(57)【要約】  電気エネルギー生成器は、人間若しくは動物の自発的な運動行為から収集される運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。電気エネルギー生成器は、ハウジングと、電気伝導材料でできたコイルと、往復移動可能な電磁的活性物体と、前記物体を前記ハウジング又は前記ハウジングに係合する調整手段に係合させるばねと、任意であるが、前記電磁的活性物体の非直線的な移動を制限する手段と、及び／又は、既存のハウジングの雰囲気内にある電磁的活性物体の移動の妨害を緩和する手段とを含む。前記電気エネルギー生成器は、バックパックのような運搬に用いる物に関連させてもよい。      【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向軸線と、内側空洞と、空洞内側の表面と、外側表面とを持つハウジングと、
少なくとも前記ハウジングの前記外側表面の少なくとも一部に配置され、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って延びる導電性材料と、
前記ハウジング内に配置され、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って往復移動可能であり、前記ハウジング内における非往復運動を最小化するか実質的に防ぐように前記ハウジングの内側に拘束された電磁的活性物体と、
第一及び第二の端を持ち、一方の前記端が、電磁的活性物体に係合させられた第一ばねと、
第一及び第二の端を持ち、一方の前記端が、電磁的活性物体に係合させられた第二ばねと、
を備える電気エネルギー生成器。
【請求項２】
前記ハウジング内で前記電磁的活性物体の運動遅延を軽減する手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項３】
前記ハウジングに係合する少なくとも一つのばね変位調整器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項４】
前記導電性材料は、誘導コイルを構成することを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項５】
前記電磁的活性物体の全体が、一往復期間の間に誘導コイル全体を二回通過するように構成されることを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項６】
前記電磁的活性物体は、少なくとも一つの永久磁石を備えることを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項７】
前記電気エネルギー生成器は、前記誘導コイルを少なくとも部分的に包む覆いをさらに備え、前記覆いは、高透磁率を持つことを特徴とする請求項６に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項８】
前記ばねは、コイルばねであることを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項９】
前記ハウジング内における前記電磁的活性物体の非往復移動を最小化するか実質的に防ぐ案内手段を更に備え、前記案内手段は、前記ハウジング及び前記電磁的活性物体に係合するシャフトを備えることを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気エネルギー生成器。
【請求項１０】
電気デバイスに電気的に接続されたことを特徴とする請求項１ないし３に記載の電気エネルギー生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
移動中の物体から機械エネルギーを収集し、収集した機械エネルギーを利用可能なエネルギーに変換するデバイスが、開示される。該デバイスは、人間の歩行動作といった動作から収集した機械エネルギーを該デバイスに与え、収集した機械エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能にする。該デバイスは、電力を多様な電子機器に提供するために用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
機械エネルギーは、限定する意味ではないが運動エネルギーを含む、多くの態様のエネルギーを包含する。機械エネルギーは、人間及び動物の体における物理的動作の結果として生成される。そのような物理的動作は、自発的な体の移動を含む。歩行動作は、自発的な体の動きの一つである。歩行動作は、足踏み、歩く、走る、上る、飛び跳ねる及びその類似の動作を含む。別の自発的な体の動作は、握る、手を伸ばす、振る、揺らす、伸ばす等を含む。全ての自発的な体の動作は、質量を持つ体の組織の動作として現れて、全ての自発的な運動行為は、運動エネルギーを生み出す。さらに、自発的な運動行為は、動作中の体に関連してている周辺の物体に運動エネルギーを与えることになる。
【０００３】
機械エネルギーを電気エネルギーに変換することが望ましい場合がある。一例を挙げると、運動エネルギーの電気エネルギーへの変換があり、この場合には、物体の運動エネルギーが、導電コイルに対して磁場を移動させることによって、物体の運動エネルギーを電磁誘導の作用によって、電気エネルギーに変換する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
体内及び人間の体につながった周辺の物体で生成される運動エネルギーを、物理的行為の結果として、電気エネルギーに変換するデバイスは、十分には開発されていない。したがって、自発的な運動行為によって与えられる運動エネルギーを収集して、収集した機械エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスを提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで提供されるのは、縦方向軸線と内側空洞と内側空洞の表面と外側表面とを持つハウジングと、前記ハウジングの前記外側表面の少なくとも一部に係合しており、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って延びる電気伝導材料と、前記ハウジングの内側に位置し、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って往復移動可能であり、前記ハウジング内における非往復運動を実質的に防ぐように前記ハウジング内に拘束された前記電磁的活性物体と、第一及び第二の端を持ち、一方の端が、前記ハウジングに係合し、一方の端が前記電磁的活性物体につながれる第一バネと、第一及び第二の端を持ち、一方の端が、前記ハウジングに係合し、一方の端が、前記電磁的活性物体に係合する第二バネとを備える電気エネルギー生成器である。
【０００６】
別の実施形態によると、縦方向軸線を持つハウジングと、前記ハウジングの外側表面の少なくとも一部に係合し、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って延びる電気伝導材料と、前記ハウジング内に位置し、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って往復移動可能な電磁的活性物体と、第一及び第二の端を持ち、一方の端が前記ハウジングに係合し、一方の端が前記電磁的活性物体に係合する第一バネと、第一及び第二の端を持ち、一方の端が前記ハウジングに係合し、一方の端が前記電磁的活性物体に係合することを特徴とする第二バネと、前記ハウジング内における前記電磁的活性物体の動作遅延を緩和する手段とを備えることを特徴とする機械エネルギー収集器が、さらに提供される。
【０００７】
さらに別の実施形態によると、縦方向軸線と、内側空洞と、内側空洞の表面と、外側表面とを持つハウジングと、前記ハウジングの前記外側表面の少なくとも一部に係合し、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って延びる電気伝導材料と、前記ハウジングの内側に位置し、前記縦方向軸線の少なくとも一部に沿って、往復移動可能である電磁的活性物体と、第一及び第二の端を持ち、前記端のうち一つが、電磁的活性物体に係合する第一バネと、第一及び第二の端を持ち、前記端のうち一つが、電磁的活性物体に係合する第二バネと、前記ハウジング及び前記バネの少なくとも一つにつながれる少なくとも一つのバネ変位調整器とを備える電気エネルギー生成器がさらに提供される。
【０００８】
さらに提供されるものは、袋と、前記袋に付けられた紐と、前記袋に係合する電気エネルギー生成器とを備える、着用若しくは持ち運び可能な物品である。例示的な実施形態によると、バックパックが、袋と、前記袋に付けられた紐と、任意ではあるが、前記袋に付けられたフレームとを供え、前記エネルギー生成器が、（ｉ）前記袋内に置かれるか（ii）前記袋に係合させられるか、（iii）フレームが存在する場合には前記フレームに係合させられるか、若しくはそれらの組み合わせにより、備えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電気エネルギー生成器の例示的な実施形態の斜視図である。
【図２】電気エネルギー生成器の別の例示的な実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
運動エネルギーは、種々の自発的な運動行為の結果として、動物及び人間の体内で生成される。例えば、自発的運動行為は、歩行プロセス、脚動作、腕動作、頭動作、胴体動作などを含む。運動エネルギーは又、運搬の過程で、人間若しくは動物によって動かされる対象及び物体において生成される。人間の歩行のような、幾つかの自発的運動行為は、予測可能な周波数若しくは周期を持つ律動的動作である。人間の歩行の場合には、予測可能な周波数は、概ね２Ｈｚである。
【００１１】
運動エネルギーを収集し、自発的運動行為によって創り出されるか、又は生成された運動エネルギーを収集し、電気エネルギーに変換する電気エネルギー生成器が、提供される。この電気エネルギー生成器は、一般的には、ハウジングと、伝導コイルと、前記ハウジングに対して相対的に往復するように移動可能な電磁的活性物体と、前記電磁的活性物体を前記ハウジングに係合させる少なくとも一つのバネとを備える。
【００１２】
ある例示的な実施形態においては、電気エネルギー生成器は、一般的には、ハウジングと、伝導コイルと、前記ハウジングに対して相対的に往復するように移動可能な電磁的活性物体と、前記物体及び前記ハウジングに係合した第一バネと、前記物体及び前記ハウジングに係合した第二バネとを備える。
【００１３】
別の例示的な実施形態においては、電気エネルギー生成器は、ハウジングと、伝導コイルと、前記ハウジングに対して相対的に往復するように移動可能な電磁的活性物体と、前記物体及び前記ハウジングに係合した第一バネと、前記物体及び前記ハウジングに係合した第二バネとを備えており、前記電磁的活性物体は、前記物体の非往復運動が最小にされるか、或いは実質的に防止されるように、前記ハウジング内に拘束される。
【００１４】
別の例示的な実施形態においては、電気エネルギー生成器は、ハウジングと、伝導コイルと、前記ハウジングに対して相対的に往復するように移動可能な電磁的活性物体と、前記物体及び前記ハウジングに係合させられた第一バネと、前記物体及び前記ハウジングに係合させられた第二バネと、前記ハウジング内における前記電磁的活性物体の動作遅延を軽減する手段とを備える。
【００１５】
追加的な例示的実施形態においては、電気エネルギー生成器は、ハウジングと、伝導コイルと、前記ハウジングに対して相対的に往復するように移動可能な電磁的活性物体と、前記物体及び前記ハウジングに係合させられた第一バネと、前記物体及び前記ハウジングに係合させられた第二バネと、少なくとも一つのバネ変位調整器とを備える。
【００１６】
前記電気エネルギー生成器は、前記ハウジング内で前記電磁的活性物体の非往復運動を拘束する手段と、前記ハウジング内における前記電磁茶道物体の動作地縁を軽減する手段と、少なくとも一つのバネ変位調整器との、二又はそれ以上の組み合わせを含むことができることに留意すべきである。
【００１７】
本発明に係るデバイスは、機械エネルギーを収集し、収集した機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。機械エネルギーを往復運動する物体から収集し、それを電気エネルギーに変換することによって、前記デバイスは、線型発電機として動作する。生成した電気エネルギーは、次のものに限定するわけではないが、探知機、信号装置、娯楽装置、エネルギー貯蔵装置、ラジオ受信機、ラジオ送信機、無線電話、カメラ、全地球測位システム（ＧＰＳ）装置などを含む、多くの種類の電子デバイスに利用することができる。
【００１８】
デバイスのハウジングは、前記電気エネルギー生成器の他の構成部品と係合することが可能な、適切な構造、カプセル、コンテナ、若しくは、容器のいずれから構成してもよい。前記ハウジングは、一般的には、縦方向軸線と、外側表面と、内側空洞と、内側表面とを含む。次のものに限定するわけではないが、ある実施形態においては、内側空洞若しくは内部容積を持つ細長いシリンダ若しくはチューブから構成される。
【００１９】
前記ハウジングは、デバイスの構成部品の係合を支持し、機械エネルギーの収集若しくは機械エネルギーの電気エネルギーへの変換を妨げない物質であれば、どのような物質によって構成してもよい。次のものに限定するわけではないが、前記デバイスのハウジングを構築するために用いられる適切な材料には、金属、合金、プラスチック、ガラス、複合材料、若しくは、それらの組み合わせが含まれる。
【００２０】
ハウジングの内側が、ハウジングの周囲の外側環境に通じるようにされた開放コンテナとして、前記ハウジングは構成してもよい。ハウジングが開放型である実施形態においては、ハウジングの周囲の環境と連通させる手段は、ハウジングの壁に位置する小孔、穴、通気口、スロット、穿孔、若しくは類似の構造を含むものとすることができ、それによって、ハウジングの内側空洞と、外側の環境との連通が達成される。開放型実施形態においては、ハウジングの雰囲気は、一般的には、周囲の環境雰囲気と実質的に同一になる。
【００２１】
別の実施形態においては、ハウジングは、ハウジングの内側が、ハウジング周囲の環境から実質的に隔離されるようになった、閉鎖構造に構成される。閉鎖ハウジングを含む実施形態においては、ハウジングの雰囲気は、周囲の外部環境の雰囲気と実質的に同一である必要はない。これに限定されるわけではないが、例えば、ハウジングの雰囲気は、空気、窒素、希ガス、鉱油、植物油、水、サリン、実質的な真空、強磁性流体、若しくは、それらの組み合わせすることができる。
【００２２】
デバイスは、前記ハウジングの外側表面の少なくとも一部の周囲に、電気的伝導物質が係合させられたものとすることができる。限定的な意味ではないが、電気的伝導物質は、伝導コイルの形態で構成することができる。伝導コイルは、アーマチャ、インダクタ、ワイヤコイル、その他のループ形状にした電気伝導材料とすることができる。局所的磁場を変化させることによって、伝導コイル内に電流を発生させて、該伝導コイルに電位を発生させる。伝導コイルは、ハウジングの軸線の一部に沿って該ハウジングの周りに係合しているので、該伝導コイルに係合したハウジングの一部の付近にある磁場の変化が伝導コイル内に電流を発生させ、伝導コイルを横切る電位を発生させる。
【００２３】
デバイスは、電磁的活性物体をハウジングに係合させる、少なくとも一つのバネを含む。このバネは、一般的に、反対側にある第一端及び第二端を持ち、一方の端は、ハウジングに係合させられ、他方の端は、電磁的活性物体に係合させられる。バネは、移動距離に応じた復元力を生成する要素である。あるバネは、移動距離に正比例した復元力を生成する。移動距離に正比例した復元力を生成するバネは、フックの法則に従う。バネは、それに対して仕事がなされるとき位置エネルギーの形態で機械エネルギーを蓄積し、仕事がされ、上述した復元力として、それを開放する。復元力と移動距離の関係は、バネ定数によって決まる。フックの法則に従うバネにおいては、バネ定数は、実質的に定数である。
【００２４】
ある例示的な実施形態においては、電気エネルギー生成器は、フックの法則に従う第一バネ及び第二バネを含む。これらの第一バネ及び第二バネは、デバイスのハウジングの両端部及びデバイスのハウジング内に位置する電磁的活性物体の両端部に取り付けられる。これらのバネは実質的にフックの法則に従うので、該バネは、調和振動子と考えられ、固有振動数を持つことができる。しかし、ある状況においては、移動端において、デバイスに反発手段を設ける必要がないようにするために、固くなるバネ特性を持つバネを利用することが効果的であるであろう。
【００２５】
ある実施形態においては、デバイスに含まれるバネは、コイルバネにより構成される。コイルバネは、一種の捩れバネである。コイルバネは、二つの反対側端部を持つ、螺旋又は渦巻き、若しくは、渦巻き螺旋の形態にした弾性材料から構成される。コイルバネは、圧縮バネ、若しくは引張バネから構成することができる。
【００２６】
バネの初期負荷は、初期状態からバネが変位する前に、バネに加わる負荷のことである。本明細書で用いられる場合、バネの初期負荷は、電磁的活性物体が停止している状態である、非励起状態におけるバネに加わる負荷を指す。デバイスは又、変位、若しくは、コイルバネに対するバネの初期負荷を調整する適切な手段を含むことができる。バネの初期負荷を調整する手段は、取り付けられたバネに、通常の場合には非励起状態のデバイスにおいて、負荷、張力、圧縮を与え、若しくは除去する、どのような要素によって構成することもできる。取り付けられたバネに負荷を与え、又は除去することは、バネの変位を調整することによって、行うことができる。ある実施形態においては、バネの初期負荷及び変位を調整する手段は、初期負荷及び変位の調整が行われるバネに係合する移動可能な部材である。そのような実施形態においては、バネと該部材の間の係合領域は、ハウジングに対して移動可能である。ある実施形態においては、その移動可能な部材は、ネジ部材により構成される。該ネジ部材は、ネジ、ボルト、及び、ネジつきブッシュとすることができる。ある実施形態においては、該ネジ部材は、実質的にハウジングに固定されるか、若しくは、ハウジングに一体に形成された対応するネジ付き受け部に係合させられる。バネとネジ部材との係合点をハウジングに対して移動させる一つの例示的な方法は、ネジ付き受け部に対してネジ部材を回転させることによって、該ネジ部材を締めるか、若しくは、緩めることである。ネジ部材を回転させることによって、該ネジ部材及びバネと該部材の間を係合領域は、ネジ付き受け部に対して螺旋状に移動し、それによって、ハウジングに対して螺旋状に移動する。移動量は、ネジ山のピッチと与えられた回転の数との積に等しい。負荷の変化量は、移動量とバネ定数の積に等しくなる。
【００２７】
ある実施形態において、バネは、ハウジングに係合する第一端及び電磁的活性物体に係合する第二端を持つ第一バネと、ハウジングに係合する第一端及び電磁的活性物体に係合する第二端を持つ第二バネと、を含む。ある実施形態においては、バネは、第一ネジ部材に係合する第一端と、電磁的活性物体に係合する第二端とを持つ第一バネと、第二ネジ部材に係合する第一端と、電磁的活性物体につながれた第二端とを持つ第二バネとを含む。
【００２８】
本開示において用いられる場合、“電磁的活性”は、磁場に影響を及ぼすことができる物体を指す。電磁的に活性を有する構成要素は、次のものに限られないが、永久磁石、電磁石、インダクタ及び透磁性を持つ材料を含む。電気エネルギー生成器は、一又はそれより多い、電磁的活性構成要素を備え、所望の磁場に作用する。
【００２９】
電磁的活性物体は、質量を持つ電磁的活性構成要素であれば、どんなものでもよい。電磁的活性物体は、磁場を生成するか若しくは磁力線を曲げることができる。磁場を生成することができる電磁的活性物体は、永久磁石、電磁石及びそれらに類する物を含む。磁力線を曲げることができる電磁的活性物体は又、透磁性を持つ材料を含む。ある実施形態において、透磁性を持つ材料は、高透磁率を持つ材料である。次のものに限られないが、高透磁率を持つ材料としては、鉄、ニッケル、クロム及びそれらに類する材料がある。ある実施形態において、電磁的活性物体は、金属、合金、セラミック、及びそれらの混合物からこうせいすることができる。
【００３０】
電磁的活性物体は、ハウジングの内側空洞中に配置され、二つのコイルバネの各々に係合させられており、さらに、それらのコイルバネは、ハウジングに係合させられる。バネと物体とを係合させる方法は、電磁的活性物体が、ハウジングに対して往復運動することを可能にする。電磁的活性物体は、該物体が移動するとき応じて、通過する三次元領域を定義する。電磁的活性物体が移動するときに通過する三次元領域は、ハウジングの内側空洞の少なくとも一部である。
【００３１】
電磁的活性物体の形状は、広い範囲で異なるものとすることができ、電磁的活性物体を限定する特定の形状はない。ある実施形態においては、電磁的活性物体は、軸対称の形状を備える。ある実施形態においては、電磁的活性物体は、実質的に円筒形状である。
【００３２】
ある実施形態においては、電磁的活性物体は、少なくとも一つの貫通穴を備える。ある実施形態においては、電磁的活性物体は、貫通穴を備える実質的に円筒型で軸対象の物体である。
【００３３】
案内手段は、ハウジングの一部を構成するか、或いは、ハウジングに係合されるか若しくはハウジングと一体となる構成要素を備え、電磁的活性物体が動くときに、該物体が辿る軌跡の少なくとも一部に沿って、物体のための案内表面を持つ。案内手段の材料は、金属、プラスチック、ガラス、複合材料、若しくは、組み合わせとすることができる。ある実施形態においては、案内手段の材料は、表面被覆により構成される。表面被覆は、金属、プラスチック、ガラス、複合材料、若しくは、組み合わせとすることができる。ある実施形態においては、案内手段、若しくは、案内手段の案内表面は、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、若しくは、油含浸銅とすることができる。案内手段の案内表面は、実質的に、電磁的活性物体が移動するときに通過する領域の表面の少なくとも一部と同一の範囲を占める。ある実施形態によると、案内手段は、物体と該手段の間の接触に応じて、該手段の表面に実質的に垂直の方向に物体に対して復元力を与えることによって、物体を案内する。これらの復元力は、“垂直抗力”と呼ばれる。そのような復元力を与えることによって、案内手段は、該手段に垂直方向に物体が移動することを防止する。ある実施形態においては、物体が、移動部分の全体において案内手段に係合するようにしてもよい。ある実施形態においては、物体は案内手段によって拘束され、物体の動作を実質的に線形往復運動に制限されるように、実質的に線形往復運動以外の全ての動作が最小化される。案内表面の材料、及び、該案内表面の材料に接触する電磁的活性物体の材料によって決定される摩擦係数が存在する。摩擦係数及び垂直抗力によって、物体と物体の動作阻止手段との間に働く摩擦力の大きさが決定される。ある実施形態においては、摩擦係数を非常に低くするように選択し、摩擦力の大きさを最小化する。
【００３４】
ある実施形態においては、案内手段の案内表面は、ハウジングの内側表面により構成される。電磁的活性物体が少なくとも一つの貫通穴を備える実施形態においては、電磁的活性物体が往復運動をするように、案内手段が、該貫通穴を通過するシャフト若しくは棒を備える。
【００３５】
電気エネルギー生成器は、さらに、ハウジングの雰囲気による電磁的活性物体の動作遅延を緩和する。ハウジングの雰囲気は、流体を含み、そのような流体は、気体若しくは液体である。流体は、流体を通過する物質の動作を遅延させることが知られている。ある状況においては、ハウジングの雰囲気は、ハウジングの雰囲気を通過する電磁的活性物体の動作を遅延させることになる。
【００３６】
電磁的活性物体の動作遅延の一種類には、粘性効果によるものがある。動作を遅延させる粘性効果は、物体が、正の粘性度を持つ流体を通過するときに、常に発生する。粘性効果による動作遅延を緩和する一つの手段には、ハウジングの雰囲気の希薄化、若しくは、排出がある。ある実施形態においては、ハウジング雰囲気が、減少されるか、希薄化されるか、若しくは、実質的に真空の場所に排出されるといった方法によって、ハウジングの雰囲気は、大気圧以下のガスを有するものとなる。
【００３７】
電磁的活性物体の動作遅延は、圧力差によって起こることがある。圧力差は、閉じたハウジングの中にあるか、若しくは、閉じたハウジングの閉じた隙間にある物体の動作によって、作られることがある。ある実施形態においては、電磁的活性物体は、閉じたハウジングに非常に精密な許容値で係合させられる。圧力差による動作遅延を緩和する一つの手段としては、孔、流路、溝、若しくは、導管を備え、物体が移動していく前方の領域から、物体が移動した後の領域に流体が移動できるようにするものがある。ある実施形態においては、ハウジングの内側表面は、縦方向の溝を備え、内側空洞領域から別の内側空洞領域に、ハウジングの雰囲気を構成する流体が流れるようにする。ある実施形態においては、電磁的活性物体は、ハウジング雰囲気を構成する流体が、物体の回りを流れ、該物体を横切って流れ、或いは、該物体を通り抜けて流れることを可能にする一若しくはそれより多い貫通穴、又は溝を備えるようにしてもよい。
【００３８】
ある実施形態においては、電気エネルギー生成器は、ハウジングに係合し、少なくとも部分的には、伝導コイルを覆う電磁的に活性の覆いを備えることができる。ある実施形態においては、電磁的エネルギー生成器は、ハウジングに係合し、少なくとも部分的に該ハウジングを覆う、電磁的に活性の覆いを備える。ある実施形態においては、電磁的エネルギー生成器は、ハウジングに係合して該ハウジングの全体を覆う、電磁的に活性の覆い、を備える。ある実施形態においては、電磁的に活性の覆いは、永久磁石を含むことができる。ある実施形態においては、電磁的に活性の覆いは、透磁率を持つ非磁化動作材料空構成する。電磁的活性物体が、透磁率を持つ非磁化動作材料を備える実施形態においては、デバイスは、永久磁石を備える電磁的に活性の覆いを、さらに備えることができる。電磁的活性物体が永久磁石を備える実施形態においては、デバイスは、透磁率を持つ非磁化材料から構成される電磁的に活性の覆いを備える。
【００３９】
電磁的エネルギー生成器は、ハウジング内で往復運動する電磁的活性物体を備える。ハウジングに作用する励振力は、物体が実質的に調和運動となる往復運動でハウジング内を移動するように、該物体を励振する。さらに、電気エネルギー生成器は、動作中に物体から機械エネルギーを除去し、電磁的に物体を減衰させる構成要素を備える。これらの特性のため、電磁エネルギー生成器のある実施形態は、実質的に調和減衰振動と記述してもよい。物体のエネルギーの減衰は、臨界減衰であっても、臨界減衰より大きくても、若しくは、小さくてもよい。ある例示的な実施形態によると、物体のエネルギーの減衰は、臨界減衰よりも小さい。別の実施形態によると、物体のエネルギーの減衰は、可変とすることができる。
【００４０】
ある実施形態においては、駆動力が、電気エネルギー生成器に作用する場合に、デバイスは、実質的に調和的に駆動されて、減衰振動の挙動をする。調和振動は、振動する質量とバネ定数の関数である、基本的な、すなわち、固有の周波数を持つ。電磁的活性物体の質量は決定可能であり、バネのバネ定数が決定可能であるならば、デバイスの固有振動数も又、決定可能である。デバイスの固有振動数を調整するために質量、バネ定数、若しくは、その両方の選択をすることを、本明細書では、“調整”という。つまり、デバイスの固有振動数は、質量、バネ定数、若しくは、その両方を選択することによって、調整され得る。
【００４１】
質量は、定義上、慣性を持つものであり、往復運動の軸線に垂直ではない方向に沿ってデバイスに与えられる励振力は、物体が変位させられるよりも大きな程度で、ハウジングの変位を引き起こす。この変位の違いは、励起力の作用によって与えられる、運動エネルギーの幾分かが、前記変位として作用し、電磁的活性物体、バネ及び伝導コイルによって吸収されることの原因となる。
【００４２】
電気エネルギー生成器は、電磁的活性物体、バネ、及び、伝導コイルを含むので、動作に入るときに、デバイスは、減衰振動システムとして挙動することができ、励起エネルギーを発散させるまで振動する。収集器の一つの固有振動数、若しくは、複数の固有振動数を予め決めることが可能である。次のものに制限するわけではないが、ある実施形態においては、電気エネルギー生成器は、固有振動数を持つ実質的な調和振動子として振る舞う。デバイスの減衰の水準を予め決めることができる。
【００４３】
デバイスのある例示的実施形態を、図に関連してさらに詳細に説明する。電気エネルギー生成器は、図に示される例示的な実施形態に限定すべきではないことを認識すべきである。
【００４４】
図１に示されるように、デバイス（１１０）は、第一端及び第二端を持つ細長く、円形横断面のチューブからなるハウジング（１２０）を備える。該ハウジング（１２０）は、チューブによって定められる内部空洞（１２２）と、内部表面（１２４）及び雰囲気（１２６）を備える。デバイスは、さらに、第一端及び第二端を持つ第一バネ（１３０）を備える。バネ（１３０）は、ハウジング（１２０）の第一端部分に取り付けられた第一端を持つ引張コイルバネから構成される。該デバイスは、さらに第一端及び第二端を持つ第二バネ（１３２）を備える。該バネ（１３２）は、前記第一端がハウジング（１２０）の第一端部分に取り付けけられた引張コイルバネにより構成される。デバイス（１１０）は、さらに、バネ１３０及び１３２の各々に係合する電磁的活性物体（１４０）を備える。この電磁的活性物体（１４０）は、前記ハウジング（１２０）内で移動可能である。電磁的活性物体（１４０）は、実施形態によって示されるように、ハウジング（１２０）の内側表面（１２４）である、案内手段（１６０）によって拘束された軌道に沿って往復移動する。電磁的活性物体（１４０）のハウジングに対する移動は、バネ（１３０及び１３２）の各々における前記物体に係合する第二端を、バネ（１３０及び１３２）の各々における前記ハウジングに係合する第一端に対して動かし、電磁的活性物体（１４０）のハウジング（１２０）に対する移動が、バネ（１３０及び１３２）の変位をもたらすようにする。デバイス（１１０）は、さらにハウジング（１２０）の外側部分に係合する伝導コイル（１５０）を備える。
【００４５】
図２に示すように、デバイス（２１０）は、第一端及び第二端を持つ細長く、円形横断面のチューブからなるハウジング（２２０）を備える。該ハウジング（２２０）は、チューブによって定められる内部空洞（２２２）、内部表面（２２４）、周囲の雰囲気（２２６）に実質的に類似する雰囲気、及び、外部環境とハウジング（２２０）の内部空洞（２２２）と連通させるハウジングの孔を備える。デバイスは、さらに第一端及び第二端を持つ第一バネ（２３０）を備える。該バネ（２３０）は、ハウジング（２２０）の第一端部分に取り付けられた第一端を持つ圧縮コイルバネを備える。デバイスは、さらに第一端及び第二端を持つ第二バネ（２３２）を備える。該バネ（２３２）は、ハウジング（２２０）の第一端部分に取り付けられた前記第一端を持つ圧縮コイルバネを備える。デバイス（２１０）は、さらにそれぞれのバネ（２３０及び２３２）に係合する電磁的活性物体（２４０）を備える。電磁的活性物体（２４０）は、前記ハウジング（２２０）内で移動可能である。この電磁的活性物体（２４０）は、案内手段（２６０）によって制限された軌道に沿って、往復移動するように構成され、この案内手段は、図示実施形態においては、電磁的活性物体（２４０）内の貫通穴（２４２）を通り、いずれかの端がハウジングに係合し、いずれかの端がハウジングに係合する細長い棒である。電磁的活性物体（２４０）のハウジングに対する移動が、各バネ（２３０及び２３２）の前記ハウジングに係合する第一端に対する、各バネ（２３０及び２３２）の前記物体に係合する第二端の動きを生じ、電磁的活性物体（２４０）のハウジングに対する移動が、バネ（２３０及び２３２）の変異をもたらすことになる。収集器（２１０）は、さらにハウジング（２２０）の外側部分に係合する伝導コイル（２５０）を備える。
【００４６】
ある実施形態においては、機械エネルギー収集器は、着用された物品若しくは携帯された物品に係合させられる。着用された物品は、帽子、ベルト、シャツ、パンツ、ドレス、スカート、セーター、スウェトシャツ、ジャケットなどの衣類からなる。保護用具は、以下のものに制限されないが、防護服、救命胴衣、個人救命具などを含む。運搬に用いる物は、以下のものに制限されないが、バックパック、ウエストパック、フィールドパック、医療パック、バッグ、道具袋、本袋、財布、書類かばん、ホルスター、覆い具などを含む。
【００４７】
電気エネルギー生成器が、着用された物品に係合させられている実施形態においては、着用された物品が着用者から与えられた力によって励起させられ、電気エネルギー生成器が、その着用された物品から与えられた励起力によって励起される。電気エネルギー生成器と着用された物品との係合は、デバイスが着用された携帯物品に対して実質的に移動しないほど、固いものであってもよいし、デバイスが着用された物品に対して大きく動くように、柔軟若しくは柔らかいものであってもよいし、その中間のものでもよい。
【００４８】
ある例示的な実施形態においては、電子エネルギー生成器は、バックパックに含まれる。バックパックは、物を運ぶために内部を定める表面を持つパックである。バックパックは又、パックを人に係合させるための、ひものような、パックに係合された手段を含む。バックパックは又、パックのためのフレーム、を含んでもよく、このフレームは、パックの内側若しくは外側のどちらにあってもよい。
【００４９】
電気エネルギー生成器をバックパックに設けることによって、多くの形態を取ることができる。ある実施形態においては、デバイスを、バックパックのパックの内側に配置することができる。デバイスは、パックの内側を自由に移動するようにすることができ、或いは、適切な取付手段によって、パックの内側の一部に取り付けてもよい。適切な取付手段は、弾性の紐、フック及びループファスナーの紐、又はパッチ、ネジ、ボルト、粘着剤、クリップ、クランプ、カラビナ、或いは、それらの組み合わせから構成される。ある実施形態においては、デバイスは、固定されている間、実質的にパックに対して動かないように、パックのポケット若しくはポーチ内に、取り外し可能なように固定される。別の実施形態においては、デバイスは、バックパックのパックの外側に係合されるようにしてもよい。そのような実施形態においては、収集器は、パックの外側の一部に適切な取付手段によって、取り付けてもよい。ある実施形態においては、デバイスは、実質的にパックに対して動かないように、パックの材料に永久に、固定される。別の実施形態においては、デバイスは、バックパックのフレームに係合させられるようにしてもよい。幾つかのそのような実施形態においては、デバイスは、フレームの外側表面に適切な取付手段によって、取り付けてもよい。代替として、デバイスは、フレームの内側表面に適切な取付手段によって取り付けてもよい。特定の実施形態においては、バックパックのフレーム自身がデバイスのハウジングとして機能する。
【００５０】
次のものに限定されるわけではないが、電気エネルギー生成器は、バックパックに係合させられ、パックパックの運搬者が歩いているとき、デバイスが、バックパックを通して与えられた運動エネルギーによって励起される。この実施形態においては、特定の歩幅のある成分が、バックパックを励起し、次いで、そのパックパックは、電気エネルギー生成器を励起する。ある実施形態においては、バックパックの垂直移動の間に作用する力によって生じたエネルギーが、デバイスによって変換される。
【００５１】
限定的な意味ではないが、デバイスの収集器が手で振ることによって励起できるように、電気エネルギー生成器は、手で持つことができるように設計することができる。
【００５２】
説明の目的であって、次のものに制限するわけではないが、徒歩に対する一般的な励起周期は、約２Ｈｚである。この情報を用いて、電気エネルギー生成器の適切で固有の周波数を予め決定することができる。実施形態及び所望の機能特性に応じて、デバイスの一又はそれより多い固有周波数は、励起運動エネルギー源の一又はそれより多い動作周波数に類似することが望ましく、或いは、励起運動エネルギー源の期待動作周波数に対し、ある程度予め決められた量だけ、類似しなくてもよい。ある実施形態においては、デバイスの固有周波数は、それ携帯する人間若しくは動物の足取りの定常状態における調和運動に対応するように予め決められる。
【００５３】
電気エネルギー生成器は、図に示されるように様々な例示的実施形態に関連して記載されたが、別の類似の実施形態を用いてもよいし、記載された実施形態と同じ機能を果たすように、変更若しくは追加を行ってもよいことがわかるであろう。従って、電気エネルギー生成器は、いずれか一つの実施形態に制限されるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲の記載に従って、権利の幅及び範囲を解釈すべきである。
【図１】
2010520738.tif 000003
【図２】
2010520738.tif 000004
【国際調査報告】
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