JP3167482U - 歩行エネルギーで作動する発電装置と充電式互換蓄電池と照明灯を有した履物 - Google Patents

Abstract

【課題】履物で、人間の歩行エネルギーによって効率よく電力を発生し、発生した電力を充電式互換蓄電池に充電し、履物につけた照明灯や、他の電気機器の電源として活用できる履物を提供する。【解決手段】履物そのものにすべての装置を装着して、歩行エネルギーを、磁気発電機を回転駆動するエネルギーに変換する簡単で安価な歩行発電装置で、効率よく電力を生むと共に、発電した電力を充電式互換蓄電池に蓄えて、装着した照明灯を点灯したり、他の携帯用機器等の電源にも使えるようにした。【選択図】図３

Description

本発明は人間の歩行エネルギーによって電力を発生し、発生した電力を蓄電池に充電し、履物につけた照明灯や、他の電気機器の電源として活用できる履物に関するものである。

携帯用電気機器の電源の充電に不便を感じることが多いが、必要な電力は少量で済む時代になっている。そこで、歩行行動によって発電して充電式蓄電池に充電しておくことができ、かつ、履物の前後部分に照明灯をつけた履物を、安価に製造普及できる技術が望まれている。

歩行エネルギーによる発電装置の先行あるいは類似の技術としては、特許文献に示すように、様々なものがある。しかし、単純な機構で且つ安価で、実用化に至った技術は皆無に等しい。

先行技術に共通している問題は、人間の歩行行動に対する分析の末熟さである。正しい歩行行動は、「つま先で着地してから踵を下ろし、足全体で地面を蹴る行動」である。この分析によった、歩行行動のエネルギーを電気に変換する仕組みが考案されなかったことを発見した。この発見によって、最もシンプルな「歩行エネルギーを電気エネルギーに変換する簡単な仕組み」を発見・考案した。

履物に用意する発電装置の究極の有効活用方法は、発電した電気を「交換可能な充電式蓄電池に蓄電して、携帯用電気機器等の電源に使うことであり、同時に安全のために履物に装備する照明灯に使うと便利である」ことに気づいたものである。

特許文献１に示す技術は、歩行に伴う足の変位を流体の変形、圧力の変化として発電機を駆動するものである。流体容器の形状と素材に問題があり、実用化には、向いていないとされている。

特許文献２に示す技術は、圧電素子による「ピエゾ効果」を利用したものである。圧電素子の性能および使用する電気回路の複雑さ等から、いまだ実用化には至っていない。

特許文献３に示す技術は、本考案と類似しているが、根本的な差異は「履物の底板が歩行の都度折れ曲がる構造である」ことである。さらには、「底板の上下動を回転運動に変換する機構」が異なり、複雑である。

特許文献４に示す技術は、歩行行動の足踏みによる上下動の変位を直接回転運動に変換する機構で無理があって実用化は困難と思われる。

特許公開２００９−０４４９４５ 特許公開２００４−０９６９８０ 登録実用新案第３０６７２５０ 実用新案公開平６−２１３６３

考案が解決しようとする課題

小型で履物に装着できる、

充電式蓄電池は容易に共通化され得るから、電力配線の来ていない地域でも、住宅での節電にも使用でき、交換・脱着可能にすれば、携帯電話、ポータブルオーディオプレーヤー、カメラなどに使用でき、最も必要な時に充電切れになるという問題も解決できて、従来の電力の節電という世界的な課題の解決にもなる。

履物の安全性と便利性を増すために、履物の前と後に照明灯を設置して、スイッチで点灯したり、消灯したりできれば、安全で便利な履物となる。

課題を解決するための手段

歩行エネルギーで作動する実用的な発電装置として、歩行エネルギーを発電機の回転駆動エネルギーに転換する、部品点数の少ない簡単な回転駆動機構を考案して、通常の磁気発電機によって発電する。

発電した電力は、履物に装着した、充電式互換蓄電池に蓄えられる。

さらに、履物に装着した照明灯を、電力消費の少ないＬＥＤランプが選択され、必要に応じて点灯して、安全で便利な履物とする。

以上３つの手段を融合した、新しい履物を考案した。

新しく考案した履物の主要な部分である、考案した発電機の回転駆動機構は、足が地面を踏んで、踵を上げ下げすると、ヒール部分に装着された圧縮バネが伸縮し、圧縮バネの伸縮に連動する引っ張りバネの前後水平運動が起こり、一方向へ回る歯車のある自由回転の磁気発電装置の軸が高速回転する。

この考案の仕組み全体は、剛性材料でできた履物底の下部に設置される。

考案の効果

将来、携帯電話、ポータブルオーディオプレーヤー、カメラなどの携帯器機も共通の蓄電池が使用できるようになり、このような充電式互換蓄電池のみを使用し、現在のように専用の充電器が必要なくなるだろう。消費者はバッテリー充電器の付いている器機か、付いていない器機の購入が選択でき、充電器の価格を節約できるようになるだろう。何百年も分解しない使い捨ての物の大量ゴミ、人体に影響を与え、土壌を汚染する化学製品、これを摂取した動物を死に至らせるという、現在の環境問題も軽減に役立つだろう。

地球には幾兆人もの人々が暮らしていて、全員が何らかの形で歩いているので、生産されないでいるエネルギーは計り知れない。

本発明の履物のもう一つの効果・利点は、利用者が踵を上げるのを助けると言う点で、圧縮バネが伸びる時、勢いをつけるので、足を上げるための人の力を軽減する。数メートル歩行の場合は、費やした力は、気づかないほどであるが、数百メートルなら、疲労が明らかで、この履物を使用すれば、かなり軽減される。

本発明の詳細を図１から図３で説明する。
本発明の履物の履物底の下部とその仕組みを示す。 １・圧縮バネの１４・履物底板基部に固定された５・フレキシブルケーブルを示す。 本発明の履物の全体鳥瞰図を示す。

図１は、履物を下方から見た仕組み全体の平面図である。１・圧縮バネ（側面図を図２に示す）は、歩行の時、使用者の体重で圧迫され、３・履物底の先端に固定された２・引っ張りバネがそれまで伸びていたのが、収縮し、６・滑車を通る５・フレキシブルケーブルによって、１４・圧縮バネの基部に接続されていて、反対の端に固定されている４・平行軸を自分の方へ動かす。踵を上げると、１・圧縮バネは、２・引っ張りバネの力より、力がずっと強いので、一気に伸びて、１０・スプリングガイドによって４・平行軸を一気に動かし、歯車の仕組みで接続されている、８・円形ギヤと７・磁気発電機の８・軸を高速回転させる。４・平行軸が限界に達しても、軸は、自由回転の仕組みと慣性力のため、しばらく回り続け、発電し、９・充電式互換蓄電池を充電する。反対方向の動きで、７・磁気発電機の軸は、８・円形ギヤだけを回転させないが、そのとき内部の歯車の仕組みが解除されるからである。

図２は１・圧縮バネの側面図を示す。

図３は本発明の履物の全体を示す。履物の前部と、後部に１１・１２・ＬＥＤランプがあり、１３・スイッチによって、点灯したり、消灯したりできる。普通の履物のヒールの部分に当たるところに１・圧縮バネがあり、その１４・基部に５・フレキシブルケーブルが固定されている。また、１５・底板・インソールもあり、上記の仕組み全体を守り、圧縮バネに固定されて、スプリングガイドとして働く。そして、もう一つの先端は１６・支点回転軸によって、履物の底に固定されて、１５・底板・インソールが垂直方向に動けるようにしている。

本考案は、歩行エネルギーによる発電装置と充電式互換蓄電池と照明灯を具備した履物に関するものある。この新しい履物には、通常の履物の底に剛性材料で作られた底板を用意し、ここに、磁気発電機および発電機を駆動する歩行エネルギー変換装置（圧縮バネ、引っ張りバネ、平行軸、フレキシブルケーブル、滑車、歯車などの部品で構成されている）および蓄電池および照明灯が装着され収まっている。

本考案の実施例を図１から図３までに示す。

実施例における主要な部分である、歩行エネルギー発電装置の実施例を、さらに詳細に説明する。
歩行エネルギー発電装置は、７磁気発電機と歩行エネルギー変換装置とからなっている。歩行エネルギー変換装置の仕組みは、７磁気発電機の８駆動回転軸の先端に８歯車式の円形ギヤがあり、一方向に回ると軸に接続し、反対方向に回ると解除され、４平行軸と噛合っている。２引っ張りバネが３履物底の先に固定され、反対側は５フレキシブルケーブルに接続し６滑車を通って、１圧縮バネの基部に固定される。この１圧縮バネは、通常、普通の履物のヒールがある部分、士台のインソールに、履物底に対し垂直に固定される。人がこの履物を履いて歩き、地面を踏むと、体重で１圧縮バネが圧縮され、同時に２引っ張りバネが縮み、４平行軸も自分の方向へ動かす。踵を上げると、１圧縮バネの伸縮力が２引っ張りバネよりずっと大きいため、１圧縮バネが力強く伸び、この伸びで４平行軸が一気に引っ張られ、８円形ギヤと８磁気発電機の軸も一気に回り、歯車によって接続する。４平行軸が限界に達しても、８磁気発電装置の軸は、自由回転の仕組みと慣性力の所為で、しばらく回り続ける。踵が地面を踏んで、４平行軸が反対側に戻ると、８磁気発電機の軸は、歯車の解除のため、反対方向に回らず、８円形ギヤだけを反対方向へ回転させる。従って、この前後運動によって、磁気発電機の軸は、一方向だけに継続的に回転し、電気が発生し、充電式互換蓄電池を充電する。

照明灯にＬＥＤライトを選択したので、履物は電気の消費がとても少なく、従来の照明のように水銀を使用したりしないので、人体にも環境にも影響を与えないし、屋内では、従来の照明を点灯する必要がなく、照明のない場所でも節電目的でも使用できる。通常、夜中にトイレへいく必要がある場合、寝室の照明を点けてから、トイレの位置によって、居間か台所を通るために、そこの照明を点け、最後にトイレの電灯を点けるので、電気を多く消費する。本発明の履物（この場合は「スリッパ」）を使用すれば、これらの照明を全部点ける必要がなく、履物の照明だけで十分である。

充電式互換蓄電池は、充電したまま、履物から外して、携帯用ランプに使用でき、従来の照明が必要なくなる。こうすれば、バッテリーは歩くだけで充電されるので、一ヶ月の電気代が大分節約できる。そして、国民の電気消費が減少すれば、環境保護にもつながる。また、電力配線の来ていない遠隔地の住民にも大変役立つから、産業上の利用可能性も極めて大きい。

１圧縮バネ
２引っ張りバネ
３履物底
４平行軸
５フレキシブルケーブル
６滑車
７磁気発電機
８円形ギヤ（磁気発電機の回転軸）
９充電式互換蓄電池
１０スプリングガイド
１１前部照明灯
１２後部照明灯
１３照明灯スイッチ
１４圧縮バネの基部
１６底板・インソール
１６底板の支点・回転軸

Claims (3)

1. 歩行エネルギーで発電できる、歩行発電装置を有した履物であって、歩行発電装置が、磁気発電機と歩行エネルギー変換装置からなり、歩行エネルギー変換装置が、履物の踵の下部に直立させた１圧縮バネの伸縮上下運動を磁気発電機の駆動軸の回転運動へ変換する機構であり、機構の仕組みが、１圧縮バネの伸縮上下運動を２引っ張りバネとこれに連結した５フレキシブルワイヤーの水平方向の伸縮運動に変換し、水平方向の伸縮運動をする５フレキシブルワイヤーに装着した歯車構造を有した４平行軸が、７発電機の駆動軸に装着した８円形ギヤとかみ合うことで、磁気発電機を回転駆動させるものであり、歯車構造を有した４平行軸が水平方向の伸縮運動をする仕組みは、２引っ張りバネの先端を３履物底に固定し、他方の先端を５フレキシブルケーブルに連結し、５フレキシブルケーブルの他方の先端は６滑車を介して１圧縮バネの基部に固定するものであり、８歯車式の円形ギヤは、一方向に回ると駆動回転軸に接続して、反対方向に回ると接続が解除され、４平行軸と噛み合っているが、４平行軸が水平方向の往復運動をしても、磁気発電機の軸は、一方向だけに回転し、電気が発生するしくみであることを特徴とする履物。
2. 歩行エネルギーによって発電した電気を充電・蓄電する充電式互換蓄電池を有する請求項１記載の履物。
3. 充電式互換蓄電池に蓄電した電気で点灯する照明灯が前部と後部に付いていて、スイッチで点灯したり、消灯したりできることを特徴とする請求項１及び２記載の履物。

Images