JP2006136185A - Spiral spring generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spiral spring generator achieving a mechanism which has a compact size, gives a moderate shock by which a piezoelectric element is not damaged, continuously starts mechanical energy and generates power. <P>SOLUTION: The mechanism is provided with a means inhibiting the rotation of a spiral spring, an excitation means exciting an oscillation member by using the torque of the spiral spring, a power generation means changing the mechanical energy of the excited oscillation member into electric energy and a storing means storing the generated electricity. A moderate shock by which the piezoelectric element is not damaged is applied, mechanical energy is continuously actuated and power is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はゼンマイを利用して発電するゼンマイ発電装置と、その電気を利用した発熱装置、発光装置、発音装置、可動装置に関するものである。  The present invention relates to a mainspring power generation device that generates power using a mainspring, and a heat generating device, a light emitting device, a sound generation device, and a movable device using the electricity.

従来、自己発電する手段として、ゼーベック効果、光電効果、マイクロ波を利用したものがあるが、特別な機構、装置が必要になる。
簡便な方法として、機械エネルギーを電気エネルギーに変える圧電素子を利用する方法がある。
Conventionally, as means for self-power generation, there are those utilizing the Seebeck effect, photoelectric effect, and microwave, but a special mechanism and device are required.
As a simple method, there is a method using a piezoelectric element that changes mechanical energy into electric energy.

しかしながら、機械エネルギーを起こす機構に課題があった。
たとえば、コンパクトサイズでは起電力が弱い。
大きな起電力を得るために大掛かりな装置となる。
また、起電するために圧電素子を打撃し振動させるが、起電力を多くするために打撃力を強くすると、圧電素子が破損する。
However, there is a problem with the mechanism that generates mechanical energy.
For example, in the compact size, the electromotive force is weak.
It becomes a large-scale device to obtain a large electromotive force.
Further, the piezoelectric element is struck and vibrated in order to generate electricity, but if the impact force is increased to increase the electromotive force, the piezoelectric element is damaged.

起電した電力量は数ボルトから十数ボルト程度であるため、蓄電して使用する。
蓄電した電力は、使用されると消費されるため、電力供給を持続する必要があるが、連続して機械エネルギーを起こす機構が難しいために実現がなされてない。
Since the amount of electricity generated is about several volts to several tens of volts, it is stored and used.
Since the stored electric power is consumed when it is used, it is necessary to maintain the power supply. However, since the mechanism that continuously generates mechanical energy is difficult, it has not been realized.

この発明の目的は、コンパクトサイズで、圧電素子が破損しない様な適度な打撃を与え、機械エネルギーを連続して起し、発電する機構を可能としようとするものである。  An object of the present invention is to enable a mechanism for generating electric power by generating mechanical energy continuously by giving an appropriate impact such that a piezoelectric element is not damaged in a compact size.

本発明に係わるゼンマイ発電装置は請求項1に記載の様に、ゼンマイの回転を阻止する手段、ゼンマイを利用しての加振手段と、機械エネルギーから電気エネルギーに変換する発電手段と、起きた電気を蓄電する蓄電手段からなる。
通常時はゼンマイの回転を阻止する手段によりゼンマイは静止しているが、釦等により解放されるとゼンマイの回転力により電気を起こす。
The mainspring power generator according to the present invention, as described in claim 1, occurred with means for preventing the mainspring from rotating, vibration means using the mainspring, and power generation means for converting mechanical energy into electrical energy. It comprises power storage means for storing electricity.
Normally, the mainspring is stopped by means for preventing the mainspring from rotating, but when it is released by a button or the like, electricity is generated by the rotational force of the mainspring.

請求項2では、回転、変位エネルギーにより機械的振動を作動する加振手段の構成であり、ゼンマイにより可動部分が可動し、可動部分の可動により打撃部で振動部材を打撃して捩動部材を励震させる。また、調整機構によりゼンマイの回転を調整し打撃時間を長くする。  According to a second aspect of the present invention, there is provided a structure of a vibration means that operates mechanical vibrations by rotation and displacement energy. Excited. Further, the adjusting mechanism adjusts the rotation of the mainspring to lengthen the impact time.

請求項3では、機械的振動を電気エネルギーに変換する発電手段である。
発電手段としての素子は、打撃、振動にて起電する圧電素子または磁歪素子である。
According to a third aspect of the present invention, the power generation means converts mechanical vibration into electric energy.
The element as the power generation means is a piezoelectric element or a magnetostrictive element that generates electricity by impact or vibration.

請求項4では、ゼンマイ発電装置の電気を利用した発熱装置に関するものである。
ゼンマイ発電装置の蓄電手段により蓄電された電気を発熱手段に通電し発熱する。
The fourth aspect of the present invention relates to a heat generating device using the electricity of the mainspring power generator.
The electricity stored by the power storage means of the mainspring power generator is supplied to the heat generating means to generate heat.

請求項5では、ゼンマイ発電装置の電気を利用した発光装置に関するものである。
ゼンマイ発電装置の蓄電手段により蓄電された電気を発光手段に通電し発光する。
According to a fifth aspect of the present invention, the present invention relates to a light emitting device using electricity of the mainspring power generator.
Electricity stored by the power storage means of the mainspring power generator is supplied to the light emitting means to emit light.

請求項6では、ゼンマイ発電装置の電気を利用した発音装置に関するものである。
ゼンマイ発電装置の蓄電手段により蓄電された電気を発音手段に通電し発音する。
The sixth aspect of the present invention relates to a sound producing device using electricity of the mainspring power generator.
The electricity stored by the power storage means of the mainspring power generator is supplied to the sound generation means for sound generation.

請求項7では、ゼンマイ発電装置の電気を利用した可動装置に関するものである。
ゼンマイ発電装置の蓄電手段により蓄電された電気を可動手段に通電し可動する。
The seventh aspect of the present invention relates to a movable device using electricity of the mainspring power generator.
The electricity stored by the electricity storage means of the mainspring power generator is energized to the movable means to move.

請求項1によれば、ゼンマイ発電装置の効果は、コンパクトサイズでゼンマイによる変位エネルギーを電気エネルギーに変換して起電出来る。
また、釦等を押すことによりゼンマイを解放し任意に電気を利用出来る。
According to the first aspect, the effect of the mainspring power generator can be generated by converting displacement energy due to the mainspring into electric energy in a compact size.
Moreover, the spring can be released by pressing a button or the like, and electricity can be used arbitrarily.

請求項2によれば、ゼンマイを利用して簡単に機械エネルギーを発生させることが出来る。
ゼンマイにより可動部分が回転等を行い、回転により打撃部が容易に振動部材を打撃する。
打撃部の大きさや打撃速度が調整し易い機構であり、振動部材を破壊することが無い。
また、調整機構により打撃時間を長くし持続して電力供給する。
According to claim 2, mechanical energy can be easily generated using the mainspring.
The movable part rotates and the like by the spring, and the striking part easily strikes the vibration member by the rotation.
The mechanism is easy to adjust the size of the hitting part and the hitting speed, and does not destroy the vibration member.
Further, the adjustment mechanism makes the impact time longer and supplies power continuously.

請求項3発電によれば、コンパクトで安価に電気エネルギーを発生させることが出来る。  According to the third aspect of the invention, electric energy can be generated in a compact and inexpensive manner.

請求項4によれば、ゼンマイ発電装置を電池代わりに使用して発熱出来る。
しかもゼンマイ発電装置は半永久的であるので電池交換も不要で経済的である。
According to claim 4, heat can be generated by using the mainspring power generator instead of the battery.
Moreover, since the mainspring power generator is semi-permanent, battery replacement is unnecessary and economical.

求項5によれば、ゼンマイ発電装置を電池代わりに使用して発光出来る。
しかもゼンマイ発電装置は、半永久的であるので電池交換も不要で経済的である。
According to claim 5, light can be emitted using the mainspring power generator instead of the battery.
Moreover, since the mainspring power generation device is semi-permanent, battery replacement is unnecessary and economical.

求項6によれば、ゼンマイ発電装置を電池代わりに使用して発音出来る。
しかもゼンマイ発電装置は半永久的であるので電池交換も不要で経済的である。
According to claim 6, the mainspring power generator can be used instead of the battery for sound generation.
Moreover, since the mainspring power generator is semi-permanent, battery replacement is unnecessary and economical.

求項7によれば、ゼンマイ発電装置を電池代わりに使用して可動出来る。
しかもゼンマイ発電装置は半永久的であるので電池交換も不要で経済的である。
According to Claim 7, the mainspring power generator can be moved instead of the battery.
Moreover, since the mainspring power generator is semi-permanent, battery replacement is unnecessary and economical.

実施の形態1Embodiment 1

図1はゼンマイ発電装置の平面図であり、図2は図1のA−Aセクション図である。
請求項1に記載のゼンマイ(1)があり、ゼンマイの回転を阻止する手段として回転子(7)、ストッパー(8)があり、加振手段として調整機構(2)、回転車(3)、打撃部(4)があり、発電手段の振動部材として圧電素子(5)、および蓄電部(6)を配置している。
ストッパー(8)を上下することで回転子(7)が解放されゼンマイ(1)が起動する。
また、請求項2に記載の様に、調整機構(2)には歯車が組み込まれており、ゼンマイ(1)の回転速度を調整し、調整された回転力で回転車(3)が長時間続けて可動し、可動により打撃部(4)で圧電素子(5)打撃して励振させる。
そして請求項3に記載の様に、圧電素子(5)は励振により起電し、ケーブル(10)を通して蓄電部(6)に蓄電される。
FIG. 1 is a plan view of the mainspring power generator, and FIG. 2 is an AA section view of FIG.
There is a spring (1) according to claim 1, and there are a rotor (7) and a stopper (8) as means for preventing rotation of the spring, and an adjustment mechanism (2), a rotating wheel (3), as vibration means. There is a striking part (4), and a piezoelectric element (5) and a power storage part (6) are arranged as vibration members of the power generation means.
By moving the stopper (8) up and down, the rotor (7) is released and the mainspring (1) is activated.
Further, as described in claim 2, the adjusting mechanism (2) has a built-in gear, and the rotating speed of the mainspring (1) is adjusted so that the rotating wheel (3) can be operated for a long time with the adjusted rotational force. Then, the piezoelectric element (5) is struck and excited by the striking part (4).
As described in claim 3, the piezoelectric element (5) generates electricity by excitation and is stored in the power storage unit (6) through the cable (10).

実施の形態2Embodiment 2

図3は請求項4に記載のゼンマイ発電装置利用の発熱装置としてのゼンマイライターの上部平面図、図4は断面図、図5は下部平面図である。
ゼンマイ発電装置(15)の電力を端子板(14)に通電する。
端子板(14)には発熱コイル(13)が接続されており、通電すると発熱する。
点火スイッチ(17)を押すと前記ゼンマイ発電装置のストッパー(8)が上下し回転子(7)が解放されゼンマイ(1)が起動して通電し、発熱コイル(13)が発熱するので、点火用孔(12)にタバコの先端を入れてタバコに着火する。
なお、ゼンマイが緩んだら、ゼンマイ巻き用ハンドル(9)によりゼンマイを巻き戻す。
FIG. 3 is a top plan view of a mainspring lighter as a heat generating device using the mainspring power generator according to claim 4, FIG. 4 is a sectional view, and FIG. 5 is a bottom plan view.
The power of the mainspring power generator (15) is energized to the terminal plate (14).
A heating coil (13) is connected to the terminal plate (14) and generates heat when energized.
When the ignition switch (17) is pressed, the stopper (8) of the mainspring power generator is moved up and down, the rotor (7) is released, the mainspring (1) is activated and energized, and the heating coil (13) generates heat. Insert the tip of the cigarette into the hole (12) to ignite the cigarette.
When the mainspring is loosened, the mainspring is rewound by the mainspring winding handle (9).

実施の形態3Embodiment 3

図6は請求項5に記載のゼンマイ発電装置利用の発光装置としてのゼンマイ懐中電灯の上部平図、図7は断面図、図8は下部平面図である。
ゼンマイ発電装置(15)の電力を端子(21)に通電する。
端子(21)にはマメでんき(20)が接続されており、通電すると発光する。
点灯スイッチ(23)を押すと前記ゼンマイ発電装置のストッパー(8)が上下し回転子(7)が解放されゼンマイ(1)が起動して通電し、マメでんき(20)が発光し反射ミラー(22)により前方を照らす。
なお、ゼンマイが緩んだら、ゼンマイ巻き用ハンドル(9)によりゼンマイを巻き戻す。
6 is a top plan view of a mainspring flashlight as a light emitting device using the mainspring power generator according to claim 5, FIG. 7 is a cross-sectional view, and FIG. 8 is a bottom plan view.
The power of the mainspring power generator (15) is energized to the terminal (21).
A legume (20) is connected to the terminal (21) and emits light when energized.
When the lighting switch (23) is pressed, the stopper (8) of the mainspring power generator is moved up and down, the rotor (7) is released, the mainspring (1) is activated and energized, the legume (20) emits light and the reflecting mirror ( Illuminate the front according to 22).
When the mainspring is loosened, the mainspring is rewound by the mainspring winding handle (9).

実施の形態4Embodiment 4

図9は請求項6に記載のゼンマイ発電装置利用の発音装置としてのゼンマイ防犯ベルの上部平面図、図10は断面図、図11は下部平面図である。
ゼンマイ発電装置(15)の電力を端子板(14)に通電する。
端子板(14)にはベル(26)が接続されており、通電するとベルが鳴る。
ベルスイッチ(27)を押すと前記ゼンマイ発電装置のストッパー(8)が上下し回転子(7)が解放されゼンマイ(1)が起動して通電し、ベル(26)が鳴り出し音響孔(25)から外部に拡散される。
なお、ゼンマイが緩んだら、ゼンマイ巻き用ハンドル(9)によりゼンマイを巻き戻す。
9 is an upper plan view of a mainspring crime prevention bell as a sound producing device using the mainspring power generator according to claim 6, FIG. 10 is a sectional view, and FIG. 11 is a lower plan view.
The power of the mainspring power generator (15) is energized to the terminal plate (14).
A bell (26) is connected to the terminal board (14), and the bell rings when energized.
When the bell switch (27) is pressed, the stopper (8) of the mainspring power generator is moved up and down, the rotor (7) is released, the mainspring (1) is activated and energized, the bell (26) starts to ring and the acoustic hole (25) From the outside.
When the mainspring is loosened, the mainspring is rewound by the mainspring winding handle (9).

実施の形態5Embodiment 5

図12は請求項7に記載のゼンマイ発電装置利用の可動装置としてのゼンマイ携帯ファンの上部平面図、図13は断面図、図14は下部平面図である。
ゼンマイ発電装置(15)の電力を端子板(14)に通電する。
端子板(14)にはモータ(29)が接続されており、通電すると回転する。
起動スイッチ(31)を押すと前記ゼンマイ発電装置のストッパー(8)が上下し回転子(7)が解放されゼンマイ(1)が起動して通電し、モータ(29)が回転しプロペラ(30)が回る。
なお、ゼンマイが緩んだら、ゼンマイ巻き用ハンドル(9)によりゼンマイを巻き戻す。
12 is a top plan view of a mainspring portable fan as a movable device using the mainspring power generator according to claim 7, FIG. 13 is a sectional view, and FIG. 14 is a bottom plan view.
The power of the mainspring power generator (15) is energized to the terminal plate (14).
A motor (29) is connected to the terminal plate (14) and rotates when energized.
When the start switch (31) is pressed, the stopper (8) of the mainspring power generator is moved up and down, the rotor (7) is released, the mainspring (1) is started and energized, the motor (29) rotates and the propeller (30) Turns around.
When the mainspring is loosened, the mainspring is rewound by the mainspring winding handle (9).

本発明の実施形態1におけるゼンマイ発電装置の平面図  The top view of the mainspring electric power generating apparatus in Embodiment 1 of this invention 図1のA−Aセクション図  AA section diagram of FIG. 本発明の実施形態2に係わるゼンマイライターの上部平面図  Upper plan view of a mainspring writer according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施形態2に係わるゼンマイライターの断面図  Sectional drawing of the mainspring writer concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施形態2に係わるゼンマイライターの下部平面図  Lower plan view of the mainspring writer according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施形態3に係わるゼンマイ懐中電灯の上部平面図  Upper part top view of the mainspring flashlight concerning Embodiment 3 of this invention 本発明の実施形態3に係わるゼンマイ懐中電灯の断面図  Sectional drawing of the mainspring flashlight concerning Embodiment 3 of this invention 本発明の実施形態3に係わるゼンマイ懐中電灯の下部平面図  The lower top view of the mainspring flashlight concerning Embodiment 3 of this invention 本発明の実施形態4に係わるゼンマイ防犯ベルの上部平面図  Upper part top view of the mainspring crime prevention bell concerning Embodiment 4 of this invention 本発明の実施形態4に係わるゼンマイ防犯ベルの断面図  Sectional drawing of the mainspring crime prevention bell concerning Embodiment 4 of this invention 本発明の実施形態4に係わるゼンマイ防犯ベルの下部平面図  The lower top view of the mainspring crime prevention bell concerning Embodiment 4 of this invention 本発明の実施形態5に係わるゼンマイ携帯ファンの上部平面図  Upper part top view of the mainspring portable fan concerning Embodiment 5 of the present invention 本発明の実施形態5に係わるゼンマイ携帯ファンの断面図  Sectional drawing of the mainspring portable fan concerning Embodiment 5 of this invention 本発明の実施形態5に係わるゼンマイ携帯ファンの下部平面図  The lower top view of the mainspring portable fan concerning Embodiment 5 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ゼンマイ
2 調整機構
3 回転車
4 打撃部
5 圧電素子
6 蓄電部
7 回転子
8 ストッパー
9 ゼンマイ巻き用ハンドル
10 ケーブル
11 ゼンマイライター本体
12 点火用孔
13 発熱コイル
14 端子板
15 ゼンマイ発電装置
16 回転軸
17 点火スイッチ
18 ゼンマイ懐中電灯本体
19 窓ガラス
20 マメでんき
21 端子
22 反射ミラー
23 点灯スイッチ
24 防犯ベル本体
25 音響孔
26 ベル
27 ベルスイッチ
28 ゼンマイ携帯ファン本体
29 モータ
30 プロペラ
31 起動スィッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spring 2 Adjusting mechanism 3 Rotating wheel 4 Strike part 5 Piezoelectric element 6 Power storage part 7 Rotor 8 Stopper 9 Winding handle 10 Cable 11 Spring lighter body 12 Ignition hole 13 Heating coil 14 Terminal plate 15 Spring power generator 16 Rotating shaft 17 ignition switch 18 mainspring flashlight body 19 window glass 20 legume 21 terminal 22 reflecting mirror 23 lighting switch 24 crime prevention bell main body 25 sound hole 26 bell 27 bell switch 28 mainspring mobile fan main body 29 motor 30 propeller 31 start switch

Claims (7)

ゼンマイの回転を阻止する手段、ゼンマイの回転力を利用して振動部材を励震させる加振手段と、上記加振された振動部材の機械エネルギーを電気エネルギーに変化させる発電手段と、発電した電気を蓄電する蓄電手段を有することを特徴とするゼンマイ発電装置。  Means for preventing rotation of the mainspring, excitation means for exciting the vibration member using the rotational force of the mainspring, power generation means for converting the mechanical energy of the vibration member thus vibrated into electric energy, and the generated electricity A mainspring power generation device comprising power storage means for storing power. 上記加振手段は、ゼンマイの回転速度を調整する調整部分、可動する可動部分と打撃部を有する打撃部分により構成され、調整部分によりゼンマイの回転を調整し、可動部分により調整された回転力で可動し、可動により打撃部で振動部材を打撃して振動部材が励震されることを特徴とする請求項1に記載のゼンマイ発電装置。  The vibration means is composed of an adjustment portion for adjusting the rotation speed of the mainspring, a movable portion having a movable portion and a striking portion having a striking portion, and adjusting the rotation of the mainspring by the adjustment portion, 2. The mainspring power generator according to claim 1, wherein the mainspring power generator is movable, and the vibration member is excited by striking the vibration member at the striking portion. 上記発電手段は、上記振動部材に固着され、上記振動部材の振動に伴う伸縮により電荷を発生する圧電素子または磁歪素子であることを特徴とする請求項1に記載のゼンマイ発電装置。  2. The mainspring power generator according to claim 1, wherein the power generation means is a piezoelectric element or a magnetostrictive element that is fixed to the vibration member and generates an electric charge by expansion and contraction accompanying vibration of the vibration member. 上記ゼンマイ発電装置の電気を利用し、発熱手段に通電することにより発熱する発熱装置。  A heat generating device that generates heat by energizing the heat generating means using the electricity of the mainspring power generator. 上記ゼンマイ発電装置の電気を利用し、発光手段に通電することにより発光する発光装置。  A light-emitting device that emits light by energizing the light-emitting means using the electricity of the mainspring power generator. 上記ゼンマイ発電装置の電気を利用し、発音手段に通電することにより音を発する発音装置。  A sounding device that emits sound by using electricity of the mainspring power generator and energizing sounding means. 上記ゼンマイ発電装置の電気を利用し、可動手段に通電することにより可動する可動装置。  A movable device that moves by utilizing electricity of the mainspring power generator and energizing the movable means.
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