(57)【要約】【課題】  自転車ペダルの抵抗や負荷が少なく、自転車の走り始めから安定した発光を得られる消費電力の少ない軽量小型で安価な自転車用灯火装置を提供する。【解決手段】  自転車に取り付けられてこの自転車の走行中に受ける風によって回転するプロペラ２ａを有する小型風車２と、この小型風車２の回転力を受けて発電する発電機３と、この発電機３で発電した電力を一時貯蔵するバッテリー４と、このバッテリー４あるいは発電機３からの電力により発光する灯火器５とを備え、灯火器５は、ＬＥＤ発光素子５ａを有している。【選択図】      図１
2006341639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車に設けられる自転車用灯火装置であって、
自転車に取り付けられてこの自転車の走行中に受ける風によって回転するプロペラを有する小型風車と、
この小型風車の回転力を受けて発電する発電機と、
この発電機で発電した電力を一時貯蔵するバッテリーと、
このバッテリーあるいは上記発電機からの電力により発光する灯火器と、
を備え、
上記灯火器は、ＬＥＤ発光素子を有していることを特徴とする自転車用灯火装置。
【請求項２】
上記灯火器は、自転車の前方を照明するヘッドライトであることを特徴とする請求項１に記載の自転車用灯火装置。
【請求項３】
上記ＬＥＤ発光素子は、上記小型風車のプロペラに設けられ、このプロペラの回転軸の周りにプロペラとともに回動することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の自転車用灯火装置。
【請求項４】
外光を検知するフォトセンサーを備え、
このフォトセンサーが昼光を検知した場合に、上記バッテリーから上記ＬＥＤ発光素子に電力を送電することを停止するスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の自転車用灯火装置。
【請求項５】
上記発電機、上記バッテリーおよび上記灯火器を保持するケーシングと、
このケーシングを自転車の方向操作ハンドルに着脱自在に取り付け可能な固定具とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の自転車用灯火装置。
【請求項６】
上記小型風車のプロペラは、１枚翼、２枚翼、３枚翼、４枚翼のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の自転車用灯火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車に設けられるヘッドライトなどの自転車用灯火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車に設けられるヘッドライトなどの自転車用灯火装置として、自転車の車輪に組み合わされた発電機と、この発電機からの電力により発光する灯火器とを備えた装置が知られている。例えば、特許文献１には、自転車のタイヤに組み合わされた発電装置により電力を発生させ、灯火器として自転車用ライトを発光させる自転車用ライトの発電装置の技術が開示されている。
【特許文献１】実用新案登録第３０９０４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された自転車用ライトの発電装置では、発電装置が自転車のタイヤに組み合わされているので、車輪を回転させるための自転車ペダルの抵抗や負荷が大きくなるという不具合があった。
【０００４】
また、自転車の走り始めは、車輪の回転速度が十分でないので、灯火器であるライトの光が暗く、安定した発光が得られないという問題があった。
【０００５】
さらに、従来の灯火器に用いられるランプでは、消費電力が大きく、発電装置が大きくなるため軽量小型化やコストの低減化に限界があるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、自転車ペダルの抵抗や負荷が少なく、自転車の走り始めから安定した発光を得られる消費電力の少ない軽量小型で安価な自転車用灯火装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、自転車に設けられる自転車用灯火装置であって、自転車に取り付けられてこの自転車の走行中に受ける風によって回転するプロペラを有する小型風車と、この小型風車の回転力を受けて発電する発電機と、この発電機で発電した電力を一時貯蔵するバッテリーと、このバッテリーあるいは上記発電機からの電力により発光する灯火器とを備え、上記灯火器は、ＬＥＤ発光素子を有していることを特徴とする自転車用灯火装置である。
【０００８】
本発明によれば、自転車の走行中に受ける風を利用して発電し、灯火器を発光させるので、従来の自転車用灯火装置のように、車輪の回転を利用しない結果、自転車ペダルの操作に際して抵抗や負荷を増大させることがない。
【０００９】
そして、消費電力の小さなＬＥＤ発光素子を用いるので、小型風車が風を受けて回転することにより得られるような小さな電力でも自転車の灯火器を発光させることができる結果、自転車に搭載可能な軽量小型で安価な灯火装置を実現することができる。
【００１０】
また、小型風車が風を受けて回転することにより得られた電力をバッテリーにより一時貯蔵するので、自転車の走り始めの時などの風が少ない条件でも、バッテリーからの電力によりＬＥＤ発光素子の発光を安定して継続させることができるようになる。
【００１１】
ここで、上記灯火器は、自転車の前方を照明するヘッドライトであることが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、小さな電力で発光させることができる自転車に搭載可能な軽量小型のヘッドライトを実現することができる。
【００１３】
また、上記ＬＥＤ発光素子は、上記小型風車のプロペラに設けられ、このプロペラの回転軸の周りにプロペラとともに回動することが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、ＬＥＤ発光素子が、小型風車のプロペラに設けられてこのプロペラとともに回動するので、小さな光源でも光の軌跡がプロペラの径の円を描いて大きく見える結果、この自転車用灯火装置に対する遠方からの視認性を向上させることができる。
【００１５】
さらに、上記自転車用灯火装置は、外光を検知するフォトセンサーを備え、このフォトセンサーが昼光を検知した場合に、上記バッテリーから上記ＬＥＤ発光素子に電力を送電することを停止するスイッチ回路を備えていることが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、フォトセンサーが昼光を検知した場合は、スイッチ回路がＬＥＤ発光素子に電力を停止するので、昼間は電力を消費せずにバッテリーに電力を貯蔵することができるようになる。
【００１７】
また、上記自転車用灯火装置は、上記発電機、上記バッテリーおよび上記灯火器を保持するケーシングと、このケーシングを自転車の方向操作ハンドルに着脱自在に取り付け可能な固定具とを備えていることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、ケーシングが、発電機と、バッテリーと、ＬＥＤ発光素子とを保持するとともに、このケーシングを固定具が、自転車の方向操作ハンドルに着脱自在に取り付けることができるので、自転車に対する取り付けなど、この自転車用灯火装置全体の取り扱いがより容易になる。
【００１９】
上記小型風車のプロペラは、１枚翼、２枚翼、３枚翼、４枚翼のいずれかであることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、プロペラを１枚翼、２枚翼、３枚翼、４枚翼のいずれかとすることにより、自転車用灯火装置の製作を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、自転車ペダルの抵抗や負荷が少なく、自転車の走り始めから安定した発光を得られる消費電力の少ない軽量小型の自転車用灯火装置を実現することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置１０の構成を示す斜視図であり、この図において左側が自転車の略前方を示す。
【００２３】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置１０は、自転車１の方向操作ハンドル１ａに設けられる灯火装置であって、自転車に取り付けられてこの自転車の走行中に受ける風によって回転するプロペラ２ａを有する小型風車２と、この小型風車２の回転力を受けて発電する発電機３と、この発電機３で発電した電力を一時貯蔵するバッテリー４と、このバッテリー４あるいは発電機３からの電力により発光する灯火器５とを備えている。そして、これらの小型風車２と、発電機３と、バッテリー４と、灯火器５とはケーシング６に保持され、このケーシング６は、固定具７により自転車１の方向操作ハンドル１ａに着脱自在に取り付けることができるようになっている。
【００２４】
上記小型風車２は、材質が軽量なアルミニウム合金からなる断面形状が翼型のプロペラ２ａを３枚有しており、自転車１の走行に伴って風を受けて回転する。この小型風車２は、本実施形態では、直径約１５０ｍｍの小型風車２が発電機３に対して最適なものとして採用される。
【００２５】
上記発電機３は、例えば３〜６Ｖで動作する模型や玩具あるいは家電製品向けの安価な小型直流モータが採用されており、このモータからなる発電機３の回転軸３ａに直結される小型風車２の回転力を受けて発電する。
【００２６】
上記バッテリー４は、本実施形態では、約１．５Ｖの起電力を有するリチウムイオンバッテリー４が採用され、発電機３で発電した電力のうち、余剰分が一時貯蔵されるようになっている。
【００２７】
上記灯火器５は、本実施形態では、自転車１の前方を照明するヘッドライトであり、白色のＬＥＤ発光素子５ａを６灯有している。それぞれのＬＥＤ発光素子５ａは、３．６Ｖ、２０ｍＡ、消費電力０．４３２Ｗで発光する仕様となっている。この灯火器５は、主に発電機３からの電力により発光するが、この発電機３からの電力が不十分な場合は、昼間に充電されたバッテリー４からの電力により発光する。
【００２８】
上記ケーシング６は、硬質合成樹脂の成型品で形成された軽量で堅牢なケーシングであり、内部に発電機３と、バッテリー４とを内蔵している。また、前面に露出する状態でＬＥＤ発光素子５ａを保持している。
【００２９】
上記固定具７は、ケーシング６の後端に設けられたクリップ機構でケーシング６を自転車１の方向操作ハンドル１ａに着脱自在に取り付けるものである。この固定具７は、ケーシング６の後端に延設される湾曲した板状の上部クリップ７ａと、この上部クリップ７ａおよびケーシング６とは別の部材であるが、方向操作ハンドル１ａを上部クリップ７ａとの間に挟持する下部クリップ７ｂとを備えている。そして、この下部クリップ７ｂは、方向操作ハンドル１ａの前後に設けられた一対のボルトナット７ｃで上部クリップ７ａに締結され、ケーシング６を方向操作ハンドル１ａに着脱自在に取り付けられるように構成されている。
【００３０】
さらに、上記自転車用灯火装置１０は、外光を検知するフォトセンサー８を備えており、このフォトセンサー８が昼光を検知した場合に、バッテリー４からＬＥＤ発光素子５ａに電力を送電することを停止するスイッチ回路９が設けられている。
【００３１】
ここで、図２を用いて自転車用灯火装置１０の電気回路について説明する。図２は、自転車用灯火装置１０の電気回路の構成を示すブロックダイアグラムであり、スイッチ回路９の構成はスイッチＰ、Ｑにより模式的に表す。
【００３２】
図２を参照して、自転車用灯火装置１０の電気回路においては、発電機３の両端子と、バッテリー４の両端子と、各ＬＥＤ発光素子５ａの両端子は、スイッチ回路９に接続されている。
【００３３】
スイッチ回路９は、詳細は省略するが、論理回路で構成されており、模式的には、フォトセンサー８からの信号Ｓにより、スイッチＰ、Ｑが切り替わる構成になっている。
【００３４】
ここで、図１〜図３とを参照して、本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置１０の作用について説明する。図３は、図２のスイッチが切り替わった状態を示すブロックダイアグラムである。
【００３５】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置１０においては、図示のように、ケーシング６が、固定具７により自転車１の方向操作ハンドル１ａに着脱自在に取り付けられ、小型風車２のプロペラ２ａが、自転車１の走行に伴って風を受けて回転する。
【００３６】
これにより、発電機３が、小型風車２の回転力を受けて発電するが、この時、小型風車２に当たる風速が２ｍ／ｓｅｃ〜３ｍ／ｓｅｃの状態で、発電に必要なトルク、および回転数が得られる。
【００３７】
次に、図２と図３を参照して、自転車用灯火装置１０の電気回路の作用を説明する。
【００３８】
すなわち、自転車用灯火装置１０においては、昼間は、図２に示すように、フォトセンサー８が昼光を検知するので、その信号Ｓに基づいてスイッチ回路９がスイッチＰをバッテリー４の陽極側に、スイッチＱをバッテリー４の陰極側に切り換える。これにより、発電機３で発電した電力がＬＥＤ発光素子５ａに送電されず、バッテリー４に一時貯蔵される。
【００３９】
また、夜間には、図３に示すように、フォトセンサー８が昼光を検知しないので、その信号Ｓに基づいてスイッチ回路９がスイッチＰをバッテリー４の陰極側に、スイッチＱをＬＥＤ発光素子５ａの陰極側に切り換える。これにより、バッテリー４に貯蔵された電力と発電機３で発電した電力とがＬＥＤ発光素子５ａに送電される。
【００４０】
このように、フォトセンサー８とスイッチ回路９とにより、昼間は、ＬＥＤ発光素子５ａに電力を送電することを停止してバッテリー４に充電することができ、また、夜間には、この充電した電力と発電機３で発電した電力とを用いてＬＥＤ発光素子５ａを自動点灯させることができるようになっている。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置１０によれば、自転車１の走行中に受ける風を利用して発電し、灯火器５を発光させるので、従来の自転車用灯火装置のように、車輪の回転を利用しない結果、自転車ペダルの操作に際して抵抗や負荷を増大させることがない。
【００４２】
そして、消費電力の小さなＬＥＤ発光素子５ａを用いるので、小型風車２が風を受けて回転することにより得られるような小さな電力でも自転車の灯火器５を発光させることができる結果、自転車１に搭載可能な軽量小型の灯火装置を実現することができる。
【００４３】
また、小型風車２が風を受けて回転することにより得られた電力をバッテリー４により一時貯蔵するので、自転車１の走り始めの時などの風が少ない条件でも、バッテリー４からの電力によりＬＥＤ発光素子５ａの発光を安定して継続させることができるようになる。
【００４４】
さらに、本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置１０によれば、小さな電力で発光させることができる自転車１に搭載可能な軽量小型のヘッドライトを実現することができる。
【００４５】
そして、フォトセンサー８が昼光を検知した場合は、スイッチ回路９がＬＥＤ発光素子５ａに電力を停止するので、昼間は電力を消費せずにバッテリー４に電力を貯蔵することができるようになる。
【００４６】
また、ケーシング６が、小型風車２と、発電機３と、バッテリー４と、ＬＥＤ発光素子５ａとを保持するとともに、このケーシング６を固定具７が、自転車１の方向操作ハンドル１ａに着脱自在に取り付けることができるので、自転車１に対する取り付けなど、この自転車用灯火装置１０全体の取り扱いがより容易になる。
【００４７】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００４８】
例えば、本実施形態においては、自転車用灯火装置１０は、自転車１の方向操作ハンドル１ａに設けられるヘッドライトとして構成されているが、必ずしもこの形態に限定されない。例えば、走行に際して風を受けることができる自転車１の前輪のカバーの上に設けられたヘッドライトとして構成されることも可能であるし、また自転車１の後輪のカバーの上などに設けられる尾灯として構成されることも可能である。
【００４９】
図４は、小型風車２の変形例を示す正面図であり、（ａ）１枚翼、（ｂ）２枚翼、（ｃ）４枚翼の小型風車２をそれぞれ示している。この図に示すように、上記小型風車２のプロペラ２ａは、３枚翼に限らず、図３に示すような１枚翼、２枚翼、あるいは４枚翼のいずれかが採用可能である。
【００５０】
このような翼形状を採用すれば、いずれも自転車用灯火装置１０の製作を容易にすることができる。
【００５１】
その他、小型風車２の材質、形状、大きさなどは、発電機３に対して最適なものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００５２】
また、発電機３は、必ずしも３〜６Ｖで動作する模型や玩具用の安価な小型直流モータに限定されない。小型風車２の回転軸２ｂに連結され、小型風車２の回転力を受けて発電することが可能なものであれば、種々の仕様の発電機３が採用可能である。
【００５３】
また、バッテリー４も、本実施形態では、約１．５Ｖの起電力を有するリチウムイオンバッテリー４が採用されているが、発電機３で発電した電力のうち、余剰分が一時貯蔵されるようになっているものであれば、種々のバッテリー４が採用可能である。
【００５４】
さらに、灯火器５のＬＥＤ発光素子５ａの色、使用電圧、消費電力などの仕様や、数量、配置は、種々の設計変更が可能である。例えば、図５は、ＬＥＤ発光素子５ａの配置の変形例を示す斜視図である。この変形例に係るＬＥＤ発光素子２５ａは、小型風車２２のプロペラ２２ａに設けられ、このプロペラ２２ａの回転軸２２ｂの周りにプロペラ２２ａとともに回動するように構成されている。
【００５５】
このようにすれば、ＬＥＤ発光素子２５ａが、小型風車２２のプロペラ２２ａに設けられてこのプロペラ２２ａとともに回動するので、小さな光源でも光の軌跡がプロペラ２２ａの径の円を描いて大きく見える結果、このＬＥＤ発光素子２５ａに対する遠方からの視認性を向上させることができるようになる。
【００５６】
また、スイッチ回路９の構成は、本発明を限定するものではない。昼間、フォトセンサー８からの信号によりＬＥＤ発光素子５ａに電力を送電することを停止してバッテリー４に充電することができ、また、夜間には、この充電した電力を用いてＬＥＤ発光素子５ａを自動点灯させることができるようになっているものであれば、種々のスイッチ回路９が採用可能である。
【００５７】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る自転車用灯火装置の構成を示す斜視図である。
【図２】自転車用灯火装置の電気回路の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図２のスイッチが切り替わった状態を示すブロックダイアグラムである。
【図４】小型風車の変形例を示す正面図であり、（ａ）１枚翼、（ｂ）２枚翼、（ｃ）４枚翼の小型風車をそれぞれ示している。
【図５】ＬＥＤ発光素子の配置の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    自転車
１ａ  方向操作ハンドル
２    小型風車
２ａ  プロペラ
２ｂ  プロペラの回転軸
３    発電機
４    バッテリー
５ａ  ＬＥＤ発光素子
６    ケーシング
７    固定具
８    フォトセンサー
９    スイッチ回路
１０  自転車用灯火装置
【図１】
2006341639.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006341639.tif 000005
【図４】
2006341639.tif 000006
【図５】
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