この場合、コイル部１４は、振動部１２の周囲に複数設けられており、各コイル部１４においては、芯部１４ｂに電線１４ａが巻きつけられた構成となっている。この場合であっても、上記実施形態と同様、小型化が可能な構成となる。また、この場合、コイル部１４を重錘体とし、振動部１２に振動を伝える構造とすることで、より小型化が可能となる。
【００２９】
また、例えば上記実施形態では、振動部１２の第二端部１２ｂに可動部１３ｂが取り付けられており、当該可動部１３ｂを介して重錘体１３ａが第二端部１２ｂに接続された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図５に示すように、振動部１２の第二端部１２ｂに直接重錘体１３ａを取り付けた構成であっても構わない。この場合であっても、上記実施形態と同様、小型化が可能となる。
【００３０】
また、上記実施形態では、電子機器１の振動に応じて発電部１０で発生した誘導電流を電源部２０にそのつど供給する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、振動部１２を振動させるための力（弾性エネルギー）を蓄える振動蓄積部が設けられた構成であっても構わない。
【００３１】
この構成においては、振動蓄積部において蓄えられた力により、可動部１３ｂを移動させ、当該可動部１３ｂを介して振動部１２を振動させることができる。このため、電子機器１が振動していない時でも持続的な発電が可能になる。このような振動蓄積部としては、例えばゼンマイ機構などを用いることができる。
【００３２】
また、例えば、上記実施形態では、振動伝達部１３として、重錘体１３ａ及び可動部１３ｂが設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、発電部１０に共振構造などが取り付けられた構成であっても構わない。これにより、振動部１２を効率的に振動させることができる。
【００３３】
また、例えば、上記実施形態では、いずれも振動部１２の外部に重錘体１３aや重錘体１４が備わる形態で説明したが、これに限られることは無い。例えば、コイルの形状を生かし、振動部１２の内側に重錘体１３aや重錘体１４を形成しても構わない。これにより、より小型化が可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１…電子機器  １０…発電部  １１…フレーム部  １１ａ…固定部  １２…振動部  １２ｃ…線状部材  １２ａ…第一端部  １２ｂ…第二端部  １３…振動伝達部  １３ａ…重錘体  １３ｂ…可動部  １４…コイル部  ２０…電源部  ３０…処理部
【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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