(57)【要約】【課題】発電停止期間を極めて短時間に抑制して、或いは、発電停止期間を実質的にゼロにして、発電を継続することができるゼンマイ式発電装置を提供する。【解決手段】本発明に係るゼンマイ式発電装置は、ゼンマイバネと、ゼンマイバネを収納するカセットケースと、ゼンマイバネを巻き上げるハンドルとを具備する、少なくとも２つのゼンマイカセットと、ゼンマイカセットを挿入し抜去するための少なくとも１つのスロットが形成された本体ケースと、発電機と、発電機で発電された電力を外部に出力する端子とを備え、発電機は、ゼンマイカセットがスロットに挿入されると、挿入されたゼンマイカセットのゼンマイバネの巻き戻り力によって発電し、ゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たなゼンマイカセットがスロットに挿入された場合、新たに挿入された前記ゼンマイカセットのゼンマイバネの巻き戻り力で引き続き発電する。【選択図】  図１
2020090927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼンマイバネと、前記ゼンマイバネを収納するカセットケースと、前記ゼンマイバネを巻き上げるハンドルとを具備する、少なくとも２つのゼンマイカセットと、
前記ゼンマイカセットを挿入し抜去するための少なくとも１つのスロットが形成された本体ケースであって、前記少なくとも２つのゼンマイカセットの夫々を順次交換できるように収納する本体ケースと、
前記本体ケースに収納される発電機と、
前記本体ケースに設けられ、前記発電機で発電された電力を外部に出力する端子と、
を備え、
前記発電機は、ゼンマイバネが予め巻き上げられた前記ゼンマイカセットが前記スロットに挿入されると、挿入された前記ゼンマイカセットのゼンマイバネの巻き戻り力によって発電し、前記ゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たなゼンマイカセットが前記スロットに挿入された場合、新たに挿入された前記ゼンマイカセットのゼンマイバネの巻き戻り力で引き続き発電する、
ゼンマイ式発電装置。
【請求項２】
前記発電機で発電された電力を充放電する２次電池、をさらに備え、
前記２次電池の放電出力は、前記端子を介して外部に出力される、
請求項１に記載のゼンマイ式発電装置。
【請求項３】
前記本体ケースには、第１スロットと、第２スロットとが形成され、
（ａ）前記発電機は、前記第１スロットにゼンマイバネが予め巻き上げられた第１のゼンマイカセットが先に挿入され、その後、前記第２スロットにゼンマイバネが予め巻き上げられた第２のゼンマイカセットが挿入された場合、前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で発電し、前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネが完全に巻き戻ると、前記第２のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で引き続き発電し、
（ｂ）前記発電機は、前記第１スロットから前記第１のゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たな第１のゼンマイカセットが前記第１スロットに挿入された場合、先に挿入されている前記第２のゼンマイカセットのゼンマイバネが完全に巻き戻ると、新たに挿入された前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で引き続き発電し、
（ｃ）前記発電機は、前記第２スロットから前記のゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たな第２のゼンマイカセットが前記第２スロットに挿入された場合、先に挿入されている前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネが完全に巻き戻ると、新たに挿入された前記第２のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で引き続き発電する、
請求項１又は２に記載のゼンマイ式発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に係り、特に、ゼンマイバネの動力を用いて非常用の電力を発電することができるゼンマイ式発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１８年９月６日に起きた北海道胆振東部地震では、北海道全域が停電するという、所謂、ブラックアウトが発生し、ライフラインがストップした。停電により、テレビやラジオの視聴ができなくなったため、多くの地域住民は、スマートフォン等の携帯型情報機器に情報源を求めざるを得なくなった。
【０００３】
しかしながら、これらの携帯型情報機器は、毎日の充電、長くても２、３日間隔での充電が不可欠であるため、多くの住民は、非常用の発電機器や非常用の充電機器の必要性をあらためて知らされることになった。
【０００４】
一方、非常用の小容量発電機として、手動で発電機を回転させて電力を得る発電装置や、ゼンマイバネの動力によって発電機を回転させて電力を得る発電装置も知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００５】
しかしながら、手動で発電機を回転させる発電装置は、ユーザが常に発電装置を操作し続ける必要があり、停電時等の非常時においてユーザは他の作業をすることができない。また、疲労等により継続的な発電は難しい。
【０００６】
一方、ゼンマイバネの動力による発電装置は、停電等の非常状況が発生する前に、予めゼンマイバネを巻き上げておくことにより動力を蓄積することができる。したがって、ゼンマイバネのロックを解除して発電を開始させた後は、ユーザは発電装置からは離れて、他の作業を行うことができる。
【０００７】
しかしながら、従来のゼンマイ式発電装置は、巻き上げられたゼンマイバネが完全に元に戻った時点で発電が停止する。したがって、発電を継続するためには、ゼンマイバネを再度巻き上げる作業を発電が停止する都度、繰り返す必要があり不便である。また、ゼンマイバネを巻き上げている際にはどうしても発電停止期間が発生することになり、これも不便である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−０１４９２３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４６９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、上記事情を鑑みてなされたものであり、発電停止期間を極めて短時間に抑制して、或いは、発電停止期間を実質的にゼロにして、発電を継続することができるゼンマイ式発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係るゼンマイ式発電装置は、ゼンマイバネと、前記ゼンマイバネを収納するカセットケースと、前記ゼンマイバネを巻き上げるハンドルとを具備する、少なくとも２つのゼンマイカセットと、前記ゼンマイカセットを挿入し抜去するための少なくとも１つのスロットが形成された本体ケースであって、前記少なくとも２つのゼンマイカセットの夫々を順次交換できるように収納する本体ケースと、前記本体ケースに収納される発電機と、前記本体ケースに設けられ、前記発電機で発電された電力を外部に出力する端子とを備え、前記発電機は、ゼンマイバネが予め巻き上げられた前記ゼンマイカセットが前記スロットに挿入されると、挿入された前記ゼンマイカセットのゼンマイバネの巻き戻り力によって発電し、前記ゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たなゼンマイカセットが前記スロットに挿入された場合、新たに挿入された前記ゼンマイカセットのゼンマイバネの巻き戻り力で引き続き発電する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るゼンマイ式発電装置によれば、発電停止期間を極めて短時間に抑制して、或いは、発電停止期間を実質的にゼロにして、発電を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態のゼンマイ式発電装置の外観例を示す図。
【図２】ゼンマイカセットの外観及び構成例を示す図。
【図３】実施形態のゼンマイ式発電装置の回路構成例を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態に係るゼンマイ式発電装置の動作例を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態のゼンマイ式発電装置の外観例を示す図。
【図６】第２の実施形態に係るゼンマイ式発電装置の動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るゼンマイ式発電装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のゼンマイ式発電装置１の外観の一例を示す図である。ゼンマイ式発電装置１は、例えば、停電時などに利用される非常用の小型小容量の発電装置である。ゼンマイ式発電装置１は、例えば、スマートフォンやタブレット端末などの小型携帯通信情報機器に対して、停電時にも電力を供給して充電することができる。また、ゼンマイ式発電装置１によって、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電式電池を充電することができる。充電された電池によって、停電時においても、ラジオや懐中電灯等を継続的に使用することができる。
【００１４】
図１に示すように、ゼンマイ式発電装置１は、装置本体２と、複数のゼンマイカセット１０とを備えている。装置本体２は、少なくとも発電機３０を具備し、この他、２次電池４０を備えてもよい。
【００１５】
発電機３０や２次電池４０は、例えば、プラスティックや木材、或いは金属等の任意の材料で形成される本体ケース２０に収納される。本体ケース２０の１つの側面には、ユーザがゼンマイカセット１０を挿入し、抜去するための開口部であるスロット２１が形成されている。スロット２１から挿入されたゼンマイカセット１０は、ユーザによって抜去されるまでは、本体ケース２０に収納されることになる。
【００１６】
また、本体ケース２０の側面には、発電機３０で発電された電力を本装置１の外部に取り出すための端子が設けられている。この端子は、例えば、ＵＳＢコネクタ５０やＩＥＥＥ１３９４コネクタ等のような、電力供給可能な汎用コネクタとして構成される。
【００１７】
ゼンマイバネ（単にゼンマイと呼ばれることもある）が、装置本体に恒常的に実装されている従来のゼンマイ内蔵型の発電装置とは異なり、本発明のゼンマイ式発電装置１は、ゼンマイバネを、装置本体２に対して容易に着脱可能なカセットケースに収納した点に特徴がある。
【００１８】
図２は第１の実施形態のゼンマイカセット１０の構成例を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ゼンマイカセット１０は、ゼンマイバネ１２、ゼンマイバネ１２を収納するカセットケース１１、及び、ゼンマイバネ１２を巻き上げるための巻き上げハンドル１３を有している。
【００１９】
図２（ａ）は、ゼンマイバネ１２の巻き上げが完了し、巻き上げハンドル１３がカセットケース１１の側面に収納された状態を示している。一方、図２（ｂ）は、巻き上げハンドル１３を、カセットケース１１の側面から引き出して展開し、巻き上げハンドル１３を回転させることによってゼンマイバネ１２を巻き上げている途中の状態を示している。
【００２０】
図３は、第１の実施形態のゼンマイ式発電装置１の回路構成例を示すブロック図である。前述したように、ゼンマイ式発電装置１は、発電機３０及び２次電池４０を有する他、発電機３０の出力電圧を安定化するレギュレータ３１や、２次電池４０の充電動作を制御する充電回路４１を備えてもよい。
【００２１】
本体ケース２０のスロット２１から挿入されたゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２の回転軸は、図示しない連結機構によって発電機３０の回転軸と連結される。巻き上げられたゼンマイバネ１２のロックが解除されると、ゼンマイバネ１２の巻き戻り力によって発電機３０の回転軸が回転し、発電が行なわれる。
【００２２】
ゼンマイバネ１２のロック解除は、ゼンマイカセット１０の挿入後、自動的に行うこともできる。或いは、本体ケース２０に解除ボタンを設け、ユーザが解除ボタンを押下することによって手動でロックを解除するようにしてもよい。
【００２３】
発電機３１によって発電された電力はレギュレータ３１で安定化され、逆流阻止ダイオードを介して、ＵＳＢコネクタ５０から外部の機器、例えば、スマートフォンに供給される。
【００２４】
一方、レギュレータ３１の出力は、充電回路４１を介して２次電池４０にも供給され、例えば、リチウムイオン電池等の２次電池４０を充電する。２次電池４０に充電された電力は、逆流阻止ダイオードを介してＵＳＢコネクタ５０に接続され、発電機３０の出力と同様に、外部の機器、例えば、スマートフォンに供給される。
【００２５】
２次電池４０は、本装置に固定される種類のものでもよいが、例えば、エネループ（登録商標）と呼ばれるような、単３型の充電式電池とすることもできる。２次電池を単３型の充電式電池とした場合、充電完了後の電池を本体ケース２０から取り出して、懐中電灯やラジオ等の種々の小型ポータブル電子機器に装着することができる。
【００２６】
図４は、第１の実施形態に係るゼンマイ式発電装置１の動作例を示すフローチャートである。ゼンマイ式発電装置１の動作の前提として、予め巻き上げられたゼンマイカセット１０が少なくとも２つ用意されているものとする。
【００２７】
まず、ステップＳＴ１００で、巻き上げられたゼンマイカセット１０をスロット２１に挿入する。そうすると、ステップＳＴ１０１にて、ゼンマイバネ１２の巻き戻り力によって、発電機３０が発電を開始する。ステップＳＴ１０２にて、この発電電力は、ＵＳＢコネクタ５０等のよって外部の機器に供給される。或いは、発電電力によって２次電池４０を充電してもよい。また、或いは、発電電力を外部の機器に供給しつつ、２次電池４０を充電することもできる。
【００２８】
ゼンマイバネ１２が完全に巻き戻ると発電が停止する（ステップＳＴ１０３）。その後、ユーザは、巻き戻ったゼンマイカセット１０をスロット２１から抜去する（ステップＳＴ１０４）。
【００２９】
引き続き発電を継続する場合には（ステップＳＴ１０５のＮＯ）、ステップＳＴ１００に戻り、予め巻き上げられている別のゼンマイカセット１０をスロット２１に挿入することにより、発電を再開する。
【００３０】
上述した第１の実施形態のゼンマイ式発電装置１によれば、ゼンマイバネ１２が完全に巻き戻って発電が停止した場合でも、予め巻き上げられている別のゼンマイカセット１０と交換することにより、発電の停止期間を極めて短時間に抑えることができる。つまり、発電の停止時間を、挿入されているゼンマイカセット１０を抜き取って、別のゼンマイカセット１０を挿入するまでの、ごく短時間に抑えることができる。
【００３１】
また、従来のゼンマイ内蔵型の発電装置では、停止した発電を再開する場合には、ゼンマイをその場で再度巻き上げる作業が不可欠である。このため、長時間発電を継続させるためには、例えば停電中などの非常時に、この巻き上げ作業を何度も繰り返す必要があり、面倒であった。
【００３２】
これに対して、第１の実施形態では、停電などの非常事態が発生する前の余裕があるときに、ゼンマイバネ１２の巻き上げ作業を行うことにより、予め巻き上げられた複数のゼンマイカセット１０を用意しておくことができる。このため、第１の実施形態のゼンマイ式発電装置１によれば、停電などの非常事態が発生した場合であっても、巻き上げ作業を何ら行うことなく、長時間の発電を継続して行うことができる。
【００３３】
図５は、第２の実施形態に係るゼンマイ式発電装置１の外観例を示す図である。先に説明した実施形態（図１参照）とは、スロット２１の数が異なっている。図１に示す実施形態のゼンマイ式発電装置１が１つのスロット２１を有しているのに対して、図５に示す第２の実施形態では、第１スロット２１と第２スロット２２の２つのスロットを有している。なお、第２の実施形態のゼンマイ式発電装置１で使用するゼンマイカセット１０は第１の実施形態（図２参照）と同じである。また、第２の実施形態のゼンマイ式発電装置１の回路構成も、第１の実施形態の回路構成（図３参照）と同じである。
【００３４】
図６は、図５に示す第２の実施形態に係るゼンマイ式発電装置１の動作例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、第２の実施形態に係るゼンマイ式発電装置１の動作について説明する。なお、以下では、第１スロット２１に挿入されるゼンマイカセット１０を第１のゼンマイカセット１０と呼び、第２スロット２２に挿入されるゼンマイカセット１０を第２のゼンマイカセット１０と呼ぶものとする。
【００３５】
まず、ステップＳＴ２００で、予め巻き上げられている第１のゼンマイカセット１０を第１スロット２１に挿入する。そうすると、この第１のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２の巻き戻り力で発電が開始される（ステップＳＴ２０１）。
【００３６】
次に、予め巻き上げられている第２のゼンマイカセット１０を第２スロット２２に挿入する（ステップＳＴ２０２）。この挿入作業中も、第１のゼンマイカセット１０により、発電は継続している。
【００３７】
第１のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２が完全に巻き戻ると（ステップＳＴ２０３）、間断なく、第２スロットに挿入されている第２のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２の巻き戻り力により、発電が引き継がれる（ステップＳＴ２０４）。
【００３８】
ステップＳＴ２０５では、ユーザにより、巻き戻っている第１のゼンマイカセット１０が第１スロット２１から抜き取られ、その後、予めゼンマイバネ１２が巻き上げられている新たな第１のゼンマイカセット１０が第１スロット２１に挿入される（ステップＳＴ２０６）。第１のゼンマイカセット１０の交換作業中は、第２のゼンマイカセット１０による発電が継続している。
【００３９】
その後、第２のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２が完全に巻き戻る（ステップＳＴ２０７）。このとき、第１スロット２１には、新たな第１のゼンマイカセット１０が既に挿入されている。このため、第２のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２が完全に巻き戻ると、第１のゼンマイカセット１０により、発電が継続される（ステップＳＴ２０８）。
【００４０】
ステップＳＴ２０９では、ユーザにより、巻き戻っている第２のゼンマイカセット１０が第２スロット２２から抜き取られ（ステップＳＴ２０９）、その後、予めゼンマイバネ１２が巻き上げられている新たな第２のゼンマイカセット１０が第２スロット２２に挿入される（ステップＳＴ２１０）。第２のゼンマイカセット１０の交換作業中においても、第１のゼンマイカセット１０による発電が継続している。
【００４１】
その後、第１のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２が完全に巻き戻ると（ステップＳＴ２１１）、第２スロット２１に挿入されている第２のゼンマイカセット１０により、発電が継続される（ステップＳＴ２１２）。
【００４２】
以降、発電を継続する場合には（ステップＳＴ２１３のＮＯ）、ステップＳＴ２０５に戻り、ステップＳＴ２０５からステップＳＴ２１２の処理又は手順が繰り返される。
【００４３】
上述した第２の実施形態のゼンマイ式発電装置１では、第１及び第２の２つのスロットに、予め巻き上げられたゼンマイカセット１０を交互に挿入することが可能である。このため、一方のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２が完全に巻き戻ると、他方のゼンマイカセット１０のゼンマイバネ１２の巻き戻りが開始され、常にどちらかのゼンマイカセット１０が巻き戻っている状態を継続させることができる。このように、図５に例示した第２の実施形態に係るゼンマイ式発電装置１によれば、発電機３０を間断なく回転させ続けることができ、発電停止時間を実質的にゼロとすることができる。
【００４４】
以上説明してきたように、本発明の各実施形態のゼンマイ式発電装置によれば、発電停止期間を極めて短時間に抑制して、或いは、発電停止期間を実質的にゼロにして、発電を継続することができる。
【００４５】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１  ゼンマイ式発電装置
２  装置本体
１０  ゼンマイカセット
１１  カセットケース
１２  ゼンマイバネ
３０  発電機
４０  ２次電池
５０  ＵＳＢコネクタ
【図１】
2020090927.tif 000003
【図２】
2020090927.tif 000004
【図３】
2020090927.tif 000005
【図４】
2020090927.tif 000006
【図５】
2020090927.tif 000007
【図６】
2020090927.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月14日(2019.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼンマイバネと、前記ゼンマイバネを収納するカセットケースと、前記ゼンマイバネを巻き上げるハンドルとを具備する、少なくとも２つのゼンマイカセットと、
前記ゼンマイカセットを挿入し抜去するための少なくとも１つのスロットが形成された本体ケースであって、前記少なくとも２つのゼンマイカセットの夫々を順次交換できるように収納する本体ケースと、
前記本体ケースに収納される発電機と、
前記本体ケースに設けられ、前記発電機で発電された電力を外部に出力する端子と、
を備え、
前記本体ケースには、第１スロットと、第２スロットとが形成され、
（ａ）前記発電機は、前記第１スロットにゼンマイバネが予め巻き上げられた第１のゼンマイカセットが先に挿入され、その後、前記第２スロットにゼンマイバネが予め巻き上げられた第２のゼンマイカセットが挿入された場合、前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で発電し、前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネが完全に巻き戻ると、前記第２のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で引き続き発電し、
（ｂ）前記発電機は、前記第１スロットから前記第１のゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たな第１のゼンマイカセットが前記第１スロットに挿入された場合、先に挿入されている前記第２のゼンマイカセットのゼンマイバネが完全に巻き戻ると、新たに挿入された前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で引き続き発電し、
（ｃ）前記発電機は、前記第２スロットから前記第２のゼンマイカセットが抜去され、ゼンマイバネが予め巻き上げられている新たな第２のゼンマイカセットが前記第２スロットに挿入された場合、先に挿入されている前記第１のゼンマイカセットのゼンマイバネが完全に巻き戻ると、新たに挿入された前記第２のゼンマイカセットのゼンマイバネの巻く戻り力で引き続き発電する、
ゼンマイ式発電装置。
【請求項２】
前記発電機で発電された電力を充放電する２次電池、をさらに備え、
前記２次電池の放電出力は、前記端子を介して外部に出力される、
請求項１に記載のゼンマイ式発電装置。