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公開番号2023042488
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-27
出願番号2021168415
出願日2021-09-14
発明の名称災害対応型人力発電システム
出願人個人
代理人
主分類H02K 7/18 20060101AFI20230317BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】生活にスマートホン等、二次電池を用いた電気機器が欠かせない現代社会に於いて、自然災害による長時間停電が発生する事があり、スマートホンの充電が行えず情報が得られない等の問題が発生するケースが増えている。本発明は長時間停電に対応出来る人力による充電環境を提供すると同時に人間の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する事でカーボンニュートラルの一翼を担う事を目指している。
【解決手段】自然災害時に避難所に非難する住民は一定の姿勢で過ごす事も多く、運動不足になりがちである。本発明ではこの運動不足を補いながら且つ、スマートホン等の充電環境を提供するもので、運動不足解消の為の運動器具であるヘルスバイクに低インピーダンスの発電機を装備し、その発電出力を取り外し移動可能で急速充電が可能な大容量キャパシターに充電し、前記大容量キャパシターを介す事で、短時間運動でスマートホン等に用いられる二次電池の長時間充電を可能にする環境を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石の周囲に巻き線を施した交流発電機の回転軸に小口径の歯車を取り付け、前記歯車と噛合う大口径の歯車の回転軸にハンドルまたはペダルを備え、前記ハンドルまたはペダルを回転させ、前記大口径及び小口径の歯車の比により前記発電機の永久磁石を増速回転させる事で、交流発電出力を得て、前記発電機で得た交流電圧を直流電圧に変換する手段として整流器を備え、前記整流器から得た直流電圧により稼働する、低出力インピーダンスのＤＣ－ＤＣコンバーターを備え、前記低出力インピーダンスのＤＣ－ＤＣコンバーターより得た直流電圧出力に、取り外して移動可能で、且つ、急速充電が可能な充電バッテリーを接続し、急速充電を可能にする事で、前記急送充電された取り外し可能で移動可搬が可能な充電バッテリーの消費時間が前記ハンドルまたはペダルの回転運動時間に対して、５Ｗ、１Ａの消費時で２倍以上の消費時間を得る事が出来る人力発電システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
トレーニングやフィットネス等に使用する一般的にフッネスネスバイクと称するバイク本体部に請求項１に記載する人力発電システムを組み込んだ人力発電システム。
【請求項３】
請求項１、請求項２に記載する人力発電システムであって、ペダル回転軸に大口径プーリーを取り付け、前記プーリーにベルトまたはチェーンにて接合する小口径プーリーにより増速回転する回転軸を持つ発電機を有する請求項１、請求項２に該当する人力発電システム。
【請求項４】
請求項１、請求項２、請求項３に記載する人力発電システムであって、永久磁石の周囲に巻き線を施した交流発電機の巻き線を前記永久磁石の円周上に等角度の間隔で複数の巻き線を施し多相発電機を構成し、各々の巻き線から得る交流発電出力を各々の巻き線に備えた整流器で整流し、整流後の各々の脈流を合成する事で低出力インピーダンスの脈流出力を得て、発電出力の低インピーダンス化を目指した人力発電システム。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４に記載する人力発電システムであって、発電、整流、合成後の脈流発電出力の更なる低インピーダンス化を目指し、大出力電流を得る為に前記脈流発電出力に１または複数個の降圧型ＤＣ－ＤＣコンバーターを設けた人力発電システム。
【請求項６】
請求項５に記載する人力発電システムであって、請求項５に記載する１または複数個の降圧型ＤＣ－ＤＣコンバーターの出力に定電流回路を設け、定電流回路の電流値を可変抵抗等で設定する事でハンドルまたはペダル回転の回転負荷を希望する負荷に制御出来る人力発電システム。
【請求項７】
請求項５，請求項６に記載する人力発電システムあって、バイク本体部から取り外し、可能で急速充電が可能な充電バッテリーの主要素が電気２重層キャパシターで構成されている人力発電システム。
【請求項８】
請求項５，請求項６、請求項７に記載する人力発電システムあって、複数個の定電流回路に対応して、充電バッテリーの主要素である電気２重層キャパシターを複数個に分離、対で対応し、充電後に対で対応した前記電気二重層キャパシターを直並列で接続し直し、分離前の状態に戻し、充電バッテリーとして扱う人力発電システム。
【請求項９】
請求項５，請求項６、請求項７、請求項８に記載する人力発電システムであって、バイク本体部から取り外し可能な充電バッテリーの出力にＤＣ－ＤＣコンバーターを備え、前記ＤＣ－ＤＣコンバーターの出力に任意の定電圧、定電流源を設け、ＵＳＢ等のコネクターにて二次電池の充電環境、及びをＵＳＢ電源機器の電源環境を提供する事を目的とした人力発電システム。
【請求項１０】
請求項５，請求項６、請求項７、請求項８、請求項９に記載する人力発電システムであって、バイク本体部から取り外し可能な充電バッテリーの出力にＤＣ－ＡＣコンバーターを備え、前記ＤＣ－ＡＣコンバーターの出力に任意の低電力交流電圧源のＡＣアウトレットを設け、１～５０Ｗ程度の小電力ＡＣアダプターで使用出来る機器に電源環境を提供する事を目的とした人力発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は人力発電のシステムであって、低出力インピーダンスの発電機の出力端に取り外し可能な電気二重層キャパシター（スパーキャパシターとも言う）等の低インピーダンスキャパシターを充電バッテリーとして接続、前記電気二重層キャパシターに、人力に依る発電エネルギーを蓄電し、人力運動の発電時間（充電時間）よりも２倍以上の、例えばスマートホンの充電５Ｖ１Ａの必要電力消費時間（放電時間）を確保する事で、継続的に運動を行う事なく、必要電力を確保する事の出来る人力発電システムに関するもので、自然災害時の停電対応、ＣＯ２排出環境への配慮、キャンプ等の電力供給の無い環境への電力確保など脱炭層社会に向けたグリーンなエネルギーに関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、健康維持を目的とした、運動筋力の維持増進の為、フィットネスクラブ等が普及しており、その運動器具として、フットネスバイク、エアロバイクが欠かせない時代になって来ている。一方で、温暖化の対策としてのＣＯ２削減が深刻な問題となり、電気を発電する火力発電所等が排出するＣＯ２の削減が望まれる脱炭素社会を目指す時代になっており、風力、太陽光、地熱等ＣＯ２を排出しないエネルギーの利用が提唱されている。
【０００３】
その様な環境の中、筋力増進の為の人力運動エネルギーを電力エネルギーに変換する事ができないか、との考え方から、エアロバイクに発電機を組み込み、特開２０１０－０５７３４７、特開２０１６－２１４８１６、特開２０１２－０５３８５２、特開２００９－２６４３５６では人間の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する提案が成されている。
【０００４】
特開２０１０－０５７３４７では健康対策の為に普及しているエアロバイクに発電機を組み合わせる事で人力に依る発電した電気をバッテリーに充電し、必要な時に蓄電されたバッテリーを運び照明等その他必要とされる電力を供給する事を可能とし、人力の運動エネルギーを電気エネルギーに変換利用する事でＣＯ２の排出しない発電機の提案が成されている。
【０００５】
また、特開２０１６－２１４８１６ではエアロバイクと発電機を組み合わせ、発電機の負荷として音楽プレーヤー等の電気機器を利用する事でエアロバイクのトレーニングの負荷を得る事が提案されている。
【０００６】
また、特開２０１２－０５３８５２ではスポーツジム等でエアロバイクに発電機を装着、単に消費されていた運動エネルギーを起電力として、これを電力会社に売電する事で、運動エネルギー提供者にポイントとして還元するという提案が成されている。
【０００７】
また、特開２００９－２６４３５６では通常の自転車に発電機を装着し、その発電機の出力にバッテリーを接続、充電し、人力の運動エネルギーをバッテリーにより持ち運べる様にする利便性に関する提案が成されている。
【０００８】
しかし、特開２０１６－２１４８１６と特開２０１２－０５３８５２は場所を限定しての使用環境であり、２０１０－０５７３４７と特開２００９－２６４３５６ではバッテリーで電気エネルギーの可搬を可能としているが、バッテリー充電時間は化学反応を伴うことから電流と電圧に制限が加わり、例えばスマートホンであれば実用的には３０分～１時間程度の充電時間が必要で矢張り、運動時間もそれに対応し、継続的に行う必要があり、更に何れの提案も極めて概念的であり、実際の実行性に乏しく、実現性にも乏しい、と言う欠点がある。
【０００９】
また、特開２０１８－１５１５８５、特開２０１９－２１２８５１には本発明者が発案提案している低出力インピーダンスの発電機として最適と思えるソレノイドアクチュエータの存在がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１０－０５７３４７
特開２０１６－２１４８１６
特開２０１２－０５３８５２
特開２００９－２６４３５６
特開２０１９－２１２８５１
特開２０１８－１５１５８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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