JPH0668911A - 自動式充電電池 - Google Patents
自動式充電電池Info
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- JPH0668911A JPH0668911A JP22135592A JP22135592A JPH0668911A JP H0668911 A JPH0668911 A JP H0668911A JP 22135592 A JP22135592 A JP 22135592A JP 22135592 A JP22135592 A JP 22135592A JP H0668911 A JPH0668911 A JP H0668911A
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- wire
- voltage
- pulley
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
Abstract
(57)【要約】
【目的】単三、単四の円筒形収容の電源部内に配置で
き、携帯する人間の歩行や腕の振り上げなどによって得
られる運動エネルギーから発電し、従来の乾電池と同様
に利用可能な自動式充電電池を提供する。 【構成】筺体９軸線方向に沿って進退往復動自在かつ当
該軸線方向まわりに回転自在な重錘１両端にワイヤ４両
端をそれぞれ結着し、当該重錘４の直進運動エネルギー
をワイヤ４で引出す直進運動機構と、ワイヤ４から直進
運動エネルギーを適宜ガイドプーリ５Ｂを介して案内し
回転運動に変換する回転運動機構と、当該回転運動機構
からの回転運動を増速回転する増速機構２および増速回
転により交流電圧を発生させる回転発電機３と、当該交
流電圧を直流電圧に整流する整流機構と、当該直流電圧
を蓄電する充電機構とを筺体９に内蔵することを特徴と
する。
き、携帯する人間の歩行や腕の振り上げなどによって得
られる運動エネルギーから発電し、従来の乾電池と同様
に利用可能な自動式充電電池を提供する。 【構成】筺体９軸線方向に沿って進退往復動自在かつ当
該軸線方向まわりに回転自在な重錘１両端にワイヤ４両
端をそれぞれ結着し、当該重錘４の直進運動エネルギー
をワイヤ４で引出す直進運動機構と、ワイヤ４から直進
運動エネルギーを適宜ガイドプーリ５Ｂを介して案内し
回転運動に変換する回転運動機構と、当該回転運動機構
からの回転運動を増速回転する増速機構２および増速回
転により交流電圧を発生させる回転発電機３と、当該交
流電圧を直流電圧に整流する整流機構と、当該直流電圧
を蓄電する充電機構とを筺体９に内蔵することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポケットベルやデータ
キャリア、ペースメーカ、万歩計、リモコン、携帯用カ
セットテープレコーダなどの携帯形の電子機器において
駆動電源に供される自動式充電電池に関するものであ
る。
キャリア、ペースメーカ、万歩計、リモコン、携帯用カ
セットテープレコーダなどの携帯形の電子機器において
駆動電源に供される自動式充電電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯時計、ポケットベル、リモコ
ン、ペースメーカなどの電子機器は常時駆動状態にする
必要があるため、微弱ではあるが電流を常に供給する必
要があり、小型の乾電池（一次電池）や充電式電池（二
次電池）を内蔵して電源に用いていた。しかし、いずれ
も蓄電量は一定であり、無限に供給されるわけではな
く、長時間の使用により電池切れになり作動しなくなる
憂いがあった。
ン、ペースメーカなどの電子機器は常時駆動状態にする
必要があるため、微弱ではあるが電流を常に供給する必
要があり、小型の乾電池（一次電池）や充電式電池（二
次電池）を内蔵して電源に用いていた。しかし、いずれ
も蓄電量は一定であり、無限に供給されるわけではな
く、長時間の使用により電池切れになり作動しなくなる
憂いがあった。
【０００３】これを避けるためには、腕時計では取り付
ける腕の回転運動を利用して発電する専用の発電機構を
内蔵するものがあるが、内蔵用に改造するには時計自体
を新たに設計製作する必要があり、ポケットベルなどの
通常の乾電池などを使用するように設計され、広く普及
している機器にそのまま適用するのは困難であるという
欠点がある。
ける腕の回転運動を利用して発電する専用の発電機構を
内蔵するものがあるが、内蔵用に改造するには時計自体
を新たに設計製作する必要があり、ポケットベルなどの
通常の乾電池などを使用するように設計され、広く普及
している機器にそのまま適用するのは困難であるという
欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】また、腕時計用の発電
機構を考えた場合、構造体として偏平なため、自動巻時
計のように偏心重錘を用いて回転エネルギーを取り出す
構造体が考えられるが、単三、単四形などの広く普及し
て電子携帯機器などに用いられている電源部は細長い円
柱状であり、偏心重錘を用いたとしても必然的に偏心重
錘の半径は小さく、重心位置は回転中心から離れないか
ら取り出し得る回転エネルギーは小さいと考えられ、既
存の単三、単四形を用いる電子機器には適していない。
機構を考えた場合、構造体として偏平なため、自動巻時
計のように偏心重錘を用いて回転エネルギーを取り出す
構造体が考えられるが、単三、単四形などの広く普及し
て電子携帯機器などに用いられている電源部は細長い円
柱状であり、偏心重錘を用いたとしても必然的に偏心重
錘の半径は小さく、重心位置は回転中心から離れないか
ら取り出し得る回転エネルギーは小さいと考えられ、既
存の単三、単四形を用いる電子機器には適していない。
【０００５】ここにおいて、本発明は前記従来の技術の
課題に鑑み、単三、単四の円筒形収容の電源部内に配置
でき、携帯する人間の歩行や腕の振り上げなどによって
得られる運動エネルギーから発電し、従来の乾電池と同
様に利用可能な自動式充電電池を提供せんとするもので
ある。
課題に鑑み、単三、単四の円筒形収容の電源部内に配置
でき、携帯する人間の歩行や腕の振り上げなどによって
得られる運動エネルギーから発電し、従来の乾電池と同
様に利用可能な自動式充電電池を提供せんとするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、筺体
軸線方向に沿って進退往復運動自在かつ当該軸線方向ま
わりに回転運動自在な重錘両端にワイヤ両端をそれぞれ
結着し、当該重錘の直進運動エネルギーを当該ワイヤで
引出す直進運動機構と、当該ワイヤからの直進運動エネ
ルギーを適宜ガイドプーリを介して案内し回転運動に変
換する回転運動機構と、当該回転運動機構からの回転運
動を増速回転する増速機構および当該増速回転により交
流電圧を発生させる回転発電機と、当該交流電圧を直流
電圧に整流する整流機構と、当該直流電圧を蓄電する充
電機構とを、筺体に内蔵してなる自動式充電電池であ
る。
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。即ち、本発明の第１の特徴は、筺体
軸線方向に沿って進退往復運動自在かつ当該軸線方向ま
わりに回転運動自在な重錘両端にワイヤ両端をそれぞれ
結着し、当該重錘の直進運動エネルギーを当該ワイヤで
引出す直進運動機構と、当該ワイヤからの直進運動エネ
ルギーを適宜ガイドプーリを介して案内し回転運動に変
換する回転運動機構と、当該回転運動機構からの回転運
動を増速回転する増速機構および当該増速回転により交
流電圧を発生させる回転発電機と、当該交流電圧を直流
電圧に整流する整流機構と、当該直流電圧を蓄電する充
電機構とを、筺体に内蔵してなる自動式充電電池であ
る。
【０００７】本発明の第２の特徴は、前記第１の特徴に
おける筺体が、一外端に充電機構の一出力端と接続する
プラス端子を突設し、かつ他外端に前記充電機構の他出
力端と接続するマイナス端子を設けた乾電池型に形成し
てなる自動式充電電池である。
おける筺体が、一外端に充電機構の一出力端と接続する
プラス端子を突設し、かつ他外端に前記充電機構の他出
力端と接続するマイナス端子を設けた乾電池型に形成し
てなる自動式充電電池である。
【０００８】本発明の第３の特徴は、前記第１または２
の特徴における重錘が、扇形振り子を回転自在にかつ当
該扇形振り子を間隙を開けて挟んだ左右移動板を回転不
能にそれぞれシャフトに貫通取付ける一方、前記振り子
の左側面片側と右側面反片側のそれぞれ扇隅端に片持突
設した控ピンの先端を前記対向する左右移動板の外周に
臨ませ、他方に回転発電機の回転軸外端に固着した増速
機構の発電用プーリに巻付けた可撓性ワイヤを、前記シ
ャフトに沿ってそれぞれ前記左右移動板のシャフト貫通
孔を通り、対向面側の半径方向ガイド溝を伝い外周にそ
れぞれ逆向きに巻付けて前記控ピン先端にそれぞれのワ
イヤ端を止着してなる自動式充電電池である。
の特徴における重錘が、扇形振り子を回転自在にかつ当
該扇形振り子を間隙を開けて挟んだ左右移動板を回転不
能にそれぞれシャフトに貫通取付ける一方、前記振り子
の左側面片側と右側面反片側のそれぞれ扇隅端に片持突
設した控ピンの先端を前記対向する左右移動板の外周に
臨ませ、他方に回転発電機の回転軸外端に固着した増速
機構の発電用プーリに巻付けた可撓性ワイヤを、前記シ
ャフトに沿ってそれぞれ前記左右移動板のシャフト貫通
孔を通り、対向面側の半径方向ガイド溝を伝い外周にそ
れぞれ逆向きに巻付けて前記控ピン先端にそれぞれのワ
イヤ端を止着してなる自動式充電電池である。
【０００９】本発明の第４の特徴は、前記第３の特徴に
おける左右いずれかの移動板が、一端を筺体に固着して
軸線方向に沿って張架したバネの他端と固着してなる自
動式充電電池である。
おける左右いずれかの移動板が、一端を筺体に固着して
軸線方向に沿って張架したバネの他端と固着してなる自
動式充電電池である。
【００１０】
【作用】本発明は、前記のような手段を講じたので、自
動駆動発電機の効率を上げるのに必要な運動する重錘の
運動エネルギーを高めることと、これを高効率に電気エ
ネルギーに変換することの二つを達成している 即ち、縦長の形状では回転形より直動形の方が重錘の運
動エネルギーを高めるために効果的なので、従来の回転
運動ではなく、直線運動を採用している。
動駆動発電機の効率を上げるのに必要な運動する重錘の
運動エネルギーを高めることと、これを高効率に電気エ
ネルギーに変換することの二つを達成している 即ち、縦長の形状では回転形より直動形の方が重錘の運
動エネルギーを高めるために効果的なので、従来の回転
運動ではなく、直線運動を採用している。
【００１１】この前提として、回転運動の場合、重錘は
人間の歩行による振動周期（約１秒）に同期して回転す
る。回転速度を一定と仮定すれば、重錘の断面形状を半
径ｒ、角度θの扇形、重錘の長さをＬ１密度をｐとすれ
ば、重錘に蓄えられる運動エネルギーＥ１は、 Ｅ１＝Ｉω2 ／２ …（１） ただし、Ｉ＝ｐπｒ4 Ｌ１／ｎ、ω＝２π、ｎ＝θ／３
６０で与えられる。
人間の歩行による振動周期（約１秒）に同期して回転す
る。回転速度を一定と仮定すれば、重錘の断面形状を半
径ｒ、角度θの扇形、重錘の長さをＬ１密度をｐとすれ
ば、重錘に蓄えられる運動エネルギーＥ１は、 Ｅ１＝Ｉω2 ／２ …（１） ただし、Ｉ＝ｐπｒ4 Ｌ１／ｎ、ω＝２π、ｎ＝θ／３
６０で与えられる。
【００１２】見かけの運動エネルギーはθ＝３６０°の
とき最大となるが、重錘の重心が回転中心からずれてい
ないと外部からの加速度で重錘が回転しないため、実際
の発電機ではθ＝１８０°程度にとられる。
とき最大となるが、重錘の重心が回転中心からずれてい
ないと外部からの加速度で重錘が回転しないため、実際
の発電機ではθ＝１８０°程度にとられる。
【００１３】次に、重錘が直線経路状を進退往復運動す
る場合は、重錘は人間の振動周期に同期して往復進退運
動する。この運動速度を一定と仮定すると、重錘の形状
を半径ｒ、長さＬ２の円柱、重錘の密度をｐ、重錘の移
動距離をＬ−Ｌ２（すなわち全長をＬ）とすれば、重錘
の運動エネルギーＥ２は、 Ｅ２＝Ｍｖ2 ／２ …（２） ただし、Ｍ＝ｐπｒ2 Ｌ２、Ｖ＝２（Ｌ−Ｌ２）で与え
られる。
る場合は、重錘は人間の振動周期に同期して往復進退運
動する。この運動速度を一定と仮定すると、重錘の形状
を半径ｒ、長さＬ２の円柱、重錘の密度をｐ、重錘の移
動距離をＬ−Ｌ２（すなわち全長をＬ）とすれば、重錘
の運動エネルギーＥ２は、 Ｅ２＝Ｍｖ2 ／２ …（２） ただし、Ｍ＝ｐπｒ2 Ｌ２、Ｖ＝２（Ｌ−Ｌ２）で与え
られる。
【００１４】回転形ではθ＝１８０°、直動形ではＬ２
＝Ｌ／３とおき、さらに直動形の全長Ｌと回転形の重錘
Ｌ１が等しいとしてＥ１とＥ２の比をとれば、 Ｅ２／Ｅ１＝４Ｌ2 ／２７π2 ｒ2 ｎ …（３） となる。
＝Ｌ／３とおき、さらに直動形の全長Ｌと回転形の重錘
Ｌ１が等しいとしてＥ１とＥ２の比をとれば、 Ｅ２／Ｅ１＝４Ｌ2 ／２７π2 ｒ2 ｎ …（３） となる。
【００１５】すなわち、当該式（３）による両者の比は
外形形状の縦横比（Ｌ／ｒ）の二乗に比例し、縦長の場
合には、直動形のほうが有利になることが判る。外形形
状として単四電池形状（半径５ｍｍ、長さ４２ｍｍ）を
仮定すれば、Ｅ２／Ｅ１≒２となり、直動形の方が二倍
程度高い運動エネルギーが得られることが示される。す
なわち、円筒状の形状の中で構成する高効率な自動発電
機は直動方向のエネルギーを吸収する構造体であること
が必須である。
外形形状の縦横比（Ｌ／ｒ）の二乗に比例し、縦長の場
合には、直動形のほうが有利になることが判る。外形形
状として単四電池形状（半径５ｍｍ、長さ４２ｍｍ）を
仮定すれば、Ｅ２／Ｅ１≒２となり、直動形の方が二倍
程度高い運動エネルギーが得られることが示される。す
なわち、円筒状の形状の中で構成する高効率な自動発電
機は直動方向のエネルギーを吸収する構造体であること
が必須である。
【００１６】本発明は、前記のような偏平でない円筒内
に沿って往復進退・回転運動させることにより重錘の運
動エネルギーを、効率よく蓄電する手段を講じたので、
単三、単四形の小型の電池と同様に利用可能な自動式充
電電池を実現する。
に沿って往復進退・回転運動させることにより重錘の運
動エネルギーを、効率よく蓄電する手段を講じたので、
単三、単四形の小型の電池と同様に利用可能な自動式充
電電池を実現する。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例を図面につき詳説する。図１
は本実施例の内部概略構成図、図２は同・二自由度運動
重錘の拡大詳細斜視図である。図中、１は可動重錘、２
は増速回転機構、３は回転発電機、３Ａ，３Ｂは回転発
電機３の接続端子、４はワイヤ、４Ａ，４Ｂはワイヤ
端、５Ａは発電用プーリ、５Ｂはガイドプーリである。
は本実施例の内部概略構成図、図２は同・二自由度運動
重錘の拡大詳細斜視図である。図中、１は可動重錘、２
は増速回転機構、３は回転発電機、３Ａ，３Ｂは回転発
電機３の接続端子、４はワイヤ、４Ａ，４Ｂはワイヤ
端、５Ａは発電用プーリ、５Ｂはガイドプーリである。
【００１８】６は両波整流器、７は平滑コンデンサ、８
は限圧器、９は筐体、１０Ａ，１０Ｂはそれぞれプラス
とマイナス端子、１１はバネ、１１Ａ，１１Ｂはバネ
端、１２は扇形の振り子、１２Ａ，１２Ｂは振り子１２
の扇隅端、１３は左右移動板、１３’は外周溝、１３”
は案内溝、１４はシャフト、１５Ａ，１５Ｂは控ピンで
ある。
は限圧器、９は筐体、１０Ａ，１０Ｂはそれぞれプラス
とマイナス端子、１１はバネ、１１Ａ，１１Ｂはバネ
端、１２は扇形の振り子、１２Ａ，１２Ｂは振り子１２
の扇隅端、１３は左右移動板、１３’は外周溝、１３”
は案内溝、１４はシャフト、１５Ａ，１５Ｂは控ピンで
ある。
【００１９】本実施例は、図１に示すように筐体９に重
錘１の移動方向に沿って張架したバネ１１の一端１１Ａ
をマイナス端子１０Ｂに固定しかつ他端１１Ｂを左移動
板１３に固定する。バネ１１により弾性支持された重錘
１が外力によって移動範囲１Ａ内を進退往復運動および
回転運動する運動機構をもち、この運動機構から得られ
た運動エネルギーを引出すワイヤ４の両端４Ａ，４Ｂを
重錘１に固定し、いくつかのガイドプーリ５Ｂにより環
状に掛けたワイヤ４を発電用プーリ５Ａに巻掛けて回転
せしめることにより回転増速機構２に伝達される。
錘１の移動方向に沿って張架したバネ１１の一端１１Ａ
をマイナス端子１０Ｂに固定しかつ他端１１Ｂを左移動
板１３に固定する。バネ１１により弾性支持された重錘
１が外力によって移動範囲１Ａ内を進退往復運動および
回転運動する運動機構をもち、この運動機構から得られ
た運動エネルギーを引出すワイヤ４の両端４Ａ，４Ｂを
重錘１に固定し、いくつかのガイドプーリ５Ｂにより環
状に掛けたワイヤ４を発電用プーリ５Ａに巻掛けて回転
せしめることにより回転増速機構２に伝達される。
【００２０】この発電用プーリ５Ａの回転は増速回転機
構２によって増速され回転発電機３の図示しない回転子
を駆動し交流電圧が接続端子３Ａ、３Ｂより得られる。
この回転発電機３の交流電圧出力は直流整流機構、例え
ばいくつかのダイオードによって構成された両波整流器
６によって直流化整流され、平滑コンデンサ７などの蓄
電機構により、二次電池などの充電電池に蓄電される。
構２によって増速され回転発電機３の図示しない回転子
を駆動し交流電圧が接続端子３Ａ、３Ｂより得られる。
この回転発電機３の交流電圧出力は直流整流機構、例え
ばいくつかのダイオードによって構成された両波整流器
６によって直流化整流され、平滑コンデンサ７などの蓄
電機構により、二次電池などの充電電池に蓄電される。
【００２１】よって、並列する平滑コンデンサ７と限圧
器８の負電圧交端と筺体９を介して接続するマイナス端
子１０Ｂを乾電池規格に沿った円筒筐体９端に覆面し、
他端側においては正極プラス電圧を円筒筐体９から絶縁
凸設されたプラス端子１０Ａに接続することにより、従
来の乾電池または二次電池と同様に使用することが出来
る。
器８の負電圧交端と筺体９を介して接続するマイナス端
子１０Ｂを乾電池規格に沿った円筒筐体９端に覆面し、
他端側においては正極プラス電圧を円筒筐体９から絶縁
凸設されたプラス端子１０Ａに接続することにより、従
来の乾電池または二次電池と同様に使用することが出来
る。
【００２２】実際には運動方向は図１に例示した重錘１
とワイヤ４の構成により水平方向だけでなく、立てて使
用すること、すなわち重錘１が上下方向に変位する場合
も有り得るので、この場合でもワイヤ４の移動に変換す
るため、本実施例ではバネ１１の弾性力で重錘１の位置
を予め作動範囲１Ａの中央付近にプリセットする。この
バネ１１と重錘４の質量で構成される共振周波数は人間
の歩行に際して乗じる上下・前後の振動周波数０．５か
ら１Ｈｚ程度設定すれば、エネルギーが最大に利用され
ることは自明である。
とワイヤ４の構成により水平方向だけでなく、立てて使
用すること、すなわち重錘１が上下方向に変位する場合
も有り得るので、この場合でもワイヤ４の移動に変換す
るため、本実施例ではバネ１１の弾性力で重錘１の位置
を予め作動範囲１Ａの中央付近にプリセットする。この
バネ１１と重錘４の質量で構成される共振周波数は人間
の歩行に際して乗じる上下・前後の振動周波数０．５か
ら１Ｈｚ程度設定すれば、エネルギーが最大に利用され
ることは自明である。
【００２３】回転発電機３は一般に回転数が上がるほど
発生電圧・電力ともに増加することは周知である。例え
ば直径４ｍｍ、長さ４ｍｍのサマトリウムコバルト磁石
を用いて、ヨークに３０００ターンのコイルを巻いた場
合、発電機の回転数が１０００ｒｐｍで開放誘導起電圧
約６Ｖ、１ファラドのスーパーキャパシタに約９分で２
Ｖフル充電できる。具体的に単四形電池サイズ（直径１
０ｍｍ、円筒長さ４１ｍｍ）を考え、重錘１の移動を１
Ｈｚとすると、重錘１の移動距離を半分としても発電用
プーリ５Ａ径３ｍｍ、増速比３０倍程度のギアを組み合
わせた増速回転機構２で十分である。
発生電圧・電力ともに増加することは周知である。例え
ば直径４ｍｍ、長さ４ｍｍのサマトリウムコバルト磁石
を用いて、ヨークに３０００ターンのコイルを巻いた場
合、発電機の回転数が１０００ｒｐｍで開放誘導起電圧
約６Ｖ、１ファラドのスーパーキャパシタに約９分で２
Ｖフル充電できる。具体的に単四形電池サイズ（直径１
０ｍｍ、円筒長さ４１ｍｍ）を考え、重錘１の移動を１
Ｈｚとすると、重錘１の移動距離を半分としても発電用
プーリ５Ａ径３ｍｍ、増速比３０倍程度のギアを組み合
わせた増速回転機構２で十分である。
【００２４】増速回転機構２は機械式腕時計の歯車よう
のものを考えれば、簡単に実現可能であることが容易に
類推できる。フル充電された状態で、たとえば２０μＷ
程度の定常消費電力を考えた場合、約２４時間程度の動
作が可能であり、ポケットベルなどの携帯機での使用に
は十分である。
のものを考えれば、簡単に実現可能であることが容易に
類推できる。フル充電された状態で、たとえば２０μＷ
程度の定常消費電力を考えた場合、約２４時間程度の動
作が可能であり、ポケットベルなどの携帯機での使用に
は十分である。
【００２５】さらに、本実施例では図２に示すようにシ
ャフト１４方向（Ｘ軸方向）への移動とＸ軸方向まわり
の回転の二つの自由度をもつ運動エネルギーも発電に用
いるため、振り子１２を重錘１に用いる。扇形の振り子
１２を左右の円状移動板１３で適宜間隔を空け挟みこ
み、かつそれぞれピン１５Ａ，１５Ｂを、振り子１２の
扇隅端１２Ａ，１２Ｂに片持突設して移動板１３外周溝
１３’寄りに先端を臨ませ、振り子１２は回転可能にか
つ、移動板１３は回転不能にともども、その中心を断面
楕円形シャフト１４で一貫取付け、振り子１２とこれを
挟む二つの移動板１３をＸ方向にシャフト１４を介して
一体となって移動するように支持し、移動板１３の外周
溝１３’にワイヤ４を巻き付けて、そのワイヤ４一端を
対向面外周から中心に半径方向案内溝１３″を伝って引
き込み、シャフト通し孔１３ａを通りシャフト１４に沿
って外側に滑摺自在に引き出す。
ャフト１４方向（Ｘ軸方向）への移動とＸ軸方向まわり
の回転の二つの自由度をもつ運動エネルギーも発電に用
いるため、振り子１２を重錘１に用いる。扇形の振り子
１２を左右の円状移動板１３で適宜間隔を空け挟みこ
み、かつそれぞれピン１５Ａ，１５Ｂを、振り子１２の
扇隅端１２Ａ，１２Ｂに片持突設して移動板１３外周溝
１３’寄りに先端を臨ませ、振り子１２は回転可能にか
つ、移動板１３は回転不能にともども、その中心を断面
楕円形シャフト１４で一貫取付け、振り子１２とこれを
挟む二つの移動板１３をＸ方向にシャフト１４を介して
一体となって移動するように支持し、移動板１３の外周
溝１３’にワイヤ４を巻き付けて、そのワイヤ４一端を
対向面外周から中心に半径方向案内溝１３″を伝って引
き込み、シャフト通し孔１３ａを通りシャフト１４に沿
って外側に滑摺自在に引き出す。
【００２６】もう一端は振り子１２にそれぞれ片持突設
したピン１５Ａ，１５Ｂの先端に止着するので、ワイヤ
４は移動板１３の外周溝１３’を振り子１２の運動に従
って摺動する。ワイヤ４は移動板１３の外周溝１３’を
巻回りされたあと、外周溝１３’からシャフト１４側に
案内溝１３”に沿って誘導され、シャフト通し孔１３ａ
を通しシャフト１４側のワイヤ４の繰り出し引き込み変
位に変換する。
したピン１５Ａ，１５Ｂの先端に止着するので、ワイヤ
４は移動板１３の外周溝１３’を振り子１２の運動に従
って摺動する。ワイヤ４は移動板１３の外周溝１３’を
巻回りされたあと、外周溝１３’からシャフト１４側に
案内溝１３”に沿って誘導され、シャフト通し孔１３ａ
を通しシャフト１４側のワイヤ４の繰り出し引き込み変
位に変換する。
【００２７】本実施例の仕様はこのような具体的実施態
様を呈し、次にその動作を説明する。前記構造により、
通常の重錘では吸収し得なかったＸ方向運動以外のＸ方
向まわりの回角運動量、さらには当該回角運動量に変位
できるＹ，Ｚ方向の並進運動量も発電に利用できるから
発電効率が飛躍的に向上する。
様を呈し、次にその動作を説明する。前記構造により、
通常の重錘では吸収し得なかったＸ方向運動以外のＸ方
向まわりの回角運動量、さらには当該回角運動量に変位
できるＹ，Ｚ方向の並進運動量も発電に利用できるから
発電効率が飛躍的に向上する。
【００２８】直進運動から回転運動への変位には従来よ
りウォームギアなど、多くの手段があるが、本実施例で
はワイヤの変位を直接プーリによって回転運動に変換す
る。プーリを用いた場合の問題点ではワイヤーとプーリ
のエネルギー伝達が摩擦係数によるため、ギアの駆動に
比べ伝達効率が下がる点があるが、本実施例ではワイヤ
４材料にポリアミド系の高分子繊維を用い、これを高い
張力で梨地加工を施したプーリ５Ａ，５Ｂに巻き付ける
ことにより解決する。
りウォームギアなど、多くの手段があるが、本実施例で
はワイヤの変位を直接プーリによって回転運動に変換す
る。プーリを用いた場合の問題点ではワイヤーとプーリ
のエネルギー伝達が摩擦係数によるため、ギアの駆動に
比べ伝達効率が下がる点があるが、本実施例ではワイヤ
４材料にポリアミド系の高分子繊維を用い、これを高い
張力で梨地加工を施したプーリ５Ａ，５Ｂに巻き付ける
ことにより解決する。
【００２９】ポリアミド系ワイヤとプーリで構成される
回転伝達機構系は回転発電機３がダンパーとして働くた
め、急激なワイヤ４の変位に対してワイヤ４が伸び縮み
するが、この共振系を前記重錘１の共振周波数よりも十
分高く設定することにより、あたかもワイヤ４がエネル
ギーを蓄積することになり、十分な回転力を発生するこ
とが出来る。移動板１３の外周溝１３’及び案内溝１
３”をワイヤ４が摺動することから、少なくとも移動板
１３の当該部分には摩擦係数の少ない材料が望ましく、
例えばテフロンなどを用いれば良い。
回転伝達機構系は回転発電機３がダンパーとして働くた
め、急激なワイヤ４の変位に対してワイヤ４が伸び縮み
するが、この共振系を前記重錘１の共振周波数よりも十
分高く設定することにより、あたかもワイヤ４がエネル
ギーを蓄積することになり、十分な回転力を発生するこ
とが出来る。移動板１３の外周溝１３’及び案内溝１
３”をワイヤ４が摺動することから、少なくとも移動板
１３の当該部分には摩擦係数の少ない材料が望ましく、
例えばテフロンなどを用いれば良い。
【００３０】振り子１２の材料には鉛合金など質量の大
きいものが望ましいが、加工性を考慮すればステンレス
などの鉄系合金でも良い。ただし、磁性を帯びるとダン
ピングが大きくなることから、その磁性には注意を要す
る。携帯用で汎用性を考慮すれば筐体９寸法をＡＡＡ
（単三）、もしくは単４形とすることが望ましいが、そ
の場合でも本実施例によれば単なる一軸の運動エネルギ
ーだけでなく、他の自由度のエネルギーに変換できるか
ら適用範囲が広がる。
きいものが望ましいが、加工性を考慮すればステンレス
などの鉄系合金でも良い。ただし、磁性を帯びるとダン
ピングが大きくなることから、その磁性には注意を要す
る。携帯用で汎用性を考慮すれば筐体９寸法をＡＡＡ
（単三）、もしくは単４形とすることが望ましいが、そ
の場合でも本実施例によれば単なる一軸の運動エネルギ
ーだけでなく、他の自由度のエネルギーに変換できるか
ら適用範囲が広がる。
【００３１】平滑コンデンサ７には内部インピーダンス
が低く、蓄電量の大きいものが望ましいから、スーパー
キャパシタ（電気二重層コンデンサ）やＮｉＣｄなどの
二次電池が適している。特に発電量の変動の大きい用途
には蓄積電荷量が大きいリチウム二次電池などが適して
いる。
が低く、蓄電量の大きいものが望ましいから、スーパー
キャパシタ（電気二重層コンデンサ）やＮｉＣｄなどの
二次電池が適している。特に発電量の変動の大きい用途
には蓄積電荷量が大きいリチウム二次電池などが適して
いる。
【００３２】また、発電量と使用電力の具合によっては
過充電する場合があるが、蓄電池電荷量（Ｑ）の増大と
ともに端子電圧ＶがＶ＝Ｑ／Ｃ（Ｃ：キャパシタ容量）
の割合で増加するから、所定の電圧以上で蓄電量を限圧
器８によって制限して使用機器に過大電圧を掛けること
はないように配慮している。限圧器８には定電圧回路、
ツェナーダイオードなどの種々の素子があるが、発光ダ
イオードをツェナーダイオードと直列に用い、筐体９の
一部に光学窓を設けておけば、あとどれくらい使用でき
るか、残りが少ないので注意する必要があるなどの充電
状態をモニタすることが可能である。
過充電する場合があるが、蓄電池電荷量（Ｑ）の増大と
ともに端子電圧ＶがＶ＝Ｑ／Ｃ（Ｃ：キャパシタ容量）
の割合で増加するから、所定の電圧以上で蓄電量を限圧
器８によって制限して使用機器に過大電圧を掛けること
はないように配慮している。限圧器８には定電圧回路、
ツェナーダイオードなどの種々の素子があるが、発光ダ
イオードをツェナーダイオードと直列に用い、筐体９の
一部に光学窓を設けておけば、あとどれくらい使用でき
るか、残りが少ないので注意する必要があるなどの充電
状態をモニタすることが可能である。
【００３３】
【発明の効果】かくして、本発明によれば、従来の技術
では対応できなかったランダムな方向性をもつ運動エネ
ルギーを効率よく電気エネルギーに変換し蓄電すること
により、小型の電池と同様に使用可能で、比較的大きな
定常電流を流す電子携帯機器への電源に適用できる。
では対応できなかったランダムな方向性をもつ運動エネ
ルギーを効率よく電気エネルギーに変換し蓄電すること
により、小型の電池と同様に使用可能で、比較的大きな
定常電流を流す電子携帯機器への電源に適用できる。
【００３４】よって、この充自動式充電電池を身につけ
ておけば歩行中などで常時充電され電子機器は電池切れ
などがおき難く、複数個を直列につないぐような電力消
費の多いものでの多くの電池交換の手間や使い終わった
電池を捨てるといった資源の無駄がなくなる等優れた実
用性、有用性を具有する。
ておけば歩行中などで常時充電され電子機器は電池切れ
などがおき難く、複数個を直列につないぐような電力消
費の多いものでの多くの電池交換の手間や使い終わった
電池を捨てるといった資源の無駄がなくなる等優れた実
用性、有用性を具有する。
【図１】本発明の実施例の内部概略構成図である。
【図２】同上、二自由度運動重錘の拡大詳細斜視図であ
る。
る。
α…自動式充電電池 １…可動重錘 １Ａ…移動範囲 ２…増速回転機構 ３…回転発電機 ３Ａ，３Ｂ…接続端子 ４…ワイヤ ４Ａ，４Ｂ…ワイヤ端 ５Ａ…発電用プーリ ５Ｂ…ガイドプーリ ６…両波整流器 ７…平滑コンデンサ ８…限圧器 ９…筐体 １０Ａ…プラス端子 １０Ｂ…マイナス端子 １１…バネ １１Ａ，１１Ｂ…バネ端 １２…振り子 １２Ａ，１２Ｂ…扇隅端 １３…移動板 １３’…外周溝 １３”…案内溝 １４…シャフト １５Ａ，１５Ｂ…控ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保坂 寛 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 板生 清 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 大多和 脩二 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 春日 政雄 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 根岸 幸一郎 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 内山 哲夫 東京都新宿区西新宿７丁目５番10号 株式 会社エイティアイ内
Claims (4)
- 【請求項１】筺体軸線方向に沿って進退往復運動自在か
つ当該軸線方向まわりに回転運動自在な重錘両端にワイ
ヤ両端をそれぞれ結着し、当該重錘の直進運動エネルギ
ーを当該ワイヤで引出す直進運動機構と、 当該ワイヤからの直進運動エネルギーを適宜ガイドプー
リを介して案内し回転運動に変換する回転運動機構と、 当該回転運動機構からの回転運動を増速回転する増速機
構および当該増速回転により交流電圧を発生させる回転
発電機と、 当該交流電圧を直流電圧に整流する整流機構と、 当該直流電圧を蓄電する充電機構とを、 前記筺体に内蔵することを特徴とする自動式充電電池。 - 【請求項２】筺体は、一外端に充電機構の一出力端と接
続するプラス端子を突設し、かつ他外端に前記充電機構
の他出力端と接続するマイナス端子を設けた乾電池型に
形成したことを特徴とする請求項１記載の自動式充電電
池。 - 【請求項３】重錘は、扇形振り子を回転自在にかつ当該
扇形振り子を間隙を開けて中に挟んだ左右移動板を回転
不能にそれぞれシャフトに貫通取付ける一方、前記振り
子の左側面片側と右側面反片側のそれぞれ扇隅端に片持
突設した控ピンの先端を前記対向する左右移動板の外周
に臨ませ、他方回転発電機の回転軸外端に固着した増速
機構の発電用プーリに巻付けた可撓性ワイヤを、前記シ
ャフトに沿ってそれぞれ前記左右移動板のシャフト貫通
孔を通り、対向面側の半径方向ガイド溝を伝い外周にそ
れぞれ逆向きに巻付けて前記控ピン先端にそれぞれのワ
イヤ端を止着したことを特徴とする請求項１または２項
記載の自動式充電電池。 - 【請求項４】左右いずれかの移動板は、一端を筺体に固
着して軸線方向に沿って張架したバネの他端と固着した
ことを特徴とする請求項３記載の自動式充電電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22135592A JPH0668911A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 自動式充電電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22135592A JPH0668911A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 自動式充電電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668911A true JPH0668911A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16765503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22135592A Pending JPH0668911A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 自動式充電電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668911A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997027640A1 (fr) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Seiko Instruments Inc. | Chargeur de batterie de petite taille |
| GB2354646A (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-28 | John Fagbola | Battery housed kinetic generator |
| WO2004095673A1 (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Kozo Oshio | 運動量変換バンド |
| US7755258B2 (en) * | 2006-09-14 | 2010-07-13 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Charging device and circuit utilized to charge battery of portable electronic device including spiral spring to store energy created by pendulum during motion of portable electronic device |
| JP2010279201A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Casio Computer Co Ltd | 電池装置およびそれを備えた電子機器 |
| US20230144784A1 (en) * | 2020-04-07 | 2023-05-11 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Operation device and operation system |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP22135592A patent/JPH0668911A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997027640A1 (fr) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Seiko Instruments Inc. | Chargeur de batterie de petite taille |
| US5949215A (en) * | 1996-01-25 | 1999-09-07 | Seiko Instruments Inc. | Small-sized battery charger |
| GB2354646A (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-28 | John Fagbola | Battery housed kinetic generator |
| WO2004095673A1 (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-04 | Kozo Oshio | 運動量変換バンド |
| US7755258B2 (en) * | 2006-09-14 | 2010-07-13 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Charging device and circuit utilized to charge battery of portable electronic device including spiral spring to store energy created by pendulum during motion of portable electronic device |
| JP2010279201A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Casio Computer Co Ltd | 電池装置およびそれを備えた電子機器 |
| US20230144784A1 (en) * | 2020-04-07 | 2023-05-11 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Operation device and operation system |
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