JPH10248208A - ゼンマイバネ式発電装置 - Google Patents

ゼンマイバネ式発電装置

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JPH10248208A
JPH10248208A JP6743197A JP6743197A JPH10248208A JP H10248208 A JPH10248208 A JP H10248208A JP 6743197 A JP6743197 A JP 6743197A JP 6743197 A JP6743197 A JP 6743197A JP H10248208 A JPH10248208 A JP H10248208A
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Tsuneo Ito
恒男 伊藤
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Ito Tsuneo
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TOKAI SHIKENKI SEISAKUSHO KK
Ito Tsuneo
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゼンマイバネ式発電装置において、種々の電
気機器で利用できるような発電出力と十分な発電持続時
間とを両立させる。 【解決手段】 ゼンマイバネ式発電装置1は、回転可能
に支持された入力軸12と、入力軸12を手動で回転さ
せるためのハンドル14と、入力軸12に取り付けられ
たゼンマイバネ16と、回転運動により発電する発電機
23と、ゼンマイバネ16の巻締め状態から緩み状態ま
での復元により生じる入力軸12の回転を発電機23に
増速して伝達する増速装置25とを備える。ゼンマイバ
ネ16の復元に基づく発電機23の発電出力が5ワット
以上かつ発電持続時間が1時間以上となるように、ゼン
マイバネ16、発電機23及び増速装置25を設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被災時、停電時、
野外活動時等のような商用電源や電池が利用できない時
に使用する発電装置に関し、詳しくは、人力を一時的に
加えることにより所定時間持続して発電するゼンマイバ
ネ式発電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のゼンマイバネ式発電装置とし
て、ゼンマイバネにより発電機を回転させ、豆電球、腕
時計、携帯用コンピュータ、ラジオ等の小電力機器を作
動させるようにしたものが知られている(特開昭49−
65866号公報、特開昭51−79988号公報、特
開平4−340118号公報等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のゼン
マイバネ式発電装置には、次のような問題があった。 発電機の発電持続時間を長くしようとすると、取り
出せる発電出力が小さくなってラジオ、豆電球等の微小
電力機器しか作動させられない一方、取り出す発電出力
を大きくしようとすると、発電持続時間が短くなるとい
う相反した問題があり、種々の電気機器で利用できるよ
うな発電出力と十分な発電持続時間とを両立したものが
無かった。 取り出せる電圧が1種類であり、利用できる電気機
器が限定されていた。 取り出せるのが直流のみであり、利用できる電気機
器が限定されていた。 小型のゼンマイバネ式発電装置がほとんどであり、
大型化した場合の移動性や取扱性について考慮したもの
が無かった。 大型のゼンマイバネの入手が困難であった。
【0004】本発明の目的は、上記課題を解決し、種々
の電気機器で利用できるような発電出力と十分な発電持
続時間とを両立したゼンマイバネ式発電装置を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のゼンマイバネ式発電装置は、回転可能に支
持された入力軸と、入力軸を手動で回転させるためのハ
ンドルと、入力軸に取り付けられたゼンマイバネと、回
転運動により発電する発電機と、ゼンマイバネの巻締め
状態から緩み状態までの復元により生じる入力軸の回転
を発電機に増速して伝達する増速装置とを備え、ゼンマ
イバネの復元に基づく発電機の発電出力が5ワット以上
かつ発電持続時間が1時間以上となるように、ゼンマイ
バネ、発電機及び増速装置を設定したことを特徴とす
る。
【0006】なお、前記発電出力及び発電持続時間は、
何れも大きい方が利用時に便利であるが、装置のサイズ
とのバランスを考慮すると、発電出力5〜50ワットか
つ発電持続時間1〜5時間の範囲が好ましく、発電出力
10〜20ワットかつ発電持続時間1.5〜3時間の範
囲がさらに好ましい。
【0007】さらに本発明においては、発電機の発電電
圧を変化させて複数の電圧を取り出せるようにする電圧
可変装置を設けることが好ましい。
【0008】また、発電機の発電電流を交流と直流との
間で変換していずれの電流も取り出せるようにする電流
種別変換装置を設けることが好ましい。
【0009】また、入力軸、ゼンマイバネ、発電機及び
増速装置をケースに納め、該ケースに車輪と取手とを取
り付けることが好ましい。
【0010】また、ゼンマイバネは、二以上を並列的に
取り付けることか好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したゼンマイ
バネ式発電装置の形態例について、図面を参照して説明
する。ゼンマイバネ式発電装置1のケース2は、木板
(金属板、樹脂板等でもよい。)により横幅約420m
m×奥行約270mm×高さ約180mmの直方体形状
に形成されている。ケース2の一対の長手側板2aの左
端部には車軸3を介して一対の車輪4が転動可能に軸着
され、右端部には大型コ字状の取手5が傾動可能に取り
付けられている。
【0012】ケース2内の最下部、下部及び上部には、
それぞれ第一取付板6、第二取付板7及び第三取付板8
が略水平に配され、取付板6〜8は、ケース2の底板2
b及び天板2cに挿通されネジ止めされた長い支持棒9
と、底板2bに挿通されネジ止めされた短い支持棒10
とによりケース2に固定されている。
【0013】第一取付板6及び第三取付板8の図2にお
ける中央より左側には垂直の入力軸(第一軸)12が軸
受11により回転可能に支持され、入力軸12の上端は
天板2cより上方へ突出している。入力軸12の上端に
は四角棒状の被係合部13が形成され、被係合部13に
は、入力軸12を手動回転させるためのレバー状のハン
ドル14が、その先端に形成された四角穴状の係合部1
5において係合することにより、着脱可能に取り付けら
れるようになっている。
【0014】入力軸12には二つのゼンマイバネ16,
16が同軸状に並べて同心状に配されることにより、並
列的に設けられている。各ゼンマイバネ16,16の内
端は入力軸12に取り付けられ、外端は第一取付板6と
第三取付板8と間に支持されたステー17に取り付けら
れている。各ゼンマイバネ16,16は、幅約50m
m、長さ約20mのバネ鋼薄板を渦巻状に巻回してなる
ものである。その巻回回数は、緩み状態で36回、巻締
め状態で55回であり、従って巻締め状態から緩み状態
までの復元により生じる入力軸12の回転数は19回で
ある。現在、幅広のゼンマイバネは入手しにくい状況に
あるため、本実施形態例のように二つ又はそれ以上のゼ
ンマイバネを併用することは有効である。また、仮に一
方のゼンマイバネが切れても、他方のゼンマイバネで
(能力は低下するが)発電を続行できる利点もある。
【0015】第一取付板6と第二取付板7との間には、
入力軸12の歯止めを行うラチェット機構18が設けら
れている。ラチェット機構18は、入力軸12に取り付
けられた多数の爪を持つ爪車19と、第二取付板7に軸
着されて爪車19の爪の一つに係合する戻り止めアーム
20と、第二取付板7に一端が固定されて戻り止めアー
ム20を爪車19側に付勢する押えバネ21と、戻り止
めアーム20からケース2外に延びる解除レバー22と
からなる。ラチェット機構18は、入力軸12が図3で
左回りに手動回転されることを、戻り止めアーム20が
爪車19の爪を一方向に乗り越えることで許容し、その
後に入力軸12が右回りに戻り回転するのを、戻り止め
アーム20が爪車19の爪の一つに係合することで止め
るようになっている。また、ケース2外から解除レバー
22を操作してケース2の掛止部(図示略)に掛止し、
戻り止めアーム20を爪車19から外せば、入力軸12
の右回りの戻り回転が可能になる。
【0016】第二取付板7の図2における右端近くの上
面には、回転運動により発電する発電機23が下向きに
取り付けられている。この発電機23には発電電圧(直
流全波)は18.5ボルトダイナモ(整流子整流方式発
電機)が使用されている。
【0017】第一取付板6と第二取付板7との間には、
ゼンマイバネ16,16の巻締め状態から緩み状態まで
の復元により生じる入力軸12の回転を発電機23に増
速して伝達する増速装置25が設けられ、増速装置25
は次の部材から構成されている。第一取付板6及び第二
取付板7には、前記入力軸(第一軸)12から図2の右
方向へ順に、第二軸26、第三軸27、第四軸28及び
第五軸29がそれぞれ軸受11により回転可能に支持さ
れている。入力軸12の爪車19には歯数140の第一
歯車31が重ね合わされて取り付けられている。第二軸
26には歯数13の第二歯車32と歯数56の第三歯車
33とが同軸状に取り付けられ、第一歯車31と第二歯
車32とが噛合している。第三軸27には歯数7の第四
歯車34と歯数60の第五歯車35とが同軸状に取り付
けられ、第三歯車33と第四歯車34とが噛合してい
る。第四軸28には歯数6の第六歯車36と歯数60の
第七歯車37とが同軸状に取り付けられ、第五歯車35
と第六歯車36とが噛合している。第五軸29には歯数
7の第八歯車38が取り付けられ、第七歯車37と第八
歯車38とが噛合している。第五軸29は発電機23の
回転軸と接合されている。従って、入力軸12と第五軸
29との間の最終増速比は、(140/13)×(56
/7)×(60/6)×(60/7)=7384.6で
ある。
【0018】第五軸29にはフライホイール39が第八
歯車38と同軸状に取り付けられ、重量の大きいフライ
ホイール39の惰性回転によって発電機23がより安定
的に回転するようになっている。
【0019】以上のようにゼンマイバネ16,16、発
電機23及び増速装置25を設定したことにより、ゼン
マイバネ16,16の前記復元に基づく発電機23の発
電出力は約11.5ワット、発電持続時間は約2時間と
なった。
【0020】41は、発電機23の発電電圧を変化させ
て複数の電圧を取り出せるようにする電圧可変装置と、
発電機23の発電電流を交流と直流との間で変換してい
ずれの電流も取り出せるようにする電流種別変換装置と
を兼ねた出力制御装置である。電圧可変装置には、シリ
ーズレギュレータ、スイッチングレギュレータ、DC−
DCコンバータ、トランス等の公知の各種装置を使用で
き、電流種別変換装置にはインバータ、整流回路等の公
知の各種装置を使用できる。本実施形態例の出力制御装
置41で取り出せる電圧は、3、4.5、6、9、12
及び24ボルトの6種類であり、24ボルト時の最大電
流は0.478アンペアである。
【0021】出力制御装置41において、42は交流・
直流の種別を選択する操作つまみ、43は取り出す電圧
を選択する操作つまみである。44は、出力制御装置4
1の出力端子に接続された出力タップであり、商用電源
用コンセント、差込み式ジャック、ねじ式端子等の複数
種類の接続端子45を備えている。
【0022】以上のように構成されたゼンマイバネ式発
電装置1は、被災時、停電時、野外活動時等のような、
商用電源や電池が利用できない時(電池については電池
切れや出力不足の時)に便利に使用できる。使用方法
は、ハンドル14の係合部15をに入力軸12の被係合
部13に係合させ、ハンドル14により入力軸12を手
動回転させてゼンマイバネ16,16を巻締め状態に
し、解除レバー22により戻り止めアーム20を爪車1
9から外す、という簡単なものである。この操作で、ゼ
ンマイバネ16,16の復元により入力軸12がゆっく
りと戻り回転し、増速装置25を介して発電機23が所
定回転数で回転し、前記の通り、発電出力約11.5ワ
ットかつ発電持続時間約2時間の発電が続く。
【0023】使用者は、出力制御装置41で直流・交流
の種別と電圧とを選択し、接続端子45に、懐中電灯、
発熱電球、蛍光燈等の照明機器や、携帯電話、トランシ
ーバ等の通信機器や、ラジオ、携帯テレビ、ネットワー
クコンピュータ等の情報収集機器や、その他の各種電気
機器を接続して作動させることができる。また、高周波
インバータからの高周波パルス電流によって作動する電
磁調理器を接続すれば、加熱調理を行うこともできる。
【0024】本実施形態による作用・効果をまとめる
と、次の通りである。 種々の電気機器で利用できるような発電出力と十分
な発電持続時間とを両立できる。 取り出せる電圧が6種類であり、利用できる電気機
器が広い。 取り出せるのが直流と交流であり、利用できる電気
機器が広い。 上記を実現するために、ゼンマイバネ式発電装置
1は従来より大型化しているが、入力軸12、ゼンマイ
バネ16、発電機23及び増速装置25をケース2に納
め、該ケース2に車輪4と取手5とを取り付けたので、
移動性や取扱性に優れている。 二つのゼンマイバネ16,16を入力軸12に並列
的に取り付けたので、一つのゼンマイバネは幅狭のもの
で済み、ゼンマイバネの入手が容易になる。
【0025】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸
脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。 (1)ゼンマイバネの数を、一又は三以上に変更するこ
と。 (2)増速装置の構造を、例えばベルト及びプーリーに
よるもの等に変更すること。
【0026】
【発明の効果】本発明のゼンマイバネ式発電装置は、上
記の通り構成されているので、種々の電気機器で利用で
きるような発電出力と十分な発電持続時間とを両立でき
るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のゼンマイバネ式発電装置の実施形態例
を示す斜視図である。
【図2】同発電装置の縦断面図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【符号の説明】
1 ゼンマイバネ式発電装置 2 ケース 3 車軸 4 車輪 5 取手 12 入力軸 14 ハンドル 16 ゼンマイバネ 23 発電機 25 増速装置 41 出力制御装置 45 接続端子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転可能に支持された入力軸と、前記入
    力軸を手動で回転させるためのハンドルと、前記入力軸
    に取り付けられたゼンマイバネと、回転運動により発電
    する発電機と、前記ゼンマイバネの巻締め状態から緩み
    状態までの復元により生じる前記入力軸の回転を前記発
    電機に増速して伝達する増速装置とを備え、前記ゼンマ
    イバネの復元に基づく前記発電機の発電出力が5ワット
    以上かつ発電持続時間が1時間以上となるように、前記
    ゼンマイバネ、発電機及び増速装置を設定したことを特
    徴とするゼンマイバネ式発電装置。
  2. 【請求項2】 前記発電機の発電電圧を変化させて複数
    の電圧を取り出せるようにする電圧可変装置を設けた請
    求項1記載のゼンマイバネ式発電装置。
  3. 【請求項3】 前記発電機の発電電流を交流と直流との
    間で変換していずれの電流も取り出せるようにする電流
    種別変換装置を設けた請求項1記載のゼンマイバネ式発
    電装置。
  4. 【請求項4】 前記入力軸、ゼンマイバネ、発電機及び
    増速装置をケースに納め、該ケースに車輪と取手とを取
    り付けた請求項1記載のゼンマイバネ式発電装置。
  5. 【請求項5】 前記ゼンマイバネは、二以上を並列的に
    取り付けた請求項1記載のゼンマイバネ式発電装置。
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