JP6848804B2

JP6848804B2 - 機械電気変換装置、椅子、及びクッション

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Publication number: JP6848804B2
Application number: JP2017198364A
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: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019075846A

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

機械電気変換装置を表側から見た斜視図の一例である。機械電気変換装置を裏側から見た斜視図の一例である。機械電気変換装置の分解斜視図の一例である。上ケースを裏側から見た斜視図の一例である。機械電気変換装置を真上から見た図の一例である。機械電気変換装置の図５に示すＡ−Ａ断面図である。機械電気変換装置の図５に示すＡ−Ａ断面図である。機械電気変換装置の動作について説明するための図である。機械電気変換装置の動作について説明するための図である。機械電気変換装置の動作について説明するための図である。機械電気変換装置の動作について説明するための図である。機械電気変換装置の回路構成の一例を示す図である。機械電気変換装置を備える椅子の外観の一例を示す図である。機械電気変換装置を備えるクッションの外観の一例を示す図である。

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。

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。

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。

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（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
４１１Ｖｃｃポート
４１２ＧＮＤ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

Claims

機械電気変換装置であって、
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。
前記機械電気変換部は、前記第１基部の前記第２基部側の第１面上に配置され、
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。
前記第１基部と前記第２基部とを遠ざける方向に前記第１基部及び前記第２基部の少なくとも一方を付勢する弾性体をさらに備える、請求項１または２に記載の機械電気変換装置。
前記連結部は、前記第１ヒンジ部の第１ヒンジ軸を支持する第１フレームと、前記第２ヒンジ部の第２ヒンジ軸を支持する第２フレームと、前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端とを連結する第３フレームと、前記第１フレームの他端と前記第２フレームの他端とを連結する第４フレームとを有する、請求項１から３の何れか１つに記載の機械電気変換装置。
前記第１基部は、前記機械電気変換部を収容する第１ケースであり、
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。
前記第１ヒンジ部は、前記第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、
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。
前記第１ケースは、前記第１ケースの前記内側底面の第１中央領域から突出する第１突出部を有し、
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。
前記第１軸受部と前記第２軸受部との間に、前記第１突出部及び前記第２突出部が配置される、請求項７に記載の機械電気変換装置。
前記第１ケースと前記第２ケースとを遠ざける方向に前記第１ケース及び前記第２ケースを付勢する弾性体をさらに備え、
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。
複数の前記機械電気変換部は、第１の機械電気変換部と第２の機械電気変換部とを含み、
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。
前記第１ケースの外縁は、前記第２ケースの外縁より小さく、
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。
前記連結部は、前記第１ヒンジ部の第１ヒンジ軸を支持する第１フレームと、前記第２ヒンジ部の第２ヒンジ軸を支持する第２フレームと、前記第１フレームの一端と前記第２フレームの一端とを連結する第３フレームと、前記第１フレームの他端と前記第２フレームの他端とを連結する第４フレームとを有する、請求項５から１１の何れか１つに記載の機械電気変換装置。
前記第１フレーム、前記第２フレーム、前記第３フレーム、及び前記第４フレームは、前記第１ケースの内側側面及び前記第２ケースの内側側面に沿って配置される、請求項１２に記載の機械電気変換装置。
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１３の何れか１つに記載の機械電気変換装置。
前記動作モジュールは、
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。
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１５に記載の機械電気変換装置。
座部と、
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。
座部と、
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。