JP2003033050A

JP2003033050A - 人体の動きを利用した被服発電システム

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Publication number: JP2003033050A
Application number: JP2001137161A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Kujirada; 雅信鯨田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2003-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】靴を履かない日本家屋の中でも人体の動きを
利用して発電を行うことができ、ユーザーに手や顔に近
くに位置する電子機器の駆動のための電力を供給するこ
とが容易であるような新規な発電システムを提供する。【構成】ジャケット、ポロシャツ、スラックスなどの
被服の少なくとも「一部」を構成している布の内部、表
面、又は裏面に、可とう性を有するシート状又はフィル
ム状の圧電素子、可とう性を有する紐状又は棒状の圧電
素子が備えられている、ことを特徴とする人体の動きを
利用した被服発電システムである。また、ジャケット、
ポロシャツ、スラックスなどの被服の「一部」を構成し
ている布が、圧電効果を生じる糸又は繊維により形成さ
れている、ことを特徴とする人体の動きを利用した被服
発電システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体の動きを利用した
被服発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人体の動きを利用した発電シ
ステムとして、特開平６−１４１５２４号公報に開示さ
れた永久磁石及びコイルから成る発電機又は圧電素子を
内蔵させた靴が知られている。また、特開平５−２０９
８０７号公報は、靴底に圧電素子と発光素子を備えて、
歩行時の動きにより生じる圧電素子の起電力により発光
素子が発光する靴のアイデアを開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り提案されている「歩行時の衝撃・振動のエネルギを利
用して発電する靴」によっては、靴を履かないでいる日
本家屋の中などでは、全く発電することができない。ま
た、従来より提案されている「歩行時の衝撃・振動のエ
ネルギを利用して発電する靴」によっては、靴は人体の
最も下方の位置にあり、ユーザーの手や顔の位置からは
大きく離れているため、靴で電力を発生させても、その
電力をユーザーの手や顔の近くに位置する電子機器の駆
動のために利用することはかなり困難である。本発明は
このような従来技術の課題に着目してなされたものであ
って、靴を履かない日本家屋の中でも人体の動きを利用
して発電を行うことができ、ユーザーの手や顔の近くに
位置する電子機器の駆動のための電力を供給することが
容易であるような新規な発電システムを提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（用語説明）本発明にお
いて「被服」とは、衣服、衣類などと同義である。

【０００５】（本発明の内容）１．ジャケット、ポロシャツ、スラックスなどの被服の
少なくとも「一部」を構成している布の内部、表面、又
は裏面に、可とう性を有するシート状又はフィルム状の
圧電素子が備えられている、ことを特徴とする人体の動
きを利用した被服発電システム。２．ジャケット、ポロシャツ、スラックスなどの被服の
少なくとも「一部」を構成している布の内部、表面、又
は裏面に、可とう性を有する紐状又は棒状の圧電素子が
備えられている、ことを特徴とする人体の動きを利用し
た被服発電システム。３．ジャケット、ポロシャツ、スラックスなどの被服の
「一部」を構成している布が、圧電効果を生じる糸又は
繊維により形成されている、ことを特徴とする人体の動
きを利用した被服発電システム。４．上記１，２又は３において、前記の被服の「一部」
は、被服の「人体の関節又はその近傍と対向する部分、
人体の脇の下方と対向する部分、又は、人体の股の下方
と対向する部分」である、ことを特徴とする人体の動き
を利用した被服発電システム。

【０００６】

【発明の実施の形態】実施形態１．以下、図１，図２を
参照して本発明の実施形態１を説明する。図１は被服の
一例としてのジャケト１を示している。本実施形態１の
発電システムは、例えば、図１のジャケット１の「ユー
ザーの肘（関節の一つ）及びその近傍に対向する部分」
Ａ、「ユーザーの肩（関節の一つ）及びその近傍に対向
する部分」Ｂ、及び、「ユーザーの脇の下方に対向する
部分」Ｃなどに、備えられている。

【０００７】図２は、前記の各部分Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞ
れ備えられている発電システムを示す断面図である。図
２において、２は、図１のジャケット１の中の「ユーザ
ーの肘（関節の一つ）及びその近傍に対向する部分」Ａ
を構成する布（ジャケット用の、厚さ寸法が約２〜５ｍ
ｍ程度の比較的厚手の布）である。また、３は、前記布
２の表面（外側の面）に備えられた圧電素子である。こ
の圧電素子３は、例えばトルマリン（電気石）粉末を混
入した可とう性を有する薄いプラスチックシート４（又
は、６ミクロン以下、望ましくは３ミクロン以下のトル
マリンの微小粉末をシリコン・ゴムなどの合成樹脂やプ
ラスチック素材に練り込んで形成された可とう性のシー
ト）とこのプラスチックシート４の両面にそれぞれ配置
された電極５，６とから構成されている。前記プラスチ
ックシート４及び電極５，６から成る圧電素子３は、前
記布２の表面に、縫製（縫い込み）又は両面テープなど
による接着などの方法で、固定されている。また、７
は、前記圧電素子３を保護する（水などから守る）ため
のプラスチック製のカバーで、このカバー７の外周縁の
端部は、前記布２の表面に、縫製（縫い込み）又は両面
テープなどにより接着などの方法で固定されている。

【０００８】なお、本実施形態１では、前記圧電素子３
を構成するために、前記プラスチックシート４に代え
て、水晶やロッシェル塩の小片、チタン酸バリウムの小
片、セラミック粉末などを混入した可とう性を有するプ
ラスチックシートやゴムシート、などを使用してもよい
（水晶やロッシェル塩の小片、チタン酸バリウムの小
片、セラミック板などを圧縮又は伸張するときも両極間
に電位差を生じる現象（圧電気、圧電効果）が現れるこ
とが知られている）。

【０００９】また、図２において、８は前記布２の表面
（外側の面）に固定されたＬＥＤ（発光ダイオード）、
９はこのＬＥＤ８を保護する（水などから守る）ための
半透明のプラスチック製カバーで、このカバー９の外周
縁の端部は、前記布２の表面に、縫製（縫い込み）又は
両面テープなどによる接着などの方法で固定されてい
る。

【００１０】本実施形態１では、前記圧電素子３の両電
極５，６は、前記布２の中を通る２つの導線１０，１１
により、前記ＬＥＤ８のカソードとアノードにそれぞれ
接続されており、前記圧電素子３で発生した電圧・電気
エネルギが、前記ＬＥＤ８に印加・供給されるようにな
っている。したがって、本実施形態１では、前記被服１
の「ユーザーの肘及びその近傍に対向する部分」Ａの布
が、ユーザーの歩行などの動き（特に、肘を動かす動
き）により、互いにこすれ合ったり折れ曲がったりして
衝撃を受ける（圧縮・伸張させられたり、振動させられ
たりする）と、前記圧電素子３に電圧・電気エネルギが
発生し、その電圧が前記ＬＥＤ８に印加・供給されるの
で、前記ＬＥＤ８が発光するようになる。よって、本実
施形態１では、ユーザーの動き（特に、肘を動かす動
き）に対応して、前記のジャケット１の表面のＬＥＤ８
が発光するようになる。

【００１１】なお、この図２においては、図１の前記被
服１の「ユーザーの肘及びその近傍に対向する部分」Ａ
に前記圧電素子３を備えつけた場合を説明したが、前記
圧電素子は、前記部分Ａだけでなく、図１の前記部分
Ｂ，前記部分Ｃなどに取り付けても同様の作用効果が得
られる。また、前記被服１の全体に均等に多数の圧電素
子を配置させても、各圧電素子による圧電効果の大きさ
に多少の違いはある（被服１の全ての布が均等にこすれ
たり振動することはないので）が、前記の均等に配置し
た多数の圧電素子からの電気エネルギをＬＥＤ８などで
利用することができる。

【００１２】実施形態２．次に、本発明の実施形態２を
図３に基づいて説明する。図３において、図２と共通す
る部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施
形態２を示す図３の例では、図２の圧電素子３が、前記
布２の裏面（人体に近い側の面・人体に対向する側の
面）に、縫製（縫い込み）又は接着などの方法で固定さ
れている。そして、この圧電素子３で生じた電圧・電気
エネルギは、図３に示すように、前記布２の裏側から前
記布２の内部を通過して前記布２の表側（外側）に延び
る２つの導線１０，１１により、前記布２の表側の面に
備えられたＬＥＤ８に印加・供給されるようになってい
る。よって、この実施形態２によっても、前記の実施形
態１と同様の作用効果が奏されるようになっている。

【００１３】実施形態３．次に、本発明の実施形態３を
図４に基づいて説明する。図４において、図１，図２と
共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態３を示す図４の例では、図１，図２の圧電素
子３が、図示のように、前記の厚手の布２の内部に挿入
（内蔵）されている。そして、この圧電素子３により生
じた電圧・電気エネルギーは、前記布２の内部から前記
布２の表側（外側）に延びる２つの導線１０，１１によ
り、前記布２の表側の面に備えられたＬＥＤ８に印加・
供給されるようになっている。よって、この実施形態３
によっても、前記の実施形態１，２と同様の作用効果が
奏されるようになっている。なお、図４では図示を省略
しているが、この実施形態３では、前記布２の内部に挿
入（内蔵）された圧電素子３の周囲は、圧電素子３を水
などから保護するためのプラスチック製のカバー（例え
ば、箱形状のカバー。このカバーも、前記布２の内部に
挿入（内蔵）されている）により覆われていることが望
ましい。

【００１４】実施形態４．次に、本発明の実施形態４を
説明する。本実施形態４では、図１のジャケット１の前
記各部分Ａ，Ｂ，Ｃに、「圧電効果を生じる複数の可と
う性を有する紐状又は棒状体」が備えられている。すな
わち、本実施形態４では、前記の各実施形態１，２，３
の圧電素子３を構成する「プラスチックシート４」の代
わりに、複数の「圧電効果を生じる、可とう性を有する
紐状又は棒状体」が備えられ、この複数の「圧電効果を
生じる、可とう性を有する紐状又は棒状体」により圧電
素子が構成されている。本実施形態４の前記「圧電効果
を生じる、可とう性を有する紐状又は棒状体」は、例え
ば、トルマリンの微小粉末やセラミック粉末をシリコン
ゴムなどの合成樹脂素材やプラスチック素材に混入して
形成されるものである。また、本実施形態４では、前記
の複数の「圧電効果を生じる、可とう性を有する紐状又
は棒状体」の両面にそれぞれ電極が備えられ、前記「圧
電効果を生じる、可とう性を有する紐状又は棒状体」に
より生じた電圧・電気エネルギーが、前記電極から導線
により、被服に備えられたＬＥＤ（図１，図２，図３の
符号８参照）に印加・供給されるようになっている。よ
って、この実施形態４によっても、前記の実施形態１，
２，３と同様の作用効果が生じるようになっている。

【００１５】実施形態５．次に、本発明の実施形態５を
説明する。本実施形態５では、図１のジャケット１の中
の前記各部分Ａ，Ｂ，Ｃを構成する部分の布が、圧電効
果を生じる糸又は繊維により形成されている（もちろ
ん、前記各部分Ａ，Ｂ，Ｃだけでなく、図１のジャケッ
ト１の全体を構成する布を、圧電効果を生じる糸又は繊
維により形成するようにしてもよい）。

【００１６】このような、「圧電効果を生じる糸又は繊
維」は、既に、実用化されている。例えば、日経ＢＰ社
発行の「日経ビジネス２００１年５月７日号」の５６
−５７ページには、「ラケット、シューズ・・・ＩＴで
進化するスポーツ用具」という見出しの記事の中で、次
のような文章で、「圧電素子を内蔵したテニスラケッ
ト」の商品を紹介している。「４月下旬、グリップにマ
イクロチップを内蔵したテニスラケットが日本にお目見
えした。オーストラリアに本拠を置くＨＥＡＤ（ヘッ
ド）が開発した”ｉ．Ｓ１８チップシステム”（以
下、”ｉ．Ｓ１８”という）がそれだ。”ｉ．Ｓ１８”
は、ワールド通商が日本で販売する。このテニスラケッ
トは、マイクロチップでピエゾ効果（圧電効果）を増幅
させる。”ｉ．Ｓ１８”の一つ前のモデル、ｉ．Ｓ１２
は、マイクロチップを使っていないが、テニスラケット
のスロート部分に４枚の”インテリファイバー”という
セラミック繊維（から成るシート）を埋め込んだ。この
インテリファイバーのピエゾ効果により、ラケットにボ
ールが当たった際の衝撃は電気エネルギに変換される。
またインテリファイバーは電気的信号によって形状が回
復するという特性を持つ。そのため衝撃で生じたラケッ
トのしなりは、同時に発生する電気的信号によって修復
されている。ちなみに（ｉ．Ｓ１２では、）インパクト
の瞬間、最大６ボルトの電圧がインテリファイバーにか
かる。しかもインテリファイバーによってしなりが回復
する時間は０．００１秒。ボールがラケットに当たって
から跳ね返るまでに通常０．００５秒を要すると言われ
ているから、ボールの跳ね返る時点ではラケットは元の
形状に戻っていることになる。つまり”パワーロスが少
ない”（前述のワールド通商の久松幹典マーケティング
マネージャー）。ピエゾ効果で振動を電気的に変換する
ため、振動そのものも減る。ヘッドによれば、従来のラ
ケットと比べて２０％の振動を削減。打ち返す時の振動
が少ないためブレも抑えることができる。コントロール
の狂いも従来のラケットに比べて小さくなるというわけ
だ。こうしたインテリファイバーの働きをマイクロチッ
プによって増大させているのがｉ．Ｓ１８だ。このタイ
プでは、ｉ．Ｓ１２と比べて使用するインテリファイバ
ーの量が多い。ｉ．Ｓ１８ではインパクトの瞬間に最大
６０ボルトの電圧が生じている。グリップに内蔵された
マイクロチップは発生した電気的信号を１０倍に増幅さ
せる働きを担っており、衝撃の大きさにもよるが、最大
６００ボルトの電圧がインテリファイバーに戻される。
これによりインテリファイバーの反発力はさらに増し、
しなりが元の状態に戻るだけでなく、逆にボール方向に
反り返るほどに変化する。ゆえに反発力の分だけラケッ
トのパワーが増すことになる。そのうえ、マイクロチッ
プは振動によって生じた波長を打ち消す逆位相の振動を
電気的に生み出す。振動の大きさだけでなく残存振動
も、従来のラケットの半分に抑えることができるとい
う。”筋力が衰えている高齢者やゆっくり、コンパクト
なスイングをするプレーヤー向き”と久松マネージャー
は説明する。打ち返す時の衝撃の度合いで生ずる電圧が
変化するため、利用者の力に見合ったしなりが得られ
る。」

【００１７】この記事に示すように、「圧電効果を生じ
るセラミック繊維（により形成されるシート）」は、既
に実用化されている。よって、この圧電効果を奏するセ
ラミック繊維、又は、この繊維を使用して形成した糸
（あるいは、圧電効果を奏するトルマリン粉末を混入さ
せた合成樹脂製の繊維、又は、このような繊維を使用し
て形成した糸でもよい）を使用して、図１のジャケット
１の布の一部又は全部を形成することができることは明
らかである。そして、ユーザーの人体の動きにより、こ
のような繊維又は糸を使用した布にが互いにこすれ合っ
たり折れ曲がったりして衝撃が与えられれば（圧縮・伸
張させたり、振動させたりされれば）、その繊維又は糸
から電圧・電気エネルギーが生じることになるから、こ
の生じた電圧・電気エネルギーを、例えば、前記ＬＥＤ
８（図２，３，４など参照）に印加・供給すれば、前記
ＬＥＤ８を発光させることができる。また、前記のよう
な繊維又は糸から生じた電圧・電力を、例えば、小型ス
ピーカ、小型ディスプレイ、小型無線送受信機、その他
の小型電子機器に供給すれば、それらの電子機器を作動
することができる。また、前記のような繊維又は糸から
生じた電圧・電力を、例えば、小型の蓄電器（コンデン
サ）や蓄電池（バッテリー）に供給すれば、前記の圧電
効果により生じた電圧・電力を充電・蓄積することもで
きる。

【００１８】拡張以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明
はこれらに限られるものではなく、様々な変更が可能で
ある。例えば、前記の各本実施形態では、図１のジャケ
ット１の前記部分Ａ，Ｂ，Ｃに、圧電素子３を備えるよ
うにしているが、本発明では、前記ジャケット１の全体
に、ほぼ均等に、前記圧電素子３を分散配置させるよう
にしてもよい。また、本発明では、図１に示すようなジ
ャケット１などのユーザーの上半身に着用する被服だけ
でなく、ユーザーの下半身に着用するスラックス（ズボ
ン）にも適用可能である。スラックス（ズボン）に適用
する場合は、「ユーザーの膝（関節の一つ）及びその近
傍に対向する部分」又は「ユーザーの股の下方に対向す
る部分」などに、圧電素子を集中的に配置することが望
ましい。なお、本発明において、被服の「ユーザーの
膝、肘、肩などの関節及びその近傍に対向する部分」や
「ユーザーの股の下方や脇の下方に対向する部分」など
に圧電素子を集中的に配置することが望ましいとしてい
る理由は、被服の中でも、特に、これらの各部分には、
人体の動きにより、布が互いにこすれ合ったり折れ曲が
ったりして衝撃が生じる（圧縮・伸張が生じる、振動が
生じる）ことが多いからである。

【００１９】また、前記の実施形態１，２，３において
は、被服に備える圧電素子３（図２参照）を構成するた
めに「トルマリン（電気石）粉末を混入した可とう性を
有する薄いプラスチックシート４（例えば、６ミクロン
以下、望ましくは３ミクロン以下のトルマリンの微小粉
末をシリコン・ゴムなどの合成樹脂やプラスチック素材
に練り込んで形成された可とう性のシート）」を使用し
ているが、本発明では、これに限られるものではなく、
例えば、「圧電効果を生じるセラミック粉末を混入した
可とう性を有する薄いプラスチックシートやゴムシー
ト」などを使用してもよい。また、前記の実施形態５で
は、被服に備える圧電素子を構成するために、「トルマ
リン（電気石）粉末を混入した可とう性を有する薄いプ
ラスチック製の紐状体又は棒状体（例えば、６ミクロン
以下、望ましくは３ミクロン以下のトルマリンの微小粉
末をシリコン・ゴムなどの合成樹脂に練り込んで形成さ
れた可とう性の紐状体又は棒状体）」を使用している
が、本発明では、これに限られるものではなく、例え
ば、「圧電効果を生じるセラミック粉末を合成樹脂やプ
ラスチック素材に混入して形成した可とう性を有する紐
状体又は棒状体」を使用してもよい。また、前記の実施
形態５では、被服の布に圧電効果を生じさせる（被服を
構成する布そのものを圧電素子とする）ために、「”イ
ンテリファイバー”と呼ばれる圧電効果を生じるセラミ
ック繊維、又はこれにより形成される糸」を使用してい
るが、本発明では、これに限られるものではなく、例え
ば、「６ミクロン以下、望ましくは３ミクロン以下のト
ルマリン粉末を混入した可とう性を有する薄いプラスチ
ック製の繊維、又はこれにより形成される糸」を使用し
て被服の布に圧電効果を生じさせる（被服を構成する布
そのものを圧電素子とする）ようにしてもよい。

【００２０】また、前記の各実施形態では、前記圧電素
子３で生じた電圧・電気エネルギーをＬＥＤ８に印加・
供給するようにしているが、本発明はこれに限られるも
のではなく、例えば、前記圧電素子３で生じた電圧・電
気エネルギーを、被服に縫い込み又は接着などの方法で
備えることができる小型の蓄電池（バッテリー＝二次電
池）又は小型の蓄電器（コンデンサ）に、充電・蓄積し
ておくようにしてもよい。また、本発明では、前記圧電
素子３からの電圧・電力を、他の電子機器（望ましく
は、被服に縫い込み又は接着で備えることができる小型
の電子機器）、例えば、小型の有機ＥＬ（エレクトロル
ミネッセンス）ディスプレイ、小型のスピーカ、小型の
無線送受信機、その他の情報通信機器に印加・供給する
ようにしてもよい。また、本発明においては、前記圧電
素子３で生じた電圧・電力を、電圧（電力）増幅器（被
服に備えられる小型の電圧増幅器（電力増幅器）であっ
て、マイクロチップで構成される電圧増幅器（電力増幅
器）が望ましい）により数倍以上に増幅して、ＬＥＤ８
などの周囲の電子機器に印加・供給するようにしてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、靴を履かない日本家屋
の中でも人体の動きを利用して発電を行うことができ、
ユーザーの手や顔の近くに位置する電子機器の駆動のた
めの電力を供給することが容易であるような、新規な発
電システムを提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を説明するための図。

【図２】本実施形態１を示す図。

【図３】本実施形態２を示す図。

【図４】本実施形態３を示す図。

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月８日（２００２．４．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ａ４１Ｄ 1/06 ５０１Ａ４１Ｄ 1/06 ５０１Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジャケット、ポロシャツ、スラックスな
どの被服の少なくとも「一部」を構成している布の内
部、表面、又は裏面に、可とう性を有するシート状又は
フィルム状の圧電素子が備えられている、ことを特徴と
する人体の動きを利用した被服発電システム。
【請求項２】ジャケット、ポロシャツ、スラックスな
どの被服の少なくとも「一部」を構成している布の内
部、表面、又は裏面に、可とう性を有する紐状又は棒状
の圧電素子が備えられている、ことを特徴とする人体の
動きを利用した被服発電システム。
【請求項３】ジャケット、ポロシャツ、スラックスな
どの被服の「一部」を構成している布が、圧電効果を生
じる糸又は繊維により形成されている、ことを特徴とす
る人体の動きを利用した被服発電システム。
【請求項４】請求項１，２又は３において、前記の被
服の「一部」は、被服の「人体の関節又はその近傍と対
向する部分、人体の脇の下方と対向する部分、又は、人
体の股の下方と対向する部分」である、ことを特徴とす
る人体の動きを利用した被服発電システム。