JP2008141934A - Power system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人間の生活の動作によって電力を発生する発電装置に関し、特に歩行を行うことで電力を発生させ、携帯電気機器に電力を供給する発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation device that generates electric power by the action of human life, and more particularly to a power generation device that generates electric power by walking and supplies electric power to portable electric devices.
近年、携帯機器に搭載される機能が増加しその使用時間が伸びていることから、携帯電話や、音楽プレーヤーなどの電源が外出時に切れてしまうことがある。この問題を解決するには、機器に搭載される電池の容量が十分に大きいこと、もしくは外出時にもどこでも充電が出来ること、もしくは発電によって電力を得ることが必要である。 In recent years, functions installed in portable devices have been increased and their usage time has been extended, so that power sources such as mobile phones and music players may be cut off when going out. In order to solve this problem, it is necessary that the capacity of the battery mounted on the device is sufficiently large, can be charged anywhere even when going out, or obtains electric power by power generation.
しかし、現在の電池技術では電池の容量を大きくしようとすると、電池の大きさと重さが増えてしまい、携帯性が悪くなる。また外出時にどこでも充電ができるようなシステムは今のところない。また、手回し充電器など、携帯性の発電機は存在するが、意識的に力を入れて充電しなければならず疲れる。 However, in the current battery technology, when the capacity of the battery is increased, the size and weight of the battery increase, and the portability deteriorates. There is currently no system that can be charged anywhere when going out. Portable power generators such as hand-cranked chargers exist, but they must be consciously charged to get tired.
そこで、意識せずに発電を行うものとして、歩行発電が考案されている。例えば、特許文献1は、踵などの靴内部の稼動部分に圧電素子を配置し、歩行による応力により圧電素子にひずみを発生させ電力を得る方法を開示しており、特許文献2は、歩行運動により靴内部に取り付けられた磁石とコイルとの距離を変化させて電磁誘導により電力を得る方法を開示している。
Therefore, walking power generation has been devised to generate power without being conscious of it. For example,
また、歩行運動により、靴内部のハンドルを体重により押し込み、その仕事によって発電機を回転させて電力を得る方法や、靴内部にポンプを配置し、歩行による圧力によって外部から空気を取り込み、タービンを回して発電機を回転させることで電力を得る方法なども考案されている。 Also, by walking, the handle inside the shoe is pushed by weight, and the generator is rotated by the work to obtain power, or a pump is placed inside the shoe, air is taken in from the outside by walking pressure, and the turbine is A method for obtaining electric power by rotating a generator to rotate has been devised.
しかしながら、上述した従来の技術はその実用性に問題があった。例えば、圧電素子を用いる方法は、歩行時の違和感がほとんどないことが利点であるが、現状の技術では、靴底に入る大きさで出力はせいぜい数十mWである。例えば携帯電話などの通信機器の消費電力は1W以上であるが、1W以上を出力できるような材料は実用的なものはまだない。 However, the above-described conventional technique has a problem in practicality. For example, the method using a piezoelectric element has an advantage that there is almost no sense of incongruity during walking, but with the current technology, the output is at most several tens mW with a size that fits into the shoe sole. For example, the power consumption of a communication device such as a mobile phone is 1 W or more, but there is no practical material that can output 1 W or more.
また、電磁誘導を用いる方法については、電磁誘導の起電圧は磁石とコイルの距離の変化の微分に比例するが、通常の歩行速度では1W以上の出力は期待できない。 As for the method using electromagnetic induction, the electromotive voltage of electromagnetic induction is proportional to the differential of the change in the distance between the magnet and the coil, but an output of 1 W or more cannot be expected at a normal walking speed.
ハンドルを体重で押し込む方法は1W以上の出力を期待できるが、効率をあげるためには増速機構が必要である。そのため、従来の方法ではギアを用いているが、ギアから稼動時に騒音が発生するので、歩いているときに常に足元から音がすることとなり、利用者に不快感を与える。 The method of pushing the handle with the body weight can expect an output of 1 W or more, but a speed increasing mechanism is necessary to increase the efficiency. Therefore, although the gear is used in the conventional method, since noise is generated during operation from the gear, the sound is always generated from the feet when walking, which gives the user an unpleasant feeling.
また、外部から取り込んだ空気圧でタービンを回す方法は、1W以上の出力を期待でき、増速機構として気体の圧力変化を利用するので騒音も無い。しかし、靴底近くの空気は地面に近いため、塵や、雨水などをとりこみやすい。そのため、タービンなどの稼動部分が磨耗もしくは劣化しやすくなる。また、空気は圧縮性を有する気体であるので、ポンプに体重をかけた際、かけ始めは気体が圧縮し、全体重のエネルギーを気体に伝えることができない。また、エネルギーの一部は熱となってポンプの壁を伝わって失われてしまう。 Further, the method of rotating the turbine with the air pressure taken in from the outside can expect an output of 1 W or more, and there is no noise because the pressure change of the gas is used as the speed increasing mechanism. However, since the air near the shoe sole is close to the ground, it easily takes in dust, rainwater, and the like. Therefore, operating parts such as a turbine are likely to be worn or deteriorated. In addition, since air is a compressible gas, when the weight is applied to the pump, the gas is compressed at the beginning, and the energy of the entire weight cannot be transmitted to the gas. Also, some of the energy becomes heat and is lost along the walls of the pump.
以上のように、現状において無意識に発電をする技術は、得られる電力が小さい、利用者に不快感を与える、壊れやすい、エネルギーロスを生じるなどの問題点を有しており、どれも実用的ではなかった。 As described above, the technology that generates power unconsciously in the present situation has problems such as low power consumption, discomfort to users, fragility, and energy loss. It wasn't.
本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、人間の日常生活の何気ない動作の中で意識的な作業なしに携帯電気機器を充電し、携帯電気機器の電池切れを予防することのできる、実用的な発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art and to solve the problems, charging a portable electrical device without conscious work in casual operation of human daily life, It is an object of the present invention to provide a practical power generation device that can prevent the battery of a portable electric device from running out.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明に係る発電装置は、流体の吸入口と排出口とを有する外筒部材と、前記外筒部材の内部に設けられ、前記外筒部材の内壁からの距離が不均一な回転自在のローターと、前記ローターから突出し、該突端が前記ローターの回転位置に関わらず前記外筒部材の内壁に接する複数のベーンと、前記ローターに対して固定され、前記ローターの回転に伴って移動する1以上の磁性体と、前記磁性体の移動に伴って生じる磁束密度変化を受けて電磁誘導を行なう電磁誘導手段と、を備え、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差を前記ベーンに受けて押圧が生じた場合に、前記ローターと前記外筒部材との距離の変化によって前記ローターが所定方向に回転し、該回転によって前記電磁誘導手段から電力を取り出すことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a power generator according to the invention of
また、請求項2の発明に係る発電装置は、請求項1に記載の発明において、前記電磁誘導手段は、前記外筒部材に対して固定されたフェライトコアと、前記フェライトコアに巻かれた導線コイルと、を備えて構成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the power generator according to the first aspect, wherein the electromagnetic induction means includes a ferrite core fixed to the outer cylinder member, and a conductive wire wound around the ferrite core. And a coil.
また、請求項3の発明にかかる発電装置は、請求項1または2に記載の発明において、前記ローターを前記外筒部材の中心に対して偏心した位置に設けたことを特徴とする。 A power generator according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the rotor is provided at a position eccentric with respect to the center of the outer cylinder member.
また、請求項4の発明にかかる発電装置は、請求項1または2に記載の発明において、前記外筒部材は、内壁が略円形かつ内周の一部が内側方向に隆起した形状であり、前記ローターは前記外筒部材と中心位置が同一であることを特徴とする。
Moreover, in the invention according to
また、請求項5の発明にかかる発電装置は、請求項1〜4のいずれか一つに記載の発明において、外部からの加重によって内容積が変化する2以上の液体用タンクと、利用者の動作に伴って前記液体用タンクに対する加重が変化するように前記利用者の体に装着するための装着手段と、前記内容積の変化に基づき前記2以上の液体用タンクの間で液体を流動させる流動経路とを備え、前記流動経路上に前記外筒部材を設けたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a power generation apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein two or more liquid tanks whose internal volume changes due to external weighting, and a user's The liquid flows between the mounting means for mounting on the user's body so that the weight applied to the liquid tank changes according to the operation, and the two or more liquid tanks based on the change in the internal volume. A flow path, and the outer cylinder member is provided on the flow path.
また、請求項6の発明にかかる発電装置は、請求項5に記載の発明において、前記装着手段は靴であり、前記利用者の足の爪先近傍に体重がかかる状態と踵近傍に体重がかかる状態とで異なる液体用タンクに加重が加わることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the power generation device according to the fifth aspect of the present invention, the wearing means is a shoe, and a weight is applied in the vicinity of the toe of the user's foot and a weight is applied in the vicinity of the heel. It is characterized in that a load is applied to different liquid tanks depending on the state.
請求項1の発明によれば発電装置は、流体の吸入口と排出口とを有する外筒部材の内部に外筒部材内壁からの距離が不均一な回転自在のローターを設け、ローターから突出したベーンを外筒部材の内壁に接触させることで吸入口側と排出口側との流体の圧力差を複数のベーンに受けてローターを所定方向に回転させると共に、ローターに1以上の磁性体を固定し、磁性体の移動に伴って生じる磁束密度変化を受けて電磁誘導を行なうので、流量が少なく極低回転でも流体の持つ圧力によりタービンを回転させ、タービンの回転を利用して効率よく発電することができる。 According to the first aspect of the present invention, the power generator is provided with a rotatable rotor having a non-uniform distance from the inner wall of the outer cylinder member inside the outer cylinder member having a fluid inlet and outlet and protruded from the rotor. By contacting the vane with the inner wall of the outer cylinder member, the pressure difference of the fluid on the inlet side and the outlet side is received by a plurality of vanes, the rotor is rotated in a predetermined direction, and one or more magnetic bodies are fixed to the rotor. In addition, electromagnetic induction is performed in response to a change in magnetic flux density caused by the movement of the magnetic material. Therefore, even if the flow rate is small and the rotation speed is extremely low, the turbine is rotated by the pressure of the fluid, and power is efficiently generated using the rotation of the turbine. be able to.
そのため、歩行など人間の日常生活の何気ない動作によって液体の流動を発生させ、流動のエネルギーを効率よく利用した発電を行なうことができ、意識的な作業なしに携帯電気機器を充電し、携帯電気機器の電池切れを予防することのできる、実用的な発電装置を得ることができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to generate liquid flow by using casual movements of daily life such as walking, and to efficiently generate power using the energy of the flow, charging portable electric devices without conscious work, It is possible to obtain a practical power generator that can prevent the battery from running out.
また、請求項2の発明によれば発電装置は、流体の吸入口と排出口とを有する外筒部材の内部に外筒部材内壁からの距離が不均一な回転自在のローターを設け、ローターから突出したベーンを外筒部材の内壁に接触させることで吸入口側と排出口側との流体の圧力差を複数のベーンに受けてローターを所定方向に回転させると共に、ローターに1以上の磁性体を固定し、ケーシングにフェライトコアと導線コイルを設けているので、ローターの回転から効率よく発電することのできる、構成の簡易な発電装置を得ることができるという効果を奏する。 According to a second aspect of the present invention, a power generator is provided with a rotatable rotor having a non-uniform distance from an inner wall of an outer cylinder member in an outer cylinder member having a fluid inlet and outlet, and from the rotor. The protruding vanes are brought into contact with the inner wall of the outer cylinder member to receive a pressure difference between the suction port side and the discharge port side by a plurality of vanes to rotate the rotor in a predetermined direction, and the rotor has one or more magnetic bodies. Since the ferrite core and the conductive wire coil are provided in the casing, there is an effect that it is possible to obtain a simple power generator that can efficiently generate power from the rotation of the rotor.
また、請求項3の発明によれば発電装置は、流体の吸入口と排出口とを有する外筒部材の内部に回転自在のローターを偏心させて設け、ローターから突出したベーンを外筒部材の内壁に接触させることで吸入口側と排出口側との流体の圧力差を複数のベーンに受けてローターを所定方向に回転させると共に、ローターに1以上の磁性体を固定し、磁性体の移動に伴って生じる磁束密度変化を受けて電磁誘導を行なうので、流量が少なく極低回転でも流体の持つ圧力によりタービンを回転させ、タービンの回転を利用して効率よく発電することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the power generation device, a rotatable rotor is eccentrically provided inside an outer cylindrical member having a fluid inlet and outlet, and a vane protruding from the rotor is provided on the outer cylindrical member. By contacting the inner wall, the pressure difference of the fluid on the inlet side and the outlet side is received by a plurality of vanes, the rotor is rotated in a predetermined direction, one or more magnetic bodies are fixed to the rotor, and the magnetic body is moved. Therefore, electromagnetic induction is performed in response to a change in magnetic flux density caused by this, so that even if the flow rate is small and the rotation is extremely low, the turbine can be rotated by the pressure of the fluid, and power can be generated efficiently using the rotation of the turbine.
また、請求項4の発明によれば発電装置は、内壁が略円形かつ内周の一部が内側方向に隆起した形状である外筒部材に対してローターを同心状態で配置し、ローターから突出したベーンを外筒部材の内壁に接触させることで、吸入口側と排出口側との流体の圧力差を複数のベーンに受けて押圧が生じた場合に、内壁の隆起の有無によって発生するベーン毎の押圧の差に基づいてローターを所定方向に回転させると共に、ローターに1以上の磁性体を固定し、磁性体の移動に伴って生じる磁束密度変化を受けて電磁誘導を行なうので、流量が少なく極低回転でも流体の持つ圧力によりタービンを回転させ、タービンの回転を利用して効率よく発電することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power generation apparatus, the rotor is concentrically arranged with respect to the outer cylindrical member having an inner wall having a substantially circular shape and a part of the inner circumference protruding inward, and protrudes from the rotor. The generated vane is brought into contact with the inner wall of the outer cylinder member, so that when a pressure is applied to the plurality of vanes due to the pressure difference between the suction port side and the discharge port side, the vane is generated depending on whether the inner wall is raised or not. The rotor is rotated in a predetermined direction on the basis of the difference in each pressing, and one or more magnetic bodies are fixed to the rotor, and electromagnetic induction is performed in response to a change in magnetic flux density caused by the movement of the magnetic body. Even with very low rotation, the turbine can be rotated by the pressure of the fluid, and power can be generated efficiently using the rotation of the turbine.
また、請求項5の発明によれば発電装置は、利用者の動作によって液体を流動させ、流動の圧力と運動量を効率的に利用して発電するので、人間の日常生活の何気ない動作の中で意識的な作業なしに効率的に発電可能な発電装置を得ることができるという効果を奏する。 Further, according to the invention of claim 5, since the power generation device causes the liquid to flow by the operation of the user and efficiently uses the pressure and momentum of the flow, the power generation device is in a casual operation of human daily life. There is an effect that it is possible to obtain a power generation device capable of generating power efficiently without conscious work.
また、請求項6の発明に係る発電装置は、利用者の体重移動によって液体を流動させ、流動の圧力と運動量を効率的に利用して発電するので、歩行などの動作を利用して効率的に発電可能な発電装置を得ることができるという効果を奏する。 In addition, since the power generation device according to the invention of claim 6 causes the liquid to flow by moving the weight of the user and efficiently uses the pressure and momentum of the flow, the power generation device efficiently uses the operation such as walking. It is possible to obtain a power generating device capable of generating electric power.
以下に添付図面を参照して、この発明に係る発電装置の好適な実施例について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a power generator according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明は、流速や流量が大きく変化するエネルギー源から回転エネルギーをとりだすものであるが、本実施例では、人間の歩行から流動を発生させ、かかる流動をエネルギー源として取り出した回転エネルギーを発電に利用する場合について説明する。 The present invention extracts rotational energy from an energy source whose flow rate and flow rate vary greatly. In this embodiment, a flow is generated from human walking, and the rotational energy extracted from the flow as an energy source is used for power generation. The case of using will be described.
図1は、本発明の実施例である回転装置を有した靴の概要構成を説明する説明図である。同図に示すように、靴の内部には歩行時に最も圧力がかかる2点、例えば踵と、足の親指の付け根の辺りにそれぞれやわらかいタンク1とタンク2を配置する。そしてタンク1とタンク2は液体で満たし、パイプ41で接続する。
FIG. 1 is an explanatory view illustrating a schematic configuration of a shoe having a rotating device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a
従って、歩行動作によってタンク1とタンク2に交互に圧力が加わると、パイプ41内を液体が移動する。この移動経路上に回転装置であるタービン3を設け、タービン3と発電機を接続することで発電機を動作させて発電を行なうことができる。
Accordingly, when pressure is alternately applied to the
タービン3は、円形のケーシング(外筒)31の中にローター32が偏心されて配置されている。ローター32には複数のベーン(同図ではベーン33a,33b,33c,33d,33e,33fの6つ)が収納されていて、各ベーンはバネによって押されて常にケーシング31の内壁と接触している。バネは、ベーンに対してそれぞれ設け、例えばベーン33aにはバネ34aが対応する。
In the
ローター32には複数の磁石(同図では35a,35b,35c,35d,35e,35fの6つ)が埋め込まれている。そして図1および図2のA−A線断面図に示すように、ケーシング31には磁石を上面と下面から挟むようにコの字型のフェライトコアがついており、フェライトコアにはコイルが巻かれている。
In the
これにより、ローターの磁石のN極からフェライトコアを通ってコイルの中を通り、ローターの磁石のS極に帰るという磁路が形成される。例えば磁石35aから出た磁束は、フェライトコア36aを通って、コイル37aの中を通り再び磁石35aに戻る。
As a result, a magnetic path is formed from the north pole of the rotor magnet, through the ferrite core, through the coil, and back to the south pole of the rotor magnet. For example, the magnetic flux emitted from the
また、吸入口38と排出口39はケーシング31の側面から液体を内部に出し入れできるようにつながっている。
Further, the
次に動作について説明する。吸入口38の部分の液体と排出口39の部分の液体に圧力差が発生すると、各ベーンに断面積×圧力の力がかかる。ローターは偏心しているので、全てのベーンにかかる力の総和がローターの回転力となる。
Next, the operation will be described. When a pressure difference occurs between the liquid at the
ローター32が回転するにつれてケーシング31内部の各ベーンで挟まれた空間の体積は変化していく。吸入口側ではその体積が増えることにより液体は空間内部に流れ込み、排出口側ではその体積が減ることにより、液体は外へと押し出されていく。この一連の流れで液体はその圧力差と体積の積に当たるエネルギーを各ベーンを介してローター32に伝えることができる。
As the
高圧側と低圧側がベーンによって完全に仕切られているので、従来の例えばプロペラタービンなどのように流体が羽根にエネルギーを伝えることなくすり抜けてしまうことが無い。そのため、回転数ゼロの領域からエネルギーをロスすることなく確実に圧力を回転エネルギーに変換することができる。 Since the high-pressure side and the low-pressure side are completely partitioned by the vanes, the fluid does not slip through without transmitting energy to the blades as in a conventional propeller turbine, for example. Therefore, the pressure can be reliably converted into rotational energy without losing energy from the region where the rotational speed is zero.
そして、ローターが回転すると、ローターに埋め込まれた磁石も回転し、ローターの上部と下部に交番磁界が発生する。この交番磁界により、フェライトコアの中の磁束密度が変化し、コイルに誘導起電力が発生し、電力を取り出すことができる。 And when a rotor rotates, the magnet embedded in the rotor will also rotate and an alternating magnetic field will generate | occur | produce in the upper part and lower part of a rotor. Due to this alternating magnetic field, the magnetic flux density in the ferrite core changes, an induced electromotive force is generated in the coil, and the electric power can be taken out.
また、図3に示したように、内周が円形のケーシング31に対し、周の一部について内壁を内側に狭くする隆起部31aを設け、ローター32を同心で配置してもよい。この構成では、ローター32には複数のベーン(同図ではベーン33g,33h,33i,33j,33k,33lの6つ)を取り付け、各ベーンはゴムなど柔らかい素材で構成している。各ベーンは、簡単に曲がり、曲がった状態において伸びる側に弾性を有する。ベーンの長さは、ローター32の側面から外筒部材31内側までの距離よりも長いため、折れ曲がった状態でケーシング31とローター32の間にあり、各ベーンの先端はベーンの復元力(弾性力)によりケーシング31を押し付けている。
Further, as shown in FIG. 3, with respect to the
この図3に示した構成での動作について説明する。吸入口38の部分の液体と排出口39の部分の液体に圧力差が発生すると、各ベーンに断面積×圧力の力がかかる。その力の回転方向成分がローター32の回転力となる。例えば、吸入口38の圧力が高くなった時、ベーン33hとベーン33lに圧力がかかる。ベーン33lにかかる圧力はローターを時計回りに回す力となり、ベーン33hにかかる圧力はローターを反時計回りに回す力となる。
The operation of the configuration shown in FIG. 3 will be described. When a pressure difference occurs between the liquid at the
ここで、ベーン33hは内側に狭くなったケーシングによって曲げられていることにより、ベーンにかかる力の回転方向成分は小さくなっている。ローターは各ベーンにかかる力の回転方向成分の総和によって回転をするため、結果として時計回りに回りだす。
Here, since the
すなわち、ケーシング31の隆起部31aは、ローター内での流体の流動経路の断面積を変化させることで、ローター32の回転方向を規定する効果を生み出す。
That is, the raised
ローター32が回転するにつれてケーシング31内部の各ベーンで挟まれた空間の体積は変化していく。吸入口側ではその体積が増えることにより液体は空間内部に流れ込み、排出口側ではその体積が減ることにより、液体は外へと押し出されていく。この一連の流れで液体はその圧力差と体積の積に当たるエネルギーを各ベーンを介してローター32に伝えることができる。
As the
さらに、図3に示した構成では、ローター32に単一の磁石35gを設け、ケーシング31に単一のフェライトコア36gを設け、フェライトコア36gにコイル37gを巻きつけている。
Further, in the configuration shown in FIG. 3, the
図3のように構成した場合であっても、図1に示した構成と同様に、吸入口側と排出口側との流体の圧力差を用いて効率よくローター32を所定の方向に回転させることができ、ローターに埋め込まれた磁石の回転によって交番磁界が発生させて電力を取り出すことができる。なお、磁石の数とフェライトコアの数は任意に設定することができ、磁石の数とフェライトコアの数とが同一である必要もない。
Even in the case of the configuration shown in FIG. 3, as in the configuration shown in FIG. 1, the
このように、流体エネルギーを回転エネルギーに変換するタービンと、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を一体化させることにより、装置を小型化することができ、靴底など狭い場所に組み込むのに最適になる。 In this way, by integrating the turbine that converts fluid energy into rotational energy and the generator that converts rotational energy into electrical energy, the device can be miniaturized and incorporated into narrow places such as shoe soles. Become optimal.
また、流体の満たされたタービン内部から外部の空気中に動力軸を取り出す必要が無いため、ローターをケーシングの中に完全に密閉することができ、Oリングなどのシーリングに係る損失をなくすことができる。 Moreover, since it is not necessary to take out the power shaft from the inside of the turbine filled with fluid into the outside air, the rotor can be completely sealed in the casing, and the loss related to sealing such as an O-ring can be eliminated. it can.
つづいて、靴内部の構造例について、図4を参照してさらに詳しく説明する。同図に示すように、タンク1とタンク2は、パイプ41およびパイプ42によって繋がれる。さらにパイプ43がパイプ41と42とを接続し、逆止弁51,52,53,54により、パイプ43には常に一方向にしか液体は流れない。
Next, an example of the structure inside the shoe will be described in more detail with reference to FIG. As shown in the figure, the
例えば、タンク1に圧力をかけたときは、逆止弁51,53が閉じて逆止弁52からパイプ43を通り逆止弁54へ液体が流れる。同様に、タンク2に圧力を掛けた場合には、逆止弁52,54が閉じて逆止弁51からパイプ43を通り逆止弁53へ液体が流れる。
For example, when pressure is applied to the
パイプ43の途中にあるタービン3は、パイプ43に流れる液体の圧力と運動量によって回転する。そして、この回転によってタービン3は交流電流を発生する。蓄電素子7は発生した電力を蓄える素子である。また、充電回路6は、タービン3と蓄電素子7の間にあり、タービン3で発生する交流電流を整流する機能と蓄電素子7の電圧を調整する機能を有する。
The
なお、ここでは発生した電源を一旦蓄電素子8に蓄積する場合の構成を例に説明を行なっているが、例えばタービン3で発生した電流を直接外部に出力するなど、任意の構成とすることもできる。
Here, the configuration in the case where the generated power source is once stored in the power storage element 8 is described as an example, but an arbitrary configuration may be employed such as, for example, directly outputting the current generated in the
上述してきたように、ベーンはケーシング31の壁に接しながら回ることにより、吸入側と排出側とが繋がることなく完全に隔てられている。これにより、流量が少なく極低回転でも流体の持つ圧力によりタービンを回転させることができる。
As described above, the vane rotates while contacting the wall of the
そのため、安定した流速、流量が得られないために利用することができなかった様々なエネルギーを利用できるようになる。それは例えば、波の力や、人の歩行などに起因する力、ビルの間に吹く突風などである。 Therefore, it becomes possible to use various energies that could not be used because a stable flow rate and flow rate cannot be obtained. For example, it is a force of waves, a force caused by walking of a person, a gust of wind blowing between buildings, and the like.
また、コイル、フェライト、磁石という発電機の要素をタービンに組み込むことにより、流体エネルギーを回転エネルギーに変換するタービンと、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を一体化させ、装置の小型化を実現することができ、靴底などの狭い場所に組み込むのに最適になる。また、流体の満たされたタービン内部から外部の空気中に動力軸を取り出す必要がないため、ローターをケーシングの中に完全に密閉することができ、Oリングなどのシーリングに係る損失をなくすことができる。 In addition, by incorporating generator elements such as coils, ferrites, and magnets into the turbine, the turbine that converts fluid energy into rotational energy and the generator that converts rotational energy into electrical energy are integrated to reduce the size of the device. It can be realized and is most suitable for incorporation in a narrow place such as a shoe sole. Further, since it is not necessary to take out the power shaft from the inside of the turbine filled with fluid into the outside air, the rotor can be completely sealed in the casing, and the loss related to the sealing such as the O-ring can be eliminated. it can.
なお、本実施例に示した構成はあくまで一例であり、適宜変更して実施することができるものである。例えば、設置場所も靴の中に限らず、圧力差を生じさせる場所、例えば股関節などに設置し、股関節を曲げたり伸ばしたりする動作によって発電をすることも可能である。 Note that the configuration shown in this embodiment is merely an example, and can be implemented with appropriate modifications. For example, the installation location is not limited to shoes, and it is also possible to generate electricity by installing in a location where a pressure difference is generated, such as a hip joint, and bending and stretching the hip joint.
さらに利用者が手回しなどで発電を行なう場合や、波の力、ビル風を利用するにも、本発明を適用することで効率的にエネルギーを取り出すことが可能となる。 Furthermore, when the user performs power generation by hand or the like, or uses the wave force or the building wind, it is possible to efficiently extract energy by applying the present invention.
以上のように、本発明にかかる発電装置は、流体の持つエネルギーの電気エネルギーへの変換に適しており、特に靴の底などの小型にしなければならない場所に配置することに適している。 As described above, the power generation device according to the present invention is suitable for converting the energy of the fluid into electrical energy, and is particularly suitable for being placed in a place that needs to be made small, such as the sole of a shoe.
1,2 タンク
3 タービン
31 ケーシング
32 ローター
33a〜33l ベーン
34a バネ
35a〜35g 磁石
36a〜36g フェライトコア
37a〜37g コイル
38 吸入口
39 排出口
41〜43 パイプ
51〜54 逆止弁
6 充電回路
7 蓄電素子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記外筒部材の内部に設けられ、前記外筒部材の内壁からの距離が不均一な回転自在のローターと、
前記ローターから突出し、該突端が前記ローターの回転位置に関わらず前記外筒部材の内壁に接する複数のベーンと、
前記ローターに対して固定され、前記ローターの回転に伴って移動する1以上の磁性体と、
前記磁性体の移動に伴って生じる磁束密度変化を受けて電磁誘導を行なう電磁誘導手段と、
を備え、
前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差を前記ベーンに受けて押圧が生じた場合に、前記ローターと前記外筒部材との距離の変化によって前記ローターが所定方向に回転し、該回転によって前記電磁誘導手段から電力を取り出すことを特徴とする発電装置。 An outer cylinder member having a fluid inlet and outlet;
A rotatable rotor provided inside the outer cylinder member, and having a non-uniform distance from the inner wall of the outer cylinder member;
A plurality of vanes protruding from the rotor, the protruding ends contacting the inner wall of the outer cylindrical member regardless of the rotational position of the rotor;
One or more magnetic bodies fixed to the rotor and moving as the rotor rotates;
Electromagnetic induction means for performing electromagnetic induction in response to a change in magnetic flux density caused by the movement of the magnetic body;
With
When the pressure difference between the fluid on the suction port side and the discharge port side is received by the vane and the pressure is generated, the rotor rotates in a predetermined direction due to a change in the distance between the rotor and the outer cylinder member, A power generator that extracts electric power from the electromagnetic induction means by the rotation.
利用者の動作に伴って前記液体用タンクに対する加重が変化するように前記利用者の体に装着するための装着手段と、
前記内容積の変化に基づき前記2以上の液体用タンクの間で液体を流動させる流動経路とを備え、
前記流動経路上に前記外筒部材を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の発電装置。 Two or more liquid tanks whose internal volume changes due to external load,
A mounting means for mounting on the user's body so that the load on the liquid tank changes with the user's action;
A flow path for flowing a liquid between the two or more liquid tanks based on the change in the internal volume,
The power generation apparatus according to claim 1, wherein the outer cylinder member is provided on the flow path.
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