(57)【要約】【課題】  発電時における摩擦抵抗が全くなく、しかも、コイルの配設スペースを十分に確保することができるようにした発電装置、並びにそれを備える自転車およびベルトコンベヤ装置を提供する。【解決手段】  １対のプーリー２、４間に掛け回されて、回走させられるようにした無端ベルト５に、可撓性の永久磁石６を設け、無端ベルト５の回走路に近接する固定体に、無端ベルト５の回走に伴う永久磁石６の移動により、電流が発生させられるようにした発電用のコイル７、８を設ける。【選択図】  図１
2006321303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のプーリー間に掛け回されて、回走させられるようにした無端ベルトに、可撓性の永久磁石を設け、前記無端ベルトの回走路に近接する固定体に、前記無端ベルトの回走に伴う永久磁石の移動により、電流が発生させられるようにした発電用のコイルを設けたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
コイルを蓄電池に接続し、コイルに発生した電流により、蓄電池を充電させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
コイルと蓄電池との間に整流器を設け、コイルに発生した交流電流を、整流して、直流として蓄電池に供給するようにしたことを特徴とする請求項２記載の発電装置。
【請求項４】
無端ベルトの表面側に現れる各永久磁石の極性を、すべて同一としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
無端ベルトの表面側に現れる各永久磁石の極性を、１個または複数個ずつ、交互に異ならせたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
ペダル軸に設けたプーリと、車軸に設けたプーリとに掛け回され、前記ペダル軸の回転力を車軸に伝達するようにした無端ベルトに、可撓性の永久磁石を設け、かつコイルを、前記無端ベルトの回走路に近接する車体の一部に設けたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の発電装置を備える自転車。
【請求項７】
ペダル軸とそれに外嵌したプーリとの間に、フリーホイールクラッチを設け、かつ車軸とそれに外嵌したプーリとを直結したことを特徴とする、請求項６記載の自転車。
【請求項８】
駆動装置により回転させられる駆動プーリと、従動プーリとに掛け回され、駆動装置の回転力により、無端回走させられて、荷を載置して搬送するようにした無端の搬送ベルトに、可撓性の永久磁石を設け、かつコイルを、前記搬送ベルトの回走路に近接する固定体に設けたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の発電装置を備えるベルトコンベヤ装置。
【請求項９】
搬送ベルトの回走路に近接する固定体に、発電用のコイルの他に、センシングコイルを設け、このセンシングコイル内を流れる電流を計測することにより、永久磁石の脱落、または搬送ベルトの偏倚もしくは摩耗を検出する検出手段を設けたことを特徴とする、請求項８記載のベルトコンベヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回走する無端ベルトを利用して、発電するようにした発電装置、並びにそれを備える自転車およびベルトコンベヤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自転車用発電装置には、車輪のリムまたはタイヤの外周面に、永久磁石とともに回転するローラを摩擦圧接し、車輪の回転により、ローラとともに、永久磁石を、コイル内において回転させ、そのときに、コイル内に交流電流を発生させて、発電するようにした、リムドライブ式ダイナモ(例えば、特許文献１参照)と、永久磁石を、車輪のハブと一体に設け、コイルを、鉄心とともに、ハブ軸に固着し、車輪とともに永久磁石が回転することにより、コイルに電流が流れるようにした、いわゆるハブダイナモ(例えば、特許文献２参照)とがある。
【特許文献１】特開２００４−１８２１８３号公報
【特許文献２】特開平６−４８３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されているリムドライブ式ダイナモでは、ローラが摩擦圧接されているときの車輪の回転抵抗が大きく、ペダルの回転が重く感じる。
【０００４】
特許文献２に記載されているハブダイナモでは、車輪のハブという限られた小さなスペース内に、コイルや永久磁石を集約して収容しなければならず、発電容量を上げるため、コイルや永久磁石を大型化すると、それに伴ってハブの外径を大としなければならない。ハブの外径を大とすると、車輪の軽量化が図れず、体裁も悪くなる。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、発電時における摩擦抵抗が全くなく、しかも、コイルの配設スペースを十分に確保することができるようにした発電装置、並びにそれを備える自転車およびベルトコンベヤ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１)１対のプーリー間に掛け回されて、回走させられるようにした無端ベルトに、可撓性の永久磁石を設け、前記無端ベルトの回走路に近接する固定体に、前記無端ベルトの回走に伴う永久磁石の移動により、電流が発生させられるようにした発電用のコイルを設け、前記永久磁石とコイルとにより、発電装置を形成する。
【０００７】
(２)上記(１)項において、コイルを蓄電池に接続し、コイルに発生した電流により、蓄電池を充電させるようにする。
【０００８】
(３)上記(２)項において、コイルと蓄電池との間に整流器を設け、コイルに発生した交流電流を、整流して、直流として蓄電池に供給するようにする。
【０００９】
(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、無端ベルトの表面側に現れる各永久磁石の極性を、すべて同一とる。
【００１０】
(５)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、無端ベルトの表面側に現れる各永久磁石の極性を、１個または複数個ずつ、交互に異ならせる。
【００１１】
(６)上記(１)〜(５)項のいずれかに記載の発電装置を備える自転車において、ペダル軸に設けたプーリと、車軸に設けたプーリとに掛け回され、前記ペダル軸の回転力を車軸に伝達するようにした無端ベルトに、可撓性の永久磁石を設け、かつコイルを、前記無端ベルトの回走路に近接する車体の一部に設ける。
【００１２】
(７)上記(６)項において、ペダル軸とそれに外嵌したプーリとの間に、フリーホイールクラッチを設け、かつ車軸とそれに外嵌したプーリとを直結する。
【００１３】
(８)上記(１)〜(５)項のいずれかに記載の発電装置を備えるベルトコンベヤ装置において、駆動装置により回転させられる駆動プーリと、従動プーリとに掛け回され、駆動装置の回転力により、無端回走させられて、荷を載置して搬送するようにした無端の搬送ベルトに、可撓性の永久磁石を設け、かつコイルを、前記搬送ベルトの回走路に近接する固定体に設ける。
【００１４】
(９)上記(８)項において、搬送ベルトの回走路に近接する固定体に、発電用のコイルの他に、センシングコイルを設け、このセンシングコイル内を流れる電流を計測することにより、永久磁石の脱落、または搬送ベルトの偏倚もしくは摩耗を検出する検出手段を設けたことを特徴とする、請求項８記載のベルトコンベヤ装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(ａ)請求項１記載の発明によると、無端ベルトに設けた永久磁石と、発電用のコイルとは、非接触であるので、発電時における摩擦抵抗が全くなく、無端ベルトの回走抵抗を少なくすることができる。
しかも、コイルは、無端ベルトの回走軌跡に沿うどのような位置にでも配設することができ、コイルの配設スペースを十分に確保することができるとともに、特に、無端ベルトの直線部分に沿って、広範囲に、体裁よく配設することができる。
【００１６】
(ｂ)請求項２記載の発明によると、発電用のコイルに発生した電流により、蓄電池を充電し、その充電した電力により、適時に照明灯を点灯させたり、その他の電気機器を作動させることができる。
【００１７】
(ｃ)請求項３記載の発明によると、コイルに発生した交流電流を、整流して、直流として蓄電池に供給することができので、蓄電池を効率よく充電することができる。
【００１８】
(ｄ)請求項４記載の発明によると、無端ベルトの表面側に現れる各永久磁石の極性を、すべて同一としてあるので、無端ベルトへの各永久磁石の埋設または接着等の作業が容易になるとともに、コイルに、安定した電流を発生させることができる。
【００１９】
(ｅ)請求項５記載の発明によると、無端ベルトの表面側に現れる各永久磁石の極性を、１個または複数個ずつ、交互に異ならせてあるので、コイルに、振幅の大きい交流電流を発生させることができる。
【００２０】
(ｆ)請求項６記載の発明によると、無端ベルトに設けた永久磁石は、コイルに対して無接触で通過するので、従来のリムドライブ式ダイナモのように、摩擦抵抗により、ペダルの回転駆動力が阻害されるといったことはなく、ペダルを軽快に駆動することができる。
しかも、発電用のコイルは、無端ベルトの回走軌跡に沿う車体のどのような位置にでも配設することができ、コイルの配設スペースを十分に確保することができる。特に、コイルは、無端ベルトの直線部分に沿って、長く配設することができるとともに、無端ベルトを挟むように、上下または左右に配設することもでき、コイルの配置の自由度が増す。したがって、従来のハブダイナモの課題であった、コイル等の配置の制約という問題を解消することができる。
【００２１】
(ｇ)請求項７記載の発明によると、ペダルを踏まずに、慣性により、自転車を走行させているときにも、無端ベルトは、車輪の回転とともに回走させられるので、発電し続けることができ、発電効率を高めることができる。
【００２２】
(ｈ)請求項８記載の発明によると、ベルトコンベヤ装置における搬送ベルトの回走エネルギーを利用して、発電するようにしてあるので、例えば、電線が敷設されていない未開地等における土木工事に用いるベルトコンベヤ装置として好適である。すなわち、搬送ベルトの回走エネルギーを利用して発電した電気を利用して、工事現場を照明したり、例えばベルトの偏りやねじれ等を検出する無人監視センサ等に給電したりすることができる。
【００２３】
(ｉ)請求項９記載の発明によると、搬送ベルトに設けた永久磁石を、発電用と、搬送ベルトの状態検知用との両方に利用することができるので、有意義である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の発電装置の第１の実施形態を備える自転車を模式的に示したもので、本発明に直接関係しない車体その他の部材は省略してある。
【００２５】
この自転車においては、ペダル軸(１)に設けたプーリ(２)と、車輪(３)の車軸(3a)に設けたプーリ(４)とに掛け回され、ペダル軸(１)の回転力を車軸(3a)に伝達するようにした無端ベルト(５)に、複数の可撓性の永久磁石(６)が、その表面のみが外部に露呈するようにして、長手方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２６】
無端ベルト(５)は、Ｖベルト、または内面に長手方向と直交する多数の歯が設けられた歯付ベルトとするのがよい。
無端ベルト(５)を歯付ベルトとしたときは、プーリ(２)(４)は、外周面に上記歯と噛合する歯が設けられた歯付プーリとする。
【００２７】
無端ベルト(５)の材質はゴムとし、また各永久磁石(６)は、磁石粉をゴムマトリックス内に混入して磁化させた、薄い長方形状のいわゆるゴム磁石とするのがよい。
【００２８】
この例では、無端ベルト(５)の表面側に現れる各永久磁石(６)の極性は、図２に示すように、すべて同一、すなわちすべてＮ極(またはＳ極)としてある。しかし、無端ベルト(５)の表面側に現れる各永久磁石(６)の極性を、１個または複数個ずつ、交互に異ならせてもよい。
【００２９】
図１に示すように、無端ベルト(５)の回走路に近接する車体(固定体)の一部には、無端ベルト(５)の回走に伴う永久磁石(６)の移動により、電流が発生させられるようにした発電用のコイル(７)(８)が設けられている。
この例では、無端ベルト(５)における推進側である直線状の上側回走部分(5a)の上方にコイル(７)、同じく下方にコイル(８)を配設してあるが、リターン側である下側回走部分(5b)の上方および下方にも、同様のコイル(図示略)を配設してもよい。
【００３０】
各コイル(７)(８)は、図２に示すように、複数の多重ループコイル(7a)・・・(8a)・・・を、永久磁石(６)のピッチと同一のピッチで、直列に接続したものよりなり、それらの両端末は、整流器(９)に接続されている。
整流器(９)で整流されて、直流となった電流は、蓄電池(10)に供給されて、蓄電池(10)を効率よく充電するようになっている。
【００３１】
図１に示すように、この例では、ペダル軸(１)とそれに外嵌したプーリ(２)との間に、フリーホイールクラッチ(11)を設け、かつ車軸(3a)とそれに外嵌したプーリ(４)とは直結してある。
したがって、ペダル(1a)を踏まずに、慣性により、自転車を走行させているときには、無端ベルト(５)は、車輪(３)の回転とともに回走させられるので、発電し続けることができ、発電効率を高めることができる。
【００３２】
蓄電池(10)は、スイッチ(12)を介して、前照灯(13)その他の電気機器に接続され、スイッチ(12)を作動させることにより、蓄電池(10)に充電された電力により、適時に前照灯(13)を点灯させたり、その他の電気機器を作動させたりすることができる。
【００３３】
第１の実施形態においては、無端ベルト(５)に設けた永久磁石(６)と、発電用のコイル(７)(８)とは、非接触であるので、発電時における摩擦抵抗が全くなく、無端ベルト(５)の回走抵抗を少なくすることができる。
また、コイル(７)(８)は、無端ベルト(５)の回走軌跡に沿うどのような位置にでも配設することができ、コイル(７)(８)の配設スペースを十分に確保することができるとともに、特に、無端ベルト(５)の直線部分に沿って、広範囲に、体裁よく配設することができる。
【００３４】
図３は、本発明の発電装置の第２の実施形態を備えるベルトコンベヤ装置を、模式的に示した図である。
この例では、モータ等の駆動装置(20)により回転させられる駆動プーリ(21)と、従動プーリ(22)とに掛け回され、駆動装置(20)の回転力により、無端回走させられて、キャリヤ側である直線状の上側回走部分(24a)に荷(23)を載置して搬送するようにした無端の搬送ベルト(24)の表面に、複数の可撓性の永久磁石(25)が、その表面が搬送ベルト(24)の表面に露呈するか、または浅く埋設されるようにして、長手方向に沿って等間隔で設けられ、また発電用のコイル(26)が、搬送ベルト(24)のリターン側である下側回走部分(24b)の下方に近接するようにして、固定体であるコンベヤフレーム(図示略)に設けられている。
【００３５】
搬送ベルト(24)および永久磁石(25)の材質は、第１の実施形態における無端ベルト(５)および永久磁石(６)の材質と同一である。また、コイル(26)は、複数の多重ループコイル(26a)を、永久磁石(25)のピッチと同一のピッチで、直列に接続したものよりなり、それらの両端末は、整流器(27)に接続されている。
整流器(27)で整流されて、直流となった電流は、蓄電池(28)に供給されて、蓄電池(28)を効率よく充電するようになっている。
【００３６】
搬送ベルト(24)の下側回走部分(24b)の下方におけるコンベヤフレームには、発電用のコイル(26)の他に、センシングコイル(29)が設けられている。このセンシングコイル(29)は、例えば単一のループコイルからなり、その上方を走行する搬送ベルト(24)に設けられた永久磁石(25)が通過する際に、ループコイル内に電流が発生するようになっている。
【００３７】
センシングコイル(29)に接続された検出手段(30)は、センシングコイル(29)に発生した電流を経時的に計測し、例えば内蔵したタイマ(図示略)により、電流のピークの時間間隔を計測し、その間隔が著しく変動したとき、いずれかの永久磁石(25)が搬送ベルト(24)から脱落したこと、およびその脱落が生じる程度の摩耗が搬送ベルト(24)に生じたことを検知することができる。
【００３８】
また、図４に示すように、センシングコイル(29)を、搬送ベルト(24)の走行方向と直交する方向に並べた複数(好ましくは３個以上)のループコイル(29a)(29b)(29c)からなるものとし、複数のループコイル(29a)(29b)(29c)が接続された検出手段(30)において、各ループコイル(29a)(29b)(29c)に発生した電流の大きさを比較し、その比較から、搬送ベルト(24)の側方への偏倚、蛇行、またはねじれ等を検出することができる。
【００３９】
例えば、正常時には、図４に示す３個のループコイル(29a)(29b)(29c)のうち、正常時の搬送ベルト(24)における永久磁石(25)の直下に位置する中央のループコイル(29b)に発生する電流値が最大になるが、最大の電流値が、他のループコイル(29a)または(29c)において発生したときは、永久磁石(25)がその方向に偏倚するような搬送ベルト(24)の偏倚、蛇行、またはねじれ等が生じたことを検出することができる。
【００４０】
図３において、符号(31)は、搬送ベルト(24)の荷下ろし側の端部下方に配設され、荷下ろし後の搬送ベルト(24)の表面に付着している荷の残滓等の付着物を掻き落とすスクレーパである。
【００４１】
第２の実施形態においては、ベルトコンベヤ装置における搬送ベルト(24)の回走エネルギーを利用して、発電するようにしてあるので、例えば、電線が敷設されていない未開地等における土木工事に用いるベルトコンベヤ装置として好適である。すなわち、搬送ベルト(24)の回走エネルギーを利用して発電した電気を利用して、工事現場を照明したり、例えば搬送ベルト(24)の偏りやねじれ等を検出する無人監視センサ等に給電したりすることができる。
【００４２】
また、搬送ベルト(24)に設けた永久磁石(25)を、発電用と、搬送ベルト(24)の状態検知用との両方に利用することができるので、有意義である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、上述した自転車や、ベルトコンベヤだけでなく、永久磁石を埋設したり、固着したりすることのできる無端ベルトが回走させられるようにしたあらゆる動力伝単手段において、その無端ベルトの回走エネルギーの一部を利用して発電する装置として、広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の発電装置の第１の実施形態を備える自転車を模式的に示した概略側面図である。
【図２】同じく、要部の拡大斜視図である。
【図３】本発明の発電装置の第２の実施形態を備えるベルトコンベヤ装置を、模式的に示した概略側面図である。
【図４】同じく、センシングコイルの変形例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
(１)ペダル軸
(1a)ペダル
(２)プーリ
(３)車輪
(3a)車軸
(４)プーリ
(５)無端ベルト
(5a)上側回走部分
(5b)下側回走部分
(６)永久磁石
(７)(８)コイル
(7a)(8a)多重ループコイル
(９)整流器
(10)蓄電池
(11)フリーホイールクラッチ
(12)スイッチ
(13)前照灯
(20)駆動装置
(21)駆動プーリ
(22)従動プーリ
(23)荷
(24)搬送ベルト
(24a)上側回走部分
(24b)下側回走部分
(25)永久磁石
(26)コイル
(26a)多重ループコイル
(27)整流器
(28)蓄電池
(29)センシングコイル
(29a)(29b)(29c)ループコイル
(30)検出手段
(31)スクレーパ
【図１】
2006321303.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006321303.tif 000006