JP2006230067A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バネ類が戻るときばかりでなく、巻き取るハンドル操作中においてもバネ力で電力が得られる電源装置を提供する。
【解決手段】 ハンドルおよび主発電装置に共に接続される本軸と、それと平行において補助発電装置に接続される脇軸とを併設するとともに、本軸と脇軸との間に主ゼンマイおよびそれとは比較的巻取りに負荷が少ない補助ゼンマイとを両軸側において弾力の蓄積と解放が交互となるようにドラムを介して装着し、ハンドルによる本軸の正回転に、補助ゼンマイに蓄積されている弾力が解放として同回転方向に加わるように構成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、人力によりバネ類に機械的エネルギーとして蓄えた力で電力を得る電源装置に関する。

従来、ハンドルを廻すなどの手動で発電する場合は、人によりハンドルを廻す速度が違ったり、また、変動する場合も多いことから、安定した電圧が得られがたい。これを一定に補うために、バッテリーを搭載することになるが、消耗すると交換が必要であり、その廃棄処分が環境を汚染するおそれがあるので、このようなシステムは採用するのに問題があった。そこで、ゼンマイに機械的エネルギーを蓄えてその力を利用する提案がなされる。これには、この発明の出願人に係る特願２００３−４２４０３２号に記載した音声ガイド付き案内装置を挙げることができる。

図５は、この従来例を示したもので、これによると、ハンドル５０を回転して機械エネルギーとして蓄えた力を利用する発電装置５２と、その電力により作動する録音再生装置５４とを備えたもので、機械エネルギーとして力を蓄えるために、ゼンマイ５６が巻かれている巻戻りドラム５８に並列してそれからの巻取りドラム６０がハンドル５０と同軸に設けられ、そのハンドル５０の軸にクラッチ６４を介して発電機６６が設けられる。

しかし、上記のような従来の電源装置によれば、ゼンマイの巻き戻るときにのみ発電するようにしたものであるから、巻き取るときには発電を利用できなく、そのため、ハンドルの操作状況、その他の情報を電気を利用して提供するシステムを構築できなかった。

この発明は、このような実情に鑑みて、バネ類が戻るときばかりでなく、巻き取るハンドル操作中においてもバネ力で電力が得られる電源装置を提供することを課題とした。

この発明は、上記の課題を解決するために、ハンドルおよび主発電装置に共に接続される本軸と、それと平行において補助発電装置に接続される脇軸とを併設するとともに、本軸と脇軸との間に主ゼンマイおよびそれとは比較的巻取りに負荷が少ない補助ゼンマイとを両軸側において弾力の蓄積と解放が交互となるようにドラムを介して装着し、ハンドルによる本軸の正回転に、補助ゼンマイに蓄積されている弾力が解放として同回転方向に加わるように構成したことを特徴とする電源装置を提供するものである。

電源装置を上記のように構成したから、ハンドルを操作しない初期の状態では、補助ゼンマイに弾力、つまり機械的エネルギーが蓄積されているもので、ハンドルにより本軸を正回転すると、主ゼンマイが主巻取りドラムに巻き取ることになるが、その時に補助ゼンマイが戻る力が加わるために、主ゼンマイの巻取りの負荷が軽減されると同時に、脇軸の回転により補助発電装置が作動して、例えばハンドルの回転数の表示などに要する補助的な発電がなされる。また、ハンドルの正回転が完了すると、主ゼンマイに機械的エネルギーが蓄積されているので、本軸を自由にすると、その機械的エネルギーの解放として本軸が逆回転して主発電装置が駆動されて電源装置としての本発電がなされ、同時に、補助ゼンマイにその弾力に抗して巻き取りがなされて初期の状態における機械的エネルギーが保存されることになる。

以上説明したように、この発明によれば、巻かれたバネ類が戻る際に、その力により、別途に設けた小さいバネ類を巻き、それ以外の力で通常（主電源）の発電を行い、そして、ハンドルを廻しバネ類を巻き込む際に、反対にその小さなバネ類が戻る機構を設けて発電を行い副電源として利用するもので、このことにより、ハンドルが戻るときばかりでなく、ハンドルを巻くときにも発電が可能となるので、副電源により、例えば、必要とするハンドルの回転数をＬＥＤの点灯や音声で案内して、主電源のより安定した利用が可能となり、また、発電している時間が、副電源の発電の時間が加算されて発電時間が長くなるなどという優れた効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２は、一実施の形態を示したもので、その電源装置は、支柱２，２に取り付けられるケーシング１に、主な装備を内装するために前面となる基板３を設けるとともに、基板３にボルト状支持部材４，４，・・を介して間隔が置かれる対面板５を設け、さらに、対面板５に左右一対の副対面板６，７が同じく支持部材８，８，・・を介して取り付けられ、基板３には右寄りにハンドル９が突設される。

装備については、基板３と対面板５との間にハンドル９と同軸の本軸１１と、本軸１１とゼンマイで係わる脇軸１３とが並列して軸架され、一方の副対面板６には、本軸１１で駆動される主発電装置１５が、他方の副対面板７には脇軸１３で駆動される補助発電装置１７がそれぞれ設けられる。そして、基板３と対面板５との間に主たるバネ（定トルクバネであるが以下「主ゼンマイ」とする）１９と補助たるバネ（これも定トルクバネであるが以下「補助ゼンマイ」とする）２１とが装備される。

ハンドル９は、主ゼンマイ１９を巻き取るときにのみ本軸１１と接続されるようそれとの間にハンドルクラッチ２２を介しており、このためクラッチ内装ボックスより突出されている。また、本軸１１には、主ゼンマイ１９を巻き取る主巻取りドラム２３と、補助ゼンマイ２１を巻き取る補助巻戻りドラム２５とが軸着され、そして、主巻取りドラム２３は固定して嵌着されるが、補助巻戻りドラム２５は、一方向回転接続クラッチ２７を介して嵌着される。この一方向については、本軸１１が逆回転するときに接続するものであるが、これは補助ゼンマイ２１からみるとその弾力が本軸１１を正回転に作用させる。

脇軸１３には、主巻取りドラム２３に対応する主巻戻りドラム２９と、補助巻戻りドラム２５に対応する補助巻取りドラム３１とが軸着され、その両方が一体に成形されることにより脇軸１３に共に固定して嵌着される。こうして、主巻取りドラム２３と主巻戻りドラム２９とに主ゼンマイ１９が巻着され、ハンドル９を正回転すると主ゼンマイ１９が主巻取りドラム２３に弾性変形を伴って（弾力に抗して）巻き取られる。この時に、脇軸１３と共に補助巻取りドラム３１が逆回転し、補助ゼンマイ２１が補助巻戻りドラム２５にその弾力で巻き取られる。

図２（ａ）は、ハンドル９の操作により、主ゼンマイ１９をその弾力に抗して主巻取りドラム２３に巻き取った状態を示したものである。したがって、主ゼンマイ１９に機械的エネルギーが蓄積され、補助ゼンマイ２１は機械的エネルギーが消費されている。また、この時、ハンドル９の停止により本軸１１の逆回転を阻止して主ゼンマイ１９の機械的エネルギーの蓄積が保持されている状態である。そして、図２（ｂ）がハンドル９を解放した時の状態を示す。

ハンドル９を解放すると（ｂ）、主ゼンマイ１９が巻き戻る力により本軸１１が逆回転することにより主発電装置１５が作動するが、同時に、脇軸１３が正回転することにより補助巻取りドラム３１に補助ゼンマイ２１がその弾力に抗して巻き取られる。なお、この時、一方向回転接続クラッチ２７は、本軸１１の逆回転を補助巻戻りドラム２５に伝達し、補助巻戻りドラム２５が補助ゼンマイ２１を巻き戻し、補助巻取りドラム３３が巻き取る。図２（ｃ）が主ゼンマイ１９の巻戻りが完了した状態を示し、この時、主ゼンマイ１９は、機械的エネルギーを消費する一方、その力の一部が補助ゼンマイ２１に機械的エネルギーとして蓄積されている。なお、この時点は使用者が操作前の状態である。

使用者が本装置の前に立っただけの無操作の状態（ｃ）では、補助ゼンマイ２１に機械的エネルギーが蓄積している状態であるから、操作第１段階として、図２（ｄ）に示すように、使用者がハンドル９を廻して主ゼンマイ１９をその弾力に抗して主巻戻りドラム２９から主巻取りドラム２３に巻き取ると、補助ゼンマイ２１は、機械的エネルギーの解放として補助巻戻りドラム２５を正回転に作用する一方、脇軸１３を逆回転に作用して本軸１１を正回転方向に力を及ぼす。つまり、ハンドル９の正回転を助ける働きをなす。また、この時、脇軸１３の逆回転により補助発電装置１７が作動する。この副電源は、たとえば、必要とするハンドルの回転数を、ＬＥＤの点灯や音声で案内して、主電源のより安定した利用を可能にすることに役立てることができる。

ハンドル９の正回転が完了した時が図２（ａ）の状態であって、この状態でハンドルクラッチ２２を「開」に操作すると、再び（ｂ）の如く、主ゼンマイ１９の復帰により補助ゼンマイ２１に機械的エネルギーが蓄えられ、同時に、主発電装置１５が駆動されて主発電がなされる。

図３および図４は、第２の実施形態を示したもので、この場合であると、ハンドル９とハンドルクラッチ２２を介して接続される本軸１１には、上記実施形態と同じく、主巻取りドラム２３が固定して軸着されるが、それと並列して一方向回転接続クラッチ３５を介して軸着されるドラムは、補助ゼンマイ２１をその弾力に抗して巻き取る補助巻取りドラム３３である。一方、脇軸１３には主巻戻りドラム２９がフリーに軸着され、前記補助巻取りドラム３３に対応する補助巻戻りドラム３７がこの脇軸１３に固定して軸着される。また、一方向回転接続クラッチ３５は、本軸１１が逆回転においてその力が補助巻取りドラム３３に伝達する。さらに、主ゼンマイ１９と補助ゼンマイ２１とはたすき掛け状に交差して取り付けられる。その外については、前記実施形態と同じである。

図４は図２に対応する説明図であって、図４（ａ）は、本軸１１の主巻取りドラム２３に主ゼンマイ１９をその弾力で巻き取ったためにそれに機械的エネルギーが蓄積した状態を示している。また、この時は、補助ゼンマイ２１は、補助巻戻りドラム３７に巻き取られ弾性変形しない初期値にある。

しかし、ハンドル９を解放して本軸１１を自由にすると（ｂ）、主ゼンマイ１９がその弾力で主巻戻りドラム２９に巻き戻るために、その力で本軸１１が逆回転して主発電装置１５が駆動され、同時に補助巻取りドラム３３が補助ゼンマイ２１をその弾力に抗して巻き取るために、補助ゼンマイ２１の巻取り完了（主ゼンマイ１９の巻き戻り完了）（ｃ）とともに、補助ゼンマイ２１に機械的エネルギーが蓄積された状態となり、これが一方向回転接続クラッチ３５の作動により保持され、補助ゼンマイ２１が本軸１１を正回転方向に付勢している。

この状態（ｃ）では、主ゼンマイ１９が弾性変形のない初期値にあるので、次に、ハンドル９の操作でそれを主巻取りドラム２３に弾力に抗して巻き取ると（ｄ）、補助ゼンマイ２１の付勢力が働いてハンドル９の操作がそれだけ軽減される。なお、この時、補助ゼンマイ２１が弾力により脇軸１３を逆回転させ、補助発電装置１７を駆動する。

なお、上記実施例では主となるバネ及び補助となるバネが共に定トルクバネである場合について説明したが、この主たるバネ及び補助たるバネのいずれか又は両方が通常のゼンマイバネであってもよい。

この発明の一実施形態を示す電源装置の平面から見た断面図である。 同実施形態における動作（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）順の説明図である。 他の実施形態を示す電源装置の平面から見た断面図である。 同実施形態における動作（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）順の説明図である。 従来例を説明した断面図である。

符号の説明

９ ハンドル
１１ 本軸
１３ 脇軸
１５ 主発電装置
１７ 補助発電装置
１９ 主ゼンマイ
２１ 補助ゼンマイ
２３ 主巻取りドラム
２７ 一方向回転接続クラッチ
３３ 補助巻取りドラム
３５ 一方向回転接続クラッチ
３７ 補助巻戻りドラム

Claims (4)

1. ハンドルおよび主発電装置に共に接続される本軸と、それと平行において補助発電装置に接続される脇軸とを併設するとともに、本軸と脇軸との間に主ゼンマイおよびそれとは比較的巻取りに負荷が少ない補助ゼンマイとを両軸側において弾力の蓄積と解放が交互となるようにドラムを介して装着し、ハンドルによる本軸の正回転に、補助ゼンマイに蓄積されている弾力が解放として同回転方向に加わるように構成したことを特徴とする電源装置。
2. 主ゼンマイと補助ゼンマイとの装着について、本軸に、ハンドルの回転により主ゼンマイをその弾力に抗して巻き取る主巻取りドラムを固定して軸着する一方、補助ゼンマイに蓄積されている弾力が該主巻取りドラムの回転方向に加わるようにその補助ゼンマイを戻りとして巻き取る補助巻取りドラムを、一方向回転接続クラッチを介して軸着し、また、脇軸には、主巻取りドラムから主ゼンマイがその弾力により戻りとして巻き取られる主巻戻りドラムと、補助巻戻りドラムから補助ゼンマイがその弾力に抗して巻き取られる補助巻取りドラムとを共に固定して軸着してあることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 主ゼンマイと補助ゼンマイとの装着について、本軸に、ハンドルの回転により主ゼンマイをその弾力に抗して巻き取る主巻取りドラムを固定して軸着する一方、補助ゼンマイに蓄積されている弾力が該主巻取りドラムの回転方向に加わるようにその補助ゼンマイを戻りとして巻き取る補助巻取りドラムを、一方向回転接続クラッチを介して軸着し、また、脇軸には、主巻取りドラムから主ゼンマイがその弾力により戻りとして巻き取られる主巻戻りドラムを回転自在に軸着する一方、補助巻戻りドラムから補助ゼンマイがその弾力の解放として巻き取られる補助巻取りドラムを固定して軸着してあることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 主ゼンマイおよび補助ゼンマイが定トルクバネであることを特徴とする請求項１，２または３記載の電源装置。