JP6926949B2

JP6926949B2 - Mechanical electrical converter and chair

Info

Publication number: JP6926949B2
Application number: JP2017208317A
Authority: JP
Inventors: 杉山　浩朗; 浩朗杉山; 阪本　斉士; 斉士阪本; 零浅井; 宗治宮腰
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019080598A

Description

本発明は、機械電気変換装置、及び椅子に関する。 The present invention relates to a mechanical electric converter and a chair.

特許文献１には、着席検知センサと専用コード信号を発する送信機を有する椅子が開示されている。特許文献２には、使用者の離席を検出する圧力センサを設けた椅子が開示されている。
特許文献１特開平２−１７０２９７号公報
特許文献２特開２００７−１７９４２２号公報 Patent Document 1 discloses a chair having a seating detection sensor and a transmitter that emits a dedicated code signal. Patent Document 2 discloses a chair provided with a pressure sensor that detects the user leaving his / her seat.
Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-170297 Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-179422

上記のような椅子などに設けられるセンサなどの負荷を駆動するためには電力が必要になる。負荷に電力を供給するためには、電源を確保するための配線またはバッテリの交換などの作業が発生する場合がある。 Electric power is required to drive a load such as a sensor provided on a chair or the like as described above. In order to supply power to the load, work such as wiring to secure the power supply or replacement of the battery may be required.

本発明の一態様に係る機械電気変換装置は、座部と、座部を保持する支柱と、支柱を支柱の軸方向に移動可能に支持する支持部とを備える椅子に設けられる。機械電気変換装置は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する機械電気変換部を備えてよい。機械電気変換装置は、支柱の座部側の端部と反対側の端部に連結され、支柱の移動による機械的エネルギーを機械電気変換部に伝達する伝達部を備えてよい。 The mechanical electric conversion device according to one aspect of the present invention is provided on a chair including a seat portion, a support column for holding the seat portion, and a support portion for movably supporting the support column in the axial direction of the support column. The mechanical-electric conversion device may include a mechanical-electric conversion unit that converts mechanical energy into electrical energy. The mechanical / electrical conversion device may include a transmission unit that is connected to an end on the side opposite to the seat side of the column and transmits mechanical energy due to the movement of the column to the mechanical / electrical conversion unit.

支柱は、ピストンロッドと、ガスが充填されピストンロッドを移動可能に保持するシリンダとを含むガスシリンダ機構を有してよい。支持部は、ピストンロッドをピストンロッドの軸方向に移動可能に支持してよい。伝達部は、ピストンロッドの座部側の端部と反対側の端部に連結されてよい。 The strut may have a gas cylinder mechanism that includes a piston rod and a cylinder that is filled with gas and holds the piston rod movably. The support portion may support the piston rod so as to be movable in the axial direction of the piston rod. The transmission portion may be connected to an end portion of the piston rod opposite to the seat portion side end.

支持部は、ピストンロッドの端部が貫通する第１貫通孔を有してよい。支持部は、ピストンロッドを軸方向に付勢する弾性体を有してよい。伝達部は、第１貫通孔を介して支持部から露出するピストンロッドの端部に連結されてよい。 The support portion may have a first through hole through which the end of the piston rod penetrates. The support portion may have an elastic body that urges the piston rod in the axial direction. The transmission portion may be connected to the end portion of the piston rod exposed from the support portion via the first through hole.

ピストンロッドは、シリンダから露出する外周面の一部に外周に沿ってフランジを有してよい。弾性体は、ピストンロッドのフランジと支持部の第１貫通孔の周縁部との間に配置されてよい。 The piston rod may have a flange along the outer circumference on a part of the outer peripheral surface exposed from the cylinder. The elastic body may be arranged between the flange of the piston rod and the peripheral edge of the first through hole of the support portion.

機械電気変換装置は、機械電気変換部を収容する筐体を備えてよい。筐体は、支持部を保持してよい。 The mechanical electrical conversion device may include a housing for accommodating the mechanical electrical conversion unit. The housing may hold a support.

機械電気変換装置は、筐体内に固定され、機械電気変換部と支持部との間に配置される中間板を備えてよい。中間板は、伝達部が軸方向に移動する第２貫通孔を有してよい。 The mechanical electrical conversion device may include an intermediate plate that is fixed in the housing and is arranged between the mechanical electrical conversion unit and the support unit. The intermediate plate may have a second through hole through which the transmission portion moves in the axial direction.

伝達部は、ピストンロッドの端部に連結される部分にフランジを有してよい。フランジが、中間板の第２貫通孔の周縁部に接触することで、伝達部が軸方向の機械電気変換部側へ移動する限界位置を規定してよい。 The transmission portion may have a flange at a portion connected to the end portion of the piston rod. When the flange comes into contact with the peripheral edge of the second through hole of the intermediate plate, the limit position at which the transmission portion moves toward the mechanical / electrical conversion portion in the axial direction may be defined.

伝達部は、機械電気変換部に向けて突出する突出部を有してよい。突出部が、支柱の移動による機械的エネルギーを機械電気変換部に伝達してよい。 The transmission unit may have a protrusion that projects toward the mechanical / electrical conversion unit. The protrusion may transfer the mechanical energy due to the movement of the column to the mechanical electrical conversion section.

機械電気変換装置は、機械電気変換部からの電気的エネルギーを利用して動作する動作モジュールを備えてよい。 The mechanical-electric conversion device may include an operation module that operates by utilizing the electrical energy from the mechanical-electric conversion unit.

動作モジュールは、支柱が機械電気変換部に近づく方向に移動することによる機械的エネルギーを、機械電気変換部が変換した電気的エネルギーを利用して、第１信号を出力してよい。動作モジュールは、支柱が機械電気変換部から遠ざかる方向に移動することによる機械的エネルギーを、機械電気変換部が変換した電気的エネルギーを利用して、第２信号を出力してよい。 The operation module may output a first signal by using the mechanical energy converted by the mechanical electric conversion unit from the mechanical energy generated by the support column moving in the direction approaching the mechanical electric conversion unit. The operation module may output a second signal by using the mechanical energy converted by the mechanical electric conversion unit from the mechanical energy generated by the support column moving in the direction away from the mechanical electric conversion unit.

動作モジュールは、第１信号及び第２信号を無線で外部に出力する無線モジュールでよい。 The operation module may be a wireless module that wirelessly outputs the first signal and the second signal to the outside.

本発明の一態様に係る椅子は、上記機械電気変換装置を備えてよい。椅子は、座部を備えてよい。椅子は、支柱を備えてよい。椅子は、支持部を備えてよい。 The chair according to one aspect of the present invention may be provided with the above-mentioned mechanical / electrical conversion device. The chair may include a seat. The chair may be provided with stanchions. The chair may include a support.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be inventions.

ガスシリンダ機構を有する椅子の外観斜視図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external perspective view of the chair which has a gas cylinder mechanism. 図１に示す椅子を裏側から見た外観斜視図の一例である。This is an example of an external perspective view of the chair shown in FIG. 1 as viewed from the back side. 本実施形態に係る椅子の外観斜視図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external perspective view of the chair which concerns on this embodiment. 外側カバーを取り外した状態の支柱と、上ケースを取り外した状態の機械電気変換装置との外観斜視図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external perspective view of the support column with the outer cover removed, and the mechanical electric conversion device with the upper case removed. 図４に示す支柱及び機械電気変換装置を真上から見た図である。It is a figure which looked at the support column and the mechanical electric conversion device shown in FIG. 4 from directly above. 図５に示すＡ−Ａ断面を示す図である。It is a figure which shows the AA cross section shown in FIG. 図４に示す支柱及び機械電気変換装置の分解斜視図を示す図である。It is a figure which shows the exploded perspective view of the support column and the mechanical electric conversion apparatus shown in FIG. 支持部を裏側から見た外観斜視図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external perspective view which looked at the support part from the back side. 発電モジュール及び無線モジュールの回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a power generation module and a wireless module.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the inventions that fall within the scope of the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.

図１は、ガスシリンダ機構を有する椅子の外観斜視図の一例である。図２は、図１に示す椅子を裏側から見た外観斜視図の一例である。椅子１０は、座部１２、背もたれ部１４、支柱２０、及び脚部１６を備える。支柱２０は、座部１２の高さを調整するガスシリンダ機構を含む。ガスシリンダ機構は、ピスントンロッド、ガスが充電されピストンロッドを移動可能に支持するシリンダを含む。図２に示すように、ピスントンロッドの端部１８は、支柱２０の底面から露出している。ピストンロッドが脚部１６に対して、ピストンロッドの軸方向に移動可能に支持されている。 FIG. 1 is an example of an external perspective view of a chair having a gas cylinder mechanism. FIG. 2 is an example of an external perspective view of the chair shown in FIG. 1 as viewed from the back side. The chair 10 includes a seat portion 12, a backrest portion 14, a support column 20, and a leg portion 16. The strut 20 includes a gas cylinder mechanism that adjusts the height of the seat portion 12. The gas cylinder mechanism includes a piston rod, a cylinder charged with gas and movably supporting the piston rod. As shown in FIG. 2, the end portion 18 of the piston rod is exposed from the bottom surface of the support column 20. The piston rod is supported with respect to the leg portion 16 so as to be movable in the axial direction of the piston rod.

上記のように、椅子の座部を保持するピストンロッドなどの支柱が支柱の軸方向に移動することで、ユーザが椅子に座る際の衝撃を緩和できる。本実施形態では、このような支柱の軸方向への移動による機械的エネルギーを利用して、圧電素子などを有する機械電気変換部により電気的エネルギーを発生させる。 As described above, the support such as the piston rod that holds the seat of the chair moves in the axial direction of the support, so that the impact when the user sits on the chair can be alleviated. In the present embodiment, the mechanical energy generated by the axial movement of the support column is used to generate electrical energy by the mechanical electric conversion unit having a piezoelectric element or the like.

図３は、本実施形態に係る椅子１００の外観斜視図の一例を示す図である。椅子１００は、座部１１０、背もたれ部１１２、支柱１２０、脚部１８０、及び機械電気変換装置２００を備える。座部１１０は、椅子１００に座るユーザの臀部を支持する。背もたれ部１１２は、座部１１０に連結され、椅子１００に座るユーザの背部を支持する。支柱１２０は、座部１１０を保持する。脚部１８０は、支柱１２０の座部１１０と連結される端部と反対側の端部側に設けられ、支柱１２０を支持する。脚部１８０は、椅子１００を移動可能にするキャスタを有してよい。機械電気変換装置２００は、支柱１２０の座部１１０と連結される端部と反対側の端部側に設けられる。機械電気変換装置２００は、筐体を構成する下ケース２０１と上ケース２０２とを有する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of an external perspective view of the chair 100 according to the present embodiment. The chair 100 includes a seat portion 110, a backrest portion 112, a support column 120, a leg portion 180, and a mechanical electric conversion device 200. The seat 110 supports the buttocks of the user sitting on the chair 100. The backrest 112 is connected to the seat 110 and supports the back of the user sitting on the chair 100. The strut 120 holds the seat 110. The leg 180 is provided on the end side opposite to the end connected to the seat 110 of the strut 120, and supports the strut 120. The legs 180 may have casters that allow the chair 100 to be moved. The mechanical electric conversion device 200 is provided on the end side opposite to the end portion connected to the seat portion 110 of the support column 120. The mechanical electric converter 200 has a lower case 201 and an upper case 202 that form a housing.

図４は、外側カバーを取り外した状態の支柱１２０と、上ケース２０２を取り外した状態の機械電気変換装置２００との外観斜視図の一例である。図５は、図４に示す支柱１２０及び機械電気変換装置２００を真上から見た図である。図６は、図５に示すＡ−Ａ断面を示す図である。図７は、図４に示す支柱１２０及び機械電気変換装置２００の分解斜視図を示す図である。 FIG. 4 is an example of an external perspective view of the support column 120 with the outer cover removed and the mechanical electric converter 200 with the upper case 202 removed. FIG. 5 is a view of the support column 120 and the mechanical / electrical conversion device 200 shown in FIG. 4 as viewed from directly above. FIG. 6 is a diagram showing a cross section taken along the line AA shown in FIG. FIG. 7 is a view showing an exploded perspective view of the support column 120 and the mechanical electrical conversion device 200 shown in FIG.

支柱１２０は、ガスシリンダ機構１３０と、支持部１４０とを有する。ガスシリンダ機構１３０は、ピストンロッド１３２とシリンダ１３４とを有する。シリンダ１３４は、ガスが充填されピストンロッド１３２を移動可能に保持する。支持部１４０は、ピストンロッド１３２をピストンロッド１３２の軸方向に移動可能に支持する。支持部１４０は、図８に示すように、底部にピストンロッド１３２が軸方向に移動可能に貫通する貫通孔１４２を有する。ピストンロッド１３２は、シリンダ１３４から露出する外周面の一部に外周に沿ってリング状のフランジ１３６を有する。支持部１４０は、フランジ１３６と支持部１４０の底部との間にバネ１３８を有する。バネ１３８は、フランジ１３６と支持部１４０の貫通孔１４２の周縁部との間に配置される。バネ１３８は、ピストンロッド１３２を軸方向に付勢する弾性体の一例である。ユーザが座部１１０に座り、支柱１２０に軸方向下向き、すなわち鉛直方向に力が加わると、その力でピストンロッド１３２は、軸方向下向きに移動する。ピストンロッド１３２の移動により、バネ１３８はフランジ１３６を介して収縮する。バネ１３８は、ユーザが座部１１０に座る際の衝撃を吸収するクッションとして機能する。ユーザが座部１１０から離れると、支柱１２０に軸方向下向きに加わっていた力が弱まり、バネ１３８が伸長する。バネ１３８の伸長による復元力がフランジ１３６を介してピストンロッド１３２に伝達され、ピストンロッド１３２は、軸方向上向きに移動する。 The support column 120 has a gas cylinder mechanism 130 and a support portion 140. The gas cylinder mechanism 130 has a piston rod 132 and a cylinder 134. The cylinder 134 is filled with gas and holds the piston rod 132 movably. The support portion 140 supports the piston rod 132 so as to be movable in the axial direction of the piston rod 132. As shown in FIG. 8, the support portion 140 has a through hole 142 at the bottom through which the piston rod 132 movably penetrates in the axial direction. The piston rod 132 has a ring-shaped flange 136 along the outer circumference on a part of the outer peripheral surface exposed from the cylinder 134. The support 140 has a spring 138 between the flange 136 and the bottom of the support 140. The spring 138 is arranged between the flange 136 and the peripheral edge of the through hole 142 of the support portion 140. The spring 138 is an example of an elastic body that urges the piston rod 132 in the axial direction. When the user sits on the seat 110 and a force is applied to the support column 120 in the axial direction downward direction, that is, in the vertical direction, the force causes the piston rod 132 to move downward in the axial direction. Due to the movement of the piston rod 132, the spring 138 contracts via the flange 136. The spring 138 functions as a cushion that absorbs the impact when the user sits on the seat 110. When the user leaves the seat 110, the force applied to the support column 120 in the downward direction in the axial direction weakens, and the spring 138 extends. The restoring force due to the extension of the spring 138 is transmitted to the piston rod 132 via the flange 136, and the piston rod 132 moves upward in the axial direction.

機械電気変換装置２００は、伝達部２３０、中間板１４４、及び複数の発電モジュール３０を備える。伝達部２３０は、ピストンロッド１３２の座部１１０側の端部と反対側の端部、すなわち、支持部１４０の貫通孔１４２から露出する端部に連結されている。ピストンロッド１３２は、ピストンロッド１３２の座部１１０側の端部と反対側の端部にネジ穴１３３を有する。伝達部２３０は、ネジ穴１３３を介してボルトでピストンロッド１３２に固定されてよい。伝達部２３０は、複数の発電モジュール３０のそれぞれに向けて突出する複数の突出部２３２を有する。複数の突出部２３２が、ピストンロッド１３２の移動による機械的エネルギーを複数の発電モジュール３０に伝達する。 The mechanical electric converter 200 includes a transmission unit 230, an intermediate plate 144, and a plurality of power generation modules 30. The transmission portion 230 is connected to an end portion of the piston rod 132 opposite to the end portion on the seat portion 110 side, that is, an end portion exposed from the through hole 142 of the support portion 140. The piston rod 132 has a screw hole 133 at an end of the piston rod 132 on the side opposite to the seat 110 side. The transmission portion 230 may be fixed to the piston rod 132 with bolts via the screw holes 133. The transmission unit 230 has a plurality of projecting portions 232 projecting toward each of the plurality of power generation modules 30. The plurality of protrusions 232 transmit the mechanical energy generated by the movement of the piston rod 132 to the plurality of power generation modules 30.

中間板１４４は、発電モジュール３０と、支持部１４０との間に配置され、下ケース２０１内に固定される。中間板１４４は、伝達部２３０が軸方向に移動する貫通孔１４６を有する。伝達部２３０は、ピストンロッド１３２の端部と連結される部分にフランジ２３３を有する。中間板１４４の貫通孔１４６が、伝達部２３０が軸方向に移動するのをガイドする。 The intermediate plate 144 is arranged between the power generation module 30 and the support portion 140, and is fixed in the lower case 201. The intermediate plate 144 has a through hole 146 in which the transmission portion 230 moves in the axial direction. The transmission portion 230 has a flange 233 at a portion connected to the end portion of the piston rod 132. The through hole 146 of the intermediate plate 144 guides the transmission unit 230 to move in the axial direction.

下ケース２０１は、内部に複数の発電モジュール３０を収容する。発電モジュール３０は、機械電気変換部の一例である。複数の発電モジュール３０は、下ケース２０１の底部に配置されてよい。発電モジュール３０は、圧電素子を含む。圧電素子は、変形を生じさせる機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する。圧電素子は、例えば、チタン酸バリウム、ジルコニアなどの圧電セラミックス、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などの圧電単結晶からなる。発電モジュール３０は、圧電素子以外の機械電気変換素子を備えてもよい。発電モジュール３０は、歪み、屈曲、圧縮、伸長などの変形を生じさせる機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することが可能な任意の機械電気変換素子を備えてよい。発電モジュール３０は、例えば、イオン導電性高分子の膜の両面に金（Ａｕ）などの金属をメッキしたイオン高分子金属複合材料（ＩＰＭＣ）、イオン導電性高分子ゲル膜（ＩＣＰＦ）、またはＩＰＭＣもしくはＩＣＰＦを用いた人工筋肉を、機械電気変換素子として備えてよい。 The lower case 201 houses a plurality of power generation modules 30 inside. The power generation module 30 is an example of a mechanical / electrical conversion unit. The plurality of power generation modules 30 may be arranged at the bottom of the lower case 201. The power generation module 30 includes a piezoelectric element. Piezoelectric elements convert the mechanical energy that causes deformation into electrical energy. The piezoelectric element is made of, for example, piezoelectric ceramics such as barium titanate and zirconia, and piezoelectric single crystals such as _{lithium tantalate (LiTaO 3).} The power generation module 30 may include a mechanical electric conversion element other than the piezoelectric element. The power generation module 30 may include any mechanical electrical conversion element capable of converting mechanical energy that causes deformation such as strain, bending, compression, and elongation into electrical energy. The power generation module 30 is, for example, an ion conductive polymer composite material (IPMC) in which a metal such as gold (Au) is plated on both sides of an ion conductive polymer film, an ion conductive polymer gel film (ICPF), or an IPMC. Alternatively, an artificial muscle using ICPF may be provided as a mechanical electrical conversion element.

発電モジュール３０は、図６及び図７に示すように、受圧部３２をさらに有する。受圧部３２は、伝達部２３０の突出部２３２から力を受ける。受圧部３２は、突出部２３２を介して受けた力を圧電素子に伝達する。受圧部３２から伝達される力が変化することで、圧電素子は変形する。圧電素子は、変形を生じさせる機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する。すなわち、圧電素子は、変形により電力を発生させる。伝達部２３０が貫通孔１４６にガイドされることで、伝達部２３０がピストンロッド１３２の軸を中心に回転してずれることを防止している。これにより、複数の突出部２３２のそれぞれが、複数の発電モジュール３０のそれぞれの受圧部３２を押下できなくなるのを防止できる。 The power generation module 30 further includes a pressure receiving unit 32 as shown in FIGS. 6 and 7. The pressure receiving portion 32 receives a force from the protruding portion 232 of the transmitting portion 230. The pressure receiving portion 32 transmits the force received through the protruding portion 232 to the piezoelectric element. The piezoelectric element is deformed by changing the force transmitted from the pressure receiving unit 32. Piezoelectric elements convert the mechanical energy that causes deformation into electrical energy. That is, the piezoelectric element generates electric power by deformation. The transmission unit 230 is guided by the through hole 146 to prevent the transmission unit 230 from rotating around the axis of the piston rod 132 and shifting. As a result, it is possible to prevent each of the plurality of projecting portions 232 from being unable to press the pressure receiving portions 32 of the plurality of power generation modules 30.

機械電気変換装置２００は、配線基板５０及び無線モジュール４０をさらに備える。配線基板５０及び無線モジュール４０は、下ケース２０１の内部に収容される。配線基板５０は、発電モジュール３０で発生した電気的エネルギーを無線モジュール４０に提供する配線を有する。発電モジュール３０で発生した電力は、配線基板５０を介して無線モジュール４０に供給される。無線モジュール４０は、発電モジュール３０からの電力を受けて、予め定められた動作を実行する。無線モジュール４０は、発電モジュール３０からの電力を受けて予め定められた信号を無線で出力する。無線モジュール４０は、動作モジュールの一例である。無線モジュール４０は、受圧部３２に加えられる力が増加することで、圧電素子で発生した電力を利用して第１信号を外部に出力する。無線モジュール４０は、受圧部３２に加えられている力が減少することで、圧電素子で発生した電力を利用して第２信号を無線で外部に出力する。 The mechanical electric converter 200 further includes a wiring board 50 and a wireless module 40. The wiring board 50 and the wireless module 40 are housed inside the lower case 201. The wiring board 50 has wiring that provides the electrical energy generated by the power generation module 30 to the wireless module 40. The electric power generated by the power generation module 30 is supplied to the wireless module 40 via the wiring board 50. The wireless module 40 receives electric power from the power generation module 30 and executes a predetermined operation. The wireless module 40 receives electric power from the power generation module 30 and wirelessly outputs a predetermined signal. The wireless module 40 is an example of an operating module. The wireless module 40 outputs the first signal to the outside by utilizing the electric power generated by the piezoelectric element by increasing the force applied to the pressure receiving unit 32. The wireless module 40 wirelessly outputs a second signal to the outside by using the electric power generated by the piezoelectric element by reducing the force applied to the pressure receiving unit 32.

ユーザが座部１１０に座ることでピストンロッド１３２が軸方向下向きに押下され、伝達部２３０が軸方向下向きに移動する。伝達部２３０が軸方向下向きに移動することで、受圧部３２に加えられる力が増加する。無線モジュール４０は、受圧部３２に加えられる力が増加することにより圧電素子で発生した電力を利用して第１信号を外部に出力してよい。 When the user sits on the seat 110, the piston rod 132 is pushed downward in the axial direction, and the transmission unit 230 moves downward in the axial direction. As the transmission unit 230 moves downward in the axial direction, the force applied to the pressure receiving unit 32 increases. The wireless module 40 may output the first signal to the outside by utilizing the electric power generated by the piezoelectric element due to the increase in the force applied to the pressure receiving unit 32.

座部１１０に座っていたユーザが離席することで、バネ１３８を収縮させていた力が減少し、バネ１３８が伸長する。バネ１３８の伸長による復元力でピストンロッド１３２が軸方向上向きに移動する。これにより、伝達部２３０から受圧部３２に加えられている力が減少する。無線モジュール４０は、受圧部３２に加えられる力が減少することにより圧電素子で発生した電力を利用して第２信号を無線で外部に出力してよい。無線モジュール４０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの予め定められた通信規格に従って外部の端末と無線通信してよい。 When the user sitting on the seat 110 leaves the seat, the force that has contracted the spring 138 is reduced, and the spring 138 is extended. The piston rod 132 moves upward in the axial direction due to the restoring force due to the extension of the spring 138. As a result, the force applied from the transmission unit 230 to the pressure receiving unit 32 is reduced. The wireless module 40 may wirelessly output a second signal to the outside by utilizing the electric power generated by the piezoelectric element by reducing the force applied to the pressure receiving unit 32. The wireless module 40 may wirelessly communicate with an external terminal in accordance with a predetermined communication standard such as Bluetooth (registered trademark).

以上のように構成された機械電気変換装置２００によれば、椅子１００の座部を保持するピストンロッド１３２などの支柱が支柱の軸方向に移動することで生じる機械的エネルギーを利用して、圧電素子などを有する発電モジュール３０により電気的エネルギーを発生させることができる。機械電気変換装置２００は、図１に示すような軸方向に移動する支柱を有する任意の椅子に設けられる。機械電気変換装置２００は、既存の椅子を改造することなく、椅子の支柱部分に設けられる。 According to the mechanical electric conversion device 200 configured as described above, piezoelectric energy is utilized by utilizing the mechanical energy generated by the movement of the columns such as the piston rod 132 holding the seat of the chair 100 in the axial direction of the columns. Electrical energy can be generated by the power generation module 30 having an element or the like. The mechanical / electrical converter 200 is provided on any chair having struts that move in the axial direction as shown in FIG. The mechanical / electrical conversion device 200 is provided on the support column portion of the chair without modifying the existing chair.

図９は、発電モジュール３０及び無線モジュール４０の回路構成の一例である。発電モジュール３０ａは、ブリッジダイオード３１０ａを介して無線モジュール４０に接続される。発電モジュール３０ｂは、ブリッジダイオード３１０ｂを介して無線モジュール４０に接続される。無線モジュール４０は、マイクロコンピュータでよい。無線モジュール４０は、複数のポートを有する。無線モジュール４０は、Ｖｃｃポート４１１、ＧＮＤポート４１２、第１入力ポート４１３、及び第２入力ポート４１４を含む。発電モジュール３０ａは、出力端子３３ａ及び出力端子３５ａを有する。発電モジュール３０ｂは、出力端子３３ｂ及び出力端子３５ｂを有する。 FIG. 9 is an example of the circuit configuration of the power generation module 30 and the wireless module 40. The power generation module 30a is connected to the wireless module 40 via the bridge diode 310a. The power generation module 30b is connected to the wireless module 40 via the bridge diode 310b. The wireless module 40 may be a microcomputer. The wireless module 40 has a plurality of ports. The wireless module 40 includes a Vcc port 411, a GND port 412, a first input port 413, and a second input port 414. The power generation module 30a has an output terminal 33a and an output terminal 35a. The power generation module 30b has an output terminal 33b and an output terminal 35b.

ブリッジダイオード３１０ａは、４つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４がブリッジ接続されている。ダイオードＤ１のカソードと、ダイオードＤ２のアノードとが接続される。ダイオードＤ２のカソードと、ダイオードＤ４のカソードとが接続される。ダイオードＤ１のアノードと、ダイオードＤ３のアノードとが接続される。さらに、ダイオードＤ３のカソードと、ダイオードＤ４のアノードとが接続される。ダイオードＤ１のカソードと、ダイオードＤ２のアノードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ａの入力端子３１１ａである。また、ダイオードＤ３のカソードと、ダイオードＤ４のアノードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ａの入力端子３１２ａである。ダイオードＤ２のカソードと、ダイオードＤ４のカソードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ａの出力端子３１３ａである。さらに、ダイオードＤ１のアノードと、ダイオードＤ３のアノードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ａの出力端子３１４ａである。 In the bridge diode 310a, four diodes D1, D2, D3, and D4 are bridge-connected. The cathode of the diode D1 and the anode of the diode D2 are connected. The cathode of the diode D2 and the cathode of the diode D4 are connected. The anode of the diode D1 and the anode of the diode D3 are connected. Further, the cathode of the diode D3 and the anode of the diode D4 are connected. The connection point between the cathode of the diode D1 and the anode of the diode D2 is the input terminal 311a of the bridge diode 310a. The connection point between the cathode of the diode D3 and the anode of the diode D4 is the input terminal 312a of the bridge diode 310a. The connection point between the cathode of the diode D2 and the cathode of the diode D4 is the output terminal 313a of the bridge diode 310a. Further, the connection point between the anode of the diode D1 and the anode of the diode D3 is the output terminal 314a of the bridge diode 310a.

ブリッジダイオード３１０ｂは、４つのダイオードＤ７、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０がブリッジ接続されている。ダイオードＤ７のカソードと、ダイオードＤ８のアノードとが接続される。ダイオードＤ８のカソードと、ダイオードＤ１０のカソードとが接続される。ダイオードＤ７のアノードと、ダイオードＤ９のアノードとが接続される。さらに、ダイオードＤ９のカソードと、ダイオードＤ１０のアノードとが接続される。ダイオードＤ７のカソードと、ダイオードＤ８のアノードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ｂの入力端子３１１ｂである。また、ダイオードＤ９のカソードと、ダイオードＤ１０のアノードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ｂの入力端子３１２ｂである。ダイオードＤ８のカソードと、ダイオードＤ１０のカソードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ｂの出力端子３１３ｂである。さらに、ダイオードＤ７のアノードと、ダイオードＤ９のアノードとの接続点が、ブリッジダイオード３１０ｂの出力端子３１４ｂである。 In the bridge diode 310b, four diodes D7, D8, D9, and D10 are bridge-connected. The cathode of the diode D7 and the anode of the diode D8 are connected. The cathode of the diode D8 and the cathode of the diode D10 are connected. The anode of the diode D7 and the anode of the diode D9 are connected. Further, the cathode of the diode D9 and the anode of the diode D10 are connected. The connection point between the cathode of the diode D7 and the anode of the diode D8 is the input terminal 311b of the bridge diode 310b. The connection point between the cathode of the diode D9 and the anode of the diode D10 is the input terminal 312b of the bridge diode 310b. The connection point between the cathode of the diode D8 and the cathode of the diode D10 is the output terminal 313b of the bridge diode 310b. Further, the connection point between the anode of the diode D7 and the anode of the diode D9 is the output terminal 314b of the bridge diode 310b.

発電モジュール３０ａの出力端子３３ａは、ブリッジダイオード３１０ａの入力端子３１１ａに接続される。発電モジュール３０ａの出力端子３３ａは、ダイオードＤ５及び抵抗Ｒ１を介して無線モジュール４０の第１入力ポート４１３にも接続される。発電モジュール３０ａの出力端子３５ａは、ブリッジダイオード３１０ａの入力端子３１２ａに接続される。発電モジュール３０ａの出力端子３５ａは、ダイオードＤ６及び抵抗Ｒ２を介して無線モジュール４０の第２入力ポート４１４にも接続される。 The output terminal 33a of the power generation module 30a is connected to the input terminal 311a of the bridge diode 310a. The output terminal 33a of the power generation module 30a is also connected to the first input port 413 of the wireless module 40 via the diode D5 and the resistor R1. The output terminal 35a of the power generation module 30a is connected to the input terminal 312a of the bridge diode 310a. The output terminal 35a of the power generation module 30a is also connected to the second input port 414 of the wireless module 40 via the diode D6 and the resistor R2.

発電モジュール３０ｂの出力端子３３ｂは、ブリッジダイオード３１０ｂの入力端子３１１ｂに接続される。発電モジュール３０ｂの出力端子３３ｂは、ダイオードＤ１１及び抵抗Ｒ１を介して無線モジュール４０の第１入力ポート４１３にも接続される。発電モジュール３０ｂの出力端子３５ｂは、ブリッジダイオード３１０ｂの入力端子３１２ｂに接続される。発電モジュール３０ｂの出力端子３５ｂは、ダイオードＤ１２及び抵抗Ｒ２を介して無線モジュール４０の第２入力ポート４１４にも接続される。 The output terminal 33b of the power generation module 30b is connected to the input terminal 311b of the bridge diode 310b. The output terminal 33b of the power generation module 30b is also connected to the first input port 413 of the wireless module 40 via the diode D11 and the resistor R1. The output terminal 35b of the power generation module 30b is connected to the input terminal 312b of the bridge diode 310b. The output terminal 35b of the power generation module 30b is also connected to the second input port 414 of the wireless module 40 via the diode D12 and the resistor R2.

例えば、座部１１０の上にユーザが座り、発電モジュール３０ａ及び発電モジュール３０ｂが発電すると、発電モジュール３０ａの出力端子３３ａ及び発電モジュール３０ｂの出力端子３３ｂからの電流が無線モジュール４０のＶｃｃポートに入力される。さらに、無線モジュール４０の第１入力ポート４１３に発電モジュール３０ａの出力端子３３ａ及び発電モジュール３０ｂの出力端子３３ｂからの電流が入力される。 For example, when the user sits on the seat 110 and the power generation module 30a and the power generation module 30b generate power, the currents from the output terminal 33a of the power generation module 30a and the output terminal 33b of the power generation module 30b are input to the Vcc port of the wireless module 40. Will be done. Further, the current from the output terminal 33a of the power generation module 30a and the output terminal 33b of the power generation module 30b is input to the first input port 413 of the wireless module 40.

一方、座部１１０の上に座っていたユーザが立つことで、発電モジュール３０ａ及び発電モジュール３０ｂが発電すると、発電モジュール３０ａの出力端子３５ａ及び発電モジュール３０ｂの出力端子３５ｂからの電流が無線モジュール４０のＶｃｃポートに入力される。さらに、無線モジュール４０の第２入力ポート４１４に発電モジュール３０ａの出力端子３５ａ及び発電モジュール３０ｂの出力端子３５ｂからの電流が入力される。 On the other hand, when the user sitting on the seat 110 stands and the power generation module 30a and the power generation module 30b generate power, the current from the output terminal 35a of the power generation module 30a and the output terminal 35b of the power generation module 30b is applied to the wireless module 40. Is input to the Vcc port of. Further, the current from the output terminal 35a of the power generation module 30a and the output terminal 35b of the power generation module 30b is input to the second input port 414 of the wireless module 40.

無線モジュール４０は、Ｖｃｃポート４１１に電流が入力され、かつ第１入力ポート４１３に電流が入力された場合には、発電モジュール３０が押下されたことで発電したことを示す第１信号を無線で外部に出力する。一方、無線モジュール４０は、Ｖｃｃポート４１１に電流が入力され、かつ第２入力ポート４１４に電流が入力された場合には、発電モジュール３０を押下していた力が解除されたことで発電したことを示す第２信号を無線で外部に出力する。 When the current is input to the Vcc port 411 and the current is input to the first input port 413, the wireless module 40 wirelessly transmits a first signal indicating that the power generation module 30 is pressed to generate power. Output to the outside. On the other hand, when the current was input to the Vcc port 411 and the current was input to the second input port 414, the wireless module 40 generated power by releasing the force pressing the power generation module 30. The second signal indicating is output to the outside wirelessly.

第１信号及び第２信号を受信する受信端末は、例えば、第１信号及び第２信号に基づいて、ユーザが着座したか離席したかを検出することができる。 The receiving terminal that receives the first signal and the second signal can detect, for example, whether the user is seated or absent based on the first signal and the second signal.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of operations, procedures, steps, steps, etc. in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specification, and drawings is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the scope of claims, the specification, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It's not a thing.

１０椅子
１２座部
２０支柱
１４背もたれ部
１６脚部
１８端部
３０，３０ａ，３０ｂ発電モジュール
３２受圧部
３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂ出力端子
４０無線モジュール
５０配線基板
１００椅子
１１０座部
１１２背もたれ部
１２０支柱
１３０ガスシリンダ機構
１３２ピストンロッド
１３４シリンダ
１３６フランジ
１３８バネ
１４０支持部
１４２貫通孔
１４４中間板
１４６貫通孔
１８０脚部
２００機械電気変換装置
２０１下ケース
２０２上ケース
２３０伝達部
２３２突出部
２３３フランジ
３１０ａ，３１０ｂブリッジダイオード
３１１ａ，３１１ｂ，３１２ａ，３１２ｂ入力端子
３１３ａ，３１３ｂ，３１４ａ，３１４ｂ出力端子
４１１Ｖｃｃポート
４１２ＧＮＤポート
４１３第１入力ポート
４１４第２入力ポート 10 Chair 12 Seat 20 Strut 14 Backrest 16 Leg 18 End 30, 30a, 30b Power generation module 32 Pressure receiving 33a, 33b, 35a, 35b Output terminal 40 Wireless module 50 Wiring board 100 Chair 110 Seat 112 Backrest 120 Strut 130 Gas Cylinder Mechanism 132 Piston Rod 134 Cylinder 136 Flange 138 Spring 140 Support 142 Through Hole 144 Intermediate Plate 146 Through Hole 180 Leg 200 Mechanical Electrical Converter 201 Lower Case 202 Upper Case 230 Transmission 232 Protrusion 233 Flange 310a, 310b Bridge diode 311a, 311b, 312a, 312b Input terminal 313a, 313b, 314a, 314b Output terminal 411 Vcc port 412 GND port 413 First input port 414 Second input port

Claims

座部と、前記座部を保持する支柱と、前記支柱を支柱の軸方向に移動可能に支持する支持部とを備える椅子に設けられる機械電気変換装置であって、
機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する機械電気変換部と、
前記支柱の前記座部側の端部と反対側の端部に連結され、前記支柱の移動による機械的エネルギーを前記機械電気変換部に伝達する伝達部と
を備え、
前記支柱は、ピストンロッドと、ガスが充填され前記ピストンロッドを移動可能に保持するシリンダとを含むガスシリンダ機構を有し、
前記支持部は、前記ピストンロッドを前記ピストンロッドの軸方向に移動可能に支持し、
前記伝達部は、前記ピストンロッドの前記座部側の端部と反対側の端部に連結され、
前記機械電気変換部は、圧電素子を含み、
前記伝達部は、前記圧電素子に向けて突出し、前記ピストンロッドの移動に伴い前記圧電素子を変形させて前記圧電素子に前記機械的エネルギーを前記電気的エネルギーに変換させる突出部を有する、機械電気変換装置。 A mechanical electrical conversion device provided on a chair including a seat portion, a support column for holding the seat portion, and a support portion for supporting the support column so as to be movable in the axial direction of the support column.
A mechanical electrical converter that converts mechanical energy into electrical energy,
It is provided with a transmission unit which is connected to an end portion of the support column on the side opposite to the seat portion side and transmits mechanical energy due to the movement of the support column to the mechanical electrical conversion unit .
The strut has a gas cylinder mechanism that includes a piston rod and a cylinder that is filled with gas and holds the piston rod movably.
The support portion supports the piston rod so as to be movable in the axial direction of the piston rod.
The transmission portion is connected to an end portion of the piston rod opposite to the seat portion side end portion.
The mechanical / electrical conversion unit includes a piezoelectric element.
The transmission unit projects toward the piezoelectric element, deforms the piezoelectric element with the movement of the piston rod, and causes the piezoelectric element to convert the mechanical energy into the electrical energy. Conversion device.

前記支持部は、前記ピストンロッドの前記端部が貫通する第１貫通孔と、前記ピストンロッドを前記軸方向に付勢する弾性体とを有し、
前記伝達部は、前記第１貫通孔を介して前記支持部から露出する前記ピストンロッドの前記端部に連結される、請求項１に記載の機械電気変換装置。 The support portion has a first through hole through which the end portion of the piston rod penetrates, and an elastic body that urges the piston rod in the axial direction.
The transmission portion, said being connected to said end of said piston rod exposed from said support portion through the first through hole, electromechanical converter according to claim 1.

座部と、前記座部を保持する支柱と、前記支柱を支柱の軸方向に移動可能に支持する支持部とを備える椅子に設けられる機械電気変換装置であって、A mechanical electrical conversion device provided on a chair including a seat portion, a support column for holding the seat portion, and a support portion for supporting the support column so as to be movable in the axial direction of the support column.
機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する機械電気変換部と、 A mechanical electrical converter that converts mechanical energy into electrical energy,
前記支柱の前記座部側の端部と反対側の端部に連結され、前記支柱の移動による機械的エネルギーを前記機械電気変換部に伝達する伝達部と With a transmission unit that is connected to an end portion of the support column on the side opposite to the seat portion side and transmits mechanical energy due to the movement of the support column to the mechanical electrical conversion unit.
を備え、With
前記支柱は、ピストンロッドと、ガスが充填され前記ピストンロッドを移動可能に保持するシリンダとを含むガスシリンダ機構を有し、 The strut has a gas cylinder mechanism that includes a piston rod and a cylinder that is filled with gas and holds the piston rod movably.
前記支持部は、前記ピストンロッドを前記ピストンロッドの軸方向に移動可能に支持し、 The support portion supports the piston rod so as to be movable in the axial direction of the piston rod.
前記伝達部は、前記ピストンロッドの前記座部側の端部と反対側の端部に連結され、 The transmission portion is connected to an end portion of the piston rod opposite to the seat portion side end portion.
前記支持部は、前記ピストンロッドの前記端部が貫通する第１貫通孔と、前記ピストンロッドを前記軸方向に付勢する弾性体とを有し、 The support portion has a first through hole through which the end portion of the piston rod penetrates, and an elastic body that urges the piston rod in the axial direction.
前記伝達部は、前記第１貫通孔を介して前記支持部から露出する前記ピストンロッドの前記端部に連結される、 The transmission portion is connected to the end portion of the piston rod exposed from the support portion via the first through hole.
機械電気変換装置。Mechanical electrical converter.

前記ピストンロッドは、前記シリンダから露出する外周面の一部に外周に沿ってフランジを有し、
前記弾性体は、前記ピストンロッドの前記フランジと前記支持部の前記第１貫通孔の周縁部との間に配置される、請求項２または３に記載の機械電気変換装置。 The piston rod has a flange along the outer circumference on a part of the outer peripheral surface exposed from the cylinder.
The mechanical electrical conversion device according to claim 2 or 3 , wherein the elastic body is arranged between the flange of the piston rod and the peripheral edge of the first through hole of the support portion.

前記機械電気変換部を収容する筐体と、
前記筐体内に固定され、前記機械電気変換部と前記支持部との間に配置される中間板と
をさらに備え、
前記中間板は、前記伝達部が前記軸方向に移動する第２貫通孔を有する、請求項４に記載の機械電気変換装置。 A housing for accommodating the mechanical / electrical conversion unit and
An intermediate plate fixed in the housing and arranged between the mechanical electrical conversion unit and the support unit is further provided.
The mechanical / electrical conversion device according to claim 4, wherein the intermediate plate has a second through hole in which the transmission portion moves in the axial direction.

前記伝達部は、前記機械電気変換部に向けて突出する突出部を有し、
前記突出部が、前記支柱の移動による前記機械的エネルギーを前記機械電気変換部に伝達する、請求項３に記載の機械電気変換装置。 The transmission portion has a protrusion that protrudes toward the mechanical electrical conversion portion.
The mechanical / electrical conversion device according to claim 3 , wherein the protruding portion transmits the mechanical energy due to the movement of the support column to the mechanical / electrical conversion unit.

前記機械電気変換部からの電気的エネルギーを利用して動作する動作モジュールをさらに備える、請求項１から６の何れか１つに記載の機械電気変換装置。 The mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an operation module that operates by utilizing the electrical energy from the mechanical / electrical conversion unit.

前記動作モジュールは、
前記支柱が前記機械電気変換部に近づく方向に移動することによる機械的エネルギーを、前記機械電気変換部が変換した電気的エネルギーを利用して、第１信号を出力し、
前記支柱が前記機械電気変換部から遠ざかる方向に移動することによる機械的エネルギーを、前記機械電気変換部が変換した電気的エネルギーを利用して、第２信号を出力する、請求項７に記載の機械電気変換装置。 The operation module is
The mechanical energy generated by the support column moving in the direction approaching the mechanical electric conversion unit is output as a first signal by using the electrical energy converted by the mechanical electric conversion unit.
The seventh aspect of claim 7, wherein a second signal is output by using the electrical energy converted by the mechanical / electrical conversion unit from the mechanical energy caused by the support column moving in a direction away from the mechanical / electrical conversion unit. Mechanical electrical converter.

前記動作モジュールは、前記第１信号及び前記第２信号を無線で外部に出力する無線モジュールである、請求項８に記載の機械電気変換装置。 The mechanical / electrical conversion device according to claim 8, wherein the operation module is a wireless module that wirelessly outputs the first signal and the second signal to the outside.

請求項１から９の何れか１つに記載の機械電気変換装置と、
前記座部と、
前記支柱と、
前記支持部と
を備える椅子。 The mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 1 to 9.
With the seat
With the support
A chair provided with the support portion.