JP2005094832A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特殊な充電装置を必要とせず、簡単な動作で即座に乾電池または充電池仕様の装置に使用可能な発電装置を提供する。
【解決手段】 発電装置８Ａの筐体１０は市販の単三乾電池の外形形状と同一形状である。＋−電極部２４Ａ、２４Ｂは、市販の単三乾電池の＋−電極部と同一の形状で同一の箇所に設けられている。筐体１０の内部に横長形状の空間部１２が形成されている。コイル１８は空間部１２の長手方向の中央部に配置されている。永久磁石１４は、コイル１８の内部を挿通できる外径で円柱状に形成されている。ガイド部材１６は永久磁石１４の中心孔に移動可能に挿通されている。緩衝部材２０は、空間部１２の両端の端面１００６に取着されている。電気回路部２２は、コイル１８に発生した交流電流を所定の電圧に変換し＋−電極部２４Ａ、２４Ｂに出力するもので、筐体１０の内部に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置に関し、より詳細には、市販の乾電池または充電池と互換性を有する形状の簡単な構造の発電装置に関する。

一次電池として一般に広く普及している乾電池は、安価で使い勝手も良い反面、再使用ができないという問題がある。
このため、例えば、特許文献１に示す様に、従来の乾電池と同様に利用可能な自動式充電電池が開示されている。
この電池は、単三，単四の乾電池と同じ形状の筐体内に、往復運動可能に重錘を設け、該重錘の両端にワイヤの両端を結着し、該ワイヤをプーリを介して発電用プーリに巻き掛け、重錘の往復運動によって発電用プーリを介して回転発電機を回転させ、該回転発電機から出力される出力交流電圧を整流して直流電圧を生成し、該直流電圧を充電装置によって充電池に充電するものであり、携帯する人間の歩行や腕の運動により発電して前記充電池を充電するように構成されている。
特開平６−６８９１１号公報

しかしながら、上述した従来例においては、特殊な充電装置を必要とする他に、ワイヤ，プーリ，発電用プーリなどを使用する必要があり、発電機構そのものが非常に複雑になるという問題があった。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、特殊な充電装置を必要とせず、簡単な動作で即座に乾電池または充電池仕様の機器を作動させることができる発電装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の発電装置は、外形形状が市販の乾電池あるいは充電池の筐体と同一形状を有する非磁性材料からなる筐体と、前記筐体に、前記市販の乾電池あるいは充電池の＋電極部と−電極部と同一の形状で同一の箇所に設けられた＋電極部と−電極部と、前記筐体の内部に形成され、その横断面が縦断面よりも大きい横長形状の空間部と、前記空間部の長手方向に往復移動可能に配設された永久磁石と、前記永久磁石を前記空間部の長手方向に案内する非磁性材料からなるガイド部材と、前記空間部の長手方向に沿って配置されその内部を前記永久磁石が通過するコイルと、前記空間部の長手方向の両端において、これら空間部の両端を形成する筐体の壁面と前記永久磁石との衝突による衝撃を緩和する緩衝部材と、前記筐体に設けられ、前記永久磁石の往復移動により前記コイルに発生した電気エネルギーを所定の電圧に変換し前記＋電極部と−電極部に出力する電気回路部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の発電装置は、外形形状が市販の乾電池あるいは充電池の筐体と同一形状を有する非磁性材料からなる筐体と、前記筐体に、前記市販の乾電池あるいは充電池の＋電極部と−電極部と同一の形状で同一の箇所に設けられた＋電極部と−電極部と、前記筐体の内部に形成され、その横断面が縦断面よりも大きい横長形状の空間部と、前記空間部の長手方向に往復移動可能に配設された永久磁石と、前記永久磁石を前記空間部の長手方向に案内するガイド部材と、前記空間部の長手方向に沿って配置されその内部を前記永久磁石が通過するコイルと、前記空間部の長手方向の両端において、前記永久磁石に、該永久磁石の移動方向の向きを変える方向に反発力を与える弾性部材と、前記筐体に設けられ、前記永久磁石の往復移動により前記コイルに発生した電気エネルギーを所定の電圧に変換し前記＋電極部と−電極部に出力する電気回路部とを備えることを特徴とする。

本発明の発電装置を、乾電池あるいは充電池仕様の電気機器や電子機器に組み込む。そして、これら機器の電源スイッチをオンにして機器を、その組み込まれた筐体の長手方向に沿って往復移動させると、永久磁石がコイルの内部を往復し、コイルに発生した交流電流が電気回路部により市販の乾電池あるいは充電池とほぼ同じ値の電圧に変換されて＋電極部と−電極部に出力され、これら機器が作動する。
したがって、特殊な充電装置を必要とせず、簡単な動作で即座に乾電池または充電池仕様の機器を作動させることができる。

市販の乾電池または充電池と互換できる形状の筐体内において、永久磁石をコイルの内部に通過させることによって上記の目的を達成した。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず、図１，図２を参照して、本発明の第１実施例について説明する。
図１は、本発明の発電装置の第１実施例の構成を示す断面図である。
第１実施例の発電装置８Ａは、筐体１０、永久磁石１４、ガイド部材１６、コイル１８、一対の緩衝部材２０、電気回路部２２、＋電極部２４Ａ、−電極部２４Ｂなどを有している。
筐体１０は、この例では、市販の単三乾電池の外形形状と同一形状で形成されており、非磁性でかつ非導電性を有する材料で円筒形に形成されている。
＋電極部２４Ａおよび−電極部２４Ｂは、筐体１０に、導電性を有する材料で市販の乾電池あるいは充電池の＋電極部と−電極部と同一の形状で同一の箇所に設けられている。より詳細には、＋電極部２４Ａは、筐体１０の長手方向の一方の端面壁１００２に導電性材料から円柱状に突出形成され、−電極部２４Ｂは筐体１０の長手方向の他方の端面全域に導電性材料からなる円板が取着されことで形成されている。
筐体１０の内部には、その横断面が縦断面よりも大きい横長形状の空間部１２が形成されている。空間部１２は、円筒面１００４と、円筒面１００４の両端に設けられた端面１００６とで円柱状に形成され、一方の端面１００６は、筐体１０の内部で端面壁１００２寄りの箇所に設けられ、他方の端面１００６は、−電極部２４Ｂを構成する円板の内面で構成されている。

コイル１８は一本の銅線で所定の長さを有するように形成され、円筒面１００４に取着されることで、軸心を空間部１２の軸心に合致させて空間部１２の長手方向の中央部に配置されている。
永久磁石１４は空間部１２に配置されている。永久磁石１４は、コイル１８の内部を挿通できる外径で円柱状に形成され、したがって、永久磁石１４がコイル１８の内部を横切るとコイル１８に電流が励起される。
ガイド部材１６は非磁性で非導電性の材料から棒状に形成され、軸心を空間部１２の軸心に合致させて両端の端面１００６にわたって設けられている。ガイド部材１６は永久磁石１４の中心孔に移動可能に挿通され、これにより永久磁石１４は、空間部１２の長手方向に往復移動可能に案内される。
一対の緩衝部材２０は、両端の端面１００６に取着されることで空間部１２に配設されている。緩衝部材２０は非磁性で非導電性の材料から永久磁石１４の端部に当接可能に設けられ、永久磁石１４が空間部１２の長手方向の端部に至った際に、永久磁石１４と端面１００６との衝突による衝撃を緩和するように構成されている。なお、緩衝部材２０は、永久磁石１４の長手方向の両端に、すなわち永久磁石１４の移動方向の両端に取着するようにしてもよい。

電気回路部２２は、永久磁石１４の往復移動によりコイル１８に発生した交流電流を所定の電圧に変換するもので、端面壁１００２と、この端面壁１００２に対向する端面１００６との間に設けられている。
電気回路部２２は、整流回路２２２，平滑回路２２４，変圧回路２２６などを含んで構成されている。
整流回路２２２は、コイル１８に接続されコイル１８に生じた交流電流を直流電流に変換し、平滑回路２２４は、前記直流電流を平滑化し、変圧回路２２６は、平滑化された直流電流を所定の（市販の単三電池とほぼ同じ値の）直流電圧に変圧する。そして、変圧回路２２６の＋端子と−端子は不図示の配線により＋電極部２４Ａと−電極部２４Ｂにそれぞれ接続されている。なお、変圧回路２２６には出力を安定化する安定化回路を設けることもできる。

つぎに、使用方法について説明する。
例えば、乾電池仕様の電気機器、あるは電子機器に、例えば、携帯ラジオや懐中電灯に、市販の乾電池に換えて本実施例の発電装置８Ａを組み込む。
そして、携帯ラジオを聞く際に、あるいは、懐中電灯により光を照射させる際に、これら機器の電源スイッチをオンにして機器を掴み、その組み込まれた筐体１０の長手方向に沿って腕により機器を往復移動させる。
この腕による機器の往復移動により永久磁石１４がコイル１８の内部を往復し、コイル１８に発生した交流電流が電気回路部２２により電圧に変換されて＋電極部２４Ａと−電極部２４Ｂに出力され、携帯ラジオから音が流れ、あるいは、懐中電灯から光が照射される。
したがって、本実施例の発電装置８Ａを、例えば、たまにしか使用しないような電気機器、あるいは電子機器に組み込んでおくと、従来のように組み込まれた乾電池が放電されており電気機器や電子機器を使用できないといった不具合がなく、これら機器を腕により振ることで確実に使用でき、例えば、災害時の備品としてビルの住居用空間の隅や家の隅に用意される携帯ラジオや懐中電灯に用いられて好適となる。なお、本実施例の発電装置８Ａの用途はこのような災害用に限定されず、組み込まれる電気機器や電子機器の機能に応じて種々の用途が考えられる。

次に、図３を参照して、本発明の発電装置の第２実施例について説明する。
図３は、本発明の発電装置の第２実施例の構成を示す断面図である。なお、以下の実施例において、第１実施例と同一の箇所、部材には同一の符号を付して説明する。
第２実施例の発電装置８Ｂは、緩衝部材２０の代りに弾性部材４０を用いた点が第１実施例と異なっている。弾性部材４０は非磁性材料からなり、空間部１２の長手方向の両端において、端面１００６と永久磁石１４との端部との間に介在し、永久磁石１４に移動方向の向きを変える方向に弾性力を与えるものであり、このような弾性部材４０として、例えば、コイルスプリングや、弾性を有するゴムを用いることができる。
弾性部材４０は、本実施例では、両端の端面１００６に取着されことで空間部１２に配設されているが、永久磁石１４の移動方向の両端に取着するようにしてもよい。
このような第２実施例によっても第１実施例と同様な効果が奏され、特に、電気機器や電子機器を手により振った際に、永久磁石１４の往復運動がより効率良くなされ、効率良く発電される。

次に、図４，図５を参照して、本発明の発電装置の第３実施例について説明する。
図４は、本発明の発電装置の第３実施例の構成を示す断面図、図５は本発明の発電装置の第３実施例の電気回路部の構成を示す概略図である。
第３実施例の発電装置８Ｃでは、充電部５０を備えた点が第１実施例と異なっている。
充電部５０は、＋電極部２４Ａおよび−電極部２４Ｂと電気回路部２２との間に接続され、変圧回路２２６からの出力電圧が蓄積され、＋端子と−端子を経て必要に応じて＋電極部２４Ａおよび−電極部２４Ｂに出力されるように構成されている。

次に、第３実施例の使用方法について説明すると、例えば、乾電池仕様の電気機器、あるは電子機器に、例えば、携帯ラジオや懐中電灯に、市販の乾電池に換えて本実施例の発電装置８Ａを組み込む。
そして、携帯ラジオを聞く際に、あるいは、懐中電灯により光を照射させる際に、これら機器の電源スイッチをオフにし、機器を掴み、その組み込まれた筐体１０の長手方向に沿って腕により機器を往復移動させる。
この腕による機器の往復移動により永久磁石１４がコイル１８の内部を往復し、コイル１８に発生した交流電流が電気回路部２２により電圧に変換されて充電部５０に蓄積される。
そして、機器の電源スイッチをオンにすると、蓄積された電圧が＋電極部２４Ａと−電極部２４Ｂに出力され、静止した状態の携帯ラジオから音が流れ、あるいは、静止した状態の懐中電灯から光が照射される。
したがって、本実施例の発電装置８Ｃでも第１実施例と同様な効果が奏され、特に、腕で機器を振った後に、静止させた状態で各種の電気機器や電子機器を作動させることができる。

なお、本実施例では、筐体１０が単三乾電池と互換性のある形状としたが、これに限らず、単一，単二，単四，単五などあらゆる乾電池にも適用でき、また、充電池にも適用でき、さらには、乾電池や充電池以外の市販品の電池にも適用でき、電池の種類に応じて筐体の形状や電極の位置や形状が異なってくるが、本発明の発電装置では、これに応じて筐体や電極部が設けられる。
また、実施例では、空間部１２の中心に単一のガイド部材１６を設けた場合について説明したが、ガイド部材１６の配置箇所や形状は任意であり、例えば、ガイド部材１６を、永久磁石１４の外周部で周方向に間隔をおいた複数箇所に永久磁石１４を貫通するように複数設けてもよい。

また、実施例では、筐体１０の内部に単一の空間部１２を設け、この単一の空間部１２に、永久磁石１４，ガイド部材１６，コイル１８などを一つずつ設けたが、例えば、単一の空間部１２に、永久磁石１４の移動方向が互いに平行するように永久磁石１４，ガイド部材１６，コイル１８など複数設けるようにしてもよい。あるいは、互いに仕切られた空間部１２を筐体１０の内部に複数設け、各空間部１２にそれぞれ永久磁石１４，ガイド部材１６，コイル１８などを一つずつ設けるようにしてもよい。
また、実施例では、コイル１８を空間部１２の長手方向の中央部に延在させて配置したが、コイル１８の配設箇所は空間部１２の長手方向の端部でもよく、あるいは、空間部１２の長手方向の全長にわたって延在させるようにしてもよい。
また、上記実施例では、携帯ラジオや懐中電灯を例にとり腕の振りにより永久磁石１４を往復運動させ発電させる場合について説明したが、例えば、人間に装着され歩行により永久磁石１４が往復運動して発電しこれにより作動するような電気機器や電子機器、あるいは、車両に搭載され車輌の走行に伴う振動により永久磁石１４が往復運動して発電しこれにより作動するような電気機器や電子機器にも本発明は無論適用される。

本発明の発電装置の第１実施例の構成を示す断面図である。 本発明の発電装置の第１実施例の電気回路部の構成を示す概略図である。 本発明の発電装置の第２実施例の構成を示す断面図である。 本発明の発電装置の第３実施例の構成を示す断面図である。 本発明の発電装置の第３実施例の電気回路部の構成を示す概略図である。

符号の説明

８Ａ、８Ｂ、８Ｃ……発電装置、１０……筐体、１２……空間部、１４……永久磁石、
１６……ガイド部材、１８……コイル、２０……緩衝部材、２２……電気回路部、２４Ａ……＋電極部、２４Ｂ……−電極部、２２２……整流回路、２２４……平滑回路、２２６……変圧回路、４０……弾性部材、５０……充電部。

Claims (9)

1. 外形形状が市販の乾電池あるいは充電池の筐体と同一形状を有する非磁性材料からなる筐体と、
   前記筐体に、前記市販の乾電池あるいは充電池の＋電極部と−電極部と同一の形状で同一の箇所に設けられた＋電極部と−電極部と、
   前記筐体の内部に形成され、その横断面が縦断面よりも大きい横長形状の空間部と、
   前記空間部の長手方向に往復移動可能に配設された永久磁石と、
   前記永久磁石を前記空間部の長手方向に案内する非磁性材料からなるガイド部材と、
   前記空間部の長手方向に沿って配置されその内部を前記永久磁石が通過するコイルと、
   前記空間部の長手方向の両端において、これら空間部の両端を形成する筐体の壁面と前記永久磁石との衝突による衝撃を緩和する緩衝部材と、
   前記筐体に設けられ、前記永久磁石の往復移動により前記コイルに発生した電気エネルギーを所定の電圧に変換し前記＋電極部と−電極部に出力する電気回路部と、
   を備えることを特徴とする発電装置。
2. 外形形状が市販の乾電池あるいは充電池の筐体と同一形状を有する非磁性材料からなる筐体と、
   前記筐体に、前記市販の乾電池あるいは充電池の＋電極部と−電極部と同一の形状で同一の箇所に設けられた＋電極部と−電極部と、
   前記筐体の内部に形成され、その横断面が縦断面よりも大きい横長形状の空間部と、
   前記空間部の長手方向に往復移動可能に配設された永久磁石と、
   前記永久磁石を前記空間部の長手方向に案内するガイド部材と、
   前記空間部の長手方向に沿って配置されその内部を前記永久磁石が通過するコイルと、
   前記空間部の長手方向の両端において、前記永久磁石に、該永久磁石の移動方向の向きを変える方向に反発力を与える弾性部材と、
   前記筐体に設けられ、前記永久磁石の往復移動により前記コイルに発生した電気エネルギーを所定の電圧に変換し前記＋電極部と−電極部に出力する電気回路部と、
   を備えることを特徴とする発電装置。
3. 前記＋電極部および−電極部と、前記電気回路部との間に前記電気エネルギーを蓄積する充電部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。
4. 前記電気エネルギは交流電流であり、前記電気回路部は、前記交流電流を直流電流に変える整流回路と、前記直流電流を平滑化する平滑回路と、前記平滑化された直流電流による直流電圧を変圧する変圧回路とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。
5. 前記変圧回路は、出力を安定させる出力安定回路を含むことを特徴とする請求項４記載の発電装置。
6. 前記緩衝部材は、前記空間部の長手方向の両端に固設され、あるいは、前記永久磁石の移動方向の両端に固設されていることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
7. 前記弾性部材は、前記空間部の長手方向の両端に固設され、あるいは、前記永久磁石の移動方向の両端に固設されていることを特徴とする請求項２記載の発電装置。
8. 前記空間部は単一で、前記永久磁石，前記ガイド部材，前記コイルは、前記単一の空間部に複数設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。
9. 前記空間部は前記筐体の内部に複数設けられ、各空間部にそれぞれ前記永久磁石，前記ガイド部材，前記コイルが配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。
   

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