(57)【要約】【課題】走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、駆動源や照光器等に電力を供給することが可能な二輪車用風力発電装置及び風力発電装置付き二輪車を提供する。【解決手段】風力発電装置１は、２つの車輪、ハンドルおよびサドル等を備えた通常の自転車Ｂの、前輪部分Ｆと後輪部分Ｒを支持するメインフレームＭに設けられた円筒状のダクト２と、ダクト２内部に設けられた複数個のプロペラ３と、プロペラ後部に設けられた小型発電機４と、後輪部分Ｒの上部に設けられたバッテリ５と、それに近接して設けられた制御部６と、ハンドルＨに設けられ、制御部と電気的に接続された切換スイッチ７とからなる。自転車Ｍの走行時に生じる風は、通気口２ａからダクト２内部に取り入れられ、ダクト２内部を通過しつつ、複数個のプロペラ３をそれぞれ回転させ、後端部の発電機４が動作して各々電力を発生させる。そして、複数個の発電機４が発生させた電力は、それぞれバッテリ５に送られ、蓄えられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車のフレーム部を構成し且つ前記二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトと、
前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと、
前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、
前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとからなることを特徴とする二輪車用風力発電装置。
【請求項２】
二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトが前記二輪車のフレームに沿って別体に設けられ、
前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと
前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、
前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとからなることを特徴とする二輪車用風力発電装置。
【請求項３】
前記バッテリに蓄えられた電力を、二輪車にその動力源として設けられた駆動モータに供給する制御部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の二輪車用風力発電装置。
【請求項４】
前記バッテリに蓄えられた電力を、二輪車に設けられた電気系統に供給する制御部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の二輪車用風力発電装置。
【請求項５】
二輪車のフレーム部を構成し且つ前記二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトと、
前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと、
前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、
前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとを備えたことを特徴とする風力発電装置付き二輪車。
【請求項６】
二輪車の前輪の回転を支持する前輪支持部とメインフレームとの接合点近傍に設けられ、前記二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトと、
前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと、
前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、
前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとからなることを特徴とする二輪車用風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二輪車に搭載する発電装置に関するもので、特に、自転車に風力発電装置を設けたもの、および風力発電装置付き自転車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自転車に電動モータを搭載して、駆動力を補助する電動自転車が提案されている。このような電動自転車の例として、以下のようなものがある。
【０００３】
特許文献１は、図８に示すように、電動モータを保護し、低重心化とシステムのコンパクト化を図った電動自転車５０を提供するものであって、モータ５１にバッテリ５２から電力を送り、モータ５１の駆動によって、運転者の自身がペダルを回転させる駆動力を補助し、運転者の負担を軽減したものである。
【０００４】
また、自転車に用いられる照光器としては、従来提案されてきたダイナモを用いて灯火するものが主流であったが、その自転車の速度によって灯火の明るさが変化したり、ダイナモの回転する音がうるさい等の理由から、以下に示すような充電池を用いたものが提案されている。
【０００５】
特許文献２に示される照光器６０は、上記のような自転車用照光器に関する煩わしさ等に鑑みて、ハンドルへの取付作業性がきわめて良好な自転車用ライトを提供することを目的としたものである。すなわち、図７に示すように、電源用の乾電池を収納する照光器本体６１と、照光器本体６１を自転車のハンドル６２に取り付けるための取付部材６３と、を具備し、取付部材６３の上部には、照光器本体６１の下部に形成された被掛止部６４を挿脱自在に掛止させるためのスライド掛止部６５が設けられ、かつ、スライド掛止部６５の直下には、ハンドル６２に巻装される締付リング６６を設けて構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３４６７５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３３２６４公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術における電動自転車の動力源である電力は、家庭内電源等によってバッテリを充電する方法に依存しており、走行するには、必ず充電しなければならず、さらに、一度の充電では約２０ｋｍ〜３０ｋｍ程度の走行距離を確保できるに過ぎない。また、充電の際には、バッテリを自転車から取り外し、家庭内電源等に接続しなければならない等、面倒な作業を要する。
【０００８】
また、照光器の電力源は、乾電池等であって、夜間走行を継続すると、比較的消耗が早く、頻繁に交換しなければならない等、面倒が多い。さらに、電池交換をしなければ灯火することはないのであるから、運転者が交換作業を怠ってしまった場合には、夜間走行は常に無灯火運転となってしまい、問題であった。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、その目的は、走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、その電力を駆動源や電灯等、さまざまな用途に用いることができる二輪車用風力発電装置及び風力発電装置付き二輪車を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、二輪車のフレーム部を構成し且つ前記二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトと、前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと、前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとからなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の風力発電装置付き二輪車は、二輪車のフレーム部を構成し且つ前記二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトと、前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと、前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
以上のような構成を有する請求項１及び５の発明によれば、二輪車のフレーム部分にダクトを設け、ダクト内部にプロペラと発電機を設けるという簡単な構成によって、自転車が走行するときに生じる風によって発電機で電力を発生させ、この電力をバッテリに蓄えることができるようになる。また、プロペラと発電機を複数備えているため、それぞれの発電機から電力を発生させることができるため、電力を十分に確保することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトが前記二輪車のフレームに沿って別体に設けられ、前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとからなることを特徴とする。
【００１４】
以上のような請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、フレームと風力発電装置を別体として構成することにより、二輪車の種類や大きさに合わせて、所望の位置に風力発電機を設けることが可能となる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の二輪車用風力発電装置において、前記バッテリに蓄えられた電力を、二輪車にその動力源として設けられた駆動モータに供給する制御部を備えたことを特徴とする。また、請求項４の発明は、請求項１または２記載の二輪車用風力発電装置において、前記バッテリに蓄えられた電力を、二輪車に設けられた電気系統に供給する制御部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
以上のような請求項２及び請求項３の発明によれば、二輪車に動力源として駆動モータを設け、バッテリから適時電力を送るようにしたため、バッテリによって蓄えた電力を、後輪の駆動部や照光器等の電気系統に送ることでき、自転車の動力源としたり、電気系統の電力としたりすることが可能となる。したがって、電力の供給源を家庭用電源から充電したバッテリや、乾電池等に依存することなく、風力発電装置によって十分に確保することが可能となる。運転者の動力の補助をすることができるようになる。また、二輪車がバッテリ充電式の電動自転車である場合には、その電力を補助することによって、バッテリ寿命の減少を補助することが可能となり、電動自転車の走行距離を伸長することができるようになる。
【００１７】
請求項６の発明は、二輪車の前輪の回転を支持する前輪支持部とメインフレームとの接合点近傍に設けられ、前記二輪車の進行方向と同軸方向に中心軸を有する筒状のダクトと、前記ダクト内部に設けられた複数枚のプロペラと、前記プロペラの回転力により電力を発電する発電機と、前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとからなることを特徴とする。
【００１８】
以上のような請求項６の発明によれば、前輪支持部とメインフレームとの接合点近傍の二輪車のカゴ下部に風力発電装置を設けることによって、より簡単な構成で、二輪車の駆動部や照光器に電力を供給することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）について図面を参照して具体的に説明する。なお、本実施形態においては、風力発電装置を備えた二輪車の例として自転車を取り上げ、自転車に搭載した場合について説明するが、本発明の二輪車は自転車に限られるものではなく、同様の風力発電装置が搭載可能であれば、電動機付きのバイク等も含まれるものである。また、本実施形態における図面では、説明の都合上、縮尺が実際のものと異なり若干大きく表したり、一部模式的に表したものもあるが、実際には、図面に表された大きさに限定されるものでなく、適宜変更可能である。
【００２０】
［１．  本実施形態の構成］
本実施形態の構成について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る自転車用風力発電装置１の全体構成を示す側面図および正面図であり、図２は本実施形態係る風力発電装置１のダクト２の構成を示す平面図、図３は風力発電装置１の制御部６の回路図である。
【００２１】
図１に示すように、風力発電装置１は、２つの車輪、ハンドルおよびサドル等を備えた通常の自転車Ｂの、前輪部分Ｆと後輪部分Ｒを支持するメインフレームＭに設けられた円筒状のダクト２と、ダクト２内部に設けられた複数個のプロペラ３と、プロペラ後部に設けられた小型発電機４と、後輪部分Ｒの上部に設けられたバッテリ５と、それに近接して設けられた制御部６と、ハンドルＨに設けられ、制御部と電気的に接続された切換スイッチ７とからなる。
【００２２】
ダクト２は、図１及び図２に示すように、自転車Ｂの進行方向と平行直線上に設けられ、前輪部分Ｆに前輪を回転可能に支持するパイプＰとハンドルＨの接続点となる前輪支持部２ｃの両脇に設けられた通気口２ａと、サドルＳ後部に設けられた排気口２ｂとからなり、自転車ＢのメインフレームＭの一部を構成している。ここで、ダクト２の直径および軸方向の長さは、自転車Ｂのデザイン性や機能性を阻害しない範囲で適宜設定可能である。
【００２３】
通気口２ａは、前輪支持部２ｃを境に２股に分かれており、図中に矢印で示すように前輪支持部２ｃ後部で合流するように構成されている。その形状は、自転車Ｂの走行により進行方向と反対に生じる風をできる限り効率よく取り入れるため、前方外側に向かって若干広がって構成されている。また、ダクト２は、通気口２ａから排気口２ｂまでの空気の流れを効率よくするため、上述の通り、直線状に構成されると共に、進行方向に対して角度０度あるいは後方が若干持ち上げられている。
【００２４】
プロペラ３の進行方向後端部には、小型発電機４が設けられている。このプロペラ３と小型発電機４とは、図２に示すように、ダクト２内部に複数個連結（本実施形態では、４連）して配設され、また、ダクト２内部に設けられた支持部２ｄによって固定されている。この小型発電機４は、プロペラ３が自転車Ｂの走行により前方から風を受けて回転することによって、電力を得るように構成されている。
【００２５】
バッテリ５および制御部６は、後輪上部に設置され、小型発電機４に電気的に接続され、小型発電機４から送られてくる電力をバッテリ５によって蓄えるように構成されている（図１）。また、このバッテリ５は、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池などからなり、制御部６を介して後輪に設けられた駆動部Ｄのモータや前輪部分Ｆの照光器Ｌに電力を供給するようになっている。ハンドル部Ｈに設けられた切換スイッチ７は、上述の通り、制御部６と電気的に接続され、図３に示すように、切換スイッチ７の操作により、バッテリ５から送られる電力の回路を制御部６の作動により、駆動部Ｄに送るか、照光器Ｌに送るかを選択できるように構成されている。
【００２６】
［２．本実施形態の作用］
以上のような構成を有する本実施形態は、具体的に以下のように作用する。すなわち、自転車Ｍの走行時に生じる風は、通気口２ａからダクト２内部に取り入れられ、ダクト２内部を通過しつつ、効率よく排気口２ｂから排出される。詳しくは、自転車Ｍの走行によって生じる風は、上述の通り２股に分かれて構成される通気口２ａのそれぞれの口から挿入し、前輪支持部２ｃ後方で合流することにより風力増す。この風力の増した風が、ダクト２内部に支持部２ａを介して固定された複数個のプロペラ３をそれぞれ回転させ、後端部の発電機４が動作して各々電力を発生させる。そして、複数個の発電機４が発生させた電力は、それぞれバッテリ５に送られ、蓄えられる。
【００２７】
そして、自転車Ｂの運転者は、自己の用途に応じて、ハンドル部Ｈに設けられた切換スイッチ７を操作することによって、制御部６を作動させ、バッテリ５に電力を蓄えられた電力を、後輪に設けられた駆動部Ｄのモータや前輪部分Ｆに設けられた照光器Ｌに与える。
【００２８】
［３．本実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、自転車Ｂの内部が空洞のメインフレームＭ部分にダクト２を設け、ダクト２内部にプロペラ４と発電機５を設けるという簡単な構成によって、自転車Ｂが走行するときに生じる風によって発電機４で電力を発生させることができる。
【００２９】
そして、この電力をバッテリ５に蓄え、電力を後輪の駆動部Ｄや前輪部分Ｆの照光器に送ることでき、自転車Ｂの動力源としたり、照光器Ｌの電力としたりすることが可能となる。したがって、電力の供給源を家庭用電源から充電したバッテリや、乾電池等に依存することなく、風力発電装置１によって十分に確保することが可能となる。
【００３０】
さらに、運転者は、ハンドルＨに設けられた切換スイッチ７の操作によって、制御部４を作動させることによって、バッテリ５に蓄えられた電力を、照光器に送るか、駆動部Ｄに送るかを選択できるため、蓄積された電力量や用途に応じて、電力の使い分けが可能となる。
【００３１】
［４．他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲において、その構成を適宜変更することができるものである。
【００３２】
［４−１．風力発電装置を二輪車のフレームとは別体に設ける構成］
また、請求項２に記載のように、本発明に係る風力発電装置を二輪車のフレームと別体に設ける構成も考えられる。図４は、上記実施形態のような直線状のメインフレームを有さない自転車に別体で設けられた風力発電装置１０を取り付けた例を示す側面図及び上面図である。
【００３３】
風力発電装置１０のダクト１１以外の内部構成、例えば、プロペラ１２、発電機１３、バッテリ（図示せず）、制御部（図示せず）等の構成は、上記実施形態と同様であるので省略する。
【００３４】
風力発電装置１０のダクト１１は、それぞれ２股に分かれた通気口１１ａと排気口１１ｂとを有し、前輪支持部１６の上部両側から、通気口１１ａが前輪支持部１６を挟み込むように設置され、サドル部１７の下部両側から、排気口１１ｂがサドル部１７下部のサドル支持柱１７ｂを挟み込むように設置されている。この前輪支持部１６及びサドル支持柱１７ｂとの接合は、溶接であっても、何らかの粘着材であっても構わず、それぞれに固定できればよい。
【００３５】
以上のように、風力発電装置１０を自転車のフレームと別体として設けることにより、二輪車の種類や大きさに合わせて、所望の位置に風力発電装置を設けることが可能となる。
【００３６】
［４−２．風力発電装置を二輪車のカゴ下部に設ける形態］
また、請求項６に記載の通り、図５に示すように、自転車のカゴＫの下部と前輪の間に、小型に構成した風力発電装置２０を設けることも可能である。この風力発電装置２０は、上記してきた構成と同様に、プロペラ、発電機、バッテリ、制御部及び切換装置からなるが、二輪車のカゴの下部に、前輪支持部２２に設置台２３を介して取り付けられているものである。また、本実施例における風力発電装置２０は、図５の正面図に示すように、プロペラ及び発電機を２連備えたダクト２１を左右に２つ備える構成からなるが、これよりも口径の大きなダクトを１つだけ備えるような構成であっても構わない。
【００３７】
以上のように、小型の風力発電装置２０を、二輪車のカゴの下部に設けることによって、より簡単な構成で、二輪車の駆動部や照光器に電力を供給することが可能となる。
【００３８】
［４−３．風力発電装置を照光器に設ける形態］
また、上記本実施形態のようにフレーム部分に風力発電装置を設ける以外に、自転車などではもっとも電力を要求される照光器部分にも風力発電装置を設けることもできる。
【００３９】
図６は、自転車の前輪を回転可能に支持する前輪支持部Ｚに設けられた照光器部分に風力発電装置３０を設けたものの一例であって、特に、照光器のケース３１内部に、ランプ３２、発電用のプロペラ３３、発電機３４及びバッテリ３５を一体に収納したものである。ケース３１におけるランプ３２の前方には投光用のガラスがはめ込まれており、このガラスの下方にはケース内部のプロペラ３３の位置に合わせて、通気口３６が設けられ、この通気口３６からケース３１内部に流入した空気がプロペラ３３を回転させて、発電機３４を駆動させる。また、ケース３１における背後の部分には排気口３７が設けられ、プロペラ３３及び発電機３４を通過した風がこの排気口３６からケース３０外部に排出される。
【００４０】
なお、ケース内に設けられたバッテリ３５には、この発電機３４で発電された電力が貯蔵されるが、前記実施形態に説明した二輪車のフレームに設けられた発電機からの電力も貯蔵することもできる。
【００４１】
このような構成からなる照光器によれば、ランプと発電装置を一つのケース内に一体に収納できるので、装置全体の小型化及びユニット化が可能となり、照光器の交換、点検等が容易となる。
【００４２】
［４−４．その他の実施形態］
本発明の風力発電装置は、上述実施形態に示した自転車Ｂに搭載できるのならず、二輪車であれば、どのようなタイプのものでもよく、図７に示すように、上記実施形態と同様な構成からなる風力発電装置４０を、原動機付自転車Ｇに搭載することも可能であり、また、免許を用いず運転することが可能な、電動三輪スクータに搭載することもできる。
【００４３】
また、電動自転車や乾電池式照光器を予め備えた自転車等に補助電源として搭載することも可能である。本発明にかかる風力発電装置を補助電源として搭載することによって、従来までは合計で２０ｋｍ〜３０ｋｍ程度しか実現できなかった充電式電動自転車の走行距離を伸長することが可能となる。乾電池式照光器についても、１個の乾電池での灯火時間の延長を可能とし、乾電池の交換という、ともする忘れがちで面倒な作業という運転者の負担を軽減することができる。
【００４４】
さらに、将来的には太陽熱を集光して発電するソーラー発電システムを搭載した自転車が開発された場合であっても、本発明の風力発電装置を補助電源として用いることも可能である。また、将来的に現在開発の進められている燃料電池の小型化、実用化が実現し、燃料電池と電気二重層のキャパシタとからなる電源部を備える電動自転車が開発された場合においても、そのような自転車に本発明の風力発電装置を併せて搭載することによって、電動自転車の電力源を十分確保することが可能となり、従来の充電式電動自転車では、実現できなかった高出力で連続走行距離の長い自転車を提供することが可能となる。
【００４５】
また、風力発電装置１のダクト２、プロペラ３及び発電機４の設置数も適宜変更可能であり、ダクト２を左右平行に２本設けたり、プロペラ３及び発電機４の設置数を可能な範囲で増設して構成することも可能である。このような構成によれば、本実施形態の構成に比して、より多くの電力を発生させることが可能となる。ただし、設置数については、スピード、大きさ、重量等を十分に考慮して、発電効率を妨げない範囲において、算出しなければならない。
【００４６】
プロペラ３の寸法・枚数も、適宜変更可能であり、寸法としては自転車ならば５〜８ｃｍ程度、原動機付自転車ならば８〜１２ｃｍ程度、オートバイであれば１２ｃｍ〜２０程度までが適当である。また、プロペラ３の枚数としては４〜１０枚程度が有効である。
【００４７】
ダクト２の通気口２ａの形状も、メインフレームＭの形状に応じて、また、二輪車のタイプや運転者の好みに合せて自由に変更可能である。また、それらの通気口の向きを可動にすることによって、運転者ごとや走行時ごとに変更することのできる構成とすることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の風力発電装置付き二輪車によれば、走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、その電力を駆動源や電灯等、さまざまな用途に用いることができる二輪車用風力発電装置及び風力発電装置付き二輪車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る自転車用風力発電装置１の全体構成を示す側面図および正面図。
【図２】本実施形態係る風力発電装置１のダクト２の構成を示す平面図。
【図３】本実施形態係る風力発電装置１の回路図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る風力発電装置１０の構成を示す平面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る風力発電装置２０の構成を示す平面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る照光器３０の構成を示す平面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る風力発電装置４０を示す平面図。
【図８】従来技術に係る電動自転車５０の構成を示す平面図。
【図９】従来技術に係る照光器６０の構成を示す平面図。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０…風力発電装置
２、１１、２１…ダクト
２ａ、１１ａ、３６…通気口
２ｂ、１１ｂ、３７…排気口
２ｃ、１６…前輪支持部
３、１２、３３…プロペラ
４、１３、３４…発電機
５、５２…バッテリ
６…制御部
７…切換スイッチ
１７…サドル部
１７ｂ…サドル支持柱
３１…ケース
３２…ランプ
５０…電動自転車
５１…モータ
６０…照光器
６１…照光器本体
６２、Ｈ…ハンドル
６３…取付部材
６４…被掛止部
６５…スライド掛止部
６６…締付リング
Ｂ…自転車
Ｄ…駆動部
Ｆ…前輪部分
Ｋ…カゴ
Ｌ…照光器
Ｍ…メインフレーム
Ｒ…後輪部分
Ｓ…サドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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