(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動物や回転物の存在を明確にするため点滅する発光体を具備し、前記発光体の電源として圧電発電を用いる方式の発光標示器において、圧電発電体を車輪又は回転体に取り付けたものであり、前記圧電発電体に衝撃を与える錘の案内軌道が、回転の接線方向に対して平行に設けられ、かつ一定の曲率で曲がっていることを特徴とする圧電発電式発光標示器。
【請求項２】
前記圧電発電体に衝撃を与える錘の案内軌道が、前記車輪又は前記回転体への取り付け位置から回転中心までの距離の曲率半径で曲がっていることを特徴とする請求項１記載の圧電発電式発光標示器。
【請求項３】
前記錘が移動する軌道上に前記錘の移動に応じてＯＮ、ＯＦＦするスイッチを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の圧電発電式発光標示器。
【請求項４】
前記錘が移動する軌道上に前記錘の移動に伴う衝撃でＯＮ、ＯＦＦするスイッチを設けたことを特徴とする請求項３記載の圧電発電式発光標示器。
【請求項５】
前記錘がマグネットで構成され前記錘の移動に応じてＯＮ、ＯＦＦするリードスイッチを設けたことを特徴とする請求項３記載の圧電発電式発光標示器。
【請求項６】
前記圧電発電体が３個以上の複数個が直列配置されたことを特徴とする請求項１記載の圧電発電式発光標示器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自転車の車輪及び回転物の回転軌道の接線方向と平行に、圧電発電式発光標示器の錘が動く方向に取り付け、錘が動き、圧電発電体（圧電セラミック）に衝突して発電し、移動物や回転物の存在を明確に知らせる点滅発光体構造であり、発電方式として圧電を用いた方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧電発電式発光標示器は、アメリカ特許のＢＩＣＹＣＬＥ ＳＡＦＥＴＹ ＬＩＧＨＴ（特許ＮＯ．５，６２４，１７５）のように錘移動の軌道形状が直線であり、軌道が曲率を有する物はなかった。図６に従来方式の車輪に取り付けられた直線軌道の圧電発電式発光標示器を示す。
【０００３】
又、従来のような錘の移動する軌道が、直線であるタイプの圧電発電式発光標示器は、自転車の車輪や、回転物に取り付けて用いることが出来るが、錘に遠心力が発生し、ある回転数以上になると錘が案内軌道の端部に移動して発電できなくなる欠点がある。このような現象から従来の直線案内軌道のタイプは、回転体の発電には適していない。
【０００４】
さらに、既存の圧電発電式発光表示器について図４で説明する。図４は、従来の直線案内軌道の図と、曲率半径を持った案内軌道の図が示されており比較して説明する。まず既存の直線軌道の圧電発電式発光標示器は、図４の直線案内軌道２２の両端に圧電発電部２０及び２３が配置され、更に直線案内軌道２２の内部に錘２１が１個配置されている。車輪の回転により、直線案内軌道２２は、回転中心２５の周りを回転軌道２４に沿って回転する。回転数が上がり速度があがると錘２１に働く遠心力Ａが大きくなる。遠心力Ａは、錘の質量ｍ、錘の回転軌道から回転中心迄の距離をｒ、角速度をωとすると、遠心力Ａ＝ｍｒω２であらわされる。回転速度が大きくなるとωが大きくなり遠心力Ａも大きくなる。遠心力Ａは直線案内軌道２２の内面に垂直に働く垂直方向力Ｃと直線案内軌道２２の内面と平行である方向の滑り方向力Ｂに分解される。摩擦を無視すると滑り方向力Ｂ＝Ａｓｉｎθの大きさを持つ。図４において、滑り方向力Ｂが錘の重力ｇより大きくなると錘２１は、直線案内軌道２２の端面に移動して動かなくなる。自転車での実験では、錘の回転中心からの取り付け位置迄の距離ｒにより変化するが、時速２０ｋｍ付近を越えると直線案内軌道２２の端部に錘が移動して留まる現象が発生して発電出来なくなる。このような現象に対し、図４の一定の値の曲率を持つ案内軌道の場合は、遠心力ａの方向と案内軌道の内面が直角に近い為、θがゼロに近くなり滑り方向力Ｂ＝ａｓｉｎθは遠心力ａが変動しても発生が少ない為、錘が案内軌道の端部に留まるような現象は起こりにくい。
【０００５】
また、従来の圧電発電式発光標示器は、コンデンサに蓄えた電気エネルギを発光させるに当たり、電子回路を用い、光ダイオードにエネルギーを供給し、点滅又は点灯させる方式であるが、電子回路が複雑になり高価になる欠点がある。
【０００６】
又、従来の圧電発電式発光標示器は、圧電体が２個対向配置され、間に錘が１個配置された方式が１ユニットとなる構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようというところは、従来のように錘が移動する案内軌道が直線軌道である圧電発電式発光標示器を自転車の車輪及び回転物に取り付け使用すると、錘に遠心力が発生する。その遠心力が、ある領域を越えると錘が遠心力により、直線軌道の端部に移動する力が働き、錘は、案内軌道端部に移動して動かなくなり、発電が出来ない状態に陥る。本発明は、この現象を回避するものである。
【０００８】
又、発光ダイオード点滅、点灯を行うに当たり、既存技術の応用で、簡単構造のメカニカルスイッチを錘の軌道側面や軌道端部に取り付け、電子回路より安価にスイッチング機能を供給するものである。さらにリードスイッチの取り付けにより、スイッチングが静かで、接点の寿命や信頼性を高めることが出来る。さらにメカニカルスイッチやリードスイッチの組み合わせにより電子回路に代わり安価で信頼性の高いスイッチングを供給するものである。
【０００９】
また、今後の発電量の増加要求に対応するため、従来の圧電発電体２個と錘１個の組み合わせユニットに対し、錘１個と圧電発電体１個を１ユニットとして、直列配置し追加する事により、安価で効率良く発電量を増加させる方法を供給する事にある。
【００１０】
また、本発明は、基本的に車輪や回転体に取り付けて発電する為の方法の提供にあり、回転体が高速になっても発電出来る構造を提供するものである。従来はこのようなものに適したものはなかった。本来、錘の案内軌道が直線のタイプの圧電発電式発光標示器は往復運動である揺動や振動する物体に取り付け使用するものであり、回転体に取り付けて使用するのは適していない。本発明は、基本的に回転体に取り付け使用できる圧電発電式発光標示器を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明請求項１の移動物や回転物の存在を明確にするための点滅する発光体を具備し、前記発光体の電源として圧電発電を用いる方式において、圧電発電体を車輪又は回転体に取り付けることを特徴とする圧電発電式発光標示器は、基本的に回転体に取り付け発電するタイプの圧電発電式発光標示器を提供することにある。
【００１２】
本発明請求項１の圧電発電体に衝撃を与える錘の案内軌道が、回転の接線方向に対して平行に設けられ、かつ一定の曲率で曲がっていることを特徴とする圧電発電式発光標示器により、回転体のスピードが上がり錘の遠心力が増加しても図４のＢに示す滑り方向力の発生を少なくするものである。これにより錘が案内軌道の端部に移動する力の発生を少なくし、錘が揺動して発電動作を繰り返す事が出来るようにするものである。
【００１３】
さらに本発明請求項２の圧電発電体に衝撃を与える錘の案内軌道が、車輪又は回転体への取り付け位置から回転中心までの距離の曲率半径で曲がっていることを特徴とする圧電発電式発光標示器により、回転体のスピードが上がり錘の遠心力が増加しても図４に示す滑り方向力Ｂの発生をより少なくするものである。錘の案内軌道が、車輪又は回転体への取り付け位置から回転中心までの距離の曲率半径で曲がっていることにより理論的にも遠心力の働く方向と軌道の面が直角になり滑り方向力Ｂはゼロとなる。これにより、錘が揺動して発電動作を繰り返す事が出来るようにするものである。
【００１４】
また、本発明請求項３の錘が移動する軌道上に錘の移動に応じてＯＮ、ＯＦＦするスイッチを設けたことを特徴とする圧電発電式発光標示器により、電子回路より安価にスイッチングを供給出来る。
【００１５】
さらに、本発明請求項４の錘が移動する軌道上に錘の移動に伴う衝撃でＯＮ、ＯＦＦするスイッチを設けたことを特徴とする圧電発電式発光標示器により電子回路より安価にスイッチングを供給出来る。
【００１６】
さらに、本発明請求項５の錘がマグネットで構成され錘の移動に応じてＯＮ、ＯＦＦするリードスイッチを設けたことを特徴とする圧電発電式発光標示器により機械的接触がなく静かであり、電気接点の寿命や信頼性の高いスイッチングを供給できる。
【００１７】
また、請求項６の圧電体が３個以上の複数個が直列配置されたことを特徴とする圧電発電式発光標示器により、今後の発電量の増加要求に対応するため、従来の圧電発電体２個と錘１個の組み合わせユニットに対し、錘１個と圧電発電体１個を１ユニットとして追加し、直列配置する事により、安価で効率良く発電量を増加させる方法を供給出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１を用いて説明する。本発明の請求項１、２の基本的構造は、図１に示す圧電発電式発光標示器本体部９（以下本体部と呼ぶ）の表面、及び裏面に複数個の発光ダイオード８を設けてある。また本体部９の表面は、肉眼にて認識しやすいように反射板や蛍光色を有する。更に本体部９の内部に、発電機構と発電エネルギを充電するコンデンサ及びスイッチング回路を設けてある。発電機構の基本的構造は、錘案内軌道３の内部に錘２を２個配置し、錘案内軌道３の片端部に圧電発電体１を配置し、さらに錘案内軌道の中間部にも圧電発電部７を配置してある。さらに錘案内軌道３の片端部にスイッチ４を配置してある。
【００１９】
錘の案内軌道３は、回転の接線方向に対して平行に取り付けられ、かつ一定の曲率で曲がっている。
【００２０】
あるいは前記錘案内軌道３の曲率が、車輪１２又は回転体への取り付け位置から回転中心までの距離の曲率半径、つまり回転軌道６と同じである特徴を持つ圧電発電式発光標示器である。
【００２１】
圧電発電式発光標示器の取り付けについて説明する。本体部９を自転車の車輪のスポーク１１にちどり配置に取り付ける。スポーク１１の１本に本体部９を固定部１０で固定する。この時請求項３の発明の圧電発電式発光標示器については、錘案内軌道３の曲率半径と回転軌道６の曲率半径がほぼ一致する位置に本体９を取り付ける。
【００２２】
次に発電メカニズムについて説明する。図１の車輪１２の回転により本体部９は回転中心５を基準に回り始める。図１の錘２は圧電発電体７とスイッチ４に衝突する。図１の圧電発電体１、７の位置から１８０度回転した位置において錘２は、圧電発電体１と３に衝突する。錘２と圧電発電体１、７の衝突により発電し、錘２とスイッチ４の衝突で発光ダイオード８を発光させる。
【００２３】
図２はスイッチ４の構造の拡大図でありスイッチの一事例を示す。錘１５の下降によりスイッチの押し棒１９を押し込み接点１６、１７を切り替える構造である。接点１６，１７は板バネ部１８と一体になっている。又、市販のマイクロスイッチを用いても構成出来る。
【００２４】
又図３に電気回路を示す。図３の圧電発電体３０で発電された電気は、整流回路３１で整流されコンデンサ３３に充電される。次にスイッチ３２が切り替わる事により、発光ダイオード３４が発光点灯する。
【００２５】
次に請求項３の錘が移動する軌道上に錘の移動に応じてＯＮ、ＯＦＦするスイッチを設けたことを特徴とする圧電発電式発光標示器について説明する。図１の錘案内軌道３の片端部にスイッチ４が配置してあるが、スイッチ４の代替えとして図５に示す様に錘案内軌道に取り付けられたスイッチ２６により充電、発光の為の切り替えを行うものである。スイッチは市販のマイクロスイッチを使用することも出来る。
【００２６】
次に請求項４の錘が移動する軌道上に錘の移動に伴う衝撃でＯＮ、ＯＦＦするスイッチを設けたことを特徴とする圧電発電式発光標示器については、図１の錘案内軌道３にメカニカルスイッチ及びリードスイッチを取り付けた構造である。事例を図５に示す。図５のスイッチ２６を案内軌道に取り付けてある。また、案内軌道の端部に付けてもよい。
【００２７】
次に請求項５の錘がマグネットで構成され錘の移動に応じてＯＮ、ＯＦＦするリードスイッチを設けたことを特徴とする圧電発電式発光標示器については、図５の錘案内軌道にリードスイッチ１３を取り付けてある。錘はマグネット（永久磁石）１４で構成され、錘マグネット１４が近づくとリードスイッチ１３がスイッチングを行う。リードスイッチの取り付け方向は図５に示す通り、横方向、縦方向に取り付け自由である。又リードスイッチを錘案内軌道の端部に取り付けることもできる。
【００２８】
次に請求項６の圧電発電体が３個以上の複数個が直列配置されたことを特徴とする圧電発電式発光標示器について図５を用い説明する。図５の事例は、圧電発電体２７が４個と錘３個の組み合わせを示す。既存の圧電発電式発光標示器は、圧電発電体２７が２個と錘１個の組み合わせである。本発明の場合は、既存の圧電発電式発光標示器に圧電発電体２７を１個と錘１個のユニットを２ユニット直列配置して追加した事例である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明請求項１の発明の効果は、基本的に回転体に取り付け発電するタイプの圧電発電式発光標示器を提供することにある。従来方式の直線タイプの錘案内軌道を有する圧電発電式発光標示器は往復運動に向いており回転体に取り付けて使用するには適していない。本発明の方式は回転体に取り付けて発電できるものを提供することである。
【００３０】
次に請求項１、２の発明の効果は、車輪や回転体のスピードが上がり錘の遠心力が増加しても、図４の滑り方向力Ｂが発生しにくいか又は発生しないため、車輪の速度変化に関係なく発電動作を維持できる効果がある。
【００３１】
次に請求項３、４、５の発明の効果は、錘と従来から市販されているメカニカルスイッチやリードスイッチの組み合わせでスイッチングを安価に提供するものである。
【００３２】
次に請求項６の発明の効果は、今後の発電量の増加要求に対応するため、従来の圧電発電体２個と錘１個の組み合わせユニットに対し、錘１個と圧電発電体１個を１ユニットとして追加し、直列配置する事により、安価で効率良く発電量を増加させる方法を提供出来るメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電発電光表示器の取り付け及び発電部断面図
【図２】スイッチの事例拡大図
【図３】電気回路図
【図４】既存の圧電発電式発光標示器と本発明の原理動作図
【図５】メカニカルスイッチ、リードスイッチ、圧電発電体直列配置追加図
【図６】従来の直線錘案内軌道の図
【符号の説明】
１ 圧電発電体
２ 錘
３ 錘案内軌道
４ スイッチ
５ 回転中心
６ 回転軌道
７ 圧電発電体
８ 発光ダイオード
９ 圧電発電式発光標示器本体部
１０ 固定部
１１ スポーク
１２ 車輪
１３ リードスイッチ
１４ マグネット錘
１５ 錘
１６ 接点
１７ 接点
１８ 板バネ部
１９ 押し棒
２０ 圧電発電体
２１ 錘
２２ 直線案内軌道
２３ 圧電発電体
２４ 回転軌道
２５ 回転中心
２６ スイッチ
２７ 圧電発電体
ａ、Ａ 遠心力
Ｂ 滑り方向力
Ｃ 垂直方向力
Ｇ 錘の重力
３０ 圧電発電体
３１ 整流回路
３２ スイッチ
３３ コンデンサ
３４ 発光ダイオード
【図１】
0004033441.tif 000002
【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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