(57)【要約】【課題】  水中運動等を促すことができる水中運動器を提供する。【解決手段】  水中運動器１は、液体を貯留する貯留部１０から、使用者３により掻き出された液体の流れにより、発電し、発電に用いられた液体を貯留部１０へ循環させ、再度発電に利用する。発電された電力及び使用者３の運動量は、水中運動器１の表示計兼蓄電器２６において表示され、蓄電される。これにより、水中運動器１は、貯留部１０に貯留される液体量のみで、液体の流れが発生している間、発電可能である。また、水中運動器１は、内壁面２０による液体の流路を作成することで、簡易な構成により、液体の流れを利用して液体の循環を実現する。さらに、水中運動器１は、使用者３の運動量を表示するため、使用者３の水中運動の動機付けにもなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する容器と、
前記容器に設けられ、液体を還流可能な還流路と、
前記環流路に配置され、使用者が運動により還流させた液体の流れにより発電する発電機、使用者が運動により還流させた液体の流れについての値を示す表示機、又は、その両方
を有する水中運動器。
【請求項２】
前記容器内の所定の位置又は範囲に使用者を固定する固定具
をさらに有し、使用者が前記還流路に液体を掻きだし易くした
請求項１に記載の水中運動器。
【請求項３】
前記容器の内壁面は、前記掻き出し口に向けて液体の流路が狭まっており、
前記発電機は、前記狭まった流路を通過する液体を用いて発電する
請求項１に記載の水中運動器。
【請求項４】
前記環流路に設けられ、使用者が掻き出した液体を貯留する一時貯留容器と、
前記一時貯留容器に設けられ、前記掻き出し口よりも小さく、前記掻き出し口よりも低い位置に設けられた、前記一時貯留容器に貯留される液体の出口である流出口と
をさらに有し、
前記発電機は、前記流出口から排出された液体の流れにより発電する、又は、
前記表示機は、前記排出口から排出された液体の流れについての値を示す、
請求項１に記載の水中運動器。
【請求項５】
前記容器の内壁面は、前記掻き出し口に向かって駆け上がる斜面
をさらに有し、
前記一時貯留容器は、前記斜面から前記掻き出し口へと掻き出された液体を貯留する
請求項４に記載の水中運動器。
【請求項６】
使用者が運動により還流させた液体の流れについての値を、前記固定具にかかる力（例えば、圧力、張力、応力）又はその積分値により測定して表示する表示機
を有する請求項２及び３に記載の水中運動器。
【請求項７】
前記容器、前記還流路、前記一時貯留容器又はこれらの組合せについて、連続して上方から洗浄しやすいよう連続して開いているか、又は、前記容器の外から立ったまま人手を届かせて内壁を洗浄しやすいように開いている、
請求項１又は４に記載の水中運動具。
【請求項８】
前記発電機が蓄電装置に接続された、
請求項１に記載の水中運動具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中運動器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１では、運動者が着座する座席、運動者が手で握るグリップ、運動者の足を固定するステップ、運動吸収機構と、を備え、運動者が手と足を前後方向に直線往復運動し、ステップとグリップとの間の力を運動吸収機構を介して発電機に伝えるボート漕ぎ型運動機器において、前記座席を前記運動吸収機構から分離し、前記座席と車椅子とを運動吸収機構に対して選択して配置可能とし、前記運動吸収機構と、前記座席又は車椅子とが前後運動方向の中心軸と同軸状に配置可能であり、車椅子利用者が車椅子に乗ったまま運動できること、健常者が前記座席に着座できること、を特徴とするボート漕ぎ型運動機器が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、水泳選手の体に取り付けられて、水泳の間にその水泳選手が
感知できる信号を発することのできる信号エミッタと、水泳の間にペースの表示をその水泳選手が感知できるように前記水泳選手から離れて配置されたペーシングシステムと、前記信号エミッタを起動させて信号を発生させると共に、前記ペーシングシステムを起動させてペースを表示させることのできる制御システムとを備えることを特徴とする水泳選手トレーニング用装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３９８０５号公報
【特許文献２】特表２００１−５２００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、水中運動等を促すことができる水中運動器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】
【０００６】
本発明に係る水中運動器は、液体を貯留する容器と、前記容器に設けられ、液体を還流可能な還流路と、前記環流路に配置され、使用者が運動により還流させた液体の流れにより発電する発電機、使用者が運動により還流させた液体の流れについての値を示す表示機、又は、その両方を有する。
【０００７】
好適には、前記容器内の所定の位置又は範囲に使用者を固定する固定具をさらに有し、使用者が前記還流路に液体を掻きだし易くしている。
【０００８】
好適には、前記容器の内壁面は、前記掻き出し口に向けて液体の流路が狭まっており、前記発電機は、前記狭まった流路を通過する液体を用いて発電する。
【０００９】
好適には、前記環流路に設けられ、使用者が掻き出した液体を貯留する一時貯留容器と、前記一時貯留容器に設けられ、前記掻き出し口よりも小さく、前記掻き出し口よりも低い位置に設けられた、前記一時貯留容器に貯留される液体の出口である流出口とをさらに有し、前記発電機は、前記流出口から排出された液体の流れにより発電する、又は、前記表示機は、前記排出口から排出された液体の流れについての値を示す。
【００１０】
好適には、前記容器の内壁面は、前記掻き出し口に向かって駆け上がる斜面をさらに有し、前記一時貯留容器は、前記斜面から前記掻き出し口へと掻き出された液体を貯留する。
【００１１】
好適には、使用者が運動により還流させた液体の流れについての値を、前記固定具にかかる力（例えば、圧力、張力、応力）又はその積分値により測定して表示する表示機を有する。
【００１２】
好適には、前記容器、前記還流路、前記一時貯留容器又はこれらの組合せについて、連続して上方から洗浄しやすいよう連続して開いているか、又は、前記容器の外から立ったまま人手を届かせて内壁を洗浄しやすいように開いている。
【００１３】
好適には、前記発電機が蓄電装置に接続されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水中運動、ダイエット、発電・蓄電等を促すことができる水中運動器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１の（ａ）は、本実施形態に係る水中運動器１の斜視図であり、図１の（ｂ）は、（ａ）を１８０°回転させた本実施形態に係る水中運動器１の斜視図である。
【図２】（ａ）は、本実施形態に係る水中運動器１の平面図であり、図２の（ｂ）は、本実施形態に係る水中運動器１の正面図である。
【図３】（ａ）は、変形例１に係る水中運動器１の平面図であり、図３の（ｂ）は、変形例１に係る水中運動器１の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
はじめに、本実施形態に係る水中運動器１の概要について説明する。
水中運動器１は、液体を貯留する容器（又は、貯留部１０と還流路１６を合わせて「容器」と見た場合は、「容器」から還流路１６を除いた、「容器」の主領域（すなわち貯留部１０））から、使用者により掻き出された液体の流れにより、発電し、発電に用いられた液体を容器へ循環させ、再度発電に利用するものである。プール、風呂、浴槽、水泳練習具、ダイエット器具、発電機を改造する等して構成することもできる。  使用者とは、人または動物（同様に作動する自動機械も含む。以下同じ）であり、人または動物が運動することにより容器（又は、「容器」の主領域であり使用者が滞在する貯留部１０）から発電機へと液体が掻き出される。掻き出された液体の流れにより発電された電力は、水中運動器１の表示計兼蓄電器において表示され、蓄電される。運動とは、容器内で使用者が泳ぐこと、また、使用者がオール等により、容器の外から容器内の液体を掻くことである。
水中運動器１は、水中運動により発電し、発電量を表示及び発電した電力が蓄電されることにより、使用者自身の水中運動が、有益なエネルギーに変換されたことを使用者に実感させる。これにより、使用者は、水中運動（クロール、平泳ぎ、背泳ぎ、バタ足、つかまり立ち移動、等を含む）を続けようと動機付けられる。また、液体は、水、温水、または温水に機能性成分や香油を混ぜ合わせたものである。
還流路は、大きく二つのタイプが可能であり、一つ目は図１から３に示したように、混流のない完全な回路であり、二つ目は、図示しないが、ある程度混流を許容する不完全な回路である。例えば、図２の完全な回路タイプでは、貯留部１０である主領域（使用者３が滞在して運動する容器内の部分領域。以下同じ）からの掻きだし口１４（混流のないもの）と主領域への取り入れ口１２（混流のないもの）とにより主領域（貯留部１０）から吐き出された液体が再び主領域（貯留部１０）へ取り入れられる。この還流（還流路１６）の途中には主領域からの液体の混流が存在しない。一方、図示しない不完全な回路では、ある程度の混流を許容する一方で、複数の整流フィンの設置等により単純な形状の容器内でも液体が還流しやすいように構成でき、これも本発明の技術範囲に属する。
「使用者が運動により還流させた液体の流れについての値」とは、例えば、流速、流量、消費エネルギー換算値（カロリー等）、発電力換算値（ｗ）、発電量換算値（ｗｈ）、泳ぐ速度換算値、泳いだ距離換算値（ｍ）、又は、それらの推移や所定時間総計量、等である。
【００１７】
以下、本実施形態においては、容器（風呂兼用となっている）に貯留される液体は、水であり、使用者は、人であり、水中運動とは、使用者が泳ぐことである場合について説明する。
図１の（a）は、本実施形態に係る水中運動器１の斜視図であり、図１の（ｂ）は、（ａ）を１８０°回転させた本実施形態に係る水中運動器１の斜視図である。
図２の（ａ）は、本実施形態に係る水中運動器１の平面図であり、図２の（ｂ）は、本実施形態に係る水中運動器１の正面図である。
本水中運動器１の外観は、底面が楕円形の円柱であるが、これに限らず、底面が長方形の直方体や、家庭用浴槽の形状でもよい。
水中運動器１は、貯留部１０（主領域）と、環流路１６とにその領域が大別される。水中運動器１は、貯留部１０に貯留される水が環流路１６に掻き出され、掻き出された水により発電する。
図１及び図２に例示するように、本実施形態の水中運動器１は、貯留部１０、取り入れ口１２、掻き出し口１４、環流路１６、発電機１８、内壁面２０、紐固定部２２、流速増大部２４、及び表示計兼蓄電器２６、装具２８、固定紐３０により構成される。
【００１８】
貯留部１０は、水を貯留する容器（ただし、貯留部１０と還流路１６を合せて「容器」とみなした場合は、「容器」の主領域）である。さらに、貯留部１０には、水を取り入れる取り入れ口１２と、水を掻き出す掻き出し口１４とが設けられている。具体的には、貯留部１０は、内壁面２０ａ（後述）により仕切られることによりその領域が確保される。より具体的には、貯留部１０には、少なくとも、大人一人が泳ぐ動作が可能な水量が貯留され、またその広さは、大人一人が泳ぐ動作が可能な広さである。例えば、貯留部１０の長軸方向は、約２２０ｃｍ、短軸方向は、約１００ｃｍであり、深さは、約１００ｃｍである。貯留部１０は、本発明に係る容器の一例である。
使用者３は、貯留部１０において、泳ぐ人である。
【００１９】
環流路１６は、掻き出し口１４から取り入れ口１２に水を環流させる流路である。具体的には、環流路１６は、内壁面２０により仕切られる外側の領域である。また、環流路１６には、発電機１８が配置される。具体的には、環流路１６は、掻き出し口１４より流入した水が、環流路１６に配置された発電機１８を通過し、取り入れ口１２へ繋がる流路である。より具体的には、環流路１６は、図２の（ｂ）に例示するように、掻き出し口１４より掻き出された水が、発電機１８へ流入する入口が狭められるように内壁面２０ａにより構成される。環流路１６は、発電機１８へ水が流入する入口が狭められることにより、発電機１８へと流入する水の流速が速くなり、単位時間当たりの発電量を大きくする。
【００２０】
発電機１８は、環流路１６に配置され、使用者が貯留部１０から環流路１６に掻き出した水流により発電するタービン発電機である。具体的には、発電機１８は、貯留部１０から掻き出された水が流速増大部２４（後述）を通過し、発電機１８へ流入した水流により発電する。図１及び図２に例示する発電機１８は、水中運動器１に１台配置されているが、これに限らず、例えば、発電機１８を環流路１６内に複数設置し、環流路１６に流れてくる水の流れにより、複数の発電機１８を使用して発電させ、単位時間当たりの発電量を増大させるようにしてもよい。また、図示しないが、発電機のタービンを使用者３の足元（すなわち掻きだし口１４の付近）に設置することにより、人が泳いだ直後の水の流れのエネルギーを、水の流れの方向が変わる前にタービンでとらえることができ、効率的な発電等が可能となる。
【００２１】
内壁面２０は、貯留部１０（主領域）と環流路１６とを仕切る水中運動器の１の内壁面であり、さらに、内壁面２０は、流速増大部２４（後述）を構成する。具体的には、内壁面２０は、取り入れ口１２と、掻き出し口１４とを介して貯留部１０と環流路１６とが一体となるように水中運動器１に配置される。また、内壁面２０の材質は、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ホーロー、ステンレス、または人工大理石であり、水や温水に対して耐腐食性を持つ材質が適している。水中運動器１の外壁面もまた、内壁面２０と同様の材質が適している。
さらに、内壁面２０は、水中運動器１から取り外し可能である。内壁面２０を取り外すことにより、環流路１６が露見し、環流路１６のメンテナンスが可能となる。
【００２２】
紐固定部２２は、貯留部１０内の所定の位置又は範囲に使用者３を固定する固定具である。具体的には、紐固定部２２は、貯留部１０内で泳ぐ使用者３が移動しないように、使用者３に繋いだ固定紐３０（後述）を紐固定部２２に固定する固定具である。例えば、紐固定部２２は、ヒートンであり、少なくとも、大人一人が泳ぐことにより発生する推進力により抜けない程度に、内壁面２０ａの両端、内壁面２０ｂ、内壁面２０ｃに、取り付けられている。液体の流れを発生させる使用者３を固定できる程度であれば、紐固定部２２の設置位置と数は、これに限らない。人の後方（足側）２本だけとした場合は、背泳ぎやクロールの際に、前方の紐がじゃまにならず、好適である。図示しないが、後方を真後ろからの１本の紐のみとした場合には、その紐にかかる張力等を測定・分析（積分等）することにより簡易に泳力や運動量や消費エネルギーを測定・表示することが可能となる。また、１本の場合は移動範囲も広がる。４本の紐を図２のように用いる場合には、姿勢が安定しやすいため、バタ足の練習や立ち泳ぎ移動にも適する。
【００２３】
流速増大部２４は、発電機１８へと流れる水の流路を狭めることにより構成される。具体的には、流速増大部２４は、貯留部１０から掻き出された水が通る流路の一部であり、貯留部１０の内壁面が、掻き出し口１４に向けて水の流路が狭まることにより形成される。より具体的には、流速増大部２４は、内壁面２０aの両端と、内壁面２０ｂと内壁面２０ｃが、図１の（ｂ）に例示する水中運動器１を縦断する縦断線Ｙ−Ｙ´に対して、略対称に貯留部１０の内側に、隆起することにより構成される。
流速増大部２４が構成されていることにより、環流路１６へと繋がる流路が狭められ、狭められた流路を通過する水の流速が速くなり、一定時間に、発電機１８へ流れ込む流量を増大させることができる。
【００２４】
表示計兼蓄電器２６は、発電機１８により発電された発電量を計算し、表示及び蓄電する計測機器である。さらに、表示計兼蓄電器２６は、貯留部１０から水を掻き出すのに消費した、使用者３の消費エネルギー量を計算し、表示する。具体的には、表示計兼蓄電器２６は、発電機１８に流入した水の流量と、貯留部１０から水を掻き出す使用者３の体積または体重とに基づいて、発電量及び消費エネルギー量を計算する。
また、表示計兼蓄電器２６は、発電させるために使用者３が泳いだ遊泳速度と遊泳距離とを計算し、表示してもよい。
使用者３は、自身の水中運動量を表示計兼蓄電器２６により視認できるため、水中運動器１は、使用者３の、水中運動をすることへのモチベーションを高めることができる。
さらに、表示計兼蓄電器２６は、一定の発電量または、一定の使用者３の運動量に達するまでは、発電量及び省エネルギー量を表示しないようにしてもよい。これにより、水中運動器１は、使用者３に、少なくとも発電量及び消費エネルギー量が表示されるまでは運動を継続させようと動機付けることができる。
【００２５】
装具２８は、人または動物が装着可能であり、浮力と保温効果を持つ器具である。具体的には、装具２８は、ライフジャケットである。また、装具２８には、固定紐３０（後述）が固定される。
【００２６】
固定紐３０は、使用者３が貯留部１０において泳ぐ際に、貯留部１０における、使用者３の位置がずれないように、紐固定部２２と、使用者３に装着する装具２８とを繋ぐ紐である。泳いで進もうとする使用者を、その進もうとする先にある前記取り入れ口１２に近づけさせないための１〜４本程度の紐でもよい。
具体的には、固定紐３０は、大人一人が泳ぐことにより発生する推進力により切れない程度の強度を備える紐、ロープ、またはワイヤーである。足方向から１本だけ使用して頭方向に移動しないようにするだけでも固定は可能であり、足方向から２本としてより固定して位置的安定性を高めたり、４本として、位置及び姿勢の安定性や浮力を高めたりすることもできる。
【００２７】
次に、水の流れによる水中運動器１の発電処理について、図２を用いて説明する。
はじめに、使用者３が装具２８を装着し、固定紐３０により、装具２８と紐固定部２２とを繋ぐ。これにより、貯留部１０に対して、使用者３の遊泳位置がずれないようにする。次に、使用者３は、固定された位置において、遊泳を開始する。遊泳方法は、クロール、平泳ぎ、背泳ぎ、バタ足、立ち泳ぎ移動の他、バタフライ、潜水、等であり、貯留部１０に貯留される水の流れを発生させる泳ぎ方であれば、特に限定されない。
【００２８】
図２の（ａ）に例示するように、使用者３が、貯留部１０において遊泳することにより、貯留部１０に貯留されている水流が発生する。水流は、使用者３の遊泳方向と逆方向に発生し、水は、貯留部１０から流速増大部２４へと流れる。
水は、流路が狭まっている流速増大部２４を通過することによりその流速を増す。
流速増大部２４を通過した水は、掻き出し口１４を経て、増大した流速を維持した状態で環流路１６の発電機１８へと流入する。
発電機１８は、流入した水の流れにより、発電する。
発電機１８により発電された電力は、発電機１８から表示計兼蓄電器２６へと流れ、表示計兼蓄電器２６は、発電機１８へ流れた流量と、発電機１８への水流を発生させた使用者３の体積または体重とに基づいて発電量（発電力（ｗ）や発電総量（ｗｈ）等）を計算し、表示する。また、表示計兼蓄電器２６は、発電された電力を蓄える。
発電機１８へ流入した水は、発電に用いられた後、発電機１８から流出し、取り入れ口１２へ向かい、取り入れ口１２から貯留部１０内へ取り込まれる。
取り入れ口１２から取り込まれた水は、使用者３が発生させる水流に沿って再度、発電機１８へと流れる。
【００２９】
このように、使用者３の遊泳により発生する水流を利用して、水中運動器１は、貯留部１０に貯留される水を、貯留部１０と環流路１６との間で循環させることにより発電を行う。水が水中運動器１内を循環することにより、水中運動器１は、貯留部１０に貯留される水量のみで、水流が発生している間、発電可能である。
また、水中運動器１は、循環させるための装置（例えば、発電機１８から流出した水を貯留部１０へ戻すための汲み上げポンプ）を必要とせず、内壁面２０による水の流路を作成することで、簡易な構成により、水流を利用して水の循環を実現する。
さらに、水中運動器１の大きさは、一般家庭用の風呂の浴槽としても使用可能な大きさであるため、家庭用発電機としても利用可能である。
そして、水中運動器１は、使用者３の運動量を表示計兼蓄電器２６により視認できるため、水中運動をすることへの使用者３のモチベーションを高めることができる。
【００３０】
図３の（ａ）は、変形例１に係る水中運動器１の平面図であり、図３の（ｂ）は、変形例１に係る水中運動器１の正面図である。
図３に例示するように、変形例１の水中運動器１は、貯留部１０、取り入れ口１２、掻き出し口１４、環流路１６、内壁面２０、紐固定部２２、流速増大部２４、及び表示計兼蓄電器２６、装具２８、固定紐３０、流量安定化ダム３２、流出口３４、斜面３６、及び発電機３８が設けられている。
以下、同符号の構成については、同様の機能を有するため説明を省略する。
【００３１】
流量安定化ダム３２は、環流路１６に設けられ、使用者３が貯留部１０から掻き出した水を貯留する一時貯留容器である。流量安定化ダム３２は、本発明に係る一時貯留容器の一例である。
【００３２】
流出口３４は、流量安定化ダム３２に設けられ、掻き出し口１４よりも小さく、掻き出し口１４よりも低い位置に設けられた、流量安定化ダム３２に一時貯留される水の出口である。具体的には、流出口３４は、流量安定化ダム３２に貯留される水を、一定の流量を保ちながら排出する。
【００３３】
斜面３６は、貯留部１０の内壁面に設けられた、掻き出し口１４に向かって駆け上がる斜面である。具体的には、斜面３６は、貯留部１０内で使用者３が泳ぐことにより発生する水流を、流量安定化ダム３２へと導くものである。斜面３６があることにより、より小さな液体の運動エネルギーにより、貯留部１０から流量安定化ダム３２へ液体を移すことが可能であり、効率的である。
流量安定化ダム３２及び斜面３６は、内壁面２０と同様に、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ホーロー、ステンレス、または人工大理石であり、水や温水に対して耐腐食性を持つ材質が適している。
【００３４】
発電機３８は、環流路１６に設けられ、流出口３４から排出された水の流れにより発電する。発電機３８は、例えば、タービン発電機である。
【００３５】
変形例１の水中運動器１は、流量安定化ダム３２において、一定量の水を貯留することが可能であり、さらに、貯留された水が一定量を保って流出口３４から排出され、発電機３８へと流れるため、水中運動器１は、流出口３４から水が排出される間は、一定の発電量を保って発電させることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１        水中運動器
３        使用者
１０      貯留部
１２      取り入れ口
１４      掻き出し口
１６      環流路
１８、３８      発電機
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ      内壁面
２２      紐固定部
２４      流速増大部
２６      表示計兼蓄電器
２８      装具
３０      固定紐
３２      流量安定化ダム
３４      流出口
３６      斜面
【図１】
2016137078.tif 000003
【図２】
2016137078.tif 000004
【図３】
2016137078.tif 000005