JP6848804B2 - Mechanical electrical converters, chairs, and cushions - Google Patents
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Description
本発明は、機械電気変換装置、椅子、及びクッションに関する。 The present invention relates to mechanical electrical converters, chairs, and cushions.
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、第1基部を備えてよい。機械電気変換装置は、第2基部を備えてよい。機械電気変換装置は、第1ヒンジ部を備えてよい。機械電気変換装置は、第2ヒンジ部を備えてよい。機械電気変換装置は、第1基部と第2基部との間に配置され、第1基部と第2基部とが近づく方向及び遠ざかる方向に移動可能に、一端が第1ヒンジ部を介して第1基部に連結され、他端が第2ヒンジ部を介して第2基部に連結される連結部を備えてよい。機械電気変換装置は、第1基部と第2基部との間に配置され、第1基部と第2基部とが近づく方向または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。 The mechanical electrical conversion device according to one aspect of the present invention may include a first base. The mechanical electrical converter may include a second base. The mechanical electrical converter may include a first hinge portion. The mechanical electrical converter may include a second hinge portion. The mechanical electric converter is arranged between the first base and the second base so that the first base and the second base can move in the approaching direction and the moving direction away from each other, and one end thereof is first via the first hinge portion. A connecting portion that is connected to the base portion and the other end of which is connected to the second base portion via the second hinge portion may be provided. The mechanical electric conversion device is arranged between the first base and the second base, and is a machine that converts mechanical energy into electrical energy by moving the first base and the second base in an approaching direction or a moving direction away from each other. It may be provided with an electrical conversion unit.
第1ヒンジ部は、第1ヒンジ軸を有してよい。第2ヒンジ部は、第2ヒンジ軸を有してよい。第1ヒンジ軸と、第2ヒンジ軸とは平行でよい。 The first hinge portion may have a first hinge shaft. The second hinge portion may have a second hinge shaft. The first hinge shaft and the second hinge shaft may be parallel to each other.
機械電気変換装置は、複数の機械電気変換部を備えてよい。複数の機械電気変換部は、第1ヒンジ軸及び第2ヒンジ軸と平行な方向に沿って配置されてよい。 The mechanical electric conversion device may include a plurality of mechanical electric conversion units. The plurality of mechanical electrical conversion units may be arranged along a direction parallel to the first hinge axis and the second hinge axis.
機械電気変換部は、第1基部の第2基部側の第1面上に配置されてよい。第2基部は、第1基部側の第2面から機械電気変換部に向かって突起する突起部を有してよい。機械的エネルギーが突起部を介して機械電気変換部に伝達されてよい。 The mechanical / electrical conversion unit may be arranged on the first surface of the first base unit on the second base side side. The second base portion may have a protrusion portion that protrudes from the second surface on the side of the first base portion toward the mechanical / electrical conversion portion. Mechanical energy may be transmitted to the mechanical electrical converter via the protrusions.
機械電気変換装置は、第1基部と第2基部とを遠ざける方向に第1基部及び第2基部の少なくとも一方を付勢する弾性体を備えてよい。 The mechanical electrical conversion device may include an elastic body that urges at least one of the first base portion and the second base portion in a direction in which the first base portion and the second base portion are separated from each other.
連結部は、第1ヒンジ部の第1ヒンジ軸を支持する第1フレームを有してよい。連結部は、第2ヒンジ部の第2ヒンジ軸を支持する第2フレームを有してよい。連結部は、第1フレームの一端と第2フレームの一端とを連結する第3フレームを有してよい。連結部は、第1フレームの他端と第2フレームの他端とを連結する第4フレームを有してよい。 The connecting portion may have a first frame that supports the first hinge shaft of the first hinge portion. The connecting portion may have a second frame that supports the second hinge shaft of the second hinge portion. The connecting portion may have a third frame that connects one end of the first frame and one end of the second frame. The connecting portion may have a fourth frame that connects the other end of the first frame and the other end of the second frame.
第1基部は、機械電気変換部を収容する第1ケースでよい。第2基部は、第1ケースの開口を覆う第2ケースでよい。 The first base may be a first case accommodating a mechanical / electrical conversion unit. The second base may be a second case that covers the opening of the first case.
第1ヒンジ部は、第1ケースの内側底面の周縁領域に配置される第1軸受部を有してよい。第2ヒンジ部は、第2ケースの内側底面の周縁領域に配置される第2軸受部を有してよい。 The first hinge portion may have a first bearing portion arranged in the peripheral region of the inner bottom surface of the first case. The second hinge portion may have a second bearing portion that is located in the peripheral region of the inner bottom surface of the second case.
第1ケースは、第1ケースの内側底面の第1中央領域から突出する第1突出部を有してよい。第2ケースは、第2ケースの内側底面の第1中央領域に対向する第2中央領域から突出する第2突出部を有してよい。第1突出部及び第2突出部の一方は、第1ケースと第2ケースとが近づく方向及び遠ざかる方向に移動する場合に第1突出部及び第2突出部の他方をガイドするガイド穴を有してよい。 The first case may have a first protruding portion that protrudes from the first central region of the inner bottom surface of the first case. The second case may have a second protruding portion protruding from the second central region facing the first central region on the inner bottom surface of the second case. One of the first protruding portion and the second protruding portion has a guide hole for guiding the other of the first protruding portion and the second protruding portion when the first case and the second case move in the approaching direction and the moving direction away from each other. You can do it.
第1軸受部と第2軸受部との間に、第1突出部及び第2突出部が配置されてよい。 A first protruding portion and a second protruding portion may be arranged between the first bearing portion and the second bearing portion.
機械電気変換装置は、第1ケースと第2ケースとを遠ざける方向に第1ケース及び第2ケースを付勢する弾性体を備えてよい。第2突出部が、第1突出部をガイドするガイド穴を有してよい。弾性体は、第1突出部の外周に嵌合して設けられてよい。弾性体の一端が、第1ケースの内側底面における第1突出部の周縁領域を付勢してよい。弾性体の他端が、第2突出部のガイド穴の周縁領域を付勢してよい。 The mechanical electrical conversion device may include an elastic body that urges the first case and the second case in a direction in which the first case and the second case are separated from each other. The second protrusion may have a guide hole that guides the first protrusion. The elastic body may be provided so as to be fitted on the outer periphery of the first protruding portion. One end of the elastic body may urge the peripheral region of the first protrusion on the inner bottom surface of the first case. The other end of the elastic body may urge the peripheral region of the guide hole of the second protrusion.
複数の機械電気変換部は、第1の機械電気変換部と第2の機械電気変換部とを含んでよい。第1の機械電気変換部及び第2の機械電気変換部は、第1突出部を間に挟んで、第1ヒンジ部の第1ヒンジ軸及び第2ヒンジ部の第2ヒンジ軸と平行に配置されてよい。 The plurality of mechanical / electrical conversion units may include a first mechanical / electrical conversion unit and a second mechanical / electrical conversion unit. The first mechanical electric conversion unit and the second mechanical electric conversion unit are arranged in parallel with the first hinge shaft of the first hinge portion and the second hinge shaft of the second hinge portion with the first protruding portion in between. May be done.
第1ケースの外縁は、第2ケースの外縁より小さくてよい。第2ケースは、第2ケースの外縁の端部の内側に、第1ケースの外縁の端部に対応する段差部を有してよい。段差部が、第1ケースと第2ケースとが近づく方向に移動する場合の限界位置を規定してよい。 The outer edge of the first case may be smaller than the outer edge of the second case. The second case may have a stepped portion corresponding to the end of the outer edge of the first case inside the end of the outer edge of the second case. The limit position when the step portion moves in the direction in which the first case and the second case approach each other may be defined.
連結部は、第1ヒンジ部の第1ヒンジ軸を支持する第1フレームを有してよい。連結部は、第2ヒンジ部の第2ヒンジ軸を支持する第2フレームを有してよい。連結部は、第1フレームの一端と第2フレームの一端とを連結する第3フレームを有してよい。連結部は、第1フレームの他端と第2フレームの他端とを連結する第4フレームを有してよい。 The connecting portion may have a first frame that supports the first hinge shaft of the first hinge portion. The connecting portion may have a second frame that supports the second hinge shaft of the second hinge portion. The connecting portion may have a third frame that connects one end of the first frame and one end of the second frame. The connecting portion may have a fourth frame that connects the other end of the first frame and the other end of the second frame.
第1フレーム、第2フレーム、第3フレーム、及び第4フレームは、第1ケースの内側側面及び第2ケースの内側側面に沿って配置されてよい。 The first frame, the second frame, the third frame, and the fourth frame may be arranged along the inner side surface of the first case and the inner side surface of the second case.
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 electric energy from the mechanical electric conversion unit.
動作モジュールは、第1基部と第2基部とが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、第1基部と第2基部とが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 the first signal by using the mechanical energy converted by the mechanical electric conversion unit from the mechanical energy generated by the movement of the first base portion and the second base portion in the approaching direction. The operation module may output a second signal by using the mechanical energy converted by the mechanical-electric conversion unit from the mechanical energy caused by the movement of the first base and the second base in the direction away from each other.
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、座部と、座部に配置された上記機械電気変換装置を備える。 The chair according to one aspect of the present invention includes a seat portion and the above-mentioned mechanical / electrical conversion device arranged on the seat portion.
本発明の一態様に係るクッションは、座部と、座部に配置された上記機械電気変換装置とを備える。 The cushion according to one aspect of the present invention includes a seat portion and the mechanical electric conversion device arranged on the seat portion.
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.
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、本実施形態に係る機械電気変換装置100を表側から見た斜視図の一例である。図2は、機械電気変換装置100を裏側から見た斜視図の一例である。図3は、機械電気変換装置100の分解斜視図の一例である。図4は、上ケース20を裏側から見た斜視図の一例である。
FIG. 1 is an example of a perspective view of the mechanical /
機械電気変換装置100は、椅子またはクッションの座部などに設けられてよい。機械電気変換装置100は、下ケース10及び上ケース20を備える。下ケース10と上ケース20とで筐体を構成する。下ケース10は、第1基部または第1ケースの一例である。上ケース20は、第2基部または第2ケースの一例である。下ケース10は、内部に、発電モジュール30、無線モジュール40、配線基板42を収容する。上ケース20は、下ケース10の開口を覆う。下ケース10及び上ケース20は、円盤状、すなわち円形皿状でよい。下ケース10及び上ケース20は、矩形皿状、または正方形皿状でもよい。下ケース10及び上ケース20の代わりに、円形板状、矩形板状、正方形板状の部材が利用されてもよい。
The mechanical
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が、下ケース10に収容されてよい。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(LiTaO3)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
発電モジュール30は、受圧部32をさらに有する。受圧部32は、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。配線基板42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42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。無線モジュール40は、ユーザが上ケース20の上に座ることで上ケース20が押下され、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信号を外部に出力してよい。無線モジュール40は、上ケース20の上に座っていたユーザが離席することで、受圧部32に加えられている力が減少し、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。
The
機械電気変換装置100は、連結部50、ヒンジ部60、及びヒンジ部70をさらに備える。連結部50は、下ケース10と上ケース20との間に配置される。連結部50は、下ケース10と上ケース20とが近づく方向及び遠ざかる方向に移動可能に、一端がヒンジ部60を介して下ケース10に連結され、他端がヒンジ部70を介して上ケース20に連結される。発電モジュール30は、下ケース10と上ケース20との間に配置され、下ケース10と上ケース20とが近づく方向または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電気的エネルギーに変換する。
The mechanical
ヒンジ部60は、ヒンジ軸62及び軸受部64を有する。ヒンジ軸62は、第1ヒンジ軸の一例である。軸受部64は、第1軸受部の一例である。ヒンジ部70は、ヒンジ軸72及び軸受部74を有する。ヒンジ軸72は、第2ヒンジ軸の一例である。軸受部74は、第2軸受部の一例である。
The
軸受部64は、下ケース10の内側底面11の周縁領域13に配置される。軸受部64は、周縁領域13にねじ止めされてよい。下ケース10は、下ケース10の内側底面11の中央領域から突出する突出部12を有する。内側底面11は、第1面の一例である。
The bearing
機械電気変換装置100は、カバー34及びカバー44をさらに備える。カバー34は、発電モジュール30を保護するカバーであり、受圧部32に対応する位置に、受圧部32を露出する貫通孔を有する。カバー44は、無線モジュール40及び配線基板42を保護するカバーである。
The mechanical
連結部50は、第1フレーム51、第2フレーム52、第3フレーム53、及び第4フレーム54から構成される。第1フレーム51は、ヒンジ部60のヒンジ軸62を支持する。第1フレーム51は、ヒンジ軸62を回動可能に支持する一対の支持部55を含む。一対の支持部55の間に、軸受部64が配置される。一対の支持部55は、軸受部64のヒンジ軸62が挿入される挿入孔に対応する位置に、挿入孔を有する。第2フレーム52は、ヒンジ部70のヒンジ軸72を支持する。第2フレーム52は、ヒンジ軸72を回動可能に支持する一対の支持部56を含む。一対の支持部56の間にヒンジ部70が配置される。一対の支持部56は、軸受部74のヒンジ軸72が挿入される挿入孔に対応する位置に、挿入孔を有する。
The connecting
第3フレーム53は、第1フレーム51の一端と第2フレーム52の一端とを連結する。第4フレーム54は、第1フレーム51の他端と第2フレーム52の他端とを連結する。第1フレーム51、第2フレーム52、第3フレーム53、及び第4フレーム54は、一体的に構成され、内部に開口が形成されたリング形状でよい。
The
軸受部74は、図4に示すように、上ケース20の内側底面21の周縁領域23に配置される。軸受部74は、周縁領域23にねじ止めされてよい。軸受部74は、軸受部64が配置される周縁領域13から最も遠い周縁領域23に配置されてよい。軸受部64及び軸受部74のそれぞれは、下ケース10及び上ケース20の中心を挟んで対称的な位置にある周縁領域13及び周縁領域23のそれぞれに配置されてよい。上ケース20は、内側底面21から、発電モジュール30に向かって突起する突起部24を有する。内側底面21は、第2面の一例である。複数の突起部24のそれぞれは、複数の発電モジュール30のそれぞれの受圧部32に対向する位置に配置されている。上ケース20は、上ケース20の内側底面21の中央領域から突出する突出部22を有する。突出部22は、下ケース10の突出部12に対向する位置に配置される。突出部22は、突出部12に対応する位置にガイド穴25を有する。ガイド穴25は、下ケース10と上ケース20とが近づく方向及び遠ざかる方向に移動する場合に、突出部12をガイドする。突出部12が、突出部22の代わりに、突出部22に対応する内にガイド穴を有してもよい。
As shown in FIG. 4, the bearing
機械電気変換装置100は、バネ80をさらに備える。バネ80は、下ケース10と上ケース20とを遠ざける方向に下ケース10及び上ケース20の少なくとも一方を付勢してよい。バネ80は、下ケース10及び上ケース20を遠ざける方向に下ケース10及び上ケース20を付勢してよい。バネ80は、弾性体の一例である。バネ80は、突出部12の外周に嵌合して配置されてよい。
The mechanical
図5は、機械電気変換装置100を真上から見た図の一例である。上ケース20は透明に描かれている。連結部50を構成する第1フレーム51、第2フレーム52、第3フレーム53、及び第4フレーム54は、下ケース10の内側側面101及び上ケース20の内側側面201に沿って配置される。連結部50の開口に対向する位置に一対の発電モジュール30が配置されている。ヒンジ軸62とヒンジ軸72とは平行に配置されている。一対の発電モジュール30は、突出部12を間に挟んで、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72の平行な方向に沿って配置されている。発電モジュール30の受圧部32が、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72と平行な方向に沿って配置されている。軸受部64と軸受部74との間に、突出部12及び突出部22が配置される。
FIG. 5 is an example of a view of the mechanical /
図6及び図7は、機械電気変換装置100の図5に示すA−A断面図である。図6に示す断面図は、下ケース10と上ケース20とが最も遠ざかった状態を示す。図7に示す断面図は、下ケース10と上ケース20とが最も近づいた状態を示す。バネ80の一端が、下ケース10の内側底面11における突出部12の周縁領域14を付勢し、バネ80の他端が、突出部22のガイド穴25の周縁領域26を付勢する。
6 and 7 are cross-sectional views taken along the line AA shown in FIG. 5 of the mechanical
下ケース10の外縁15は、上ケース20の外縁28より小さくてよい。すなわち、下ケース10の外縁15の直径は、上ケース20の外縁28の直径より小さくてよい。上ケース20は、上ケース20の外縁28の端部の内側に、下ケース10の外縁15の端部16に対応する段差部29を有する。図7に示すように、段差部29が、下ケース10の外縁15の端部16に接触して、下ケース10と上ケース20とが近づく方向に移動する場合の限界位置を規定する。
The
このように構成された機械電気変換装置100によれば、下ケース10と上ケース20とが、近づく方向及び遠ざかる方向に移動可能に、ヒンジ部60及びヒンジ部70を介して連結される。これにより、下ケース10と上ケース20とが、近づく方向または遠ざかる方向に移動する場合に、下ケース10と上ケース20との間に配置された発電モジュール30への力を確実に変化させることができる。よって、下ケース10と上ケース20とが、ヒンジ部60及びヒンジ部70を介して、近づく方向または遠ざかる方向に移動する場合に、発電モジュール30が確実に電力を発生させることができる。
According to the mechanical
1つの発電モジュール30で発生させることができる電力または電流だけでは、無線モジュール40を駆動するのに必要な電力または電流を確保できない場合がある。このような場合、無線モジュール40を駆動するのに必要な電力または電流を確保するために、複数の発電モジュール30が必要になる場合がある。そして、無線モジュール40を駆動させるためには、複数の発電モジュール30が同時に電力を発生させることが望ましい。ところが、上ケース20が押下される位置が異なることにより、例えば、上ケース20の裏側に設けられた複数の突起部24のそれぞれが、複数の発電モジュール30のそれぞれをほぼ同時に押下できない可能性がある。上ケース20が押下される位置が異なっても、無線モジュール40を駆動させることができる電力を確実に確保するために、下ケース10に多数の発電モジュール30を配置して、無線モジュール40を駆動するための電力を確保することも考えられる。しかしながら、多数の発電モジュール30を配置する場合、製造コストが増加してしまう。製造コストを抑えるためには、無線モジュール40を駆動させるのに必要な電力を確保できる最小限の数の発電モジュール30を配置することが好ましい。この場合、それぞれの発電モジュール30が実質的に同時に電力を発生させなければ、無線モジュール40を駆動させることができない。
The electric power or current that can be generated by one
上記のように構成された機械電気変換装置100によれば、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72が平行に配置されている。従って、下ケース10と上ケース20とが、近づく方向または遠ざかる方向に移動する場合に、上ケース20に加わる力の位置が異なる場合でも、下ケース10と上ケース20とが、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72と平行な方向に相対的にずれることを抑制できる。
According to the mechanical
さらに、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72の方向と平行な方向に沿って複数の発電モジュール30が配置される。これにより、下ケース10と上ケース20とが、近づく方向または遠ざかる方向に移動する場合に、複数の発電モジュール30のそれぞれに加わる力の変化に、ばらつきが生じることを抑制できる。例えば、上ケース20が押下される位置が異なる場合でも、複数の発電モジュール30のそれぞれに加えられる力にばらつきが生じない。したがって、複数の発電モジュール30が実質的に同時に電力を発生させることができ、無線モジュール40を確実に動作させることができる。
Further, a plurality of
例えば、図8に示すように、ヒンジ部60の上方の上ケース20の表面300にユーザが座り、上ケース20が矢印302に示す方向に押下されたとする。この場合、まず、上ケース20が下ケース10に対して傾斜して、上ケース20のヒンジ部60側が下ケース10に近づく方向に移動する。そして、下ケース10と上ケース20とがヒンジ部60とヒンジ部70とに連結されているので、上ケース20がヒンジ部60及びヒンジ部70を介して上ケース20のヒンジ部70側が下ケース10に近づく方向に移動する。ヒンジ軸62と、ヒンジ軸72とは平行であり、かつ複数の発電モジュール30は、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72と平行に配置されている。よって、上ケース20が下ケース10に対して傾斜しながら下ケース10に近づく方向に移動しても、複数の発電モジュール30が上ケース20の突起部24により押下されるタイミングは同じである。これにより、複数の発電モジュール30は実質的に同時に電力を発生させることができる。よって、無線モジュール40を確実に駆動させることができる。
For example, as shown in FIG. 8, it is assumed that the user sits on the
また、例えば、図10に示すように、第4フレーム54の上方の上ケース20の表面400にユーザが座り、上ケース20が矢印402に示す方向に押下されたとする。この場合、図11に示すように、下ケース10と上ケース20とがヒンジ部60とヒンジ部70とに連結されているので、上ケース20は、第4フレーム54側に傾斜することなく、下ケース10と上ケース20とがほぼ平行な状態を維持したまま、上ケース20は下ケース10に近づく方向に移動する。上記の通り、ヒンジ軸62と、ヒンジ軸72とは平行であり、かつ複数の発電モジュール30は、ヒンジ軸62及びヒンジ軸72と平行に配置されている。よって、複数の発電モジュール30が上ケース20の突起部24により押下されるタイミングは同じである。これにより、複数の発電モジュール30は実質的に同時に電力を発生させることができる。よって、無線モジュール40を確実に駆動させることができる。なお、図9及び図11では、説明をわかりやすくするために、下ケース10と上ケース20とが遠ざかる方向に位置する場合における下ケース10と上ケース20との間の距離を実際よりも長く描いている。すなわち、実際よりも下ケース10と上ケース20とを離間させて描いている。
Further, for example, as shown in FIG. 10, it is assumed that the user sits on the
以上の通り、機械電気変換装置100によれば、上ケース20の任意の位置が押下されても、複数の発電モジュール30は実質的に同時に電力を発生させることができる。なお、同時とは、完全に同時のほか、複数の発電モジュール30のそれぞれが電力を発生させるタイミングが、無線モジュール40を駆動させることができる程度にずれている場合も含む概念である。
As described above, according to the mechanical /
図12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. 12 is an example of the circuit configuration of the
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
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
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
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
例えば、上ケース20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
一方、上ケース20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
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 a current is input to the
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.
上記のように構成された機械電気変換装置100は、例えば、図13に示すような椅子500の座部502に設けられてよい。機械電気変換装置100は、座部502の内部に組み込まれてよい。または、機械電気変換装置100は、図14に示すようなクッション600の座部602に設けられてよい。機械電気変換装置100は、座部602の内部に組み込まれてよい。
The mechanical /
上記のように機械電気変換装置100を椅子などの座部に配置することで、ユーザが着席したり、離席したりすることに応じて、発電モジュール30に発電させることができる。しかも、ユーザが着座するときに押下されている上ケース20の位置、または離席するまでの間、押下されていた上ケース20の位置が異なる場合でも、複数の発電モジュール30を実質的に同時に発電させることができる。よって、ユーザの着席または離席の仕方の違いにより、複数の発電モジュール30がばらばらに発電したり、一部の発電モジュール30が発電しなかったりすることを防止できる。したがって、ユーザが着席または離席した場合に、複数の発電モジュール30を確実に発電させて、複数の発電モジュール30からの電力で、例えば無線モジュール40を確実に動作させることができる。
By arranging the mechanical /
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、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、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、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」など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 each process such as operation, procedure, step, and step in the device, system, program, and method shown in the claims, specifications, 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 下ケース
11 内側底面
12 突出部
13 周縁領域
14 周縁領域
15 外縁
16 端部
20 上ケース
21 内側底面
22 突出部
23 周縁領域
24 突起部
25 ガイド穴
26 周縁領域
28 外縁
29 段差部
30,30a,30b 発電モジュール
32 受圧部
34 カバー
40 無線モジュール
42 配線基板
44 カバー
50 連結部
51 第1フレーム
52 第2フレーム
53 第3フレーム
54 第4フレーム
55,56 支持部
60,70 ヒンジ部
62,72 ヒンジ軸
64,74 軸受部
80 バネ
100 機械電気変換装置
33a,33b 出力端子
35a,35b 出力端子
310a,310b ブリッジダイオード
311a,311b 入力端子
312a,312b 入力端子
313a,313b 出力端子
314a,314b 出力端子
411 Vccポート
412 GNDポート
413 第1入力ポート
414 第2入力ポート
500 椅子
502 座部
600 クッション
602 座部
10
Claims (18)
第1基部と、
第2基部と、
第1ヒンジ部と、
第2ヒンジ部と、
前記第1基部と前記第2基部との間に配置され、前記第1基部と前記第2基部とが近づく方向及び遠ざかる方向に移動可能に、一端が前記第1ヒンジ部を介して前記第1基部に連結され、他端が前記第2ヒンジ部を介して前記第2基部に連結される連結部と、
前記第1基部と前記第2基部との間に配置され、前記第1基部と前記第2基部とが近づく方向または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電気的エネルギーに変換する機械電気変換部と
を備え、
前記第1ヒンジ部は、第1ヒンジ軸を有し、
前記第2ヒンジ部は、第2ヒンジ軸を有し
前記第1ヒンジ軸と、前記第2ヒンジ軸とは平行であり、
前記機械電気変換装置は、複数の前記機械電気変換部を備え、
前記複数の機械電気変換部のそれぞれは、圧電素子であり、前記第1ヒンジ軸及び前記第2ヒンジ軸と平行な方向に沿って配置される、機械電気変換装置。 It is a mechanical electrical converter
1st base and
2nd base and
1st hinge part and
The second hinge part and
The first base portion is arranged between the first base portion and the second base portion, and one end thereof is movable via the first hinge portion so that the first base portion and the second base portion can move in the approaching direction and the moving direction. A connecting portion that is connected to the base portion and the other end of which is connected to the second base portion via the second hinge portion.
Mechanical electrical conversion that is arranged between the first base and the second base and converts mechanical energy into electrical energy by moving the first base and the second base in a direction toward or away from each other. With a department ,
The first hinge portion has a first hinge shaft and has a first hinge shaft.
The second hinge portion has a second hinge shaft.
The first hinge shaft and the second hinge shaft are parallel to each other.
The mechanical electric conversion device includes a plurality of the mechanical electric conversion units.
Said plurality of respective electromechanical conversion unit, a piezoelectric element, the first Ru are disposed along the hinge axis and the second hinge axis parallel to the direction, electromechanical conversion device.
前記第2基部は、前記第1基部側の第2面から前記機械電気変換部に向かって突起する突起部を有し、
前記機械的エネルギーが前記突起部を介して前記機械電気変換部に伝達される、請求項1に記載の機械電気変換装置。 The mechanical / electrical conversion unit is arranged on the first surface of the first base unit on the side of the second base unit.
The second base portion has a protrusion portion that protrudes from the second surface on the side of the first base portion toward the mechanical electrical conversion portion.
The mechanical electrical conversion device according to claim 1, wherein the mechanical energy is transmitted to the mechanical electrical conversion unit via the protrusion.
前記第2基部は、前記第1ケースの開口を覆う第2ケースである、請求項1から4の何れか1つに記載の機械電気変換装置。 The first base is a first case for accommodating the mechanical / electrical conversion unit.
The mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second base is a second case that covers the opening of the first case.
前記第2ヒンジ部は、前記第2ケースの内側底面の周縁領域に配置される第2軸受部を有する、請求項5に記載の機械電気変換装置。 The first hinge portion has a first bearing portion arranged in a peripheral region of the inner bottom surface of the first case.
The mechanical / electrical conversion device according to claim 5 , wherein the second hinge portion has a second bearing portion arranged in a peripheral region of the inner bottom surface of the second case.
前記第2ケースは、前記第2ケースの前記内側底面の前記第1中央領域に対向する第2中央領域から突出する第2突出部を有し、
前記第1突出部及び前記第2突出部の一方は、前記第1ケースと前記第2ケースとが近づく方向及び遠ざかる方向に移動する場合に前記第1突出部及び前記第2突出部の他方をガイドするガイド穴を有する、請求項6に記載の機械電気変換装置。 The first case has a first protruding portion that protrudes from the first central region of the inner bottom surface of the first case.
The second case has a second protruding portion protruding from a second central region facing the first central region on the inner bottom surface of the second case.
One of the first protruding portion and the second protruding portion is the other of the first protruding portion and the second protruding portion when the first case and the second case move in the approaching direction and the distant direction. The mechanical / electrical conversion device according to claim 6 , which has a guide hole for guiding.
前記第2突出部が、前記第1突出部をガイドする前記ガイド穴を有し、
前記弾性体は、前記第1突出部の外周に嵌合して設けられ、
前記弾性体の一端が、前記第1ケースの前記内側底面における前記第1突出部の周縁領域を付勢し、前記弾性体の他端が、前記第2突出部の前記ガイド穴の周縁領域を付勢する、請求項7または8に記載の機械電気変換装置。 An elastic body for urging the first case and the second case in a direction away from the first case and the second case is further provided.
The second protrusion has the guide hole for guiding the first protrusion.
The elastic body is provided so as to be fitted on the outer periphery of the first protruding portion.
One end of the elastic body urges the peripheral region of the first protrusion on the inner bottom surface of the first case, and the other end of the elastic body urges the peripheral region of the guide hole of the second protrusion. The mechanical / electrical conversion device according to claim 7 or 8, which is urged.
前記第1の機械電気変換部及び前記第2の機械電気変換部は、前記第1突出部を間に挟んで、前記第1ヒンジ部の第1ヒンジ軸及び前記第2ヒンジ部の第2ヒンジ軸と平行に配置される、
請求項7から9の何れか1つに記載の機械電気変換装置。 The plurality of mechanical / electrical conversion units include a first mechanical / electrical conversion unit and a second mechanical / electrical conversion unit.
The first mechanical electric conversion unit and the second mechanical electric conversion unit sandwich the first protrusion and the first hinge shaft of the first hinge portion and the second hinge of the second hinge portion. Arranged parallel to the axis,
The mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 7 to 9.
前記第2ケースは、前記第2ケースの外縁の端部の内側に、前記第1ケースの外縁の端部に対応する段差部を有し、
前記段差部が、前記第1ケースと前記第2ケースとが近づく方向に移動する場合の限界位置を規定する、請求項5から10の何れか1つに記載の機械電気変換装置。 The outer edge of the first case is smaller than the outer edge of the second case.
The second case has a step portion corresponding to the end of the outer edge of the first case inside the end of the outer edge of the second case.
The mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 5 to 10 , which defines a limit position when the step portion moves in a direction in which the first case and the second case approach each other.
前記第1基部と前記第2基部とが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、
前記第1基部と前記第2基部とが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14に記載の機械電気変換装置。 The operation module is
The mechanical energy generated by the movement of the first base portion and the second base portion in the approaching direction is output as a first signal by using the electrical energy converted by the mechanical electric conversion unit.
14. According to claim 14, the mechanical energy generated by the movement of the first base portion and the second base portion in a direction away from each other is output as a second signal by using the electrical energy converted by the mechanical electric conversion unit. The mechanical electrical converter described.
前記座部に配置された、請求項1から請求項16の何れか1つに記載の機械電気変換装置と
を備える椅子。 With the seat
A chair provided on the seat with the mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 1 to 16.
前記座部に配置された、請求項1から請求項16の何れか1つに記載の機械電気変換装置と
を備えるクッション。 With the seat
A cushion provided on the seat with the mechanical / electrical conversion device according to any one of claims 1 to 16.
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