JP2017216770A - 発電装置および電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】磁性材料を用いて発電装置のケースを構成することにより、小型化および生産性の向上が可能な発電装置および該発電装置を用いた電子デバイスを提供する。【解決手段】発電装置１００は、磁性材料で構成されたケース１と、コイル２１を備えるコイル組立体２と、コイル２１と所定の距離だけ離間して設けられたマグネット３１を備えるマグネット組立体３と、マグネット組立体３を、回転可能に保持するマグネット組立体ホルダー４と、マグネット組立体ホルダー４を駆動させ、マグネット組立体３を第１の方向に回転させるための外力を印加するための操作部６と、外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、マグネット組立体３を第２の方向に回転させる弾性部材（コイルバネ）５とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、発電装置および該発電装置を用いた電子デバイスに関し、より具体的には、操作部を介して印加された外力を利用して発電を行う発電装置および該発電装置を用いた電子デバイスに関する。

従来、無線通信を介して照明装置等の電子デバイスをＯＮ／ＯＦＦする無線操作装置（例えば、無線スイッチ）が知られている。無線操作装置を用いた場合、制御される電子機器と操作装置とを分離して配置することができるため、両者を一体化した装置に比べて、電子機器および操作装置の配設位置の自由度が高くなる。このため、電子機器および操作装置の配設位置に制約がある場合等において、無線操作装置は高い利便性を有する。

この無線操作装置の電源として、乾電池やリチウムイオン電池等のバッテリーが一般的に用いられている。しかしながら、バッテリーを無線操作装置の電源として用いた場合、バッテリーの交換や点検等の保守作業が必要となり、無線操作装置の使用性および保守性（メンテナンス性）が低下してしまう。このため、外部から供給されるエネルギー（運動エネルギー、熱エネルギー、振動エネルギー、電気エネルギー等）を利用して発電を行う発電装置を無線操作装置内に設け、使用性および保守性を向上させたバッテリーレス無線スイッチが提案されている。

例えば、特許文献１は、操作者がボタンを押圧することにより印加された外力を利用して発電を行う発電装置を無線操作装置内において用いることを開示している。特許文献１の発電装置は、平板状のマグネットと、平板状のマグネットのＮ極側およびＳ極側の両面上にそれぞれ接着された２枚の平板状のヨークとから構成されるマグネット組立体と、該マグネット組立体の下方に配置されたコイルとを有している。特許文献１の発電装置では、操作者がボタンを押圧することにより印加された外力を利用して、コイル上方にてマグネット組立体を回転させることにより、コイルを貫く磁束密度（磁力線の数）を変化させ、発電を行っている。このような発電装置では、回転するマグネットおよびヨークによって、コイルを貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路が構成されている。

特許文献１の発電装置では、２枚の平板状のヨークの間に平板状のマグネットを設けることによって、マグネット組立体のＮ極およびＳ極をヨークの先端部に位置させている。さらに、マグネット組立体のＮ極およびＳ極であるヨークの先端部をコイルに近接させることにより発電効率の向上を図っている。しかしながら、特許文献１の発電装置のような構成を用いた場合、平板状のマグネットに加えて、２枚の平板状のヨークも回転させる必要があるため、マグネット組立体が大型化してしまう。さらに、マグネット組立体を回転させるための回転機構も大型化してしまうため、結果として、発電装置が大型化してしまう。

また、特許文献１の発電装置では、発電効率を向上させるため、回転するヨークの先端部をコイルに近接させる必要がある。このような回転するヨークの先端部をコイルに衝突しないように近接させるためには、発電装置の生産時において、マグネット組立体のヨークの先端部とコイルとの間の離間距離を厳密に管理する必要がある。そのため、発電装置の生産時の寸法管理が困難となり、発電装置の生産性が低下してしまう。

そのため、特許文献１が開示するような、平板状のマグネットと、平板状のマグネットの両面上にそれぞれ接着された２枚の平板状のヨークとから構成されるマグネット組立体を回転させることにより発電を行う発電機構を用いた場合、発電装置を小型化すること、および該発電装置の生産性を向上させることが困難であった。

特開２０１５−５０８４４号公報

本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、磁性材料を用いて発電装置のケースを構成することにより、小型化および生産性の向上が可能な発電装置および該発電装置を用いた電子デバイスを提供することにある。

このような目的は、以下の（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）磁性材料で構成されたケースと、
前記ケース内に設けられ、コイルを備えるコイル組立体と、
前記コイルと所定の距離だけ離間して設けられたマグネットを備え、前記ケース内に設けられたマグネット組立体と、
前記マグネット組立体を、回転可能に保持するマグネット組立体ホルダーと、
前記マグネット組立体ホルダーを駆動させ、前記マグネット組立体を第１の方向に回転させるための外力を印加するための操作部と、
前記操作部を介して印加された前記外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、前記マグネット組立体ホルダーを駆動させ、前記マグネット組立体を第２の方向に回転させる弾性部材と、を含み、
前記マグネットから発せられ、前記コイルを貫く磁束が流れる磁気回路は、前記ケース、前記コイル組立体、および前記マグネット組立体により構成されており、
前記マグネット組立体ホルダーは、前記弾性部材が解放した前記弾性エネルギーによって駆動されたとき、前記マグネット組立体を前記第２の方向に回転させることにより、前記コイルを貫く前記磁束の密度を変化させ、発電を行うことを特徴とする発電装置。

（２）前記マグネット組立体ホルダーは、前記操作部を介して印加された前記外力によって駆動されたとき、前記マグネット組立体を前記第１の方向に回転させるよう構成されていることを特徴とする上記（１）に記載の発電装置。

（３）前記操作部は、前記外力が印加されたとき、前記マグネット組立体が前記第１の方向に所定の量回転するまで、前記マグネット組立体ホルダーを押圧し、さらに、前記マグネット組立体が前記第１の方向に前記所定の量回転した時、前記マグネット組立体ホルダーに対する押圧を解除するよう構成されている上記（１）または（２）に記載の発電装置。

（４）前記弾性部材は、前記マグネット組立体ホルダーが前記操作部によって押圧されたとき、前記マグネット組立体ホルダーによって圧縮され、前記外力を前記弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記操作部による前記マグネット組立体ホルダーに対する前記押圧が解除されたとき、前記貯蔵された前記弾性エネルギーを解放する上記（３）に記載の発電装置。

（５）前記コイル組立体は、前記コイルの中央空洞部内に挿通された磁性材料から構成される芯部をさらに備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の発電装置。

（６）前記ケースを構成する前記磁性材料は、０．１２ｍＨ／ｍ以上の透磁率を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の発電装置。

（７）上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の発電装置と、
前記発電装置が発電した電力によって駆動される電子回路と、を含むことを特徴とする電子デバイス。

本発明によれば、発電装置のケースが磁性材料によって構成されているため、従来技術と比較して、磁気回路を構成するための部品点数を削減することができる。そのため、発電装置全体を小型化することができる。さらに、本発明によれば、ケースを磁気回路の一部として利用しているため、マグネット組立体と、コイルの中央空洞部内に挿入され、磁気回路を構成する芯部（コア）とを近接させる必要がなくなる。そのため、マグネット組立体とコイル（または、芯部）との間の離間距離の変動に強い構造を実現できる。これにより、発電装置の寸法管理が容易となり、発電装置の生産性を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、磁気回路を構成するための部品としてケースを用いるため、発電装置の部品点数が削減され、発電装置の構造をより簡略化することができる。そのため、発電装置の機械設計が容易となる。

本発明の実施形態に係る発電装置の外観を示す斜視図である。 図１に示す発電装置の分解斜視図である。 図１に示す発電装置が備えるケースの別の視点からの斜視図である。 図１に示す発電装置が備えるコイル組立体の別の視点からの斜視図である。 図１に示す発電装置が備えるコイル組立体の断面図である。 図１に示す発電装置が備えるマグネット組立体の分解斜視図である。 図１に示す発電装置が備えるマグネット組立体の断面図である。 図１に示す発電装置が備えるラック支持体の別の視点からの斜視図である。 図１に示す発電装置が備えるラックの別の視点からの斜視図である。 図９に示すラックが図８に示すラック支持体に支持された状態を示す斜視図である。 図１に示す発電装置が備える蓋部の別の視点からの斜視図である。 図１に示す発電装置が備える押圧部の別の視点からの斜視図である。 図１に示す発電装置が備える板バネの別の視点からの斜視図である。 図１に示す発電装置の内部構造を示す側面図である。 図１に示す発電装置の動作を説明するための断面図である。 図１に示す発電装置におけるマグネット組立体の回転動作を説明するための一部断面図である。 図１に示す発電装置の動作を説明するための断面図である。 図１に示す発電装置の動作を説明するための断面図である。 図１に示す発電装置における磁気回路を説明するための図である。

以下、本発明の発電装置および該発電装置を備えた電子デバイスを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。最初に、図１〜図１４を参照して、本発明の発電装置および該発電装置の各部品について詳述する。

図１は、本発明の実施形態に係る発電装置の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す発電装置の分解斜視図である。図３は、図１に示す発電装置が備えるケースの別の視点からの斜視図である。図４は、図１に示す発電装置が備えるコイル組立体の別の視点からの斜視図である。図５は、図１に示す発電装置が備えるコイル組立体の断面図である。図６は、図１に示す発電装置が備えるマグネット組立体の分解斜視図である。図７は、図１に示す発電装置が備えるマグネット組立体の断面図である。図８は、図１に示す発電装置が備えるラック支持体の別の視点からの斜視図である。図９は、図１に示す発電装置が備えるラックの別の視点からの斜視図である。図１０は、図９に示すラックが図８に示すラック支持体に支持された状態を示す斜視図である。図１１は、図１に示す発電装置が備える蓋部の別の視点からの斜視図である。図１２は、図１に示す発電装置が備える押圧部の別の視点からの斜視図である。図１３は、図１に示す発電装置が備える板バネの別の視点からの斜視図である。図１４は、図１に示す発電装置の内部構造を示す側面図である。

なお、以下の説明では、各図のＺ１方向側を「上」または「上方」と言い、Ｚ２方向側を「下」または「下方」と言う場合がある。

図１および図２に示す本発明の発電装置１００は、大略すると、磁性材料で構成されたケース１と、コイル２１を備えるコイル組立体２と、コイル２１と所定の距離だけ離間して設けられたマグネット３１を備えるマグネット組立体３と、マグネット組立体３を回転可能に保持するマグネット組立体ホルダー４と、マグネット組立体ホルダー４を駆動させるためのコイルバネ（弾性部材）５と、外力を印加するための操作部６とを含んでいる。

図１に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、操作部６の押圧部６１は、ケース１の上側（Ｚ１方向側）の端部から上方に向かって突出している。また、ケース１の下端部からは、外部に設けられた電子回路（図示せず）に電力を供給するための一対の端子２１１が下方に向かって延伸している。

操作者（ユーザーや、発電装置１００に外力を印加するその他のデバイス等）は、ケース１の上側の端部から突出している押圧部６１を下方向（Ｚ２方向）に押圧することにより、発電装置１００に対して外力を印加することができる。発電装置１００に対して外力が印加されると、発電装置１００は、印加された外力を利用して発電を行い、電力を一対の端子２１１に接続された電子回路に供給することができる。

より具体的には、発電装置１００は、操作者により印加された外力を利用して、マグネット組立体３を回転させることにより、コイル２１を貫く磁束の密度を変化させ、発電を行い、電力を一対の端子２１１に接続された電子回路に供給することができる。

以下、発電装置１００の各部品について詳述する。
＜ケース１＞
ケース１は、磁性材料によって構成され、コイル組立体２およびマグネット組立体３と協働して、コイル２１を貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路を構成する。

ケース１を構成する磁性材料は、約０．１２ｍＨ／ｍ以上の透磁率を有していることが好ましい。ケース１を構成する磁性材料の透磁率が上記下限値未満であると、コイル２１を貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路を十分に形成することができず、発電装置１００の発電効率が低下する場合がある。また、ケース１を構成する磁性材料の透磁率の上限値は、約１０Ｈ／ｍであることが好ましい。

このような透磁率を有している磁性材料としては、例えば、フェライト系ステンレス鋼（例えば、ＪＩＳ ＳＵＳ４３０）、マルテンサイト系ステンス鋼（例えば、ＪＩＳ ＳＵＳ４０３）、純鉄（例えば、ＪＩＳ ＳＵＹ）、軟鉄、炭素鋼、電磁鋼（ケイ素鋼）、高速度工具鋼、構造鋼（例えば、ＪＩＳ ＳＳ４００）、パーマロイ、またはこれらの組み合わせを挙げることができ、これらの中でも、優れた強度と耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼を用いてケース１を構成することが特に好ましい。

図３に示すように、ケース１は、有底の円筒状形状を有し、発電装置１００の各部品をその内部に収納する。ケース１は、略円形の平面視形状を有する底板部１１と、底板部１１の周辺部から上方（図２中のＺ１方向）に突出するよう設けられた壁部１２とを有している。

底板部１１の略中央部には、後述するコイル組立体２の凸部２２４（図５参照）を受け入れ、支持するための略円形の貫通孔１１１が形成されている。さらに、底板部１１の端部には、一対の端子２１１を挿通させるための端子用孔１１２が形成されている。また、壁部１２の上端側には、一対の孔部１３が互いに対向するよう形成されている。この一対の孔部１３は、発電装置１００が組み立てられた状態において、蓋部４３の凸部４３９（図１１参照）を受け入れ可能なよう形成されている。

なお、図示の形態において、ケース１は、有底の円筒状形状を有しているが、ケース１の形状は、発電装置１００の各部品をその内部に収納することができれば、これに限られない。例えば、ケース１は、有底の四角筒形状、八角筒形状等の有底の多角筒形状、有底の楕円筒形状、または任意の水平断面形状を有する筒形状を有していてもよい。

また、ケース１の各部品（底板部１１および壁部１２）は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、ケース１は、一体成型により形成されていることが好ましい。

＜コイル組立体２＞
コイル組立体２は、ケース１およびマグネット組立体３と協働して、コイル２１を貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路を構成する。図４および図５に示すように、コイル組立体２は、コイル２１と、コイル２１を保持するコイルホルダー２２とを備えている。

コイルホルダー２２は、磁性材料で構成され、下板部２２１と、上板部２２２と、下板部２２１と上板部２２２とを連結する円柱状の芯部２２３とを備えている。下板部２２１および上板部２２２は、略円形の平面視形状を有しており、同心円状に互いに対向するよう設けられている。

図４および図５に示すように、下板部２２１の直径は、コイル２１および上板部２２２の直径よりも大きい。そのため、下板部２２１を上側（Ｚ１方向側）から見た場合、下板部２２１の周辺部２２１１は、上板部２２２から外側に向かって突出している。発電装置１００が組み立てられた状態において、この下板部２２１の周辺部２２１１上に、コイルバネ５が載置される。したがって、下板部２２１は、コイルバネ５用のバネ載置部としての機能を果たすことができる。

また、下板部２２１の下面の略中央部には、凸部２２４が形成されている。凸部２２４は、略円形の平面視形状を有し、ケース１の底板部１１に形成された貫通孔１１１の直径と略等しい直径を有している。発電装置１００が組み立てられた状態において、凸部２２４がケース１の貫通孔１１１内に挿入され、コイル組立体２が支持される。これにより、発電装置１００が組み立てられた状態において、ケース１内部におけるコイル組立体２の面方向（Ｘ方向およびＹ方向）への揺動が防止される。なお、発電装置１００が組み立てられた状態において、凸部２２４は、カシメ、溶接（レーザー溶接、電気溶接）、接着剤等により、ケース１の貫通孔１１１内で固定される。

また、図４に示すように、下板部２２１の一部は、半径方向に沿って切り欠かれ、切り欠け部２２１２が形成されている。切り欠け部２２１２を介して、コイル２１の一対の端部が、端子２１１としてコイルホルダー２２から下方（Ｚ２方向）に延伸する。

上板部２２２は、下板部２２１の直径よりも小さく、芯部２２３の直径よりも大きい直径を有している。また、上板部２２２の直径は、下板部２２１の周辺部２２１１上に載置されるコイルバネ５の内径よりも小さい。そのため、図１５に示すように、コイルバネ５の中央空洞部内に、上板部２２２、芯部２２３、およびコイル２１が挿通された状態で、コイルバネ５を下板部２２１の周辺部２２１１上に載置することができる。

また、図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、上板部２２２の上面には、マグネット組立体３が載置される。そのため、マグネット組立体３は、上板部２２２と、後述する蓋部４３の円弧状切り欠け部４３４との間で、上下方向（Ｚ方向）に揺動しないよう、回転可能に保持される。

なお、本実施形態では、発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体３が、上板部２２２上に載置されるが、本発明はこれに限られない。例えば、マグネット組立体３は、発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体ホルダー４によって、コイル組立体２の上板部２２２の上方に、コイル組立体２の上板部２２２から所定の距離だけ離間するよう保持されていてもよい。

発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体３がコイル組立体２の上板部２２２上に載置される場合、上板部２２２の上面であって、マグネット組立体３が接触する部分には、潤滑剤の塗布やフッ素樹脂やシリコン樹脂等によるコーティング加工等の摩擦係数を減少させるための滑り加工が施されていてもよい。これにより、上板部２２２の上面であって、マグネット組立体３が接触する部分の摩擦係数が減少するので、マグネット組立体３の回転が、上板部２２２の上面と、マグネット組立体３との間の摩擦によって妨げられることを防止することができる。

芯部２２３は、下板部２２１と上板部２２２とを連結している。芯部２２３は、芯部２２３の下端部が下板部２２１の上面の略中央部に接し、上端部が上板部２２２の下面の略中央部に接するよう設けられている。上述したように、芯部２２３の直径は、下板部２２１および上板部２２２の直径よりも小さい。そのため、芯部２２３の外周面と、下板部２２１の上面と、上板部２２２の下面とによって規定される空間内に、コイル２１を収納することができる。

このような下板部２２１、上板部２２２、および芯部２２３を備えるコイルホルダー２２は、磁性材料で構成されているため、ケース１およびマグネット組立体３と協働して、コイル２１を貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路を構成することができる。コイルホルダー２２を構成する磁性材料として、上述したケース１を構成する磁性材料と同じ磁性材料を用いることができ、特に、高い透磁率を有する純鉄等の鉄系材料を用いることが好ましい。

また、コイルホルダー２２の各部品（下板部２２１、上板部２２２、および芯部２２３）は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、コイルホルダー２２は、一体成型により形成されていることが好ましい。

コイル２１は、コイルホルダー２２の芯部２２３に線材を巻回することにより形成される。また、コイル２１の外径は、コイルホルダー２２の上板部２２２の直径よりも小さい。また、コイル２１の一対の端部は、外部に設けられた電子回路（図示せず）に電力を供給するための一対の端子２１１として、下板部２２１の切り欠け部２２１２を介して下方（Ｚ２方向）に延伸している。この一対の端子２１１は、発電装置１００が組み立てられた状態において、ケース１の底板部１１に設けられた端子用孔１１２を介して、ケース１の外部に延伸する。

コイル２１は、コイルホルダー２２の芯部２２３の周りを囲むように設けられているため、磁気回路内、特に、コイルホルダー２２の芯部２２３内を流れる磁束の密度が変化した時、コイル２１内に電力が発生する。

また、コイル２１の中央空洞部内には、磁性材料により構成されたコイルホルダー２２の芯部２２３が挿通されているため、コイル２１を貫く磁束の密度を高めることができ、発電装置１００の発電効率を向上させることができる。

コイル２１を形成する線材としては、特に限定されないが、例えば、銅製の基線に絶縁被膜を被覆した線材や、銅製の基線に融着機能を付加した絶縁被膜を被覆した線材や、これらの組み合わせを用いることができる。なお、線材の横断面形状は、例えば、三角形、正方形、長方形、六角形のような多角形、円形、楕円形等のいかなる形状であってもよい。

コイル２１の高さ、中央空洞部の断面積（コイル２１の内径）、およびコイル２１を構成する線材の巻き数は、マグネット組立体３から発せられる磁束の密度（磁力線の数）、後述するマグネット組立体３の回転速度等に応じて、コイル２１内に発生する電力が、外部に設けられた電子回路を駆動するための駆動最低電力（例えば、約２００μＪ）以上となるよう適宜設定される。

＜マグネット組立体３＞
マグネット組立体３は、ケース１およびコイル組立体２と協働して、コイル２１を貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路を構成する。図６および図７に示すように、マグネット組立体３は、円柱状のマグネット３１と、第１のマグネット組立体部品３２ａと、第２のマグネット組立体部品３２ｂとを備えている。

マグネット３１は、円柱形状を有しており、上面側にＮ極が位置しており、下面側にＳ極が位置している。したがって、マグネット３１は、その高さ方向（Ｚ方向）に磁化方向（着磁方向）Ｍを有している。

なお、本実施形態では、マグネット３１は、円柱形状を有しているが、マグネット３１のＮ極とＳ極が、マグネット３１の最外殻で高さ方向（Ｚ方向）において互いに対になっていれば、マグネット３１の形状は、これに限られない。例えば、マグネット３１は、四角柱形状、球状等を有していてもよい。

マグネット３１としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石や、それらを粉砕して樹脂材料やゴム材料に混練した複合素材を成形してなる磁石（ボンド磁石）等を用いることができる。これらの中でも、マグネット３１として、強い磁力を有するネオジム磁石や高い耐熱性を有するサマリウムコバルト磁石を用いることが好ましい。

第１のマグネット組立体部品３２ａおよび第２のマグネット組立体部品３２ｂは、弱磁性材料または非磁性材料で構成されており、互いに係合し、マグネット３１をその内部に収納する。第１のマグネット組立体部品３２ａおよび第２のマグネット組立体部品３２ｂの構成材料としては、重量の軽い樹脂材料を用いることが好ましい。

第１のマグネット組立体部品３２ａは、略半球状の全体形状を有しており、略円形の平面視形状を有する板状部３２０と、板状部３２０から半球状に外側に向かって突出する半球状突出部３２１と、半球状突出部３２１の板状部３２０と接している面に対して反対側の面の略中心部上に設けられた歯車（ピニオンギア）３２２と、歯車３２２の半球状突出部３２１と接している面に対して反対側の面の略中心部上に設けられた突出部３２３とを有している。

また、第１のマグネット組立体部品３２ａの板状部３２０の第２のマグネット組立体部品３２ｂと対向する面（板状部３２０の半球状突出部３２１が設けられている面に対して反対側の面）上には、マグネット収納部３２４と、係合凹部３２５と、係合凸部３２６とが形成されている。

マグネット収納部３２４は、板状部３２０に形成された凹部であり、その形状およびサイズ（幅および高さ）は、マグネット３１の形状に応じて適宜設定される。係合凹部３２５は、マグネット収納部３２４の上側に設けられており、略円形の平面視形状を有する。一方、係合凸部３２６は、マグネット収納部３２４の下側に設けられており、略円柱状の全体形状を有している。

第２のマグネット組立体部品３２ｂは、係合凹部３２５および係合凸部３２６の位置が入れ替わっている点を除き、第１のマグネット組立体部品３２ａと同じ構成を有している。

図７に示すように、マグネット３１を第１のマグネット組立体部品３２ａ（または第２のマグネット組立体部品３２ｂ）のマグネット収納部３２４内に収納した状態において、第１のマグネット組立体部品３２ａの係合凹部３２５内に第２のマグネット組立体部品３２ｂの係合凸部３２６を挿入し、第２のマグネット組立体部品３２ｂの係合凹部３２５内に第１のマグネット組立体部品３２ａの係合凸部３２６を挿入することによって、マグネット組立体３が組み立てられる。

また、マグネット組立体３が組み立てられた状態において、第１のマグネット組立体部品３２ａは、接着剤による接着や、熱や超音波等による溶着によって、第２のマグネット組立体部品３２ｂに接合される。

発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体３の一対の歯車３２２は、後述するマグネット組立体ホルダー４のラック４２の係合面４２３（図９参照）と噛み合い係合する。ラック４２の係合面４２３が歯車３２２と係合した状態で、ラック４２が上下方向（Ｚ方向）にスライド移動すると、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向Ｍに対して垂直な軸周りに回転する。

また、図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体３は、コイル組立体２の上板部２２２上に載置され、コイル組立体２の上板部２２２と、蓋部４３の円弧状切り欠け部４３４との間で、上下方向（Ｚ方向）に揺動しないように保持される。マグネット組立体３は、コイル組立体２の上板部２２２上に載置されるため、発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット３１は、コイル２１から所定の距離だけ離間して配置される。

また、マグネット組立体３は、マグネット組立体３が組み立てられた状態において、一対の突出部３２３間の距離が、ケース１の壁部１２の内径と略等しくなるよう構成されている。そのため、図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体３の一対の突出部３２３は、ケース１の壁部１２の内周面と係合し、ケース１内部におけるマグネット組立体３のＸ方向への揺動を防止するとともに、マグネット組立体３の回転軸Ａを規定する。

また、第１のマグネット組立体部品３２ａおよび第２のマグネット組立体部品３２ｂの各部品は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、第１のマグネット組立体部品３２ａおよび第２のマグネット組立体部品３２ｂのそれぞれは、一体成型により形成されていることが好ましい。また、第１のマグネット組立体部品３２ａおよび第２のマグネット組立体部品３２ｂは、マグネット３１を埋め込んだ状態で樹脂材料の成形を行うインサート成形により、一体的に形成されていてもよい。

＜マグネット組立体ホルダー４＞
マグネット組立体ホルダー４は、弱磁性材料または非磁性材料により構成されており、マグネット組立体３を回転可能に保持する。マグネット組立体ホルダー４の構成材料としては、重量の軽い樹脂材料を用いることが好ましい。

図２に示すように、マグネット組立体ホルダー４は、ラック支持体４１と、ラック４２と、蓋部４３とを備えている。

＜＜ラック支持体４１＞＞
図８に示すように、ラック支持体４１は、下板部４１１と、下板部４１１から上方に延伸するよう設けられた一対の壁部４１２と、一対の壁部４１２を連結する連結部４１３とを備えている。

下板部４１１は、円環形状を有し、その中央部には、略円形の平面視形状を有する開口が形成されている。下板部４１１は、ケース１の壁部１２の内径と略等しい外径と、コイルバネ５の内径よりも小さな内径を有している。そのため、図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、下板部４１１の下面は、コイルバネ５の上端と接する。また、図１０に示すように、ラック４２がラック支持体４１によって支持された状態において、下板部４１１は、ラック４２の一対の板状部４２１の下端部を受ける。

一対の壁部４１２は、下板部４１１の外周面および内周面に沿って、上方に延伸するよう形成されている。また、一対の壁部４１２の間には、連結部４１３が設けられており、連結部４１３によって一対の壁部４１２が連結されている。

一対の壁部４１２のそれぞれの上端部４１２１の外側（連結部４１３が設けられている側とは反対側）の一部が切り欠かれており、係合凹部４１２２が形成されている。図１０に示すように、壁部４１２の上端部４１２１は、ラック４２の傾斜係合部４２４（図９参照）の平坦面４２４２と係合し、壁部４１２の係合凹部４１２２は、ラック４２の傾斜係合部４２４の係合凸部４２４３と係合する。

連結部４１３は、一対の壁部４１２の間に設けられ、円弧上の外周面と、平坦な内周面とを有する。連結部４１３は、一対の壁部４１２の高さよりも低い高さを有している。連結部４１３の上側には、スリット４１４が形成されている。スリット４１４の幅は、蓋部４３の板状部４３２（図１１参照）の厚さ（図２中のＸ方向の長さ）と略等しくなるよう設定されている。発電装置１００が組み立てられた状態において、スリット４１４内には、蓋部４３の板状部４３２の一方の端部４３５が挿入され、蓋部４３が支持される。

ラック支持体４１は、個別の部品を接着または接合することによって構成されていてもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、ラック支持体４１は、一体成型により構成されていることが好ましい。

＜＜ラック４２＞＞
図１０に示すように、ラック４２は、ラック支持体４１に支持されたときに、ラック支持体４１と共に略円筒状の全体形状を有する組立体を形成する。図９に示すように、ラック４２は、対向する一対の板状部４２１と、一対の板状部４２１を連結する連結部４２２とを備えている。

一対の板状部４２１のそれぞれは、略円弧状の平面視形状を有しており、連結部４２２が設けられている側とは反対側の面上に形成された係合面４２３と、上端から板状部４２１の円周方向に延伸するよう設けられた傾斜係合部４２４とを備えている。

係合面４２３は、マグネット組立体３の歯車３２２と噛み合い係合可能な凹凸形状（ラック部）を有しており、板状部４２１の高さ方向に沿って形成されている。マグネット組立体３の歯車３２２と、板状部４２１の係合面４２３とが噛み合い係合した状態において、ラック４２が上下方向にスライド移動すると、マグネット組立体３が回転する。係合面４２３の長さ（図２中のＺ方向の長さ）は、ラック４２のスライド移動によって、マグネット組立体３が半回転以上（本実施形態では、略半回転）回転可能となるよう設定されている。

傾斜係合部４２４は、上面側に傾斜面４２４１と、下面側に平坦面４２４２とを有しており、外側から内側に向かってその高さが漸減する。また、平坦面４２４２の外周部には、下方向に向かって突出するよう係合凸部４２４３が形成されている。

図１０に示すように、ラック４２がラック支持体４１に支持された状態において、傾斜係合部４２４の平坦面４２４２は、ラック支持体４１の上端部４１２１と係合し、傾斜係合部４２４の係合凸部４２４３は、ラック支持体４１の係合凹部４１２２と係合する。

さらに、図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１は、後述する操作部６の板バネ６２の傾斜係合部６２３と係合する。

傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１の傾斜角は、操作部６に対して外力が印加されたとき、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２を押下するとともに、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２の傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１に沿って下方に向かってスライド移動するよう設定されている。これにより、板バネ６２の傾斜係合部６２３が所定の量だけラック４２の傾斜係合部４２４に沿って下方に向かってスライド移動し、マグネット組立体３が所定の量回転したとき、操作部６の板バネ６２の傾斜係合部６２３と、ラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除される構成を実現することができる。

連結部４２２は、一対の板状部４２１の間に設けられ、円弧上の外周面と、平坦な内周面とを有している。連結部４２２は、一対の板状部４２１の高さよりも低い高さを有している。連結部４２２の上側には、スリット４２５が形成されている。スリット４２５の幅は、蓋部４３の板状部４３２の厚さ（図２中のＸ方向の長さ）と略等しくなるよう設定されている。発電装置１００が組み立てられた状態において、スリット４２５内には、蓋部４３の板状部４３２の他方の端部４３５が挿入され、蓋部４３が支持される。

ラック４２は、個別の部品を接着または接合することによって構成されていてもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、ラック４２は、一体成型により構成されていることが好ましい。

＜＜蓋部４３＞＞
図１１に示すように、蓋部４３は、略円形の平面視形状を有する上板部４３１と、上板部４３１から下方に延伸するよう設けられた板状部４３２とを備えている。上板部４３１の略中心部には、略四角形の平面視形状を有する開口部４３１１が形成されており、発電装置１００が組み立てられた状態において、操作部６は、開口部４３１１から上側へ向かってケース１から突出する。

上板部４３１は、ケース１の壁部１２の外径と略等しい直径を有しており、発電装置１００が組み立てられた状態において、上板部４３１の下面がケース１の壁部１２の上端と係合する。また、開口部４３１１は、発電装置１００が組み立てられた状態において、上板部４３１の下面と、押圧部６１のかぎ状部６１３（図１２参照）とが係合するよう形成されている。

板状部４３２は、発電装置１００が組み立てられた状態において、板状部４３２の両端部４３５がそれぞれ、ラック支持体４１のスリット４１４およびラック４２のスリット４２５内に収納されるよう構成されている。

また、板状部４３２の下側には、円弧上に切り欠かれた円弧状切り欠け部４３４が形成されている。円弧状切り欠け部４３４は、マグネット組立体３の第１および第２のマグネット組立体部品３２ａ、ｂの板状部３２０に対応する形状を有している。さらに、円弧状切り欠け部４３４には、発電装置１００が組み立てられた状態において、第１および第２のマグネット組立体部品３２ａ、ｂの板状部３２０と係合する２つの係合突起部４３６が形成されている。そのため、発電装置１００が組み立てられた状態において、マグネット組立体３は、円弧状切り欠け部４３４内に位置し、コイル組立体２の上板部２２２と、蓋部４３の係合突起部４３６とによって、上下方向（Ｚ方向）および図２中のＹ方向に揺動しないよう、回転可能に保持される。

板状部４３２の上側には、略四角形状の開口部４３３が形成されている。また、開口部４３３の下側には、板状部４３２から外側に突出する載置部４３７が設けられている。また、載置部４３７の上面の略中央部には、上方に向かって突出するよう設けられた円柱状のバネ装着軸４３８が設けられている。

載置部４３７は、略円形の平面視形状を有しており、後述する操作部６のコイルバネ６３の外径よりも大きい直径を有している。発電装置１００が組み立てられた状態において、載置部４３７上には、開口部４３１１を介して挿入された操作部６のコイルバネ６３が載置される。バネ装着軸４３８は、載置部４３７の直径および操作部６のコイルバネ６３の内径よりも小さい直径を有している。そのため、発電装置１００が組み立てられた状態において、コイルバネ６３の中央空洞部内に、バネ装着軸４３８が挿通される。

板状部４３２の外側両側面上には、ケース１の一対の孔部１３内に収納される凸部４３９が形成されている。一対の凸部４３９をケース１の一対の孔部１３内にそれぞれ挿入することで、蓋部４３をケース１に対して固定することができる。

蓋部４３は、個別の部品を接着または接合することによって構成されていてもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、蓋部４３は、一体成型により構成されていることが好ましい。

＜コイルバネ（弾性部材）５＞
コイルバネ５は、弱磁性または非磁性の金属材料から構成され、発電装置１００が組み立てられた状態において、コイル組立体２と、マグネット組立体ホルダー４との間に配置される。コイルバネ５は、ケース１の壁部１２の内径と略等しい外径を有している。そのため、発電装置１００が組み立てられた状態において、コイルバネ５は、ケース１の壁部１２によって支持される。図１５に示すように、コイルバネ５の下端部は、コイル組立体２の下板部２２１に接触しており、コイルバネ５の上端部は、ラック支持体４１の下板部４１１に接触している。

そのため、操作者が操作部６を押圧することによって印加される外力によってラック４２およびラック支持体４１が下方向にスライド移動すると、ラック支持体４１の下板部４１１によってコイルバネ５が圧縮される。そのため、コイルバネ５は、印加された外力を、弾性エネルギーとして貯蔵することができる。

後述するように、板バネ６２の傾斜係合部６２３からの押圧によって、所定の量ラック４２およびラック支持体４１が下方向に移動し、板バネ６２の傾斜係合部６２３と、ラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除されると、ラック支持体４１の下板部４１１によるコイルバネ５に対する押圧が解除される。

コイルバネ５に対する押圧が解除されると、コイルバネ５は、貯蔵された弾性エネルギーを解放し、マグネット組立体ホルダー４を駆動、すなわち、ラック４２およびラック支持体４１を上方向に移動させる。このとき、ラック４２の係合面４２３とマグネット組立体３の歯車３２２の作用により、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向に対して垂直な軸方向に所定の量（本実施形態では、略半回転）だけ回転する。

コイルバネ５の弾性エネルギーの解放によって、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向に対して垂直な軸方向に回転すると、コイル２１を貫く磁束の密度（磁力線の数）が変化し、コイル２１内に電力が発生する。すなわち、本実施形態において、コイルバネ５は、操作部６を介して印加された外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、マグネット組立体ホルダー４を駆動させ、マグネット組立体３を回転させる弾性部材として機能する。

コイルバネ５のバネ定数は、コイル２１の巻き数、中央空洞部の断面積（コイル２１の内径）、マグネット３１から発せられる磁力線の数（磁束密度）、マグネット組立体ホルダー４の重量等に応じて、コイル２１内に発生する電力が、外部に設けられた電子回路（図示せず）を駆動するための駆動最低電力（例えば、約２００μＪ）以上となるように適宜設定されるが、コイルバネ５のバネ定数は、１〜２Ｎ／ｍｍ程度であることが好ましい。コイルバネ５のバネ定数が上記下限値未満であると、マグネット組立体３を十分な速度で回転させることができず、また、操作部６のクリック感が柔らかくなりすぎる場合がある。一方、コイルバネ５のバネ定数が上記上限値を超えると、操作部６を操作するために要求される外力が大きくなり、操作部６のクリック感が固くなりすぎる場合がある。

＜操作部６＞
図２に示すように、操作部６は、押圧部６１と、板バネ６２と、コイルバネ６３とを備えており、操作者は、操作部６の押圧部６１を下方向（Ｚ２方向）押圧することにより、発電装置１００に外力を印加する。

押圧部６１は、弱磁性材料または非磁性材料により構成され、図１２に示すように、上板部６１１と、上板部６１１を介して連結された対向する一対の板状部６１２とを備えている。押圧部６１の構成材料としては、重量の軽い樹脂材料を用いることが好ましい。

上板部６１１は、略四角形の平面視形状を有しており、図２中のＸ方向の両端部には、一対の板状部６１２が下方に延伸するよう設けられている。また、上板部６１１の図２中のＸ方向の両端部には、板バネ６２の突出部６２１２（図１３参照）を受け入れるための略四角形の平面視形状を有する孔部６１１１が形成されている。さらに、上板部６１１の下面には、略十字状の平面視形状を有する凸部６１１２が形成されている。

板状部６１２のそれぞれの下端部には、２つのかぎ状部６１３が外側に突出するように設けられている。かぎ状部６１３は、上面側が平坦面となっており、下面側が傾斜面となっており、その高さが外側から内側に向かって漸増する形状を有している。図１４に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、かぎ状部６１３の上面は、蓋部４３の上板部４３１の下面と係合し、押圧部６１の上方向（Ｚ１方向）への移動を制限する。

押圧部６１の各部品は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、押圧部６１は、一体成型により形成されていることが好ましい。

図１３に示すように、板バネ６２は、一枚の板状部材を加圧加工等によって折り曲げることによって得られる逆Ｕの字状のバネであり、弱磁性または非磁性の金属材料によって構成されている。

板バネ６２は、上板部６２１と、上板部６２１の両側面から下方に向かって延伸するよう設けられた一対の板状部６２２と、一対の板状部６２２のそれぞれの下端部に設けられた傾斜係合部６２３とを備えている。

上板部６２１は、略四角形の平面視形状を有し、押圧部６１の上板部６１１および一対の板状部６１２によって規定される空間内に収納可能なサイズを有している。上板部６２１には、押圧部６１の凸部６１１２に対応した形状を有する開口部６２１１が形成されている。さらに、上板部６２１の図２中のＸ方向の両端部には、押圧部６１の孔部６１１１に挿入可能な突出部６２１２が形成されている。

上板部６２１の突出部６２１２を、押圧部６１の孔部６１１１内にそれぞれ挿入し、さらに、押圧部６１の凸部６１１２を上板部６２１の開口部６２１１内に挿通させることにより、板バネ６２が押圧部６１に対して固定される。

板状部６２２のそれぞれは、板状部６２２の上側に位置する折り曲げ部６２２１を中心として、外側に向かって折り曲げられており、一対の板状部６２２間の離間距離は、折り曲げ部６２２１から下方向に向かって漸増している。板バネ６２に対して上側から外力が付与され、板バネ６２がラック４２の傾斜係合部４２４に対して押圧されると、板状部６２２のそれぞれが内側に弾性変形する。一方、板バネ６２に対する上側からの外力が解除されると、板状部６２２のそれぞれが、外側に弾性復元する。そのため、板バネ６２は、上下方向への弾性力を有する弾性部材として機能することができる。

傾斜係合部６２３は、板状部６２２の下端部に設けられており、板状部６２２から下方向かつ内側方向に延伸している。図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、傾斜係合部６２３の下面は、ラック４２の傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１と係合する。

発電装置１００が組み立てられた状態において、操作部６に対して外力が印加されたとき、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２を押下するとともに、一対の板状部６２２が内側に向かって弾性変形する。その結果、ラック支持体４１およびラック４２が下方向にスライド移動するのに伴って、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２の傾斜係合部４２４上を下方に向かってスライド移動する。

板バネ６２の傾斜係合部６２３が所定の距離だけ傾斜係合部４２４上を下方に向かってスライド移動し、マグネット組立体３が所定の量だけ回転すると、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２の傾斜係合部４２４の端部より内側に到達し、板バネ６２の傾斜係合部６２３と、ラック４２の傾斜係合部４２４との係合が解除される。これにより、板バネ６２の傾斜係合部６２３が所定の量ラック４２の傾斜係合部４２４上を下方に向かってスライド移動したとき（すなわち、マグネット組立体３が所定の量だけ回転したとき）、操作部６の板バネ６２の傾斜係合部６２３と、ラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除され、ラック４２（マグネット組立体ホルダー４）への押圧を解除する構成を実現することができる。

コイルバネ６３は、弱磁性または非磁性の金属材料によって構成されている。図１５に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、コイルバネ６３は、蓋部４３の載置部４３７と、板バネ６２の上板部６２１との間に配置される。

そのため、操作者が押圧部６１を下方向（Ｚ２方向）に向かって押圧することにより外力を印加すると、押圧部６１および板バネ６２が下方向に移動し、その結果、コイルバネ６３が圧縮される。そのため、コイルバネ６３は、操作者によって印加された外力を弾性エネルギーとして貯蔵することができる。その後、操作者が押圧部６１に対する外力の印加を解除すると、コイルバネ６３に貯蔵された弾性エネルギーが解放され、押圧部６１および板バネ６２を上方向（Ｚ１方向）に移動させる。押圧部６１および板バネ６２の上方向への移動は、押圧部６１のかぎ状部６１３が蓋部４３の上板部４３１と係合することにより制限される。

コイルバネ６３のバネ定数は、操作部６の重量等に応じて適宜設定されるが、コイルバネ６３のバネ定数は、コイルバネ５のバネ定数の２０〜４０％程度であることが好ましく、コイルバネ５のバネ定数の３０％程度であることがより好ましい。コイルバネ６３のバネ定数が上記下限値未満であると、操作部６のクリック感が柔らかくなりすぎる場合がある。一方、コイルバネ６３のバネ定数が上記上限値を超えると、操作部６を操作するために要求される外力が大きくなり、操作部６のクリック感が固くなりすぎる場合がある。

図１４は、発電装置１００が組み立てられた状態における、発電装置１００の内部構造を示す図である。なお、図１４中では、説明の目的のため、ケース１が省略されている。

図１４に示すように、発電装置１００が組み立てられた状態において、コイルバネ５は、コイル組立体２の下板部２２１と、ラック支持体４１の下板部４１１との間に位置している。

ラック４２の一対の板状部４２１の下端は、ラック支持体４１の下板部４１１と係合している。さらに、ラック４２の一対の傾斜係合部４２４の平坦面４２４２は、ラック支持体４１の上端部４１２１と係合し、傾斜係合部４２４の係合凸部４２４３は、ラック支持体４１の係合凹部４１２２と係合している。

さらに、蓋部４３の板状部４３２の一方の端部４３５は、ラック支持体４１のスリット４１４内に挿入され、板状部４３２の他方の端部４３５は、ラック４２のスリット４２５内に挿入されている。

また、ラック４２の傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１は、板バネ６２の傾斜係合部６２３と係合している。そのため、操作者が操作部６の押圧部６１を押圧することにより外力が印加されると、ラック４２の傾斜係合部４２４が板バネ６２の傾斜係合部６２３によって下方向に押圧され、ラック４２およびラック支持体４１が下方向にスライド移動する。この際、コイルバネ５が圧縮されるので、印加された外力がコイルバネ５に弾性エネルギーとして貯蔵される。

一方、ラック４２およびラック支持体４１が所定の距離だけ下方向にスライド移動すると、板バネ６２の傾斜係合部６２３とラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除され、コイルバネ５に貯蔵された弾性エネルギーが解放される。その際、コイルバネ５によってラック支持体４１の下板部４１１が下方向から急速に押し上げられ、ラック４２およびラック支持体４１が上方向（Ｚ１方向）にスライド移動する。

マグネット組立体３は、コイル組立体２の上板部２２２と、蓋部４３の円弧状切り欠け部４３４との間に回転可能に支持されている。また、マグネット組立体３の歯車３２２は、ラック４２の係合面４２３と噛み合い係合している。そのため、ラック４２が上下方向にスライド移動すると、マグネット組立体３の歯車３２２とラック４２の係合面４２３との作用により、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向Ｍに対して垂直な軸方向周り（図１４中の時計回りおよび反時計回り）に回転する。すなわち、ラック４２が下方向にスライド移動すると、マグネット組立体３は、図１４中の時計回り方向（第１の方向）に回転し、ラック４２が上方向にスライド移動すると、マグネット組立体３は、図１４中の反時計回り方向（第２の方向）に回転する。

コイルバネ６３は、蓋部４３の載置部４３７と、板バネ６２の上板部６２１との間に位置している。そのため、操作者が操作部６の押圧部６１を押圧することにより外力が印加されると、押圧部６１および板バネ６２が下方向に移動し、コイルバネ６３が圧縮される。その結果、印加された外力がコイルバネ６３の弾性力として貯蔵される。その後、操作者による押圧部６１への外力の印加が解除されると、コイルバネ６３は、弾性エネルギーを解放し、押圧部６１および板バネ６２を上方向に押し上げる。押圧部６１および板バネ６２の上方向への移動は、押圧部６１のかぎ状部６１３が、蓋部４３の上板部４３１の下面に係合することにより制限される。

次に、図１５〜図１８を参照して、発電装置１００の動作を詳述する。図１５は、図１に示す発電装置の動作を説明するための断面図である。図１６は、図１に示す発電装置におけるマグネット組立体の回転動作を説明するための一部断面図である。図１７は、図１に示す発電装置の動作を説明するための断面図である。図１８は、図１に示す発電装置の動作を説明するための断面図である。

＜外力の印加＞
図１５には、発電装置１００が組み立てられ、かつ、操作部６に外力が印加されていない自然状態における発電装置１００の断面図が示されている。図１６には、ラック支持体４１およびラック４２の下方向へのスライド移動によって、マグネット組立体３が第１の方向へ回転する動作が示されている。なお、図１６では、マグネット３１の回転動作を示すため、発電装置１００の左側半分が断面図として示されている。

図１５に示すように、操作部６の押圧部６１に外力が印加されていない自然状態において、板バネ６２の傾斜係合部６２３は、ラック４２の傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１に係合している。

操作者によって操作部６の押圧部６１が下方向（Ｚ２方向）に押圧され、外力が印加されると、押圧部６１および板バネ６２が下方向に移動する。さらに、押圧部６１および板バネ６２が下方向に移動するのに伴って、板バネ６２の板状部６２２が、内側方向（ケース１の中心に向かう方向）に向かって弾性変形し、板バネ６２の傾斜係合部６２３が、ラック４２の傾斜係合部４２４上を下方向にスライド移動する。

この際、押圧部６１および板バネ６２の下方向への移動によって、コイルバネ６３が板バネ６２の上板部６２１によって圧縮される。すなわち、押圧部６１および板バネ６２が下方向に移動している間、コイルバネ６３は、印加された外力を、弾性エネルギーとして貯蔵する。

さらに、押圧部６１および板バネ６２が下方向へ移動すると、ラック４２の傾斜係合部４２４が板バネ６２の傾斜係合部６２３によって下方向に押圧される。ラック４２の傾斜係合部４２４が下方向に押圧されると、マグネット組立体ホルダー４が駆動、すなわち、ラック支持体４１およびラック４２が下方向にスライド移動する。この際、図１６に示すように、マグネット組立体３の歯車３２２とラック４２の係合面４２３との作用により、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向Ｍに対して垂直な軸Ａ方向周りの第１の方向（図１６中の時計回り方向）に回転する。

さらに、マグネット組立体ホルダー４が駆動され、ラック支持体４１およびラック４２が下方向にスライド移動した際、コイルバネ５がコイル組立体２の下板部２２１によって圧縮される。すなわち、ラック支持体４１およびラック４２が下方向にスライド移動している間、コイルバネ５は、印加された外力を、弾性エネルギーとして貯蔵する。

上述の押圧部６１および板バネ６２の下方向への移動、コイルバネ６３の圧縮、ラック支持体４１およびラック４２の下方向へのスライド移動、およびコイルバネ５の圧縮は、ラック支持体４１およびラック４２が所定の距離だけ下方向に移動し（すなわち、マグネット組立体３が所定の回転量だけ回転し）、板バネ６２の傾斜係合部６２３とラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除されるまで続く。

なお、マグネット組立体３が第１の方向に回転することにより、コイル２１を貫く磁束の密度（磁力線の数）が変化するが、操作者が印加した外力によるマグネット組立体３の回転速度は遅く、また、安定していないため、この回転移動に起因してコイル２１内に発生する電力は微量である。したがって、マグネット組立体３が第１の方向に回転することによりコイル２１内に発生する電力は、発電装置１００の発電量に実質的に寄与しない。

＜係合解除＆発電＞
ラック支持体４１およびラック４２が下方向に移動するのに伴って、板バネ６２の板状部６２２が、内側方向（ケース１の中心に向かう方向）に向かって弾性変形し、さらに、板バネ６２の傾斜係合部６２３が、ラック４２の傾斜係合部４２４上を下方向にスライド移動する。そのため、ラック支持体４１およびラック４２が所定の距離だけ下方向に移動し、マグネット組立体３が所定の回転量だけ回転すると、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２の傾斜係合部４２４の端部より内側に到達し、板バネ６２の傾斜係合部６２３とラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除される。図１７には、板バネ６２の傾斜係合部６２３とラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除された状態の発電装置１００の断面図が示されている。

板バネ６２の傾斜係合部６２３とラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除されると、コイルバネ５に貯蔵されていた弾性エネルギーが解除され、マグネット組立体ホルダー４が駆動、すなわち、ラック支持体４１およびラック４２がコイルバネ５によって上方向に急速に押し上げられる。この際、マグネット組立体３の歯車３２２とラック４２の係合面４２３との作用により、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向Ｍに対して垂直な軸Ａ方向周りの第２の方向（図１６中の反時計回り方向）に急速に回転する。

コイルバネ５に貯蔵されていた弾性エネルギーによって、マグネット組立体ホルダー４が駆動され、マグネット組立体３が第２の方向に急速に回転すると、コイル２１を貫く磁束の密度（磁力線の数）が急激に変化し、コイル２１内に電力が発生する。

コイルバネ５に貯蔵されていた弾性エネルギーによるラック支持体４１およびラック４２の上方向への移動は、ラック４２が蓋部４３の上板部４３１の下面に接触することにより、停止する。ラック支持体４１およびラック４２の上方向への移動が停止するまでのマグネット組立体３の回転量は、ラック４２の係合面４２３の長さに依存する。発電装置１００は、マグネット組立体３の回転量が半回転以上（本実施形態では、略半回転）となるよう構成されており、マグネット組立体３の回転によりマグネット３１のＮ極とＳ極が上下反転する。

また、板バネ６２の傾斜係合部６２３とラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除されると、板バネ６２の板状部６２２は、外側方向（ケース１の中心部から離れる方向）に弾性復元する。なお、板バネ６２の板状部６２２の外側方向への弾性復元は、一対の板状部６２２の先端部間の距離が所定の距離（自然状態における一対の板状部６２２の先端部間の距離）になると停止する。

このように、発電装置１００は、コイルバネ５の弾性エネルギーを用いて、マグネット組立体ホルダー４を駆動し、マグネット組立体３を回転させることによって、発電を行っている。すなわち、発電装置１００は、操作者によって印加される外力をコイルバネ５の弾性エネルギーとして貯蔵し、貯蔵されたコイルバネ５の弾性エネルギーを用いて、マグネット組立体３を回転させ、発電を行っている。

コイルバネ５に貯蔵される弾性エネルギーは、操作者が操作部６の押圧部６１を押圧する外力の大きさや速度に依存せず、コイルバネ５のバネ定数と圧縮量にのみ依存するので、操作者が操作部６に印加する外力の大きさや速度によって発電装置１００の発電量は変動しない。そのため、発電装置１００は、外部に設けられた電子回路を駆動するために要求される駆動最小電力を安定して発電することができる。

＜外力印加解除＞
マグネット組立体３の第２の方向への回転が終了し、さらに、ラック支持体４１およびラック４２の上方向への移動が停止した後、操作者による操作部６の押圧部６１に対する外力の印加が解除される。図１８には、操作部６の押圧部６１に対する外力の印加が解除された状態の発電装置１００の断面図が示されている。

操作部６の押圧部６１に対する外力の印加が解除されると、コイルバネ６３に貯蔵されていた弾性エネルギーが解放され、押圧部６１および板バネ６２が上方向に押し上げられる。また、押圧部６１および板バネ６２が上方向に押し上げられる際、板バネ６２の板状部６２２の外側面（ケース１の中心部から遠い側の面）がラック４２の傾斜係合部４２４と係合する。

押圧部６１および板バネ６２の上方向への移動に伴って、板バネ６２の板状部６２２は、ラック４２の傾斜係合部４２４と係合した状態で、上方向に移動する。この際、ラック４２の傾斜係合部４２４によって、板バネ６２の板状部６２２は、内側方向（ケース１の中心部へ向かう方向）に弾性変形する。

押圧部６１および板バネ６２が上方向へ所定の距離だけ移動すると、板バネ６２の傾斜係合部６２３がラック４２の傾斜係合部４２４よりも上側に到達し、板バネ６２の板状部６２２の外側面と、ラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除される。板バネ６２の板状部６２２の外側面と、ラック４２の傾斜係合部４２４との間の係合が解除されると、板バネ６２の板状部６２２が、外側方向（ケース１の中心部から離れる方向）に弾性復元する。なお、板バネ６２の板状部６２２の外側方向への弾性復元は、板状部６２２の傾斜係合部６２３が、ラック４２の傾斜係合部４２４の傾斜面４２４１に係合、または、一対の板状部６２２の先端部間の距離が所定の距離になると停止する。

押圧部６１および板バネ６２の上方向への移動は、押圧部６１のかぎ状部６１３が蓋部４３の上板部４３１に係合することにより停止し、発電装置１００は、図１５に示した自然状態（初期状態）に戻る。

次に、図１９を参照して、発電装置１００における磁気回路を説明する。図１９は、図１に示す発電装置における磁気回路を説明するための図である。なお、説明の簡略化のため、図１９からは、磁気回路を構成する、ケース１、コイル組立体２（コイル２１およびコイルホルダー２２）、およびマグネット組立体３（マグネット３１）以外の部品は省略されている。

図１９に示すように、コイル２１を貫く磁束は、マグネット３１のＮ極側から発せられ、コイル組立体２のコイルホルダー２２およびケース１を通過して、マグネット３１のＳ極側に戻る。すなわち、発電装置１００における磁気回路は、ケース１、コイル組立体２（コイルホルダー２２）、およびマグネット組立体３（マグネット３１）により構成されている。

このような磁気回路を有する発電装置１００において、コイルバネ５が解放した弾性エネルギーによってマグネット組立体ホルダー４が駆動され、マグネット組立体３がマグネット３１の磁化方向Ｍに対して垂直な軸周りに半回転以上（本実施形態では、略半回転）急速に回転する。この際、マグネット３１が半回転し、マグネット３１のＮ極とＳ極が上下反転し、磁力線の向きが反対方向となる。マグネット３１が半回転するまでの間、コイル２１を貫く磁束の密度（磁力線の数）が大きく変化し、その結果、コイル２１内に電力が発生する。

このように、本発明の発電装置１００では、ケース１が磁性材料によって構成されているため、コイル２１を貫く磁束（磁力線）が流れる磁気回路が、ケース１、コイル組立体２（コイルホルダー２２）、およびマグネット組立体３（マグネット３１）によって構成されている。そのため、従来技術と比較して、磁気回路を構成するための部品点数を削減することができ、発電装置１００を小型化することができる。

さらに、本発明の発電装置１００では、磁気回路がケース１、コイル組立体２（コイルホルダー２２）、およびマグネット組立体３（マグネット３１）によって構成されているので、回転するマグネット組立体３と、コイル２１の中央空洞部内に挿入され、磁気回路を構成する芯部２２３とを近接させる必要がない。そのため、マグネット組立体３とコイル２１（芯部２２３）との間の離間距離の変動に強い構造を実現できる。その結果、発電装置１００の生産時の寸法管理が容易となり、発電装置１００の生産性を向上させることができる。

また、磁気回路を構成する部品としてケース１を用いているため、発電装置１００の部品点数を削減することができ、発電装置１００の構造をより簡略化することができる。そのため、発電装置１００の機械設計が容易となる。さらに、ケース１は、マグネット組立体３の周囲を覆っているため、マグネット３１から発せられ、拡散していく磁束（磁力線）をケース１によって吸収することができ、マグネット３１から発せられた磁束（磁力線）を効率的に利用して、発電を行うことができる。

また、本発明の発電装置１００の磁気回路においては、マグネット３１の上側には、磁性体により構成された部品が存在しない。そのため、従来技術のようなマグネット３１のＮ極側およびＳ極側の両側面を磁性体により構成された部品で挟み込む構成と比較して、本発明の発電装置１００では、マグネット３１の上側の空間を活用することが可能となる。そのため、マグネット組立体３を回転させるための回転機構の設計自由度を向上させることができる。

以上、本発明の様態の１つとして、発電装置１００について説明した。本発明の別の様態において、本発明は、上述の発電装置１００と、発電装置１００が発電した電力によって駆動される電子回路（図示せず）とを含む電子デバイスである。

電子回路は、発電装置１００の外部に設けられ、発電装置１００のケース１から延伸している端子２１１に接続されている。電子回路は、端子２１１を介して発電装置１００から供給される電力を利用して、任意の機能を実行する。

電子回路が実行する機能は、特に限定されない。例えば、電子回路は、発電装置１００から供給される電力を利用して、照明機器等の外部機器をＯＮ／ＯＦＦするための信号を無線送信する無線送信機能を実行してもよい。この場合、電子回路は、発電装置１００によって発電される微量の電力（例えば、約２００μＪ）を用いて信号を外部機器に無線送信するよう構成されている。

なお、上述の実施形態において、本発明の電子デバイスの電子回路は、発電装置１００の外部に設けられているが、本発明はこれに限られない。例えば、電子回路は、発電装置１００の内部に設けられていてもよい。この場合、発電装置１００の端子２１１は、ケース１内において電子回路に接続される。

以上、本発明の発電装置および電子デバイスを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。

例えば、上述の実施形態において、弾性部材としてコイルバネを用いたが、本発明はこれに限定されず、他の構成のバネ、ゴム、エアシリンダ等を用いた弾性機構を弾性部材として用いることができる。

また、上述の実施形態において、マグネット組立体３の回転方向である第１の方向および第２の方向は、同一の軌道上の互いに対向する方向であったが、本発明はこれに限られない。例えば、第１の方向および第２の方向は、同一の軌道上の同一の方向であってもよいし、それぞれ異なる軌道上の異なる方向であってもよい。

１００…発電装置 １…ケース １１…底板部 １１１…貫通孔 １１２…端子用孔 １２…壁部 １３…孔部 ２…コイル組立体 ２１…コイル ２１１…端子 ２２…コイルホルダー ２２１…下板部 ２２１１…周辺部 ２２１２…切り欠け部 ２２２…上板部 ２２３…芯部 ２２４…凸部 ３…マグネット組立体 ３１…マグネット ３２ａ…第１のマグネット組立体部品 ３２ｂ…第２のマグネット組立体部品 ３２０…板状部 ３２１…半球状突出部 ３２２…歯車 ３２３…突出部 ３２４…マグネット収納部 ３２５…係合凹部 ３２６…係合凸部 ４…マグネット組立体ホルダー ４１…ラック支持体 ４１１…下板部 ４１２…壁部 ４１２１…上端部 ４１２２…係合凹部 ４１３…連結部 ４１４…スリット ４２…ラック ４２１…板状部 ４２２…連結部 ４２３…係合面 ４２４…傾斜係合部 ４２４１…傾斜面 ４２４２…平坦面 ４２４３…係合凸部 ４２５…スリット ４３…蓋部 ４３１…上板部 ４３１１…開口部 ４３２…板状部 ４３３…開口部 ４３４…円弧状切り欠け部 ４３５…端部 ４３６…係合突起部 ４３７…載置部 ４３８…バネ装着軸 ４３９…凸部 ５…コイルバネ ６…操作部 ６１…押圧部 ６１１…上板部 ６１１１…孔部 ６１１２…凸部 ６１２…板状部 ６１３…かぎ状部 ６２…板バネ ６２１…上板部 ６２１１…開口部 ６２１２…突出部 ６２２…板状部 ６２２１…折り曲げ部 ６２３…傾斜係合部 ６３…コイルバネ Ａ…回転軸 Ｍ…磁化方向 Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２…方向

Claims (7)

1. 磁性材料で構成されたケースと、
   前記ケース内に設けられ、コイルを備えるコイル組立体と、
   前記コイルと所定の距離だけ離間して設けられたマグネットを備え、前記ケース内に設けられたマグネット組立体と、
   前記マグネット組立体を、回転可能に保持するマグネット組立体ホルダーと、
   前記マグネット組立体ホルダーを駆動させ、前記マグネット組立体を第１の方向に回転させるための外力を印加するための操作部と、
   前記操作部を介して印加された前記外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、前記マグネット組立体ホルダーを駆動させ、前記マグネット組立体を第２の方向に回転させる弾性部材と、を含み、
   前記マグネットから発せられ、前記コイルを貫く磁束が流れる磁気回路は、前記ケース、前記コイル組立体、および前記マグネット組立体により構成されており、
   前記マグネット組立体ホルダーは、前記弾性部材が解放した前記弾性エネルギーによって駆動されたとき、前記マグネット組立体を前記第２の方向に回転させることにより、前記コイルを貫く前記磁束の密度を変化させ、発電を行うことを特徴とする発電装置。
2. 前記マグネット組立体ホルダーは、前記操作部を介して印加された前記外力によって駆動されたとき、前記マグネット組立体を前記第１の方向に回転させるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 前記操作部は、前記外力が印加されたとき、前記マグネット組立体が前記第１の方向に所定の量回転するまで、前記マグネット組立体ホルダーを押圧し、さらに、前記マグネット組立体が前記第１の方向に前記所定の量回転した時、前記マグネット組立体ホルダーに対する押圧を解除するよう構成されている請求項１または２に記載の発電装置。
4. 前記弾性部材は、前記マグネット組立体ホルダーが前記操作部によって押圧されたとき、前記マグネット組立体ホルダーによって圧縮され、前記外力を前記弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記操作部による前記マグネット組立体ホルダーに対する前記押圧が解除されたとき、前記貯蔵された前記弾性エネルギーを解放する請求項３に記載の発電装置。
5. 前記コイル組立体は、前記コイルの中央空洞部内に挿通された磁性材料から構成される芯部をさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載の発電装置。
6. 前記ケースを構成する前記磁性材料は、０．１２ｍＨ／ｍ以上の透磁率を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の発電装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の発電装置と、
   前記発電装置が発電した電力によって駆動される電子回路と、を含むことを特徴とする電子デバイス。

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