(57)【要約】【課題】小さな力で所望の発電量を得ることができる圧電発電ユニットを提供すること。【解決手段】表面に圧電素子６１〜６４が設けられた複数枚の板ばね４１〜４４と、複数枚の板ばね４１〜４４の先端部近傍に配置され、当該複数枚の板ばね４１〜４４に振動を付与する複数個の突起７１〜７４を備える回転体７とを具備する圧電発電ユニット１においてであって、複数枚の板ばね４１〜４４を突起７１〜７４が弾接する位置に配置する一方、突起７１〜７４が回転体７の回転に応じて複数枚の板ばね４１〜４４に順次振動を付与する位置に突起７１〜７４を配置したことを特徴とする。【選択図】図２
2009106104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に圧電素子が設けられた複数枚の板ばねと、前記複数枚の板ばねの先端部近傍に配置され、当該複数枚の板ばねに振動を付与する複数個の振動付与部材を備える回転体とを具備する圧電発電ユニットであって、前記複数枚の板ばねを前記振動付与部材が弾接する位置に配置する一方、前記振動付与部材が前記回転体の回転に応じて前記複数枚の板ばねに順次振動を付与する位置に当該振動付与部材を配置したことを特徴とする圧電発電ユニット。
【請求項２】
前記回転体に回転力を付与するスライド部材と、前記スライド部材をスライドさせるための操作を受け付ける操作体と、前記操作体の位置に応じて前記スライド部材をスライドさせる付勢力を付与する付勢部材と、前記操作体が所定位置に到達するまで前記スライド部材の移動を規制して前記付勢部材の付勢力を蓄積する一方、所定位置に到達した時に前記付勢部材の付勢力を解放して前記スライド部材を移動させる移動規制構造とを具備することを特徴とする請求項１記載の圧電発電ユニット。
【請求項３】
前記移動規制構造は、前記スライド部材に形成された開口部と、前記操作体に形成された開口部と、前記スライド部材及び操作体の開口部に挿通される軸部を有する移動規制部材とから構成され、前記スライド部材及び操作体の開口部は、前記操作体が所定位置に到達するまで前記スライド部材の移動を規制する一方、所定位置に到達した時に前記スライド部材の移動を許容する形状を有することを特徴とする請求項２記載の圧電発電ユニット。
【請求項４】
前記回転体が１回転する際に前記複数枚の板ばねのそれぞれの板ばねに複数回振動を付与する位置に前記振動付与部材を配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電発電ユニット。
【請求項５】
前記回転体が所定角度回転した後の回転を規制する回転規制構造を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電発電ユニット。
【請求項６】
前記回転規制構造は、前記回転体に形成された当接部と、前記当接部に当接する回転規制部材とから構成され、前記回転体が所定角度回転した後に前記当接部に当接する位置に前記回転規制部材を配置したことを特徴とする請求項５記載の圧電発電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発電ユニットに関し、特に、板ばねの振動を圧電素子に伝えて発電する圧電発電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、跳ね板ばねの屈曲を元に戻す方向に一定の外力を作用させる場合に屈曲方向が瞬時に反転することを利用して、この時に発生する跳ね板ばねの振動を圧電素子に伝えて発電する圧電式発電器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この圧電式発電器においては、ベース板の固定部に単一の圧電素子の一端を片持ち支持固定する一方、一端が振動支点に挿入された跳ね板ばねの他端を圧電素子の他端に接触させて発電させるように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−１１６２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような従来の圧電式発電器においては、単一の跳ね板ばねにおける反転時の振動を圧電素子に伝えて発電させる構成を採ることから、所望の発電量を得るためには、跳ね板ばねに大きな力を付与しなければならないという問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、小さな力で所望の発電量を得ることができる圧電発電ユニット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】
【０００５】
本発明の圧電発電ユニットは、表面に圧電素子が設けられた複数枚の板ばねと、前記複数枚の板ばねの先端部近傍に配置され、当該複数枚の板ばねに振動を付与する複数個の振動付与部材を備える回転体とを具備する圧電発電ユニットであって、前記複数枚の板ばねを前記振動付与部材が弾接する位置に配置する一方、前記振動付与部材が前記回転体の回転に応じて前記複数枚の板ばねに順次振動を付与する位置に当該振動付与部材を配置したことを特徴とする。
【０００６】
上記圧電発電ユニットによれば、表面に圧電素子が設けられた複数枚の板ばねを振動付与部材が弾接する位置に配置する一方、回転体の回転に応じて振動付与部材により複数枚の板ばねに順次振動を付与することから、それぞれの板ばねに振動を付与する際に大きな力を必要とすることなく、複数枚の板ばねに設けられた圧電素子における合算した発電量を得ることができるので、小さな力で所望の発電量を得ることが可能となる。
【０００７】
上記圧電発電ユニットにおいては、前記回転体に回転力を付与するスライド部材と、前記スライド部材をスライドさせるための操作を受け付ける操作体と、前記操作体の位置に応じて前記スライド部材をスライドさせる付勢力を付与する付勢部材と、前記操作体が所定位置に到達するまで前記スライド部材の移動を規制して前記付勢部材の付勢力を蓄積する一方、所定位置に到達した時に前記付勢部材の付勢力を解放して前記スライド部材を移動させる移動規制構造とを具備することが好ましい。この場合には、操作体が所定位置に到達するまで付勢部材の付勢力を蓄積して、所定位置に到達した時にその付勢力を解放してスライド部材を移動させることができるので、操作体の位置に応じて確実に回転体を回転させることが可能となる。特に、スライド部材の移動速度は、付勢部材の付勢力のみによって決まるため、操作体の移動速度に関係なく回転体の回転速度を一定に維持することが可能となる。
【０００８】
例えば、上記圧電発電ユニットにおいて、前記移動規制構造は、前記スライド部材に形成された開口部と、前記操作体に形成された開口部と、前記スライド部材及び操作体の開口部に挿通される軸部を有する移動規制部材とから構成され、前記スライド部材及び操作体の開口部は、前記操作体が所定位置に到達するまで前記スライド部材の移動を規制する一方、所定位置に到達した時に前記スライド部材の移動を許容する形状を有することが考えられる。この場合には、スライド部材及び操作体に形成された開口部と、これらの開口部に挿通される軸部を有する移動規制部材という簡単な構成でスライド部材の移動の規制及び許容を実現することが可能となる。
【０００９】
また、上記圧電発電ユニットにおいては、前記回転体が１回転する際に前記複数枚の板ばねのそれぞれの板ばねに複数回振動を付与する位置に前記振動付与部材を配置することが好ましい。この場合には、回転体が１回転する際にそれぞれの板ばねに複数回の振動を付与することができるので、限られた空間を有効に活用して効率的に圧電素子で発電することが可能となる。
【００１０】
さらに、上記圧電発電ユニットにおいては、前記回転体が所定角度回転した後の回転を規制する回転規制構造を具備することが好ましい。この場合には、回転体が所定角度回転した後で再び振動付与部材が板ばねに接触して振動を付与し、或いは、板ばねにおける振動を低減させることを防止できるので、回転体の所定角度の回転で確実に所望の発電量を得ることが可能となる。
【００１１】
例えば、上記圧電発電ユニットにおいて、前記回転規制構造は、前記回転体に形成された当接部と、前記当接部に当接する回転規制部材とから構成され、前記回転体が所定角度回転した後に前記当接部に当接する位置に前記回転規制部材を配置することが考えられる。この場合には、回転体に形成された当接部と、この当接部に当接する回転規制部材という簡単な構成で回転体が所定角度回転した後の回転の規制を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、表面に圧電素子が設けられた複数枚の板ばねを振動付与部材が弾接する位置に配置する一方、回転体の回転に応じて振動付与部材により複数枚の板ばねに順次振動を付与することから、それぞれの板ばねに振動を付与する際に大きな力を必要とすることなく、複数枚の板ばねに設けられた圧電素子における合算した発電量を得ることができるので、小さな力で所望の発電量を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る圧電発電ユニット１の外観斜視図である。図１に示すように、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１は、例えば、金属製の薄板で形成され、上方側を開口させたケース２と、同じく金属製の薄板で形成され、ケース２の開口部を塞ぐように被せられるカバー３とを有している。カバー３をケース２に組み込んだ状態において、圧電発電ユニット１は、概して扁平な箱状体を構成し、その内部に発電するための構成要素が配設されている。
【００１４】
以下、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１の内部構成について説明する。図２、図３及び図４は、それぞれ本実施の形態に係る圧電発電ユニット１の内部構成を説明するための斜視図、上面図及び側断面図である。図５及び図６は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１が有するドラムギア及びラチェットの構成を説明するための図である。なお、図２〜図４においては、図１に示すカバー３を圧電発電ユニット１から取り外した状態について示している。また、図４においては、図３に示す１点鎖線に沿った断面を示している。以下においては、説明の便宜上、図３に示す下方側を「圧電発電ユニット１の前方側」又は単に「前方側」と呼び、同図に示す上方側を「圧電発電ユニット１の後方側」又は単に「後方側」と呼ぶものとする。
【００１５】
図２及び図３に示すように、ケース２の内部には、４枚の板ばね４１〜４４が圧電発電ユニット１の左右方向に並べて配置されている。これらの板ばね４１〜４４は、後方側の端部においてホルダ５で保持されており、その前方側の端部が揺動可能に構成されている。板ばね４１〜４４の表面（上面及び下面）には、圧電素子６１〜６４が設けられている。圧電素子６１〜６４は、板ばね４１〜４４の前方側の先端部の一部領域を除き、板ばね４１〜４４の略全面に設けられている。なお、後述するように板ばね４１〜４４の振動に伴って発電した圧電素子６１〜６４の電圧は、ホルダ５内の配線（不図示）を介して外部に出力するように構成されている。
【００１６】
圧電発電ユニット１の前方側の端部であって、板ばね４の前方側の先端部の近傍には、概して円柱形状を有する回転体７が配設されている。この回転体７は、ケース２の側壁部２ａ、２ｂに回転可能に支持されている。回転体７の周面には、回転体７の回転に応じて、板ばね４１〜４４のそれぞれの前方側の先端部に接触し、板ばね４１〜４４に振動を付与する突起７１〜７４が設けられている。なお、これらの突起７１〜７４は、振動付与部材として機能する。
【００１７】
突起７１〜７４は、圧電発電ユニット１の左右方向において、板ばね４１〜４４のそれぞれの中央に接触する位置に設けられている。そして、突起７１〜７４は、回転体７の周面において、それぞれ周方向にずれて配置されており、回転体７の回転に伴って順次板ばね４１〜４４の先端部に接触するように構成されている。特に、突起７１〜７４は、回転体７が１８０度回転する際にそれぞれ板ばね４１〜４４に１回接触する位置に配置されている。ここでは、突起７１〜７４が等間隔で板ばね４１〜４４に接触するように構成されている。すなわち、突起７１〜７４は、回転体７の周面において、それぞれ４５度ずつずれた位置に配置されている。
【００１８】
また、突起７１〜７４は、それぞれ回転体７の周面に２つずつ設けられている。例えば、突起７１は、突起７１ａ及び７１ｂを有している（図４参照）。２つの突起７１ａ及び７１ｂは、回転体７の周面において１８０度ずれた位置に設けられている。従って、突起７１〜７４は、回転体７が１回転する際、それぞれ板ばね４１〜４４に２回接触するように構成されている。このように突起７１〜７４を回転体７に設けることで、回転体７が１回転する際にそれぞれの板ばねに２回の振動を付与することができるので、限られた空間を有効に活用して効率的に圧電素子６１〜６４で発電することが可能となる。
【００１９】
回転体７の左方側には、ドラムギア８が取り付けられている。ドラムギア８は、回動可能に回転体７が固定される回転軸（不図示）が挿通される取付け穴を有し（図５（ａ）参照）、後述するスライド部材１３の移動に応じて両方向に回転可能に回転軸に取り付けられている。ドラムギア８の左方側にはラチェット９が配設されている。ラチェット９は、断面小判形状を有する上記回転軸が挿通される小判形状の取付け穴を有し（図５（ｂ）参照）、当該回転軸と一体に回転すると共に、回転体７の左方側に移動可能に回転軸に取り付けられている。図３及び図６に示すように、ドラムギア８の左方側側面には係合部８ａが形成されており、ラチェット９の右方側側面にはドラムギア８の係合部８ａと係合する係合部９ａが形成されている。これらの係合部８ａ、９ａには、それぞれ斜面部８ｂ、９ｂが設けられている。係合部８ａ、９ａが係合した状態で斜面部８ｂ、９ｂが一体化した状態となっている。また、ラチェット９は、ケース２の左方側の側壁部２ａに係止された圧縮ばね１０でドラムギア８側に付勢されている。
【００２０】
一方、回転体７の右方側には、回転体７が所定角度だけ回転した後の逆回転を規制する回転規制部材としての規制片１４が配設されている。規制片１４は、弾性を有する金属材料で形成される。規制片１４は、後方側の一端がケース２の右方側の側壁部２ｂに形成された折り曲げ部２ｃに固定されており、その前方側の一端が回転体７に設けられた当接部７５と当接するように構成されている。規制片１４は、その先端を当接部７５と当接させることにより、回転体７が所定角度だけ回転した後、逆に回転するのを規制するものである。
【００２１】
回転体７の近傍にこのような構成を有するドラムギア８、ラチェット９及び規制片１４等を配設したことにより、詳細について後述するように、ドラムギア８が回転体７を所定方向に回転させる時はドラムギア８とラチェット９とが一体となって回転するが、ドラムギア８が回転体７の所定方向と逆に回転する時は各々の斜面部８ｂ、９ｂによりラチェット９が回転体７の左方側に移動しドラムギア８の回転は伝わらない。すなわち、これらのドラムギア８及びラチェット９は、一方向回転クラッチを構成している。なお、係合部８ａ及び係合部９ａは、それぞれドラムギア８及びラチェット９の周面において、１８０度ずらして２つ形成されており、回転体７の回転を規制する所定位置で係合可能に構成されている。
【００２２】
また、ドラムギア８の後方側には、ドラムギア８と噛合するアイドラギア１１が配設されている。アイドラギア１１は、ケース２の左方側の側壁部２ａに設けられた軸１２に回動可能に取り付けられている。アイドラギア１１は、その下方部分において、後述するスライド部材１３に設けられたラック１３ａと噛合するように構成されている（図３参照）。このスライド部材１３が圧電発電ユニット１の前後方向にスライドすることで、ラック１３ａがアイドラギア１１を回転させ、ドラムギア８及びラチェット９を介して回転体７が回転するように構成されている。
【００２３】
また、図６に示すように、ラチェット９の左方側側面には、周面に沿って１８０度ずらして、当接部を構成する突起部９ｃが２個設けられている。この突起部９ｃは、回転体７が所定角度回転した場合に、後述するスライド部材１３の突起部１３ｊと当接する位置に設けられている。具体的には、突起部９ｃは、スライド部材１３が前方側へ移動し、ラック１３ａによりアイドラギア１１を介してドラムギア８が回転し、ラチェット９を介して回転体７が所定角度だけ回転した後、突起部１３ｊと当接する位置に設けられている。これらの突起部９ｃと突起部１３ｊとの当接により、回転体７が所定角度に回転後、更に回転し、再び突起７１〜７４が板ばね４１〜４４に接触して振動を付与し、或いは、板ばね４１〜４４における振動を低減させることを防止できるので、詳細について後述するように、回転体７の所定角度（ここでは１８０度）の回転で確実に所望の発電量を得ることが可能となる。
【００２４】
本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、このようなラチェット９の突起部９ｃとスライド部材１３の突起部１３ｊとで回転規制構造を構成し、回転体７が所定角度だけ回転した後の回転を規制している。この場合においては、ラチェット９に形成された突起部９ｃとスライド部材１３に形成された突起部１３ｊという簡単な構成で回転体７が所定角度だけ回転した後の回転の規制を実現することが可能となる。
【００２５】
なお、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１の板ばね４１〜４４及びホルダ５の下方領域には、図４に示すように、アイドラギア１２を回転させるラック１３ａを備えるスライド部材１３と、操作者等からの操作を受け付ける操作体１５と、操作体１５の操作状態に応じてスライド部材１３の移動を規制するレバー部材１６とが配設されている。操作体１５は、スライド部材１３の上方に配置され、レバー部材１６は、操作体１５の上方に配置されている。操作体１５は、スライド部材１３に形成された開口部を介して圧電発電ユニット１の下面に突出する突出片１５ａを有している。また、レバー部材１６は、スライド部材１３及び操作体１５に形成された開口部に挿入される軸部１６ａを有している。
【００２６】
次に、圧電発電ユニット１が有するスライド部材１３、操作体１５及びレバー部材１６の構成、並びに、これらの位置関係について説明する。図７は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１の分解斜視図である。なお、図７においては、図２〜図４と同様に、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１のカバー３を省略している。
【００２７】
図７に示すように、スライド部材１３は、概して長方形状の板部材で構成されており、その左前方側の端部にラック１３ａが設けられている。また、スライド部材１３の所定位置には、複数のスリット１３ｂ〜１３ｅが形成されている。これらのスリット１３ｂ〜１３ｅは、圧電発電ユニット１の前後方向に形成されている。スリット１３ｂ、１３ｃは、後述する取付部材１９を受け入れるものである。スリット１３ｄは、操作体１５の下面に設けられた突出片１５ａを受け入れるものである。スリット１３ｅは、レバー部材１６の軸部１６ａを受け入れるものである。なお、スリット１３ｅの前方側の端部は、僅かに右方側に屈曲した形状を有している。このため、スリット１３ｅは、概してＬ字形状を有している。
【００２８】
また、スライド部材１３において、スリット１３ｅの前方側には、切り欠き部１３ｆが形成されている。この切り欠き部１３ｆは、レバー部材１６の前方側の端部を受け入れるものである。ラック１３ａの左方側には、コイルばね１７の前方側の端部を係止する係止部１３ｇが設けられている。なお、このコイルばね１７は、ケース２とスライド部材１３とを連結するためのものである。さらに、切り欠き部１３ｆを挟んで側方側に一対の貫通孔１３ｈが設けられている。これらの貫通孔１３ｈは、後述する取付部材２０を受け入れるものである。さらに、スライド部材１３の右後方側の端部には、コイルばね１８の後方側の端部を係止する係止部１３ｉが設けられている。なお、このコイルばね１８は、スライド部材１３と操作体１５とを連結するためのものである。さらに、係止部１３ｇの前方側には、スライド部材１３のスライド動作に応じてラチェット９の突起部９ｃに当接する回転規制部材として機能する突起部１３ｊが設けられている。
【００２９】
ケース２には、スライド部材１３のスリット１３ｂ〜１３ｄに対応する位置にスリット２ｄ〜２ｆが形成されている。スリット２ｄ、２ｅは、スリット１３ｂ、１３ｃを通過した取付部材１９の先端を受け入れるものである。スリット２ｆは、スリット１３ｄを通過した突出片１５ａを受け入れるものである。また、ケース２の前方側であって、回転体７の近傍には、ケース２の前後方向にスリット２ｇが形成されている（図８参照）。スリット２ｇは、下面側から取付部材２０を受け入れるものである。この取付部材２０は、前後方向にスライド可能にスライド部材１３をケース２に対して取り付けるものである。さらに、ケース２におけるレバー部材１６の軸部１６ａに対応する位置には、圧電発電ユニット１の左右方向に僅かに長い開口部２ｈが形成されている。この開口部２ｈは、レバー部材１６の軸部１６ａを受け入れるものである。さらに、ケース２における左後方側の端部近傍には、コイルばね１７の後方側の端部を係止する係止部２ｉが設けられている。
【００３０】
操作体１５は、図７に示すように、概して長方形状の板部材で構成されている。操作体１５の後方側の端部近傍には、操作体１５を、スライド部材１３及びケース２に対してスライド移動可能に取り付ける取付部材１９が貫通する一対の貫通孔１５ｂが形成されている。なお、これらの貫通孔１５ｂの中央近傍であって、操作体１５の裏面には、圧電発電ユニット１の前後方向に僅かに延在する板状の突出片１５ａが設けられている（図７に不図示、図４、図８参照）。また、操作体１５の前方側の中央部近傍には、圧電発電ユニット１の前後方向に延在する開口部１５ｃが形成されている。この開口部１５ｃは、スライド部材１３のスリット１３ｅに対応する位置に形成されており、スリット１３ｅと比べて幅広に設けられると共に、その左方側の後端部が右方側の後端部よりも僅かに後方側に突出して設けられている。なお、スリット１３ｅにおける左方側の後端部と右方側の後端部との間には、傾斜面を有する当接部１５ｄが設けられている。さらに、操作体１５の右前方側には、ケース２に配設された取付部材２０を受け入れるスリット１５ｅが形成されている。このスリット１５ｅの右方側には、コイルばね１８の前方側の端部を係止する係止部１５ｆが設けられている。
【００３１】
レバー部材１６は、回転体７の近傍から後方側に延出するように配設されている。レバー部材１６の軸部１６ａは、レバー部材１６の後方側端部に設けられ、ケース２の開口部２ｈに対応する位置に配置されている。レバー部材１６は、前方側の端部近傍で、後方側の端部を圧電発電ユニット１の左右方向に僅かに揺動可能にケース２の底面に取り付けられている。また、レバー部材１６は、ケース２の底面に固定されたトーションばね２１（図７に不図示、図４参照）により後方側の端部（軸部１６ａ側の端部）が図７に示す右方側に移動するように付勢されている。
【００３２】
このように本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、ケース２の内部において、取付部材２０が貫通孔１３ｈを貫通すると共に、スリット１３ｂ〜１３ｄがケース２のスリット２ｄ〜２ｆに対応するようにスライド部材１３が配設される。この場合において、スライド部材１３の係止部１３ｇには、後方側の端部が係止部２ｉに係止されたコイルばね１７の前方側の端部が係止されている。このとき、スライド部材１３のラック１３ａは、スライド部材１３のスライド移動に伴ってアイドラギア１１と噛合可能な位置に配置されている。
【００３３】
このスライド部材１３の上方に、開口部１５ｃがスリット１３ｅに対応すると共に、突出片１５ａがスリット１３ｄを通過するように操作体１５が配設される。そして、貫通孔１５ｂに取付部材１９を貫通させることにより、操作体１５がスライド部材１３に対してスライド移動可能に取り付けられる。この場合において、操作体１５の係止部１５ｆには、後方側の端部がスライド部材１３の係止部１３ｉに係止されたコイルばね１８の前方側の端部が係止されている。一方、レバー部材１６は、スライド部材１３の切り欠き部１３ｆに収容されると共に、その軸部１６ａが操作体１５の開口部１５ｃ及びスライド部材１３のスリット１３ｅを通過するように配設されている。
【００３４】
そして、このようにケース２内において、上下に並べて配設されたスライド部材１３及び操作体１５の上方に、板ばね４１〜４４を保持したホルダ５が配設される。この場合において、板ばね４１〜４４の前方側の先端は、回転体７の周面の近傍に配置される。具体的には、板ばね４１〜４４の前方側の先端が、突起７１〜７４に接触し得る位置に配置される。
【００３５】
図８は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１の背面の構成を説明するための斜視図である。図８に示すように、圧電発電ユニット１の背面においては、スリット２ｄ、２ｅから取付部材１９の端部が露出し、スリット２ｇから取付部材２０の端部が露出している。また、スリット２ｆから操作体１５の突出片１５ａが突出している。本実施の形態に係る圧電発電ユニット１において発電動作が行われる場合には、この突出片１５ａが図８に示す下方側に押し下げられる。これにより、ケース２の内部において、操作体１５の下方移動に伴ってスライド部材１３が下方移動することで、ラック１３ａ、アイドラギア１１及びドラムギア８、ラチェット９を介して回転体７が回転する。この回転体７の回転に応じて突起７１〜７４が板ばね４１〜４４に接触し、圧電素子６１〜６４に振動を付与することで発電が行われることとなる。なお、図８においては、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１において、発電動作が行われる前の状態を示している。
【００３６】
ここで、ケース２に取り付けられる規制片１４と、回転体７の当接部７５との当接状態について説明する。図９及び図１０は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１が有する回転体７の当接部７５と規制片１４との当接状態を説明するための斜視図及び側面図である。なお、図９及び図１０においては、説明の便宜上、回転体７の周辺の構成要素のみを示している。
【００３７】
図９及び図１０に示すように、規制片１４の先端部は、自らの弾性によって当接部７５が設けられた回転体７の周面に押し付けられた状態とされている。回転体７が回転すると、規制片１４の先端部は、その周面に接触しながら移動することとなる。一方、当接部７５は、図９及び図１０に示すように、回転体７が矢印Ａ方向に回転する場合に規制片１４の先端部と当接することなく、回転体７が矢印Ｂ方向に回転する場合に規制片１４の先端部と当接する形状を有している。特に、当接部７５は、図１０に示すように、１８０度ずらして配置された当接部７５ａと当接部７５ｂとを有している。
【００３８】
このような構成を有する当接部７５と当接することで、規制片１４は、回転体７の矢印Ａ方向の回転を許容する一方、矢印Ｂ方向の回転を規制する。本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、詳細について後述するように、１回の発電操作において、回転体７が１８０度回転するように構成されている。回転体７が１８０度回転し終わった状態において、当接部７５は、回転体７の上方側の位置に配置され、規制片１４の先端部と当接するように構成されている。このため、規制片１４は、１８０度回転する毎に回転体７の逆回転を規制することが可能となっている。
【００３９】
次に、上記構成を有する圧電発電ユニット１において、発電動作が行われる場合の状態について説明する。図１１〜図１９は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１において、発電動作が行われる場合の状態について説明するための図である。なお、図１１〜図１９においては、説明の便宜上、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１のカバー３、板ばね４１〜４４及びホルダ５を省略している。
【００４０】
図１１、図１２及び図１３は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１において、発電動作が行われる前の状態について示す斜視図、上面図及び側断面図である。また、図１４、図１５及び図１６は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１において、発電動作が行われる途中の状態について示す斜視図、上面図及び側断面図である。さらに、図１７、図１８及び図１９は、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１において、発電動作が行われた後の状態について示す斜視図、上面図及び側断面図である。なお、図１３、図１６及び図１９においては、それぞれ図１２、図１５及び図１８に示す１点鎖線に沿った断面を示している。
【００４１】
図１１〜図１３に示すように、発電動作が行われる前の状態においては、ケース２の内部において、スライド部材１３及び操作体１５が後方側の端部寄りの位置に配置されている。このように後方側の端部寄りの位置に配置される場合、スライド部材１３のスリット１３ｅの前方側端部と、操作体１５の開口部１５ｃの前方側端部とが重なった状態であり、その下方にケース２の開口部２ｈが配置されている。このとき、レバー部材１６は、開口部１５ｃ内で右方側に付勢されており、その軸部１６ａがスリット１３ｅの前方側端部の屈曲部に入り込んだ状態となっている（図１１参照）。このように軸部１６ａがスリット１３ｅの屈曲部に入り込むことで、スライド部材１３の前方側への移動が規制された状態となっている。スライド部材１３のラック１３ａは、アイドラギア１１の下方に配置された状態で停止した状態となっている。また、このとき、スライド部材１３の突起部１３ｊは、ラチェット９から離間した位置で停止した状態となっている（図１２参照）。
【００４２】
図１１〜図１３に示す状態から発電動作を行う場合には、圧電発電ユニット１の背面に配置された突出片１５ａを前方側に移動させる。突出片１５ａを前方側に移動させると、これに伴って操作体１５がコイルばね１８の付勢力に抗して前方側に移動する。このとき、図１４及び図１５に示すように、レバー部材１６は、操作体１５の開口部１５ｃ内で図１１〜図１３に示す状態を維持している。このため、スライド部材１３は、図１６に示すように、前方側への移動が規制された状態となっている。このようにスライド部材１３の前方側への移動が規制された状態で操作体１５が前方側に移動することで、コイルばね１８にはスライド部材１３を前方側に引っ張る力が蓄積されている。
【００４３】
開口部１５ｃの当接部１５ｄにレバー部材１６の軸部１６ａが当接する位置まで操作体１５が移動すると、図１７及び図１８に示すように、当接部１５ｄの傾斜面により軸部１６ａが左方側に案内される。これに伴い、軸部１６ａは、スライド部材１３のスリット１３ｅの屈曲部から左方側に押し出される。すると、スライド部材１３の前方側への移動の規制が解放され、図１９に示すように、スライド部材１３がコイルばね１８の付勢力に応じて前方側に移動する。このスライド部材１３の移動に伴って、ラック１３ａがアイドラギア１１を図１９に示す矢印Ａ方向に回転させる。これにより、アイドラギア１１に噛合するドラムギア８が図１９に示す矢印Ｂ方向に回転し、これに伴ってラチェット９を介して回転体７も同一方向に回転する。このとき、スライド部材１３が前方側に移動した際、スライド部材１３の突起部１３ｊがラチェット９の突起部９ｃに当接する。これにより、ラチェット９の回転が規制され、これに伴って回転体７の回転も規制される。
【００４４】
この際、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、回転体７が１８０度回転するようにラック１３ａ、アイドラギア１１、ドラムギア８及びラチェット９が設計されている。このため、スライド部材１３の前方側への移動に伴って回転体７が１８０度回転する。そして、この１８０度回転する際に、回転体７の周面に設けられた突起７１〜７４が順次、板ばね４１〜４４に接触し、圧電素子６１〜６４を振動させる。この振動に伴って圧電素子６１〜６４において発電が行われる。圧電素子６１〜６４で発電された電圧は、不図示の加算回路等により加算され、圧電発電ユニット１を搭載する装置本体に供給されることとなる。
【００４５】
このように本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、表面に圧電素子６１〜６４が設けられた４枚の板ばね４１〜４４を突起７１〜７４が弾接する位置に配置する一方、回転体７の回転に応じて突起７１〜７４により４枚の板ばね４１〜４４に順次振動を付与することから、それぞれの板ばね４１〜４４に振動を付与する際に大きな力を必要とすることなく、４枚の板ばね４１〜４４に設けられた圧電素子６１〜６４における合算した発電量を得ることができるので、小さな力で所望の発電量を得ることが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、回転体７に回転力を付与するスライド部材１３と、スライド部材１３をスライドさせるための操作を受け付ける操作体１５と、操作体１５の位置に応じてスライド部材１３をスライドさせる付勢力を付与するコイルばね１８と、操作体１５が所定位置に到達するまでスライド部材１３の移動を規制してコイルばね１８の付勢力を蓄積する一方、所定位置に到達した時にコイルばね１８の付勢力を解放してスライド部材１３を移動させる移動規制構造とを備えている。これにより、操作体１５の位置に応じて確実に回転体７を回転させることが可能となる。特に、スライド部材１３の移動速度は、コイルばね１８の付勢力のみによって決まるため、操作体１５の移動速度に関係なく回転体７の回転速度を一定に維持することが可能となる。
【００４７】
特に、本実施の形態に係る圧電発電ユニット１においては、上記移動規制構造を、スライド部材１３に形成された開口部としてのスリット１３ｅと、操作体１５に形成された開口部１５ｃと、これらのスリット１３ｅ及び開口部１５ｃに挿通される軸部１６ａを有する移動規制部材としてのレバー部材１６とから構成し、これらのスリット１３ｅ及び開口部１５ｃを、操作体１５が所定位置に到達するまでスライド部材１３の移動を規制する一方、所定位置に到達した時にスライド部材１３の移動を許容する形状としている。これにより、スライド部材１３及び操作体１５に形成されたスリット１３ｅ及び開口部１５ｃと、これらのスリット１３ｅ及び開口部１５ｃに挿通される軸部１６ａを有するレバー部材１６という簡単な構成でスライド部材１３の移動の規制及び許容を実現することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４９】
例えば、上記実施の形態においては、４枚の板ばね４１〜４４を並列に並べて配置し、これに振動を付与する突起７１〜７４を回転体７の周面に階段状に設ける場合について説明しているが、４枚の板ばね４１〜４４を階段状に設け、突起７１〜７４を回転体７の周面に一列に並べてもよい。また、板ばねや突起の数量についてもこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電発電ユニットの外観斜視図である。
【図２】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットの内部構成を説明するための斜視図である。
【図３】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットの内部構成を説明するための上面図である。
【図４】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットの内部構成を説明するための側断面図である。
【図５】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットが有するドラムギア及びラチェットの構成を説明するための図である。
【図６】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットが有するドラムギア及びラチェットの構成を説明するための図である。
【図７】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットの分解斜視図である。
【図８】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットの背面の構成を説明するための斜視図である。
【図９】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットが有する回転体の当接部と規制片との当接状態を説明するための斜視図である。
【図１０】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットが有する回転体の当接部と規制片との当接状態を説明するための側面図である。
【図１１】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われる前の状態について示す斜視図である。
【図１２】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われる前の状態について示す上面図である。
【図１３】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われる前の状態について示す側断面図である。
【図１４】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われる途中の状態について示す斜視図である。
【図１５】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われる途中の状態について示す上面図である。
【図１６】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われる途中の状態について示す側断面図である。
【図１７】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われた後の状態について示す斜視図である。
【図１８】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われた後の状態について示す上面図である。
【図１９】上記実施の形態に係る圧電発電ユニットにおいて、発電動作が行われた後の状態について示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  圧電発電ユニット
２  ケース
２ｄ〜２ｇ  スリット
２ｈ  開口部
２ｉ  係止部
３  カバー
４１〜４４  板ばね
５  ホルダ
６１〜６４  圧電素子
７  回転体
７１〜７４  突起
７５  当接部
８  ドラムギア
８ａ  係合部
８ｂ  傾斜部
９  ラチェット
９ａ  係合部
９ｂ  傾斜部
９ｃ  突起部
１０  トーションばね
１１  アイドラギア
１２  軸
１３  スライド部材
１３ａ  ラック
１３ｂ〜１３ｅ  スリット
１３ｆ  切り欠き部
１３ｇ  係止部
１３ｈ  貫通孔
１３ｉ  係止部
１３ｊ  突起部
１４  規制片
１５  操作体
１５ａ  突出片
１５ｂ  貫通孔
１５ｃ  開口部
１５ｄ  当接部
１５ｅ  スリット
１５ｆ  係止部
１６  レバー部材
１６ａ  軸部
１７、１８  コイルばね
１９、２０  取付部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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