(57)【要約】【課題】より大きな電力を歩行動作により得られるようにする。【解決手段】磁石４１と、導線を巻回してなるコイル４２と、を備え、ユーザの歩行動作によってコイル内を磁石が移動することによりコイルに起電力が発生するようになっている。【選択図】図５
2015221067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石（４１）と、
導線を巻回してなるコイル（４２）と、を備え、
ユーザの歩行動作によって前記コイル内を前記磁石が移動することにより前記コイルに起電力が発生するようになっていることを特徴とする履物。
【請求項２】
前記コイル内を前記磁石が移動するように、前記磁石を案内するガイド（４３）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の履物。
【請求項３】
前記ガイドは、環状となっており、前記磁石を周回移動させるように案内することを特徴とする請求項２に記載の履物。
【請求項４】
前記ガイドは、前記磁石が逆方向に周回移動するのを防止するための手段（４４）を備えたことを特徴とする請求項３に記載の履物。
【請求項５】
前記コイルに発生した起電力を直流に変換する整流回路（５０）と、
前記整流回路により出力された電力を蓄電する蓄電装置（５１）と、を備え、
前記蓄電装置に蓄電された電力を用いて電子機器を作動させるようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の履物。
【請求項６】
前記コイルに発生した起電力を直流に変換する整流回路（５０）と、
前記整流回路より出力された電力を蓄電する蓄電装置（５１）と、
ユーザの歩行性能が変化するように特性が変化する歩行性能制御手段（３０）と、
前記歩行性能制御手段を制御する制御部（１２）と、を備え、
前記蓄電装置に蓄電された電力を用いて前記歩行性能制御手段および前記制御部を作動させるようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の履物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、履物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、靴の着地時の加圧により、圧電素子が電力を発生させ、この電力に基づいてＰＨＳモジュールが機能するようになった靴がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された靴は、発電効率の低い圧電素子を用いて電力を発生するようになっているため十分な電力を得ることができない。例えば、マイクロコンピュータを用いてアクチュエータ等を制御するような回路では大きな電力が必要となるため、圧電素子を用いて電力を発生するような構成では、十分な電力が得られずに動作が不安定となったり動作しないといった問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、より大きな電力を歩行動作により得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、磁石（４１）と、導線を巻回してなるコイル（４２）と、を備え、ユーザの歩行動作によってコイル内を磁石が移動することによりコイルに起電力が発生するようになっていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、ユーザの歩行動作によってコイル内を磁石が移動することによりコイルに起電力が発生するようになっているので、より大きな電力を歩行動作により得ることができる。
【０００８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る履物の外観図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る歩行靴の発電部の構成を示す図である。
【図３】歩行制御装置のブロック構成を示す図である。
【図４】歩行性能制御部の構成を示す図である。
【図５】歩行時の発電部の作動について説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る歩行靴の発電部の構成を示す図である。
【図７】歩行時の発電部の作動について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る履物の外観図を図１に示す。本履物は、ユーザの歩行動作に応じて起電力を発生させる発電部４０が靴底に埋設された歩行靴３として構成されている。図２に、発電部４０の構成を示す。
【００１２】
発電部４０は、磁力を発生する磁石４１と、螺旋状に巻回された銅線から成るコイル４２と、このコイル４２内を磁石４１が移動するように磁石４１を案内するガイド４３を備えている。ガイド４３は、円筒状の樹脂等を用いて構成されている。また、本実施形態におけるガイド４３は、直線形状となっている。
【００１３】
ユーザの歩行動作に応じてコイル４２内を磁石４１が移動することによりコイルの両端間に起電力が発生するようになっている。
【００１４】
本歩行靴３には、発電部４０で発電された電力を用いて動作する歩行制御装置１が設けられている。図３に、歩行制御装置１のブロック構成を示す。なお、この図には、車載機２のブロック構成についても示されている。
【００１５】
歩行制御装置１は、現在位置検出部１０、通信部１１、制御部１２、歩行性能制御部３０、コイル４２、整流回路５０、蓄電装置としてのバッテリ５１および電圧安定回路５２を備えている。なお、コイル４２は、発電部４０を構成するものである。
【００１６】
整流回路５０は、整流ダイオードを有し、この整流ダイオードを用いてコイル４２に発生した起電力を直流に変換する回路である。バッテリ５１は、整流回路５０により整流された電力を蓄電するものである。バッテリ５１は、ニッケル水素充電池やリチウムイオン充電池等を用いて構成することができる。電圧安定回路５２は、バッテリ５１より出力される電圧から一定電圧（例えば、３．３Ｖ）を出力するための回路である。
【００１７】
現在位置検出部１０は、ＧＰＳ衛星より送信される測位情報を受信して現在位置を検出し、現在位置を特定するための情報を制御部１２へ出力する。
【００１８】
通信部１１は、周辺車両に搭載された車載機２との間で直接通信を行うものである。本実施形態における通信部１１は、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信規格に基づく狭域通信を行うように構成されている。
【００１９】
歩行性能制御部３０は、歩行靴３に設けられ、ユーザの歩行性能を変化させることを可能とするものである。この歩行性能制御部３０の詳細については後で説明する。
【００２０】
制御部１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。
【００２１】
制御部１２の処理としては、通信部１１を介して周辺車両に搭載された車載機２と通信を行って、歩行制御装置１を装着したユーザと周辺車両との衝突の可能性の有無を判定し、衝突する可能性が有ると判定された場合、ユーザの歩行性能を変化させるように歩行性能制御部３０に指示する処理がある。
【００２２】
一方、車載機２は、現在位置検出部２０、通信部２１および制御部２２を備えている。
【００２３】
現在位置検出部２０は、ＧＰＳ衛星より送信される測位情報を受信して現在位置を検出し、現在位置を特定するための情報を制御部２２へ出力する。
【００２４】
通信部２１は、ユーザに装着された歩行制御装置１との間で直接通信を行うものである。本実施形態における通信部２１は、ＤＳＲＣ通信規格に基づく狭域通信を行うように構成されている。
【００２５】
制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。
【００２６】
制御部２２の処理としては、現在位置検出部２０より入力される現在位置を特定するための情報に基づいて現在位置を繰り返し特定する現在位置特定処理、ユーザに装着された歩行制御装置１との間の通信が確立すると、現在位置特定処理により特定された現在位置（緯度経度）を表す位置情報を歩行制御装置１へ送信する位置情報送信処理などがある。
【００２７】
次に、図５を参照して、ユーザの歩行時の発電部４０の作動について説明する。図５（ａ）に示すように、歩行靴３の靴底全体が地面に接地している場合、磁石４１はガイド４３内の任意の位置で止まっている。
【００２８】
次に、ユーザが歩行靴３で地面を蹴り上げると、図５（ｂ）に示すように、歩行靴３が地面に対して大きく傾斜する。通常、歩行靴３の靴底と地面とのなす角は約９０度程度となる。
【００２９】
これにより、磁石４１がガイド４３に案内されて歩行靴３のつま先方向に移動する。このように、コイル４２内を磁石４１が移動すると、電磁誘導によりコイル４２の両端間に起電力が発生する。
【００３０】
次に、ユーザが歩行靴３を踏み下ろし、図５（ｃ）に示すように、歩行靴３の靴底の踵の部分が地面に接地すると、歩行靴３のつま先方向に移動していた磁石４１が歩行靴３の踵の方向に移動する。このように、コイル４２内を磁石４１が反対方向に移動すると、電磁誘導によりコイル４２の両端間に逆向きの起電力が発生する。ユーザの歩行動作に応じて上記した作動が繰り返し実施され、コイル４２で発生した電力がバッテリ５１に充電される。
【００３１】
本実施形態における歩行性能制御部３０の構成を図４に示す。本歩行制御装置１は、歩行靴３に設けられている。本歩行制御装置１における現在位置検出部１０、通信部１１および制御部１２は、歩行靴３の内部に設けられている。
【００３２】
また、歩行性能制御部３０は、第１空気保持バッグ３１０、配管３１１、第２空気保持バッグ３１２、配管３１３および小型ポンプ３１４を備えている。第１空気保持バッグ３１０は、歩行靴３の内部の歩行者の足の甲と接触する部位に設けられ、第２空気保持バッグ３１２は、歩行靴３の内部の歩行者の足の裏と接触する部位に設けられる。また、小型ポンプ３１４は、歩行靴３の踵部Ｋに設けられている。
【００３３】
配管３１１は、小型ポンプ３１４と第１空気保持バッグ３１０の間に設けられ、配管３１３は、小型ポンプ３１４と第２空気保持バッグ３１２の間に設けられている。
【００３４】
また、小型ポンプ３１４と配管３１１の間と、小型ポンプ３１４と配管３１３の間には、それぞれ制御部１２からの指示に応じて動作する弁（いずれも図示せず）が設けられている。
【００３５】
第１、第２空気保持バッグ３１０、３１２は、それぞれ２枚の気密性を有するシートを重ね合わせて袋状にしたものとなっており、それぞれ袋状となった部分に空気が封入されている。なお、第１、第２空気保持バッグ３１０、３１２を構成している２枚のシートは、それぞれ表面の摩擦係数が大きく表面がざらざらした素材のものが用いられている。
【００３６】
通常は、第１空気保持バッグ３１０に空気が封入されており、第１空気保持バッグ３１０を構成している２枚のシートは互いに接触していない状態となる。したがって、第１空気保持バッグ３１０は、クッション性の高い柔らかな状態となる。
【００３７】
しかし、小型ポンプ３１４を駆動して、第１空気保持バッグ３１０内の空気を抜くと、第１空気保持バッグ３１０を構成している２枚のシートは互いに接触した状態となる。したがって、第１空気保持バッグ３１０は、クッション性が低下して硬い状態となる。
【００３８】
なお、第２空気保持バッグ３１２についても、第１空気保持バッグ３１０と同様に、空気が封入されている状態ではクッション性の高い柔らかな状態となり、空気が抜かれるとクッション性が低下して硬い状態となる。
【００３９】
本歩行制御装置１における制御部１２は、通信部１１を介して周辺車両に搭載された車載機２と通信を行って車載機２の現在位置を特定するとともに、現在位置検出部１０を用いてユーザの現在位置を特定し、ユーザと周辺車両との相対距離を算出し、この相対距離が基準値（例えば、３メートル）未満になると歩行制御装置１を装着したユーザと周辺車両との衝突の可能性があると判定し、ユーザの歩行性能を変化させるように歩行性能制御部３０に指示する。この指示に応じて小型ポンプ３１４が一定期間作動して第１、第２空気保持バッグ３１０、３１２から空気が抜け、第１、第２空気保持バッグ３１０、３１２の硬度が硬くなり、ユーザの歩行を難しくする。これにより、ユーザの歩行速度が低下し、周辺車両との衝突を防止することができる。
【００４０】
上記した構成によれば、本歩行靴３は、磁石４１と、導線を巻回してなるコイル４２と、を備え、ユーザの歩行動作によってコイル内を磁石が移動することによりコイルに起電力が発生するようになっているので、圧電素子を用いて電力を発生するような構成と比較して、より大きな電力を歩行動作により得ることができる。また、圧電素子を用いて電力を発生するような構成と比較して、衝撃等による故障を低減することができ、コストを抑えることもできる。
【００４１】
また、コイル４２に発生した起電力を直流に変換する整流回路５０と、整流回路５０より出力された電力を蓄電するバッテリ５１と、ユーザの歩行性能が変化するように特性が変化する歩行性能制御部３０と、歩行性能制御部３０を制御する制御部１２と、を備え、バッテリ５１に蓄電された電力を用いて歩行性能制御部３０および制御部１２を作動させることもできる。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る歩行靴３の発電部の構成を図６に示す。上記第１実施形態に係る歩行靴３の発電部４０は、直線状のガイド４３を有した構成としたが、本実施形態に係る歩行靴３の発電部４０は、環状のガイド４３を有した構成となっている。また、コイル４２ａとコイル４２ｂは直列に接続され、１つのコイル４２を構成している。
【００４３】
本実施形態において、ユーザの歩行動作によって磁石４１が環状のガイド４３内を矢印Ａ方向に周回移動することにより、コイル４２ａとコイル４２ｂから成るコイル４２に起電力が発生するようになっている。
【００４４】
また、上記第１実施形態のようにガイド４３が直線状となっていると、ユーザの歩行動作によって磁石４１がガイド４３の端部に当たる度に音や振動が発生するが、本実施形態のようにガイド４３が環状となっていると、ガイド４３内を磁石４１が移動しても音や振動が発生することなく、コイル４２に起電力を発生させることができる。
【００４５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る歩行靴３の発電部の構成を図７に示す。本実施形態に係る歩行靴３の発電部４０は、ガイド４３の内部に２つの弁４４を備えている。これらの弁４４は、磁石４１が矢印Ａと逆方向に周回移動しないようにするためのものである。通常時、これらの弁４４は、ガイド４３の内部を遮るようになっている。
【００４６】
そして、磁石４１が矢印Ａ方向に移動して弁４４に接触すると、この弁４４は矢印Ｂ方向に回動し、磁石４１は矢印Ａ方向に周回移動することが可能となる。また、弁４４は、磁石４１との接触により矢印Ｂ方向に回動した後、ばね（図示せず）の力で元の状態に戻るようになっている。したがって、磁石４１が矢印Ａ方向と逆方向に周回移動しようとしても、弁４４と接触して周回移動できないようになっている。
【００４７】
磁石４１が逆方向に周回移動する構成では、コイル４２に逆方向の起電力が発生することになるが、上記したように、磁石４１が逆方向に周回移動しない構成とすることで、コイル４２に一定方向の起電力を発生させることができる。
【００４８】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、バッテリ５１に蓄電された電力を用いて歩行性能制御部３０および制御部１２を作動させる構成を示したが、例えば、コイル４２に発生した起電力を直流に変換する整流回路５０と、整流回路５０より出力された電力を蓄電するバッテリ５１と、を備え、バッテリ５１に蓄電された電力を用いて携帯電話やスマートフォン等の各種電子機器を作動させるように構成することもできる。この場合、例えば、各種電子機器を接続するためのコネクタを設け、このコネクタを介して各種電子機器を接続するように構成すればよい。
【符号の説明】
【００４９】
１    歩行制御装置
２    車載機
３    歩行靴
１０  現在位置検出部
１１  通信部
１２  制御部
３０  歩行性能制御部
４０  発電部
４１  磁石
４２  コイル
４３  ガイド
５０  整流回路
５１  バッテリ
５２  電圧安定回路
【図１】
2015221067.tif 000003
【図２】
2015221067.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015221067.tif 000007
【図６】
2015221067.tif 000008
【図７】
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