人力発蓄電装置
【課題】 従来のペダルをこいで発電する装置は、サドル、ハンドル、ペダル、発電機が一体となった構成であるため大きさや重量が大きく、ペダルから発電機までを構成するギヤ比は固定されておりペダルの回転軸の回転数に対する発電機の回転数も容易に変更できず、体力の異なる人間に対して広く負荷を合わせることが困難であり、体力の無い者にとってはペダルを踏む負荷が大きく長時間発電することはできないものであった。
【解決手段】 人力発蓄電装置１は、発電装置２及び蓄電装置３から構成されている。発電装置２は、機台４上に並列に支持用ローラ５並びに発電用ローラ６が回動自在に軸支され、発電用ローラ６には発電用ローラ６の直径より大径のローラ側プーリ７が発電用ローラ６と同軸に軸支され、また、機台４上には発電機８が配置され、発電機８の回転軸には発電側プーリ９が軸支され、ローラ側プーリ７と発電側プーリ９にベルト１０が捲装されている。
【解決手段】 人力発蓄電装置１は、発電装置２及び蓄電装置３から構成されている。発電装置２は、機台４上に並列に支持用ローラ５並びに発電用ローラ６が回動自在に軸支され、発電用ローラ６には発電用ローラ６の直径より大径のローラ側プーリ７が発電用ローラ６と同軸に軸支され、また、機台４上には発電機８が配置され、発電機８の回転軸には発電側プーリ９が軸支され、ローラ側プーリ７と発電側プーリ９にベルト１０が捲装されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型で持ち運びが容易で、駆動源を市販の自転車を利用した人力蓄発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来例を図５及び図６を基に説明する。従来は特開２００３−２０６８５４号公報に示されるように、自転車のペダル２２、サドル２８、ハンドル２７、発電装置２１が一体となった構造となっていた（図５）。この発電装置の発電は次のようにして行われる。図６に発電装置２１の構造を示す。人間が、ペダル２２を足の力で踏んで、自転車をこぐようにしてペダル２２の回転軸２３を回転させる。回転軸２３は主ギヤ２４、副ギヤ２５を介して発電機２６とつながっており、実登第３０８９３９２号公報にもあるように、人間がペダル２２を踏む力が発電機２６に伝わって発電が行われる。
【特許文献１】 特開２００３−２０６８５４号公報
【特許文献２】 実登第３０８９３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来例に示されるものは、ペダル、サドル、ハンドル、発電機は分解しなければ分離できず、その大きさは通常の自転車型トレーニングマシンと同じであるためスペースをとり、重量に関しては発電機能を組み込んだだけ重いもので保管、運搬には不便なものであった。
【０００４】
また、従来例に示されるものは、サドル、ハンドル、ペダル、発電機が一体となった構成であるため、ペダルから発電機までを構成するギヤ比は固定されておりペダルの回転軸の回転数に対する発電機の回転数も容易に変更できず、体力の異なる人間に対して広く負荷を合わせることが困難であり、体力の無い者にとってはペダルを踏む負荷が大きく長時間発電することはできないものであった。
また、従来例の人力発電機は、電力を蓄えて、非常時にその電力を利用して緊急用の電源にするという考えもなかった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的とするところは、発電機の駆動部を別体にした小型軽量の人力蓄発電装置を提供するものである。また、本発明の目的とするところは、駆動側の回転数と発電機側の回転数の比を変えられるようにする人力蓄発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の記載の人力蓄発電装置は、機台と、この機台上に所定間隔を設け回動自在に並列に配置される支持用ローラ並びに発電用ローラと、この発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリと、前記機台上に配置される発電機と、この発電機の回転軸に軸支される発電側プーリと、この発電側プーリと前記ローラ側プーリをベルトで捲装される発電装置と、この発電機からの電力を変換する充電制御装置と、蓄電池と、この蓄電池に蓄えられた電力並びに前記発電機からの電力を変換するＤＣ／ＡＣ変換器とから構成されるものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の人力蓄発電装置は、請求項１記載の発明に加え、発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリまたは発電機の回転軸に軸支される発電側プーリに径の異なるプーリを軸支したものである。
【発明の効果】
【０００８】
（イ）本発明の人力発蓄電装置は自転車の車輪の回転力による運動エネルギを電気エネルギに変換する部分のみで構成されているので、小型軽量である。
（ロ）自転車は容易に入手できるので、自転車が故障しても、かわりの自転車を用意すればよい。本発明の人力発蓄電装置には自転車の機能の部分がないので、部品が少ない分だけ故障しにくい。
（ハ）ローラの回転数と発電機の回転数の比を変えられるようにすることで、発電にかかる負荷を重くも軽くもできるので、自転車をこぐ人の体力にあわせて調整ができる。
（ニ）発電した電力は蓄電池に蓄えられ、ＤＣ／ＡＣ変換器により交流の１００Ｖに変換される。災害などの非常時に自転車と、それをこぐ人がいれば、交流の電源により照明や機器を駆動させることができ、燃料などがなくても電気を使うことができるようになる。すなわち非常時用の電源として最適の性質をもっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第一実施例を図１及び図２を用いて説明する。図１は装置と自転車を載置した状態を表した図である。
図中１は人力発蓄電装置で、発電装置２及び蓄電装置３から構成されている。発電装置２は、機台４上に並列に支持用ローラ５並びに発電用ローラ６が回動自在に軸支され、発電用ローラ６の表面は滑り止め加工が施されている。発電用ローラ６には発電用ローラ６の直径より大径のローラ側プーリ７が発電用ローラ６と同軸に軸支されている。また、機台４上には発電機８が配置され、発電機８の回転軸には発電側プーリ９が軸支され、ローラ側プーリ７と発電側プーリ９にベルト１０が捲装されている。
蓄電装置３は、充電制御装置１１、蓄電池１２、ＤＣ／ＡＣ変換器１３から構成され、発電機８とケーブル１４で接続されている。
【００１０】
この人力発蓄電装置１の使用方法は、発電装置２の支持用ローラ５と発電用ローラ６上に自転車１５の後輪１６を載置する。
自転車１５は市販のどのような自転車でもよい。自転車１５をこぐと自転車１５の後輪１６が回転して、その回転力が発電装置２に伝わって発電機８を回転させる。自転車１５の後輪１６の回転力が発電機８に伝わる仕組みを、図２を用いて詳しく解説する。自転車１５の後輪１６は支持用ローラ５と発電用ローラ６の上に載置される。人力により自転車１５の後輪１６が回転すると支持用ローラ５、発電用ローラ６はともに回転する。発電用ローラ６の表面は滑り止め加工が施されているので自転車１５の後輪１６の回転力がロスなく発電用ローラ６に伝達される。発電用ローラ６にはローラ側プーリ７が同軸に取りつけられており、発電用ローラ６が回転するとローラ側プーリ７も回転する。ローラ側プーリ７の回転はベルト１０を介して発電側プーリ９に伝わる。発電側プーリ９は発電機８の軸に取りつけられているので、発電側プーリ９の回転により発電機８の軸が回転し、発電機８は発電を行う。
【００１１】
図１を用いて発電された電力がどのように利用されるかを説明する。発電機８で発電された電力はケーブル１４を通じてまず充電制御装置１１により充電に適した形に変換される。その電力は蓄電池１２に蓄えられる。蓄えられた電力及び発電機８が回転中の電力はＤＣ／ＡＣ変換器１３により交流のＡＣ１００Ｖに変換される。ＡＣ１００Ｖにより通常の電気機器を作動させることができる
【００１２】
自転車は日常使用している市販の自転車を使うことができる。よって発電装置には自転車の構成要素である、ハンドル、ペダル、サドルがない。ゆえに装置を保管したり移動することが従来にくらべ容易である。
発電は人間の脚力のみででき、自転車は一般に入手が容易である。そのため家庭では災害時などに電灯やテレビ等を見るのに必要な電力を燃料や複雑な装置なしで供給できる。また、公共施設では複数台設置して来場者に交互に自転車をこいでもらえば災害時に備えた電力の備蓄をすることができる。
小型なので大型の装置に比べ地震にも強く、運搬も容易である。
【００１３】
なお、この実施例では自転車の回転力の伝達はプーリ及びベルトで行うと説明したが、チェーン、ギヤ等を用いても同様に実現できる。また、支持用ローラと発電用ローラに同径のプーリを設けベルトを捲装することで、支持用ローラの回転力を発電用ローラに伝達することができ、発電用ローラが軽い力で回転するため、さらに軽い力で発電することが可能となる。
また、人力発蓄電装置１は発電装置２と蓄電装置３を別体のもので示したが、発電装置２の機台４上に蓄電装置３を一体に設けても良い。
【００１４】
本発明の第二実施例について図３及び図４を用いて説明する。第一実施例と共通の部分には同一符合を付し詳細な説明を省略する。
図３において、人力発蓄電装置１は、発電装置２及び蓄電装置３から構成されている。発電装置２は、機台４上に並列に支持用ローラ５並びに発電用ローラ６が回動自在に軸支され、発電用ローラ６の表面は滑り止め加工が施されている。発電用ローラ６には図４に示すように径の異なるプーリ１７、すなわちプーリ大１８、プーリ小１９が発電用ローラ６と同軸に軸支されている。また、機台４上には発電機８が配置され、発電機８の回転軸には発電側プーリ９が軸支され、プーリ１７と発電側プーリ９にベルト１０が捲装されている。
【００１５】
本実施例は発電用ローラ６に、図４に示す径の異なるプーリ、すなわちプーリ大１８、プーリ小１９を同軸状に取りつけたもので、プーリ１７のベルト１０を巻きつけるプーリを例えばプーリ大１８からプーリ小１９変更することにより、自転車１５の後輪１６の回転数と発電機８の回転数の比を変更できるようになる。発電の仕組みは実施例１と同様であるが、回転数の比を変えることにより、自転車をこぐのに必要な力を変えることができる。
このため、脚力が違う人に対しても最適な負荷で自転車をこぐことができるようになるため、長時間発電することが可能となり、蓄電することができる。
【００１６】
なお、本実施例は径の異なるプーリを２個用いる方法で説明したが、必要に応じて、それ以上の数のプーリを取りつけることも可能である。
さらにプーリではなく、自転車のチェーンのようにギヤとチェーンにしてもよいし、ギヤ比が変えられるギヤとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施例の使用状態を示す説明図である。
【図２】本発明の第一実施例の動作原理を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施例の使用状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第二実施例の同心円上に複数（２個）の径の異なるプーリが取りつけられたプーリの斜視図である。
【図５】従来例の装置全体を示す参考図である。
【図６】従来例の発電原理を示す参考図である。
【符号の説明】
１ 人力発蓄電装置
２ 発電装置
３ 蓄電装置
４ 機台
５ 支持用ローラ
６ 発電用ローラ
７ ローラ側プーリ
８ 発電機
９ 発電側プーリ
１０ ベルト
１１ 充電制御装置
１２ 蓄電池
１３ ＤＣ／ＡＣ変換器
１４ ケーブル
１５ 自転車
１６ 後輪
１７ プーリ
１８ プーリ大
１９ プーリ小
２１ 発電装置
２２ ペダル
２３ 回転軸
２４ 主ギヤ
２５ 副ギヤ
２６ 発電機
２７ ハンドル
２８ サドル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型で持ち運びが容易で、駆動源を市販の自転車を利用した人力蓄発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来例を図５及び図６を基に説明する。従来は特開２００３−２０６８５４号公報に示されるように、自転車のペダル２２、サドル２８、ハンドル２７、発電装置２１が一体となった構造となっていた（図５）。この発電装置の発電は次のようにして行われる。図６に発電装置２１の構造を示す。人間が、ペダル２２を足の力で踏んで、自転車をこぐようにしてペダル２２の回転軸２３を回転させる。回転軸２３は主ギヤ２４、副ギヤ２５を介して発電機２６とつながっており、実登第３０８９３９２号公報にもあるように、人間がペダル２２を踏む力が発電機２６に伝わって発電が行われる。
【特許文献１】 特開２００３−２０６８５４号公報
【特許文献２】 実登第３０８９３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来例に示されるものは、ペダル、サドル、ハンドル、発電機は分解しなければ分離できず、その大きさは通常の自転車型トレーニングマシンと同じであるためスペースをとり、重量に関しては発電機能を組み込んだだけ重いもので保管、運搬には不便なものであった。
【０００４】
また、従来例に示されるものは、サドル、ハンドル、ペダル、発電機が一体となった構成であるため、ペダルから発電機までを構成するギヤ比は固定されておりペダルの回転軸の回転数に対する発電機の回転数も容易に変更できず、体力の異なる人間に対して広く負荷を合わせることが困難であり、体力の無い者にとってはペダルを踏む負荷が大きく長時間発電することはできないものであった。
また、従来例の人力発電機は、電力を蓄えて、非常時にその電力を利用して緊急用の電源にするという考えもなかった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的とするところは、発電機の駆動部を別体にした小型軽量の人力蓄発電装置を提供するものである。また、本発明の目的とするところは、駆動側の回転数と発電機側の回転数の比を変えられるようにする人力蓄発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の記載の人力蓄発電装置は、機台と、この機台上に所定間隔を設け回動自在に並列に配置される支持用ローラ並びに発電用ローラと、この発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリと、前記機台上に配置される発電機と、この発電機の回転軸に軸支される発電側プーリと、この発電側プーリと前記ローラ側プーリをベルトで捲装される発電装置と、この発電機からの電力を変換する充電制御装置と、蓄電池と、この蓄電池に蓄えられた電力並びに前記発電機からの電力を変換するＤＣ／ＡＣ変換器とから構成されるものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の人力蓄発電装置は、請求項１記載の発明に加え、発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリまたは発電機の回転軸に軸支される発電側プーリに径の異なるプーリを軸支したものである。
【発明の効果】
【０００８】
（イ）本発明の人力発蓄電装置は自転車の車輪の回転力による運動エネルギを電気エネルギに変換する部分のみで構成されているので、小型軽量である。
（ロ）自転車は容易に入手できるので、自転車が故障しても、かわりの自転車を用意すればよい。本発明の人力発蓄電装置には自転車の機能の部分がないので、部品が少ない分だけ故障しにくい。
（ハ）ローラの回転数と発電機の回転数の比を変えられるようにすることで、発電にかかる負荷を重くも軽くもできるので、自転車をこぐ人の体力にあわせて調整ができる。
（ニ）発電した電力は蓄電池に蓄えられ、ＤＣ／ＡＣ変換器により交流の１００Ｖに変換される。災害などの非常時に自転車と、それをこぐ人がいれば、交流の電源により照明や機器を駆動させることができ、燃料などがなくても電気を使うことができるようになる。すなわち非常時用の電源として最適の性質をもっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第一実施例を図１及び図２を用いて説明する。図１は装置と自転車を載置した状態を表した図である。
図中１は人力発蓄電装置で、発電装置２及び蓄電装置３から構成されている。発電装置２は、機台４上に並列に支持用ローラ５並びに発電用ローラ６が回動自在に軸支され、発電用ローラ６の表面は滑り止め加工が施されている。発電用ローラ６には発電用ローラ６の直径より大径のローラ側プーリ７が発電用ローラ６と同軸に軸支されている。また、機台４上には発電機８が配置され、発電機８の回転軸には発電側プーリ９が軸支され、ローラ側プーリ７と発電側プーリ９にベルト１０が捲装されている。
蓄電装置３は、充電制御装置１１、蓄電池１２、ＤＣ／ＡＣ変換器１３から構成され、発電機８とケーブル１４で接続されている。
【００１０】
この人力発蓄電装置１の使用方法は、発電装置２の支持用ローラ５と発電用ローラ６上に自転車１５の後輪１６を載置する。
自転車１５は市販のどのような自転車でもよい。自転車１５をこぐと自転車１５の後輪１６が回転して、その回転力が発電装置２に伝わって発電機８を回転させる。自転車１５の後輪１６の回転力が発電機８に伝わる仕組みを、図２を用いて詳しく解説する。自転車１５の後輪１６は支持用ローラ５と発電用ローラ６の上に載置される。人力により自転車１５の後輪１６が回転すると支持用ローラ５、発電用ローラ６はともに回転する。発電用ローラ６の表面は滑り止め加工が施されているので自転車１５の後輪１６の回転力がロスなく発電用ローラ６に伝達される。発電用ローラ６にはローラ側プーリ７が同軸に取りつけられており、発電用ローラ６が回転するとローラ側プーリ７も回転する。ローラ側プーリ７の回転はベルト１０を介して発電側プーリ９に伝わる。発電側プーリ９は発電機８の軸に取りつけられているので、発電側プーリ９の回転により発電機８の軸が回転し、発電機８は発電を行う。
【００１１】
図１を用いて発電された電力がどのように利用されるかを説明する。発電機８で発電された電力はケーブル１４を通じてまず充電制御装置１１により充電に適した形に変換される。その電力は蓄電池１２に蓄えられる。蓄えられた電力及び発電機８が回転中の電力はＤＣ／ＡＣ変換器１３により交流のＡＣ１００Ｖに変換される。ＡＣ１００Ｖにより通常の電気機器を作動させることができる
【００１２】
自転車は日常使用している市販の自転車を使うことができる。よって発電装置には自転車の構成要素である、ハンドル、ペダル、サドルがない。ゆえに装置を保管したり移動することが従来にくらべ容易である。
発電は人間の脚力のみででき、自転車は一般に入手が容易である。そのため家庭では災害時などに電灯やテレビ等を見るのに必要な電力を燃料や複雑な装置なしで供給できる。また、公共施設では複数台設置して来場者に交互に自転車をこいでもらえば災害時に備えた電力の備蓄をすることができる。
小型なので大型の装置に比べ地震にも強く、運搬も容易である。
【００１３】
なお、この実施例では自転車の回転力の伝達はプーリ及びベルトで行うと説明したが、チェーン、ギヤ等を用いても同様に実現できる。また、支持用ローラと発電用ローラに同径のプーリを設けベルトを捲装することで、支持用ローラの回転力を発電用ローラに伝達することができ、発電用ローラが軽い力で回転するため、さらに軽い力で発電することが可能となる。
また、人力発蓄電装置１は発電装置２と蓄電装置３を別体のもので示したが、発電装置２の機台４上に蓄電装置３を一体に設けても良い。
【００１４】
本発明の第二実施例について図３及び図４を用いて説明する。第一実施例と共通の部分には同一符合を付し詳細な説明を省略する。
図３において、人力発蓄電装置１は、発電装置２及び蓄電装置３から構成されている。発電装置２は、機台４上に並列に支持用ローラ５並びに発電用ローラ６が回動自在に軸支され、発電用ローラ６の表面は滑り止め加工が施されている。発電用ローラ６には図４に示すように径の異なるプーリ１７、すなわちプーリ大１８、プーリ小１９が発電用ローラ６と同軸に軸支されている。また、機台４上には発電機８が配置され、発電機８の回転軸には発電側プーリ９が軸支され、プーリ１７と発電側プーリ９にベルト１０が捲装されている。
【００１５】
本実施例は発電用ローラ６に、図４に示す径の異なるプーリ、すなわちプーリ大１８、プーリ小１９を同軸状に取りつけたもので、プーリ１７のベルト１０を巻きつけるプーリを例えばプーリ大１８からプーリ小１９変更することにより、自転車１５の後輪１６の回転数と発電機８の回転数の比を変更できるようになる。発電の仕組みは実施例１と同様であるが、回転数の比を変えることにより、自転車をこぐのに必要な力を変えることができる。
このため、脚力が違う人に対しても最適な負荷で自転車をこぐことができるようになるため、長時間発電することが可能となり、蓄電することができる。
【００１６】
なお、本実施例は径の異なるプーリを２個用いる方法で説明したが、必要に応じて、それ以上の数のプーリを取りつけることも可能である。
さらにプーリではなく、自転車のチェーンのようにギヤとチェーンにしてもよいし、ギヤ比が変えられるギヤとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施例の使用状態を示す説明図である。
【図２】本発明の第一実施例の動作原理を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施例の使用状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第二実施例の同心円上に複数（２個）の径の異なるプーリが取りつけられたプーリの斜視図である。
【図５】従来例の装置全体を示す参考図である。
【図６】従来例の発電原理を示す参考図である。
【符号の説明】
１ 人力発蓄電装置
２ 発電装置
３ 蓄電装置
４ 機台
５ 支持用ローラ
６ 発電用ローラ
７ ローラ側プーリ
８ 発電機
９ 発電側プーリ
１０ ベルト
１１ 充電制御装置
１２ 蓄電池
１３ ＤＣ／ＡＣ変換器
１４ ケーブル
１５ 自転車
１６ 後輪
１７ プーリ
１８ プーリ大
１９ プーリ小
２１ 発電装置
２２ ペダル
２３ 回転軸
２４ 主ギヤ
２５ 副ギヤ
２６ 発電機
２７ ハンドル
２８ サドル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機台と、この機台上に所定間隔を設け回動自在に並列に配置される支持用ローラ並びに発電用ローラと、この発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリと、前記機台上に配置される発電機と、この発電機の回転軸に軸支される発電側プーリと、この発電側プーリと前記ローラ側プーリをベルトで捲装される発電装置と、この発電機からの電力を変換する充電制御装置と、蓄電池と、この蓄電池に蓄えられた電力並びに前記発電機からの電力を変換するＤＣ／ＡＣ変換器とから構成されることを特徴とする人力発蓄電装置。
【請求項２】
発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリまたは発電機の回転軸に軸支される発電側プーリに径の異なるプーリを軸支したことを特徴とする請求項１記載の人力発蓄電装置。
【請求項１】
機台と、この機台上に所定間隔を設け回動自在に並列に配置される支持用ローラ並びに発電用ローラと、この発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリと、前記機台上に配置される発電機と、この発電機の回転軸に軸支される発電側プーリと、この発電側プーリと前記ローラ側プーリをベルトで捲装される発電装置と、この発電機からの電力を変換する充電制御装置と、蓄電池と、この蓄電池に蓄えられた電力並びに前記発電機からの電力を変換するＤＣ／ＡＣ変換器とから構成されることを特徴とする人力発蓄電装置。
【請求項２】
発電用ローラに同軸に軸支されるローラ側プーリまたは発電機の回転軸に軸支される発電側プーリに径の異なるプーリを軸支したことを特徴とする請求項１記載の人力発蓄電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２４０２５（Ｐ２００７−２４０２５Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３６１２８（Ｐ２００５−２３６１２８）
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（３０１０５４５５３）有限会社原技研 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（３０１０５４５５３）有限会社原技研 (6)
【Ｆターム（参考）】
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