JP2014189047A - 発電方法とそれを用いた自転車の発電及び認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な形態の自転車や低速走行においても、確実に発電し、発光ダイオードを点灯することができる発電方法と自転車の発電及び認識装置を提供する。
【解決手段】車輪のスポーク４にマグネットを有する吸引マグネット組立体８を固定し、一方で反発するマグネットを有する発電マグネット組立体１０に板を設け、両マグネットの位置が回転軌道上と最適な間隔になるように板に連結したバンド１９にて、自転車フレーム３に固定する。車輪６が回転して両マグネットが近づいて、両マグネットの磁力が互いに反発した時、コイル内をマグネットが瞬時に移動し、コイルに瞬間的に高い電流が流れ、終端の発光ダイオード２を点灯する。更に回転してマグネットが離れていくと、スポーク４の吸引力やバネ等の反発により、瞬時にマグネットがコイル内を通過して元の位置へ戻り、コイルに電流を流し、ブリッジダイオードの整流により、終端の発光ダイオード２が再点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動部と固定部に一対の発電装置と発光装置を取り付け、それを装着した物体の存在を表示する認識装置において、それらの装置を各々自転車のサドル付近、後輪フェンダー後部、後輪フレームに発光装置を、後輪フレームに発電装置を取り付け、自転車の側面、及び後方向に向けて点滅する発電及び認識装置に関する物である。

夜間、自転車の側面或は後方に対して自転車の存在を知らせて安全を保つ為に、側面反射板や後部反射板、又はＬＥＤ（発光ダイオード）を点灯、点滅させる物がある。

反射式は側面や後方からライトで照射されないと存在を確認できない。ＬＥＤの点滅を電池駆動で行う物は、電池の交換が必要だけではなく、ＬＥＤを点滅させる為の制御回路が必要になる。

ＬＥＤを内蔵した尾灯で、自転車に取り付けた発電機により点滅させることによって、駆動用電池を不要にした物が提案されている。

１つは前照灯用の発電機を利用して前照灯と尾灯の両方を駆動する物である。
前照灯用の発電機を利用するものでは、発電機から尾灯に電力を直接供給して走行中にのみ点滅させる物である。前照灯用の発電機を利用する物の他の形態は、自転車が停止している時も尾灯が点灯するようにしたものである（特許文献１参照）。その中では、前照灯と尾灯を分離し、発電機からの出力を整流してコンデンサー又は２次電池に充電して尾灯を点灯させ、又その一部を利用して方向指示機等にも利用している。

前照灯用の発電機は、通常、前輪側に設けられているので、自転車の前方から後方まで配線しなければならない為、ハンドルの操作により、又は使用時に配線が引っかかる等の事故によって、配線が切断されるようなことがあるので、長い年月の使用には不向きである。

後輪側に尾灯専用の発電機を設けたものもある。アーチ状の金具に左右２個の発電コイルを取り付け、後輪のリムにクリップ金具を介してマグネットを取り付けて、後輪の回転により、マグネットが２個のコイルの間を通過する際の発電を利用しようとする物である（特許文献２参照）。

特開２０００−２５６６８号公報 特開平１０−６７３５７号公報

自転車フレーム側に点灯専用の発電機を設け、発電機から電力を直接発光ダイオードに供給して点滅させるようにすれば、発光ダイオードは発電機の発電周期で点滅するので点滅させる為の制御回路は不要になってコスト低下を図ることができる。しかし、特許文献２で提案されているように、２個のコイル間をマグネットが通過するだけの物はマグネットとコイル間の磁界が閉磁路を構成しないか、又は閉磁路を構成しにくい構造で、マグネットとコイル間の距離、隙間を自転車の振動や車輪の回転ブレを考慮する為、数ミリあける必要があり発電効率が悪い。

したがって、本発明の目的はコイルとマグネットを出来る限り近づけて、コイル内部でマグネットが移動するように形成し、マグネットの移動開始位置や移動時の軌道を常に同じ状態にして、自転車等の車輪が低速でも回転に負荷をかけないで発電し、点灯回数を多く出来るようにしたものである。

本発明の自転車の発電、認識装置は、発電マグネット組立体、保持バンド接続板を有する保持バンド、吸引マグネット組立体を備えている。

吸引マグネット組立体は自転車車輪の隣接するスポークに取り付けられ、一方で発電マグネットを有する発電マグネット組立体は、保持バンド接続板と保持バンドを介してフレームに取り付けられ、発電マグネット組立体のケース内にはコイル、発光ダイオード、ブリッジダイオード、抵抗、発電マグネットが内部に挿入されたパイプ等が取り付けられている。

パイプの片側にパイプガイドを取り付け、そのパイプの内部を発電マグネットが移動できるように形成し、更にコイル内部にこのパイプを挿入し、ケース内部の側面に接着剤等でコイルを固定する。又、このケースを自転車のフレーム等に固定する為に、ケースカバーにネジを設け、保持バンド接続板と保持バンドが取り付けられている。

コイルの発生電力は電線を通してブリッジダイオードへ流れ、発電時の周期のまま発光ダイオードに供給される。

請求項１記載の発明の発電方法は、移動部と固定部に一対の発電装置と発光装置を取り付け、それを装着した物体の存在を表示する認識装置において、コイルに誘導電流を発生させるマグネットをパイプに入れ、そのパイプを更にコイル内に挿入して固定部に設け、もう一方のマグネットを移動部に固定し移動を繰り返す事で、両マグネットの接近によりパイプ内にあるマグネットに反発又は吸引する磁力を加え、パイプ内部のマグネットの瞬時の移動速度により、その瞬間コイルに流れる高い電気エネルギーを取得する。

請求項２記載の発明の発電方法は、請求項１記載の発電方法において、移動部に設けたマグネットが移動して遠ざかり両マグネットの磁界が弱まることで、固定部のマグネットに接する伸縮性のバネやゴム等の伸縮力、或は固定部のマグネットに反発力を与える板バネやマグネット、クッション等の反発力により、再度固定部のマグネットが瞬時にコイル内を通って元の位置へ移動し、繰り返し動作する移動部の動きが低速でも固定部のマグネットの瞬時の移動速度により、その瞬間流れるコイルからの高い電気エネルギーを取得する

請求項３記載の発明の自転車の発電及び認識装置は、固定部の発電装置に磁性体の板を設け、それを移動可能にすることで、パイプ内にあるマグネットに近づけて、そのマグネットと板の磁力により吸引させてパイプ内のマグネットの移動を停止し、又、板を遠ざけてマグネットとの磁力による吸引を開放し、コイル内での移動を可能にすることで、発光ダイオードの点灯をオン、オフできる。

請求項４記載の発明の自転車の発電及び認識装置は、コイルを固定部の発電装置のケース側面に取り付けて固定し、コイル内部に入るパイプの両端に蓋を取り付けてパイプを固定し、又はパイプの外側にパイプガイドを取り付け、片側に蓋を取り付けて、パイプを蓋とパイプガイドによりコイルに固定することで、コイル内部に挿入したパイプを取り外しできるようになり、マグネットの移動ですり減ったパイプの交換ができる。

請求項５記載の発明の自転車の発電及び認識装置は、回転部側に固定部と反発するマグネットを有する吸引マグネット組立体を取り付け、パイプ内部に回転部と反発するマグネットを有し、そのパイプを内部に挿入したコイルと、コイルの出力を整流するブリッジダイオードとそれより出力される電流で点灯する発光ダイオードをケース内に収めた発電マグネット組立体を板で連結する。

更にその板をバンドによりフレームに固定し、回転部が回転してパイプ内のマグネットと回転部のマグネットが近づいた瞬間、非接触でコイル内のマグネットを瞬時に移動させコイルに誘導電流を発生させて発光ダイオードを点灯できる。又、更なる回転により磁性体のスポーク等とパイプ内のマグネットが吸引して元の位置へ戻り、再度コイルに誘導電流を発生させて、パイプ内のマグネットとコイルの移動開始位置、移動時の軌道を常に同じ状態にし、発光ダイオードを点灯させることができる。

自転車車輪に吸引マグネット組立体を取り付け、フレームに発電マグネット組立体を有する保持バンドを取り付けた正面図である。 （Ａ）は吸引マグネット組立体をスポークに取り付けた正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ部分の断面図である。 （Ａ）は発電マグネット組立体内部の斜視図であり、（Ｂ）はケースカバーの斜視図である。 コイル部分の組立を表した斜視図である。 図３（Ａ）のＢ−Ｂ部分の断面図である。 圧縮バネやコンセント等を取り付けた斜視図である。 図６のＡ−Ａ部分の断面図である。 本発明の実施形態における自転車の発電及び認識装置の他の実施形態を示したもので、（Ａ）は吸引マグネットを増やした時の正面図であり、（Ｂ）は吸引マグネット保持板の形状を変化させた場合の正面図であり、（Ｃ）は吸引マグネット保持板の形状を変化し、取り付け位置を変えた正面図である。 本発明の実施形態における自転車の発電及び認識装置の他の実施形態を示したもので、パイプに切れ込みを入れた場合と、又蓋とパイプをネジ式にした場合の断面図である。 コイルとブリッジダイオード等の配線及び発光ダイオードを示した回路図である。 本発明の実施形態における自転車の発電及び認識装置の他の実施形態を示したもので、パイプをケースカバーに取り付けた斜視図である。 本発明の実施形態における自転車の発電及び認識装置の他の実施形態を示したもので、兆番の支点を利用して発電マグネットを移動させる場合の図である。 発電マグネットを別のマグネットを利用して間接的に移動させる場合の図である。 発電マグネットと別のマグネットを連結して間接的に移動させる場合の図である。

請求項１〜５記載の本発明に係る発電方法と自転車の発電及び認識装置の好適な実施形態を、以下図面に従って説明する。

図１は本発明による発電方法と発電及び認識装置を示したもので、移動部である自転車車輪６の２本のスポーク４に吸引マグネット１６を有する吸引マグネット組立体８を固定し、一方でフレーム３に保持バンド接続板２２を有する２つの保持バンド１９を取り付け、保持バンド接続板２２の片側に、固定部である発電マグネット２８を有する発電マグネット組立体１０を取り付け、発電マグネット２８の位置が吸引マグネット１６の回転の最も近い軌道上に成るように保持バンド１９により、発電マグネット組立体１０をフレーム３に固定して一組とする。

この時、吸引マグネット１６と発電マグネット２８の向き合う極性は互いに反発し合う極性にし、吸引マグネット１６の極性がＮ極の場合、発電マグネット２８の極性もＮ極とする。又発電マグネット組立体の固定する位置は相手側となる吸引マグネット１６との間隔が最良の状態になるようにして固定する。

図２（Ａ）はスポーク４に取り付けた吸引マグネット組立体８の正面図であり、（Ｂ）はＡ−Ａ部分の断面図である。
この吸引マグネット組立体８は図２（Ｂ）に示すように、吸引マグネット１６を皿ネジ１５とナット５１等で取り付けた吸引マグネット保持板１１と吸引マグネット保持板１４とスペーサー１３及び保持管１２及び吸引金具９等で形成され、２本のスポーク４を挟んでスペーサー１３を中央に入れ２つの穴に皿ネジ１５を挿入しナット５１等で固定される。

スペーサー１３の厚みは２本のスポーク４の厚みと同等、又はそれより薄くし、しっかりネジ１５で固定されるようにする。
吸引マグネット１６の表面上部に吸引金具９を磁気により磁化して吸着させ、この吸引金具９が位置ズレしないように外側に保持管１２を取り付ける。この保持管１２の内部に接着剤等を塗り吸引マグネット１６に接着し、表面高さを吸引マグネット１６より少し高くする。

これにより、万が一、車輪回転中に発電マグネット組立体１０の蓋３２や他の物体が吸引金具に当たり、吸引マグネット１６の吸引力より衝撃力が強い場合、吸引金具９が外れ、車輪の回転をロックするのを防ぐことが出来る。但し、吸引マグネット１６の磁力や発電マグネットの磁力が大きく、２つの距離間を大きく開けることが出来る場合や、低速でしか利用しない場合等、この吸引金具や保持管を使用しなくても良く、吸引マグネットと吸引金具を入れ替えて、逆にしても良い。

発電マグネット組立体１０の内部を図３（Ａ）に示し、そのＢ−Ｂ部分の断面図を図５に示す。
図３（Ａ）に示すように、ケース２４に大穴３９をあけ、その大穴の外輪にコイル３３のボビン１７を接着剤等で接続し、ケース２４に固定する。コイル３３より出た線は、電線２１により、ブリッジダイオード４９、抵抗５０を経て発光ダイオード２へ接続される。
コイル３３の内部に発電マグネット２８を挿入したパイプ２３を挿入し、パイプ２３の内部を発電マグネット２８が自由に移動できるようにする。

このコイル３３は図４に示すようにボビン１７にポリエステル樹脂等で被われた銅線又はエナメル線等を巻いて形成し、そのコイル３３の内部にパイプ２３を挿入する。このパイプ２３の片側にパイプガイド２９を設け、このパイプガイド２９と片側のボビン１７を接着剤等で組み付け固定する。

図３（Ａ）ではパイプガイド２９には穴が開いており、パイプの外輪と接続されているが、穴を開けずパイプと接続させても良い。又、パイプ２３とボビン１７との接続をパイプガイド２９を利用して行なっているが、パイプガイド２９を利用せずにボビン１７の内部とパイプ２３の外側に接着剤等を塗り接続しても良い。

更に、パイプガイド２９とボビン１７を接着剤等で固定せず、パイプガイド２９がボビン１７に当たるまでパイプを挿入し、パイプの片側より蓋３２を取り付けて、この蓋とパイプガイドでコイルのボビンをしっかり挟み、パイプが動かないように固定し、パイプの交換等行なえるようにしても良い。又、ここで使用するパイプの先端部分を予め発電マグネットが飛び出さないよう閉じておき、蓋３２を利用しなくても良い。

このコイル３３部分の詳細を図４に示し、発電マグネット２８と接続部材２７を接着剤等で連結し、更にクッション３０を取り付ける。このクッションの素材は衝撃や音を吸収できるスポンジやスプリング、エアークッション等のもので形成しても良く、発電マグネット２８が移動してケースカバー２５にぶつかった時の衝撃を吸収し、又、衝撃音を小さくする為等に取り付けられており、動作上必要ない場合は取り付けなくても良い。

更に接続部材２７は発電マグネット２８がパイプ内部をスムーズに移動できるようにする為のガイド的なものであり、クッション３０同様非磁性体の物を使用し、これらの周りに動きを良くする潤滑剤等と塗布しても良く、又発電マグネットがパイプ内部をスムーズに移動できる場合、これらを取り付けなくても良い。
これによりパイプ内には発電マグネット２８のみを使用し、動作させることもでき、又、ボビンレスコイルを利用して、直接パイプに取り付けても良く、それにより軽量化と簡略化がはかれる。

図５は図３のＢ−Ｂ部分の断面図であり、ケースには大穴３９が開けられ、この大穴３９の外輪の内側に接着剤等でボビン１７を取り付け固定し、パイプガイド２９を有するパイプ２３をボビン内に挿入し、ボビン１７の片側に接着剤等を利用し、パイプガイド２９とでパイプを固定する。パイプ内部には発電マグネット２８が挿入されており、パイプ内部を自由に移動でき、パイプの片側を蓋３２で覆いふさぐ。

蓋の内部にはクッション３４を取り付け、前記同様発電マグネットの衝撃を吸収し、又衝撃音を小さくする為等に取り付けられており、動作上必要ない場合は取り付けなくても良い。この蓋３２はパイプ２３との密着性を良くし、簡単に外れないようにゴム系の材質等で形成することが望ましく、蓋３２の先端部分に接着剤等を塗り、ボビン１７に貼り付け固定しても良く、又、図９のようにパイプ２３と蓋３２をネジ加工して、クッション３４の交換や発電マグネット２８に付着した異物の取り出し等行うことが出来るようにしても良い。

図３（Ａ）では、発光ダイオード２は自転車の後方に向け点灯するようにケース２４の側面に取り付けられているが、自転車の側面を点灯するように、ケース２４やケースカバー２５に横向きに穴をあけて取り付けても良い。この場合、ケースカバーに取り付けた発光ダイオード２への接続は電線２１を長くするか、或はコネクター等のオス、メスを利用し接続する必要がある。（図示せず）

ケース２４とケースカバー２５の外周は共に凹凸になっており、かん合等の嵌めあわせにより強く連結されるが、接着剤等で双方をはり合わせて固定してもよい。又、ケース２４の下部には穴３７があけられており、外部より水などがケース内に流れ込んだ場合この穴より排出される。

図３（Ｂ）に示すように、ケースカバー２５にはネジ２０により吸引板７が取り付けられており、ストッパー１８により矢印３６よりの回転移動を止めている。吸引板７は鉄等の磁性体で作られ、発電マグネット２８との吸引により、発電マグネット２８の移動を止めることができる。これにより、昼間等発光ダイオード２を点灯させたくない時、吸引板７をストッパー１８位置まで移動させ、又点灯させたいときは矢印３６の反対側へ回転し、保持バンド接続板２２まで移動させる。

ケースカバー２５には保持バンド接続板２２を固定する為のネジ穴３８が設けられているが、ケースカバー内面にネジ加工されたアルミ板等を接着剤等で貼り付け、保持バンド接続板２２との締め付けを強くしても良い。又、図１では発電マグネット組立体１０を長さの違う保持バンド接続板２２を２個と保持バンド１９によりケース２４の角度を変化させ、ネジ２０によりフレーム３へ固定しているが、フレームとの固定がしっかりしている場合、１個で固定しても良く、保持バンド接続板２２を利用しないで保持バンドと発電マグネット組立体を直接接続しても良い。

図３（Ｂ）では、保持バンド接続板２２の途中を、折り曲げて傾斜を作り、ケースを傾けて、発電マグネット等の重さを利用して、スポーク側への戻りをよりスムーズにしているが、戻りが良い場合は、折り曲げを無くしてこの傾斜を省いても良い。又、保持バンド接続板の形状を変え、図１に示すフレーム３と横フレーム６８を利用し、保持バンド１９で発電マグネット組立体１０を取り付けても良い。

ネジ２０やストッパー１８、ケース２４、パイプ２３、ボビン１７、パイプガイド２９、蓋３２、クッション３４、接続部材２７等の材質はできる限り、アルミやガラス、プラスチック等の発電マグネット２８の移動に影響を与えない非磁性体の物を用いる。パイプ２３の内部とそこを移動する発電マグネットと、パイプとコイル間の隙間は出来る限り小さくし、発電マグネット２８がコイル３３内を移動することによって発電する効率を高めるようにする。

本案による吸引マグネット１６と発電マグネット２８はネオジウム磁石を用い、その磁力は非常に強い為、通常走行中に於いて使用する場合、２つの間隔を１０〜２０ミリ程度まで離すことが出来、車輪の回転むらで生ずる吸引マグネット１６の接近に伴う接触等を回避し、自転車走行での安全な発電を行なうことができる。

図４では、パイプ２３の内部に挿入する発電マグネットの形状は円筒形であるが、パイプ２３やボビン１７等の形状を多角や他の形状等にし、挿入する発電マグネットと接続部材等を多角や他の形状にしてもよい。

吸引マグネット１６の磁力と発電マグネット２８の反発しあう磁力は、吸引マグネット１６の接近時、発電マグネット２８と接続部材２７が瞬時にパイプ２３内部を移動して、クッション３０がケースカバー２５まで移動できる強度にする。図４の接続部材２７と発電マグネット２８の接続方法は互いにネジ加工、或は接着剤等で接続し、更に収縮チューブ等の保護カバーでクッション３０と一緒に被い連結しても良い。

図１で移動部の吸引マグネット組立体８はスポーク４に１個取り付いているが、複数個にしても良く、又進行方向に対し、左側に本発明品を取り付けているが、保持バンド１９やケース内のコイル、発光ダイオード等の取り付け位置を変え、右側に取り付けても良い。

通常、固定部の発電マグネット２８はパイプ２３内の自由な位置にあるが、図１に示すように、自転車の車輪６が回転すると、スポーク４に固定された移動部の吸引マグネット組立体８の吸引マグネット１６が発電マグネット２８を有する発電マグネット組立体１０に近づき、吸引マグネット１６の磁力と発電マグネット２８の磁力が互いに反発し始める。

吸引マグネット組立体８の最接近に対し、パイプ２３内を発電マグネット２８が瞬時に移動し、図５のパイプ上部より下部へ移動しケースカバー２５の内側にクッション３０が当って移動が停止する。この時コイル３３には電流が流れ、終端の発光ダイオード２を点灯する。

通常の自転車に於いては、スポーク４は磁性体物質で形成されている為、車輪が回転して更に吸引マグネット１６が離れていくと、スポーク４と発電マグネット２８の吸引力や走行中の振動、クッションの反発、或は低速走行時に於いて吸引マグネットが遠ざかる時に発生する両マグネット間の吸引力等により、発電マグネット２８はスポーク４側へ移動する。

これにより、今度はコイル３３の下端から上端まで発電マグネット２８が移動し、コイル３３には逆向きの電流が流れ、ブリッジダイオード４９の整流により、終端の発光ダイオード２を再点灯する。発電マグネット２８は車輪６が回転している間、スポーク４付近にあり、次の吸引マグネットの接近で再度ケースカバー２５側に移動して発電し、これを繰り返す。

本発明では発電マグネット２８が吸引マグネット１６により、パイプ内を左右に正確に移動できる為、発電マグネット２８とコイル３３の移動開始位置、移動時の軌道が常に同じ状態になり、発電マグネット２８とコイル３３の間隔を狭くすることで発電効率を高めて、安定した電力を発生することができる。

図６のように、ケース２４の側面にコンセント４２を取り付け、コンセントを発光ダイオード２と並列に電線２１により接続すると、コンセント４２より電力を取り出すことが出来る為、このコンセント４２にプラグ等を差込みプラグより電線をつなげて長くし、先端に別の発光ダイオード２を接続すると、発光ダイオード２をサドル１後方、フレーム３、フェンダー５の後端等へ粘着材やクリップ等を利用して取り付けて、その部分を点灯させることが出来る。

又、図３（Ｂ）の保持バンド１９の大きさや形を変え、他のフレーム等に取付けても良く、同様に吸引マグネット組立体と発電マグネット組立体の取り付け位置を逆にして、吸引マグネット組立体をフレーム側へ取り付け、発電マグネット組立体をスポーク側へ取り付けて発光させても良い。又、吸引マグネット組立体をスポークではなく、図１に示すような回転移動するペダルフレーム７０に取り付けてその軌道上にある横フレーム６８に発電マグネット組立体を取り付けても良い。

これにより、夜間に自転車の側面や後方より発光ダイオード２の点滅を確認でき、安全性が確保できる。実施例では吸引マグネット組立体８は車輪に１個だけ付いているが、車輪の中心から同じ軌道上で角度の異なる場所へ複数個取り付けることも可能で、１回転に複数回点滅させることができる。

コイル３３から発生する電力は図１０に示す回路のように接続され、ケース２４内に存在するブリッジダイオード４９へ流れてその後抵抗５０を経て発光ダイオード２へ出力される。コイル３３に発生する電力は、主に発電マグネット２８の磁力の強さと、通過するスピード、及びコイル３３の巻き線数等によるが、発電マグネット２８の磁力の強さと、コイル３３の巻き線数は通常回転で発光ダイオード２を点灯させることができる値を決めれば良い為、抵抗５０を省いても良く、又発光ダイオード２を複数個取り付けてもよい。

近年の自転車は形状や材質、用途等が様々である為、図６、図７のようにコンセント４２やＬ金具４３や圧縮バネ３１等を利用し、発電マグネット組立体１０の形状や構造を変えて、それらの自転車に対応して発電できるようにした実施例を図面に従って説明する。

図６は図３のパイプ２３を長くし内部に圧縮バネ３１を挿入したもので、Ａ−Ａ部分の断面図を図７に示す。長くしたパイプ４１の内部にある接続部材２６の内部へ圧縮バネ３１を挿入し接着剤等で接続部材２６と連結する。接続部材は同様に発電マグネット２８と更に他の接続部材２７に接着剤等で連結され、パイプ４１内部を自由に移動できるようにする。又、ケースカバー２５にもケース２４と同等の位置に同様の大きさの大穴３９をあけておき、コイル３３のボビン１７と大穴３９の外輪内側に、接着剤等でボビン１７を取り付けてコイル３３をケースへ固定する。

図７に示すように蓋３２にクッション３４を取り付け、接続部材２７や圧縮バネ３１の衝突を和らげ、衝撃音を小さくするようにしてあるが、蓋自体が吸収できる素材の場合等クッション３４を使用しなくても良い。スポーク４側のパイプ４１の外側に接着剤等を塗り、更にクッション３４を有する蓋３２の内側にパイプ４１を挿入し、パイプ４１と蓋３２を接着させて固定する。

このパイプ４１の反対側よりケース２４の大穴３９の外輪に固定されているコイル３３にパイプ４１を挿入し、蓋３２の先端がコイル３３のボビン１７に当たるまで挿入する。
更にパイプの反対側の外側にパイプカラー４０を挿入し、クッション３４を有する蓋３２をパイプカラー４０がボビン１７に接触するまで続けて挿入し、コイル３３内でパイプが移動しないようにしっかり固定する。

蓋３２の材質はパイプ４１に密着できるゴム系統の物を利用し、パイプカラー４０、パイプ４１、蓋３２、クッション３４等はできる限り発電マグネット２８の移動に影響を与えない非磁性体の物を使用する。これにより、パイプ４１と発電マグネット２８の移動時の摩擦によりパイプ内部がすり減った場合等、ケースカバー側の蓋３２とパイプカラー４０を取り外し、パイプ４１の交換を行なうことができる。

図６では吸引板７の位置を図３の場所より移動し、ネジ２０等により吸引板７が可動できるようにしており、パイプカラー４０又は蓋３２の側面に当たるようになる。これにより、実施例１同様パイプ４１内部の発電マグネット２８の移動を停止でき、昼間等点灯を避けたいときに利用できる。パイプカラー４０は、発電マグネットの移動距離と圧縮バネの長さ等、様々な条件によりその長さや有無が決まり、パイプ４１が短くなった場合等は使用しなくても良い。

動作は上記実施例１と殆ど同様で一部の構造や動作内容の詳細等は省くが、自転車の車輪６が回転すると、スポーク４に固定された吸引マグネット組立体８の吸引マグネット１６が発電マグネット２８を有する発電マグネット組立体１０に近づき、吸引マグネット１６の磁力と発電マグネット２８の磁力が互いに反発し始め、吸引マグネット組立体８の最接近に対し、パイプ４１内を発電マグネット２８が瞬時に移動し、図７のコイル３３上部より下部へ移動し、圧縮バネ３１が蓋３２のクッション３４に当り、更に圧縮バネ３１が収縮した状態で移動が停止する。

この時コイル３３には電流が流れ、終端の発光ダイオード２を点灯する。更に車輪が回転して吸引マグネット１６が離れ、磁力の反発力が弱まると、圧縮バネ３１の反発力により接続部材２６に連結された発電マグネット２８は元の位置のスポーク４側へ移動する。
この動作は自転車が低速で走行中でも瞬時に行なわれ、これにより、今度はコイル３３の下端から上端まで発電マグネット２８が移動し、コイル３３には逆向きの電流が流れ、ブリッジダイオード４９の整流により、終端の発光ダイオード２を再点灯する。

通常、発電マグネット２８は車輪６が回転、又は停止している間、圧縮バネ等の影響によりコイル３３に対しスポーク４付近にあり、次の吸引マグネットの接近で再度コイル内部に移動して発電し、これを繰り返す。

実施例１で説明したように、通常の自転車に於いては、スポーク４は磁性体物質で形成されている為、自転車走行中はスポーク４と発電マグネット２８との吸引力や低速走行中における振動や吸引マグネットが遠ざかる時に発生する両マグネット間の吸引力等により、発電マグネット２８は移動してスポーク側にあるが、スポークが非磁性体物質の場合や発電マグネットとスポークとの磁力の吸引力が弱い場合、高速回転等の場合、動作が不安定で終端の発光ダイオードを確実に点灯することが難しくなる。

しかし、圧縮バネ３１を取り付けることにより常に発電マグネットの位置をスポーク側へ移動させることが出来、確実に点灯することができる。図７では圧縮バネ３１を接続部材２６内部に挿入しているが、圧縮バネの径を大きくし、フリーな状態で接続部材２６と接しても良く、又、蓋３２のクッション３４を取り除き、蓋３２にネジ等で圧縮バネを直接固定しても良い。

又圧縮バネを利用する代わりに、伸縮するクッションやゴム、板バネ等発電マグネットを反発させ、移動できる物を利用しても良く、発電マグネットに反発力を与える極性のマグネットを蓋に取り付け、発電マグネットを反発させて、スポーク側へ移動させても良い。

図７に於いて、クッション３４と圧縮バネ３１の間があいているが、圧縮バネの反発力と、発電マグネットと吸引マグネットの磁力の反発力とクッション３４のバランスが取れ、発電マグネットがコイルの上下端を移動できる場合、あけなくても良く、更に、図９に示すように圧縮バネ側の蓋３２とパイプ４１をネジ加工し、バネの伸縮強度を調整できるようにしても良い。但しこの場合、パイプカラー４０は取り外し、実施例１のようにパイプガイド２９をパイプ４１に接着させる必要がある。

図７の接続部材２７と発電マグネット２８と接続部材２６の接続方法は互いにネジ加工、或は接着剤等で接続し、更に収縮チューブ等の保護カバーで被い連結しても良く、発電マグネット２８がパイプ内をスムーズに移動できる場合等、各接続部材は使用しなくても良い。

実施例１同様、本発明では発電マグネット２８が吸引マグネット１６により、パイプ内を左右に正確に移動できる為、発電マグネット２８とコイル３３の移動開始位置、移動時の軌道が常に同じ状態になり、発電マグネット２８とコイル３３の間隔を狭くすることで発電効率を高めて、安定した電力を発生することができる。

図７の場合で圧縮バネ３１の長さやパイプ４１の長さを変化し、更に発電マグネット２８や吸引マグネット１６の磁力を大きくし相互の反発力を高め調整した場合、発電マグネット２８の移動距離は大きくなり、コイル３３の上端から発電マグネット２８がコイル３３の下端に到達した時１回目の発電が行なわれ、その出力はブリッジダイオード４９へ出力される。

更に移動を続け、発電マグネット２８全体がコイル３３の下端を通り過ぎると今度は逆向きの電流がコイルに流れる。続いて、圧縮バネの反発により発電マグネットがコイルの下端より上端を通りぬけると再度同様の発電が行なわれ、共にブリッジダイオードで整流され発光ダイオード２を１往復で４回点灯させることができる。

図６、図７において、発電マグネット２８と吸引マグネット１６の磁力を大きくし、発電マグネット２８が吸引マグネット１６以外のスポーク４等他の磁性体の影響を受けない距離を取った場合、圧縮バネ３１の代わりに伸縮性の引っ張りバネやゴム等を利用して同様の動作を行なってもよい。この場合、引っ張りバネをケースカバー側の蓋３２に固定し、引っ張りバネの反対側を接続部材２６又は直接発電マグネットと連結し、吸引マグネットの向き合う極性は発電マグネットの極性と異極にし、互いに吸引しあうようにする。

これにより車輪が回転し、吸引マグネットが近づくと発電マグネットは吸引され、図７のコイルの下端から上端へ移動しコイルに電流が流れ、発光ダイオードを点灯する。更に車輪が回転し吸引マグネットが離れ磁力が弱まると、引っ張りバネの引張りにより、今度はコイルの上端より下端へ発電マグネットが瞬時に移動し、再度コイルに逆向きの電流が流れ、ブリッジダイオードで整流され、発光ダイオードを再点灯することができる。（図示せず）

又、引っ張りバネの蓋３２への取り付けを図９のようにパイプと蓋をネジ加工した時の蓋４７へ取り付け、引っ張り強度を調整できるようにしても良く、引っ張りバネの代わりに伸縮性のゴム等、発電マグネットを引っ張り移動できる物を利用しても良い。（図示せず）

次に、その他の実施例について図面に従って説明する。
図６に示すように、ケースカバー２５の側面にＬ金具４３を取り付け、更に長穴４４にネジ２０を挿入しＬ型固定板４５と連結する。Ｌ型固定板４５は保持バンド接続板２２と連結され、更にその先の保持バンド１９に連結される。

これにより、吸引マグネット組立体８の吸引金具９と発電マグネット組立体１０の蓋３２との間隔をＬ金具４３の長穴４４の位置を調整し、又保持バンド１９の角度や取り付け位置や大きさ、形状を変えて移動させる事で、様々な形態の自転車に取り付けて最適な距離で動作させることができる。

又、Ｌ金具４３とＬ型固定板４５を利用する代わりに、ケースカバーと保持バンド接続板とネジとの間、又はケースカバーとＬ金具の間にスペーサー等を入れ蓋３２と吸引金具９との間隔を調整できるようにしても良い。

本発明の発電電力は２０ｍＡ、１３，０００ｍｃｄの発光ダイオード数個を瞬間発光させることができる為、図６のケース２４の側面にコンセント４２を取り付け、このコンセントを発光ダイオードと並列に電線で接続すると、コンセント４２より電力を取り出すことができる。

それにより、コンセントにプラグを差込み、プラグよりの線を他の発行ダイオードへ接続し、その発光ダイオードにクリップ等を取り付けておくと、サドル１後方、フレーム３、フェンダー５の後端等へ取り付けることが出来き、その部分を点灯することができる。

図８（Ａ）は、実施例１の図２（Ａ）の吸引マグネット保持板１１を大きくし、吸引マグネット１６とそれに付随する部品を追加し、２組装着させたもので、それぞれの極性を反対にし、できる限り双方の距離をあけるようにしてある。

車輪の回転方向に対し、最初の吸引マグネット１６の極性を発電マグネット２８と反発しあう極性にし、次の吸引マグネット１６の極性を発電マグネット２８と吸引しあうようにする。これにより、発電マグネット組立体１０の形状を実施例１の場合と同様の形状でこの吸引マグネット組立体を使用し、車輪が回転すると、最初の発電マグネットの発電状況は実施例１で説明した動作で発電し、発光ダイオード２を点灯する。

更に車輪が回転し次の吸引マグネットが近づくと、発電マグネット２８は吸引され瞬時にスポーク側へ移動する。これにより実施例２の圧縮バネを利用しないでも発電マグネット２８を移動させることができ、又車輪の高速回転の場合も２つの吸引マグネットの距離を離すと更に確実に移動させることができる為、スポークが非磁性体の物にも対応できるようになる。

尚、吸引マグネット保持板１１に取り付ける吸引マグネット１６の極性の順序はどちらでもよく、又実施例１の吸引マグネット組立体８を２組各々別のスポーク４へ取り付け、それぞれの吸引マグネット１６の極性を逆にして動作させても良い。

図８（Ｂ）は吸引マグネット保持板１１の形状を縦長にしたもので、これにより吸引マグネットの位置をスポーク４のクロス部分に対し上下に移動でき、自転車によりこのクロス部分の位置が違う自転車に対し、発電マグネットの取り付け位置を大きく変化でき、様々な形状の車輪に対応できるようになる。

又、図８（Ｃ）は（Ｂ）を横にし、吸引マグネットの取り付け位置をスポーク４のクロス部分に対し移動したもので、（Ｂ）同様自転車によりこのクロス部分の位置が違う自転車に対し、発電マグネットの取り付け位置を大きく変化でき、様々な形状の車輪に対応できるようになる。

図２と図８では吸引マグネットは吸引マグネット保持板１１側に取り付けられているが、スポークとフレームが十分離れており、車輪の回転や安全性に支障がない自転車等の場合は、吸引マグネット保持板１４と吸引マグネット保持板１１の形状を逆にして、吸引マグネット１６を吸引マグネット保持板１４側に取り付けても良い。

図９は、実施例２の図７のパイプ４１のスポーク側の側面に切れ込み４６を入れたものである。
この切れ込みは、レーザーやカッターを利用しパイプの肉厚の半分近くまで入れ、車輪が回転し、スポーク４や吸引マグネット１６等に付着した物体が矢印４８方向より当たり、外部から力が加わった際この部分より折れるようになる。これにより発電マグネット組立体１０とスポーク４等の間で車輪がロックし急停止するのを避けることができ、より安全性を高めることができる。

図９で切れ込み４６は、コイルの内部で行なわれているが、よりスポーク側へ移動しても良く、又この切れ込み部分より切断し、パイプを２分割してその部分を接着力の弱い材料で接着し、この部分に外部より衝撃が加わった際折れるようにしても良い。又、このパイプの材料をガラス等、過度の衝撃が加わった際、破損するような物で作成しても良い。

図９は、実施例２の図７のパイプ４１をネジ加工し、相手側の蓋４７の材質もネジ加工できるアルミ又はプラスチック系等に変え、同様にネジ加工し圧縮バネ３１の移動距離を調整できるようにしたものであり、パイプカラー４０を取り外し、更に実施例１で使用したパイプガイド２９をパイプ４１の外側に取り付け、接続固定したものである。

実施例１同様コイル３３をケース２４の大穴３９の外輪内側に接着剤等で貼り付け固定し、そのコイル３３内にパイプ４１をパイプガイド２９が当たるまで挿入する。パイプ４１の先端より蓋３２を被せ、蓋の先端がボビン１７に当たりパイプがコイル内を移動しないようにする。

これにより実施例２同様パイプ４１と発電マグネット２８の移動時に起こる摩擦によりパイプ内部がすり減った場合等、蓋３２を取り外し、ケースカバー２５方向よりパイプ４１を抜き取り、パイプ４１の交換を行なうことができ、又ネジ加工した反対側の蓋４７を回すと圧縮バネ３１の移動距離を調整できる。

尚、この場合実施例１同様パイプ４１とボビン１７の接続を、パイプガイド２９を使用しないで直接パイプとボビンを接着剤等で接続して固定し、ネジ加工だけ施行してパイプの交換は行なえないようにしても良い。

次にパイプ部分をコイルと分離し、パイプの位置や角度の調整、交換等が行なえるようにした実施例について図面に従って説明する。
図１１は、図６のパイプ内部の部品はそのままで、外側のパイプカラー４０を取り去り、両端に蓋３２を取り付けたパイプ４１をコイル３３と分離し、そのパイプをサドル５２で押さえ、そのサドルをパイプ保持板５３にネジ２０で固定して、更にケースカバー２５に取り付けた斜視図である。

パイプ４１と蓋３２はサドル５２によりネジ２０で固定されるので、このネジを緩めるとパイプを移動でき、又角度を変化させることができ、更にパイプを交換できるようになる。

これにより、発電マグネット２８とコイル３３の位置関係を変化させることができ、又角度を下方向きに変えることにより、吸引マグネットが遠ざかった場合、発電マグネットや接続部材２７の重さによって、発電マグネットはスポーク側へ移動し、発電マグネットは元の位置へ移動しやすくなり、圧縮バネ３１の大きさや長さを小さくすることが可能となり、又低速走行だけの場合、圧縮バネを省くこともできるようになる。

更に、発電マグネットの移動に伴う摩擦により、パイプ内部の損傷があった場合等、パイプを簡単に交換できるようになる。

次にパイプを削除して、コイル内を発電マグネット２８が移動できるようにした実施例について図面に従って説明する。
図１２は実施例１の図３（Ａ）の斜視図の発電マグネット組立体１０を左側面より見た図であり、図３（Ａ）のコイル３３よりパイプ２３や蓋３２等を削除した図である。
図のように発電マグネット２８は、ネジや接着剤等でマグネット保持板５７に固定され、マグネット保持板の片側は兆番５４により、ケース２４にネジ等で固定される。

発電マグネット２８の極性に反発する極性の反発マグネット５５をケースカバーに固定し、この磁力は移動部の吸引マグネット１６が最接近時、固定部の発電マグネットをコイル内に移動させ、更に吸引マグネットが離れた際、発電マグネットを反発させて元のスポーク側の位置へ瞬時に移動できるような大きさにしておく。

又、発電マグネットの移動幅を調整する為の停止板５６をケースに固定しておき、この停止板は移動幅が調整できるような構造にし、更にマグネット保持板と停止板とケース間にクッション等を取り付け、衝撃を吸収できる構造にしておく。
これにより、移動部の吸引マグネット１６が矢印５８方向より近づくと、その反発力により、固定部の発電マグネットはコイル内部へ移動し、コイルに電流が流れ、発光ダイオードを点灯する。

更に車輪が回転し吸引マグネットが離れ反発力が弱まると、今度は発電マグネットと反発マグネットの反発力により発電マグネットが瞬時にコイル内を通って元の位置へ移動し、再度コイルに逆向きの電流が流れ、ブリッジダイオードで整流され、発光ダイオードを再点灯することができる。

図１２では発電マグネットの復帰に反発マグネットを利用しているが、実施例２同様ケースカバーに穴を開け、圧縮バネ３１を取り付けられる構造にして、圧縮バネの反発を利用して発電マグネットを元の位置へ移動させても良い。

又、図１２では兆番５４の支点を利用して発電マグネットを移動させているが、マグネット保持板５７の下方を加工して中心軸を設け、この中心軸をフレーム３等のケースとは別の場所へ移動して取り付けて、この中心軸を支点としてマグネット保持板を円弧状に移動させて発電マグネットを移動させても良い。

次に固定部の発電マグネット２８と移動部の吸引マグネット１６間に反発マグネット６１を設け、反発マグネットの移動により、間接的に発電マグネットを移動させた動作について、図面に従って説明する。
上記実施例１〜８までの発電方法では移動部のマグネットの接近により直接固定部のマグネットを反発、又は吸引して移動させていたが、図１３に示すように、移動部の吸引マグネット１６の接近により回転軸５９を支点として反発マグネット６１を反発して移動させ、それと連結し離れた場所にある固定部の発電マグネット２８を移動させるようにしたものである。

反発マグネット６１をマグネット保持板６６に取り付け、このマグネット保持板の下端に回転軸５９を設け、この回転軸を中心にマグネット保持板が円弧状に回転移動できる構造にしておく。
マグネット保持板の上端にワイヤー６３を接続しプーリー６２を介して発電マグネット２８へ接続させる。又この発電マグネットの他方端に引っ張りバネ６４を接続し、コイル３３内を通って引っ張りバネを固定台６５に固定する。

動作は、移動部の吸引マグネット１６が近づくと、反発マグネットは両マグネットの反発力により矢印６０方向へ遠ざかり、ワイヤーを引っ張ってコイル内にある発電マグネットが移動し引っ張りバネを引っ張る。この動作は吸引マグネットの移動速度にもよるが、通常瞬時に行なわれコイルに電流が流れ、発光ダイオードを点灯する。

更に吸引マグネットが離れ反発力が弱まると、今度は引っ張りバネの引力により発電マグネットが瞬時にコイル内を通って元の位置へ移動し、再度コイルに逆向きの電流が流れ、ブリッジダイオードで整流され、発光ダイオードを再点灯することができる。

本案によると、吸引マグネットと発電マグネットを離すことが可能となる為、発電装置と発光装置を移動部のマグネットより離れた場所に設置することが可能となり、移動部のマグネットが存在する別の場所で発電、発光させることができるようになる。

図１４は、図１３の回転軸５９とプーリー６２、マグネット保持板６６、ワイヤー６３の代わりに連結棒６７を利用したもので、反発マグネット６１と発電マグネット２８を連結棒６７で連結し、発電マグネットの他の端を引っ張りバネ６４に繋ぎ、固定台６５へ取り付けている。

移動部の吸引マグネット１６の極性を、固定部の反発マグネット６１と吸引する極性にしておき、吸引マグネット１６が近づくと反発マグネットは吸引され、それと連結された発電マグネットを移動させて引っ張りバネを引っ張り、発電マグネットはコイル内を移動する。

この動作は吸引マグネットの移動速度にもよるが、通常瞬時に行なわれコイルに電流が流れ、発光ダイオードを点灯する。
更に吸引マグネットが離れ吸引力が弱まると、今度は引っ張りバネの引力により発電マグネットが瞬時にコイル内を通って元の位置へ移動し、再度コイルに逆向きの電流が流れ、ブリッジダイオードで整流され、発光ダイオードを再点灯することができる。

本案によると、前記と同様に吸引マグネットと発電マグネットを離すことが可能となる為、発電装置と発光装置を移動部のマグネットより離れた場所に設置することが可能となり、移動部のマグネットが存在する別の場所で発電、発光させることができるようになる。

尚、図１４で、吸引マグネットの極性を反対にして、反発マグネットを反発させて発電マグネットを移動させても良い。但しこの場合、引っ張りバネの代わりに圧縮バネを利用し、発電マグネットを元の位置へ移動できる構造にする。

１ サドル
２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
３ フレーム
４ スポーク
５ フェンダー
６ 車輪
７ 吸引板
８ 吸引マグネット組立体
９ 吸引金具
１０ 発電マグネット組立体
１１ 吸引マグネット保持板
１２ 保持管
１３ スペーサー
１４ 吸引マグネット保持板
１５ 皿ネジ
１６ 吸引マグネット
１７ ボビン
１８ ストッパー
１９ 保持バンド
２０ ネジ
２１ 電線
２２ 保持バンド接続板
２３ パイプ
２４ ケース
２５ ケースカバー
２６ 接続部材
２７ 接続部材
２８ 発電マグネット
２９ パイプガイド
３０ クッション
３１ 圧縮バネ
３２ 蓋
３３ コイル
３４ クッション
３５ 銅線
３６ 矢印
３７ 穴
３８ ネジ穴
３９ 大穴
４０ パイプカラー
４１ パイプ
４２ コンセント
４３ Ｌ金具
４４ 長穴
４５ Ｌ型固定板
４６ 切れ込み
４７ 蓋
４８ 矢印
４９ ブリッジダイオード
５０ 抵抗
５１ ナット
５２ サドル
５３ パイプ保持板
５４ 兆番
５５ 反発マグネット
５６ 停止板
５７ マグネット保持板
５８ 矢印
５９ 回転軸
６０ 矢印
６１ 反発マグネット
６２ プーリー
６３ ワイヤー
６４ 引っ張りバネ
６５ 固定台
６６ マグネット保持板
６７ 連結棒
６８ 横フレーム
６９ ペダル
７０ ペダルフレーム

Claims (5)

1. 移動部と固定部に一対の発電装置と発光装置を取り付け、それを装着した物体の存在を表示する認識装置において、コイルに誘導電流を発生させるマグネットがコイル内を移動できるようにしてコイルを固定部に固定し、移動部のマグネットを移動して近づけることにより、固定部のマグネットに反発又は吸引する磁力を加え、両マグネットの接近時に固定部のマグネットがコイル内を瞬時に移動し、その瞬時の移動速度によりコイルに流れる高い電気エネルギーを取得する発電方法。
2. 請求項１記載の発電及び認識装置において、移動部に設けたマグネットが移動して遠ざかり両マグネットの磁界が弱まることで、固定部のマグネットに接する伸縮性のバネやゴム等の伸縮力、或は固定部のマグネットに反発を与える板バネやマグネット、クッション等の反発力により、再度固定部のマグネットが瞬時にコイル内を通って元の位置へ移動し、繰り返し動作する移動部の動きが低速でも固定部のマグネットの瞬時の移動速度により、その瞬間流れるコイルからの高い電気エネルギーを取得する発電方法。
3. 請求項１又は２記載の発電及び認識装置において、これら装置を自転車に装着し、固定部の発電装置に磁性体の板を設け、それを移動可能にすることで、固定部にあるマグネットに近づけて、そのマグネットと板の磁力により固定部のマグネットを吸引させて移動を停止し、又、板を遠ざけてマグネットとの磁力による吸引を開放し、コイル内での移動を可能にすることで、点灯のオン、オフをできるようにした事を特徴とした自転車の発電及び認識装置。
4. 請求項３記載の自転車の発電及び認識装置において、コイルを固定部の発電装置のケース側面に取り付けて固定し、コイル内部に入るパイプの両端に蓋を取り付けてパイプを固定し、又はパイプの外側にパイプガイドを取り付け、片側に蓋を取り付けて、パイプを蓋とパイプガイドによりコイルに固定することで、コイル内部に挿入したパイプを取り外しできるようにした事を特徴とした自転車の発電及び認識装置。
5. 請求項３〜４記載の自転車の発電及び認識装置において、回転部側に固定部と反発するマグネットを有する吸引マグネット組立体を取り付け、一方でパイプ内部に回転部のマグネットと反発するマグネットを有し、そのパイプを内部に挿入したコイルと、コイルの出力を整流するブリッジダイオードとそれより出力される電流で点灯する発光ダイオードをケース内に収めた発電マグネット組立体を板で連結し、その板をバンドによりフレームに固定し、パイプ内のマグネットと回転部のマグネットが近づいた瞬間、非接触でコイル内のマグネットを瞬時に反発移動させて瞬間的にコイルに高い誘導電流を発生させ、更なる回転により磁性体のスポーク等とパイプ内のマグネットが吸引してコイル内を移動して元の位置へ戻り、瞬間的にコイルに高い誘導電流を発生させ、パイプ内のマグネットとコイルの移動開始位置、移動時の軌道を常に同じ状態にし、発光ダイオードを点灯させるようにした事を特徴とした自転車の発電及び認識装置。
   

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