JP3883954B2 - 二輪車用風力発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二輪車に搭載する発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自転車に電動モータを搭載して、駆動力を補助する電動自転車が提案されている。このような電動自転車の例として、以下のようなものがある。
【０００３】
特許文献１は、図８に示すように、電動モータを保護し、低重心化とシステムのコンパクト化を図った電動自転車５０を提供するものであって、モータ５１にバッテリ５２から電力を送り、モータ５１の駆動によって、運転者の自身がペダルを回転させる駆動力を補助し、運転者の負担を軽減したものである。
【０００４】
また、自転車に用いられる照光器としては、従来提案されてきたダイナモを用いて灯火するものが主流であったが、その自転車の速度によって灯火の明るさが変化したり、ダイナモの回転する音がうるさい等の理由から、以下に示すような充電池を用いたものが提案されている。
【０００５】
特許文献２に示される照光器６０は、上記のような自転車用照光器に関する煩わしさ等に鑑みて、ハンドルへの取付作業性がきわめて良好な自転車用ライトを提供することを目的としたものである。すなわち、図７に示すように、電源用の乾電池を収納する照光器本体６１と、照光器本体６１を自転車のハンドル６２に取り付けるための取付部材６３と、を具備し、取付部材６３の上部には、照光器本体６１の下部に形成された被掛止部６４を挿脱自在に掛止させるためのスライド掛止部６５が設けられ、かつ、スライド掛止部６５の直下には、ハンドル６２に巻装される締付リング６６を設けて構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３４６７５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３３２６４公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術における電動自転車の動力源である電力は、家庭内電源等によってバッテリを充電する方法に依存しており、走行するには、必ず充電しなければならず、さらに、一度の充電では約２０ｋｍ〜３０ｋｍ程度の走行距離を確保できるに過ぎない。また、充電の際には、バッテリを自転車から取り外し、家庭内電源等に接続しなければならない等、面倒な作業を要する。
【０００８】
また、照光器の電力源は、乾電池等であって、夜間走行を継続すると、比較的消耗が早く、頻繁に交換しなければならない等、面倒が多い。さらに、電池交換をしなければ灯火することはないのであるから、運転者が交換作業を怠ってしまった場合には、夜間走行は常に無灯火運転となってしまい、問題であった。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、その目的は、走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、その電力を駆動源や電灯等、さまざまな用途に用いることができる二輪車用風力発電装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、二輪車のサドルとハンドルとの間に、水平方向に設けられた１本の筒状のダクトと、このダクトの先端側に二輪車のハンドル及び前輪を支持する前輪支持部の両脇に二股に設けられた通気口と、サドルの後部にサドルを挟むように二股に設けられた排気口とを備え、前記筒状の１本のダクト内部に、ダクトの軸方向に沿って間隔を保って配置された複数枚のプロペラと、前記複数枚のプロペラの回転力により電力を発電する発電機と、前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとを備え、特に、前記筒状のダクトが前記二輪車の前輪支持部とサドルの支持部とを結ぶフレームを兼用していることを特徴とする。
【００１１】
以上のような構成を有する請求項１の発明によれば、二輪車のフレーム部分にダクトを設け、ダクト内部にプロペラと発電機を設けるという簡単な構成によって、自転車が走行するときに生じる風によって発電機で電力を発生させ、この電力をバッテリに蓄えることができるようになる。また、プロペラと発電機を複数備えているため、それぞれの発電機から電力を発生させることができるため、電力を十分に確保することができる。
【００１３】
しかも、フレームと発電装置のダクトが兼用できるので、発電装置を設けたにもかかわらず二輪車のフレーム部分を太くすることがなく、二輪車の乗り降りの際に発電装置がじゃまになることがない。
【００１６】
請求項２の発明は、前記請求項１の発明において、二輪車の前輪を回転可能に支持する前輪支持部に設けられた照光器のケース内部に、ランプ、発電用のプロペラ、発電機及びバッテリを一体に収納され、ケースにおけるランプの前方には投光用のガラスがはめ込まれ、ケース内部のプロペラの位置に合わせて通気口が設けられ、ケースの背後の部分には排気口が設けられ、前記プロペラ及び発電機を通過した風がこの排気口からケース外部に排出される照光器を備え、この照光器ケース内に設けられたバッテリには、ケース内の発電機で発電された電力が貯蔵されると共に、前記筒状のダクトに設けられた発電機からの電力も貯蔵することを特徴とする。
【００１７】
この請求項２の発明によれば、筒状ダクト部分のプロペラと照光器部分のプロペラとにより、より多くの電力を照光器のバッテリーに蓄えることが可能となる利点がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）について図面を参照して具体的に説明する。なお、本実施形態においては、風力発電装置を備えた二輪車の例として自転車を取り上げ、自転車に搭載した場合について説明するが、本発明の二輪車は自転車に限られるものではなく、同様の風力発電装置が搭載可能であれば、電動機付きのバイク等も含まれるものである。また、本実施形態における図面では、説明の都合上、縮尺が実際のものと異なり若干大きく表したり、一部模式的に表したものもあるが、実際には、図面に表された大きさに限定されるものでなく、適宜変更可能である。
【００１９】
［第１実施形態の構成］
以下、本実施形態の構成について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る自転車用風力発電装置１の全体構成を示す側面図および正面図であり、図２は本実施形態係る風力発電装置１のダクト２の構成を示す平面図、図３は風力発電装置１の制御部６の回路図である。
【００２０】
図１に示すように、風力発電装置１は、２つの車輪、ハンドルおよびサドル等を備えた通常の自転車Ｂの、前輪部分Ｆと後輪部分Ｒを支持するメインフレームＭに設けられた円筒状のダクト２と、ダクト２内部に設けられた複数個のプロペラ３と、プロペラ後部に設けられた小型発電機４と、後輪部分Ｒの上部に設けられたバッテリ５と、それに近接して設けられた制御部６と、ハンドルＨに設けられ、制御部と電気的に接続された切換スイッチ７とからなる。
【００２１】
ダクト２は、図１及び図２に示すように、自転車Ｂの進行方向と平行直線上に設けられ、前輪部分Ｆに前輪を回転可能に支持するパイプＰとハンドルＨの接続点となる前輪支持部２ｃの両脇に設けられた通気口２ａと、サドルＳ後部に設けられた排気口２ｂとからなり、自転車ＢのメインフレームＭの一部を構成している。ここで、ダクト２の直径および軸方向の長さは、自転車Ｂのデザイン性や機能性を阻害しない範囲で適宜設定可能である
。
【００２２】
通気口２ａは、前輪支持部２ｃを境に２股に分かれており、図中に矢印で示すように前輪支持部２ｃ後部で合流するように構成されている。その形状は、自転車Ｂの走行により進行方向と反対に生じる風をできる限り効率よく取り入れるため、前方外側に向かって若干広がって構成されている。また、ダクト２は、通気口２ａから排気口２ｂまでの空気の流れを効率よくするため、上述の通り、直線状に構成されると共に、進行方向に対して角度０度あるいは後方が若干持ち上げられている。
【００２３】
プロペラ３の進行方向後端部には、小型発電機４が設けられている。このプロペラ３と小型発電機４とは、図２に示すように、ダクト２内部に複数個連結（本実施形態では、４連）して配設され、また、ダクト２内部に設けられた支持部２ｄによって固定されている。この小型発電機４は、プロペラ３が自転車Ｂの走行により前方から風を受けて回転することによって、電力を得るように構成されている。
【００２４】
バッテリ５および制御部６は、後輪上部に設置され、小型発電機４に電気的に接続され、小型発電機４から送られてくる電力をバッテリ５によって蓄えるように構成されている（図１）。また、このバッテリ５は、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池などからなり、制御部６を介して後輪に設けられた駆動部Ｄのモータや前輪部分Ｆの照光器Ｌに電力を供給するようになっている。ハンドル部Ｈに設けられた切換スイッチ７は、上述の通り、制御部６と電気的に接続され、図３に示すように、切換スイッチ７の操作により、バッテリ５から送られる電力の回路を制御部６の作動により、駆動部Ｄに送るか、照光器Ｌに送るかを選択できるように構成されている。
【００２５】
［第１実施形態の作用］
以上のような構成を有する本実施形態は、具体的に以下のように作用する。すなわち、自転車Ｍの走行時に生じる風は、通気口２ａからダクト２内部に取り入れられ、ダクト２内部を通過しつつ、効率よく排気口２ｂから排出される。詳しくは、自転車Ｍの走行によって生じる風は、上述の通り２股に分かれて構成される通気口２ａのそれぞれの口から挿入し、前輪支持部２ｃ後方で合流することにより風力増す。この風力の増した風が、ダクト２内部に支持部２ａを介して固定された複数個のプロペラ３をそれぞれ回転させ、後端部の発電機４が動作して各々電力を発生させる。そして、複数個の発電機４が発生させた電力は、それぞれバッテリ５に送られ、蓄えられる。
【００２６】
そして、自転車Ｂの運転者は、自己の用途に応じて、ハンドル部Ｈに設けられた切換スイッチ７を操作することによって、制御部６を作動させ、バッテリ５に電力を蓄えられた電力を、後輪に設けられた駆動部Ｄのモータや前輪部分Ｆに設けられた照光器Ｌに与える。
【００２７】
［第１実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、自転車Ｂの内部が空洞のメインフレームＭ部分にダクト２を設け、ダクト２内部にプロペラ４と発電機５を設けるという簡単な構成によって、自転車Ｂが走行するときに生じる風によって発電機４で電力を発生させることができる。
【００２８】
そして、この電力をバッテリ５に蓄え、電力を後輪の駆動部Ｄや前輪部分Ｆの照光器に送ることでき、自転車Ｂの動力源としたり、照光器Ｌの電力としたりすることが可能となる。したがって、電力の供給源を家庭用電源から充電したバッテリや、乾電池等に依存することなく、風力発電装置１によって十分に確保することが可能となる。
【００２９】
さらに、運転者は、ハンドルＨに設けられた切換スイッチ７の操作によって、制御部４を作動させることによって、バッテリ５に蓄えられた電力を、照光器に送るか、駆動部Ｄに送るかを選択できるため、蓄積された電力量や用途に応じて、電力の使い分けが可能となる。
【００３０】
［第１の参考例］
なお、図４は本発明の参考例であって、上記実施形態のような直線状のメインフレームを有さない自転車に別体で設けられた風力発電装置１０を取り付けた例を示す上面図である。
【００３１】
風力発電装置１０のダクト１１以外の内部構成、例えば、プロペラ１２、発電機１３、バッテリ（図示せず）、制御部（図示せず）等の構成は、上記実施形態と同様であるので省略する。
【００３２】
風力発電装置１０のダクト１１は、それぞれ２股に分かれた通気口１１ａと排気口１１ｂとを有し、前輪支持部１６の上部両側から、通気口１１ａが前輪支持部１６を挟み込むように設置され、サドル部１７の下部両側から、排気口１１ｂがサドル部１７下部のサドル支持柱１７ｂを挟み込むように設置されている。この前輪支持部１６及びサドル支持柱１７ｂとの接合は、溶接であっても、何らかの粘着材であっても構わず、それぞれに固定できればよい。
【００３３】
以上のように、風力発電装置１０を自転車のフレームと別体として設けることにより、二輪車の種類や大きさに合わせて、所望の位置に風力発電装置を設けることが可能となる。
【００３４】
［第２の参考例］
なお、図５に示すものは、本発明の参考例であって、自転車のカゴＫの下部と前輪の間に、小型に構成した風力発電装置２０を設けたものである。この風力発電装置２０は、上記してきた構成と同様に、プロペラ、発電機、バッテリ、制御部及び切換装置からなるが、二輪車のカゴの下部に、前輪支持部２２に設置台２３を介して取り付けられているものである。また、本実施例における風力発電装置２０は、図５の正面図に示すように、プロペラ及び発電機を２連備えたダクト２１を左右に２つ備える構成からなるが、これよりも口径の大きなダクトを１つだけ備えるような構成であっても構わない。
【００３５】
以上のように、小型の風力発電装置２０を、二輪車のカゴの下部に設けることによって、より簡単な構成で、二輪車の駆動部や照光器に電力を供給することが可能となる。
【００３６】
［第２実施形態］
また、前記請求項２及び図６に示すように、第２実施形態として、フレーム部分に風力発電装置を設けることに加えて、自転車などではもっとも電力を要求される照光器部分にも風力発電装置を設けることもできる。
【００３７】
図６は、自転車の前輪を回転可能に支持する前輪支持部Ｚに設けられた照光器部分に風力発電装置３０を設けたものの一例であって、特に、照光器のケース３１内部に、ランプ３２、発電用のプロペラ３３、発電機３４及びバッテリ３５を一体に収納したものである。ケース３１におけるランプ３２の前方には投光用のガラスがはめ込まれており、このガラスの下方にはケース内部のプロペラ３３の位置に合わせて、通気口３６が設けられ、この通気口３６からケース３１内部に流入した空気がプロペラ３３を回転させて、発電機３４を駆動させる。また、ケース３１における背後の部分には排気口３７が設けられ、プロペラ３３及び発電機３４を通過した風がこの排気口３６からケース３０外部に排出される。
【００３８】
なお、ケース内に設けられたバッテリ３５には、この発電機３４で発電された電力が貯蔵されるが、前記実施形態に説明した二輪車のフレームに設けられた発電機からの電力も貯蔵する。
【００３９】
このような構成からなる照光器によれば、ランプと発電装置を一つのケース内に一体に収納できるので、装置全体の小型化及びユニット化が可能となり、照光器の交換、点検等が容易となる。
【００４０】
［他の実施形態］
また、電動自転車や乾電池式照光器を予め備えた自転車等に補助電源として搭載することも可能である。本発明にかかる風力発電装置を補助電源として搭載することによって、従来までは合計で２０ｋｍ〜３０ｋｍ程度しか実現できなかった充電式電動自転車の走行距離を伸長することが可能となる。乾電池式照光器についても、１個の乾電池での灯火時間の延長を可能とし、乾電池の交換という、ともする忘れがちで面倒な作業という運転者の負担を軽減することができる。
【００４１】
さらに、将来的には太陽熱を集光して発電するソーラー発電システムを搭載した自転車が開発された場合であっても、本発明の風力発電装置を補助電源として用いることも可能である。また、将来的に現在開発の進められている燃料電池の小型化、実用化が実現し、燃料電池と電気二重層のキャパシタとからなる電源部を備える電動自転車が開発された場合においても、そのような自転車に本発明の風力発電装置を併せて搭載することによって、電動自転車の電力源を十分確保することが可能となり、従来の充電式電動自転車では、実現できなかった高出力で連続走行距離の長い自転車を提供することが可能となる。
【００４２】
また、風力発電装置１のダクト２、プロペラ３及び発電機４の設置数も適宜変更可能であり、ダクト２を左右平行に２本設けたり、プロペラ３及び発電機４の設置数を可能な範囲で増設して構成することも可能である。このような構成によれば、本実施形態の構成に比して、より多くの電力を発生させることが可能となる。ただし、設置数については、スピード、大きさ、重量等を十分に考慮して、発電効率を妨げない範囲において、算出しなければならない。
【００４３】
プロペラ３の寸法・枚数も、適宜変更可能であり、寸法としては自転車ならば５〜８ｃｍ程度、原動機付自転車ならば８〜１２ｃｍ程度、オートバイであれば１２ｃｍ〜２０程度までが適当である。また、プロペラ３の枚数としては４〜１０枚程度が有効である。
【００４４】
ダクト２の通気口２ａの形状も、メインフレームＭの形状に応じて、また、二輪車のタイプや運転者の好みに合せて自由に変更可能である。また、それらの通気口の向きを可動にすることによって、運転者ごとや走行時ごとに変更することのできる構成とすることもできる。
【００４５】
［その他の参考例］
本発明の風力発電装置は、上述実施形態に示した自転車Ｂに搭載できるのならず、二輪車であれば、どのようなタイプのものでもよく、図７に示すように、第５図の参考例の風力発電装置４０を、原動機付自転車Ｇに搭載することも可能であり、また、免許を用いず運転することが可能な、電動三輪スクータに搭載することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の風力発電装置付き二輪車によれば、走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、その電力を駆動源や電灯等、さまざまな用途に用いることができる二輪車用風力発電装置及び風力発電装置付き二輪車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る自転車用風力発電装置１の全体構成を示す側面図および正面図。
【図２】 本実施形態係る風力発電装置１のダクト２の構成を示す平面図。
【図３】 本実施形態係る風力発電装置１の回路図。
【図４】 本発明の参考例にに係る風力発電装置１０の構成を示す平面図。
【図５】 本発明の参考例に係る風力発電装置２０の構成を示す平面図。
【図６】 本発明の他の実施形態に係る照光器３０の構成を示す平面図。
【図７】 本発明の参考例に係る風力発電装置４０を示す平面図。
【図８】 従来技術に係る電動自転車５０の構成を示す平面図。
【図９】 従来技術に係る照光器６０の構成を示す平面図。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０…風力発電装置
２、１１、２１…ダクト
２ａ、１１ａ、３６…通気口
２ｂ、１１ｂ、３７…排気口
２ｃ、１６…前輪支持部
３、１２、３３…プロペラ
４、１３、３４…発電機
５、５２…バッテリ
６…制御部
７…切換スイッチ
１７…サドル部
１７ｂ…サドル支持柱
３１…ケース
３２…ランプ
５０…電動自転車
５１…モータ
６０…照光器
６１…照光器本体
６２、Ｈ…ハンドル
６３…取付部材
６４…被掛止部
６５…スライド掛止部
６６…締付リング
Ｂ…自転車
Ｄ…駆動部
Ｆ…前輪部分
Ｋ…カゴ
Ｌ…照光器
Ｍ…メインフレーム
Ｒ…後輪部分
Ｓ…サドル
【発明の属する技術分野】
本発明は、二輪車に搭載する発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自転車に電動モータを搭載して、駆動力を補助する電動自転車が提案されている。このような電動自転車の例として、以下のようなものがある。
【０００３】
特許文献１は、図８に示すように、電動モータを保護し、低重心化とシステムのコンパクト化を図った電動自転車５０を提供するものであって、モータ５１にバッテリ５２から電力を送り、モータ５１の駆動によって、運転者の自身がペダルを回転させる駆動力を補助し、運転者の負担を軽減したものである。
【０００４】
また、自転車に用いられる照光器としては、従来提案されてきたダイナモを用いて灯火するものが主流であったが、その自転車の速度によって灯火の明るさが変化したり、ダイナモの回転する音がうるさい等の理由から、以下に示すような充電池を用いたものが提案されている。
【０００５】
特許文献２に示される照光器６０は、上記のような自転車用照光器に関する煩わしさ等に鑑みて、ハンドルへの取付作業性がきわめて良好な自転車用ライトを提供することを目的としたものである。すなわち、図７に示すように、電源用の乾電池を収納する照光器本体６１と、照光器本体６１を自転車のハンドル６２に取り付けるための取付部材６３と、を具備し、取付部材６３の上部には、照光器本体６１の下部に形成された被掛止部６４を挿脱自在に掛止させるためのスライド掛止部６５が設けられ、かつ、スライド掛止部６５の直下には、ハンドル６２に巻装される締付リング６６を設けて構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３４６７５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３３２６４公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術における電動自転車の動力源である電力は、家庭内電源等によってバッテリを充電する方法に依存しており、走行するには、必ず充電しなければならず、さらに、一度の充電では約２０ｋｍ〜３０ｋｍ程度の走行距離を確保できるに過ぎない。また、充電の際には、バッテリを自転車から取り外し、家庭内電源等に接続しなければならない等、面倒な作業を要する。
【０００８】
また、照光器の電力源は、乾電池等であって、夜間走行を継続すると、比較的消耗が早く、頻繁に交換しなければならない等、面倒が多い。さらに、電池交換をしなければ灯火することはないのであるから、運転者が交換作業を怠ってしまった場合には、夜間走行は常に無灯火運転となってしまい、問題であった。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、その目的は、走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、その電力を駆動源や電灯等、さまざまな用途に用いることができる二輪車用風力発電装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、二輪車のサドルとハンドルとの間に、水平方向に設けられた１本の筒状のダクトと、このダクトの先端側に二輪車のハンドル及び前輪を支持する前輪支持部の両脇に二股に設けられた通気口と、サドルの後部にサドルを挟むように二股に設けられた排気口とを備え、前記筒状の１本のダクト内部に、ダクトの軸方向に沿って間隔を保って配置された複数枚のプロペラと、前記複数枚のプロペラの回転力により電力を発電する発電機と、前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとを備え、特に、前記筒状のダクトが前記二輪車の前輪支持部とサドルの支持部とを結ぶフレームを兼用していることを特徴とする。
【００１１】
以上のような構成を有する請求項１の発明によれば、二輪車のフレーム部分にダクトを設け、ダクト内部にプロペラと発電機を設けるという簡単な構成によって、自転車が走行するときに生じる風によって発電機で電力を発生させ、この電力をバッテリに蓄えることができるようになる。また、プロペラと発電機を複数備えているため、それぞれの発電機から電力を発生させることができるため、電力を十分に確保することができる。
【００１３】
しかも、フレームと発電装置のダクトが兼用できるので、発電装置を設けたにもかかわらず二輪車のフレーム部分を太くすることがなく、二輪車の乗り降りの際に発電装置がじゃまになることがない。
【００１６】
請求項２の発明は、前記請求項１の発明において、二輪車の前輪を回転可能に支持する前輪支持部に設けられた照光器のケース内部に、ランプ、発電用のプロペラ、発電機及びバッテリを一体に収納され、ケースにおけるランプの前方には投光用のガラスがはめ込まれ、ケース内部のプロペラの位置に合わせて通気口が設けられ、ケースの背後の部分には排気口が設けられ、前記プロペラ及び発電機を通過した風がこの排気口からケース外部に排出される照光器を備え、この照光器ケース内に設けられたバッテリには、ケース内の発電機で発電された電力が貯蔵されると共に、前記筒状のダクトに設けられた発電機からの電力も貯蔵することを特徴とする。
【００１７】
この請求項２の発明によれば、筒状ダクト部分のプロペラと照光器部分のプロペラとにより、より多くの電力を照光器のバッテリーに蓄えることが可能となる利点がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）について図面を参照して具体的に説明する。なお、本実施形態においては、風力発電装置を備えた二輪車の例として自転車を取り上げ、自転車に搭載した場合について説明するが、本発明の二輪車は自転車に限られるものではなく、同様の風力発電装置が搭載可能であれば、電動機付きのバイク等も含まれるものである。また、本実施形態における図面では、説明の都合上、縮尺が実際のものと異なり若干大きく表したり、一部模式的に表したものもあるが、実際には、図面に表された大きさに限定されるものでなく、適宜変更可能である。
【００１９】
［第１実施形態の構成］
以下、本実施形態の構成について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る自転車用風力発電装置１の全体構成を示す側面図および正面図であり、図２は本実施形態係る風力発電装置１のダクト２の構成を示す平面図、図３は風力発電装置１の制御部６の回路図である。
【００２０】
図１に示すように、風力発電装置１は、２つの車輪、ハンドルおよびサドル等を備えた通常の自転車Ｂの、前輪部分Ｆと後輪部分Ｒを支持するメインフレームＭに設けられた円筒状のダクト２と、ダクト２内部に設けられた複数個のプロペラ３と、プロペラ後部に設けられた小型発電機４と、後輪部分Ｒの上部に設けられたバッテリ５と、それに近接して設けられた制御部６と、ハンドルＨに設けられ、制御部と電気的に接続された切換スイッチ７とからなる。
【００２１】
ダクト２は、図１及び図２に示すように、自転車Ｂの進行方向と平行直線上に設けられ、前輪部分Ｆに前輪を回転可能に支持するパイプＰとハンドルＨの接続点となる前輪支持部２ｃの両脇に設けられた通気口２ａと、サドルＳ後部に設けられた排気口２ｂとからなり、自転車ＢのメインフレームＭの一部を構成している。ここで、ダクト２の直径および軸方向の長さは、自転車Ｂのデザイン性や機能性を阻害しない範囲で適宜設定可能である
。
【００２２】
通気口２ａは、前輪支持部２ｃを境に２股に分かれており、図中に矢印で示すように前輪支持部２ｃ後部で合流するように構成されている。その形状は、自転車Ｂの走行により進行方向と反対に生じる風をできる限り効率よく取り入れるため、前方外側に向かって若干広がって構成されている。また、ダクト２は、通気口２ａから排気口２ｂまでの空気の流れを効率よくするため、上述の通り、直線状に構成されると共に、進行方向に対して角度０度あるいは後方が若干持ち上げられている。
【００２３】
プロペラ３の進行方向後端部には、小型発電機４が設けられている。このプロペラ３と小型発電機４とは、図２に示すように、ダクト２内部に複数個連結（本実施形態では、４連）して配設され、また、ダクト２内部に設けられた支持部２ｄによって固定されている。この小型発電機４は、プロペラ３が自転車Ｂの走行により前方から風を受けて回転することによって、電力を得るように構成されている。
【００２４】
バッテリ５および制御部６は、後輪上部に設置され、小型発電機４に電気的に接続され、小型発電機４から送られてくる電力をバッテリ５によって蓄えるように構成されている（図１）。また、このバッテリ５は、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン電池などからなり、制御部６を介して後輪に設けられた駆動部Ｄのモータや前輪部分Ｆの照光器Ｌに電力を供給するようになっている。ハンドル部Ｈに設けられた切換スイッチ７は、上述の通り、制御部６と電気的に接続され、図３に示すように、切換スイッチ７の操作により、バッテリ５から送られる電力の回路を制御部６の作動により、駆動部Ｄに送るか、照光器Ｌに送るかを選択できるように構成されている。
【００２５】
［第１実施形態の作用］
以上のような構成を有する本実施形態は、具体的に以下のように作用する。すなわち、自転車Ｍの走行時に生じる風は、通気口２ａからダクト２内部に取り入れられ、ダクト２内部を通過しつつ、効率よく排気口２ｂから排出される。詳しくは、自転車Ｍの走行によって生じる風は、上述の通り２股に分かれて構成される通気口２ａのそれぞれの口から挿入し、前輪支持部２ｃ後方で合流することにより風力増す。この風力の増した風が、ダクト２内部に支持部２ａを介して固定された複数個のプロペラ３をそれぞれ回転させ、後端部の発電機４が動作して各々電力を発生させる。そして、複数個の発電機４が発生させた電力は、それぞれバッテリ５に送られ、蓄えられる。
【００２６】
そして、自転車Ｂの運転者は、自己の用途に応じて、ハンドル部Ｈに設けられた切換スイッチ７を操作することによって、制御部６を作動させ、バッテリ５に電力を蓄えられた電力を、後輪に設けられた駆動部Ｄのモータや前輪部分Ｆに設けられた照光器Ｌに与える。
【００２７】
［第１実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、自転車Ｂの内部が空洞のメインフレームＭ部分にダクト２を設け、ダクト２内部にプロペラ４と発電機５を設けるという簡単な構成によって、自転車Ｂが走行するときに生じる風によって発電機４で電力を発生させることができる。
【００２８】
そして、この電力をバッテリ５に蓄え、電力を後輪の駆動部Ｄや前輪部分Ｆの照光器に送ることでき、自転車Ｂの動力源としたり、照光器Ｌの電力としたりすることが可能となる。したがって、電力の供給源を家庭用電源から充電したバッテリや、乾電池等に依存することなく、風力発電装置１によって十分に確保することが可能となる。
【００２９】
さらに、運転者は、ハンドルＨに設けられた切換スイッチ７の操作によって、制御部４を作動させることによって、バッテリ５に蓄えられた電力を、照光器に送るか、駆動部Ｄに送るかを選択できるため、蓄積された電力量や用途に応じて、電力の使い分けが可能となる。
【００３０】
［第１の参考例］
なお、図４は本発明の参考例であって、上記実施形態のような直線状のメインフレームを有さない自転車に別体で設けられた風力発電装置１０を取り付けた例を示す上面図である。
【００３１】
風力発電装置１０のダクト１１以外の内部構成、例えば、プロペラ１２、発電機１３、バッテリ（図示せず）、制御部（図示せず）等の構成は、上記実施形態と同様であるので省略する。
【００３２】
風力発電装置１０のダクト１１は、それぞれ２股に分かれた通気口１１ａと排気口１１ｂとを有し、前輪支持部１６の上部両側から、通気口１１ａが前輪支持部１６を挟み込むように設置され、サドル部１７の下部両側から、排気口１１ｂがサドル部１７下部のサドル支持柱１７ｂを挟み込むように設置されている。この前輪支持部１６及びサドル支持柱１７ｂとの接合は、溶接であっても、何らかの粘着材であっても構わず、それぞれに固定できればよい。
【００３３】
以上のように、風力発電装置１０を自転車のフレームと別体として設けることにより、二輪車の種類や大きさに合わせて、所望の位置に風力発電装置を設けることが可能となる。
【００３４】
［第２の参考例］
なお、図５に示すものは、本発明の参考例であって、自転車のカゴＫの下部と前輪の間に、小型に構成した風力発電装置２０を設けたものである。この風力発電装置２０は、上記してきた構成と同様に、プロペラ、発電機、バッテリ、制御部及び切換装置からなるが、二輪車のカゴの下部に、前輪支持部２２に設置台２３を介して取り付けられているものである。また、本実施例における風力発電装置２０は、図５の正面図に示すように、プロペラ及び発電機を２連備えたダクト２１を左右に２つ備える構成からなるが、これよりも口径の大きなダクトを１つだけ備えるような構成であっても構わない。
【００３５】
以上のように、小型の風力発電装置２０を、二輪車のカゴの下部に設けることによって、より簡単な構成で、二輪車の駆動部や照光器に電力を供給することが可能となる。
【００３６】
［第２実施形態］
また、前記請求項２及び図６に示すように、第２実施形態として、フレーム部分に風力発電装置を設けることに加えて、自転車などではもっとも電力を要求される照光器部分にも風力発電装置を設けることもできる。
【００３７】
図６は、自転車の前輪を回転可能に支持する前輪支持部Ｚに設けられた照光器部分に風力発電装置３０を設けたものの一例であって、特に、照光器のケース３１内部に、ランプ３２、発電用のプロペラ３３、発電機３４及びバッテリ３５を一体に収納したものである。ケース３１におけるランプ３２の前方には投光用のガラスがはめ込まれており、このガラスの下方にはケース内部のプロペラ３３の位置に合わせて、通気口３６が設けられ、この通気口３６からケース３１内部に流入した空気がプロペラ３３を回転させて、発電機３４を駆動させる。また、ケース３１における背後の部分には排気口３７が設けられ、プロペラ３３及び発電機３４を通過した風がこの排気口３６からケース３０外部に排出される。
【００３８】
なお、ケース内に設けられたバッテリ３５には、この発電機３４で発電された電力が貯蔵されるが、前記実施形態に説明した二輪車のフレームに設けられた発電機からの電力も貯蔵する。
【００３９】
このような構成からなる照光器によれば、ランプと発電装置を一つのケース内に一体に収納できるので、装置全体の小型化及びユニット化が可能となり、照光器の交換、点検等が容易となる。
【００４０】
［他の実施形態］
また、電動自転車や乾電池式照光器を予め備えた自転車等に補助電源として搭載することも可能である。本発明にかかる風力発電装置を補助電源として搭載することによって、従来までは合計で２０ｋｍ〜３０ｋｍ程度しか実現できなかった充電式電動自転車の走行距離を伸長することが可能となる。乾電池式照光器についても、１個の乾電池での灯火時間の延長を可能とし、乾電池の交換という、ともする忘れがちで面倒な作業という運転者の負担を軽減することができる。
【００４１】
さらに、将来的には太陽熱を集光して発電するソーラー発電システムを搭載した自転車が開発された場合であっても、本発明の風力発電装置を補助電源として用いることも可能である。また、将来的に現在開発の進められている燃料電池の小型化、実用化が実現し、燃料電池と電気二重層のキャパシタとからなる電源部を備える電動自転車が開発された場合においても、そのような自転車に本発明の風力発電装置を併せて搭載することによって、電動自転車の電力源を十分確保することが可能となり、従来の充電式電動自転車では、実現できなかった高出力で連続走行距離の長い自転車を提供することが可能となる。
【００４２】
また、風力発電装置１のダクト２、プロペラ３及び発電機４の設置数も適宜変更可能であり、ダクト２を左右平行に２本設けたり、プロペラ３及び発電機４の設置数を可能な範囲で増設して構成することも可能である。このような構成によれば、本実施形態の構成に比して、より多くの電力を発生させることが可能となる。ただし、設置数については、スピード、大きさ、重量等を十分に考慮して、発電効率を妨げない範囲において、算出しなければならない。
【００４３】
プロペラ３の寸法・枚数も、適宜変更可能であり、寸法としては自転車ならば５〜８ｃｍ程度、原動機付自転車ならば８〜１２ｃｍ程度、オートバイであれば１２ｃｍ〜２０程度までが適当である。また、プロペラ３の枚数としては４〜１０枚程度が有効である。
【００４４】
ダクト２の通気口２ａの形状も、メインフレームＭの形状に応じて、また、二輪車のタイプや運転者の好みに合せて自由に変更可能である。また、それらの通気口の向きを可動にすることによって、運転者ごとや走行時ごとに変更することのできる構成とすることもできる。
【００４５】
［その他の参考例］
本発明の風力発電装置は、上述実施形態に示した自転車Ｂに搭載できるのならず、二輪車であれば、どのようなタイプのものでもよく、図７に示すように、第５図の参考例の風力発電装置４０を、原動機付自転車Ｇに搭載することも可能であり、また、免許を用いず運転することが可能な、電動三輪スクータに搭載することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の風力発電装置付き二輪車によれば、走行時に自転車に対して生じる風を利用して電力を作り、その電力を蓄えることによって、その電力を駆動源や電灯等、さまざまな用途に用いることができる二輪車用風力発電装置及び風力発電装置付き二輪車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る自転車用風力発電装置１の全体構成を示す側面図および正面図。
【図２】 本実施形態係る風力発電装置１のダクト２の構成を示す平面図。
【図３】 本実施形態係る風力発電装置１の回路図。
【図４】 本発明の参考例にに係る風力発電装置１０の構成を示す平面図。
【図５】 本発明の参考例に係る風力発電装置２０の構成を示す平面図。
【図６】 本発明の他の実施形態に係る照光器３０の構成を示す平面図。
【図７】 本発明の参考例に係る風力発電装置４０を示す平面図。
【図８】 従来技術に係る電動自転車５０の構成を示す平面図。
【図９】 従来技術に係る照光器６０の構成を示す平面図。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０…風力発電装置
２、１１、２１…ダクト
２ａ、１１ａ、３６…通気口
２ｂ、１１ｂ、３７…排気口
２ｃ、１６…前輪支持部
３、１２、３３…プロペラ
４、１３、３４…発電機
５、５２…バッテリ
６…制御部
７…切換スイッチ
１７…サドル部
１７ｂ…サドル支持柱
３１…ケース
３２…ランプ
５０…電動自転車
５１…モータ
６０…照光器
６１…照光器本体
６２、Ｈ…ハンドル
６３…取付部材
６４…被掛止部
６５…スライド掛止部
６６…締付リング
Ｂ…自転車
Ｄ…駆動部
Ｆ…前輪部分
Ｋ…カゴ
Ｌ…照光器
Ｍ…メインフレーム
Ｒ…後輪部分
Ｓ…サドル
Claims (2)
- 二輪車のサドルとハンドルとの間に、水平方向に設けられた１本の筒状のダクトと、このダクトの先端側に二輪車のハンドル及び前輪を支持する前輪支持部の両脇に二股に設けられた通気口と、サドルの後部にサドルを挟むように二股に設けられた排気口とを備え、
前記筒状の１本のダクト内部に、ダクトの軸方向に沿って間隔を保って配置された複数枚のプロペラと、
前記複数枚のプロペラの回転力により電力を発電する発電機と、
前記発電機と電気的に接続され、電力を蓄えるバッテリとを備え、
前記筒状のダクトが前記二輪車の前輪支持部とサドルの支持部とを結ぶフレームを兼用していることを特徴とする二輪車用風力発電装置。 - 二輪車の前輪を回転可能に支持する前輪支持部に設けられた照光器のケース内部に、ランプ、発電用のプロペラ、発電機及びバッテリを一体に収納され、ケースにおけるランプの前方には投光用のガラスがはめ込まれ、ケース内部のプロペラの位置に合わせて通気口が設けられ、ケースの背後の部分には排気口が設けられ、前記プロペラ及び発電機を通過した風がこの排気口からケース外部に排出される照光器を備え、
この照光器ケース内に設けられたバッテリには、ケース内の発電機で発電された電力が貯蔵されると共に、前記筒状のダクトに設けられた発電機からの電力も貯蔵することを特徴とする請求項１に記載の二輪車用風力発電装置。
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