(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それ自体が移動されることにより生じる運動エネルギーを電気エネルギーに変換するカード型発電機であって、
前記運動エネルギーを受けて機械的なエネルギーに変換する機械エネルギー変換手段と、この機械エネルギー変換手段が変換した機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積手段と、この機械エネルギー蓄積手段から出力される機械エネルギーにより駆動されて電力を発生する発電手段とを備えた発電機構が、カード型に形成されたケースに内蔵されており、
前記機械エネルギー変換手段は、前記運動エネルギーにより揺動運動する揺動錘を備え、
前記機械エネルギー変換手段を回動自在に支持するとともに、前記運動エネルギーが前記機械エネルギー変換手段に作用する力の方向と、前記揺動錘の揺動方向とが一致するように、前記機械エネルギー変換手段を回動させる姿勢変更手段が設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２】
請求項１に記載のカード型発電機において、前記揺動錘の揺動により変形する弾性体が設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載のカード型発電機において、前記機械エネルギー蓄積手段は、前記機械エネルギーを受けて変形するとともに、その変形により前記機械エネルギーを蓄積する弾性体であることを特徴とするカード型発電機。
【請求項４】
請求項３に記載のカード型発電機において、前記弾性体がゼンマイであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のカード型発電機において、前記機械エネルギー蓄積手段が複数設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のカード型発電機において、前記発電手段が二つ設けられ、一方の発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段と係合し、他方の発電手段は、前記機械エネルギー変換手段の機械エネルギーを伝達する伝達手段と係合し、前記機械エネルギー変換手段との係合先を、前記機械エネルギー蓄積手段および前記伝達手段の一方から他方へ切り替える切換手段が設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のカード型発電機において、前記発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、相対的に移動するコイルと磁性体とを備えたものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項８】
請求項７に記載のカード型発電機において、前記発電手段には、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーを受けて回転するとともに、前記磁性体としての永久磁石から形成されたロータが設けられ、このロータの近傍に、当該ロータの回転により誘導起電圧を発生する前記コイルが設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項９】
請求項８に記載のカード型発電機において、前記ロータは、二極に着磁されていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のカード型発電機において、前記コイルが複数設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のカード型発電機において、前記発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、機械的変位が与えられる圧電素子を備えたものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１２】
請求項１１に記載のカード型発電機において、前記発電手段には、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーを衝撃力に変換し、この衝撃力を前記圧電素子に与える衝撃力発生手段が設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のカード型発電機において、熱エネルギーを受けて機械エネルギーに変換するとともに、変換した機械エネルギーを前記機械エネルギー蓄積手段に与える補助機械エネルギー変換手段を備えていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１４】
請求項１３に記載のカード型発電機において、前記補助機械エネルギー変換手段は、温度変化により体積が変化する物質により、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１５】
請求項１３に記載のカード型発電機において、前記補助機械エネルギー変換手段は、温度変化により形状が変化する形状記憶部材により、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のカード型発電機において、前記発電機構が複数設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載のカード型発電機において、手動により操作されて前記機械エネルギー蓄積手段を駆動する手動駆動手段を備えていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１８】
請求項１７に記載のカード型発電機において、前記手動駆動手段は、手動操作により前記機械エネルギー蓄積手段に回転駆動力を与えるものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載のカード型発電機において、前記手動駆動手段は、手動操作により被押圧部材に加わる直線運動力を、ラックおよびピニオンで回転駆動力に変換するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１９のいずれかに記載のカード型発電機において、熱エネルギーを電力に変換する補助熱発電機構を備えていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２１】
請求項２０に記載のカード型発電機において、前記補助熱発電機構は、ゼーベック効果を利用した熱電素子を備えたものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２２】
請求項１ないし請求項２１のいずれかに記載のカード型発電機において、光エネルギーを電力に変換する補助光発電機構を備えていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２３】
請求項２２に記載のカード型発電機において、前記補助光発電機構は、太陽電池を備えたものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２４】
請求項１ないし請求項２３のいずれかに記載のカード型発電機において、電力を蓄積する電気エネルギー蓄積手段を備えていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２５】
請求項２４に記載のカード型発電機において、前記電気エネルギー蓄積手段は、二次電池であることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２６】
請求項２４に記載のカード型発電機において、前記電気エネルギー蓄積手段は、複数の電極板を備えたコンデンサであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２７】
請求項１ないし請求項２６のいずれかに記載のカード型発電機において、前記機械エネルギー蓄積手段により駆動される前記発電手段の駆動速度を制御する調速手段が設けられていることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２８】
請求項２７に記載のカード型発電機において、前記発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、相対的に移動するコイルと磁性体とを備えたものであり、前記調速手段は、前記コイルに流れる電流を加減することで駆動速度を調節するとともに、前記発電手段の駆動速度を、所定の発電効率が得られる速度に制御するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項２９】
請求項２７に記載のカード型発電機において、前記発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、相対的に移動するコイルと磁性体とを備えたものであり、前記調速手段は、前記コイルに流れる電流を加減することで駆動速度を調節するとともに、前記発電手段の駆動速度を、負荷の電力需要に応じた速度に制御するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項３０】
請求項２７に記載のカード型発電機において、前記発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、相対的に移動するコイルと磁性体とを備えたものであり、前記調速手段は、前記コイルに流れる電流を加減することで駆動速度を調節するとともに、前記発電手段の駆動速度を、出力される電力が一定となるように制御するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項３１】
請求項２７に記載のカード型発電機において、前記発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、相対的に移動するコイルと磁性体とを備えたものであり、前記調速手段は、前記コイルに流れる電流を加減することで駆動速度を調節するとともに、前記発電手段の駆動速度を一定速度に制御するものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項３２】
請求項２７に記載のカード型発電機において、前記調速手段は、前記発電手段の駆動部分への摩擦抵抗を加減することにより、前記発電手段の駆動速度を一定速度に整えるものであることを特徴とするカード型発電機。
【請求項３３】
請求項１ないし請求項３２のいずれかに記載のカード型発電機を電子機器に用いたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それ自体が移動されることにより生じる運動エネルギーを電気エネルギーに変換するカード型発電機及びそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、情報機器および通信機器等の技術進歩は、めざましく、その小型・軽量化および省エネルギー化により、コンピュータや移動電話等の情報・通信機器は、携帯しても負担にならない寸法・重量のものが実現している。
【０００３】
このような携帯型機器は、使用にあたり商用電力が不要とし、どこででも使用できるようにするために、乾電池等の電池を電源として採用している。
【０００４】
そして、情報・通信機器市場は、今後も発展していくと考えられ、その発展に伴い、電池の消費量も一層増大すると思われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池の消費量が増大すると、電池には、人体に有害な物質が含まれているため、廃棄にあたり様々な問題が発生するので、情報機器および通信機器を使用しても、電池の消費を抑制したいという要望がある。
【０００６】
なお、二次電池を採用すれば、電池の消費をある程度抑制できるが、二次電池は、充放電の繰り返し回数が限られているので、頻繁な使用により、二次電池も消耗するので、単に、二次電池を採用しただけでは、電池の消費を抑制したいという要望に充分対応することはできない。
【０００７】
本発明の目的は、電池の消費量の抑制が充分図れるようになるカード型発電機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、それ自体が移動されることにより生じる運動エネルギーを電気エネルギーに変換するカード型発電機であって、前記運動エネルギーを受けて機械的なエネルギーに変換する機械エネルギー変換手段と、この機械エネルギー変換手段が変換した機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積手段と、この機械エネルギー蓄積手段から出力される機械エネルギーにより駆動されて電力を発生する発電手段とを備えた発電機構が、カード型に形成されたケースに内蔵されており、前記機械エネルギー変換手段は、前記運動エネルギーにより揺動運動する揺動錘を備え、前記機械エネルギー変換手段を回動自在に支持するとともに、前記運動エネルギーが前記機械エネルギー変換手段に作用する力の方向と、前記揺動錘の揺動方向とが一致するように、前記機械エネルギー変換手段を回動させる姿勢変更手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、カード型のケースとしては、クレジットカード等、一般的な長方形に形成されたものの他、三角形、台形、平行四辺形、五角形および六角形等の多角形ならびに円形のものでもよく、厚さとしては、１mmから５mm程度のものが採用でき、要するに、携帯するにあたり、ポケットや鞄等に入れても、嵩張らない形状および寸法を備えたものであればよい。
【００１０】
このような本発明では、カード型に形成されているので、携帯時にかさばらないうえ、利用者が携帯して歩行する等により、発電が行われるので、携帯用の情報機器や通信機器に電力を供給するのに好適である。
このような揺動錘を設ければ、揺動錘を回動自在に支持する支点と、揺動錘の重心との距離を充分確保することで、揺動錘の錘の重量が軽い場合でも、てこの原理により、大きな機械エネルギーを取り出すことが可能となる。
このような姿勢変更手段を設ければ、当初、揺動錘の揺動方向が運動エネルギーの作用方向と一致していなくとも、運動エネルギーの作用方向に揺動錘の揺動方向が一致するように、姿勢変更手段が機械エネルギー変換手段の姿勢を変更するので、カード型ケースの表面に沿った方向に作用する運動エネルギーであれば、いかなる方向の運動エネルギーによっても、揺動錘が揺動するようになり、移動より生じる運動エネルギーの多くが機械エネルギーに変換され、充分な稼働時間が確保され、必要な電力量が発電されるようになる。
【００１１】
また、携帯用の情報機器や通信機器を使用するにあたり、その電力供給に電池を利用する必要がなくなるので、情報・通信機器市場が発展しても、電池の消費量が抑制されるようになり、電池廃棄による様々な問題の発生が抑制される。
【００１２】
そのうえ、カード型発電機は、故障しなければ半永久的に利用できるので、情報機器や通信機器を長時間使用しても、煩わしい電池交換を行う必要がない。
【００１３】
しかも、カード型発電機には、燃料等を消費する機構がまったくないので、情報機器や通信機器をいくら使用しても、電力費がかからない。
【００２７】
また、本発明のカード型発電機では、前記機械エネルギー蓄積手段として、前記機械エネルギーを受けて変形するとともに、その変形により前記機械エネルギーを蓄積する弾性体が採用できる。
【００２８】
このような弾性体に機械エネルギーを蓄積させれば、機械エネルギー変換手段から直接機械エネルギーを受けることが可能となるので、全体の構成が簡単なものとなり、軽量小型化が図れるようになるうえ、気体等の流体を利用して機械エネルギーを蓄積する場合に比べて、温度の影響を受けにくくなる。
【００２９】
ここで、前記弾性体は、ゼンマイであることが望ましい。
【００３０】
このように、ゼンマイに機械エネルギーを蓄積させれば、ゼンマイは、回転力により変形するものであることから、コイル状のばね等、他の形状の弾性体よりも、大きな変位を生じさせることができるので、同じ寸法であれば他の形状の弾性体よりも多くの機械エネルギーの蓄積が可能となるうえ、蓄積された機械エネルギーを取り出すにあたり、ゼンマイの形状や材質を適宜選択することにより、ほぼ一定の大きさの回転力を取り出すことが可能となる。
【００３１】
この際、発電手段としては、回転駆動されるものが一般的なので、回転力を出力するゼンマイを採用することにより、全体の構造が簡単となるうえ、発電手段と機械エネルギー蓄積手段との間に、適宜な数の歯車からなる輪列を設ければ、発電に適した回転数で発電手段を回転駆動させることが可能となる。
【００３２】
また、前記機械エネルギー蓄積手段は、複数設けられていてもよい。
【００３３】
このように機械エネルギー蓄積手段を複数設ければ、蓄積される機械エネルギーの量が増えるうえ、複数の機械エネルギー蓄積手段から同時に出力させれば、単独の機械エネルギー蓄積手段からは取り出せない大きな機械エネルギーの取り出しが可能となるうえ、複数の機械エネルギー蓄積手段に順次出力を行わせれば、単独の機械エネルギー蓄積手段よりも長時間に渡り、機械エネルギーを継続して取り出すことが可能となる。
【００３４】
さらに、本発明のカード型発電機には、前記発電手段が二つ設けられ、一方の発電手段は、前記機械エネルギー蓄積手段と係合し、他方の発電手段は、前記機械エネルギー変換手段の機械エネルギーを伝達する伝達手段と係合し、前記機械エネルギー変換手段との係合先を、前記機械エネルギー蓄積手段および前記伝達手段の一方から他方へ切り替える切換手段が設けられていてもよい。
【００３５】
このようにすれば、機械エネルギー蓄積手段に機械エネルギーが蓄積されていない場合には、機械エネルギー変換手段が変換した機械エネルギーが伝達手段を介して発電手段に到達可能となる。
【００３６】
これにより、運動エネルギーが変換された機械エネルギーは、機械エネルギー蓄積手段に蓄積されず、直ちに発電手段に到達可能となり、運動エネルギーの付与とほぼ同時に発電手段を駆動でき、機械エネルギー蓄積手段に機械エネルギーが蓄積されていないために、発電が行えないという不具合が回避される。
【００３７】
また、本発明のカード型発電機では、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、相対的に移動するコイルと磁性体とを備えた発電手段を採用することができる。
【００３８】
このようなコイルと磁性体とを備えた電磁誘導式の発電手段は、現在、選択可能な発電手段のうち、最も効率がよいので、電磁誘導式の発電手段を採用することにより、カード型のケース内に収納可能な大きさでも、充分な電力が得られるようになる。
【００３９】
ここで、前記発電手段には、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーを受けて回転するとともに、前記磁性体としての永久磁石から形成されたロータを設け、このロータの近傍に、当該ロータの回転により誘導起電圧を発生する前記コイルを設けることができる。
【００４０】
このようにロータ側に永久磁石を設ければ、誘導起電力を生じさせるコイルが固定され、回転部分との電気的な通電が不要となり、これに伴いブラシも不要となるので、ブラシの保守の必要性がなく、また、発電手段を高効率で制御することが可能となる。
【００４１】
この際、前記ロータとしては、二極に着磁されたものが採用できる。
このような二極のロータは、ロータの小型化が容易であるうえ、製造や組立を行うのに容易な形状となるので、発電手段を小型化しても、ロータの製造が容易に行えるうえ、発電手段の組立の簡素化も図れるようになる。
【００４２】
また、前記発電手段には、前記コイルを複数設けることができる。
【００４３】
このように電磁誘導式の発電手段のコイルを多極化すれば、発電手段の発電量が増大するようになる。
【００４４】
しかも、コイルの極数を３の整数倍とすれば、三相交流が得られ、直流電力に変化する整流回路の簡素化が可能となるとともに、発電電力を増やしても、一のコイルに流れる電流を抑えることができるので、ロータに加わる制動力が低減でき、より高速でロータを回転することが可能となり、発電手段を高回転・高出力化しても、高効率化を図ることが可能となる。
【００４５】
また、本発明のカード型発電機では、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーにより、機械的変位が与えられる圧電素子を備えた発電手段も採用することができる。
【００４６】
このような圧電素子を備えたピエゾ式の発電手段は、構造が簡単で堅牢なので、ピエゾ式の発電手段を採用することにより、耐久性のある発電手段が得られるようになるうえ、積層化により出力電圧が高圧となり、ピエゾ式の発電手段の出力を効率よく降圧すれば、薄いカード型のケース内に収納可能な大きさでも、充分な電力が得られるようになる。
【００４７】
ここで、前記発電手段には、前記機械エネルギー蓄積手段からの機械エネルギーを衝撃力に変換し、この衝撃力を前記圧電素子に与える衝撃力発生手段を設けることができる。
【００４８】
このような衝撃力発生手段で衝撃力を圧電素子に与えれば、簡単な構造で圧電素子に大きな変位を与えることができるようになり、この点からも、耐久性のある発電手段が得られるようになる。
【００４９】
さらに、本発明のカード型発電機では、熱エネルギーを受けて機械エネルギーに変換するとともに、変換した機械エネルギーを前記機械エネルギー蓄積手段に与える補助機械エネルギー変換手段を設けることができる。
【００５０】
このような補助機械エネルギー変換手段を設ければ、周囲の温度変化により機械エネルギー蓄積手段に機械エネルギーが蓄積されるので、機械エネルギー蓄積手段に機械エネルギーが蓄積されていない状態で、机の上に長時間放置される等、機械エネルギー変換手段が駆動されない状況が長時間継続した後でも、直ちに発電が行えるようになる。
【００５１】
ここで、前記補助機械エネルギー変換手段としては、温度変化により体積が変化する物質により、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するもの、あるいは、温度変化により形状が変化する形状記憶部材により、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するものが採用できる。
【００５２】
補助機械エネルギー変換手段として、温度変化により体積が変化する物質を備えたもの、特に、温度変化により、液体および固体の一方から他方へ相変化する物質を採用すれば、充分な機械エネルギーが得られるようになるうえ、補助機械エネルギー変換手段の小型化が図れるようになる。
【００５３】
一方、補助機械エネルギー変換手段として、形状記憶合金等の形状記憶部材を備えたものを採用すれば、簡単な構造で機械エネルギーが得られるようになり、補助機械エネルギー変換手段の耐久性が向上するようになる。
【００５４】
また、本発明のカード型発電機では、前記発電機構を複数設けてもよい。
【００５５】
このように発電機構を複数設ければ、複数の発電機構のうちの一つが故障しても、残りの発電機構で発電が行え、そのまま電力の供給が可能となる。
【００５６】
しかも、蓄積される機械エネルギーの量が増えるので、複数の発電機構を同時に駆動すれば、単独の発電機構では出力できない大きな電力が出力可能となるうえ、複数の発電機構を順次駆動すれば、単独の発電機構よりも長時間に渡り、電力を継続して供給することが可能となる。
【００５７】
さらに、本発明のカード型発電機では、手動により操作されて前記機械エネルギー蓄積手段を駆動する手動駆動手段を設けることができる。
【００５８】
このようにすれば、機械エネルギー蓄積手段にまったく機械エネルギーが蓄積されていなくとも、手動操作により、直ちに、機械エネルギーを機械エネルギー蓄積手段に蓄積でき、非常時や遭難事故や急病人発生などの緊急時にも、必要に応じて、電力の供給を速やかに開始させることが可能となる。
【００５９】
ここで、前記手動駆動手段としては、手動操作により前記機械エネルギー蓄積手段に回転駆動力を与えるものが採用できる。
【００６０】
このように機械エネルギー蓄積手段に回転駆動力を与える手動駆動手段を採用すれば、腕時計等のゼンマイ巻き上げ機構等に関する技術が利用可能となり、薄型のカード型ケース内への手動駆動手段の設置が容易に図れるようになる。
【００６１】
この際、前記手動駆動手段としては、手動操作により被押圧部材に加わる直線運動力を、ラックおよびピニオンで回転駆動力に変換するものを採用することが望ましい。
【００６２】
このようにラックおよびピニオンで直線運動力を回転駆動力に変換するようにすれば、押しボタン式の被押圧部材が採用可能となり、被押圧部材が小さくとも、機械エネルギー変換手段に回転駆動力を与えることが可能となるので、カード型ケースの小型化および薄型化をさらに推進させることが可能となる。
【００６３】
また、本発明のカード型発電機では、熱エネルギーを電力に変換する補助熱発電機構、あるいは、光エネルギーを電力に変換する補助光発電機構を設けることができる。
【００６４】
補助熱発電機構を設ければ、使用者の体温と気温との間に生じる温度差等で補助熱発電機構が発電を行うので、静止した状態で情報機器等を長時間使用するような場合、機械エネルギー蓄積手段に蓄積された機械エネルギーが完全に尽きても、電力の供給を継続して行うことが可能となる。
【００６５】
一方、補助光発電機構を設ければ、太陽光線等の光で補助光発電機構が発電を行うので、静止した状態で情報機器等を長時間使用するような場合、明るい場所であれば、機械エネルギー蓄積手段に蓄積された機械エネルギーが完全に尽きても、電力の供給を継続して行うことが可能となる。
【００６６】
ここで、前記補助熱発電機構としては、ゼーベック効果を利用した熱電素子を備えたものが採用できる。
【００６７】
このようなゼーベック効果を利用するにあたり、カード型のケースの表面と裏面との間に温度差が形成される、例えば、当該ケースの表面および裏面の一方を携帯者側に接触させ、他方を外部に露出させ、熱電素子の温接点および冷接点のそれぞれをケースの表面および裏面に配置することにより、体温と気温との温度差でゼーベック効果による発電が行えるようになる。
【００６８】
また、前記補助光発電機構としては、太陽電池を備えたものが採用できる。
このような太陽電池を、カード型のケースの表面に設け、当該ケースの表面を常に外部に露出させれば、屋外の太陽光や室内の照明の光で発電が常時行えるようになる。
【００６９】
さらに、本発明のカード型発電機では、電力を蓄積する電気エネルギー蓄積手段を設けることができる。
【００７０】
このような電気エネルギー蓄積手段を設ければ、蓄積されるエネルギーの総量が増えるうえ、その限界まで機械エネルギー蓄積手段に機械エネルギーが蓄積された状態で、運動エネルギーが付与された場合に、機械エネルギー蓄積手段の機械エネルギーを放出して発電を行い、発電で得られた電力を電気エネルギー蓄積手段に蓄積するとともに、放出分に相当する機械エネルギーを機械エネルギー蓄積手段に蓄積することが可能となり、得られた運動エネルギーが無駄となることがない。
【００７１】
しかも、機械エネルギー蓄積手段から発電手段へ送られる機械エネルギーが安定していない等により、そのままでは、発電手段の電力供給が安定していなくとも、電気エネルギー蓄積手段に電力を一旦蓄積してから、外部へ供給するようにすれば、安定した電力供給が行えるようになる。
【００７２】
ここで、前記電気エネルギー蓄積手段としては、複数の電極板を備えたコンデンサ、あるいは、二次電池を採用することができる。
【００７３】
電気エネルギー蓄積手段としてコンデンサを採用すれば、コンデンサは、軽量かつ小型なので、カード型のケース内に収納するようにしても、ケースを大型化させることがなく、また、充電および放電を何度も繰り返し行っても、劣化することがないので、半永久的に使用することが可能となる。
【００７４】
一方、二次電池を採用すれば、二次電池では、コンデンサほどの耐久性は得られないが、二次電池には、コンデンサとは比較にならないほど多くの電力が蓄積可能となるので、発電機構により得られた電力を少しずつ蓄積することにより、発電機構では、一度に発生できない多量の電力の供給が可能となる。
【００７５】
また、本発明のカード型発電機には、前記機械エネルギー蓄積手段により駆動される前記発電手段の駆動速度を制御する調速手段を設けることが好ましい。
【００７６】
このような調速手段を設ければ、発電手段が電力を供給する負荷が軽負荷の場合でも、発電手段の駆動速度が調速され、例えば、負荷に見合った駆動速度で発電手段の運転が行われ、機械エネルギー蓄積手段に蓄積された機械エネルギーの無駄をなくすことが図れるようになる。
【００７７】
ここで、前記発電手段が相対的に移動するコイルと磁性体とを備えた電磁誘導式のものである場合、前記コイルに流れる電流を加減することで駆動速度を調節する調速手段が利用でき、このような調速手段としては、前記発電手段の駆動速度を、所定の発電効率が得られる速度に制御するもの、前記発電手段の駆動速度を、負荷の電力需要に応じた速度に制御するもの、前記発電手段の駆動速度を、出力される電力が一定となるように制御するもの、および、前記発電手段の駆動速度を一定速度に制御するもののいずれかを採用することができる。
【００７８】
前記発電手段の駆動速度を、所定の発電効率が得られる速度に制御するものを前記調速手段として設ければ、発電手段を駆動するにあたり、例えば、発電手段の発電効率が最も良い駆動速度で、発電手段を運転することができ、付与される運動エネルギーの範囲で、最大限の電力が得られるようになる。
【００７９】
また、前記発電手段の駆動速度を、負荷の電力需要に応じた速度に制御するものを前記調速手段として設ければ、負荷に供給される電力量に過不足がなくなり、負荷の機能を何ら損なうことなく、無駄となるエネルギーの発生が防止されるようになる。
【００８０】
さらに、前記発電手段の駆動速度を、出力される電力が一定となるように制御するものを前記調速手段として設ければ、一定の電力を安定して供給する必要がある負荷に最適な電源を実現でき、当該負荷を安定して運転することが可能となる。
【００８１】
そして、前記発電手段の駆動速度を一定速度に制御するものを前記調速手段として設ければ、負荷需要が変動しても、発電手段の駆動速度が一定速度に保たれるので、発電手段の動作と連動する指針等を設けることにより、当該カード型発電機にタイマーや時計等の計時手段が併設可能となる。
【００８２】
また、前記調速手段としては、前記発電手段の駆動部分への摩擦抵抗を加減することにより、前記発電手段の駆動速度を一定速度に整えるものも採用することができる。
【００８３】
このような機械式の調速手段は、発電機構とは完全に別個に形成できるので、調速手段本体を一つのまとまった調速手段ユニットにすれば、調速手段を備えたもの、および、備えていないものの両方を製造するにあたり、調速手段を備えていないものに、調速手段ユニットを取り付けることで、調速手段を備えたものが容易に製作でき、製造上の便宜が図れるようになる。
【００８４】
さらに、本発明のカード型発電機を電子機器に用いてもよい。
【００８５】
このような電子機器の電源として利用すれば、電池交換や充電作業が不要となるので、本発明に係るカード型発電機を電子回路とともに合成樹脂でモールドすれば、耐久性が高く、使い勝手のよい電子機器が実現される。
【００８６】
また、カード型に形成されているので、携帯に最適な電子機器が実現される。
【００８７】
さらに、外出などの際には、常に携帯した場合、カード型発電機による発電が頻繁に行われ、電子回路に絶えず電力を供給することができるようになるので、電子機器にとって最適な電源が提供されるようになる。
【００８８】
しかも、電池切れによる作動不能状態になることがなく、常に機器の操作を行うことが可能となり、電池交換が不要となり、その使い勝手が向上されるようになる。
【００８９】
したがって、発電所などからの電力供給が停止した場合、災害発生時などの緊急事態にも確実に動作する電子機器が実現される。
【００９０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００９１】
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る通信機器である携帯電話１が示されている。この携帯電話１の裏面には、当該携帯電話１に電力を供給するカード型発電機10が着脱可能に設けられている。
【００９２】
カード型発電機10は、それ自体が移動されることにより生じる運動エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに、変換した電気エネルギーを直流電力として出力する発電機である。
【００９３】
まず、カード型発電機10の全体構成を概略説明すると、カード型発電機10は、図２の如く、運動エネルギーを受けて機械的なエネルギーに変換する機械エネルギー変換手段２と、機械エネルギー変換手段２が変換した機械エネルギーを蓄積する機械エネルギー蓄積手段３と、機械エネルギー蓄積手段３から出力される機械エネルギーにより駆動されて電力を発生する発電手段４と、発電手段４の駆動速度を調節する調速手段５と、電力を蓄積する電気エネルギー蓄積手段６と、手動により操作されて機械エネルギー蓄積手段３を駆動する手動駆動手段７とを、後述するケース８に内蔵したものである。
【００９４】
このうち、機械エネルギー変換手段２、機械エネルギー蓄積手段３および発電手段４が、付与される運動エネルギーで発電を行う発電機構を形成している。
【００９５】
次に、カード型発電機10の各部を具体的に説明する。
【００９６】
ケース８は、図３に示されるように、平面四角形状の薄い板状のもであり、寸法的にはクレジットカードとほぼ同寸法のカード型に形成されている。
【００９７】
機械エネルギー変換手段２は、図４に示されるように、運動エネルギーにより回転運動する回転錘20と、この回転錘20の回転により変形する弾性体である渦巻き状のばね21とを備えたものである。
【００９８】
機械エネルギー蓄積手段３は、内部にゼンマイ31が内蔵された香箱30を備えたものである。
【００９９】
回転錘20は、運動エネルギーを受けると回転を開始し、これにより、運動エネルギーを機械エネルギーに変換するものである。また、回転錘２０は、回転錘外周部の質量やその回転半径を調整して、慣性モーメントを調整できるようになっていることがより好ましい。
【０１００】
回転錘20の回転軸20A には、歯車22が固定されている。この歯車22と、香箱30の角穴車32A との間には、第１クラッチ車23と第２クラッチ車24とが設けられている。
【０１０１】
第１クラッチ車23は、時計回りおよび反時計回りの一方向へのみ回転可能に設けられたカナ車23A を備えている。第２クラッチ車24は、カナ車23A とは反対の一方向へのみ回転可能に設けられたカナ車24A を備えている。これらのカナ車23A, 24Aは、香箱30に内蔵されたゼンマイ31と同軸にある角穴車32A と噛み合っている。
【０１０２】
これらのクラッチ車23，24により、回転錘20が時計回りおよび反時計回りの何れの方向に回転しても、香箱30内のゼンマイ31が巻き上げられ、ゼンマイ31に機械エネルギーが蓄積されるようになっている。
【０１０３】
ばね21は、一端が回転錘20の回転軸20A に固定され、他端がケース８側に固定されたものである。
【０１０４】
このばね21により、回転錘20は、所定の周期で振動運動をするようになっている。より詳細に説明すると、回転錘20は、運動エネルギーを受けると、ばね21に運動エネルギーを与えながら、一方向に回転を開始し、やがて、ばね21の反発力に抗しきれず、反対方向に回転を開始し、時計方向の回転および反時計方向の回転を、所定周期で繰り返すようになっている。
【０１０５】
ここで、ばね21の弾性係数および回転錘20の重量は、回転錘20の振動周期がカード型発電機10に加えられる振動の周波数に対応するように設定されている。これにより、小さな振動でも振動に回転錘20が共振するようになり、小さな振動による小さな運動エネルギーでも、回転錘20が振動し、ゼンマイ31が巻き上げられるようになっている。
【０１０６】
また、ゼンマイ31は、設定したトルク以上になると、それ以上は巻き上がらないようになっている。具体的に説明すると、図2４に示すように、ゼンマイ31の内端は、香箱真33と係合されており、ゼンマイ31の外端には、丸め31Aと曲率部31Bを備えており、香箱30内壁には、ゼンマイ31の丸め31Aと係合する外掛溝30Aが複数備えてある。曲率部31Bは香箱30内壁の曲率よりも小さい曲率で成形されており、常にゼンマイ31が香箱30内壁に向かって負荷が加わるようになっている。
【０１０７】
すなわち、該負荷が設定したトルクであり、このトルク以上になると丸め31Aが外掛溝30Aから離れてゼンマイ31が滑りはじめ、設定したトルク以上に巻き上がらないようになっている。
【０１０８】
このようにすることで、ゼンマイを巻き上げすぎることがなくなり、ゼンマイに加わる負担を低減することができ、耐久性を向上させることができる。
【０１０９】
ここで、設定したトルク以上に巻き上がらないようにする手段として、ゼンマイ31の外端にスリッピングアタッチメントを採用することもできる。具体的には、図２５に示すように、ゼンマイ外端にスリッピングアタッチメント34を溶接し、該スリッピングアタッチメント34は、香箱30内壁の曲率よりも小さい曲率で成形されており、常にゼンマイ31が香箱30内壁に向かって負荷が加わるようにしている。
【０１１０】
また、ここで、図２６に示すようにスリッピングアタッチメント34が別体構造になっていてもよい。この場合、スリッピングアタッチメント34が直接、香箱30内壁に向かって負荷が加わるようになっており、ゼンマイ31は、スリッピングアタッチメント34に備えてある外掛部32Aに引っ掛かるようになっている。
【０１１１】
ゼンマイ31は、いかなる材料でもよいが、耐久性が要求される場合、クロム、コバルト及びニッケルを含む合金を使用することが好ましい。
【０１１２】
図３に戻って、手動駆動手段７は、ケース８から一部が露出するとともに、ケース８に回転自在に設けられた手動操作車70を有するものである。手動操作車70は、中間歯車70A を介して角穴車32A と係合している。手動操作車70を手動で操作ことにより、香箱30内のゼンマイ31が巻き上げられるようになっている。
【０１１３】
発電手段４は、香箱30内のゼンマイ31に蓄えられた機械エネルギーにより、ロータ40が回転駆動されて発電を行うものである。
【０１１４】
すなわち、発電手段４には、磁性体としての永久磁石から形成されたロータ40と、このロータ40の回転により誘導起電圧を発生するコイル41と、ロータ40から生じる磁束をコイル41の中心を導くヨーク42とを備えた交流発電機である。ロータ40は、輪列９を介して香箱30の香箱車32B と係合している。
【０１１５】
輪列９は、ゼンマイ31により香箱車32B が発生する回転力を複数の歯車9A〜9Cで増速するものである。この輪列９により、ゼンマイ31の緩慢な回転力でも、発電手段４が発電可能な速度でロータ40が回転するようになっている。
【０１１６】
調速手段５は、発電手段４の発電効率が良くなるように、ロータ40の回転速度を一定速度に整えるものである。ここで、一定速度としては、発電手段４が最も効率良く発電を行う回転速度である最適回転数が設定されている。
【０１１７】
調速手段５には、発電手段４のコイル41の両端が電気的に接続され、この調速手段５を介して電気エネルギー蓄積手段６に電力が供給されるようになっている。なお、調速手段５と電気エネルギー蓄積手段６と間には、図示しない整流回路が設けられ、発電手段４からの交流電力が直流電力に変換されて電気エネルギー蓄積手段６に送られるようになっている。
【０１１８】
調速手段５には、ロータ40の回転速度を一定速度に整えるために、図示しない回転速度制御回路が設けられている。
【０１１９】
この回転速度制御回路は、発電手段４からの交流電圧に基づいてロータ40の回転速度を検出し、コイル41に流れる電流を調節することにより、ロータ40への制動力を加減するものである。
【０１２０】
すなわち、回転速度制御回路は、半導体等からなるスイッチング素子を備えている。このスイッチング素子は、ＯＮ動作時に、コイル41と電気エネルギー蓄積手段６とを相互に接続し、ＯＦＦ動作時に、コイル41と電気エネルギー蓄積手段６とを遮断するものである。スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作は、発電手段４からの交流電圧の一周期の間に複数回繰り返し行われるようになっている。なお、発電手段４からの交流電圧に基づいてロータ40の回転速度を検出し、コイル41に流れる電流を調節しているが、電気抵抗に限らずインダクタンスや電気容量も含めたインピーダンス値を制御できるものであればよい。
【０１２１】
ここで、回転速度制御回路は、ロータ40の回転速度が最適回転数よりも速い場合には、発電手段４からの交流の一周期における、スイッチング素子のＯＮ状態の時間をＯＦＦ状態の時間に対して増加させ、コイル41に電流が流れる時間を増やすことで、ロータ40への制動力を強くするようになっている。
【０１２２】
逆に、ロータ40の回転速度が最適回転数よりも遅い場合には、スイッチング素子のＯＮ状態の時間をＯＦＦ状態の時間に対して減少させ、コイル41に電流が流れる時間を減らすことで、ロータ40への制動力を弱めるようになっている。
【０１２３】
電気エネルギー蓄積手段６は、任意に充電および放電が可能のとなった二次電池60からなり、発電手段４からの電力供給を補助するものである。
【０１２４】
ここで、負荷である携帯電話１には、発電手段４が発生する電力および電気エネルギー蓄積手段６に蓄積された電力の両方が供給可能となっている。
なお、二次電池60としては、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池等が採用できる。
【０１２５】
以上のような本第１実施形態によれば、次のような効果が得られる。
【０１２６】
すなわち、カード型のケース８の内部に発電機構を内蔵したので、携帯時にかさばらないうえ、利用者が携帯して歩行する等により、発電が行われるようになり、携帯電話１に充分な電力を供給することができ、携帯電話１を使用するにあたり、その便宜を図ることができる。
【０１２７】
また、携帯電話１を使用するにあたり、その電力供給に乾電池などの１次電池が不要となるうえ、二次電池60は、補助的なものであり、頻繁な使用においても、充放電の回数が少なくなるので、情報・通信機器市場が発展しても、乾電池および二次電池を含む電池の消費量を抑制することができ、電池廃棄による様々な問題の発生も抑制できる。
【０１２８】
そのうえ、カード型発電機10は、故障しなければ半永久的に利用できるので、情報機器や通信機器を長時間使用しても、煩わしい電池交換を不要とすることができ、この点からも、携帯電話１を使用するにあたり、その便宜を図ることができる。
【０１２９】
しかも、カード型発電機10には、燃料等を消費する機構がまったくないので、携帯電話１をいくら使用しても、電力費がかからない。
【０１３０】
また、機械エネルギー変換手段２に、運動エネルギーにより回転運動する回転錘20を設け、カード型ケース８の表面に沿った方向に作用する運動エネルギーであれば、いかなる方向の運動エネルギーによっても、回転錘20が回転するようにしたので、移動より生じる運動エネルギーの多くが機械エネルギーに変換されてゼンマイ31に蓄積されるので、充分な稼働時間が確保され、必要な電力量を発電することができる。
【０１３１】
しかも、回転錘20は、水晶振動子を備えた腕時計等に用いられている薄型の発電機にも採用されているので、発電機付の電子時計の技術を利用すれば、カード型発電機10を容易に実現できる。
【０１３２】
さらに、回転錘20の回転により変形するばね21を設け、回転錘20の振動周期が発電機に加えられる振動に応じた振動周期となるように、ばね21の弾性係数と回転錘20の重量とを設定したので、発電機10に加えられる振動に回転錘20が共振するようになり、小さな振動による小さな運動エネルギーでも、回転錘20が振動して機械エネルギーをゼンマイ31に蓄積させることができる。
【０１３３】
また、機械エネルギー蓄積手段３に、機械エネルギーを受けて変形するとともに、その変形により機械エネルギーを蓄積するゼンマイ31を採用し、機械エネルギー変換手段２から直接機械エネルギーを受けるようにしたので、全体の構成が簡単なものとなり、発電機10の軽量小型化を図ることができるうえ、気体等の流体を利用して機械エネルギーを蓄積する場合に比べて、温度の影響を少なくすることができる。
【０１３４】
さらに、機械エネルギー蓄積手段３の弾性体として、回転力による変位を大きく取れるゼンマイ31を採用し、このゼンマイ31に機械エネルギーを蓄積させるようにしたので、同じ寸法であれば、コイルばね等の異なる形状の弾性体よりも多くの機械エネルギーを蓄積できるうえ、蓄積された機械エネルギーを取り出すにあたり、ゼンマイ31の形状や材質を適宜選択することにより、ほぼ一定の大きさの回転力を取り出すことができる。
【０１３５】
また、発電手段４が回転駆動されるものなので、回転力を出力するゼンマイ31を採用することにより、全体の構造が簡単となるうえ、発電手段４と機械エネルギー蓄積手段３との間に、輪列９を設けたので、発電に適した回転数で発電手段４を回転駆動させることができる。
【０１３６】
さらに、発電手段４として、磁性体である永久磁石からなるロータ40とコイル41とを備えた電磁誘導式のものを採用したので、効率よく発電が行えるようになり、カード型のケース８の内部に収納可能な大きさとしても、充分な電力を得ることができる。
【０１３７】
また、機械エネルギー蓄積手段３からの機械エネルギーを受けて回転するとともに、永久磁石からなるロータ40と、このロータ40の回転で誘導起電圧を発生するコイル41とを設け、ロータ40側の永久磁石を回転させるようにしたので、誘導起電力を生じさせるコイル41が固定され、回転部分との電気的な通電が不要となり、これに伴いブラシも不要となるので、ブラシの保守の必要性がなく、カード型発電機10をメンテナンスフリーとできる。
【０１３８】
さらに、手動により操作されて機械エネルギー蓄積手段３を駆動する手動駆動手段７を設けたので、機械エネルギー蓄積手段３にまったく機械エネルギーが蓄積されていなくとも、手動操作により、直ちに、機械エネルギーを機械エネルギー蓄積手段３に蓄積でき、非常時や遭難事故や急病人発生などの緊急時にも、必要に応じて、携帯電話１への電力供給を速やかに開始させることができる。
【０１３９】
また、手動操作により機械エネルギー蓄積手段に回転駆動力を与える手動操作車70を設けたので、カード型ケース８の厚さ寸法の増大を防止できるうえ、腕時計等のゼンマイ巻き上げ機構等に関する技術を利用すれば、薄型のカード型ケース８の内部に手動駆動手段７を容易に設置できる。
【０１４０】
さらに、電力を蓄積する電気エネルギー蓄積手段６を設け、蓄積されるエネルギーの総量が増えるうえ、機械エネルギー蓄積手段３に蓄積された機械エネルギー量が限界となっても、引き続いて運動エネルギーが付与され続けた場合に、機械エネルギー蓄積手段３の機械エネルギーを放出して発電を行い、発電で得られた電力を電気エネルギー蓄積手段６に蓄積するとともに、放出分に相当する機械エネルギーを機械エネルギー蓄積手段３に蓄積することが可能となり、得られた運動エネルギーの無駄をなくすことができる。
【０１４１】
しかも、機械エネルギー蓄積手段３から発電手段４へ送られる機械エネルギーが安定していないために、そのままでは、発電手段４の電力供給が安定しなくとも、電気エネルギー蓄積手段６に電力を一旦蓄積してから、携帯電話１へ供給するようにしたので、携帯電話１に安定した電力供給を行うことができる。
【０１４２】
また、電気エネルギー蓄積手段６として、二次電池60を採用したので、二次電池60に多くの電力が蓄積可能となり、発電機構により得られた電力を少しずつ蓄積することにより、発電機構では、一度に発生できない多量の電力を負荷に供給することができる。
【０１４３】
さらに、機械エネルギー蓄積手段３により駆動される発電手段４のロータ40の回転速度を一定速度に整える調速手段５を設け、発電手段４を駆動するにあたり、発電手段４の発電効率が最も良い回転速度で、ロータ40が回転するようになり、付与される運動エネルギーの範囲で、最大限の電力を得ることができる。
【０１４４】
また、発電手段４のコイル41に流れる電流を調節することで、発電手段４のロータ40の回転速度を一定速度に整える調速手段５を設けたので、機械的な要素を設けることなく、発電手段４の調速が行えるようになり、カード型発電機10全体の大型化を防止できるうえ、電気的にロータ40の調速を行うので、ロータ40の回転速度を調節するにあたり、回転速度を正確に所定の速度となるように調節することができる。
【０１４５】
さらに、使用される場所や時が限られていない携帯電話１に電力を供給するために、カード型発電機10を利用したので、発電所などからの電力供給が停止した場合、災害発生時および遭難事故や急病人発生などの緊急時にも携帯電話１を確実に動作させることができる。
【０１４６】
［第２実施形態］
図５には、本発明の第２実施形態が示されている。本第２実施形態は、前記第１実施形態における回転錘20が設けられた機械エネルギー変換手段２を、揺動錘25が設けられた機械エネルギー変換手段2Aとしたものである。
【０１４７】
すなわち、機械エネルギー変換手段2Aには、一対の揺動錘25A, 25Bを備えたものとなっている。
【０１４８】
揺動錘25の各々は、基端がケース８側に揺動自在に支持されて固定端となった細長いレバー部26を備えたものである。
【０１４９】
このレバー部26は、基端に第１クラッチ車23と係合する歯車部27が設けられるとともに、自由端となる先端に錘28が取り付けられ、かつ、中間部分に一対のコイルスプリング29の一端が固定されたものとなっている。
【０１５０】
一対のコイルスプリング29は、揺動錘25の揺動方向に沿って互いに反対側へ延び、他端がケース８に固定されている。
【０１５１】
ここで、揺動錘25A, 25Bは、互いに揺動方向が直交している。これにより、カード型ケース８の表面に沿った方向に作用する運動エネルギーが加わると、この運動エネルギーの方向にかかわらず、揺動錘25A, 25Bの少なくとも一方が揺動するようになっている。なお、揺動錘は、揺動錘外周部の質量やその回転半径を調整して、共振しやすくなるために慣性モーメントを調整できるようになっていることが好ましい。
【０１５２】
このような本第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果を付加できる。
【０１５３】
すなわち、揺動錘25として細長いレバー部26を備えたものを設け、レバー部26の基端をケース８に回動自在に支持させるとともに、先端に錘28を設けることにより、揺動錘25を回動自在に支持する支点と、揺動錘25の重心との距離を充分確保したので、揺動錘25の錘28の重量が軽い場合でも、てこの原理により、大きな機械エネルギーを取り出すことができる。
【０１５４】
［第３実施形態］
図６および図７には、本発明の第３実施形態が示されている。本第３実施形態は、前記第２実施形態における固定端側が角穴車32A と係合する揺動錘25を、自由端側が角穴車32A と係合する揺動錘25C としたものである。
【０１５５】
すなわち、揺動錘25C は、図６に示されるように、扇型のもので、扇の要の部分がケース８に揺動自在に支持されている。
【０１５６】
揺動錘25C の円弧部分は、厚肉とされ、この部分が錘となっている。また、揺動錘25C の円弧部分の周縁には、歯車部27A が設けられ、この歯車部27A が第１クラッチ車23と係合している。
【０１５７】
揺動錘25C を支持する回転軸20A には、揺動錘25C の揺動により変形するばね21が設けられている。ばね21は、一端が回転軸20A に固定され、他端がケース８側に固定されたものである。
【０１５８】
このような揺動錘25C を有する機械エネルギー変換手段2Bは、一つの香箱30に対して揺動錘25C を複数設けると、揺動錘25C が揺動時に衝突するので、図７に示されるように、一つの揺動錘25C でも方向の異なる運動エネルギーを受けることができるように、ケース８には、姿勢変更手段11が設けられている。なお、揺動錘は、揺動錘外周部の質量やその回転半径を調整して、共振しやすくなるために慣性モーメントを調整できるようになっていることが好ましい。
【０１５９】
姿勢変更手段11は、ケース８に回転自在に設けられた円盤型の回転ステージ11A と、回転ステージ11A の周縁に部分的に設けられた錘11B とを有するものとなっている。
【０１６０】
回転ステージ11A には、揺動錘25Cを有する機械エネルギー変換手段2B、機械エネルギー蓄積手段３、輪列９および発電手段４等からなる発電機構が設置されている。
【０１６１】
ここで、錘11B は、揺動錘25C の揺動方向の延長線上に配置されている。これにより、揺動錘25C の揺動方向と、運動エネルギーの方向とが一致しない場合には、錘11B の作用により、揺動錘25C の揺動方向と運動エネルギーの方向とが一致するまで、回転ステージ11A が回転するようになっている。
【０１６２】
このような本第３実施形態においても、前記第１および第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果を付加できる。
【０１６３】
すなわち、自由端側が角穴車32A と係合する揺動錘25C を設け、運動エネルギーによる揺動量を大きくしたので、ある程度大きな運動エネルギーが付与される場合には、同じ量の運動エネルギーでも、より短時間で香箱30内のゼンマイ31を巻き上げることができる。
【０１６４】
また、付与される運動エネルギーの方向が揺動錘25C の揺動方向と異なる場合、揺動錘25C の姿勢を回転させて、揺動錘25C の揺動方向を運動エネルギーの方向に一致させる姿勢変更手段11を設けたので、カード型ケース８の表面に沿った方向に作用する運動エネルギーが加わると、この運動エネルギーの方向にかかわらず、一つの揺動錘25C でゼンマイ31の巻き上げを行うことができる。
【０１６５】
［第４実施形態］
図８には、本発明の第４実施形態が示されている。本第４実施形態は、前記第１実施形態における電磁誘導式の発電手段４を、圧電素子によるピエゾ式の発電手段4Aとしたものである。
【０１６６】
すなわち、発電手段4Aは、図８に示されるように、シリンダー43内を往復駆動されるハンマー44で圧電素子45に衝撃を与える衝撃力発生手段61により、発電を行うものである。
【０１６７】
この発電手段4Aには、歯車9Dを介して香箱車32B と係合するクランクディスク46と、このクランクディスク46をハンマー44に連結するコネクティングロッド47とが設けられている。これらのクランクディスク46およびコネクティングロッド47により、香箱30内のゼンマイ31が発生する回転駆動力でハンマー44が往復駆動されるようになっている。そして、発電手段4Aからは、パルス状に発生する直流電圧が取り出せるようになっている。
【０１６８】
ここで、ハンマー44の打撃部44A は、コイルスプリング等の弾性体44B を介してハンマー44の基部に取り付けられている。これにより、ハンマー44が圧電素子45を打撃した際に発生する衝撃が香箱30側に伝わらないようになっている。
また、圧電素子45の材質としては、チタン酸バリウム、リン酸二水素カリウム、ロッシェル塩およびジルコンチタン酸鉛を含む強誘電体が採用できる。
【０１６９】
また、電気エネルギー蓄積手段６である二次電池60と発電手段4Aとの間には、発電手段4Aの駆動速度、すなわち、ハンマー44の駆動速度を整える調速回路5Aが設けられている。この調速回路5Aは、発電手段4Aが発生するパルス状の電圧に基づいて、ブレーキ素子5Bを操作してクランクディスク46の回転速度を調節することで、ハンマー44の速度調節を行うものである。
【０１７０】
これらの調速回路5Aおよびブレーキ素子5Bを含んで、発電手段4Aの駆動速度を一定速度に整える調速手段5Cが構成されている。
【０１７１】
ここで、発電手段4Aの駆動速度が高速になると、出力される電力が大きくなるが、機械的損失も大きくなるので、発電手段4Aにも、効率が最大にとなる駆動速度があるので、効率が最大にとなる駆動速度となるように、調速手段5Cが発電手段4Aの駆動速度を制御するようになっている。
【０１７２】
なお、ブレーキ素子5Bは、ジルコンチタン酸鉛等からなる圧電アクチュエーターであり、電圧の印加により、クランクディスク46と接触し、摩擦力でクランクディスク46の回転に制動力を与えるものである。
【０１７３】
このような本第４実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果を付加できる。
【０１７４】
すなわち、圧電素子45を備えたピエゾ式の発電手段4Aを採用し、発電手段4Aの構造が簡単かつ堅牢となり、耐久性のある発電手段4Aを実現できる。
【０１７５】
そのうえ、圧電素子45を構成する強誘電体を積層化すれば、出力電圧が高圧となり、ピエゾ式の発電手段4Aの出力を効率よく降圧することにより、薄いカード型のケース８内に収納可能な大きさでも、充分な電力を得ることができる。
【０１７６】
また、調速手段5Cは、発電手段4Aの出力電圧に基づいて、発電手段4Aの駆動速度を調節するうえ、機械的な制動機構であるブレーキ素子5Bを採用しているので、発電手段4Aを含む発電機構とは完全に別個に形成でき、調速手段5Cを一つのまとまったユニットにすれば、調速手段5Cを備えたもの、および、備えていないものの両方を製造するにあたり、主要部分を共通化でき、調速手段5Cを備えていないものに、調速手段5Cのユニットを取り付けることで、調速手段5C付のものが容易に製作でき、製造上の便宜を図ることができる。
【０１７７】
［第５実施形態］
図９および図１０には、本発明の第５実施形態が示されている。本第５実施形態は、前記第１実施形態における発電機10を、温度変化による熱エネルギーを機械エネルギーに変換する補助機械エネルギー変換手段12が設けられた発電機10A としたものである。
【０１７８】
発電機10A の概略を説明すると、発電機10A には、図９に示されるように、温度変化による熱エネルギーを機械エネルギーに変換し、変換した機械エネルギーを機械エネルギー蓄積手段３に蓄積させる補助機械エネルギー変換手段12が設けられている。
【０１７９】
具体的には、補助機械エネルギー変換手段12は、図１０に示されるように、温度が変化すると、体積が大きく変化する物質であるワックスが充填されたサーモエレメント13を備えたものである。
【０１８０】
ワックスは、温度が変化すると、固体および液体の一方から他方へ相変化し、体積が大きく変化するので、ワックス充填式のサーモエレメント13の採用により、温度変化による熱エネルギーが機械エネルギーに効率よく変換されるようになっている。
【０１８１】
サーモエレメント13には、温度上昇により前進するとともに、温度下降により後退するロッド14A が設けられている。ロッド14A の先端には、両側に鋸歯状の歯を有するラック14B が揺動可能に設けられている。
【０１８２】
また、補助機械エネルギー変換手段12には、歯車15，16を介して角穴車32A と係合する一対の歯車17A, 17Bが設けられている。一対の歯車17A, 17Bは、ラック14B を挟んでその両側に配置されている。歯車17A, 17Bには、ラック14B に応じた歯が設けられている。ラック14B は、歯車17A, 17Bのいずれかの方向へ傾くことにより、歯車17A, 17Bの一方と係合可能となっている。
【０１８３】
ここで、温度上昇によりラック14B が前進すると、ラック14B が歯車17A と係合し、歯車17Aを介して歯車16を回転駆動し、これにより、香箱30内のゼンマイ31を巻き上げるようになっている。
【０１８４】
一方、温度下降によりラック14B が後退すると、ラック14B が歯車17B と係合し、歯車17Bを介して歯車16を、温度上昇時と同じ方向へ回転駆動し、これにより、香箱30内のゼンマイ31を巻き上げるようになっている。
【０１８５】
なお、ワックスとしては、ｎ−パラフィン等のワックスが採用されている。このワックスには、融点の異なるラウリン酸、ステアリン酸、脂肪酸カルシウム、脂肪酸、オイレン酸およびデカン酸等の添加物が適宜混合されている。
【０１８６】
このような本第５実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果を付加できる。
【０１８７】
すなわち、補助機械エネルギー変換手段12を設け、周囲の温度変化により、補助機械エネルギー変換手段12が機械エネルギー蓄積手段３に機械エネルギーを蓄積するようにしたので、例えば、机の上に長時間放置される等、運動エネルギーが得られず、機械エネルギー変換手段２が駆動されない状況が長時間継続しても、発電を行うことができる。
【０１８８】
また、温度変化により体積が大きく変化するワックスで、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するようにしたので、小型でも充分な機械エネルギーが得られるようになり、補助機械エネルギー変換手段12を小型化でき、補助機械エネルギー変換手段12を設けても発電機10A の小型化が損なわれない。
【０１８９】
［第６実施形態］
図１１には、本発明の第６実施形態が示されている。本第６実施形態は、前記第５実施形態におけるサーモエレメント13を、温度変化により形状が変化する形状記憶部材13A としたものである。
【０１９０】
すなわち、形状記憶部材13A は、図１１の如く、形状記憶合金からなる板状の部材である。形状記憶部材13A の一端は、ケース８側に固定され、他端には、ラック14B の基端を揺動自在に支持する支持部14C が設けられている。
【０１９１】
ここで、形状記憶部材13A は、温度上昇により、ラック14B を歯車17A, 17Bに向かって前進させる、温度下降により、ラック14B を歯車17A, 17Bから後退させるようになっている。
【０１９２】
このような本第６実施形態においても、前記第５実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果を付加できる。
【０１９３】
すなわち、形状記憶合金からなる形状記憶部材13A で熱エネルギーを機械エネルギーに変換するようにしたので、補助機械エネルギー変換手段12の構造が簡単なものとなり、補助機械エネルギー変換手段12の耐久性を向上できる。
【０１９４】
［第７実施形態］
図１２および図１３には、本発明の第７実施形態が示されている。本第５実施形態は、前記第１実施形態における発電機10を、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する補助熱発電機構62が設けられた発電機10B としたものである。
【０１９５】
発電機10B の概略を説明すると、発電機10B には、図１２に示されるように、熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、変換した電気エネルギーを電気エネルギー蓄積手段６に蓄積させる補助熱発電機構62が設けられている。
【０１９６】
具体的には、補助熱発電機構62は、図１３に示されるように、ケース８の表面および裏面を貫通する熱電素子モジュール62Aを備えたものである。この熱電素子モジュール62Aは、ゼーベック効果を利用した熱電素子を複数内蔵したものである。
【０１９７】
ここで、カード型発電機10B を負荷とともに、衣服のポケット等に入れると、熱電素子モジュール62Aの一方の面が使用者の体側に配置され、他方の面が外側に配置されるようになっている。これにより、熱電素子モジュール62Aの両面に温度差が形成され、熱エネルギーで発電が行われるようになっている。
【０１９８】
このような本第７実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果を付加できる。
【０１９９】
すなわち、補助熱発電機構62を設け、使用者の体温と気温との間に生じる温度差等を利用して発電を行うので、静止した状態で情報機器等を長時間使用するような場合、機械エネルギー蓄積手段３に蓄積された機械エネルギーが完全に尽きても、電力の供給を継続して行うことができる。
【０２００】
［第８実施形態］
図１４には、本発明の第８実施形態が示されている。本第８実施形態は、前記第７実施形態における熱エネルギーを電力に変換する補助熱発電機構62を、光エネルギーを電力に変換する補助光発電機構63としたものである。
【０２０１】
すなわち、補助光発電機構63は、図１４に示されるように、ケース８の表面に設けられた太陽電池モジュール63A を備えたものである。この太陽電池モジュール63A は、太陽電池であるソーラーセルを複数備えたものであり、太陽光だけでなく、室内の照明の光でも発電が可能となったものである。
【０２０２】
このような本第８実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、光を受けて補助光発電機構63が発電を行うので、静止した状態で長時間使用するような場合、明るい場所であれば、機械エネルギー蓄積手段３に蓄積された機械エネルギーが完全に尽きても、電力の供給を継続して行うことができる。
【０２０３】
［第９実施形態］
図１５および図１６には、本発明の第９実施形態が示されている。本第９実施形態は、前記第１実施形態における、発電手段４の駆動に必ず機械エネルギー蓄積手段３が介在する発電機構を、機械エネルギー変換手段２の機械エネルギーをそのまま発電手段４に伝達できる発電機構としたものである。
【０２０４】
すなわち、発電機10C には、図１５および図１６に示されるように、発電手段４が二つ設けられている。これらの発電手段４のうち、一方の発電手段4Bは、機械エネルギー蓄積手段３と歯車9E, 9Fを介して係合し、他方の発電手段4Cは、機械エネルギー変換手段２の機械エネルギーをそのまま伝達するバイパス手段である輪列9Gと係合している。
【０２０５】
なお、輪列9Gは、三つの歯車9H 〜9J を備えたものとなっている。
【０２０６】
また、発電機10C には、機械エネルギー変換手段２との係合先を、機械エネルギー蓄積手段３である香箱30側および輪列9Gの一方から他方へ切り替える切換手段64と、香箱車32B の回転を制止するために、歯車9Fに係合可能となった規制レバー65とが設けられている。
【０２０７】
このような本第９実施形態では、電力を負荷に供給する必要のない場合には、図１５の如く、規制レバー65が歯車9Fに係合され、香箱車32B の回転を制止し、この状態で、切換手段64が、機械エネルギー変換手段２と機械エネルギー蓄積手段３である香箱30とを係合させ、機械エネルギー変換手段２が香箱30内のゼンマイ31を巻き上げる。
【０２０８】
一方、機械エネルギー蓄積手段３に機械エネルギーがまったく蓄積されていない場合には、図１６の如く、規制レバー65と歯車9Fとの係合が解除され、この状態で、切換手段64が、機械エネルギー変換手段２と発電手段4Cとを係合させ、機械エネルギー変換手段２が変換した機械エネルギーをそのまま利用し、発電手段4Cで発電を行う。
【０２０９】
この際、機械エネルギー蓄積手段３に機械エネルギーが残っていれば、当該機械エネルギーを利用し、発電手段4Bでも発電が行われる。
【０２１０】
このような本第９実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、次のような効果が得られる。
【０２１１】
すなわち、機械エネルギー蓄積手段３に機械エネルギーがまったく蓄積されていない状態、具体的には、香箱30内のゼンマイ31が完全に巻き戻ってしまった状態となり、機械エネルギー蓄積手段３を介在させると、直ちに発電ができない場合でも、機械エネルギー変換手段２が変換した機械エネルギーが輪列9Gによって発電手段4Cまで伝達されるので、機械エネルギー蓄積手段３を介することなく、機械エネルギーが発電手段4Cまで確実に到達するようになり、運動エネルギーの付与とほぼ同時に発電手段4Cを駆動でき、機械エネルギー蓄積手段３に機械エネルギーが蓄積されていないために、発電が行えないという不具合を回避することができる。
【０２１２】
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で、他の構成も含み、以下に示すような変形例などをも含むものである。
【０２１３】
例えば、機械エネルギー蓄積手段３として、前記実施形態で示した渦巻状のゼンマイ31に限らず、例えば図２７に示すように、主ドラム51Aとゼンマイ31を巻き取る従ドラム51Bから構成される定トルクゼンマイ50を採用してもよい。
【０２１４】
このような定トルクゼンマイ50を採用することで、図２８に示すように、機械エネルギー蓄積手段3から出力されるトルクが一定になり、常に一定の機械エネルギーで発電手段4を駆動できる。
【０２１５】
すなわち、発電手段4から一定の電力を安定して負荷に供給できるので、当該負荷に最適な電源を実現でき、安定して運転することが可能となる。
【０２１６】
また、例えば、機械エネルギー蓄積手段から発電手段へ駆動力を伝達する伝達手段としては、複数の歯車からなる輪列に限らず、表面に刃が形成されたタイミングベルト等の細長く延びる部材を環状にしたものを含んだものを採用してもよい。これにより、輪列の歯車同士のバックラッシが除去されるので、機械エネルギーの伝達効率が向上する。また歯車同士の衝突による不快な騒音も抑止される。
【０２１７】
また、発電手段のロータとしては、二極に着磁されたものに限らず、より極数の多いロータでもよいが、二極のロータを採用すれば、ロータの小型化が容易であるうえ、製造や組立を行うのに容易な形状となるので、発電手段を小型化しても、ロータの製造が容易に行えるうえ、発電手段の組立の簡素化を図ることができるという効果が得られる。また、これとは反対に、ロータに着磁される極数が多くなると、ロータ磁心から外部に漏れる磁束は減るので、発電効率を高めることができる。製造コストに対し安きを旨とするならば、少ない極数を選択し、発電効率を重視する場合は多い極数を選択することになる。
【０２１８】
ここで、コイル側も２極のものに限らず、より多いコイルを備えた多極化された発電手段でもよい。
【０２１９】
このように発電手段のコイルを多極化すれば、発電手段の発電量が増大するようになる。
【０２２０】
しかも、例えば、図１７に示されるように、発電手段4Dに設けられるコイル41の数を３の整数倍とすれば、三相交流が得られ、直流電力に変化する整流回路の簡素化が可能となるとともに、発電電力を増やしても、一のコイル41に流れる電流を抑えることができるので、ロータ40に加わる制動力が低減でき、より高速でロータ40を回転することが可能となり、発電手段4Dを高回転・高出力化しても高効率化を図ることができる。
【０２２１】
さらに、例えば、前記実施形態の図１７に示されるように、ロータ40の周りにコイル41、ヨーク42を配置する発電手段4のほかに、図２９に示されるような、回転するロータ40Cの中に、コイル41B、ヨーク42Bを配置することもできる。
【０２２２】
このようにすれば、磁束が通るヨーク42B長さを短くすることができるので、鉄損を減少させることができるので、高効率化を図ることができる。
【０２２３】
さらに、調速手段としては、所定の発電効率が得られる速度となる、すなわち、所定の駆動速度となるように、発電手段の駆動速度を制御するものに限らず、負荷の電力需要に応じた速度となるように、発電手段の駆動速度を制御するもの、出力される電力が一定となるように、発電手段の駆動速度を制御するもの、あるいは、負荷の電力需要や効率とは無関係に発電手段の駆動速度を一定速度に制御するもののいずれかを採用してもよい。
【０２２４】
ここで、負荷の電力需要に応じた速度となるように、発電手段の駆動速度を制御する調速手段を設ければ、負荷に供給される電力量に過不足がなくなり、負荷の機能を何ら損なうことなく、無駄となるエネルギーの発生を防止できる。
【０２２５】
一方、出力される電力が一定となるように、発電手段の駆動速度を制御する調速手段を設ければ、一定の電力を安定して供給する必要がある負荷に最適な電源を実現でき、当該負荷を安定して運転することができる。
【０２２６】
そして、負荷の電力需要や効率とは無関係に、発電手段の駆動速度を一定速度に制御する調速手段を設ければ、負荷需要が変動しても、発電手段の駆動速度が一定速度に保たれるので、発電手段の動作と連動する指針等を設けることにより、当該カード型発電機にタイマーや時計等の計時手段を併設できる。
【０２２７】
また、電磁誘導式の発電手段としては、永久磁石が回転するものに限らず、コイルが回転するものでもよく、さらに、ロータおよびコイルが相対的に回転する回転型のものに限らず、図１８に示されるように、香箱車32B の回転駆動力が歯車9Dを介して伝達されるクランクディスク46と、このクランクディスク46の回転駆動力を直線往復運動に変換するコネクティングロッド47とを備え、これにより、香箱車32B の回転駆動力を動力源とし、コイル41の内部において永久磁石40A を往復駆動させる往復駆動型の発電手段4Eでもよい。
【０２２８】
さらに、圧電素子によるピエゾ式の発電手段としては、圧電素子に衝撃を与えて発電を行うものに限らず、圧電素子に曲げを与えることにより発電を行ってもよい。
【０２２９】
具体的には、図３０に示すように、歯車9Dを介して香箱車32Bと係合するクランクディスク46をスライドシャフト48に連結するコネクティングロッド47とが設けられている。これらのクランクディスク46およびコネクティングロッド47により、香箱30内のゼンマイ31が発生する回転駆動力でスライドシャフト48が往復駆動されるようになっている。
【０２３０】
また、該スライドシャフト48は、往復により圧電素子45Aに曲げを与え、それにより生じる伸縮を利用して発電を行う。
【０２３１】
また、手動駆動手段としては、円盤状の手動操作車の回転操作で香箱車を駆動するものに限らず、図１９に示されるように、ラック71等の棒状部材を直線的に操作して駆動するものでもよい。
【０２３２】
具体的には、手動駆動手段7Aには、押しボタン72の操作で流体を押圧することにより、前後に移動するロッド73が設けられている。ロッド73の先端には、両側に鋸歯状の歯を有する、前述のラック71が揺動可能に設けられている。
【０２３３】
また、手動駆動手段7Aには、歯車74，75を介して角穴車32A と係合する一対のピニオン歯車76A, 76Bが設けられている。一対のピニオン歯車76A, 76Bは、ラック71を挟んでその両側に配置されている。ピニオン歯車76A, 76Bには、ラック71に応じた歯が設けられている。ラック71は、ピニオン歯車76A, 76Bのいずれかの方向へ傾くことで、ピニオン歯車76A, 76Bの一方と係合可能となっている。
【０２３４】
ここで、押しボタン72の操作で流体を押圧すると、ラック71がピニオン歯車76A と係合し、ラック71が前進によりピニオン歯車76A が回転駆動され、香箱30内のゼンマイ31が巻き上げられる。
【０２３５】
一方、押しボタン72から押圧力を解除すると、ラック71が後退し、ピニオン歯車76B が回転駆動されるので、この際にも、香箱30内のゼンマイ31が巻き上げられる。
【０２３６】
このようにしても、前記各実施形態と同様の作用、効果が得られる他、ラック71およびピニオン歯車76A, 76Bで直線運動力を回転駆動力に変換するようにしたので、押しボタン72で香箱30内のゼンマイ31を巻き上げることができ、カード型ケースの小型化および薄型化をさらに推進させることができる。
【０２３７】
さらに、本発明に係るカード型発電機の電力供給先は、電子機器であることが好ましい。
【０２３８】
ここで電子機器である、携帯電話、携帯ラジオ、携帯テレビ、携帯無線機および携帯用緊急無線信号発信器等の無線通信機器、携帯型デジタルレコーダおよび携帯型半導体オーディオ機器等のオーディオ機器、ＩＣカード、メモリ、非接触カード、磁気記録カードおよびマイコン内蔵カード等のカード型記憶媒体、ならびに、携帯型電子辞書および電卓等の比較的小型の演算機器、携帯型パーソナルコンピュータおよび電子手帳を含む携帯型情報端末装置、補聴器、照明装置、オルゴール、センサ付きの計測器などに電力を供給するようにしてもよい。この際、電力供給先の機器がカード型であれば、当該機器と本発明に係るカード型発電機とを一体化してもよい。そしてこれら電子機器のエネルギーの消費レベルは、弱電用であることが好ましい。
【０２３９】
例えば、図２０に示されるように、電磁カプラ80を介して外部からアクセス可能なＲＡＭ等の半導体記憶媒体81を内蔵したＩＣカード82に、発電機構83を設けることにより、カード型発電機10Cが一体化されたＩＣカード82でもよい。
【０２４０】
このようにＩＣカード82の電源として利用すれば、ＩＣカードに揮発性のメモリを設けても、電池交換や充電作業が不要となるので、使い勝手を向上できるうえ、カード型発電機10Cを半導体記憶媒体81等のＩＣとともに合成樹脂でモールドすれば、耐久性が高いＩＣカード82を実現できる。
【０２４１】
また、図２１に示されるように、イヤーレシーバ84を備えるとともに、ラジオ放送を受信するための受信回路85が内蔵されたカード型ラジオ86に、発電機構83を設けることにより、カード型発電機10Cとカード型ラジオ86とを一体化してもよい。なお、イヤーレシーバ84へオーディオ信号を導くコード84A は、アンテナを兼用している。
【０２４２】
このようなカード型ラジオ86の電源として利用すれば、電池交換や充電作業が不要となるので、使い勝手を向上できるうえ、カード型発電機10C を受信回路85とともに合成樹脂でモールドすれば、耐久性が高く、阪神大震災などの自然災害発生時や山岳遭難などの遭難事故や急病人発生などの緊急時にも確実に動作するカード型ラジオ86を実現できる。
【０２４３】
さらに、本発明に係るカード型発電機は、デジタル信号で構成された音楽情報および音声情報を含むオーディオ情報についての記憶および再生を行うための回路が内蔵された携帯型デジタルオーディオ機器である、デジタルソリッドレーコーダ、デジタルボイスメモ機、および、携帯型デジタルオーディオプレーヤー等と一体化してもよい。
【０２４４】
例えば、図２２に示されるように、イヤーレシーバ84を備えるとともに、デジタル信号で構成された音楽コンテンツの記憶および再生を行うための回路87が内蔵された、いわゆる、ＭＰ３プレーヤであるカード型の携帯用デジタルオーディオ機器88に、発電機構83を設けることにより、カード型発電機10Cと携帯用デジタルオーディオ機器88とを一体化してもよい。
【０２４５】
このような回転部等の駆動機構のない携帯用デジタルオーディオ機器88の電源として利用すれば、電池交換や充電作業が不要となるうえ、デジタルオーディオ機器88は、駆動機構がないので、電力消費が少なく、本発明に係るカード型発電機10C を回路87とともに合成樹脂でモールドすれば、耐久性が高く、使い勝手のよく、しかも、携帯に最適なデジタルオーディオ機器88を実現できる。
【０２４６】
また、図２３に示されるように、外部へ救難無線信号を送信する送信回路89が内蔵されたカード型の緊急発信機90に、発電機構83を設けることにより、カード型発電機10Cとカード型の緊急発信機90とを一体化してもよい。
【０２４７】
このように、カード型の緊急発信機90とカード型発電機10C とを合成樹脂でモールドすれば、耐久性が高くなるうえ、電池が不要なことから、遭難事故や急病人発生などの緊急時に確実に作動する、信頼性の高いカード型の緊急発信機90を実現できる。
【０２４８】
さらに、本発明のカード型発電機は、ＩＣカード、非接触メモリーカード、磁気記録カードおよびマイクロコンピュータ内蔵カードと一体化され、所有者に関する情報が記憶されたＩＤカードとなっていてもよい。
【０２４９】
このようなＩＤカードの電源として利用すれば、外出などの際には、ＩＤカードが常に携帯されるので、カード型発電機による発電が頻繁に行われ、ＩＤカードの電子要素に絶えず電力を供給することができるようになるので、ＩＤカードにとって最適な電源を提供することができる。
【０２５０】
あるいは、本願発明のカード型発電機を、携帯型電子辞書および電卓等の比較的小型の演算機器と一体化してもよい。
【０２５１】
また、発電機構としては、機械エネルギー蓄積手段を一つのみ備えたものに限らず、機械エネルギー蓄積手段を複数設けたものでもよい。このように機械エネルギー蓄積手段を複数設ければ、蓄積される機械エネルギーの量が増えるうえ、複数の機械エネルギー蓄積手段から同時に出力させれば、単独の機械エネルギー蓄積手段からは取り出せない大きな機械エネルギーを取り出すことができるうえ、複数の機械エネルギー蓄積手段に順次出力を行わせれば、単独の機械エネルギー蓄積手段よりも長時間に渡り、機械エネルギーを継続して取り出すことができる。
【０２５２】
さらに、カード型発電機としては、発電機構を一つのみ備えたものに限らず、発電機構を複数設けたものでもよい。このように発電機構を複数設ければ、複数の発電機構のうちの一つが故障しても、残りの発電機構で発電が行え、そのまま電力を供給することができる。
【０２５３】
しかも、蓄積される機械エネルギーの量が増えるので、複数の発電機構を同時に駆動すれば、単独の発電機構では出力できない大きな電力を出力できるうえ、複数の発電機構を順次駆動すれば、単独の発電機構よりも長時間に渡り、電力を継続して供給することができる。
【０２５４】
また、電気エネルギー蓄積手段としては、二次電池に限らず、複数の電極板を備えたコンデンサでもよい。コンデンサを採用すれば、コンデンサが軽量かつ小型なので、カード型のケース内に収納するようにしても、ケースを大型化させることがなく、また、充電および放電を何度も繰り返し行っても、劣化することがないので、半永久的に使用することができる。
【０２５５】
さらに、本発明のカード型発電機で、携帯型パーソナルコンピュータおよび電子手帳を含む携帯型情報端末装置に電力を供給してもよい。
【０２５６】
このような携帯型情報端末装置は、使用される場所や時が限られていないので、本発明に係るカード型発電機により電力を受けるようにすれば、発電所などからの電力供給が停止した場合、災害発生時および遭難事故や急病人発生などの緊急時にも携帯型情報端末装置を確実に動作させることができる。
【０２５７】
また、カード型のケースとしては、一般的な長方形に形成されたクレジットカード状のものに限らず、三角形、台形、平行四辺形、五角形および六角形等の多角形ならびに円形等の他の形状でもよく、要するに、携帯するにあたり、背中に背負ったりポケットや鞄等に入れても、嵩張らない形状および寸法を備えたものであればよい。たとえば渦巻状に丸められるものであってもよい。
【０２５８】
さらに、本発明のカード型発電機は、赤外線を含む無線で機器の操作を行う無線操作装置に一体化してもよい。
【０２５９】
ここで、無線操作装置としては、電子錠の開閉操作を無線信号で行う電子鍵、自動車の扉に設けられた錠の開閉操作を行うキーレスエントリー用リモートコントローラー、ガレージの扉を開閉操作させるリモートコントローラー、および、ビデオカメラ等の電子機器のリモートコントローラー等が採用できる。
【０２６０】
このような無線操作装置は、ポケット等に入れて携帯するものが多いので、携帯用の無線操作装置に本発明のカード型発電機を一体化すれば、電池切れによる作動不能状態の発生が回避され、常に機器の操作を行うことが可能となり、特に、電子錠や自動車等のキーレスエントリー用リモートコントローラーに電力供給を行えば、電池交換が不要となり、その使い勝手を向上することができる。
【０２６１】
また、本発明のカード型発電機は、耳の遠い人（難聴者）のために、外界からの音の強さを拡大して聴力を補う補聴器と一体化してもよい。
【０２６２】
そして、カード型発電機を内蔵した電子機器は携帯可能であることがより好ましい。携帯可能な状態とは、手、腕、腰、頭、足、胴体などに巻きつけて使用したり、首から吊り下げて使用したり、背中に背負って使用したり、懐中に入れて使用したり、手に持って搬送できたり、手押しで転がしながら搬送できるものなどである。なお、携帯時の使用対象は、人間に限定されず、ロボットや人間以外の生体に取り付けて使用してもよい。ロボットの場合、可動部の駆動用電源としても使用できるし、電子頭脳を駆動するための電源としても使用できるし、視覚・聴覚・触覚などの各種センサを駆動するための電源としても使用できる。
【０２６３】
また、本発明に係るカード型発電機及びカード型発電機を内蔵した電子機器は、機械や機器などに取り付けて使用してもよい。たとえば、自動車や自転車の車輪に装着してその回転運動によってエネルギーを得てもよいし、船体に取り付けて波の潮力によって発電のためのエネルギーを得てもよい。
【０２６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池がなくとも、携帯型の情報機器や通信機器等を使用でき、電池の消費量の抑制を充分図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】前記第１実施形態の発電機の概略を示すブロック図である。
【図３】前記第１実施形態の発電機を示す一部破断した斜視図である。
【図４】前記第１実施形態の要部を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の要部を示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態の要部を示す平面図である。
【図７】前記第３実施形態の発電機を示す斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態の要部を示す平面図である。
【図９】本発明の第５実施形態の発電機の概略を示すブロック図である。
【図１０】前記第５実施形態の要部を示す平面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の要部を示す平面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態の発電機の概略を示すブロック図である。
【図１３】前記第７実施形態の発電機を示す一部破断した斜視図である。
【図１４】本発明の第８実施形態の発電機を示す一部破断した斜視図である。
【図１５】本発明の第８実施形態の発電機を示す平面図である。
【図１６】図１５の発電機の異なる状態を示す平面図である。
【図１７】本発明の変形例に係る発電手段を示す平面図である。
【図１８】本発明の変形例に係る他の発電手段を示す平面図である。
【図１９】本発明の変形例に係る手動駆動手段を示す平面図である。
【図２０】本発明の変形例のＩＣカードを示す一部破断した斜視図である。
【図２１】本発明の変形例のカード型ラジオを示す一部破断した斜視図である。
【図２２】本発明の変形例のデジタルオーディオ機器を示す一部破断斜視図である。
【図２３】本発明の変形例の緊急発信機を示す一部破断した斜視図である。
【図２４】前記第１実施形態の機械エネルギー蓄積手段を示す斜視図である。
【図２５】前記第1実施形態の機械エネルギー蓄積手段の変形例を示す平面図である。
【図２６】前記第1実施形態の機械エネルギー蓄積手段の変形例を示す平面図である。
【図２７】本発明の変形例に係る他の機械エネルギー蓄積手段を示す斜視図である。
【図２８】本発明の変形例に係る他の機械エネルギー蓄積手段のトルクカーブを示したものである。
【図２９】本発明の変形例に係る他の発電手段を示す平面図である。
【図３０】本発明の変形例に係る他の圧電素子を用いた発電手段を示す平面図である。
【符号の説明】
１  通信機器としての携帯電話
２  機械エネルギー変換手段
３  機械エネルギー蓄積手段
４  発電手段
５，5C  調速手段
６  電気エネルギー蓄積手段
７  手動駆動手段
８  ケース
10  カード型発電機
11  姿勢変更手段
12  補助機械エネルギー変換手段
13A 形状記憶部材
15  バイパス手段としての輪列
20  回転錘
21  回転により変形する弾性体としてのばね
25,25A  揺動錘
29  揺動により変形する弾性体としてのコイルスプリング
31  ゼンマイ
40  磁性体としてのロータ
40A 磁性体としての永久磁石
41  コイル
45  圧電素子
61  衝撃力発生手段
62  補助熱発電機構
62A 熱電素子を複数備えた熱電素子モジュール
63  補助光発電機構
63A 太陽電池を複数備えた太陽電池モジュール
64  切換手段
71  ラック
76A, 76B  ピニオン歯車
82  ＩＣカード
86  カード型ラジオ
88  携帯型デジタルオーディオ機器
90  緊急無線信号発信器としてのカード型緊急発信機
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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