JP2014011891A

JP2014011891A - 携帯型発電器

Info

Publication number: JP2014011891A
Application number: JP2012147214A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takei; 日出夫竹井
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】発電効率の良い携帯型の発電器を提供する。
【解決手段】本発明の携帯型発電器は、複数の発電体２とこの発電体に付設される蓄電手段３とを備え、前記発電体の各々は、筒状の外装ケースと、この外装ケースに内挿される、コイルが巻回された筒状のボビンと、このボビン内にその軸線方向に往復動自在に設けられる、磁石が外挿された可動体とを有し、発電体の各々を、軸線が平面視で互いに交差する状態で内蔵する球状の枠体１を更に備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯型の発電器に関する。

化石燃料の枯渇化により、エネルギーを有効活用することが求められており、可動体の往復動を利用した発電装置が例えば特許文献１で知られている。このものでは、先端に発電用磁石を備える、可動体としてのロッドが発電ケース内に収容され、この発電ケースの外周に発電用コイルが巻回されている。そして、この発電装置を例えば流体が存在する場所に固定し、流体の流れによるロッドの往復動に連動して、発電ケース内で発電用磁石が往復動することで、起電力が生じて発電用コイルに電流が流れる。

然しながら、上記従来例ものは、所定の位置に固定して使用されるものであるため、電子機器の利用者が携帯することには適さない、という問題がある。一方で、携帯電話やノート型パソコンのような携帯電子機器が広く普及しており、これらの電子機器の充電に利用できる携帯型の発電器の開発が望まれている。このことから、上記従来例の発電装置を携帯可能なサイズに単純に小型化することが考えられるものの、ロッドの軸線方向から外力が加わったときのみ発電されるため、これでは発電効率が悪い。

特開２００７−１９５３６４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、発電効率の良い携帯型の発電器を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の携帯型発電器は、複数の発電体とこの発電体に付設される蓄電手段とを備え、前記発電体の各々は、筒状の外装ケースと、この外装ケースに内挿される、コイルが巻回された筒状のボビンと、このボビン内にその軸線方向に往復動自在に設けられる、磁石が外挿された可動体とを有し、前記発電体の各々を、前記軸線が平面視で互いに交差する状態で内蔵する球状の枠体を更に備えることを特徴とする。

本発明によれば、発電体の可動体がボビン内で往復動すると、コイルに誘導起電力が発生してコイルに電流が流れ、例えば蓄電手段に電荷として蓄電される。ここで、本発明の発電器では、枠体内で発電体の各々を、ボビンの軸線が平面視で互いに交差する状態で内蔵したため、いずれかの方向から外力が加わると、この外力が加わる方向に位置する可動体が往復動することで発電される。例えば、本発明の発電器を携帯した利用者が例えば歩行することで、枠体が振動して多方向から外力が加わったとき、これらの外力が加わる方向に位置する可動体の各々により発電される。その結果、高い発電効率が達成できる。

本発明において、前記蓄電手段を枠体に発電体と共に内蔵することが好ましい。

本発明において、前記枠体を回転自在に収容する球状の外枠を更に備えることが好ましい。これによれば、外枠とは独立して枠体が自由に回転するため、この回転により外力が加わる方向に位置する可動体の各々が発電する。その結果、発電効率をより一層高めることができる。

本発明において、前記ボビンの軸線方向両端に、内部を往復動する可動体に付勢力を付与する弾性体を設けることが好ましい。これによれば、ボビン内で可動体が軸線方向一方まで往動した後、軸線方向他方に向けて復動する際、可動体が付勢されることでより高い起電力が生じるようになり、有利である。

本発明において、前記ボビンの内面がフッ素樹脂層で被覆されていることが好ましい。これによれば、ボビンと可動体との摩擦係数を小さくできるため、可動体を円滑に往復動させることができる。

本発明の第１実施形態の携帯型発電器を示す模式図。発電体を各々の軸方向が異なるように配置した状態を示す概念図。発電体を拡大して示す模式断面図。本発明の第２実施形態の携帯型発電器を示す模式図。本発明の第３実施形態の携帯型発電器を示す模式図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の携帯型発電器について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１及び図２を参照して、第１実施形態の携帯型の発電器Ｇ１は、球状の枠体１を備える。枠体１には、複数の孔１ａが設けられ、各孔１ａに筒状（本実施形態では円筒状）の発電体２が夫々挿入される。これにより、発電体２の各々をその軸線が平面視で互いに交差する状態で枠体１内に収容される。発電体２の数は、枠体１の大きさに応じて適宜設定でき、例えば、１０〜３０個の範囲内で設定できる。発電器Ｇ１は、発電体２に付設される蓄電手段３を備える。本実施形態では、枠体１に蓄電手段３を発電体２と共に内蔵している。蓄電手段３は、後述の配線３１を介して複数の発電体２に夫々接続され、各発電体２のコイルに流れた電流を電荷として蓄電できるようになっている。蓄電手段３としては、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等の電池や、大容量のキャパシタを用いることができる。

図３を参照して、発電体２は、筒状の外装ケース２０と、この外装ケース２０に内挿される、コイル２１が複数段（図では３段）巻回された筒状のボビン２２と、このボビン２２内にその軸線方向（図中左右方向）に往復動自在に設けられる、複数個（図では３個）の磁石２３が外挿された可動体２４とを有する。コイル２１の両端は端子２５に接続され、この端子２５が枠体１の内面に形成された絶縁体１ｂに固定されることで、発電体２が固定される。この絶縁体１ｂには、端子２５と枠体１に形成された配線３１とを接続する図示省略の配線が形成されており、配線３１は上記蓄電手段３に接続されている。この配線３１は、枠体１の内面に沿って形成されていてもよい。枠体１には、蓄電手段３に電気的に接続された図示省略の出力端子が設けられ（図５の出力端子３３参照）、この出力端子に利用者の電子機器を接続して充電できるようになっている。尚、蓄電手段３に蓄電するための電気回路や、蓄電手段３から出力端子に電荷を取り出すための電気回路は公知のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。

外装ケース２０は、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅから選択された金属で構成でき、これにより、各発電体２の磁石２３の磁力線の干渉を防止できる。可動体２４は、例えば、Ａｌ等の金属で構成できる。可動体２４の直径は、例えば、１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で設定でき、ボビン２２の直径は、例えば、１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で設定できる。ボビン２２及び可動体２４の長さは、５０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲内で設定できる。コイル２１は、例えば、Ｃｕ細線で構成できる。磁石２３としては、例えば、トロイダル状のネオジム磁石を用いることができ、これにより、起電力を増大できる。このネオジム磁石２３は、例えば、幅が１５ｍｍのものを軸方向に１５ｍｍの間隔を存して設けることができる。磁石２３の数は、可動体２４の長さに応じて適宜選択でき、例えば、３個〜１０個の範囲内で設定できる。

上記によれば、発電体２の可動体２４がボビン２２内で往復動すると、コイル２１に誘電起電力が発生してコイル２１に電流が流れ、蓄電手段３に電荷として蓄電される。

ここで、発電器Ｇ１では、枠体１内で発電体２の各々を、ボビン２２の軸線が平面視で互いに交差する状態で内蔵したため、可動体２４は多方向に往復動可能となる。これにより、枠体１にいずれかの方向から外力が加わると、この外力が加わる方向に位置する可動体２４が往復動することで発電される。そして、発電器Ｇ１を携帯した利用者が例えば歩行することで、枠体１が振動して多方向からの外力が加わったとき、これらの外力が加わる方向に位置する（即ち、外力が加わる方向と同じ軸線方向を持つ）可動体２４の各々により発電される。従って、発電器Ｇ１の姿勢とは無関係に、発電器Ｇ１の枠体１に加わった複数の外力の方向に位置する発電体２が各々発電するため、高い発電効率が達成できる。

ボビン２２の軸線方向両端には、内部を往復動する可動体２４に付勢力を付与する弾性部材２６たるバネ部材が設けられている。これによれば、ボビン２２内で軸線方向一方まで往動した後、軸線方向他方に向けて復動する際、可動体２４が付勢されることで、より高い起電力がコイル２１に生じるようになり、有利である。ボビン２２の内面は図示省略のフッ素樹脂層（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）で被覆されており、可動体２４とボビン２２との摩擦係数を小さくでき、可動体２４を円滑に往復動させることができる。

次に、図４を参照して、第２実施形態の携帯型の発電器Ｇ２を説明する。発電器Ｇ２は、球状の外枠４を備える点で、上記発電器Ｇ１と相違する。即ち、発電器Ｇ２は、枠体１を回転自在に収容する外枠４を備えている。外枠４には取付金具４１が設けられ、発電器Ｇ２を利用者の着衣や持ち物（例えばカバン等）に取り付けることができる。また、外枠４を開閉できるように構成されており、枠体１の出力端子に電気機器を接続して充電する際に、外枠４を開いて枠体１を取り出せるようになっている。

第２実施形態によれば、外枠４とは独立して枠体１が自由に回転できるため、枠体１に外力が加わる方向に位置する可動体２４の各々が往復動して発電するだけでなく、枠体１の回転運動により外力が加わる方向に位置する可動体２４の各々が往復動して発電する。その結果、上記第１実施形態に比べて発電効率をより一層高めることができる。

次に、図５を参照して、第３実施形態の携帯型の発電器Ｇ３を説明する。発電器Ｇ３は、球状の枠体１１を備え、この枠体１１に設けられた孔１１ａに円筒状の発電体２ａが挿入される。枠体１１の中心には蓄電手段３０が配置され、この蓄電手段３０に発電体２ａの端部に形成された端子（上記端子２５と同じもの）が固定され、発電体２ａを位置決めできるようになっている。枠体１１には、配線３２を介して蓄電手段３０に接続された出力端子３３が設けられ、この出力端子３３に図示省略の電子機器を接続して充電できるようになっている。尚、発電器Ｇ３の小型化を図るには、発電体２ａの長さを上記第１実施形態の発電体２よりも短くすることが好ましい。

第３実施形態によれば、上記第１実施形態に比べて発電体２ａを均等に配置することができるため、発電体２ａの各々の軸線がより多くの方向にのびることとなる。上記第２実施形態の如く、この発電器Ｇ３を外枠４内に回転自在に収容することが好ましい。この場合、枠体１１の中心に蓄電手段３０を配置しているため、枠体１１が円滑に回転でき、回転により加わる外力が大きくなる。これにより、より高い起電力がコイル２１に生じるようになり、有利である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第１実施形態では、球状の枠体１の孔１ａに発電体２を挿入することで発電体２の各々の位置決めを行っているが、複数の発電体２を相互に溶接することによって位置決めしてもよい。この場合、蓄電手段３も発電体２に溶接すれば、枠体１が不要となって製造コストを低減できるものの、発電器の生産性が低下する。また、蓄電手段３は発電体２に付設されていればよく、枠体１の外側に設けられていてもよい。

Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…発電器、１…枠体、２，２ａ…発電体、３…蓄電手段、４…外枠、２０…外装ケース、２１…コイル、２２…ボビン、２３…磁石、２４…可動体、２６…弾性部材。

Claims

複数の発電体とこの発電体に付設される蓄電手段とを備え、
前記発電体の各々は、筒状の外装ケースと、この外装ケースに内挿される、コイルが巻回された筒状のボビンと、このボビン内にその軸線方向に往復動自在に設けられる、磁石が外挿された可動体とを有し、
前記発電体の各々を、前記軸線が平面視で互いに交差する状態で内蔵する球状の枠体を更に備えることを特徴とする携帯型発電器。
前記蓄電手段を枠体に発電体と共に内蔵したことを特徴とする請求項１記載の携帯型発電器。
前記枠体を回転自在に収容する球状の外枠を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の携帯型発電器。
前記ボビンの軸線方向両端に、内部を往復動する可動体に付勢力を付与する弾性体を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の携帯型発電器。
前記ボビンの内面がフッ素樹脂層で被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の携帯型発電器。