(57)【要約】【課題】力学的エネルギーの入力が容易で、かつ、力学的エネルギーを蓄力する際に効率的に蓄力できる発電装置及びそれを用いた充電装置を提供する。【解決手段】発電装置１は、ゼンマイ１２と往復移動自在に設けられたラック１１と第１増速歯車機構Ｐと第１連係機構Ｒと発電機１３と伝達機構Ｑと第２連係機構Ｓとを備える。第１増速歯車機構Ｐは、ラック１１の一方向への移動量を増速してゼンマイ１２に伝達する。伝達機構Ｑは、ゼンマイ１２の力学的エネルギーを発電機１３に伝達する。第１連係機構Ｒは、ゼンマイ１２の蓄力時にラック１１と第１増速歯車機構Ｐ間の連係を許容し、ゼンマイ１２の蓄力解放時にラック１１と第１増速歯車機構Ｐとの連係関係を解除する。第２連係機構Ｓは、伝達機構Ｑに設けられ、ゼンマイ１２の蓄力解放時に伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係を許容しゼンマイ１２の蓄力時に伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係関係を解除する。【選択図】  図１
2004211642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力学的エネルギーを蓄力する蓄力部材と、
往復移動自在に設けられた入力部材と、
前記蓄力部材に連係され、前記入力部材の一方向への移動量を増速して前記蓄力部材に伝達する第１増速歯車機構と、
前記蓄力部材の蓄力時に、前記入力部材と第１増速歯車機構間の連係を許容し、蓄力部材の蓄力解放時に前記入力部材と第１増速歯車機構との連係関係を解除する第１連係機構と、
力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段と、
前記蓄力部材の蓄力が解放された際の力学的エネルギーを前記発電手段に伝達する伝達機構と、
前記伝達機構に設けられ、前記蓄力部材の蓄力解放時に前記伝達機構と蓄力部材との連係を許容し、前記蓄力部材の蓄力時に前記伝達機構と蓄力部材との連係関係を解除する第２連係機構とを備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記第１連係機構は、前記入力部材の前記一方向への移動時に前記第１増速歯車機構の歯車に噛合され、前記一方向とは異なる方向への移動時に噛合が解除される第１歯車部材であることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記伝達機構は、複数の歯車の列から構成され、前記蓄力部材は、前記歯車の列に対して噛合する歯車を備え、
前記第２連係機構は、前記蓄力部材の蓄力時に隣接する歯車との噛合が解除され、蓄力解放時に隣接する歯車と噛合する第２歯車部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記伝達機構は、複数の歯車の列から構成され、前記蓄力部材は、前記歯車の列に対して噛合する蓄力伝達歯車を備え、
前記伝達機構は、前記蓄力伝達歯車の回転を増速して前記発電手段に伝達する第２増速歯車機構とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の発電装置と、前記発電装置の出力端子に接続された整流手段と、同整流手段に接続された充電池とを備えたことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの力学的エネルギーを蓄積し、そのエネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置及びそれを用いた充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、世の中に既に存在するあらゆる動力を、簡易な方法で新たな電力供給源とするという着想について、その手段が模索され続けている。動力としては、人が歩行するときや自動車等が走行するときに地面に与える押圧力、水面の表面の波の上下動等が考えられる。
【０００３】
このような発電装置として、例えば、人の手により回動する力を力学的エネルギーとして用いる力学的エネルギー蓄積式発電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、手で入力軸を回転する毎に、ゼンマイ等の蓄力部材を蓄力するようにしている。この蓄力部材を蓄力する場合、蓄力された蓄力部材が蓄力を勝手に解放しないように、ストッパ部材が設けられている。前記ストッパ部材は、前記入力軸が蓄力方向に操作された直後にストッパ部材を操作すると、蓄力部材の蓄力が解放されないようにされている。そして、蓄力部材の蓄力（力学的エネルギー）が相当量蓄積されたとき、前記ストッパ部材を操作して、前記蓄力部材の蓄力を解放すると、蓄積された力学的エネルギーを発電機が電力に変換するようにされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０―１３１８４１号公報（「００４７」、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成であると、力学的エネルギーの入力のために入力軸を操作する毎に、蓄力部材の蓄力を保持するために、ストッパ部材を操作して、蓄力を保持する必要があり、蓄力操作が非常に面倒である問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、力学的エネルギーの入力が容易で、かつ、力学的エネルギーを蓄力する際に効率的に蓄力できる発電装置及びそれを用いた充電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発電装置は、力学的エネルギーを蓄力する蓄力部材と、往復移動自在に設けられた入力部材と、前記蓄力部材に連係され、前記入力部材の一方向への移動量を増速して前記蓄力部材に伝達する第１増速歯車機構と、前記蓄力部材の蓄力時に、前記入力部材と第１増速歯車機構間の連係を許容し、蓄力部材の蓄力解放時に前記入力部材と第１増速歯車機構との連係関係を解除する第１連係機構と、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段と、前記蓄力部材の蓄力が解放された際の力学的エネルギーを前記発電手段に伝達する伝達機構と、前記伝達機構に設けられ、前記蓄力部材の蓄力解放時に前記伝達機構と蓄力部材との連係を許容し、前記蓄力部材の蓄力時に前記伝達機構と蓄力部材との連係関係を解除する第２連係機構とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第１連係機構は、前記入力部材の前記一方向への移動時に前記第１増速歯車機構の歯車に噛合され、前記一方向とは異なる方向への移動時に噛合が解除される第１歯車部材であることを特徴とする。
【０００９】
更には、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記伝達機構は、複数の歯車の列から構成され、前記蓄力部材は、前記歯車の列に対して噛合する歯車を備え、前記第２連係機構は、前記蓄力部材の蓄力時に隣接する歯車との噛合が解除され、蓄力解放時に隣接する歯車と噛合する第２歯車部材であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記伝達機構は、複数の歯車の列から構成され、前記蓄力部材は、前記歯車の列に対して噛合する蓄力伝達歯車を備え、前記伝達機構は、前記蓄力伝達歯車の回転を増速して前記発電手段に伝達する第２増速歯車機構とされていることを特徴とする。
【００１１】
更には、請求項５に記載の充電装置は、請求項１乃至請求項４に記載の発電装置と、前記発電装置の出力端子に接続された整流手段と、同整流手段に接続された充電池とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発電装置及びそれを用いた充電装置に具体化した実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本実施形態の発電装置１を説明する断面図、図２は図１のＡ―Ａ線矢視断面図、図３は図１のＢ―Ｂ線矢視一部断面図、図４は発電装置１の作用状態説明図である。また、図５は充電装置を適用した靴の使用状態を示す断面図である。
【００１３】
図１において、発電装置１は、ラック１１と、ゼンマイ１２と、ラック１１から力学的エネルギーをゼンマイ１２に伝達する第１増速歯車機構Ｐと、発電機１３と、ゼンマイ１２に蓄力した力学的エネルギーを発電機１３に伝達する伝達機構Ｑと、整流器１５とを備える。前記ラック１１は入力部材に相当し、ゼンマイ１２は蓄力部材に相当し、発電機１３は発電手段に相当し、整流器１５は整流手段に相当する。発電装置１は、ケース３０内に、ラック１１の一部を外部に露出した状態で収容されている。なお、以下の説明において、特に断らない限り、「上」、「下」、「左」、「右」は、図１の紙面中における「上」、「下」、「左」、「右」を示すものとし、「前」、「後」は、図１における紙面に直交する手前側を「前」、奥側を「後」とする。
【００１４】
発電装置１のケース３０は、図２に示すように、断面四角形をなす有蓋有底の箱状に形成され、６つの側板、すなわち、前側板３１、後側板３２、左側板３３、右側板３４、上板３５及び底板３６を備えている。
【００１５】
底板３６には、ラック１１を上下方向に挿通させる開口３６ａが設けられている。前側板３１と後側板３２との間には、前側板３１及び後側板３２と平行に、前側に仕切板３７が、後側に仕切板３８が設けられている。仕切板３７は、図１及び図２に示すように左側板３３、上板３５及び底板３６と一体的に連結され、左右方向の長さは前側板３１及び後側板３２の略半分の長さとされている。また、仕切板３８は、図１及び図２に示すように左側板３３、底板３６と一体的に連結され、仕切板３７よりも、左右方向の長さは短く、上下方向の長さは短くされている。更に、仕切板３８には、上端部と後側板３２間に、上板３５及び底板３６と平行な支持板３９が、一体的に形成されている。なお、ケース３０を構成する各板（底板、上板、支持板を含む）は、合成樹脂等で形成されている。また、ケース３０は、この形状には限定されず、発電装置１を収容可能であればよい。
【００１６】
ラック１１は、その上端が支持部材としての支持板３９に対して付勢部材としてのバネ１７を介して支持されており、下端が前記開口３６ａを介して外部に突出するようにかつ、上下移動自在に配置されている。前記バネ１７は、ラック１１を前記開口３６ａから突出方向に付勢する。なお、ラック１１の左側面側には、仕切板３８に一体となったガイド板３８ｂが上下方向に延びるように形成され、ラック１１に摺接してラック１１の上下方向の移動をガイドする。ラック１１は、発電装置１が収容されたケース３０の外部の力学的エネルギーを、ケース３０内に入力するためのものである。ラック１１は、図１に示すように、右側に歯が列設されている。
【００１７】
支軸２３ｃは、仕切板３７の先端よりも右側板３４寄りにおいて、図１及び図２に示すようにその両端が前側板３１と、後側板３２に対して回動自在に支持されている。ゼンマイ１２は、所定幅の帯状のバネ材が、前記支軸２３ｃに対して渦巻き状に巻かれて構成されている。前記支軸２３ｃに対するゼンマイ１２の固定した部位を以下固定部Ｘという。そして、渦巻き状に巻かれた状態で、ゼンマイ１２の外周側に存在する他端部は、仕切板３７に対して固定されている。仕切板３７に対するゼンマイ１２の固定部位を以下、固定部Ｙという。このように、ゼンマイ１２は、他端部が仕切板３７に固定された状態で、一端部が支軸２３ｃに固定されて支軸２３ｃとともに回転する。ゼンマイ１２は、右方向に回転することで、巻き上げられて、力学的エネルギーを蓄積する。
【００１８】
第１増速歯車機構Ｐは、入力歯車としての小径の小歯車２１と、前記小歯車２１と噛合可能な小歯車２２ａと、小歯車２２ａよりも径が大で、歯数が小歯車２２ａよりも多い中歯車２２ｂと、前記中歯車２２ｂよりも歯数が少ない第１ゼンマイ歯車２３ａとから構成されている。第１増速歯車機構Ｐを構成する各歯車は、合成樹脂等で形成されている。
【００１９】
小歯車２１は、支軸２１ａにて、図３に示すように、一端側が後側板３２の長孔３２ａに、他端側が仕切板３８の長孔３８ａに遊挿され、移動自在に軸支されている。本実施形態では、長孔３２ａ，３８ａは、上下方向に形成されているため、支軸２１ａは上下方向に移動自在にされている。
【００２０】
小歯車２１は、ラック１１と常時噛合されており、支軸２１ａを中心に回転する。小歯車２１は、ラック１１が上方に移動すると、小歯車２１は右回転しながら長孔３２ａ，３８ａの周縁にガイドされて上方に移動する。また、ラック１１がバネ１７に付勢されて下方に移動すると、それにともない長孔３２ａ，３８ａの周縁にガイドされて下方に移動する。そして、小歯車２１は、図１に示すように、上方に位置するときは、ラック１１と噛合するとともに小歯車２２ａと噛合する。また、図４に示すように、小歯車２１は、下方に位置するときは、小歯車２２ａとの噛合が解除され、ラック１１と噛合するのみである。
【００２１】
小歯車２１と支軸２１ａとは、第１歯車部材Ｔを構成しており、第１歯車部材Ｔは第１連係機構Ｒに相当する。第１連係機構Ｒ（第１歯車部材Ｔ）は、ゼンマイ１２の蓄力時にラック１１と第１増速歯車機構Ｐとの間の連係を許容し、ゼンマイ１２の蓄力開放時にラック１１と第１増速歯車機構Ｐとの連係関係を解除する。小歯車２２ａと中歯車２２ｂとは支軸２２ｃと一体に形成されており、互いに同軸とされている。支軸２２ｃは、図２に示すように、一端側が仕切板３７に、他端側が後側板３２に回動自在に軸支されている。第１ゼンマイ歯車２３ａは前記支軸２３ｃと一体形成され、中歯車２２ｂと噛合されている。また、第１ゼンマイ歯車２３ａは、支軸２３ｃの固定部Ｘにおいてゼンマイ１２の一端部が固定されているため、図１において、右方向に回転することにより、ゼンマイ１２を巻き上げ、力学的エネルギーを蓄積するようにされている。
【００２２】
このように、第１増速歯車機構Ｐは、ラック１１にて回転した小歯車２１の回転量を増速して、巻き上げ方向に回転する第１ゼンマイ歯車２３ａにてゼンマイ１２を巻き上げる。従って、ラック１１の移動量が少なくても、ゼンマイ巻き上げ量は、第１増速歯車機構Ｐを介さないで直にゼンマイを巻き上げる場合に比して、多くなる。また、第１ゼンマイ歯車２３ａが左方向に回転すると、ゼンマイ１２の巻き上げは解除され、ゼンマイ１２に蓄積された力学的エネルギーが解放される。
【００２３】
次に伝達機構Ｑについて説明する。
伝達機構Ｑは、第２ゼンマイ歯車２３ｂ、第１伝達歯車２４ａ、第２伝達歯車２４ｂと、発電機歯車２５とを備えて構成されている。
【００２４】
第２ゼンマイ歯車２３ｂは、第１伝達歯車２４ａよりも径が大で、歯数が多くされている。また、第２伝達歯車２４ｂは、第１伝達歯車２４ａよりも径が大で、歯数が多くされている。また、発電機歯車２５は、第２伝達歯車２４ｂよりも、径が小で、歯数が少なくされている。従って、伝達機構Ｑは、第２ゼンマイ歯車２３ｂの回転量を増速して、発電機歯車２５に伝達する増速装置である。即ち、伝達機構Ｑは第２増速歯車機構を構成する。なお、伝達機構Ｑを構成する各歯車は、合成樹脂等で形成されている。
【００２５】
第２ゼンマイ歯車２３ｂは、第１ゼンマイ歯車２３ａと同軸に支軸２３ｃと一体形成されている。第２ゼンマイ歯車２３ｂは、第１ゼンマイ歯車２３ａと比較して、大きな径、すなわち、大きなピッチ円を有する。第２ゼンマイ歯車２３ｂは、第１伝達歯車２４ａと噛合することで、伝達機構Ｑの歯車の列に対して噛合する。第２ゼンマイ歯車２３ｂは、蓄力伝達歯車に相当する。
【００２６】
第１伝達歯車２４ａと一体に形成された支軸２４ｃは、図２に示すように、一端側が前側板３１の長孔３１ａに、他端側が仕切板３７の長孔３７ａに遊挿され移動自在に軸支されている。本実施形態では、長孔３１ａ，３７ａは、上下方向に形成されているため、支軸２４ｃは上下方向に移動自在に支持されている。
【００２７】
第１伝達歯車２４ａは、図４に示すように支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａの下部位置に位置する際には、第２ゼンマイ歯車２３ｂに対して噛合される。また、図１に示すように、支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａの上部位置に位置する際には、第２ゼンマイ歯車２３ｂに対する噛合が解除される。すなわち、第１伝達歯車２４ａは、第２ゼンマイ歯車２３ｂが右回転すると、第２ゼンマイ歯車２３ｂにより跳ね上げられて支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａの上部位置に位置し、第２ゼンマイ歯車２３ｂに対する噛合が解除されるようにされている。
【００２８】
また、図４に示すように、第２ゼンマイ歯車２３ｂが左回転すると、第２伝達歯車２４ｂは、重力及び回転する第２ゼンマイ歯車２３ｂとの歯同士の当接により、下方に引き込まれ、支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａの下部位置に位置する。このとき、第１伝達歯車２４ａは第２ゼンマイ歯車２３ｂと噛合する。このように、支軸２４ｃは、第２ゼンマイ歯車２３ｂが右回転又は左回転するのみで、上下方向に移動可能とされている。
【００２９】
第１伝達歯車２４ａと第２伝達歯車２４ｂと支軸２４ｃとは第２歯車部材Ｕを構成しており、第２歯車部材Ｕは第２連係機構Ｓに相当する。第２連係機構Ｓは、ゼンマイ１２の蓄力開放時に伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係を許容し、ゼンマイ１２の蓄力時に伝達機構Ｑとゼンマイ１２の連係関係を解除する。
【００３０】
発電機１３は、図１に示すように、長手方向を前後方向として、支持板３９の上側に載置固定されている。なお、図示は省略するが、仕切板３７には発電機１３を貫通させる孔が形成されており、発電機１３はこの孔に挿通されている。発電機１３の前側面には、回転軸１３ａが突出されており、同回転軸１３ａに発電機歯車２５が固定されている。
【００３１】
発電機歯車２５は、第２伝達歯車２４ｂの支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａの上部位置に位置する際には、第２伝達歯車２４ｂに対する噛合が解除されるように配置されている。また、発電機歯車２５は、図４に示すように、第２伝達歯車２４ｂの支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａの下部位置に位置する際には、第２伝達歯車２４ｂに対して噛合するように配置されている。
【００３２】
前記発電機１３は、力学的エネルギーである回転力を電力に変換させる公知の構成である。また、回転軸１３ａにおいて、発電機１３と発電機歯車２５との間には、フライホイール１４が固定されている。発電機１３から引き出された２本の導線１６は、整流器１５を介して図示しない充電池に接続されている。
【００３３】
次に、上記の発電装置１の作用について説明する。上記の構成において、発電装置１は、図１に示すように、力学的エネルギーを蓄力する第１状態と、図４に示すように、力学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する第２状態とを繰り返す。
【００３４】
先ず、第１状態について説明する。図１において、ラック１１は、下方から力学的エネルギーとして押圧力Ｆが入力されると、バネ１７を押しながら上方に移動する。すると、小歯車２１はラック１１と噛合して右回転するとともに、支軸２１ａは長孔３２ａ，３８ａ内の上部位置に位置するように移動する。そうすると、小歯車２１は小歯車２２ａに噛合するため、小歯車２２ａは左回転するとともに、小歯車２２ａと一体的に構成された中歯車２２ｂが左回転し、中歯車２２ｂと噛合している第１ゼンマイ歯車２３ａが右回転する。このように、第１状態においては、第１連係機構Ｒ（小歯車２１、支軸２１ａ）は、ラック１１と第１増速歯車機構Ｐ（小歯車２１、小歯車２２ａ、中歯車２２ｂ、第１ゼンマイ歯車２３ａ）間の連係が許容される。
【００３５】
このとき、第１ゼンマイ歯車２３ａの支軸２３ｃの固定部Ｘに一端を固定されたゼンマイ１２が、巻き上げられるように回転する。そのため、ゼンマイ１２に力学的エネルギーが蓄力される。また、第１ゼンマイ歯車２３ａとともに第２ゼンマイ歯車２３ｂが右回転すると、第２ゼンマイ歯車２３ｂに当接する第１伝達歯車２４ａは、跳ね上げられる。そのため、支軸２４ｃは、長孔３１ａ，３７ａの上部位置に位置し、第１伝達歯車２４ａは第２ゼンマイ歯車２３ｂとの噛合が解除される。
【００３６】
このように、第１状態においては、第２連係機構（第１伝達歯車２４ａ、第２伝達歯車２４ｂ、支軸２４ｃ）は、伝達機構Ｑ（第２ゼンマイ歯車２３ｂ、第１伝達歯車２４ａ、第２伝達歯車２４ｂ、発電機歯車２５）とゼンマイ１２との連係関係が解除される。
【００３７】
次に、第２状態について説明する。図４において、ラック１１の押圧力が解除されると、ラック１１はバネ１７により下方に付勢される。すると、ラック１１と噛合している小歯車２１は、左回転するとともに、小歯車２１の支軸２１ａは長孔３２ａ，３８ａ内の下部位置に位置するように移動する。そうすると、小歯車２１と小歯車２２ａとの噛合は解除される。
【００３８】
このように、第２状態においては、第１連係機構Ｒ（小歯車２１、支軸２１ａ）は、ラック１１と第１増速歯車機構Ｐ（小歯車２１、小歯車２２ａ、中歯車２２ｂ、第１ゼンマイ歯車２３ａ）との連係関係が解除される。小歯車２１との連係が解除されることで、小歯車２２ａに加わっていた拘束力が無くなると、小歯車２２ａと、中歯車２２ｂ及び第１ゼンマイ歯車２３ａを介して連係されている支軸２３ｃを介して連係されているゼンマイ１２が、開放状態となる。即ち、ゼンマイ１２は、第１状態において右回転することで巻き上げられて蓄力された力学的エネルギーを、左回転して開放しようとする。
【００３９】
すると、ゼンマイ１２が左回転するとともに、支軸２３ｃと一体的に構成された第２ゼンマイ歯車２３ｂが左回転する。すると、重力及び第２ゼンマイ歯車２３ｂとの歯同士の当接により、第１伝達歯車２４ａが下方に引き込まれ、支軸２４ｃが長孔３１ａ，３７ａ内において下部位置に位置するように移動する。そして、第１伝達歯車２４ａは第２ゼンマイ歯車２３ｂと噛合し、第２伝達歯車２４ｂは発電機歯車２５と噛合し、第１伝達歯車２４ａ及び第２伝達歯車２４ｂは右回転し、第２伝達歯車２４ｂと噛合する発電機歯車２５は左回転する。
【００４０】
このように、第２状態においては、第２連係機構（第１伝達歯車２４ａ、第２伝達歯車２４ｂ、支軸２４ｃ）は、伝達機構Ｑ（第２ゼンマイ歯車２３ｂ、第１伝達歯車２４ａ、第２伝達歯車２４ｂ、発電機歯車２５）とゼンマイ１２との連係を許容する。
【００４１】
第２状態においては、伝達機構Ｑの第２ゼンマイ歯車２３ｂの回転量が増速されて、発電機歯車２５が回転することで、回転軸１３ａが回転し、発電機１３が回転する。そして、第２連係機構によって、伝達機構Ｑとの連係が解除された場合でも、フライホイール１４の慣性運動により、回転軸１３ａが回転する。これにより、発電機１３は継続的に発電することが可能となり、２本の導線１６の間に交流の起電力が発生し、整流器１５に送られる。そして、整流器１５にて整流され、充電地へと送られる。
【００４２】
次に、上記の発電装置１が、具体的に発電靴Ｓ１に適用された場合を説明する。図５は、発電靴Ｓ１の側面図であり、底部分Ｓ１ａのみ断面図を示す。発電靴Ｓ１の底部分Ｓ１ａには、ケース３０内に収容された発電装置１と、充電池２とを備える充電装置３が配設されている。充電装置３において、２つの発電装置１は、１つの充電池２に接続されている。なお、発電靴Ｓ１の底部分Ｓ１ａは、弾性材料等で形成されており、充電装置３と一体的に構成されている。発電装置１を収容するケース３０は、発電靴Ｓ１のつま先側と踵側に１つづつ並設されている。そして、それぞれのケース３０から露出されたラック１１は、発電靴Ｓ１の底面から露出するように構成されている。
【００４３】
上記の構成により、人が発電靴Ｓ１を履き、歩行や走行をすることで、発電靴Ｓ１の底面から突出したラック１１が押圧されると、発電装置１は、上述した第１状態となる。第１状態では、ラック１１と第１増速歯車機構Ｐとの連係が許容され、伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係関係は解除されているため、発電装置１では発電は行われず、ゼンマイ１２に蓄力される。
【００４４】
また、歩行や走行において発電靴Ｓ１が地表面から上方に上げられると、発電装置１のラック１１は底面からの押圧力が解除されて下方に付勢され、上述した第２状態になる。第２状態では、ラック１１と第１増速歯車機構Ｐとの連係関係は解除され、伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係は許容されるため、ゼンマイ１２の蓄力が開放され、発電装置１において発電が行われる。そして、発電装置１からの電気エネルギーは、整流器１５で整流されて充電池２に送られる。
【００４５】
このように、１歩１歩の歩行毎に、第１状態と第２状態とが繰り返される。そのため、ラック１１に下方から加えられる押圧力により得られる電気エネルギーが、１回分は微少であっても、動作が反復して繰り返されることにより、使用可能な程度の電気エネルギーを得ることが可能となる。
【００４６】
また、ラック１１により押圧力（力学的エネルギー）が発電装置１に入力され、ゼンマイ１２に力学的エネルギーが蓄力されるタイミングと、ゼンマイ１２に蓄力された力学的エネルギーが発電機１３において電気エネルギーに変換されるタイミングとが分けられている。従って、力学エネルギーから電気エネルギーへの変換が安定して行われる。例えば、発電靴Ｓ１の底面に大きな衝撃力が加わっても、一旦力学的エネルギーをゼンマイ１２に蓄力するため、発電機１３への力学的エネルギーの出力は安定する。
【００４７】
従って、上記実施形態の発電装置１及び充電装置３によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  本実地形態では、発電装置１は、往復移動自在に設けられたラック１１と、ゼンマイ１２に連係され、ラック１１の一方向への移動量を増速してゼンマイ１２に伝達する第１増速歯車機構Ｐとを備えている。また、第１連係機構Ｒと、第２連係機構Ｓとを備えている。第１連係機構Ｒは、ゼンマイ１２の蓄力時に、ラック１１と第１増速歯車機構Ｐ間の連係を許容し、ゼンマイ１２の蓄力解放時にラック１１と第１増速歯車機構Ｐとの連係関係を解除する。また、第２連係機構Ｓは、ゼンマイ１２の蓄力解放時に伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係を許容し、ゼンマイ１２の蓄力時に伝達機構Ｑとゼンマイ１２との連係関係を解除する。従って、力学的エネルギーの入力が容易で、かつ、力学的エネルギーを蓄力する際に効率的に蓄力できる。
【００４８】
（２）  また、本実施形態においては、第１連係機構Ｒ（小歯車２１）は、ラック１１の一方向への移動時に第１増速歯車機構Ｐの小歯車２２ａに噛合され、前記一方向とは異なる方向への移動時に噛合が解除される第１歯車部材Ｔである。従って、上記（１）に記載された効果を好適に得ることができる。
【００４９】
（３）  更には、本実施形態においては、ゼンマイ１２は、伝達機構Ｑの歯車の列に対して噛合する第２ゼンマイ歯車２３ｂを備え、第２連係機構Ｓは、ゼンマイ１２の蓄力時に隣接する歯車との噛合が解除され、蓄力解放時に隣接する歯車と噛合する第２歯車部材Ｕである。従って、上記（１）に記載された効果を好適に得ることができる。
【００５０】
（４）  また、本実施形態においては、入力手段はラック１１である。従って、往復運動する場合の外部からの力学的エネルギーを簡単に入力することができ、上記（１）に記載された効果を好適に得ることができる。
【００５１】
（５）  更には、本実施形態においては、発電機１３は、フライホイール１４が設けられている。従って、第２連係機構によって、伝達機構Ｑとの連係が解除された場合でも、フライホイール１４の慣性運動により、回転軸１３ａが回転するため、発電機１３は継続的に発電することが可能となる。
【００５２】
（６）  また、本実施形態においては、充電装置３は、発電装置１と、発電装置１の出力端子に接続された整流器１５と、同整流器１５に接続された充電池２とを備えている。従って、上記（１）に記載された効果を好適に得る充電池を得ることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態は以下のような別例に変更して具体化してもよい。
・  本実施形態においては、発電機１３は、フライホイール１４が設けられているが、フライホイール１４は必ずしも設けなくもよい。
【００５４】
・  また、本実施形態においては、第２連係機構Ｓは、第２ゼンマイ歯車２３ｂの右回転により、跳ね上げられることで、ゼンマイ１２との連係が解除され、重力と第２ゼンマイ歯車２３ｂの左回転によりゼンマイ１２と連係されるものとしたが、第２連係機構Ｓの移動は他の手段によってもよい。
【００５５】
・  更には、本実施形態では、充電装置３は、２つの発電装置１が１つの充電池２に対して設けられているものとしたが、発電装置１は充電池２に対して複数設けず、１つだけ設けてもよい。また、１つの充電池２に対して、３つ以上の発電装置１を設けてもよい。
【００５６】
・  また、本実施形態では、充電装置３は発電靴Ｓ１に適用される場合について説明したが、充電装置３は設置可能な場所であれば、どこに設けられてもよい。例えば、人や自動車が通る道路の、表面の下側に設けてもよい。
【００５７】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる請求項以外の技術的思想について、それらの効果とともに追記する。
（イ）  請求項１乃至請求項４において、前記発電手段は、フライホイールが設けられていることを特徴とする発電装置。これにより、効率よく電気エネルギーを得ることができる。
【００５８】
（ロ）  請求項５に記載の充電装置において、前記発電装置は、前記充電池に対して複数設けられていることを特徴とする充電装置。これにより、外部の力学的エネルギーの入力を効率よく得ることができ、従って、電気エネルギーを容易に得ることができる。
【００５９】
（ハ）  請求項５又は上記（ロ）に記載された充電装置において、入力部材が押圧されることで外部エネルギーが入力されるように、入力手段が靴底から突出して配設されたことを特徴とする靴。これにより、力学的エネルギーの入力が容易で、かつ、力学的エネルギーを蓄力する際に効率的に蓄力できる靴を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項４に記載の発明によれば、力学的エネルギーの入力が容易で、かつ、力学的エネルギーを蓄力する際に効率的に蓄力できる。
【００６１】
また、請求項５に記載の発明によれば、上記の効果を得る蓄電装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の発電装置を説明する断面図。
【図２】図１のＡ―Ａ線矢視断面図。
【図３】図１のＢ―Ｂ線矢視一部断面図。
【図４】本実施形態の発電装置の作用状態説明図。
【図５】本発明に係る充電装置を適用した発電靴の側面図。
【符号の説明】
１…発電装置
１１…ラック（入力手段）
１２…ゼンマイ（蓄力部材）
１３…発電機（発電手段）
Ｐ…第１増速歯車機構
Ｑ…伝達機構
Ｒ…第１連係機構
Ｓ…第２連係機構
【図１】
2004211642.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004211642.tif 000006
【図５】
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