(57)【要約】【課題】電池を使用しないで自家発電により発光する自転車用自家発電式発光装置を提供する。【解決手段】両端に発光素子を取り付けたコイルを筒の外周上に置き、筒の内側で可動する回転軸を持つ磁石を備えた装置を自転車の車輪の車軸に設置し、金属製のスポークと装置内の磁石を交差させることで、電磁誘導を起こさせることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒の周上に誘導コイルが位置し、前記誘導コイルの端末に発光素子を取り付け、回転軸を持つ磁石を前記筒の開口部に取り付けた装置を、自転車の車輪の車軸に装着し、前記車輪を回転させると前記回転軸を持つ磁石が、前記車輪を構成するスポークを吸引することにより磁気エネルギーが発生する。ここに発生する磁気エネルギーの影響を受け、前記回転軸を持つ磁石が自ら可動することで、近接する前記誘導コイルとの間に電磁誘導が働き、前記誘導コイルに発生した起電力で発光素子を発光させることを特徴とする自転車用自家発電式発光装置。
【請求項２】
前記回転軸を持つ磁石が前記筒前部の開口部に取り付けられていて、前記誘導コイルは前記筒の周上、または前記回転軸を持つ磁石の左右のいずれかに位置し、前記回転軸を持つ磁石と前記誘導コイルは近接状態にあることを特徴とする請求項１に記載の自転車用自家発電式発光装置。
【請求項３】
前記筒前部の開口部に位置する前記回転軸を持つ磁石が、前記スポークと交差するときに発生する磁気エネルギーを増大させるための手段として、前記回転軸を持つ磁石が取り付けられている前記筒の内部の近接する位置に、補助磁石を設置することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の自転車用自家発電式発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、磁石が持つ磁気エネルギーを利用する自家発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来自転車用の発光装置は電池を電源として用いたものと自家発電式のものがある。
自家発電式は、誘導コイルと磁石を自転車の車体の一部に別々に取り付けて電磁誘導作用による発電を行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】電池式の場合、定期的に電池を交換しなければならないので経済的負担が生ずる。また、電磁誘導作用による自家発電式を用いたタイプの場合、磁石をスポークに装着し発光素子を持つ誘導コイルを自転車本体に装着するものがある。この場合、前記スポークが強い衝撃を受けて破損した場合に、前記磁石が前記スポークから離脱することが考えられる。本発明はこれらの課題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】前記従来の課題を解決するために、本発明の「自転車用自家発電式発光装置」は、筒の周上に発光素子を接続した誘導コイルを置き、筒の開口部に取り付けた回転軸を持つ磁石が可動すると、近接する前記誘導コイルとの間に電磁誘導が働き発光素子を発光させることを特徴とする。ここからは「自転車用自家発電式発光装置」を「前記装置」と表す。また、回転軸を持つ磁石を「前記磁石」と表す。【０００５】前記誘導コイルは前記筒の周上、又は、前記磁石の左右の近接する位置に設置する。
本発明は電磁誘導作用による発電なので、前記磁石が可動し前記筒の周上に位置する前記誘導コイルや、前記磁石の左右に位置する前記誘導コイルに対し磁束の変化を与えなければならない。そのためにはスムーズに可動するのが望ましい。そのための手段として前記磁石の回転軸にベアリング等を装着する方法がある。【０００６】本発明の前記装置は、前記磁石を可動させる方法として自転車の車輪を構成するスポークを利用するもので、前記装置を取り付けた装置取り付け具を前記車輪の前記車軸に装着し、前記スポークと前記装置が間近になるようにする。この状態で前記車輪を回転させて前記装置と前記スポークを交差させると、複数の前記スポークが連続で前記磁石上を通過する。両者が交差するとき前記磁石が前記スポークを吸引するので、交差する両者の間には断続的に磁気エネルギーが発生する。断続的に発生する磁気エネルギーは両者間に磁気の変動も起こす。【０００７】この時、前記磁石は変動を繰り返す磁気エネルギーの影響を受け自ら可動する。可動状態の前記磁石から発生する磁束の変化により、前記装置内で近接関係にある前記誘導コイルと前記磁石との間に電磁誘導が働き起電力が発生する。本発明者はこの現象に注目し、かかる課題を解決する手段とする。【０００８】前記装置を前記車軸に装着するための取り付け具が必要となる。また、前記装置と前記スポークは間近に位置するので両者の衝突が考えられる。この対策として、前記装置取り付け具の形状をＬ字型にする。一辺を前記スポーク側に向け、もう一辺を前記車輪の前記車軸に取り付ける側に使用する。前記スポークの間近に位置する辺の長さを限定することで前記装置と前記スポークの衝突を防ぐ。また、前記スポーク側に位置する辺の前記装置取り付け面の前記装置取り付け穴の形状を長方形にして縦長にするのが望ましい。これは、前記スポークと前記装置の離隔距離の調整をするためである。【０００９】前記スポークと交差する度に可動する前記磁石は強く激しく可動する方が好ましい。なぜならば近接する前記誘導コイルに対して磁束を切る早さが増した方が前記誘導コイルの両端に発生する起電力が大きくなるからである。これを実現するために前記磁石が取り付けられている前記筒内後方の近接する位置に補助磁石を設置する手段を用いる。【００１０】前記磁石は前記車輪が停止している状態において、後方に位置する前記補助磁石と異極同士にあり、お互いに吸引し合うので静止状態を保つ。前記車輪が回転すると、交差する前記スポークを吸引するので前記磁石は可動する。この結果、補助磁石と同極状態になり互いに反発し合う。前記磁石は前記スポークの影響を受けることで前記補助磁石との間で吸引と反発の動作を繰り返すことで鋭い動きを示す。本発明は、前記筒内部に補助磁石を設置する手段を取り入れて発電能力を高めることを目指す。【００１１】以上の手段を用いることで電池を必要としない理想の自家発電装置を完成させる。また、前記磁石と前記誘導コイルが近接状態にあり、ひとつの装置内に位置しているので、磁石の離脱や紛失等の問題を解消することも可能となりかかる課題の解決につながる。
【発明の効果】
【００１２】本発明は、発電発光に必要なものをひとつのケースに入れ、前記自転車の前記車輪を構成する前記スポークの間近に位置させ、前記スポークを利用することで自家発電する事を可能にした。これにより電池を使用しなくなるので二酸化炭素を排出しない地球に優しい自家発電式発光装置の誕生となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】以下、本発明の実施の形態について、［図−１］［図−２］［図−３］［図−４］を用いて説明する。【００１４】［図−１］［図−２］に示すように、筒の周上に誘導コイル１１ａを取り付け、筒内部の空洞部分１９の最後部に補助磁石１４を取り付ける。回転軸を持つ磁石１０の軸にベアリング１５を装着し筒前部１６の開口部に取り付ける。次に基盤１３を筒後部１７に取り付ける。誘導コイル１１ａの両端末１８と発光素子１２ａを基盤１３の上で接続する。最後に筒の台座にカバー２０を取り付けて全体を覆う。ここからは筒の台座２１を含めカバー２０で覆った全ての物をひとつの単体として扱い「前記装置」と表す。
［図−３］［図−４］に示すように、誘導コイル１１ｂを回転軸を持つ磁石１０の左右のいずれかの位置に取りつける方法も用いる。【００１５】次に、前記装置の取り付け具２２の形状と仕組みを説明する。長方形の金属製の板をＬ字に曲げ、前記装置取り付け面の穴２３を長方形にして２列設けた。さらに車軸２７に取り付けるための穴２４も長方形にした。前記装置の台座の底にはビス穴が２カ所ある。
装置装着ビス２５を使用して前記装置取り付け面の穴２３に取り付ける。次に、前記自転車の車軸２７に、前記取り付け具２２を装着する。この時、前記装置内の回転軸を持つ磁石が前記スポークを吸引する離隔距離に設定する。【００１６】本発明の、自転車用自家発電式発光装置の原理と動作について［図−１］［図−２］［図−３］［図−４］を用いて説明する。【００１７】本発明品は回転軸を持つ磁石１０を可動させる方法として前記自転車の前記車輪のスポーク２６を利用する。そのために、前記装置を前記自転車の車軸２７に装着する冶具が必要となる。本発明者は長方形の板をＬ字型にした。これは、Ｌ字型にして一辺の面に前記装置を取り付け、もう片方の面を使用して前記装置を取り付けた取りつけ具２２を前記自転車の車軸２７に取り付けて使用する。【００１８】前記装置内の回転軸を持つ磁石１０がスポーク２６を吸引する位置に前記装置を取りつけるため、間近に位置するスポーク２６と前記装置の衝突が考えられるので、本発明者は取り付け具に使用する板の素材と厚さと幅を研究した。素材には非磁性体の金属体を使用する。非磁性体の金属体を採用した理由は、磁性体の金属を使用すると前記装置内の回転軸を持つ磁石１０が装置取り付け具２２を吸引するので、回転軸を持つ磁石１０がスムーズに可動をしなくなるからである。【００１９】金属体を使用して板の幅を広めに設定したことで強度が増し、曲がりやたわみが発生することなく堅牢さを持つ取り付け具となった。これにより、転倒等の衝撃を受けても本発明品は近接するスポーク２６との衝突は避けることが出来る。
また、スポーク２６と間近に位置する前記装置が衝突しないように、前記装置取り付け面の先端がスポーク２６に当たらない長さに限定したで装置の破損は避けられる。【００２０】本発明の前記装置は前記自転車の回転によりスポーク２６と交差し、前記装置内の回転軸を持つ磁石１０がスポーク２６を吸引することで、スポーク２６との間に磁気エネルギーを発生させる。その影響を自らが受けて可動し、近接する誘導コイルとの間に電磁誘導を働かせて発電する仕組みになっている。ここで、スポーク２６の破損により前記装置内の磁石との間に吸引作用が働かなくなる心配も考えられるが、スポーク２６は複数本存在するので残りのスポーク２６が役目を果たすことが出来るので心配ない。【００２１】回転軸を持つ磁石１０がスポーク２６や補助磁石１４の影響を受け可動することで、近接する誘導コイル１１ａや１１ｂとの間に電磁誘導が働き起電力が発生する原理を簡単に説明する。回転軸を持つ磁石１０は筒前部１６の開口部に取り付けられていて、前記車輪が回転することによりスポーク２６や補助磁石１４の影響を受けて回転を伴う動きをする。このとき間近に位置する誘導コイル１１ａや１１ｂに対して磁束を切り電磁誘導が働くのである。【００２２】前記装置内の回転軸を持つ磁石１０がスポーク２６を吸引するためには両者の離隔距離が課題となる。前記Ｌ字型の取り付け具の前記装置を取り付ける穴の形状２３を長方形にしたことにより、装置を前後にスライドさせて最良の離隔距離を設定する事が出来る。
車軸２７に取り付ける穴２４も同様に長方形にしたので上下動が可能となり、前記車輪の径の異なる自転車にも装着が出来る。また、車軸２７に装着する際に前記装置の傾きも自由に設定できるので発光素子の照射角度の調整も出来る。【００２３】それでは発電と発光の原理を詳しく説明する。［図−１］に示すとおり、前記装置は前記自転車の前記車輪の車軸２７に装着され、スポーク２６と近接する関係にある。この状態において前記車輪が回転すると、間近に位置する前記装置とスポーク２６が交差する。この時、前記装置内の回転軸を持つ磁石１０がスポーク２６を一瞬であるが吸引する。複数本あるスポーク２６と回転軸を持つ磁石１０は断続的に交差する。この時、両者の間に磁気エネルギーが断続的に発生するので回転軸を持つ磁石は可動し続ける。【００２４】本発明の特徴として、回転軸を持つ磁石１０を可動させる手段として補助磁石１４を使用しているところにある。前記車輪が静止状態にあるとき回転軸を持つ磁石１０は、筒内の後方に位置する補助磁石１４と異極状態にあり、互いに引き合っているので静止している。しかし、前記車輪が回転すると回転軸を持つ磁石１０はスポーク２６と交差するので、瞬間ではあるがスポーク２６を吸引して動く。これにより、動く前に異極同士にあった補助磁石１４と回転軸を持つ磁石１０は同極同士になり反発し合う。反発と吸引を繰り返す回転軸を持つ磁石１０は勢いを増し鋭い動きを繰り返すのである。【００２５】鋭い動きをする回転軸を持つ磁石１０は間近にある誘導コイル１１ａや１１ｂに対して磁束を速く切ることになる。この結果、誘導コイル１１ａや１１ｂの両端には発光素子が発光するのに十分な起電力が生まれる。ここに発生した起電力で発光素子１２ａや１２ｂは発光し、自転車の安全装置としての役割を果たしてくれる。【００２６】前記車輪の回転が速すぎるとスポーク２６と回転軸を持つ磁石１０の交差時間が減少することで回転軸を持つ磁石１０の可動が小さくなり起電力が小さくなってしまうことが考えられるが、補助磁石１４の働きにより解消される。本発明はこの補助磁石１４が果たす役割に大きな特徴を持つ。一般的に自転車に乗り夜間走行する際にスピードを出すことは考えられないので、前記車輪の回転が速すぎる事による弊害はほとんどないと思われる。【００２７】回転軸を持つ磁石１０が可動するときに、摩擦抵抗を減少させるためにベアリング１５を装着して回転軸を持つ磁石１０の鋭い動きを可能にした。回転軸を持つ磁石１０の動きが鋭くなれば間近に位置する誘導コイルに対し磁束を速く切ることになり、発光素子の輝きを大きくしてくれる。回転軸を持つ磁石の摩擦抵抗を減少させる物であればベアリング１５に変わる物であっても良い。【００２８】前記装置は自転車のスポーク２６を利用するものであるから、スポーク２６の間近に設置する場合、前後車輪のどの位置に設置しても良い。又、自転車以外の物に取り付けて発電することも可能であり他の分野での活用も考えられる【００２９】［図−３］［図−４］に示すように、誘導コイル１１ｂは回転軸を持つ磁石１０の左右のいずれかの位置に取り付ける手段もある。また、前記筒の周上に一つ、回転軸を持つ磁石の左右の位置に一つづつと複数設置する方法もある。これにより、いずれかひとつの誘導コイルを利用して充電回路を設けることが出来、静止状態での発光が可能となる。
また、残りの誘導コイルを利用して色の異なる発光素子を装置内で発光させることもできるのでより目立つ効果が得られる。【００３０】また、前記回転軸を持つ磁石１０が何らかの異常により可動しなくなってしまう場合に備えて、スポーク２６に緊急対策用として磁石を取りつけ、装置内の発電が停止した場合、装置内の誘導コイル１１ａや１１ｂに対し磁束を切ることで発電する手段を用いることも可能である。しかし、本発明に関わる課題として取り上げたが前記磁石が前記スポーク２６から離脱する現象が発生しても、回転軸を持つ磁石１０が異常を来さなければ問題はない。あくまでも非常時の対策としての使用を考えている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】装置をＬ字型の取り付け具に取り付け、自転車の車軸に装着した状態の右側面図である。
【符号の説明】
【００３２】１０回転軸を持つ磁石  １１ａ誘導コイル  １２ａ発光素子  １３基盤
１５ベアリング  １６筒前部  １７筒後部
１８誘導コイルの端末  ２０ケース  ２１筒の台座  ２２装置取り付け具
２３装置取り付け面の穴  ２４車軸に取り付けるための穴  ２５装置装着ビス
２６スポーク  ２７車軸  ２８ナット  ２９ハブ  ３０チェーンカバー
【図−２】
装置をＬ字型の取り付け具に取り付けた状態の正面図である。
【符号の説明】
【００３３】１０回転軸を持つ磁石  １２ａ発光素子  １３基盤  １４補助磁石
１５ベアリング  １６筒前部  １８誘導コイルの端末  １９筒空洞部分
２０カバー  ２１筒の台座  ２２装置取り付け具  ２５装置装着ビス
【図−３】
誘導コイルを回転軸を持つ磁石の右の位置に取り付けた正面図である。
【符号の説明】
【００３４】１０回転軸を持つ磁石  １１ｂ誘導コイル  １２ｂ発光素子  １３基盤
１４補助磁石  １５ベアリング  １６筒前部  １８誘導コイルの端末
１９筒空洞部分  ２０カバー  ２１筒の台座  ２５装置装着ビス
【図−４】
誘導コイルを回転軸を持つ磁石の右の位置に取り付けた右側面図である。
【符号の説明】
【００３５】１０回転軸を持つ磁石  １１ｂ誘導コイル  １２ｂ発光素子  １３基盤
１５ベアリング  １６筒前部  １７筒後部  １８誘導コイルの端末  ２０カバー
２１筒の台座  ２５装置装着ビス
【図−１】
2011062064.tif 000002
【図−２】
2011062064.tif 000003
【図−３】
2011062064.tif 000004
【図−４】
2011062064.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月9日(2010.8.9)
【手続補正２】
【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】
自転車に装着される自転車用自家発電装置であって、
前記自転車の車輪が回転するときに前記車輪のスポークが間近を通過する位置に配置されて回転軸を持つ磁石と、前記磁石と近接して配置されて前記磁石の動きによる電磁誘導によって起電力を発生させる誘導コイルとを備えており、
前記磁石は、前記スポークが間近を通過するときに前記スポークを吸引することによって回転を伴う動きをする位置に配置されることを特徴とする自転車用自家発電装置。
【請求項２】
前記磁石と近接して配置された補助磁石を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自転車用自家発電装置。
【請求項３】
前記起電力によって発光させられる発光素子を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自転車用自家発電装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月13日(2010.9.13)
【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】
自転車に装着される自転車用自家発電装置であって、
回転軸を持つ磁石と、前記磁石の動きによる電磁誘導によって起電力を発生させる誘導コイルとを備えており、
前記磁石は、前記自転車の車輪が回転するときに前記車輪のスポークを磁気的に吸引することによって前記回転軸を中心として回転する位置に配置されることを特徴とする自転車用自家発電装置。
【請求項２】
前記磁石との間に磁力を発生させる補助磁石を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自転車用自家発電装置。
【請求項３】
前記起電力によって発光させられる発光素子を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自転車用自家発電装置。