JP2006059902A - 自己誘導電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数の電源、例えば複数の乾電池を直列接続したり、トランス等の昇圧装置を用いたりせず、また機械的運動や太陽電池を応用したりすることもなく、電源例えば乾電池の定格電圧より高い電圧を簡単な機構で得ることを課題とするものである。
【解決手段】筒型の筐体の内部に、両端に接点を持つコイル部を有し、該コイル部の自己誘導作用により電圧を発生し、さらにコイル部の周囲に珪藻土あるいは珪藻土と珪石からなる消弧剤を配設してアーク放電の発生を防止し、また乾電池に用いる実施例では乾電池の一端に嵌合可能なフランジを有する自己誘導電圧発生装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルを主体とした自己誘導電圧発生装置に関するものであり、さらに詳しくは、下記の構成の自己誘導電圧発生装置に関するものである。
＜構成１＞
筒型の筐体の内部にコイル部を有し、該コイル部の一端に第１接点を有し、該コイル部の他端に第２接点を有し、第１接点が筐体の外部に電気的に接続され得る状態であり、第２接点も筐体の外部に電気的に接続され得る状態であることを特徴とする自己誘導電圧発生装置。
＜構成２＞
上記コイル部が平行に配設された第１コイルと第２コイルから構成され、第１コイルと第２コイルは巻き方が逆で、第２コイルの巻数は第１コイルの巻数の２分の１以下であることを特徴とする構成１に記載の自己誘導電圧発生装置。
＜構成３＞
上記コイル部の周囲に珪藻土を主体とした消弧剤あるいは珪藻土と珪石を主体とした消弧剤を配設したことを特徴とする構成１あるいは構成２に記載の自己誘導電圧発生装置。
＜構成４＞
上記筒型の筐体の一端に乾電池の一端を嵌合させることのできる円筒形状のフランジ部分を有することを特徴とする構成１あるいは構成２にあるいは構成３に記載の自己誘導電圧発生装置。

従来の電源、とくに乾電池を用いた回路においては、電圧は乾電池の定格電圧が上限であり、それ以上の電圧を得ようとすれば、複数の乾電池を直列接続するか、あるいはトランスのような変圧装置を用いるしか方法がなかった。なお、乾電池型の発電機は、下記特許文献１〜３に挙げるようにすでに開示されているが、これらはすべて機械的な回転力あるいは往復運動力によって発電する構成となっており、電磁気的な構成により発電するものではなかった。また、下記特許文献４に掲げる「電池の延命装置」は太陽電池を応用したものである。
特開平６‐６８９１１号公報 特開平６‐７０５０６号公報 特開２０００‐９２７８３号公報 実開昭６３‐１９２６６７号公報

本発明は、複数の電源を直列接続したり、トランス等の昇圧装置を用いたりせず、また機械的運動や太陽電池を応用したりすることもなく、電源の定格電圧より高い電圧を簡単な機構で得ることを課題とするものである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記の解決手段を提供するものである。
＜解決手段１＞
筒型の筐体の内部にコイル部を有し、該コイル部の一端に第１接点を有し、該コイル部の他端に第２接点を有し、第１接点が筐体の外部に電気的に接続され得る状態であり、第２接点も筐体の外部に電気的に接続され得る状態であることを特徴とする自己誘導電圧発生装置。
＜解決手段２＞
上記コイル部が平行に配設された第１コイルと第２コイルから構成され、第１コイルと第２コイルは巻き方が逆で、第２コイルの巻数は第１コイルの巻数の２分の１以下であることを特徴とする解決手段１に記載の自己誘導電圧発生装置。
＜解決手段３＞
上記コイル部の周囲に珪藻土を主体とした消弧剤あるいは珪藻土と珪石を主体とした消弧剤を配設したことを特徴とする解決手段１あるいは解決手段２に記載の自己誘導電圧発生装置。
＜解決手段４＞
上記筒型の筐体の一端に乾電池の一端を嵌合させることのできる円筒形状のフランジ部分を有することを特徴とする解決手段１あるいは解決手段２にあるいは解決手段３に記載の自己誘導電圧発生装置。

本発明の解決手段１の発明によれば、筒型の筐体の内部にコイル部を有し、該コイル部の一端に第１接点を有し、該コイル部の他端に第２接点を有し、第１接点が筐体の外部に電気的に接続され得る状態であり、第２接点も筐体の外部に電気的に接続され得る状態であるので、複数の乾電池を直列接続したり、トランス等の昇圧装置を用いたりせず、また機械的運動や太陽電池を応用したりすることもなく、本発明の解決手段１の発明を乾電池に接続するだけで、コイルの自己誘導作用により、乾電池の定格電圧より高い電圧を簡単に得ることができる。

本発明の解決手段２の発明によれば、コイル部が平行に配設された第１コイルと第２コイルから構成され、第１コイルと第２コイルは巻き方が逆で、第２コイルの巻数は第１コイルの巻数の２分の１以下であるので、第２コイルの自己誘導作用が第１コイルの自己誘導作用を部分的に打ち消すように働き、回路の電圧が上昇しすぎるのを防止することができる。

本発明の解決手段３の発明によれば、本発明の解決手段１の発明あるいは解決手段２の発明に加えて、コイル部の周囲に珪藻土を主体とした消弧剤あるいは珪藻土と珪石を主体とした消弧剤を配設しているので、回路の切断によるアーク放電の発生を防止することができる。

本発明の解決手段４の発明によれば、筒型の筐体の一端に乾電池の一端を嵌合させることのできる円筒形状のフランジ部分を有しているので、市販の乾電池の端部を上記円筒形状のフランジ部分に嵌合するだけで、本発明の自己誘導電圧発生装置と乾電池を合わせた全体を乾電池のように取り扱って電源とすることが可能である。すなわち、本発明の自己誘導電圧発生装置を乾電池の一端に嵌合させるという簡単な手段で、乾電池の定格電圧より高い電圧を発生し、かつ使い勝手は乾電池と同様である電源を簡単に得ることが可能である。

本発明を実施するための最良の形態を以下に図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明する実施例１の自己誘導電圧発生装置１は上記解決手段４の１実施例である。

＜実施例１の構成＞
図１は本発明の実施例１の自己誘導電圧発生装置１の外観斜視図、図２ａは実施例１の自己誘導電圧発生装置１の一部を欠截した外観斜視図、図２ｂは実施例１の自己誘導電圧発生装置１の要部の正面図である。以下、この３枚の図面によって実施例１の自己誘導電圧発生装置１の構成を説明する。実施例１の自己誘導電圧発生装置１は円筒形状の筐体２の内部に、筐体２の長手方向の中心軸に沿ってコイル部３を有しており、コイル部３の両端には第１接点５ａ、第２接点５ｂが固着されている。また、筐体２の一端には円筒形状のフランジ４が固着されていて、該フランジ４に乾電池Ｂのマイナス極Ｂ２側の端部が挿嵌されるように構成されている。なお、Ｂ１は乾電池Ｂのプラス極である。また、６は巻芯である。

筐体２は、図２ｂに見るように、２重円筒となっており、外筒２ａと内筒２ｂの間には空間Ｓが構成されていて、該空間Ｓには珪藻土と白色系の珪石を主体とした消弧剤７が充填されている。なお、外筒２ａと内筒２ｂの一端には円板状の蓋体２ｃが外筒２ａ、内筒２ｂと一体に固着されており、蓋体２ｃの中心には円孔ｈ１が穿設されていて第１接点５ａが円孔ｈ１に挿嵌され、第１接点５ａの端部は筐体２の外部に露出されている。

また、外筒２ａと内筒２ｂの他端には円板状の蓋体２ｄが外筒２ａ、内筒２ｂと一体に固着されており、蓋体２ｄの中心には円孔ｈ２が穿設されていて第２接点５ｂが円孔ｈ２に挿嵌されている。さらに、第２接点５ｂには金属製の円板５ｃが固着されており、円板５ｃは蓋体２ｄにも固着されている。円板５ｃの直径は、外筒２ａの直径と同寸であり、外筒２ａの直径は乾電池Ｂの直径と同寸となるように構成されている。なお、筐体２とフランジ４は電気的に絶縁性の高い素材によって構成されている。

要部であるコイル部３の構成を、図２ａ、図２ｂに示す。コイル部３は第１コイル３ａと第２コイル３ｂからなっており、第１コイル３ａと第２コイル３ｂは巻き方が逆で、巻数は第２コイル３ｂの巻数が第１コイル３ａの巻数の２分の１以下となっている。第１コイル３ａ、第２コイル３ｂはともに同一の巻芯６に巻かれており、第１コイル３ａと第２コイル３ｂの一端は第１接点５ａに、第１コイル３ａと第２コイル３ｂの他端は第２接点５ｂに夫々固着されている。

＜実施例１の作用＞
実施例１の自己誘導電圧発生装置１は、図１に示すように、乾電池Ｂのマイナス極Ｂ２側をフランジ４に挿嵌して用いられる。乾電池Ｂのマイナス極Ｂ２側をフランジ４に挿嵌することにより、乾電池Ｂのマイナス極Ｂ２がコイル部３の一方の第１接点５ａに接触し、乾電池Ｂのマイナス極Ｂ２からコイル部３（図２参照）に電流が流れる。一方、コイル部３の他方の第２接点５ｂは金属板５ｃに固着されているので、コイル部３を通過した電流は、第２接点５ｂから金属板５ｃに流れる。金属板５ｃは乾電池Ｂの直径と同寸に構成されているので、乾電池Ｂと自己誘導電圧発生装置１は全体で一体の乾電池のように取り扱うことが可能である。

図３の回路Ｃは、実施例１の自己誘導電圧発生装置１が用いられる最も基本的な回路の１例を模式的に示す説明図である。すなわち、乾電池Ｂのマイナス極Ｂ２に自己誘導電圧発生装置１が接続され、電流がコイル部３を流れる。なお、Ｆは負荷、ＳＷはスイッチである。この際、コイル部３に流れる電流により自己誘導作用が起きてコイル部３の第１コイル３ａあるいは第２コイル３ｂには、次式で現される電圧が発生する。

Ｖｘ＝Ｋ（ｄφ／ｄｔ）
ただし、
Ｖｘ：電圧
Ｋ：定数（単位：Ｈ）
φ：磁束
ｔ：時間

また、次式が成立する。

Ｖｘ＝ＫφＮ
ただし、
Ｖｘ：電圧
Ｋ：定数（単位：Ｈ）
φ：磁束
Ｎ：コイルの巻数

ただし、上記両式ともＫは、外部環境等によって変位する定数である。また、図３に示す回路Ｃにては、スイッチＳＷを閉じた状態で、負荷Ｆの状態等により回路を流れる電流が絶えず僅かに変動している。したがって、磁束φもこれにつれて変動するので、電圧Ｖｘが常に発生することとなる。

乾電池Ｂを１．５Ｖの単１乾電池とし、コイル３ａの巻数を５とし、コイル３ｂを省いた状態にて乾電池Ｂのプラス極Ｂ１と自己誘導電圧発生装置１の円板５ｃ（図２ａ参照）の間の電圧をテスターで測ってみたところ、常に１．７Ｖ以上の電圧が測定された。乾電池Ｂ１の定格電圧が１．５Ｖであるから、コイル３ａの自己誘導作用によって常に０．２Ｖ以上の電圧が発生されていたものである。上記の式２により、この場合の電圧はコイル３ａの巻数に比例するので、コイル３ａの巻数を増やせば発生される電圧はさらに高いものとなったと考えられる。

コイル３ａの巻数を増やせば発生される電圧が高まることは叙上のとおりであるが、負荷Ｆの状態によっては急激に高い電圧が発生する惧れがある。また、スイッチＳＷの入切時には急激な電流の変化により、理論値としては発生される電圧が無限大となる（実際には有限の値であるが、かなりの高電圧となる）。従って、このように急激に高電圧が発生すると、コイル部３が切断されてアーク放電が生じる可能性もあるが、実施例１の自己誘導電圧発生装置１においてはコイル部３の周囲に消弧剤７が配設されているので、消弧剤７の作用によってこのアーク放電の発生が抑えられるものである。

本発明の自己誘導電圧発生装置は、従来の回路の各種の電源に接続して簡単な電源電圧の昇圧装置として利用できるものである。とくに、乾電池に挿嵌する構成のものは、乾電池に挿嵌した状態で従来の乾電池と全く同様の使い勝手で利用できるものであり、各方面での簡易な電源昇圧装置として、様々な分野で利用可能なものである。

本発明の自己誘導電圧発生装置の要部であるコイル部のインダクタンスを可変とすることにより、本発明の自己誘導電圧発生装置の発電能力を制御することができる。さらに、第２コイルを有する発明の場合には第２コイルのインダクタンスを可変とすることにより、第２コイルの発電抑制作用を制御することができる。これにより、産業上の利用分野はさらに広がる可能性があるものである。

本発明の実施例１の自己誘導電圧発生装置の外観斜視図である。 （ａ）本発明の実施例１の自己誘導電圧発生装置の一部を欠截した外観斜視図である。（ｂ）本発明の実施例１の自己誘導電圧発生装置の要部の正面図である。 本発明の実施例１の自己誘導電圧発生装置の作用を説明する説明図である。

符号の説明

１ 自己誘導電圧発生装置
２ 筐体
２ａ 外筒
２ｂ 内筒
２ｃ 蓋体
２ｄ 蓋体
３ コイル部
３ａ 第１コイル
３ｂ 第２コイル
４ フランジ
５ａ 第１接点
５ｂ 第２接点
５ｃ 円板
６ 巻芯
Ｂ 乾電池
Ｂ１ プラス極
Ｂ２ マイナス極
Ｃ 回路
Ｆ 負荷
Ｓ 空間
ＳＷ スイッチ
ｈ１ 円孔
ｈ２ 円孔

Claims (4)

1. 筒型の筐体の内部にコイル部を有し、該コイル部の一端に第１接点を有し、該コイル部の他端に第２接点を有し、第１接点が筐体の外部に電気的に接続され得る状態であり、第２接点も筐体の外部に電気的に接続され得る状態であることを特徴とする自己誘導電圧発生装置。
2. 上記コイル部が平行に配設された第１コイルと第２コイルから構成され、第１コイルと第２コイルは巻き方が逆で、第２コイルの巻数は第１コイルの巻数の２分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載の自己誘導電圧発生装置。
3. 上記コイル部の周囲に珪藻土を主体とした消弧剤あるいは珪藻土と珪石を主体とした消弧剤を配設したことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の自己誘導電圧発生装置。
4. 上記筒型の筐体の一端に乾電池の一端を嵌合させることのできる円筒形状のフランジ部分を有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２にあるいは請求項３に記載の自己誘導電圧発生装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images