JP5354729B2 - 運動器具 - Google Patents
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Description
また、受圧手段を把持手段の一部としたことで、運動器具を使用することに伴い、使用者の体重や握力等を用いて発電素子を自然に押圧することができるので、発電を使用者に意識させることなく、使用者の運動エネルギーを利用した発電が可能となる。
また、発電モジュールを、凸部と凹部の相互間に配置したことで、発電素子を効果的に押圧することができると共に、支持手段と受圧手段との相互間の横ずれを防止することができるので、発電効率を一層向上させることができる。
また、受圧手段を、当接手段の一部としたことで、外部の物体の力によって発電素子を自然に押圧することができるので、発電を使用者に意識させることなく、外部の物体の運動エネルギーを利用した発電が可能となる。
また、発電モジュールを、凸部と凹部の相互間に配置したことで、発電素子を効果的に押圧することができると共に、支持手段と受圧手段との相互間の横ずれを防止することができるので、発電効率を一層向上させることができる。
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る運動器具は、外部から加えられた力を電気に変換する発電モジュールを備える運動器具である。
次に、運動器具の各実施の形態の具体的内容について説明する。
まず、実施の形態1について説明する。この形態は、運動器具を握力強化器具として構成した形態である。
図1は実施の形態1に係る握力強化器具の概略の全体斜視図、図2は図1における領域Aの拡大縦断面図、図3は発電モジュールの縦断面図、図4は図3の変形状態における発電モジュールの縦断面図である。図1に示すように、握力強化器具1は、バネ11と、一対の把持体12と、発電モジュール13と、ランプ14とを備えている。
バネ11は、弾力性を利用してエネルギーを吸収するためのものである。このバネ11の中央部は螺旋状に形成されており、当該バネ11の両端部は直線状に形成されている。このバネ11に用いられる具体的な材質は任意であるが、例えば、鋼などの金属材料が用いられる。
一対の把持体12は、使用者が握力強化器具1を把持するための把持手段である。この一対の把持体12は、棒状の中空体又は中実体にて形成されたものであり、それぞれが離間された状態で、バネ11の直線状の端部に固定されている。この一対の把持体12に用いられる具体的な材質は任意であるが、例えば、鋼、アルミニウム等の金属材料やプラスチック材等の樹脂材料等が用いられる。
図2〜図4に示すように、発電モジュール13は、圧電素子13a、周辺スペーサ13b、及び中央スペーサ13cを備えて構成されている。
が外部から押圧されると、中央スペーサ13cを介して圧電素子13aの側面中央が押され、図4のように、圧電素子13aが変形する。
図1において、ランプ14は、圧電素子13aの変形によって発生した電流を用いて発光する発光手段である。このランプ14は、把持体12の下面に埋設されており、当該把持体12に対して嵌合構造等により固定されている。また、このランプ14は、図示しない制御回路を介して発電モジュール13と電気的に接続されている。これにより、使用者が一対の把持体12を所定の力で握ることで、受圧部12aが力を受けると、発電モジュール13の圧電素子13aが変形して電流が発生し、発生した電流を用いてランプ14が点灯又は点滅する。このランプ14の点灯又は点滅方法は任意であり、例えば、ランプ14は、圧電素子13aの変形が所定値以上であった場合には点灯又は点滅し、圧電素子13aの変形が所定値よりも小さい場合には点灯又は点滅しないという方法がある。これにより、握力強化器具1は、当該握力強化器具1が適切に使用されているか否かを、使用者に提示することができる。なお、このランプ14に用いられる具体的な種類は任意であるが、例えば、小型ランプ、蛍光ランプ、LEDランプ等が該当する。
このように実施の形態1によれば、受圧部12aにて発電モジュール13の圧電素子13aを押圧することで電流が発生することから、商用電源からの電力供給を必要しないので、握力強化器具1と商用電源とを接続する電線が不要となる。従って、握力強化器具1に電力を供給する場合であっても、握力強化器具1の可搬性を向上させることができる。また、握力強化器具1の使用時において、受圧部12aにて発電モジュール13の圧電素子13aを押圧することで電流が発生することから、使用場所等の使用条件に左右されずに発電することができ、握力強化器具1の汎用性を高めることができる。また、発電モジュール13を、支持部12bと受圧部12aとの相互間に配置し、又は、受圧部12aの近傍位置に配置できるので様々な運動器具に適用でき、高い汎用性を有する。さらに、圧電素子13aを用いた発電モジュール13であることから、材料費が安価であり、製造コストを低減することができる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。この形態は、運動器具をランニングマシンとして構成した形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
図7は実施の形態2に係るランニングマシンの全体斜視図、図8は図7におけるベルトコンベアの拡大斜視図であり、一部を破断して示す図である。図7に示すように、ランニングマシン2は、ランニングマシン本体21と、手すり22と、ディスプレイ23と、ベルトコンベア24とを備えている。
ランニングマシン本体21は、手すり22、ディスプレイ23、及びベルトコンベア24を支持するものである。ランニングマシン本体21は、凹状の中空体で形成されており、図示しないモータを備えている。この図示しないモータは、ベルトコンベア24を駆動するためのものであり、ランニングマシン本体21の内部に設けられている。
手すり22は、使用者がランニングマシン2を使用する際に、当該使用者が転倒等しないように使用者を支えるものである。この手すり22は、長尺の中空管で形成されており、ランニングマシン本体21の上面であって、当該ランニングマシン本体21の凹状の閉塞部に配置されている。また、この手すり22の両端部が、ランニングマシン本体21の閉鎖部に対して溶接等により接続されている。
ディスプレイ23は、各種データを表示する表示手段である。例えば、このディスプレイ23は、図示しないセンサによって走行距離を測定し、この測定結果を表示することが該当する。このディスプレイ23の種類は任意であり、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等が該当する。
図7及び図8に示すように、ベルトコンベア24は、使用者を連続的に搬送するためのものである。このベルトコンベア24は、ランニングマシン本体21の凹状の開口部に配置されている。また、このベルトコンベア24は、無端ベルト241及び一対のロール242を備えて構成されている。
このように実施の形態2によれば、無端ベルト241を、発電モジュール241aを支持する支持部12bとすると共に、ランニングマシン2の外部から当該無端ベルト241に加えられた力を受ける受圧部12aとして構成したことで、例えば、使用者の体重を用いて圧電素子13aを押圧することができるので、使用者の運動エネルギーを利用した発電が可能となる。また、一対の第1電極241bを無端ベルト241の内周面において当該無端ベルト241に沿って配置し、一対の第2電極242aを一対のロール242の少なくとも一方に、当該ロール242の外周面において当該ロール242に沿って配置することで、無端ベルト241が駆動している場合であっても、一対の第1電極241b及び一対の第2電極242aに、圧電素子13aによって発生した電流を流すことができるので、ランニングマシン2から電流を容易に取り出すことができる。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3は、運動器具をテニスラケットとして構成した形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
図9は実施の形態3に係るテニスラケットの概略の全体斜視図、図10は図9における領域Bの拡大斜視図、図11は図10の変形状態における領域Bの拡大斜視図である。図9に示すように、テニスラケット3は、フレーム31と、ガット32と、発電モジュール33と、グリップ34と、ランプ35とを備えている。
フレーム31は、ガット32を支持する支持手段である。フレーム31は、楕円状の中空体又は中実体で形成されており、ガット32を固定する固定体として構成する。このフレーム31の内周面には、ガット32を貫通させるための図示しない貫通穴が複数設けられている。このガット32に用いられる具体的な材質は任意であるが、例えば、繊維強化樹脂、金属、木材、複合材料等が用いられる。
ガット32は、ボールの衝撃力を受ける受圧手段である。ガット32は、縦断面が略円形の中実体で形成されており、線状又は棒状に形成された可動体として構成されている。このガット32は、フレーム31の内周面において、図示しない貫通穴を介して、フレーム31の長手方向、及びフレーム31の短手方向に沿って網目状に配置されている。また、このガット32は、当該ガット32に所定のテンションが加えられた状態で玉結び等によりフレーム31に固定されている。このガット32に用いられる具体的な材質は任意であるが、例えば、ナイロンやポリエステル等の樹脂材料が用いられる。
図9〜図11に示すように、発電モジュール33は、ガット32とフレーム31との接続部の近傍位置に複数配置されており、一対の圧電素子33aを備えている。一対の圧電素子33aは、薄板状に形成されており、当該一対の圧電素子33aの面がガット32面に対向する方向からガット32を狭持し、フレーム31の内周面に対して接着剤等により接続されている。この一対の圧電素子33aの配置方法は任意であるが、例えば、一対の圧電素子33aは、ガット32がボールに接触して変形した際に、当該ガット32と接触する位置に配置することが好ましい。このように、一対の圧電素子33aがガット32を狭持するように配置することで、ガット32の振動によって発電モジュール33の圧電素子33aを押圧可能となる。
グリップ34は、使用者がテニスラケット3を把持するためのものである。グリップ34は、Y字状の中空体又は中実体で形成されており、フレーム31の長手方向の一方の端部に配置されている。
ランプ35は、グリップ34の上方の側面に埋設されており、グリップ34に対して嵌合構造等により固定されている。このランプ35は、図示しない制御回路を介して発電モジュール33と電気的に接続されている。これにより、使用者がガット32にボールを当てることでガット32がボールの衝撃力を受けると、発電モジュール33の圧電素子33aが変形して電流が発生し、発生した電流を用いてランプ35が点灯又は点滅する。このランプ35の点灯又は点滅方法は任意であり、例えば、発電モジュール33ごとに発光色が異なるものを配置し、所定の発電モジュール33の圧電素子33aが変形を受けた場合に、ランプ35がその発電モジュール33の発光色を点灯又は点滅をさせる方法がある。これにより、ランプ35は、ガット32に当たったボールの位置を、使用者に提示することができる。また、色の異なる複数のランプ35を設け、各ランプ35に異なる発電モジュール33を接続することで、ガット32に当たったボールの位置を一層正確に使用者に提示することができる。あるいは、ガット32面の中でボールを打つための最適位置(いわゆるスイートスポット)を使用者に提示するために、この最適位置にボールが当たった際にのみ変形するガット32の近傍のみに発電モジュール33を配置してもよい。
このように実施の形態3によれば、発電モジュール33を、ガット32とフレーム31との接続部の近傍位置に配置することで、テニスボールの衝撃力による振動を用いて圧電素子33aを押圧することができるので、振動エネルギーを利用した発電が可能となる。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。この形態は、運動器具を縄跳びとして構成した形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
図12は実施の形態4に係る縄跳びの概略の全体斜視図、図13は図12における領域Cの拡大斜視図、図14は図13の変形状態における拡大斜視図である。図12〜14に示すように、縄跳び4は、ロープ41と、一対のグリップ42と、発電モジュール43と、ランプ44とを備えている。
ロープ41は、使用者が当該ロープ41を回すことによって、回転力を受ける受圧手段である。ロープ41は、縦断面が略円形の中実体又は中空体で形成されており、線状又は棒状に形成された可動体として構成されている。このロープ41の具体的構成は任意であるが、例えば、中空体から形成されたロープ41の内部に図示しないゴム芯を挿入したものが該当する。また、このロープ41に用いられる具体的な材質は任意であるが、例えば、ナイロン、シリコンゴム、綿等が用いられる。
一対のグリップ42は、使用者が縄跳び4を把持するためのものである。この一対のグリップ42は、棒状にて形成されたものであり、ロープ41の端部近傍に配置されている。このグリップ42は、中実体に形成されたグリップ本体42a、及びグリップ本体42aの上面を覆うためのものであって、中空体に形成されたグリップ蓋42bを備えて構成されている。グリップ本体42aとグリップ蓋42bを接続する方法は任意であるが、例えば、グリップ本体42aとグリップ蓋42bとをネジ構造により接続してもよい。また、このグリップ蓋42bの上面には、ロープ41を貫通させるための貫通穴420bが設けられている。なお、この一対のグリップ42に用いられる具体的な材質は任意であるが、例えば、アルミニウム、プラスチック材等の樹脂材料、又は木材等が用いられる。
ランプ44は、グリップ蓋42bの側面に埋設されており、当該把持体12に対して嵌合構造等により固定されている。また、このランプ44は、図示しない制御回路を介して発電モジュール43と電気的に接続されている。これにより、使用者がロープ41を回すことでロープ41が回転力を受けると、振動板43bを介して圧電素子43aが変形して電流が発生し、発生した電流を用いてランプ44が点灯又は点滅する。
このように実施の形態4によれば、発電モジュール43を、ロープ41とグリップ42との接続部の近傍位置に配置することで、ロープ41の回転力を用いて圧電素子43aを押圧することができるので、回転エネルギーを利用した発電が可能となる。
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
各実施の形態1〜4では、発生した電流をランプ等に利用することについて説明したが、これらの電流をバッテリに蓄えてもよい。例えば、実施の形態2では、バッテリをランニングマシン本体21の内部に配置してもよい。この場合、バッテリは、一対の第2電極242aから電流を受け取るための一対の電極を備える必要がある。
(付記1)
上述した課題を解決し、目的を達成するため、付記1に記載の運動器具は、外部から加えられた力を発電素子を用いて電気に変換する発電モジュールを備える運動器具であって、前記発電モジュールを支持する支持手段と、当該運動器具の外部から加えられた力を受ける受圧手段とを備え、前記発電モジュールを、前記支持手段と前記受圧手段との相互間に配置することにより、又は、前記受圧手段の近傍位置に配置することにより、前記受圧手段にて前記発電モジュールの前記発電素子を押圧可能としたことを特徴とする。
(付記2)
また、付記2に記載の運動器具は、付記1に記載の運動器具において、当該運動器具の使用者が当該運動器具を把持するための把持手段を備え、前記受圧手段を、前記把持手段の一部としたことを特徴とする。
(付記3)
また、付記3に記載の運動器具は、付記1又は2に記載の運動器具において、当該運動器具が当該運動器具の外部の物体と当接する当接手段を備え、前記受圧手段を、前記当接手段の一部としたことを特徴とする。
(付記4)
また、付記4に記載の運動器具は、付記1から3のいずれか一項に記載の運動器具において、前記支持手段又は前記受圧手段の一方は、当該支持手段又は当該受圧手段の他方に向かって突出する凸部を備え、前記支持手段又は前記受圧手段の他方は、前記凸部を嵌合可能な凹部を備え、前記発電モジュールを、前記凸部と前記凹部の相互間に配置したことを特徴とする。
(付記5)
また、付記5に記載の運動器具は、付記1に記載の運動器具において、無端ベルトと、前記無端ベルトを回転させるために当該無端ベルトの内部に配置された一対のロールとを備え、前記無端ベルトの内部に前記発電モジュールを配置し、当該無端ベルトを、前記発電モジュールを支持する支持手段とすると共に、当該運動器具の外部から当該無端ベルトに加えられた力を受ける受圧手段として構成し、前記無端ベルトには、当該無端ベルトの内周面において当該無端ベルトに沿って配置されたものであって、前記発電モジュールで発生した電流を出力するための一対の第1電極を設け、前記一対のロールの少なくとも一方には、当該ロールの外周面において当該ロールに沿って配置されたものであって、前記一対の第1電極に接触することによって、当該一対の第1電極に流れる電流を受け取るための一対の第2電極を設けたことを特徴とする。
(付記6)
また、付記6に記載の運動器具は、付記1に記載の運動器具において、前記受圧手段を、線状又は棒状に形成された可動体として構成し、前記支持手段を、前記可動体を固定する固定体として構成し、前記発電モジュールを、前記可動体と前記固定体との接続部の近傍位置に配置することにより、当該可動体の振動によって前記発電素子を押圧可能としたことを特徴とする。
(付記7)
また、付記7に記載の運動器具は、付記6に記載の運動器具において、前記発電モジュールは、前記発電素子を一対備え、前記一対の発電素子により、前記可動体を狭持したことを特徴とする。
(付記8)
また、付記8に記載の運動器具は、付記6又は7に記載の運動器具において、前記発電モジュールは、前記一対の前記発電素子を二組備え、前記二組の一対の発電素子の一方の組により、前記可動体を狭持し、前記二組の一対の発電素子の他方の組により、前記可動体を、前記二組の一対の発電素子の一方の組の並設方向と略直交する方向から狭持したことを特徴とする。
(付記9)
また、付記9に記載の運動器具は、付記6に記載の運動器具において、前記発電モジュールは、可撓性を有する振動板を有し、前記振動板の側面に前記発電素子を固定し、前記可動体を前記振動板に固定したことを特徴とする。
(付記1の効果)
付記1に記載の運動器具によれば、受圧手段にて発電モジュールの発電素子を押圧することで電流が発生することから、商用電源からの電力供給を必要としないので、当該運動器具と商用電源とを接続する電線が不要となり、運動器具の可搬性を向上させることができる。また、当該運動器具の使用時において、受圧手段にて発電モジュールの発電素子を押圧することで電流が発生することから、暗所においても長時間発電を行うことが可能となり、使用場所等の使用条件に左右されずに発電できるので、運動器具の汎用性を向上させることができる。さらに、発電素子は太陽電池に比べて単位電力当たりの製造コストが安価であることから、運動器具の製造コストを低減することができる。
(付記2の効果)
また、付記2に記載の運動器具によれば、受圧手段を把持手段の一部としたことで、運動器具を使用することに伴い、使用者の体重や握力等を用いて発電素子を自然に押圧することができるので、発電を使用者に意識させることなく、使用者の運動エネルギーを利用した発電が可能となる。
(付記3の効果)
また、付記3に記載の運動器具によれば、受圧手段を、当接手段の一部としたことで、外部の物体の力によって発電素子を自然に押圧することができるので、発電を使用者に意識させることなく、外部の物体の運動エネルギーを利用した発電が可能となる。
(付記4の効果)
また、付記4に記載の運動器具によれば、発電モジュールを、凸部と凹部の相互間に配置したことで、発電素子を効果的に押圧することができると共に、支持手段と受圧手段との相互間の横ずれを防止することができるので、発電効率を一層向上させることができる。
(付記5の効果)
また、付記5に記載の運動器具によれば、無端ベルトを、発電モジュールを支持する支持手段とすると共に、当該運動器具の外部から当該無端ベルトに加えられた力を受ける受圧手段として構成したことで、例えば、使用者の体重を用いて発電素子を自然に押圧することができるので、発電を使用者に意識させることなく、使用者の運動エネルギーを利用した発電が可能となる。特に、一対の第1電極から一対の第2電極を介して電流を流すことができるので、無端ベルトやローラのような回転体を用いた運動器具においても、当該運動器具から電流を容易に外部に取り出すことができる。
(付記6の効果)
また、付記6に記載の運動器具によれば、発電モジュールを、可動体と固定体との接続部の近傍位置に配置することで、使用者や外部の物体等の振動や回転力を用いて発電素子を自然に押圧することができるので、発電を使用者に意識させることなく、振動エネルギーや回転エネルギーを利用した発電が可能となる。
(付記7の効果)
また、付記7に記載の運動器具によれば、一対の発電素子により可動体を狭持したことで、可動体の繰り返し変形を利用して一対の発電素子を押圧することができるので、発電効率を一層向上させることができる。
(付記8の効果)
また、付記8に記載の運動器具によれば、二組の一対の発電素子の一方の組により、可動体を狭持し、二組の一対の発電素子の他方の組により、可動体を、二組の一対の発電素子の一方の組の並設方向と略直交する方向から狭持することで、可動体の上下左右の繰り返し変形を利用して、二組の一対の発電素子を効果的に押圧することができるので、発電効率を一層向上させることができる。また、一対の発電素子の並設方向への押圧と、この並設方向に略直交する方向への押圧を容易に区別できるので、押圧方向に応じて異なる電気出力を行うことで、運動器具の状態を使用者等に容易に伝達できる。
(付記9の効果)
また、付記9に記載の運動器具によれば、振動板の側面に発電素子を固定し、可動体を振動板に固定したことで、発電素子からより大きな起電力を得ることができ、発電効率を一層向上させることができる。
2 ランニングマシン
3 テニスラケット
4 縄跳び
11 バネ
12 把持体
12a 支持部
12b 受圧部
13、33、43、113、123、132、241a 発電モジュール
13a、33a、43a 圧電素子
13b 周辺スペーサ
13c 中央スペーサ
14、35、44、114、124、133 ランプ
21 ランニングマシン本体
22 手すり
23 ディスプレイ
24 ベルトコンベア
31 フレーム
32 ガット
34、42、121 グリップ
41 ロープ
42a グリップ本体
42b グリップ蓋
43b 振動板
101 杖
102 野球用バット
103 剣道用防具胴
111 杖本体
112 把持体
120a 凸部
120b 凹部
122 バット本体
131 胴本体
241 無端ベルト
241b 第1電極
242 ロール
242a 第2電極
420b、430b 貫通穴
Claims (3)
- 外部から加えられた力を発電素子を用いて電気に変換する発電モジュールを備える運動器具であって、
前記発電モジュールを支持する支持手段と、
当該運動器具の外部から加えられた力を受ける受圧手段と、
当該運動器具の使用者が、当該運動器具を把持するための把持手段と、を備え、
前記受圧手段を、前記把持手段の一部とし、
前記支持手段又は前記受圧手段の一方は、当該支持手段又は当該受圧手段の他方に向かって突出する凸部を備え、
前記支持手段又は前記受圧手段の他方は、前記凸部を嵌合可能な凹部を備え、
前記凸部と、当該凸部と対向する前記凹部との相互間であって、少なくとも前記受圧手段における前記支持手段側の側部とは反対側の側部に近い位置に、前記発電モジュールを配置することにより、当該運動器具の使用者が、前記発電モジュールに直接触れることがない状態で、前記受圧手段にて前記発電モジュールの前記発電素子を押圧可能としたこと、
を特徴とする運動器具。 - 外部から加えられた力を発電素子を用いて電気に変換する発電モジュールを備える運動器具であって、
前記発電モジュールを支持する支持手段と、
当該運動器具の外部から加えられた力を受ける受圧手段と、
当該運動器具が当該運動器具の外部の物体と当接する当接手段と、を備え、
前記受圧手段を、前記当接手段の一部とし、
前記支持手段又は前記受圧手段の一方は、当該支持手段又は当該受圧手段の他方に向かって突出する凸部を備え、
前記支持手段又は前記受圧手段の他方は、前記凸部を嵌合可能な凹部を備え、
前記凸部と、当該凸部と対向する前記凹部との相互間であって、少なくとも前記受圧手段における前記支持手段側の側部とは反対側の側部に近い位置に、前記発電モジュールを配置することにより、当該運動器具の前記外部の物体が、前記発電モジュールに直接触れることがない状態で、前記受圧手段にて前記発電モジュールの前記発電素子を押圧可能としたこと、
を特徴とする運動器具。 - 前記凸部、前記凹部、及び当該凸部と当該凹部の相互間に配置した前記発電モジュールを、前記受圧手段の押圧方向に略直交する方向に沿って、複数組並設したこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の運動器具。
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