(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車用の発電機など低トルクでの発電が望まれる用途においても幅広い応用が可能な発電機構及びその応用装置を提供する。【解決手段】コイルおよびスイッチを含む回路をフライバックトランスまたはトランスを介して負荷回路を結合した回路において、マグネットがＡからＢに移動するにつれて磁界の変化率は最大となり、従って、コイルに起電される電圧も最大となる。コイルに変動磁場を印加し、最大起電力に達する時点またはその近傍において、スイッチを開放することにより高電圧パルスを生成し、これを負荷回路において整流し出力することを特徴とする発電機及びその応用製品が提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルおよびスイッチを含む回路をフライバックトランスまたはトランスを介して負荷回路を結合した回路において、前記コイルに変動磁場を印加し、最大起電力に達する時点またはその近傍において、前記スイッチを開放することにより高電圧パルスを生成し、これを負荷回路において整流し出力することを特徴とする発電機。
【請求項２】
コイルとチョークコイル、さらに負荷回路を並列に接続した回路において、前記コイルとチョークコイルとの間に第一のスイッチを設け、チョークコイルと負荷回路の間に第二のスイッチを設け、前記コイルに変動磁場を印加し、最大起電力に達する時点またはその近傍において、前記第一のスイッチを開放するとともに第二スイッチを短絡することで、生成した高電圧パルスを負荷回路において整流し出力することを特徴とする発電機。
【請求項３】
変動磁場が前記コイルに対する磁石の相対的な位置の変化により発生するものである請求項１または２に記載の発電機。
【請求項４】
スイッチが磁力スイッチである請求項１〜３のいずれかに記載の発電機。
【請求項５】
コイルが固定磁界内で回転可能に構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の発電機。
【請求項６】
磁石がコイルに対して相対的に移動可能に構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の発電機。
【請求項７】
回転または移動が、路面振動を含む振動、風、水流、自転車のペダル操作を含む人工的な操作により生み出されるものである請求項５または６に記載の発電機。
【請求項８】
請求項７に記載の発電機の負荷回路にＬＥＤを接続した照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆起電力を利用した発電装置に関する。本発明を回転式の発電装置に利用した場合は、回転トルクの小さい発電機として利用可能であり、本発明は、これを用いた照明装置も提供する。
【背景技術】
【０００２】
逆起電力は日常の様々な電気製品に用いられている。典型的なものとしてイグナイタがあり、これは、自動車のスパークプラグに高電圧を与えたり、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ等の原稿読取装置や液晶ディスプレイのバックライト装置等に用いられる外部電極形希ガス蛍光ランプ等である外部電極形放電ランプの点灯装置に起動パルスを供給している。蛍光灯もインバータでは共振回路によるが、銅鉄型ではインダクタ（安定器）とグローランプで逆起電力を発生して起動させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
もっとも、一般的に、逆起電力は、特に立ち上がり、立ち下りが速い交流波形において、利用しづらい点が大きく、発電装置としては十分な利用がされていない。特に自転車用の発電機としては、従来品は回転トルクが大きいため、利用が忌避される傾向が強く、これが結果として無灯火走行を増やす原因のひとつとなっている。また、最近では、自転車等の灯火にＬＥＤを用いることも多いが、ＬＥＤの寿命は大電流を流すことにより極端に低下するため、従来の発電機ではＬＥＤの寿命が極端に短くなりやすい。さらに、このような低トルクでの発電が望まれる場面は非常に多く、本発明は、自転車以外においても幅広い応用が可能な発電機構及びその応用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はこのような従来技術の問題の解決を意図したものであり、磁力スイッチを用いることにより上記課題を解決する発電装置が構成できるという知見に基づき完成されたものである。具体的には、本発明は下記の発電装置及び照明装置に関する。
［１］コイルおよびスイッチを含む回路をフライバックトランスまたはトランスを介して負荷回路を結合した回路において、前記コイルに変動磁場を印加し、最大起電力に達する時点またはその近傍において、前記スイッチを開放することにより高電圧パルスを生成し、これを負荷回路において整流し出力することを特徴とする発電機。
［２］コイルとチョークコイル、さらに負荷回路を並列に接続した回路において、前記コイルとチョークコイルとの間に第一のスイッチを設け、チョークコイルと負荷回路の間に第二のスイッチを設け、前記コイルに変動磁場を印加し、最大起電力に達する時点またはその近傍において、前記第一のスイッチを開放するとともに第二スイッチを短絡することで、生成した高電圧パルスを負荷回路において整流し出力することを特徴とする発電機。
［３］変動磁場が前記コイルに対する磁石の相対的な位置の変化により発生するものである前記１または２に記載の発電機。
［４］スイッチが磁力スイッチである前記１〜３のいずれかに記載の発電機。
［５］コイルが固定磁界内で回転可能に構成されている前記１〜４のいずれかに記載の発電機。
［６］磁石がコイルに対して相対的に移動可能に構成されている前記１〜４のいずれかに記載の発電機。
［７］回転または移動が、路面振動を含む振動、風、水流、自転車のペダル操作を含む人工的な操作により生み出されるものである前記５または６に記載の発電機。
［８］前記７に記載の発電機の負荷回路にＬＥＤを接続した照明装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、低価格で効率的な発電機が構成でき、これを自転車用灯火その他の装置として利用した場合に安全で長寿命の照明装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の態様を模式的に示す回路図。
【図２】本発明の第２の態様を模式的に示す回路図。
【図３】本発明の第３の態様を模式的に示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１を参照して、本発明の第１の態様を具体的に説明する。
図１においては、本発明の回路に対して磁石（マグネット）がAからCに移動するさまが描かれている。これは磁界の強弱変化を一般的に表したものであり、磁石（マグネット）の移動は必須ではないが、説明の便宜上、磁石（マグネット）がAからCに移動することにより磁界の変化を基として説明する。
【０００８】
磁石（マグネット）がAからＢに移動するにつれて磁界の変化率は最大となり、従って、コイルに起電される電圧も最大となる。ここで、起電用コイルに発生する電流を、Bの位置でスイッチを開放することにより遮断する。トランスに印加される電流を遮断することにより、トランスに自己誘導作用で逆起電力が発生する。磁石に連続した運動をさせる事により、高電圧のパルス電圧が得られる。マグネットの移動速度に追随した電圧が得られる。
【０００９】
スイッチとしては磁力スイッチが好適に使用できる。なお、前述のとおり、磁石の移動は磁界変動を典型的に表したものであり、磁石を移動させる場合、その方向は、可逆性を持つ。遮断タイミングは、比較的低精度でも動作する。
【００１０】
図２を参照して、本発明の第２の態様を具体的に説明する。
図２においては、本発明の回路に対して磁石（マグネット）がAからCに移動するさまが描かれている。これは磁界の強弱変化を一般的に表したものであり、磁石（マグネット）の移動は必須ではないが、説明の便宜上、磁石（マグネット）がAからCに移動することにより磁界の変化を基として説明する。
【００１１】
磁石（マグネット）がAからＢに移動するにつれて磁界の変化率は最大となり、従って、コイルに起電される電圧も最大となる。ここで、起電用コイルに発生する電流を、Bの位置でスイッチを開放することにより遮断する。トランスに印加される電流を遮断することにより、トランスに自己誘導作用で逆起電力が発生する。磁石に連続した運動をさせる事により、高電圧のパルス電圧が得られる。磁石（マグネット）の移動速度に追随した電圧が得られる。
【００１２】
スイッチとしては磁力スイッチが好適に使用できる。なお、前述のとおり、磁石の移動は磁界変動を典型的に表したものであり、磁石を移動させる場合、その方向は、可逆性を持つ。遮断タイミングは、比較的低精度でも動作する。
【００１３】
図３を参照して、本発明の第３の態様を具体的に説明する。
図３においては、本発明の回路に対して磁石（マグネット）がAからCに移動するさまが描かれている。これは磁界の強弱変化を一般的に表したものであり、磁石（マグネット）の移動は必須ではないが、説明の便宜上、磁石（マグネット）がAからCに移動することにより磁界の変化を基として説明する。
【００１４】
磁石（マグネット）がAからＢに移動するにつれて磁界の変化率は最大となり、従って、コイルに起電される電圧も最大となる。ここで、起電用コイルに発生する電流を、Bの位置でスイッチａを開放することにより遮断する。同時にスイッチbを閉じる。
【００１５】
起電用コイルからチョークコイルに印加された電流を遮断することによりチョークコイルに自己誘導作用で逆起電力が発生する。マグネットに連続した運動をさせる事により、高電圧のパルス電圧が得られる。発生電圧は、チョークコイルの容量に依存し、容量が大きいと、比較低速度でも高電圧が得られる。なお、スイッチａの開放とスイッチbの短絡は好ましくは１００μ秒以下であり、より好ましくは１０μ秒以下、さらに好ましくは５μ秒以下である。
【００１６】
以上の構成においても、いずれのスイッチとしても磁力スイッチが好適に使用できる。磁力スイッチとしては市販品を用いることが可能である。
【００１７】
上記の回路における磁石の相対的移動は、様々な形態とすることが可能である。
第一の態様としては路面発電である。
これは、第一には、車両が通行する道路面上に上記の回路の全部または一部を埋設し、車両通行時の路面の振動（上下動）をもって上記磁石の相対的移動を惹起するものである。このようにして発電した電力は道路施設などの電力源として用いることができる。
【００１８】
あるいは、路面発電の第二の形態としては、車両自体を磁石として用いる態様である。この場合、実際に車両に磁石を搭載してもよいし、車両から発生する磁力を磁石として用いてもよい。特に、ハイブリッドカーや電気自動車等ではそれ自体、磁力を発生することが知られており、路面内に車両の通行方向に沿って本発明の回路を埋設し、その上を車両が通行する際の磁場の変動により発電を行うことができる。
【００１９】
第二の態様としてはビルなどの振動発電である。
これは、鉄塔やビル、橋等の建造物や機械等の構造物において、風力等による構造物の振動を（上下動でも横揺れでもねじれ運動等の相対的な動きでもよい）をもって上記磁石の相対的移動を惹起するものである。例えば、基礎等に直接固定させるか、ジャイロ等で慣性的に固定させた部材に本発明の回路を固定し、構造物に取り付けた磁石をこれに対向させることにより、上記の発電を実現することができる。振動源としては風力の他、道路や機械自体の振動を用いることができる。このように振動をエネルギーとして変換することにより、本発明の装置は、電力を発生するのみならず、緩衝装置（ダンパー）としての機能も果たす。
【００２０】
第三の態様としては波面の振動による発電である。
すなわち、海・湖等では、波による水面の上下動が常に生じているが、例えば、水面に浮かべた部材に磁石を固定し、これに対向する位置（岸でもよいし、慣性的に固定した部材でもよい）に本発明の回路を敷設することにより、磁石の移動による発電を行うことができる。
この他、一定の範囲内において磁力の変動が繰り返し生じる場面において本発明の装置は広く使用できる。
【００２１】
また、上記の回路における磁石の相対的移動は車輪等の回転運動とすることが可能であり、この場合、例えば、自転車における車輪の回転によるものとすることが可能であり、この場合は、各部の空間的配置は一般のリムダイナモと同様に構成し得る。
また、回転運動を用いる場合は、一定の流れを回転運動に転換して用いることができる。その具体例としては、水流・空気流中に例えば、水車状・風車状の装置を敷設し、その回転を利用するものである。
水流の具体例としては川等の流れ、トンネルなどからの湧き水等の自然な流れでもよいし、下水・排水等の人工的な流れでもよい。空気流は風などの大気中の空気流でもよいし、排気ダクトなどの閉鎖空間における空気流でもよい。
これらを用いることで、電力供給のない場所、例えば、欄干のない橋や桟橋・埠頭において端部分にランプを付けた危険防止設備に電力を供給したり、海中や湖中に浮かべたブイにおいてランプや無線設備・計測設備に電力を供給できる。あるいは、避難小屋のような山中の施設においてランプや無線設備・計測設備に電力を供給できる。
【００２２】
また、負荷回路は特に限定されないが、ＬＥＤとすることが好ましい。本発明では、低速運転時にはＬＥＤが点滅するため、点滅回路を設けずに歩行者や自動車運転者などの視認性を改善できる。また、ＬＥＤに対して大きな直流電流を連続的に印加するものではないので、ＬＥＤの寿命を縮めることがない。
【図１】
2012165502.tif 000003
【図２】
2012165502.tif 000004
【図３】
2012165502.tif 000005