JP6005504B2 - 発電ユニット - Google Patents

Description

本発明は、外力を利用して発電を行う発電ユニットに関し、特に必要に応じて発電できると共に耐久性を向上できる発電ユニットに関するものである。

特許文献１には、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子が開示される。この発電素子について、図８（ａ）を参照して説明する。図８（ａ）は、従来の発電素子９０１の正面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の矢印ＶＩＩＩｂ方向視における発電素子９０１の側面図である。なお、図８（ａ）において、コイル、永久磁石およびバックヨークの図示は省略する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、発電素子９０１は、一対の磁歪棒９１１，９１２と、それら一対の磁歪棒９１１，９１２の一端を支持する第１ヨーク９２１と、一対の磁歪棒９１１，９１２の他端を支持すると共に質量体（可動マス）として機能する第２ヨーク９２２と、一対の磁歪棒９１１，９１２にそれぞれ巻回される一対のコイル９３１，９３２（但し、コイル９３２の図示は省略）と、一対の磁歪棒９１１，９１２の一端および他端にそれぞれ磁極を違えて配設される一対の永久磁石９４１，９４２と、それら一対の永久磁石９４１，９４２を連結することで一対の磁歪棒９１１，９１２にバイアス磁界を付与するバックヨーク９５０とを主に備える。

発電素子９０１は、第１ヨーク９２１を振動体に固着すると共に、第２ヨーク９２２を自由端とした状態で設置され、振動体の振動に伴って、磁歪棒９１１，９１２の軸直角方向へ第２ヨーク９２２を振り子運動（自由振動）させることで、磁歪棒９１１，９１２の一方および他方に軸方向の伸張および収縮をそれぞれ発生させる。即ち、図８（ａ）に示すように、振り子運動により、磁歪棒９１１，９１２が曲げ変形されることで、一方（磁歪棒９１１）に軸方向の収縮が、他方（磁歪棒９１２）に軸方向の伸張が、それぞれ発生する。これにより、磁歪棒９１１，９１２の軸方向と平行な方向に磁束密度が変化し（逆磁歪効果）、磁歪棒９１１，９１２にそれぞれ巻回されたコイルに電流が発生し、発電が行われる。

国際公開第２０１１／１５８４７３号（段落００７８、図４Ａなど）

しかしながら、上述した従来の発電素子は外力が作用したときに発電素子が振動して発電が行われるので、需要（消費）に合わせて電力を供給（発電）できない。必要に応じて発電するには、電力を蓄える蓄電池を発電素子に接続する必要がある。しかし、蓄電池は１〜２年程度で寿命が到来するので、耐久性に乏しいという問題点があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、必要に応じて発電できると共に耐久性を向上できる発電ユニットを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

請求項１記載の発電ユニットによれば、発電素子および加振装置を備え、外力を利用して発電を行うものであって、加振装置の蓄力装置に力学的エネルギーとして外力が蓄えられる。発電素子は、磁歪材料から構成される磁歪棒の軸方向一端側が固定端とされ、その磁歪棒にコイルが巻回される。蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーが開放されることにより、磁歪棒の軸方向他端側と干渉する干渉部により磁歪棒が振動する。磁歪棒が軸方向に伸張または収縮されることで逆磁歪効果により発電が行われる。

従って、蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーを必要に応じて開放することで、必要に応じて発電できる効果がある。また、力学的エネルギーとして外力が蓄えられる蓄力装置は、電気エネルギーを蓄える蓄電池と比較して経年劣化し難くできるので、耐久性を向上できる効果がある。
蓄力装置を駆動源として加振装置の駆動部材が回転駆動され、その駆動部材の外周面に周方向に所定の間隔をあけて複数の係合部が設けられる。係止部材と係合部との係脱を交互に繰り返すことによって駆動部材が連続的に間欠回転する。自身の弾性エネルギーにより係止部材と係合部とを係脱させる弾性部材は、駆動部材の回転トルクを自身の弾性エネルギーに変換する。蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーにより駆動部材および係合部を回転させ、その係合部の変位に伴い、駆動部材が１回転する間に磁歪棒の軸方向他端側と干渉部とが複数回干渉する。干渉部が磁歪棒に干渉するときに要する駆動部材の回転角を小さく設定できるので、蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーを磁歪棒の振動に効率良く変換できる効果がある。

請求項２記載の発電ユニットによれば、磁歪棒の軸方向他端側と干渉部が周期的に干渉し、磁歪棒は、軸方向他端側と干渉部との間に遊間が設けられることにより軸方向他端側が自由振動可能な自由端とされる。磁歪棒は、磁歪棒の軸方向他端側に干渉部が干渉する周期より、自由振動の固有周期が小さい値に設定される。

発電素子の発電圧は磁歪棒の共振周波数に比例する、即ち発電素子の発電圧は磁歪棒の固有周期の逆数に反比例するので、磁歪棒の自由振動の固有周期を小さく設定できれば、発電素子の発電圧を大きくすることができる。磁歪棒は、干渉部との間に遊間が設けられることにより自由振動可能とされるので、干渉部が干渉する周期とは別に固有周期を設定できる。干渉部とは無関係に磁歪棒の自由振動の固有周期を小さく設定することで、請求項１の効果に加え、干渉部に規制されることなく発電圧を大きくできる効果がある。

請求項３記載の発電ユニットによれば、干渉部が干渉することにより磁歪棒が振動する周期は、加振装置に外力が作用する周期より小さい値に設定される。例えば、発電素子による効率的な発電にほとんど寄与しない静的な外力や比較的低周波数である振動（例えば橋や歩道橋、道路等の約３〜２０Ｈｚの振動）のエネルギーを蓄力装置に蓄えた場合も、その蓄えたエネルギーを開放して加振装置により発電素子を振動させることができる。発電素子の発電圧は磁歪棒が振動する周期の逆数に反比例するので、磁歪棒が振動する周期を、加振装置に外力が作用する周期より小さい値に設定することで、請求項１又は２の効果に加え、発電圧を確保できる効果がある。

請求項４記載の発電ユニットによれば、蓄力装置は、弾性体により外力が弾性エネルギーとして蓄えられる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、外力を位置エネルギー等として蓄えるものと比較して、重力の影響を受け難くでき環境依存性を小さくできると共に蓄力装置を小型化できる効果がある。

本発明の第１実施の形態における発電ユニットの正面模式図である。 図１の矢印ＩＩ方向視における発電素子の平面図である。 加振装置の側面模式図である。 方向変換機構の正面模式図である。 蓄力装置の側面模式図である。 （ａ）はエネルギーを開放したときの弾性体の正面模式図であり、（ｂ）はエネルギーを蓄積するときの弾性体の正面模式図である。 本発明の第２実施の形態における発電ユニットの正面模式図である。 （ａ）は従来の発電素子の正面図であり、（ｂ）は発電素子の正面模式図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態における発電ユニット１の正面模式図であり、図２は図１の矢印ＩＩ方向視における発電素子１０の平面図である。図１に示すように発電ユニット１は、発電素子１０と、その発電素子１０に荷重を入力する入力機構５０とを備えている。

図１に示すように発電素子１０は、磁歪材料から構成される第１棒１１及び第２棒１２と、第１棒１１に巻回されるコイル１３と、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向他端側（図１左側）及び軸方向一端側（図１右側）においてこれら第１棒１１及び第２棒１２の対向間に挟装される一対の永久磁石１４，１５と、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向一端側および他端側にそれぞれ取着され第１棒１１及び第２棒１２の対向間に永久磁石１４，１５が挟装された状態を保持する一対の保持部材４０とを備える。

第１棒１１及び第２棒１２は、厚み寸法（図１上下方向寸法）に対して幅寸法（図２上下方向寸法）が大きな断面長方形（即ち、断面が長辺（幅方向に沿う辺）及び短辺（厚み方向に沿う辺）を有する長方形）の長尺板状に形成される。

これら第１棒１１及び第２棒１２は、互いに同一形状（寸法）に形成されると共に、面積が大きな側面（即ち、断面において長辺を含む側面）同士を対向させて平行に配置される。なお、第２棒１２は、第１棒１１よりも磁歪効果の低い磁歪材料から構成される。本実施形態では、第１棒１１が鉄ガリウム合金から、第２棒１２が鉄鋼材料から、それぞれ構成される。

コイル１３は、銅線から構成される線材を第１棒１１に巻回したものである。コイル１３と第１棒１１との間には隙間が設けられる。永久磁石１４，１５は、第１棒１１にバイアス磁界を付与するための部材であり、それぞれ断面矩形の板状に形成される。

永久磁石１４，１５は、互いに磁極を違えて配設される。即ち、永久磁石１４は、第１棒１１に接続される面側（図１上側）にＮ極、第２棒１２に接続される面側（図１下側）にＳ極が配置される一方、これとは反対に、永久磁石１５は、第１棒１１に接続される面側にＳ極、第２棒１２に接続される面側にＮ極が配置される。

これにより、第１棒１１と、第２棒１２と、永久磁石１４，１５とにより磁気ループが形成され、永久磁石１４，１５の起磁力によるバイアス磁界が第１棒１１に付与される。その結果、第１棒１１の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、第１棒１１の軸方向（長手方向、図１左右方向）に設定される。

永久磁石１４，１５は、固定部材２０に形成（凹設）された収容空間に配設される。この収容空間の内面および第１棒１１及び第２棒１２の側面と、永久磁石１４，１５の側面との対向間には隙間が形成され、この隙間に充填した接着剤により、永久磁石１４，１５が固定部材２０に固着される。

保持部材４０は、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向一端側および他端側にそれぞれ取着される一対の固定部材２０と、それら一対の固定部材２０がそれぞれ圧入されるホルダ部材３０とを備える。固定部材２０及びホルダ部材３０は、非磁性材料（本実施形態では、アルミニウム合金）から構成される。

固定部材２０は、ブロック状に形成され、その一側の側面（図１紙面手前側、図２下側）には、第１棒１１、第２棒１２及び永久磁石１４，１５を収容するための凹部空間が凹設される。即ち、永久磁石１４，１５を収容する凹部空間が、固定部材２０の略中央部に正面視矩形状に凹設され、その永久磁石１４，１５を収容する凹部空間を上下方向（図１上下方向）から挟んで、第１棒１１及び第２棒１２を収容する溝状の凹部空間が左右方向（図１左右方向）に延設される。

第１棒１１及び第２棒１２を収容する凹部空間の対向間には、永久磁石１４，１５を収容する凹部空間に隣接する位置に、正面視矩形状の規制部２１が突設される。規制部２１の厚み寸法（図１上下方向寸法）は、永久磁石１４，１５の厚み寸法（図１上下方向寸法）よりも大きくされる。

固定部材２０の上下（図１上側および下側）の側面は、固定部材２０をホルダ部材３０へ圧入する際の圧入方向に沿って傾斜する傾斜面として形成される。これら上下の傾斜面の傾斜（勾配）によって、固定部材２０は、図１に示す正面視において、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向中央から離間するに従って先細りとなる形状に形成される。

ホルダ部材３０は、略直方体形状のベース部３１と、そのベース部３１から突設されると共に所定間隔を隔てて互いに対向する被圧入対向部３２，３３とを備え、被圧入対向部３２，３３の対向間に固定部材２０を保持する。

被圧入対向部３２，３３の互いに対向する面は、固定部材２０をホルダ部材３０へ圧入する際の圧入方向に沿って傾斜する傾斜面として形成される。これら対向する面の傾斜（勾配）によって、その対向間隔はベース部３１へ向かうに従って狭くなる。

発電素子１０は、一対の保持部材４０の内の一方の保持部材４０（図１右側）が支持部Ｆ１に固定された状態で設置され、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向一端側（図１右側）が固定端とされると共に、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向他端側（図１左側）が自由振動可能な自由端とされる。ホルダ部材３０（保持部材４０）は、被圧入対向部３２，３３が突設される方向と反対方向にベース部３１から突起部３４が突設される。入力機構５０から突起部３４に荷重が入力されることにより、他方の保持部材４０（図１左側）が振り子運動（自由振動）される。

発電素子１０は、第１棒１１及び第２棒１２の対向間に一対の永久磁石１４，１５が磁極を違えて挟装されるので、第１棒１１及び第２棒１２と一対の永久磁石１４，１５とにより磁気ループが形成されると共に、永久磁石１４，１５の起磁力によるバイアス磁界が第１棒１１及び第２棒１２に付与される。よって、振り子運動（自由振動）により、第１棒１１及び第２棒１２が伸張または収縮されることで、その軸方向（図１左右方向）と平行な方向に磁束密度が変化される。その結果、第１棒１１に巻回されたコイル１３に電流が発生し、発電が行われる。

入力機構５０は、発電素子１０に周期的に荷重を入力するための機構であり、円盤状の駆動部材５２と、駆動部材５２の外周面に周方向に互いに間隔をあけて突設される複数の凸起状の干渉部５３（係合部）と、その干渉部５３と係脱を交互に繰り返すことにより駆動部材５２を連続的に間欠回転させる係止部材５４とを備えている。

駆動部材５２は駆動軸５１と一体回転可能に構成され、駆動軸５１は蓄力装置（後述する）に蓄えられるエネルギーにより回転駆動される（図１反時計回り）。駆動部材５２は、駆動部材５２の回転により干渉部５３が突起部３４に衝突可能な位置に配設されるので、干渉部５３は、駆動部材５２の回転により突起部３４と所定の周期で干渉（衝突）する。駆動部材５２が回転して干渉部５３が突起部３４と衝突すると、その回転トルクで第１棒１１及び第２棒１２が撓んで上方に傾倒される。突起部３４と衝突した干渉部５３がその突起部３４を乗り越えると、上方に傾倒した第１棒１１及び第２棒１２がその反力で復元し振動する。干渉部５３は、駆動部材５２の周方向に所定の間隔をあけて配置されることで干渉部５３との間に遊間が設けられているので、第１棒１１及び第２棒１２は、干渉部５３間で自由振動する。その結果、発電素子１０により発電が行われる。

係止部材５４は、連続回転しようとする駆動部材５２に対して干渉部５３の係合と離脱とを繰り返すことにより駆動部材５２を間欠回転させるための部材である。係止部材５４は、支軸５５を中心に往復回転可能に構成されると共に、支軸５５から延設される脚部５６を有し、正面視して略Ｔ字形状とされる。係止部材５４は、両腕の先端に爪を有しており、支軸５５を中心にして一方向（図１反時計回り）に回転すると、干渉部５３を一方の爪が係止して駆動部材５２の回転を停止させる。また、係止部材５４が支軸５５を中心にして他方向（図１時計回り）に回転すると、干渉部５３から一方の爪が離脱して駆動部材５２の回転が開始されるが、直ちに他方の爪に遮られて再び駆動部材５２の回転が停止される。この動作が繰り返されることにより、駆動部材５２は連続して間欠回転する。

係止部材５４に隣接して、リング状に形成された環部５８が配置されている。環部５８はアーム（図示せず）により中心軸５７と連結され、中心軸５７を中心に中心軸５７と一体に往復回転可能に構成される。中心軸５７及び環部５８は渦巻ばね５９の両端がそれぞれ固定されているので、等時性のある渦巻ばね５９の伸縮により中心軸５７及び環部５８は規則正しく往復回転する。

中心軸５７は、径方向に偏心状に突出する凸起（図示せず）が形成されている。その凸起が支軸５５から延設される脚部５６と干渉して、中心軸５７及び環部５８の回転エネルギーを係止部材５４に伝達する。これにより、支軸５５を中心に係止部材５４を往復回転させることができる。その結果、係止部材５４と干渉部５３との係脱が繰り返される。

また、係止部材５４と干渉部５３との係脱が行われるときには、駆動部材５４の回転トルクが、干渉部５３及び爪を介して脚部５６から中心軸５７の凸起に伝達される。駆動部材５４の回転トルクが中心軸５７（凸起）に伝達されるので、渦巻ばね５９の弾性エネルギーの減衰が防止される。その結果、駆動軸５１から動力が伝達される間は、係止部材５４の往復回転による駆動部材５２の間欠回転が持続する。

なお、突起部３４は、駆動部材５２が間欠回転するときの干渉部５３間に位置するように設定される。その結果、駆動部材５２の回転が停止するときには突起部３４と干渉部５３との間に遊間が設けられ、第１棒１１及び第２棒１２は軸方向他端側（図１左側）が自由振動可能な自由端とされる。その自由振動の固有周期は、突起部３４に干渉部５３が干渉する周期より小さい値に設定される。

次に図３から図６を参照して加振装置６０について説明する。図３は加振装置６０の側面模式図である。図３に示すように加振装置６０は、外力を回転錘６１の振り子振動として取り出し、力学的エネルギーとして蓄え、蓄えたエネルギーを開放することにより入力機構５０を介して発電素子１０（図１参照）を振動させる装置である。

回転錘６１は、外力が作用することにより自在継手６２を中心に振り子振動を生じる部材である。回転錘６１の振り子振動は自在継手６２を介して回動軸６３に伝達される。回転錘６１と回動軸６３との間に自在継手６２を介在させているので、回動軸６３と直交する速度成分の外力だけでなく、回動軸６３と斜交する速度成分の外力も、回転錘６１により効率良く取り出すことが可能となる。

なお、回転錘６１に作用する外力としては、蓄力装置９０（後述する）が固定される支持部Ｆ２の振動、回転錘６１を揺動させる気流（風）や水流等が例示される。また、支持部Ｆ２としては、自動車、船舶や鉄道車両などの移動体；工場設備（例えばコンベヤの支持脚、プレス機）などの固定物；人体；橋や歩道橋、道路などの建造物などが例示される。但し、これに限られるものではなく、支持部Ｆ２は、回転錘６１を揺動可能な外力が作用する部位であれば、適宜設定することが可能である。

回動軸６３に伝達された回転動力は方向変換機構７０に伝達される。図４を参照して方向変換機構７０について説明する。図４は方向変換機構７０の正面模式図である。方向変換機構７０は、回転錘６１の振り子振動で得られた往復運動（二方向の運動）を一方向の運動に変換するための機構である。

図４に示すように方向変換機構７０は２つの切換車７１，８１を備えている。切換車７１，８１は、切換ギヤ７２，８２と、その切換ギヤ７２，８２の回転中心に配設され回動軸６３の回動運動がそれぞれ伝達される伝達軸７３，８３とを備えている。切換ギヤ７２，８２は伝達軸７３，８３に対して回転可能に構成される。切換ギヤ７２，８２は互いに噛み合い、切換ギヤ７２は、回転軸６４（図３参照）と一体に回転するギヤ８０と噛み合う。

切換車７１，８１は、それぞれ伝達軸７３，８３と一体のラチェット車７４，８４を備え、切換ギヤ７２，８２にはラチェット車７４，８４と係合する切換爪７５，８５がピン７６，８６により揺動可能に固定されている。切換爪７５，８５は、付勢ばね７７，８７により一端が押圧され且つ他端がラチェット車７４，８４の歯面に対して付勢される。付勢ばね７７，８７はピン７６，８６により切換ギヤ７２，８２に固定されている。これによりラチェット車７４，８４は回転規制方向が互いに反対方向となるように設定される。

以上のように構成される方向変換機構７０によれば、回動軸６３の一方向の回転により伝達軸７３，８３及びラチェット車７４，８４が図４反時計方向に回転すると、ラチェット車７４は切換爪７５でロックされないので、ラチェット車７４の回転は切換ギヤ７２に伝達されない。一方、ラチェット車８４は切換爪８５でロックされるので、ラチェット車８４の回転は切換ギヤ８２に伝達される。その結果、切換ギヤ８２は矢印Ｒ１方向に回転し、切換ギヤ８２と噛み合う切換ギヤ７２は矢印Ｒ２方向へ回転する。そして、切換ギヤ７２と噛み合うギヤ８０が矢印Ｒ３方向へ回転し、ギヤ８０と一体に回転軸６４が矢印Ｒ３方向に回転する。

また、回動軸６３の他方向の回転により伝達軸７３，８３及びラチェット車７４，８４が図４時計方向に回転すると、ラチェット車８４は切換爪８５でロックされないので、ラチェット車８４の回転は切換ギヤ８２に伝達されない。一方、ラチェット車７４は切換爪７５でロックされるので、ラチェット車７４の回転は切換ギヤ７２に伝達される。その結果、切換ギヤ７２は矢印Ｒ２方向へ回転し、切換ギヤ７２と噛み合うギヤ８０が矢印Ｒ３方向へ回転する。以上のようにギヤ８０及び回転軸６４は、回動軸６３がいずれの方向に回転しても、矢印Ｒ３方向へのみ回転する。

なお、ギヤ８０は逆回転（反矢印Ｒ３方向の回転）を阻止するラッチ機構（図示せず）が設けられている。ラッチ機構によりギヤ８０の逆回転を阻止することにより、蓄力装置（後述する）に蓄えられたエネルギー損失を防止できる。

図３に戻って説明する。方向変換機構７０により回転軸６４が一方向に回転されると、その回転動力は駆動ギヤ６５を介して、駆動ギヤ６５と噛み合う被動ギヤ６６に伝達され、被動ギヤ６６と一体に回転する入力軸６７に出力される。被動ギヤ６６は駆動ギヤ６５より歯数が多くなるように設定されているので、入力軸６７の回転トルクを大きくできる。蓄力装置９０に動力を入力する入力軸６７の回転トルクを大きくすることで、蓄力装置９０への動力の入力を容易にできる。

図５を参照して蓄力装置９０について説明する。図５は蓄力装置９０の側面模式図である。蓄力装置９０は、入力軸６７の回転動力を力学的エネルギーとして蓄えるための装置であり、入力軸６７に連結された香箱９１と、香箱９１の回転を伝達する第１ギヤ列９２と、第１ギヤ列９２の回転動力を伝達する中心軸９３と、中心軸９３の回転を駆動軸５２に伝達する第２ギヤ列９４とを備えて構成されている。第１ギヤ列９２は、互いに噛み合う第１駆動ギヤ９２ａ及び第１被動ギヤ９２ｂからなり、第２ギヤ列９４は、互いに噛み合う第２駆動ギヤ９４ａ及び第２被動ギヤ９４ｂからなる。第１駆動ギヤ９２ａは、香箱９１の外周に形設されている。

次に図６を参照して香箱９１について説明する。香箱９１は弾性体９１ｃが内蔵される部材である。図６（ａ）はエネルギーを開放したときの弾性体９１ｃの正面模式図であり、図６（ｂ）はエネルギーを蓄積するときの弾性体９１ｃの正面模式図である。香箱９１は、入力軸６７に対して回転可能に構成されるケース９１ａに、金属帯により渦巻ばね（ぜんまい）として構成される弾性体９１ｃ（金属ばね）が収容される。弾性体９１ｃは、入力軸６７に一端が固定され、ケース９１ａの内周面に設けられた固定部９１ｂに他端が固定されている。これにより入力軸６７から回転動力が入力されると、図６（ｂ）に示すように弾性体９１ａが巻き上げられ、弾性エネルギーが蓄えられる。また、巻き上げられた弾性体９１ｃの復元力により、香箱９１が、弾性体９１ｃの巻き上げ方向と反対方向に回転し、動力が出力される（図６（ａ）参照）。

蓄力装置９０は、弾性体９１ｃにより外力が弾性エネルギーとして蓄えられるので、外力を位置エネルギー等として蓄えるものと比較して、重力の影響を受け難くでき環境依存性を小さくできると共に蓄力装置９０を小型化できる。また、弾性体９１ｃが金属ばねにより形成されているので、略一定トルクでエネルギーを開放できると共に、エネルギー損失を小さくできる。

図５に戻って説明する。弾性体９１ａの復元力で香箱９１及び第１駆動ギヤ９２ａが回転すると、第１ギヤ列９２及び第２ギヤ列９４を介して駆動軸５１が回転する。ここで、第１ギヤ列９２は、第１駆動ギヤ９２ａの歯数が第１被動ギヤ９２ｂの歯数より多く設定されている。同様に、第２ギヤ列９４は、第２駆動ギヤ９４ａの歯数が第２被動ギヤ９４ｂの歯数より多く設定されている。よって、香箱９１の回転を増速して駆動軸５１及び駆動部材５２を回転させることができる。そして、駆動軸５１が回転することにより、前述のとおり駆動部材５２（図１参照）が回転して、干渉部５３が周期的に突起部３４に衝突することにより、発電素子１０が加振される。

以上のように、蓄力装置９０を駆動源として加振装置６０の駆動部材５２が回転駆動され、その駆動部材５２の外周面に周方向に所定の間隔をあけて複数の干渉部５３（係合部）が設けられる。蓄力装置９０に蓄えられた力学的エネルギーにより駆動部材５２及び干渉部５３を回転させ、その干渉部５３の変位に伴い、駆動部材５２が１回転する間に突起部３４と干渉部５３（係合部）とが複数回干渉する。干渉部５３が突起部３４に干渉するときに要する駆動部材５２の回転角を小さく設定できるので、蓄力装置９０に蓄えられた力学的エネルギーを発電素子１０の振動に効率良く変換できる。

なお、ギヤ列により増速される駆動部材５２の回転トルク、渦巻ばね５９（図１参照）のばね定数、第１棒１１及び第２棒１２の曲げ剛性等は、駆動部材５２の間欠回転を持続させつつ第１棒１１及び第２棒１２を加振できるように適宜設定される。香箱９１に蓄えられた弾性エネルギーが効率良く回転エネルギーに変換され、発電素子１０が加振されるので、発電効率の向上を図ることができる。

また、蓄力装置９０に蓄えられた力学的エネルギー（弾性エネルギー）を必要に応じて開放することで、必要に応じて発電できる。その結果、発電した電力を無駄に消費することを防止できるので、発電素子１０の発電効率を向上させることができる。さらに、力学的エネルギーとして外力が蓄えられる蓄力装置９０は、電気エネルギーを蓄える蓄電池と比較して経年劣化し難くできるので、耐久性を向上できる。

ここで、干渉部５３（図１参照）が突起部３４に衝突して発電素子１０が自由振動する間、干渉部５３間に突起部３４が位置するように（干渉部５３が発電素子１０の自由振動を妨げないように）、係止部材５４の位置や大きさ等が設定される。その結果、突起部３４と干渉部５３との間に遊間が設けられる。突起部３４と干渉部５３との間に遊間が設けられるので、加振装置６０（回転錘６１や支持部Ｆ２）に大きな外力が作用したときでも、その外力が発電素子１０に伝達されないようにできる。その結果、発電素子１０に過大な外力が入力されて発電素子１０が破損したり損傷したりすることを防止できる。

また、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向他端側（図１左側）は自由振動可能な自由端とされ、その第１棒１１及び第２棒１２の自由振動の固有周期は、突起部３４に干渉部５３が干渉する周期より小さい値に設定される。その結果、発電素子１０の発電圧を大きくできる。

この理由を以下説明する。発電素子１０の発電圧はＶ∝ｆＳＮＢと表すことができる。但し、Ｖは発電圧、ｆは共振周波数、Ｓは磁歪棒の断面積、Ｎはコイル１３の巻数、Ｂは磁歪棒内部の磁束密度である。即ち、発電素子１０の発電圧は第１棒１１及び第２棒１２（磁歪棒）の共振周波数に比例する。換言すれば、発電素子１０の発電圧は第１棒１１及び第２棒１２の固有周期の逆数に反比例する。よって、第１棒１１及び第２棒１２の自由振動の固有周期を小さく設定できれば、発電素子１０の発電圧を大きくすることができる。第１棒１１及び第２棒１２は、干渉部５３と突起部３４との間に遊間が設けられることにより自由振動可能とされるので、干渉部５３が突起部３４に干渉する周期とは別に第１棒１１及び第２棒１２の固有周期を設定できる。干渉部５３等と無関係に第１棒１１及び第２棒１２の自由振動の固有周期を小さく設定できるので、干渉部５３等に規制されることなく発電素子１０の発電圧を大きくできる。

また、蓄力装置９０に外力を蓄え、蓄えたエネルギーを開放して発電素子１０を振動させるので、第１棒１１及び第２棒１２（磁歪棒）が振動する周期を、加振装置６０（回転錘６１）に外力が作用する周期より小さい値に設定できる。その結果、発電素子１０による効率的な発電にほとんど寄与しない静的な外力や比較的低周波数である振動（例えば橋や歩道橋、道路等の約３〜２０Ｈｚの振動）のエネルギーを蓄力装置９０に蓄えた場合も、その蓄えたエネルギーを開放して加振装置６０により発電素子１０を振動させることができる。発電素子１０の発電圧は第１棒１１及び第２棒１２が振動する周期の逆数に反比例するので、第１棒１１及び第２棒１２が振動する周期を、加振装置６０に外力が作用する周期より小さい値に設定することで、発電圧を確保できる。

換言すれば、蓄力装置９０にエネルギーを蓄積するのに適した外力の周波数等と、発電に適した発電素子１０の共振周波数とを異ならせることができる。例えば、蓄力装置９０が固定される支持部Ｆ２の振動、回転錘６１を揺動させる気流（風）や水流等の外力は、比較的低周波数のものや静的なものを設定することができる。その結果、蓄力装置９０にエネルギーを蓄積する効率を向上させると共に、発電効率を向上させることができる。

また、発電素子１０の共振周波数を高周波数に設定できれば、質量体（可動マス）として機能する他方（自由端側、図１左側）の保持部材４０の質量を小さくできる。これにより、発電と無関係な部位の体積を小さくできるので、その分、電力密度（単位体積あたりから取り出せる電力）を大きくできる。

同様に、発電素子１０の共振周波数を高周波数に設定できれば、発電素子１０のばね定数を大きくできる。これにより、第１棒１１及び第２棒１２の軸方向長さを短くできるので、その分、発電ユニット１の小型化を図ることができる。また、第１棒１１及び第２棒１２の厚み寸法や幅寸法を大きくできるので、磁束を漏れ難くできる。さらに、第１棒１１及び第２棒１２の対向間隔を広くできるので、コイル１３の配設スペースを確保して、その巻き数を多くすることができる。その結果、発電効率の向上を図ることができる。

なお、発電ユニット１の発電素子１０によれば、第１棒１１のみにコイル１３が巻回され、第２棒１２にコイル１３を巻回する必要がないので、その分、部品点数の削減を図ることができる。また、第２棒１２にコイル１３を巻回する必要がなければ、本来、第２棒１２にコイル１３を巻回するためのスペースを利用して、第１棒１１に巻回されるコイル１３の巻き数を増加させることができる。即ち、この構成も、発電効率の向上に寄与する。

ここで、発電ユニット１の構造では、第１棒１１にその軸方向（図１左右方向）に沿って形成される磁界の方向と第２棒１２にその軸方向（図１左右方向）に沿って形成される磁界の方向とが逆方向となる。よって、発電中、第１棒１１及び第２棒１２が伸張または収縮される際に、軸方向と平行な方向の磁束密度の変化が逆方向となり互いに打ち消し合う。そのため、磁束密度の変化が低減され、発電効率の低下を招く。

この場合、発電ユニット１によれば、第２棒１２（即ち、コイルが巻回されない磁歪棒）が第１棒１１よりも磁歪効果の低い磁歪材料から構成されるので、発電中、第１棒１１及び第２棒１２が伸張または収縮される際には、第２棒１２における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化を少なくできる。よって、第２棒１２における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化によって、第１棒１１における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化が打ち消されることを抑制できるので、その分、発電に必要な第１棒１１における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化を確保して、発電効率の向上を図ることができる。

また、第２棒１２を、磁歪効果の高い磁歪材料から構成する必要がなく、一般的な磁性材料（本実施形態では鉄鋼材料）から構成することができるので、第１棒１１と比較して、第２棒１２の材料コストを削減でき、その分、発電ユニット１全体としての製品コストを削減できる。

次に図７を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、歯車状に形成された干渉部５３により発電素子１０に振動を加える場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、ハンマ状に形成された干渉部（マス部材１０４）により発電素子１０に振動を加える場合について説明する。

図７は本発明の第２実施の形態における発電ユニット１００の正面模式図である。なお、第２実施の形態における発電ユニット１００は、発電素子１０に振動を加える干渉部（マス部材１０４）の構成が、第１実施の形態における発電ユニット１と異なる点を除き、他の構成は第１実施の形態における発電ユニット１と同一である。よって、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図７に示すように発電ユニット１００は、加振装置６０（図３参照）の一部として構成され支持部Ｆ１側に固定される固定部材１０２と、質量体として構成されるマス部材１０４と、マス部材１０４の先端に突設される板状の突起部１０５と、それらマス部材１０４及び固定部材１０２の間に介設され、固定部材１０２に対してマス部材１０４を自由振動可能に弾性支持する弾性支持部材１０３とを備え、これら各部材１０２〜１０５が鉄鋼材料から一体に形成される。

マス部材１０４は、直方体形状に形成され、発電素子１０の他方の保持部材４０（図７左側であって、自由振動可能な自由端側）に対して所定間隔を隔てつつ対向配置される。即ち、マス部材１０４は、その下面（図７下側面）を他方の保持部材４０の上面（図７上側面）に衝突可能な位置に配置される。

なお、マス部材１０４は、保持部材４０（ホルダ部材３０のベース部３１）の端面よりも外方（弾性支持部材１０３と反対側、図７左側）に突出する位置に配置される。これにより、保持部材４０の最端部（図７左端）にマス部材１０４を衝突させることができるので、発電素子１０に自由振動を効率的に発生させることができる。

固定部材１０２は、直方体形状に形成され、発電素子１０の一方の保持部材４０（図７右側、即ち、支持部Ｆ１に固定される固定端側）に締結ボルトＢにより締結固定される。即ち、固定部材１０２には、挿通孔１０２ａが貫通形成されており、締結ボルトＢは、固定部材１０２の挿通孔１０２ａに挿通され、一方の保持部材４０の締結孔３２ａに締結される。

弾性支持部材１０３は、第１棒１１及び第２棒１２と同様に、厚み寸法に対して幅寸法が大きな断面長方形の長尺板状に形成され、面積が大きな側面（即ち、断面において長辺を含む側面）を対向させて第１棒１１及び第２棒１２に平行に配置される。入力機構５０の駆動部材５２が回転駆動されて係合部５３が突起部３４に衝突し、弾性支持部材１０３が上方（図７上側）に撓み変形されることで、マス部材１０４が固定部材１０２に対して振り子運動（自由振動）する。即ち、入力機構５０からの荷重の入力によりマス部材１０４に振動が加えられると、マス部材１０４（干渉部）により発電素子１０の他方（自由端側）の保持部材４０に衝撃が加えられる。その結果、発電素子１０の第１棒１１及び第２棒１２は自由振動するので、発電が行われる。

ここで、発電素子１０を自由振動させるために必要な入力エネルギーは、保持部材４０に衝突するときのマス部材１０４の速度およびマス部材１０４の質量によって決定される。これらは、発電素子１０の発電圧に寄与する第１棒１１及び第２棒１２のばね定数や断面積と無関係である。発電素子１０の発電圧に寄与する第１棒１１及び第２棒１２のばね定数や断面積と無関係に、入力エネルギーを設定できるので、発電素子１０の発電圧を確保しつつ、発電素子１０に必要な振動を加えることができる。よって、発電素子１０に振動を加える加振装置６０の設計の自由度を向上できる。

また、マス部材１０４は、その振り子運動（自由振動）の共振周波数（第１周波数）を、発電素子１０における振り子運動（自由振動）の共振周波数（第２周波数）よりも低い値（低周波数）に設定することができる。本実施形態では、マス部材１０４の自由振動の共振周波数（第１周波数）は、支持部Ｆ２の振動の周波数に一致するように設定される。

発電ユニット１０１によれば、マス部材１０４の振り子運動（自由振動）の共振周波数である第１周波数が、支持部Ｆ２の振動の周波数に一致されるので、マス部材１０４を共振させ、マス部材１０４を発電素子１０の他方（自由端側）の保持部材４０に周期的に衝突させることができる。これにより、発電素子１０に自由振動を発生させ、発電素子１０による発電を効率的に行わせることができる。

即ち、発電素子１０における振り子運動（自由振動）の共振周波数（第２周波数）を、支持部Ｆ２の振動（即ち、低周波数の振動）に合わせる必要がなく、高周波数に設定できる。従って、共振周波数に比例する発電素子１０の発電圧を確保した状態で発電を行うことができる。その結果、振動が比較的低周波数の支持部Ｆ２（振動源）において、発電を効率的に行うことができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施形態では、保持部材４０が固定部材２０とホルダ部材３０との２部材から構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、固定部材２０とホルダ部材３０とを一体に形成しても良い。なお、この場合には、圧入による第１棒１１等の挟圧保持作用を得られないため、第１棒１１等の保持部材４０への固着を、接着剤による接着固定で行う。

上記各実施形態では、第１棒１１のみにコイル１３を巻回する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるのもではなく、第１棒１１と第２棒１２との両者にそれぞれコイル１３を巻回しても良い。なお、この場合には、第１棒１１及び第２棒１２を同じ磁歪材料から構成する（即ち、第２棒１２を第１棒１１よりも磁歪効果の低い材料で構成する必要はない）。

上記各実施形態では、発電ユニット１，１０１を構成する発電素子として、発電素子１０を採用する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、「磁歪材料から構成される磁歪棒と、その磁歪棒に巻回されるコイルとを備え、磁歪棒の軸方向一端側が固定端とされると共に軸方向他端側が自由振動可能な自由端とされ、磁歪棒が軸方向に伸張または収縮されることで、逆磁歪効果により発電を行うもの」であれば、他の発電素子を採用することは当然可能である。

他の発電素子としては、例えば、永久磁石１４，１５に代えて、電磁石を利用するものを採用することができる。また、発電ユニット１，１０１の外部からの磁場により磁気回路に漏れ磁束が発生する構成であれば、発電ユニット１，１０１の外部に磁石を配置した構成とすることは可能である。また、永久磁石や電磁石の起磁力により第１棒１１及び第２棒１２（磁歪棒）にバイアス磁化を印加するバックヨークを設けることも可能である。

上記第２実施形態では、加振装置６０の固定部材１０２、弾性支持部材１０３及びマス部材１０４が一体に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるのもではなく、これら固定部材１０２、弾性支持部材１０３及びマス部材１０４を別体に形成しても良い。これにより、発電ユニット１０１の設置環境（支持部Ｆ１の振動の周波数）に応じて、マス部材１０４及び弾性支持部材１０３を変更して、マス部材１０４及び弾性支持部材１０３の共振周波数を変更できる。従って、発電素子１０の設置環境に応じた調整を容易に行うことができると共に、より効率的な発電が可能となる。

上記第２実施形態では、マス部材１０４が保持部材４０（ホルダ部材３０）に直接衝突する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、これら両者の間にゴムシートなどの緩衝材を介在させても良い。これにより、異音の防止と耐久性の向上とを図ることができる。

上記第２実施形態では、加振装置６０が１のマス部材１０４を備える場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、加振装置６０が複数のマス部材１０４を備えていても良い。この場合には、各マス部材１０４及び弾性支持部材１０３が個別に自由振動可能となるように、複数の弾性支持部材１０３により弾性支持すると共に、これら複数の弾性支持部材１０３をそれぞれ異なるタイミングで弾性変形させて、各マス部材１０４を発電素子１０の保持部材４０に異なるタイミングで衝突させる。

その場合には、複数の弾性支持部材１０３を異なるばね定数に設定することが望ましい（これに代えて、或いは、これに加えて、各マス部材１０４の質量をそれぞれ異ならせる）。これにより、支持部Ｆ２（振動源）の振動の周波数が変化しても、複数のマス部材１０４の内のいずれかのマス部材１０４を発電素子１０の保持部材４０に衝突させて、発電素子１０に自由振動を発生させることができる。よって、マス部材１０４及び弾性支持部材１０３の共振を利用して、発電素子１０による発電可能な周波数帯域を拡大できる。

上記第２実施の形態では、発電素子１０と固定部材１０２とが連結（締結固定）されて、発電ユニット１０１が構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、発電ユニット１０１は、発電素子１０と固定部材１０２とが非連結であっても良い。即ち、発電素子１０の一方の保持部材４０と固定部材１０２とをそれぞれ個別に支持部Ｆ２に固定しても良い。

上記各実施形態では、ホルダ部材３０の被圧入対向部５３の下面が支持部Ｆ２に固定される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ホルダ部材３０のいずれかの部分が支持部Ｆ２に固定されていれば良い。また、固定方法も適宜選択することができる。例えば、接着固定、溶接固定、締結固定などが例示される。

上記各実施の形態では、発電素子１０の一端が自由端とされ、干渉部５３，マス部材１０４（干渉部）が発電素子１０の自由端側に衝突することで発電素子１０が自由振動する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。発電素子１０の一端を自由端とすることに代えて、発電素子１０の一端に干渉部を連結固定することは可能である。これにより、発電素子１０の一端を、干渉部を介して、蓄力装置９０に蓄えられたエネルギーによって強制振動させることができる。干渉部を介して発電素子１０の一端を強制振動させる機構としては、カム機構やリンク機構等を適宜選択できる。発電素子１０の一端を強制振動させる場合も、必要に応じて発電できる本実施形態の作用効果を実現できる。

上記各実施の形態では、方向変換機構７０として切換車方式によるものを説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の方式を採用することは当然可能である。他の方式としては、例えばマジックレバー方式、ペラトン方式を挙げることができる。

上記各実施の形態では説明を省略したが、弾性体９１ｃのオーバーチャージ（過剰な巻き上げ）を排除する機構を蓄力装置９０に設けることが望ましい。また、蓄力装置９０の力量が不足している場合や緊急に発電する必要がある場合に備えて、回転錘６１によらずに手動で弾性体９１ｃを巻き上げるための手動入力装置を設けることが望ましい。

また、設定された時間になると加振装置６０を作動させるタイマーを設けることは可能である。例えば、発電ユニット１，１０１を照明用の発電装置とする場合には、照明が不要な昼間は加振装置６０を作動させずに蓄力だけを行い、照明が必要な夜間に、蓄力装置９０に蓄えたエネルギーを開放して加振装置６０を作動させるようにタイマーを設定する。これにより無駄な電力消費を防止できる。タイマーに加えて、或いはタイマーに代えて、周囲の明るさを検出する照度センサを設けることは可能である。照度センサを設けることにより、タイマーで設定された時間に関わらず、周囲が薄暗くなって照明が必要になると発電するように設定できる。

上記各実施の形態では、金属ばねで形成された弾性体９１ｃにより蓄力する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性体を採用することは当然可能である。他の弾性体としては、例えば、空気ばね、ゴム状弾性体を挙げることができる。これらの弾性体を用いることにより、弾性体の復元力を利用して蓄力できる。なお、弾性体９１ｃを金属ばね（ぜんまい）とすることにより、エネルギー損失を小さくできると共に蓄力装置９０を小型化できる。

上記各実施の形態では、加振装置６０により駆動部材５２を回転させて保持部材４０又はマス部材１０４を振動させる場合について説明したが、保持部材４０やマス部材１０４を振動させる機構は、これに限られるものではなく、他の公知のカム機構やリンク機構を適宜採用することは当然可能である。
＜その他＞
＜手段＞
技術的思想１の発電ユニットは、発電素子および加振装置を備え、外力を利用して発電を行う発電ユニットであって、前記発電素子は、磁歪材料から構成され軸方向一端側が固定端とされる磁歪棒と、前記磁歪棒に巻回されるコイルとを備え、前記磁歪棒が軸方向に伸張または収縮されることで逆磁歪効果により発電を行い、前記加振装置は、外力を力学的エネルギーとして蓄える蓄力装置と、前記蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーが開放されることにより前記磁歪棒の軸方向他端側と干渉して前記磁歪棒を振動させる干渉部とを備えている。
技術的思想２の発電ユニットは、技術的思想１記載の発電ユニットであって、前記干渉部は、前記磁歪棒の軸方向他端側と周期的に干渉し、前記磁歪棒は、軸方向他端側と前記干渉部との間に遊間が設けられることにより軸方向他端側が自由振動可能な自由端とされ、自由振動の固有周期が、軸方向他端側に前記干渉部が干渉する周期より小さい値に設定されている。
技術的思想３の発電ユニットは、技術的思想１又は２に記載の発電ユニットであって、前記干渉部の干渉により前記磁歪棒が振動する周期は、前記加振装置に外力が作用する周期より小さい値に設定されている。
技術的思想４の発電ユニットは、技術的思想１から３のいずれかに記載の発電ユニットであって、前記加振装置は、前記蓄力装置を駆動源として回転駆動される駆動部材と、前記駆動部材の外周面に周方向に互いに間隔をあけて設けられる複数の係合部とを備え、前記磁歪棒は、前記係合部の変位に伴い前記駆動部材が１回転する間に前記干渉部と軸方向他端側が複数回干渉する。
技術的思想５の発電ユニットは、技術的思想１から４のいずれかに記載の発電ユニットであって、前記蓄力装置は、外力を弾性エネルギーとして蓄える弾性体を備えている。
＜効果＞
技術的思想１記載の発電ユニットによれば、発電素子および加振装置を備え、外力を利用して発電を行うものであって、加振装置の蓄力装置に力学的エネルギーとして外力が蓄えられる。発電素子は、磁歪材料から構成される磁歪棒の軸方向一端側が固定端とされ、その磁歪棒にコイルが巻回される。蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーが開放されることにより、磁歪棒の軸方向他端側と干渉する干渉部により磁歪棒が振動する。磁歪棒が軸方向に伸張または収縮されることで逆磁歪効果により発電が行われる。
従って、蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーを必要に応じて開放することで、必要に応じて発電できる効果がある。また、力学的エネルギーとして外力が蓄えられる蓄力装置は、電気エネルギーを蓄える蓄電池と比較して経年劣化し難くできるので、耐久性を向上できる効果がある。
技術的思想２記載の発電ユニットによれば、磁歪棒の軸方向他端側と干渉部が周期的に干渉し、磁歪棒は、軸方向他端側と干渉部との間に遊間が設けられることにより軸方向他端側が自由振動可能な自由端とされる。磁歪棒は、磁歪棒の軸方向他端側に干渉部が干渉する周期より、自由振動の固有周期が小さい値に設定される。
発電素子の発電圧は磁歪棒の共振周波数に比例する、即ち発電素子の発電圧は磁歪棒の固有周期の逆数に反比例するので、磁歪棒の自由振動の固有周期を小さく設定できれば、発電素子の発電圧を大きくすることができる。磁歪棒は、干渉部との間に遊間が設けられることにより自由振動可能とされるので、干渉部が干渉する周期とは別に固有周期を設定できる。干渉部とは無関係に磁歪棒の自由振動の固有周期を小さく設定することで、技術的思想１の効果に加え、干渉部に規制されることなく発電圧を大きくできる効果がある。
技術的思想３記載の発電ユニットによれば、干渉部が干渉することにより磁歪棒が振動する周期は、加振装置に外力が作用する周期より小さい値に設定される。例えば、発電素子による効率的な発電にほとんど寄与しない静的な外力や比較的低周波数である振動（例えば橋や歩道橋、道路等の約３〜２０Ｈｚの振動）のエネルギーを蓄力装置に蓄えた場合も、その蓄えたエネルギーを開放して加振装置により発電素子を振動させることができる。発電素子の発電圧は磁歪棒が振動する周期の逆数に反比例するので、磁歪棒が振動する周期を、加振装置に外力が作用する周期より小さい値に設定することで、技術的思想１又は２の効果に加え、発電圧を確保できる効果がある。
技術的思想４記載の発電ユニットによれば、蓄力装置を駆動源として加振装置の駆動部材が回転駆動され、その駆動部材の外周面に周方向に所定の間隔をあけて複数の係合部が設けられる。蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーにより駆動部材および係合部を回転させ、その係合部の変位に伴い、駆動部材が１回転する間に磁歪棒の軸方向他端側と干渉部とが複数回干渉する。干渉部が磁歪棒に干渉するときに要する駆動部材の回転角を小さく設定できるので、技術的思想１から３のいずれかの効果に加え、蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーを磁歪棒の振動に効率良く変換できる効果がある。
技術的思想５記載の発電ユニットによれば、蓄力装置は、弾性体により外力が弾性エネルギーとして蓄えられる。よって、技術的思想１から４のいずれかの効果に加え、外力を位置エネルギー等として蓄えるものと比較して、重力の影響を受け難くでき環境依存性を小さくできると共に蓄力装置を小型化できる効果がある。

１，１０１ 発電ユニット
１０ 発電素子
１１ 第１棒（磁歪棒）
１２ 第２棒（磁歪棒）
１３ コイル
５２ 駆動部材
５３ 干渉部（係合部）
５４ 係止部材
５９ 渦巻ばね（弾性部材）
６０ 加振装置
９０ 蓄力装置
９１ｃ 弾性体
１０４ マス部材（干渉部）

Claims (4)

1. 発電素子および加振装置を備え、外力を利用して発電を行う発電ユニットであって、
   前記発電素子は、
   磁歪材料から構成され軸方向一端側が固定端とされる磁歪棒と、
   前記磁歪棒に巻回されるコイルとを備え、
   前記磁歪棒が軸方向に伸張または収縮されることで逆磁歪効果により発電を行い、
   前記加振装置は、
   外力を力学的エネルギーとして蓄える蓄力装置と、
   前記蓄力装置に蓄えられた力学的エネルギーが開放されることにより前記磁歪棒の軸方向他端側と干渉して前記磁歪棒を振動させる干渉部と、
   前記蓄力装置を駆動源として回転駆動される駆動部材と、
   前記駆動部材の外周面に周方向に互いに間隔をあけて設けられる複数の係合部と、
   前記複数の係合部と係脱を交互に繰り返すことにより前記駆動部材を連続的に間欠回転させる係止部材と、
   前記係止部材と前記係合部とを自身の弾性エネルギーにより係脱させ、前記駆動部材の回転トルクを自身の弾性エネルギーに変換する弾性部材とを備え、
   前記磁歪棒は、前記係合部の変位に伴い前記駆動部材が１回転する間に前記干渉部と軸方向他端側が複数回干渉することを特徴とする発電ユニット。
2. 前記干渉部は、前記磁歪棒の軸方向他端側と周期的に干渉し、
   前記磁歪棒は、軸方向他端側と前記干渉部との間に遊間が設けられることにより軸方向他端側が自由振動可能な自由端とされ、自由振動の固有周期が、軸方向他端側に前記干渉部が干渉する周期より小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の発電ユニット。
3. 前記干渉部の干渉により前記磁歪棒が振動する周期は、前記加振装置に外力が作用する周期より小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電ユニット。
4. 前記蓄力装置は、外力を弾性エネルギーとして蓄える弾性体を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発電ユニット。

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