JP3883954B2 - 二輪車用風力発電装置 - Google Patents
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Description
【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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