JP2001207950A - Micro-energy collecting device and system using the same - Google Patents
Micro-energy collecting device and system using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、人により発生され
る力学的エネルギーまたは／および熱的エネルギーを回
収利用するための微少エネルギー回収装置およびそのシ
ステムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro energy recovery apparatus and a system for recovering and utilizing mechanical energy and / or thermal energy generated by a person.
【０００２】[0002]
【従来の技術】云うまでもなく、人や動物は食物のエネ
ルギーを体内において代謝し、仕事エネルギー、熱エネ
ルギー、代謝エネルギー、思考エネルギーなどの対外部
有効エネルギーとして利用している。しかし、これらを
利用する過程で、無意識で積極的には利用されないでい
るエネルギーが存在している。例えば、人が歩行する場
合、普通には両手は歩行バランスをとるためにのみ揺動
されている。しかし、この揺動は、両手をポケットに突
っ込んで歩行する場合を考えれば、なくても十分歩行可
能である。従って、両手の揺動エネルギーはスムースな
歩行を得るという観点の他には、歩行すること自体、即
ち人を移動するエネルギーにあまり関係なく、利用可能
なエネルギーであると考えられる。また歩行時に靴内に
発生する熱は利用されないばかりか、むしろ不愉快な熱
エネルギーとして存在している。2. Description of the Related Art Needless to say, humans and animals metabolize food energy in the body and utilize it as external effective energy such as work energy, heat energy, metabolic energy, and thinking energy. However, in the process of using these, there are energies that are unconscious and not actively used. For example, when a person walks, both hands are usually swung only to balance walking. However, this swing can be sufficiently walked without considering the case of walking with both hands stuck in pockets. Therefore, the swing energy of both hands is considered to be usable energy irrespective of walking itself, that is, the energy of moving a person, in addition to obtaining a smooth walk. In addition, the heat generated in the shoes during walking is not only used, but rather exists as unpleasant heat energy.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】即ち、日常に人や動物
が行動する場合に、有効エネルギーとして消費されるも
のと匹敵する程度の浪費エネルギーが日常的に無駄に消
費されている。この一人または一匹における浪費エネル
ギーは決して大きくはないが、その（数×時間）により
集約、蓄積されれば、莫大なエネルギーとなり得る。従
来は、この利用システムが十分でなく、これらエネルギ
ーが利用されずに空費されていた。That is, when humans and animals act on a daily basis, wasteful energy equivalent to that consumed as effective energy is consumed on a daily basis. The wasted energy in one person or one animal is by no means large, but can be enormous if it is aggregated and stored by (several times). In the past, this utilization system was not sufficient, and these energies were not used and were wasted.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明に係る微少エネル
ギー回収装置は、上記の問題を解決するために、１次電
気的エネルギーにより作動し、人または動物により発生
された力学的エネルギーまたは／および熱的エネルギー
を２次電気的エネルギーに変換する変換素子と、該２次
電気的エネルギーを蓄積する個別蓄積装置と、該個別蓄
積装置に蓄積された前記２次電気的エネルギーの一部を
前記１次電気的エネルギーに重畳する分配器と、前記個
別蓄積装置の容量が所定の量に達したときに信号を発す
ると共に分配器の作動を停止するリミッターと、前記個
別蓄積装置に蓄積された電気的エネルギーを中容量蓄積
装置を介して、集約、蓄積し、必要に応じて電気的エネ
ルギーとして出力する大容量蓄積装置とよりなるもので
ある。In order to solve the above-mentioned problems, the micro energy recovery apparatus according to the present invention is operated by primary electric energy and generates mechanical energy generated by a human or animal and / or A conversion element for converting thermal energy into secondary electrical energy, an individual storage device for storing the secondary electrical energy, and a part of the secondary electrical energy stored in the individual storage device, A distributor that superimposes on the next electrical energy; a limiter that emits a signal when the capacity of the individual storage device reaches a predetermined amount and stops the operation of the distributor; and an electrical device that is stored in the individual storage device. A large-capacity storage device that collects and accumulates energy through a medium-capacity storage device and outputs it as electrical energy as needed.
【０００５】また、前記力学的エネルギーを電気的エネ
ルギーに変換する変換素子が圧電素子とし、前記熱的エ
ネルギーを電気的エネルギーに変換する変換素子が熱電
素子とし、また、前記個別蓄積装置をキャパシタンスま
たは蓄電池とし、また、前記変換素子が前記重畳された
電気的エネルギーにより誘導された電磁場または静的磁
場内に設けたものとし、また前記大容量蓄積装置を充電
型蓄電池とし、更に個別蓄積装置をアスレチックマシン
に取り付けたものである。The conversion element for converting the mechanical energy into electric energy is a piezoelectric element, the conversion element for converting the thermal energy into electric energy is a thermoelectric element, and the individual storage device is a capacitance or a capacitance. A storage battery, the conversion element is provided in an electromagnetic field or a static magnetic field induced by the superimposed electric energy, the mass storage device is a rechargeable storage battery, and the individual storage device is an athletic It is attached to the machine.
【０００６】更にまた、１次電気的エネルギーにより作
動する変換素子により、人または動物により発生された
力学的エネルギーまたは／および熱的エネルギーを２次
電気的エネルギーに変換し、発生された該２次電気的エ
ネルギーを個別蓄積装置に蓄積すると同時にその１部を
前記１次エネルギーに重畳し、３次電気エネルギーとし
て前記変換素子に作用させ、４次電気的エネルギーに変
換し個別蓄積装置に蓄積すると同時にその１部を３次電
気的エネルギーに重畳して５次電気的エネルギーとして
前記変換素子に作用せしめ、以後同様サイクルにより、
漸次個別蓄積装置における電気的エネルギーの蓄積量を
累積増加して行き、該蓄積量が所定レベルに到達したと
きに前記サイクルを中止して充填完了個別蓄積装置を
得、該充填完了個別蓄積装置の蓄積電気的エネルギーを
中容量蓄積装置を介して大容量蓄積装置に集約、蓄積
し、必要に応じて出力するようにしたものである。ま
た、前記変換素子を、変換発生された電気エネルギーに
より誘導された電磁場または静的磁場において使用した
ものである。[0006] Furthermore, the conversion element operated by the primary electric energy converts mechanical energy and / or thermal energy generated by a human or an animal into secondary electric energy, and generates the secondary electric energy. At the same time as storing electric energy in the individual storage device, a part of the electric energy is superimposed on the primary energy and acted as the tertiary electric energy on the conversion element, converted to quaternary electric energy and stored in the individual storage device. A part thereof is superimposed on the tertiary electric energy to act as the fifth electric energy on the conversion element.
The amount of electrical energy stored in the individual storage device is gradually increased, and when the amount of storage reaches a predetermined level, the cycle is stopped to obtain a filled individual storage device. The stored electrical energy is collected and stored in a large-capacity storage device via a medium-capacity storage device, and output as needed. Further, the conversion element is used in an electromagnetic field or a static magnetic field induced by the converted electric energy.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明は、図１に示されるように
微少エネルギーを検知、個別の電気的エネルギーに変換
するシステム部分と、該電気エネルギーを中容量の電気
エネルギーに集約するシステム部分と、これら中容量の
電気エネルギーを更に集約する大容量の電気的エネルギ
ーに集約し、所要により随時この電気的エネルギーを放
出するシステム部分とよりなっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As shown in FIG. 1, the present invention comprises a system part for detecting a minute energy and converting it into individual electric energy, and a system part for condensing the electric energy into a medium electric energy. And a system part that further concentrates the medium-capacity electric energy into a large-capacity electric energy and discharges this electric energy as needed.
【０００８】この内第１のシステム部分は、個々の人ま
たは動物により発生された力学的エネルギーまたは／お
よび熱的エネルギー、例えば、歩行時の手または足の運
動エネルギー、靴内の足による圧力エネルギー、エアロ
ビックス、鍛錬ジム、運動練習場等における運動により
生じる運動エネルギーや熱エネルギーなどを、電気的エ
ネルギーに変換する変換素子、例えば圧電素子、電磁素
子、熱電素子、液圧素子などにより微少な電気的エネル
ギーに変換し、これを蓄積する個別蓄積装置よりなり、
これらは個々に、携帯形として個体自身に、または固定
形として運動機器などの必要部分へ取り付けられる。[0008] The first of these is the mechanical or / and thermal energy generated by an individual person or animal, for example the kinetic energy of the hand or foot when walking, the pressure energy by the foot in the shoe. , Aerobics, training gyms, exercise practice areas and other kinetic energy and heat energy generated by exercise, etc., to convert electrical energy into electrical energy, such as piezoelectric elements, electromagnetic elements, thermoelectric elements, hydraulic elements, etc. It consists of an individual storage device that converts it into static energy and stores it.
These may be attached individually, as a portable form, to the individual itself, or as a fixed form, to the required parts such as exercise equipment.
【０００９】変換素子は、個別蓄積装置に蓄積された電
気的エネルギーの一部を変換素子へフィードバックし、
出力を重畳させこれを繰り返えして大きな出力とする。
一般的にこのシステムは、そのまま重畳されて行くと発
振してしまうため、フィードバックの限界を制御する必
要があり、このために分配器、リミッタを設ける。The conversion element feeds back a part of the electric energy stored in the individual storage device to the conversion element,
The output is superimposed and this is repeated to obtain a large output.
In general, this system oscillates when superimposed as it is, so that it is necessary to control the limit of feedback. For this purpose, a distributor and a limiter are provided.
【００１０】第２のシステム部分は、前記の個々の充填
完了された個別蓄積装置を集めて家庭や職場毎に更に中
容量の電気エネルギーとして集約するものである。基本
的には充電式電池型が基本であり、電池容量として蓄積
する。これは、そのままで携帯電話やポータブルラジオ
などの電源として使用することもできる。[0010] The second system part collects the above-mentioned individual filled individual storage devices and aggregates them as medium-capacity electric energy for each home or office. Basically, a rechargeable battery type is basic, and accumulates as battery capacity. It can be used as it is as a power source for mobile phones and portable radios.
【００１１】該中容量の電気エネルギーとして集約され
たものを、コンビニ店やガソリンスタンドなどにおい
て、更に大容量蓄積装置に集約、蓄積し、必要に応じ電
気自動車などの充電用電源や店舗内照明電源などとして
使用する。大容量蓄積装置としては、充電型蓄電池を使
用することが好ましい。The energy collected as the medium-capacity electric energy is further collected and stored in a large-capacity storage device at a convenience store or a gas station, and if necessary, a power supply for charging an electric vehicle or the like or a power supply for lighting in a store. Used as such. It is preferable to use a rechargeable storage battery as the large-capacity storage device.
【００１２】本発明者は、各種の変換素子（圧電素子、
電磁素子、熱電素子）を、変換発生された電気エネルギ
ーにより誘導された電磁場または静的磁場において使用
することにより、変換効率が向上することを見出した。
その向上率は数％と少ないが、集積を前提とした本シス
テムにおいては、十分有効な値と考えられる。The present inventor has proposed various conversion elements (piezoelectric elements,
It has been found that the conversion efficiency is improved by using an electromagnetic element or a thermoelectric element) in an electromagnetic field or a static magnetic field induced by the converted and generated electric energy.
Although the improvement rate is as small as several%, it is considered to be a sufficiently effective value in the present system on the premise of integration.
【００１３】アスレチックマシンに取り付ける個別蓄積
装置は、より直接的な変換器を使用することができる。
即ち、ペダル式のトレーニングマシンでは直接に、また
ボート漕ぎ式トレーニングマシンではリンク機構を介し
て直流発電機を回転させて出力を得ることができる。[0013] A separate storage device mounted on the athletic machine can use a more direct transducer.
That is, an output can be obtained by rotating a direct-current generator through a link mechanism directly in a pedal-type training machine or through a link mechanism in a rowing-type training machine.
【００１４】〔実施例〕図２は、本発明の１実施例であ
る個別蓄積装置を帽子に組み込んだ場合のブロック図で
ある。 表面積が約５０ｃｍ2 のリボン状単結晶Ｓｉ太
陽電池を帽子の天面に設け、発生する微少電力を小型リ
チウム電池に充電した。これを更にリチウム電池による
中容量の蓄積装置に集積、充電し、パソコン用電源（１
０ｗ）の補助電源として利用した。[Embodiment] FIG. 2 is a block diagram when an individual storage device according to an embodiment of the present invention is incorporated in a hat. A ribbon-shaped single-crystal Si solar cell having a surface area of about 50 cm 2 was provided on the top surface of the cap, and the generated small power was charged into a small lithium battery. This is further integrated into a medium-capacity storage device using a lithium battery, charged, and used as a personal computer power supply (1
0w).
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明により、従来無駄に空費されてい
た微少エネルギーを、電気的エネルギーに変換し、それ
を集約して有効なエネルギーとして再利用することが図
れる。即ち、本発明は、人または動物により発生された
力学的エネルギーまたは／および熱的エネルギーを電気
的エネルギーに変換する変換素子を含む個別蓄積装置
と、この個別蓄積装置に蓄積された電気的エネルギーを
中容量蓄積装置を介して、更に集約、蓄積し、必要に応
じて電気的エネルギーとして出力する大容量蓄積装置と
によって、漸次微少エネルギーを集積拡大して、従来無
駄に空費されていたエネルギーを再利用できる効果があ
り、また、変換素子を圧電素子、熱電素子にすることに
より、比較的安価に微少エネルギーを再利用できる効果
があり、また、個別蓄積装置をキャパシタンスまたは蓄
電池にすることにより、微少エネルギーの再利用が比較
的に容易となる効果があり、変換素子を電磁場または静
的磁場に設けることによって、その変換効率を向上させ
て、より効率のよい微少エネルギー再利用の効果が期待
でき、更に、大容量蓄積装置を、充電型蓄電池にするこ
とにより、本微少エネルギー回収装置を、より再利用し
易いものとする効果がある。また、個別蓄積装置をアス
レチックマシンに取り付けることにより、運動ジムなど
における定常的なエネルギー回収をはかれる効果が期待
できる。更に、変換素子に、発生された電気的エネルギ
ーの１部を回帰、重畳付加することにより、また個別蓄
積装置、中容量蓄積装置、大容量蓄積装置と漸次微少エ
ネルギーの集約化を上げて行くことにより、より有効な
再生エネルギーを得ることができる効果があり、更にま
た、変換素子を、変換発生された電気エネルギーにより
誘導された電磁場または静的磁場において使用すること
により、安価に変換効率を向上させる効果がある。According to the present invention, it is possible to convert minute energy, which has been wasted in the past, into electrical energy, collect it, and reuse it as effective energy. That is, the present invention provides an individual storage device including a conversion element that converts mechanical energy and / or thermal energy generated by a human or an animal into electrical energy, and stores the electrical energy stored in the individual storage device. Through a medium-capacity storage device, a large-capacity storage device that further collects, accumulates, and outputs it as electrical energy as needed, gradually accumulates and expands small energy, and reduces the energy that wasted previously wasted energy. There is an effect that can be reused, and by using a piezoelectric element or a thermoelectric element as the conversion element, there is an effect that microenergy can be reused relatively inexpensively. There is an effect that the reuse of minute energy is relatively easy, and by providing the conversion element in an electromagnetic or static magnetic field, By improving the conversion efficiency, the effect of more efficient micro energy reuse can be expected. Furthermore, by using a rechargeable battery for the large capacity storage device, the micro energy recovery device can be reused more. This has the effect of making it easier. In addition, by attaching the individual storage device to an athletic machine, an effect can be expected that steady energy recovery can be achieved in an exercise gym or the like. Further, by returning, superimposing and adding a part of the generated electric energy to the conversion element, and gradually increasing the concentration of individual energy storage devices, medium capacity storage devices, and large capacity storage devices. Thus, there is an effect that more effective renewable energy can be obtained, and furthermore, the conversion efficiency is improved at low cost by using the conversion element in an electromagnetic field or a static magnetic field induced by the converted electric energy. Has the effect of causing
【図１】 本発明のシステムを説明するための流れ図で
ある。FIG. 1 is a flowchart for explaining a system of the present invention.
【図２】 本発明の１実施例を示すためのブロック図で
ある。FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
Claims (8)
または動物により発生された力学的エネルギーまたは／
および熱的エネルギーを２次電気的エネルギーに変換す
る変換素子と、該２次電気的エネルギーを蓄積する個別
蓄積装置と、該個別蓄積装置に蓄積された前記２次電気
的エネルギーの一部を前記１次電気的エネルギーに重畳
する分配器と、前記個別蓄積装置の容量が所定の量に達
したときに信号を発すると共に分配器の作動を停止する
リミッターと、前記個別蓄積装置に蓄積された電気的エ
ネルギーを中容量蓄積装置を介して、集約、蓄積し、必
要に応じて電気的エネルギーとして出力する大容量蓄積
装置とよりなる微少エネルギー回収装置。1. The method according to claim 1, wherein the electric energy is operated by primary electrical energy and generated by a human or animal.
A conversion element for converting thermal energy into secondary electrical energy, an individual storage device for storing the secondary electrical energy, and a part of the secondary electrical energy stored in the individual storage device. A distributor that superimposes on the primary electrical energy; a limiter that emits a signal when the capacity of the individual storage device reaches a predetermined amount and stops the operation of the distributor; Energy storage device that consists of a large-capacity storage device that collects and stores electrical energy via a medium-capacity storage device and outputs it as electrical energy as needed.
ーに変換する変換する変換素子が圧電素子であり、前記
熱的エネルギーを電気的エネルギーに変換する変換素子
が熱電素子であることを特徴とする請求項１に記載の微
少エネルギー回収装置。2. A conversion element for converting the mechanical energy into electric energy is a piezoelectric element, and the conversion element for converting the thermal energy into electric energy is a thermoelectric element. Item 6. The minute energy recovery device according to Item 1.
は蓄電池であることを特徴とする請求項１または２に記
載の微少エネルギー回収装置。3. The minute energy recovery device according to claim 1, wherein the individual storage device is a capacitance or a storage battery.
ネルギーにより誘導された電磁場または静的磁場に設け
られていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
１項に記載の微少エネルギー回収装置。4. The small energy according to claim 1, wherein the conversion element is provided in an electromagnetic field or a static magnetic field induced by the superposed electric energy. Collection device.
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載の微少エネルギー回収装置。5. The minute energy recovery device according to claim 1, wherein the large-capacity storage device is a rechargeable storage battery.
に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の微
少エネルギー回収装置。6. The minute energy recovery device according to claim 1, wherein the individual storage device is attached to an athletic machine.
換素子により、人または動物により発生された力学的エ
ネルギーまたは／および熱的エネルギーを２次電気的エ
ネルギーに変換し、発生された該２次電気的エネルギー
を個別蓄積装置に蓄積すると同時にその１部を前記１次
エネルギーに重畳し、３次電気エネルギーとして前記変
換素子に作用させ、４次電気的エネルギーに変換し個別
蓄積装置に蓄積すると同時にその１部を３次電気的エネ
ルギーに重畳して５次電気的エネルギーとして前記変換
素子に作用せしめ、以後同様サイクルにより、漸次個別
蓄積装置における電気的エネルギーの蓄積量を累積増加
して行き、該蓄積量が所定レベルに到達したときに前記
サイクルを中止して充填完了個別蓄積装置を得、該充填
完了個別蓄積装置の蓄積電気的エネルギーを大容量蓄積
装置に集約、蓄積し、必要に応じ出力することを特徴と
する微少エネルギー回収システム。7. A conversion element operated by primary electrical energy converts mechanical energy and / or thermal energy generated by a human or an animal into secondary electrical energy and generates the secondary electrical energy. At the same time as storing the individual energy in the individual storage device, a part thereof is superimposed on the primary energy and acts on the conversion element as tertiary electric energy, converted into quaternary electric energy and stored in the individual storage device, A part of the electric energy is superimposed on the tertiary electric energy and acts as the fifth electric energy on the conversion element. Thereafter, the accumulated amount of electric energy in the individual storage device is gradually increased by the same cycle, and the accumulated electric energy is gradually increased. When the amount reaches a predetermined level, the cycle is stopped to obtain a filled individual storage device, A small energy recovery system characterized by collecting and storing stored electrical energy in a large-capacity storage device and outputting it as needed.
ネルギーにより誘導された電磁場または静的磁場におい
て使用されることを特徴とする請求項７に記載の微少エ
ネルギー回収システム。8. The micro energy recovery system according to claim 7, wherein the conversion element is used in an electromagnetic field or a static magnetic field induced by the converted electric energy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000011093A JP2001207950A (en) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | Micro-energy collecting device and system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001207950A true JP2001207950A (en) | 2001-08-03 |
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ID=18539006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000011093A Pending JP2001207950A (en) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | Micro-energy collecting device and system using the same |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001207950A (en) |
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