JP2021026881A - 押しボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも簡素な構成で、しかも従来よりも軽い力で指先操作することができる、押しボタンスイッチの改良技術を提供する。【解決手段】押しボタンスイッチ１０は、第１磁石１３を有する押しボタン１１と、押しボタンを定常位置および押し込み位置間で移動可能に保持するスイッチ本体２１と、スイッチ本体に設けられるコイル２３と、押しボタン１１を定常位置に付勢する第２磁石２５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、操作者の操作によって自己発電する操作スイッチに関する。

従来の操作スイッチとして特許文献１に記載のリモコン装置が知られる。特許文献１のリモコン装置は、指によって押し込み操作される複数の操作ボタンと、１個の発電モジュールと、各操作ボタンの押し込みを発電モジュールに伝達するリンク部材およびカム部材を備える。発電モジュールは、レバー状の可動部を有し、この可動部が操作ボタンに連動してクリックされる度に、起電力を出力する。この起電力は、リモコン装置と対をなす本体装置に、信号として送信され、当該本体装置を制御する。

特開２０１８−０７４５３７号公報

上記従来のようなリモコン装置にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。第１に、発電モジュールは内部に発電ロータおよびロータの回転を増速する機構を有する等、構造が複雑である。

第２に、可動部のクリックに多大な力を要する。そればかりでなく、リンク部材とカム部材と操作ボタンを変位させるための力をさらに要する。このため、操作者の指先に大きな負担が生じる。

第３に、各操作ボタンには、永久磁石およびホール素子が設けられ、リモコン装置には電子回路が設けられ、各ホール素子は電子回路に接続され、どの操作ボタンが操作されたのか検出される。このため発電モジュールのみならず、リモコン装置自身の構造が複雑になっていた。

本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも簡素な構成で、しかも従来よりも軽い力で指先操作することができる、押しボタンスイッチの改良技術を提供することを目的とする。

この目的のため本発明による押しボタンスイッチは、第１磁石を有する押しボタンと、押しボタンを定常位置および押し込み位置間で移動可能に保持するスイッチ本体と、スイッチ本体に設けられるコイルと、押しボタンを定常位置に付勢する付勢手段とを備え、押しボタンの移動に伴って第１磁石の磁界が移動することにより、コイルを横切る磁力線が変化してコイルは起電力を出力する。

かかる本発明によれば、押しボタンに設けられる第１磁石が、押し込み操作によって移動する際、コイルを横切る磁力線の向きおよび／または強さが変化する。そしてコイルは電磁誘導現象により起電力を出力し、結果として押しボタンスイッチは押し込み操作により電気信号を出力する。本発明により、従来のリモコン装置で必要であったリンク部材とカム部材や、発電モジュールが不要になり、発電機構が簡素化される。また本発明を備えることにより電子回路および複数のホール素子が不要になり、リモコン装置が簡素化される。さらに指先の力を軽減することができる。

押しボタンおよびスイッチ本体の形状は特に限定されない。本発明の一局面として、スイッチ本体は筒状体であり、コイルはスイッチ本体の周方向に巻回され、押しボタンは筒状体の中心孔に沿って移動する。かかる局面によれば、押しボタンスイッチの各部品が容易に作成可能であることからコスト低減に資する。押しボタンの第１磁石は、筒状体の中心孔を筒状体の軸方向に進退動する。

付勢手段はコイルスプリングや板ばね等、特に限定されないが、本発明の好ましい局面として付勢手段は、スイッチ本体に設けられて第１磁石と反発する第２磁石である。かかる局面によれば、磁石の反発力を利用して押しボタンを定常位置に戻すことができる。

押しボタンは定常位置でスイッチ本体から突出していればよく、その配置は特に限定されない。第２磁石は、押しボタンを定常位置に付勢すればよく、その配置は特に限定されない。本発明のさらに好ましい局面として押しボタンは、スイッチ本体の一端部に設けられ、第２磁石はスイッチ本体の他端部に設けられ、押しボタンの第１磁石と第２磁石が反発しながら互いに対向する。かかる局面によれば、簡易な構造によって押しボタンを定常位置に戻すことができる。

このように本発明によれば、自己発電する操作スイッチを簡易な構造で実現することができ、乾電池等の電源を必要とせず、耐久性・メンテナンス性に優れる。また複数の操作ボタンを備えるリモコン装置に搭載されることにより、従来のリンク部材、カム部材、ホール素子、電子回路が不要になり、リモコン装置の簡素化に資する。さらに、従来の自己発電型操作スイッチよりも指先の負担を軽減することができる。

本発明の第１実施形態を示す模式的な断面図である。 第１実施形態が操作された状態を示す模式的な断面図である。 本発明の第２実施形態を示す模式的な断面図である。 第２実施形態が操作された状態を示す模式的な断面図である。 本発明の第３実施形態を示す模式的な断面図である。 第３実施形態が操作された状態を示す模式的な断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１および図２は、本発明の第１実施形態になる押しボタンスイッチを示す模式的な断面図であり、図１は押しボタンが定常位置に上がった状態を表し、図２は押しボタンが押し込み位置に下がった状態を表す。

押しボタンスイッチ１０は、可動部材としての押しボタン１１と、固定部材としてのスイッチ本体２１を備える。押しボタン１１は、スイッチ本体２１に保持されて、定常位置（図１）と押し込み位置（図２）の間を移動する。この押しボタンスイッチ１０は、リモコン装置のスイッチであり、リモコン装置と対をなす図示しないメイン装置を遠隔操作する。

スイッチ本体２１は、コイルボビン２２、コイル２３、および本体カバー２４を有する。コイルボビン２２は、円筒部２２ｃと、円筒部２２ｃの両側に形成されるフランジ部２２ｄ，２２ｄを含む。円筒部２２ｃの外周にはコイル２３が設けられる。コイル２３は、非導電材料で被覆されたコイル導線からなり、このコイル導線がフランジ部２２ｄ，２２ｄ間で円筒部２２ｃの外周に巻回される。コイルボビン２２の外周およびコイル２３の外周には、円筒状の本体カバーが被される。これによりコイル２３は、コイルボビン２２および本体カバー２４で完全に覆われる。本体カバー２４の一端には内向きフランジ状の端部カバー２４ｆが形成される。コイル２３の一端２３ｂおよび他端２３ｃは、押しボタンスイッチ１０の外部へ引き出され、図示しない信号出力部に接続される。

円筒部２２ｃの一端部は、開口とされ、かつ内径側に突出する内向きフランジ部２２ｆがさらに形成される。押しボタン１１は、円筒部２２ｃの中心孔に設置される。そして押しボタン１１の先端部が、内向きフランジ部２２ｆを超えてスイッチ本体２１の外側へ突出する。コイルボビン２２の一端側のフランジ部２２ｄおよび内向きフランジ部２２ｆは、本体カバー２４および端部カバー２４ｆで覆われる。

押しボタン１１は、ボタンケース１２および第１磁石１３を有する。ボタンケース１２は、円筒部１２ｃと、円筒部１２ｃの先端を封止する円形の端部１２ｄと、円筒部１２ｃの根元に形成されるフランジ部１２ｆとを有する。

フランジ部１２ｆは、スイッチ本体２１の円筒部２２ｃの中に収容され、円筒部２２ｃの内周面に沿って軸方向に摺動する。これに対しボタンケース１２の先端部は、スイッチ本体２１の一端部から突出する。なおフランジ部１２ｆは、内向きフランジ部２２ｆの内径よりも大きい。このためフランジ部１２ｆは、内向きフランジ部２２ｆによって、スイッチ本体２１の一端部から外方へ抜け出すことを阻止される。

第１磁石１３は円筒部１２ｃの内周面に嵌合固定される。第１磁石１３の一の磁極は先端部へ指向し、第１磁石１３の他の磁極はフランジ部へ指向する。一の磁極は例えば図１で示すようにＳ極である。他の磁極は例えばＮ極である。第１磁石１３は、両極の間に磁界を形成する。図１に二点鎖線で例示するように、一の磁極から他の磁極まで延びる磁力線は、コイル２３を横切る。押しボタン１１が第１磁石１３を伴って定常位置（図１）と押し込み位置（図２）の間を移動する際、第１磁石１３の磁界も同様に移動する。これにより、コイル２３を横切る磁力線の向きおよび強さが変化する。

スイッチ本体２１の他端部には、第２磁石２５が設けられている。コイルボビン２２の根元に形成されるフランジ部２２ｄの内周縁には、環状段差が形成され、かかる環状段差にリング形状の第２磁石２５が嵌合する。第２磁石２５の内径はコイルボビン２２の内径以上とされる。つまり第２磁石２５の内径は、第１磁石１３の外径よりも大きい。

第２磁石２５の一の磁極は一端部へ指向し、第２磁石２５の他の磁極は他端部へ指向する。第１磁石１３の磁極に対応して、第２磁石２５の一の磁極はＮ極であり、第２磁石２５の他の磁極はＳ極である。第１磁石１３の根元端と第２磁石２５の一端は、同極であり、互いに反発する。このため押しボタン１１は、図１に示す定常位置にされる。

本体カバー２４の中心孔の根元には円板状の底カバー２６が嵌合する。コイルボビン２２、第２磁石２５、および押しボタン１１は、スイッチ本体２１の根元側から、底カバー２６で閉塞される。押しボタン１１が、図２に示す押し込み位置を超えて、スイッチ本体２１の他端側へ向かって過度に押し込まれても、ボタンケース１２の根元端が底カバー２６に当接する。これにより押しボタン１１は、押し込み操作の際に底カバー２６を超えて、スイッチ本体２１の他方端から外方へ押し出されることを阻止される。

互いに近い位置関係である第１磁石１３の他の磁極と、第２磁石２５の一の磁極は、同じ磁極、例えばＮ極とＮ極である。このため第２磁石２５と第１磁石１３は常に反発している。これにより第２磁石２５は押しボタン１１を定常位置に付勢する。つまり第１磁石１３と第２磁石２５は、押しボタン１１の定常位置(図１)および押し込み位置(図２)の双方で、円筒部２２ｃの軸方向に間隔を空けている。そして第１磁石１３は、永久磁石同士の反発力によって、スイッチ本体２１の一端側へ付勢される。

第１磁石１３は、ボタンケース１２内部で、ボタンケース１２の根元端から先端側に離れて設けられる。このため仮に押しボタン１１が底カバー２６に当接するまで押し込まれても、第１磁石１３は第２磁石２５よりも先端側に位置し、反発力によって定常位置（図１）へ戻される。

第１磁石１３および第２磁石２５は、永久磁石であり、例えばネオジム磁石である。ボタンケース１２およびコイルボビン２２は、プラスチック等、硬質の樹脂製である。本体カバー２４および底カバー２６は、塩化ビニール・ゴム等、軟質の樹脂製である。

押しボタンスイッチ１０の作用を説明する。

押しボタン１１は図１に示す定常状態で、スイッチ本体２１の一端部から突出する。

操作者が押しボタン１１の端部に指（図略）を当て、第１磁石１３および第２磁石２５間の反発力に抗して押しボタン１１を根元側へ押し込むと、押しボタン１１は図１に示す定常位置から図２に示す押し込み位置へ移動する。このときコイル２３を横切る第１磁石１３の磁力線の向きおよび／または強さが変化するので、電磁誘導の法則によってコイル２３に起電力が生じる。この起電力は、一端２３ｂおよび他端２３ｃから信号出力部(図略)に出力される。信号出力部(図略)はコイル２３の起電力を所定の無線信号に変換し、押しボタンスイッチ１０外部のメイン装置へ送信する。あるいはコイル２３の起電力は、有線信号等として、メイン装置へ送信される。図示しないメイン装置は、押しボタンスイッチ１０の操作により制御される。

一例として本実施形態の押しボタンスイッチ１０は、１個のリモコン装置に複数設けられる。各押しボタンスイッチ１０は、第１所定動作、第２所定動作、第３所定動作というように予め割り当てられる。操作者は、リモコン装置の各押しボタンスイッチ１０を押すことにより、メイン装置を所望の状態で稼働させる。

メイン装置は例えば業務用のシャワートイレである。リモコン装置の複数の押しボタンスイッチ１０は、シャワーの位置や流量等をそれぞれ制御する。

押しボタン１１を押し込んだ後、操作者が指を押しボタン１１から離すと、押しボタン１１は押し込み位置（図２）から定常位置（図１）に戻される。

第１実施形態によれば、固定部材のコイル２３と、移動部材である第１磁石の電磁誘導作用により、回転ロータを備える従来の発電モジュールよりも簡易な構成で、起電力を出力することができる。また従来の発電モジュールよりも指先の負担を軽減することができる。

また第１実施形態は押しボタン１１を定常位置に付勢する手段として、第２磁石２５を有することから、磁石の反発力を利用して押しボタン１１を定常位置に戻すことができる。また第２磁石２５は押しボタン１１よりも大きなリング形状にされることから、押しボタン１１は第２磁石２５の中心孔を通過し得て、第２磁石２５に衝突しない。したがって第２磁石２５の破損を防止することができる。

押しボタンスイッチ１０を複数備えるリモコン装置にあっては、コイル２３の巻回数を異ならせたり、第１磁石１３の磁力を異ならせたりすることにより、各押しボタンスイッチ１０の起電力に差を設けることができ、異なる信号を出力してメイン装置を様々な態様で運転することができる。

次に本発明の第２実施形態を説明する。図３および図４は本発明の第２実施形態を示す縦断面図であり、図３が押しボタンの定常位置を表し、図４が押しボタンの押し込み位置を表す。第２実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。第２実施形態の押しボタンスイッチ２０は、前述した第２磁石２５に代えて、第２磁石２７を有する。第２磁石２７は円形であり、第２磁石２７の外径は、円筒部２２ｃの内径と略等しくされ、第１磁石１３の外径よりも大きい。また第２磁石２７は、円柱状の第１磁石１３よりも軸方向寸法が短い板状である。

第２磁石２７は、コイルボビン２２の他端側に配置され、コイルボビン２２の中心孔に嵌合する。第２磁石２７の一方端面は、第１磁石１３の根元側端面と対向する。第２磁石２７の他方端面は、底カバー２６に覆われる。

第２実施形態の押しボタンスイッチ２０も、前述した第１実施形態と同様に作用する。また、第２磁石２７がリング形状ではなく円形状であることから、製作が容易になりコスト低減に資する。

次に本発明の第３実施形態を説明する。図５および図６は本発明の第３実施形態を示す縦断面図であり、図５が押しボタンの定常位置を表し、図６が押しボタンの押し込み位置を表す。第３実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。第３実施形態の押しボタンスイッチ３０は、前述した第２磁石２７に代えて、第２磁石２８を有する。

第２磁石２８は円形であり、第２磁石２８の外径と、円筒部２２ｃの内径と、第１磁石１３の外径は、この順序で小さくなる。また第２磁石２８は、円柱状の第１磁石１３よりも軸方向寸法が短い板状である。

第２磁石２８は、コイルボビン２２の他端側に配置される。第２磁石２８の外周縁はコイルボビン２２の他端側のフランジ部２２ｄに隣接する。第２磁石２８の一方端面は、第１磁石１３の根元側端面と対向する。第２磁石２８の他方端面は、底カバー２６に覆われる。

第３実施形態の押しボタンスイッチ３０も、前述した第２実施形態と同様に作用する。また、第２磁石２８がリング形状ではなく円形状であることから、製作が容易になりコスト低減に資する。

なお図示しない変形例として、第２磁石２７，２８の外径を第１磁石１３の外径よりも小さくし、かかる第２磁石をコイルボビン２２の中心に配置して、底カバー２６あるいはコイルボビン２２で支持してもよい。かかる変形例も、前述した第１〜第３実施形態と同様に作用する。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。

本発明は、電気機器において有利に利用される。

１０ 押しボタンスイッチ、 １１ 押しボタン、
１２ ボタンケース、 １３ 第１磁石、 ２１ スイッチ本体、
２２ コイルボビン、 ２３ コイル、 ２４ 本体カバー、
２６ 底カバー、 ２５ 第２磁石。

Claims (4)

1. 第１磁石を有する押しボタンと、
   前記押しボタンを定常位置および押し込み位置間で移動可能に保持するスイッチ本体と、
   前記スイッチ本体に設けられるコイルと、
   前記押しボタンを前記定常位置に付勢する付勢手段とを備え、
   前記押しボタンの前記移動に伴って前記第１磁石の磁界が移動することにより、前記コイルを横切る磁力線が変化して前記コイルは起電力を出力する、押しボタンスイッチ。
2. 前記スイッチ本体は筒状体であり、
   前記コイルは、前記スイッチ本体の周方向に巻回され、
   前記押しボタンは、前記筒状体の中心孔に沿って移動する、請求項１に記載の押しボタンスイッチ。
3. 前記付勢手段は、前記スイッチ本体に設けられて前記第１磁石と反発する第２磁石である、請求項１または２に記載の押しボタンスイッチ。
4. 前記押しボタンは、前記スイッチ本体の一端部に設けられ、
   前記第２磁石は、前記スイッチ本体の他端部に設けられ、
   前記押しボタンの前記第１磁石と前記第２磁石が反発しながら互いに対向する、請求項３に記載の押しボタンスイッチ。
   

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