発電機能を有する履物の中敷
【課題】人が歩行するときの運動エネルギーの一部を電力に変換して蓄電する履物の中敷に関する技術を提供する。
【解決手段】中敷３２の平面形状である。３７は作動液収容部であって柔軟性を有する略袋状をなしており、作動液収容部３７はその内側に後述する作動液４１または気体、例えば窒素を充填し密封している。そして作動液収容部３７は当該中敷３２の上方部３６のほぼ全域を被覆している。該作動液収容部３７は中敷３６の前方部３３に配設した前方作動液収容部３７ａと、中敷３６の後方部３４に配設した後方作動液収容部３７ｂとで形成されており、前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂはそれぞれ略袋状をなしている。そして略袋状の前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂは中敷３２の土踏まず近傍すなわち中間部３５に位置する作動液流過部３７ｃによって連通し、略袋状の前方作動液収容部３７ａ、後方作動液収容部３７ｂ及び作動液流過部３７ｃは一体化されている。
【解決手段】中敷３２の平面形状である。３７は作動液収容部であって柔軟性を有する略袋状をなしており、作動液収容部３７はその内側に後述する作動液４１または気体、例えば窒素を充填し密封している。そして作動液収容部３７は当該中敷３２の上方部３６のほぼ全域を被覆している。該作動液収容部３７は中敷３６の前方部３３に配設した前方作動液収容部３７ａと、中敷３６の後方部３４に配設した後方作動液収容部３７ｂとで形成されており、前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂはそれぞれ略袋状をなしている。そして略袋状の前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂは中敷３２の土踏まず近傍すなわち中間部３５に位置する作動液流過部３７ｃによって連通し、略袋状の前方作動液収容部３７ａ、後方作動液収容部３７ｂ及び作動液流過部３７ｃは一体化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が歩行するときの運動エネルギーの一部を電力に変換して蓄電する履物の中敷に関する。
【背景技術】
【０００２】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
この種、従来の技術に於ける一例としては、図６に示す特開２０００−２３６９０４号公開特許公報に開示された技術がある。これについて説明すれば、（ａ）は（ｂ）に示す発電機能付き靴の縦断面図であって、（ｂ）の矢視Ｅ−Ｅ線方向の断面図、（ｂ）は図６（ａ）の矢視Ｄ−Ｄ線方向の断面図である。
【０００４】
図６において、靴１の靴底２には、空気ポンプ３、タービン４、発電機５、整流・電圧調整器６及びバッテリ７が内装されている。空気ポンプ３は、靴底２の後部上面に形成された第１凹部８に収納するので、その内部をポンプ室１１とするゴム等の弾性袋１０を備えている。この弾性袋１０の上部はポンプダイヤフラム１０ａであって使用者の足２８の踵に対向すべく位置に配置され、このポンプダイヤフラム１０ａを上方へ付勢するコイル状の戻しばね１２がポンプ室１１に縮設される。
【０００５】
ポンプ室１１の一方側に連通する吸入ポート１３は、靴１の後面に開口するように設けられ、その開口部には防水・防塵用フィルタ１５が取付けられる。また吸入ポート１３には、ポンプ室１１側への一方向のみ空気の流れを許容する吸入弁１４が介裝される。
【０００６】
また、ポンプ室１１の他方側に連通する吐出ポート１６は、タービン４の入口ポート１８に連通するように設けられ、この吐出ポート１６には、タービン４側への一方向のみ空気の流れを許容する吐出弁１７が介裝される。
【０００７】
靴底２の中央部上面に形成された第２凹部９にはケーシング２０が嵌め込まれ、このケーシング２０内にタービン４を備えている。即ちタービン４は、ケーシング２０に形成された円筒状のタービン室２１と、このタービン室２１の上下両壁に出力軸（図示せず）を回動自在に支持させるタービン羽根車２２とからなるもので、タービン室２１の一方側に連なる入口ポート１８はケーシング２０の側壁に穿設され、タービン室２１の他方側に連なる出口ポート（図示せず）は発電室２７に開口するように設けられる。
【０００８】
発電室２７は、ケーシング２０の上面を開放可能に閉じる蓋板２４に穿設された出口孔（図示せず）を介して靴底２上面に開放され、その出口孔には、防水・防塵用フィルタ（図示せず）が取付けられる。したがって、タービン４の出口ポートは、発電室２７を介して蓋板２４の出口孔に連通することになる。
【０００９】
ケーシング２０には、また、タービン室２１に隣接して発電室２７が設けられており、この発電室２７に発電機５と、前記出力軸の回転をこの発電機５のロータに伝達する伝動ギヤ装置２９と、発電機５の出力交流を整流し且つ電圧調整する整流・電圧調整器６とが設置される。
【００１０】
ケーシング２０には、さらに、タービン室２１及び発電室２７に隣接してバッテリ室３０が設けられている。このバッテリ室３０の両端壁には、前記整流・電圧調整器６の出力端子に連なる一対の充電端子３１ａ、３１ｂが付設されており、これら充電端子３１ａ、３１ｂと接続されるようにバッテリ７がバッテリ室３０に着脱可能に装着される。バッテリ室３０の上面も前記蓋板２４によって開放可能に閉じられる。
【００１１】
従来の技術の第２の例としては、図７に示す実開平６−２１３６３号公開実用新案公報に開示された技術がある。これについて説明すれば、靴底１９の周縁の箇所に出力コンセント２３を設けて、靴底１９内部に備えた空気流通空間２５に、出力コンセント２３と連結した電気回路を内装し、靴底１９のかかと底面の位置に押圧発電手段２６を装着して、歩行時における踏み圧により押圧発電手段２６が電気エネルギーを生じ、且つ生じた電気エネルギーを、出力コンセント２３に押し込んだプラグを通して携帯用電気具に供給できる。
【特許文献１】特開２０００−２３６９０４号公開特許公報
【特許文献２】実開平６−２１３６３号公開実用新案公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の技術は、叙上の構成であるので次の課題が存在した。
すなわち、図６に示す従来技術の第１の例に於いては、ポンプ室１１の一方側に連通する吸入ポート１３は、靴１の後面に開口するように設けられ、その開口部には防水・防塵用フィルタ１５が取付けられる。そこで人の歩行動作に従って、外気が該吸入ポート１３から防水・防塵用フィルタ１５を通過して間欠的にポンプ室１１に流入するが、防水・防塵用フィルタ１５によって塵埃や水を確実に捕捉・除去しようとすると、防水・防塵用フィルタ１５に於ける空気の通過抵抗が増大してポンプ室１１へ外気の流入がさまたげられるので、空気ポンプ３の円滑な動作を行うことができないという問題点があった。
また、空気ポンプ３の円滑な動作を行わせるために防水・防塵用フィルタ１５に於ける空気の通過抵抗を低減させると、塵埃や水を確実に捕捉・除去できずに靴底２の内部に塵埃や水が侵入するという問題点があった。
また、図７に示す従来技術の第２の例に於いては、靴底３２の周縁の箇所に出力コンセント３３を設けているので、出力コンセント３３が泥水等の水に浸かり動作不良を発生するという問題点があった。
さらに、従来技術の第１の例及び第２の例に於いて、靴の本体が発電機能を有しているので、歩行時に常に発電機能を得るためには、所持する全ての靴に発電機能を付加する必要があるという問題点があった。
本発明が解決しようとする課題は、上記背景技術に存在する問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る発電機能を有する履物の中敷は叙上の問題点を解決すべく発明したものであって、次の構成、手段から成立する。
【００１４】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、前方部と後方部と中間部で構成する履物の中敷に於いて、前方部、後方部及び中間部の上面に一体的に形成した袋状作動液収容部と、該袋状作動液収容部内に作動液を充填しかつ前記中間部に羽根車と該羽根車に接続した発電機とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、履物に敷設する中敷に於いて、ピエゾフィルムによる発電シートと、作動液収容部に収容した作動液の流過エネルギーによって回転する羽根車に接続した発電機と、該発電シート及び該発電機からの電力を充電する充電電池と、該充電電池に充電した電力を取出すための外部接続部と、発電電力を制御しかつ前記外部接続部から発電電力を送出する制御回路を備えた履物の中敷と、前記外部接続部に接続する接続装置と、該接続装置に接続した接続ケーブルと、前記接続装置から流入する前記発電電力を充電する充電電池と、該充電電池の充電動作を制御する制御回路部を備えた電力取出し装置とを備えたことを特徴する。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発電機能を有する履物の中敷に於いて、前記電力取出し装置の充電電池は汎用充電電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る発電機能を有する履物の中敷は、叙上の構成を有するので次の効果がある。
【００１８】
すなわち、請求項１ないし３記載の発明によれば、履物の中敷に発電機能を持たせたので、所有する複数の靴に対しても全ての靴に発電機能をもたせる必要がなく、使用する靴にのみ当該発電機能を有する履物の中敷を敷設して発電することができるので、経済的であると共に、発電の効率を高めることができるという効果がある。また、中敷に発電機能を付加したで、靴の外部と連通する孔が不必要であり水や泥などで発電機能が損なわれることなく、耐久性に優れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は当該発電機能を有する履物に於ける中敷の平面図、（ｂ）は（ａ）に於いて矢視Ａ−Ａ線方向から見た断面図である。
【図２】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、電力取出し装置を示す平面図である。
【図３】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の後方部の要部拡大図、（ｂ）は中敷の外部接続部に接続装置を接続した要部拡大縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｃ方向から見た外部接続部に接続装置を接続した要部拡大縦断面図である。
【図４】人が歩行するときの本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の動作を示す図であって、（ａ）は人の足が中敷の前方部と後方部の両方に均等に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｂ）は人の足が中敷の後方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｃ）は人の足が中敷の前方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図である。
【図５】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、当該発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷を靴に装着し、電力取出し装置を前記中敷に接続した縦断面図である。
【図６】従来の技術に於ける第１の例を示す図面であって、（ａ）は（ｂ）に示す発電機能付き靴の縦断面図であって、（ｂ）の矢視Ｅ−Ｅ線方向の断面図、（ｂ）は図６（ａ）の矢視Ｄ−Ｄ線方向の断面図である。
【図７】従来の技術に於ける第２の例を示す図面であって、ダイナモシューズの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は当該発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の平面図、（ｂ）は（ａ）に於いて矢視Ａ−Ａ線方向から見た断面図である。
【００２１】
３２は発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷であって中敷３２の平面形状は概ね従来の履物の中敷と同様である。３７は作動液収容部であって柔軟性を有する略袋状をなしており、作動液収容部３７はその内側に後述する作動液４１または気体、例えば窒素を充填し密封している。そして作動液収容部３７は当該中敷３２の上方部３６のほぼ全域を被覆している。該作動液収容部３７は中敷３６の前方部３３に配設した前方作動液収容部３７ａと、中敷３６の後方部３４に配設した後方作動液収容部３７ｂとで形成されており、前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂはそれぞれ略袋状をなしている。そして略袋状の前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂは中敷３２の土踏まず近傍すなわち中間部３５に位置する作動液流過部３７ｃによって連通し、略袋状の前方作動液収容部３７ａ、後方作動液収容部３７ｂ及び作動液流過部３７ｃは一体化されている。
【００２２】
ここで該作動液収容部３７は例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）材料やポリエステル材料、ナイロン材料等で形成され、また、柔軟性や弾力性に富み、軽量かつ無公害の素材でありポリエチレンの如き塩素を包含せず焼却してもダイオキシンが発生せず環境上好ましい材料で略袋状に形成する。
【００２３】
また後述する発電ユニット３８を作動液流過部３７ｃの近傍に固定するために作動液流過部３７ｃを図１（ａ）、（ｂ）に示すような形状に形成し、作動液流過部３７ｃの上面に発電ユニット３８を固定するとともに、後述する羽根車３９の一部が作動液流過部３７ｃの内面すなわち前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂの連通部であって作動液４１の流れによって羽根車３９が回転するように配置されている。そして、発電ユニット３８の出力端子（図示せず）は後述する制御回路部４２の入力端子群（図示せず）に接続している。
【００２４】
３７ｄ及び３７ｅはそれぞれ前方発電シート及び後方発電シートである。前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅはそれぞれ前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂの上面の略全面に於いて硬化後も柔軟性を有する接着剤で貼着されている。前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅは図示しないが薄膜の３層構造を有しており、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムと、該ピエゾフィルムの両面すなわち上・下面に密着させた電極としての導電被膜で形成する。ピエゾフィルムの厚さは例えば０．０３（ｍｍ）から０．１（ｍｍ）程度であり、前方発電シート３７ｃ及び後方発電シート３７ｄのように耐久性を要する場合は０．１（ｍｍ）程度の厚さが好適である。
【００２５】
また、前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅはそれぞれ１対の出力端子（図示せず）を有している。これらの前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅのそれぞれ１対の出力端子はリード線またはフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）で作成し、後述する制御回路部４２の入力端子群（図示せず）に接続している。
【００２６】
３８は発電ユニットであって、羽根車３９と発電機４０とで構成する。羽根車３９は図１（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒状のコア部３９ａの円筒面に複数個の長方形状のブレード３９ｂを放射状に突設してなる。具体的には羽根車３９はナイロン樹脂やポリアセタール樹脂等のエンジニアリングプラスティックによる一体成形品、アルミニウムの押出し品または引抜き品、アルミニウムやマグネシウムなどのダイキャスト成形品によって作成する。また、羽根車３９の回転軸方向の長さＬ２は図１（ａ）に示すとおり、前記作動液流過部３７ｃのＬ１で示す幅寸法と同等か若干長め、即ちＬ２≧Ｌ１の関係を満足するようにに設定する。
【００２７】
発電機４０は、一般的な超小型モータと同様な形状を有しており、外筐４０ａと回転軸（図示せず）からなる。そして発電機４０の回転軸は、前記羽根車のコア部３９ａの中心に於いて羽根車３９を固定している。また、発電機４０の外筐４０ａは前記作動液流過部３７ｃに形成した空間に嵌合・固定されている。
発電機４０は１対の出力端子（図示せず）を有しており、該出力端子はリード線またはフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）で作成し、後述する制御回路部４２の入力端子群（図示せず）に接続している。
【００２８】
４１は作動液であって、前述のとおり作動液収容部３７の内側に密閉・保持されている。作動液４１は、具体的にはシリコーン油及び絶縁油等であり、電気絶縁性を有し流動性に富みかつ温度変化によって粘度変化のない不活性の液体が好ましい。
【００２９】
４２は制御回路部であって、制御回路部４２は発電シート電力制御部４２ａと、発電機電力制御部４２ｂと、充電電力制御部４２ｃと、外部電力取出し制御部４２ｄとで構成する。発電シート電力制御部４２ａは、前方発電シート３７ａ及び後方発電シート３７ｂから得られる微小かつ間欠的で常に極性の変化する電力を後述する充電電池４４に充電可能な電力に変換する。発電機電力制御部４２ｂは発電機４０から得られる微小かつ間欠的で常に極性の変化する電力を後述する充電電池４４に充電可能な電力に変換する。充電電力制御部４２ｃは充電電池４４に於いて充電時の電流・電圧の制御及び放電時の電流・電圧の制御を行う。外部電力取出し制御部４２ｄは、中敷３２が後述する電力取出し装置４６に接続したときの制御を行う。該制御回路部４２はフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）で構成して柔軟性を有する。
【００３０】
４３は制御用電池であって、制御用電池４３はシート形状を有する充電電池で構成し、上記の前方発電シート３７ａ、後方発電シート３７ｂ及び発電機４０が発電する電力の一部を充電すると共に、制御回路部４２に電力を供給する。
尚、制御用電池４３はシート形状を有する物に限定せず、一般的なガム形状の充電電池でもよい。
【００３１】
４４はシート形状で柔軟性を有する充電電池であって、前記の前方発電シート３７ａ、後方発電シート３７ｂ及び発電機４０が発電する電力の大半を充電すると共に貯留した電力を後述する外部接続部４５を経由して、後述する電力取出し装置４６の充電電池に供給する。
【００３２】
４５は外部接続部であって、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、外部接続部４５は中敷３２の後方部３４の後端部に位置しており、複数の上面が平坦な接点部４５ａ、４５ａと少なくとも２個以上の直方体の形状を有する強磁性体部４５ｂ、４５ｂとで構成する。前記複数の接点部４５ａ、４５ａは制御回路部４２と接続している。
【００３３】
作動液収容部３７と、制御回路部４２と、制御用電池４３と、充電電池４４と外部接続部４５の接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂは、柔軟性を有する樹脂モールド材４７、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）材料やポリエステル材料、ナイロン材料等によって、図１（ａ）、（ｂ）に示すように一体化され靴の中敷の形状を形成する。そして、接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂは図１（ｂ）に示すようにＢ面において面一に一体的にモールド成形する。
【００３４】
４８は板状の形状を有する接点部カバーであって、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）材料やポリエステル材料、ナイロン材料等によって形成する。接点部カバー４８はその一端が図１（ｂ）に示すように、モールド材４７に接着若しくは超音波融着等で固定されている。使用者が中敷３２を靴の内部に収容して歩行に供するとき、接点部カバー４８は接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂを被覆・保護している。そして歩行した後に、中敷３２の充電が完了して中敷３２から電力を取出すとき、該接点部カバー４８の後端部を指で引き起こして持ち上げて、接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂを露出して後述する接続装置４６ｂを接続する。
【００３５】
次に電力取出し装置について、図２に基づき詳細に説明する。図２は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、電力取出し装置の平面図である。
４６は電力取出し装置であって、電力取出し装置４６は制御回路部４６ａと、接続装置４６ｂと、接続ケーブル４６ｃとで構成する。
制御回路部４６ａは電力取出し装置４６の全体の制御を行うもので、電力変換部４６ａ１（図示せず）と、汎用充電電池４６ａ２と、充電制御部４６ａ３（図示せず）と、電源４６ａ４（図示せず）とで構成する。
【００３６】
電力変換部４６ａ１は中敷３２から送られてきた電力を後述の汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２用の電力に変換する。汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２は電力取出し装置４６に配設した電池ボックス（図示せず）に取付・取外しが可能な単数個または複数個の充電電池であって、例えば、単三充電池である。汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２は充電が完了した後に電力取出し装置４６から取出して、携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等の電源として利用することができる。充電制御部４６ａ３は前記汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２を充電するとき、充電電流、充電電圧、温度等を管理して充電動作を制御する。電源４６ａ４は電力変換部４６ａ１及び充電制御部４６ａ３を駆動するための電源である。
【００３７】
次に接続装置４６ｂについて図３（ａ）ないし（ｃ）に基づき詳細に説明する。
図３は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷３２の後方部３４の要部拡大図、（ｂ）は中敷３２の外部接続部４５に接続装置４６ｂを接続した要部拡大縦断面図（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｃ方向から見た図であって、外部接続部４５に接続装置４６ｂを接続した要部拡大縦断面図である。
【００３８】
接続装置４６ｂはケース４６ｂ１と、磁石４６ｂ２と、コンタクトピン４６ｂ３と圧縮コイルばね４６ｂ４と、接点４６ｂ５と、接続ケーブル４６ｃで構成される。ケース４６ｂ１は電気絶縁性を有する材料により直方体に形成する。ケース４６ｂ１の内部の左右両側に、図３（ｃ）に示すように直方体の形状を有する２個の磁石４６ｂ２、４６ｂ２が配設されている。該磁石４６ｂ２、４６ｂ２の下端面はケース４６ｂ１の下端面と面一である。該磁石４６ｂ２、４６ｂ２は図３（ｃ）に示すＢ面上に於いてモールド材４７にモールドされた上述した強磁性体部４５ｂ、４５ｂの上面に対向し、かつ該磁石４６ｂ２、４６ｂ２を内包したケース４６ｂ１は前記強磁性体部４５ｂ、４５ｂの上面に磁力によって吸着している。該磁石４６ｂ２、４６ｂ２はネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等の強力な磁石が望ましい。
【００３９】
ケース４６ｂ１の内側はコンタクトピン収容部４６ｂ６、４６ｂ６を擁し、かつ該コンタクトピン収容部４６ｂ６、４６ｂ６は図３（ｃ）に示すように複数の壁４６ｂ７、４６ｂ７で仕切られている。各々のコンタクトピン収容部４６ｂ６、４６ｂ６に於いてコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３と、圧縮コイルばね４６ｂ、４４６ｂ４と、接点４６ｂ５、４６ｂ５が図３（ｂ）、（ｃ）に示すように配設されている。
【００４０】
コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は例えば銅合金等の良導体で一体化されている。そして図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３の上端に於いてケーブル４６ｃの各素線に接続している。コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は圧縮コイルばね４６ｂ４、４６ｂ４によって下方に付勢・押圧されており、接点４６ｂ５、４６ｂ５の下面が中敷３２の接点部４５ａ、４５ａに密着する。このとき、強磁性体部４５ｂ、４５ｂに吸着した磁石４６ｂ２、４６ｂ２の吸着力が圧縮コイルばね４６ｂ４、４６ｂ４の押圧力に勝るので、接続装置４６ｂが中敷３２から離脱することはない。また、磁力によって接続装置４６ｂと中敷３２を接続しているので、手によって接続装置４６ｂを中敷３２から容易に分離、離脱させることができる
【００４１】
中敷３２から接続装置４６ｂを分離したとき、圧縮コイルばね４６ｂ４、４６ｂ４によって下方に付勢・押圧されているコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は、ケース４６ｂ１に配設した図示しない係止部によって係止される。このとき接点４６ｂ５、４６ｂ５は接点４６ｂ５、４６ｂ５の下端面がケース４６ｂ１の下端面から例えば１（ｍｍ）突出した位置で係止され、コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５がケース４６ｂ１から脱落することはない。
４６ｃは接続ケーブルであって、一端が図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにケース４６ｂ１にモールドされ固定されて、コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３に接続しており、他端が制御回路部４６ａに接続している。
【００４２】
次に図４及び図５に基づき本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の実施の形態についてその動作等を説明する。
図４は、人が歩行するときの本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の動作を示す図であって、（ａ）は人の足が中敷の前方部と後方部の両方に均等に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｂ）は人の足が中敷の後方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｃ）は人の足が中敷の前方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図である。
図５は、本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷を靴に装着し、該中敷に電力取出し装置を接続した図であって、中敷を装着した靴は垂直断面図である。
【００４３】
先ず、図５に示すように本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の中敷３２を靴の内側の底面に敷設して該靴を履く。このとき図５に示す接続装置４６ｂは取り付けない。
図４（ａ）に於いて人は立位を保持していて静止している。このとき足裏に印加される荷重は、人の足に於ける中足骨（図示せず）と基接骨（図示せず）とで構成される関節部に相当する位置に於ける足裏部すなわちの前方足裏部４９及び、人の足に於ける踵の足裏部即ち後方足裏部５０にそれぞれ均等にＷ／２（ｋｇ）の荷重が均等に印加されている。このとき中敷３２の上方部３６は変形していないので、作動液４１の移動・流過はなく羽根車３９が回転することはない。従って発電機４０が発電機電力を発生しない。また、前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅに於いても変形が生じていないので、発電シート電力が発電機電力を発生しない。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように人が足を前方に踏み出して踵から地面に着地すると、後方足裏部５０に荷重Ｗ（ｋｇ）が印加される。そして後方作動液収容部３７ｂは後方足裏部５０によって押圧され圧縮変形する。そこで後方作動液収容部３７ｂに貯留した作動液４１は図４（ｂ）に示すように、作動液流過部３７ｃが矢印 に示す方向に勢いよく流過して前方作動液収容部３７ａに移動する。すると図４（ｂ）に示すように、羽根車３９が流過する作動液４１によってＲ１方向に回転して発電機４０が発電機電力を発電する。また、同時に圧縮変形した後方作動液収容部３７ｂに貼着した後方発電シート３７ｅはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。さらに、前方作動液収容部３７ａに移動した作動液４１によって、前方作動液収容部３７ａが膨張変形するので、前方作動液収容部３７ａに貼着した前方発電シート３７ｄがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。
【００４５】
上記した発電機４０から得た発電機電力及び前方発電シート３７ｄと後方発電シート３７ｅから得た発電シート電力はそれぞれ制御回路部４２を経て、充電電池４４に充電する。
【００４６】
次に、図４（ｃ）に示すように人が足を後方に蹴り出すと、前方足裏部４９に荷重Ｗ（ｋｇ）が印加される。そして前方作動液収容部３７ａは前方足裏部４９によって押圧され圧縮変形する。そこで前方作動液収容部３７ａに貯留した作動液４１は図４（ｃ）に示すように、矢印 に示す方向に作動液流過部３７ｃを勢いよく流過して後方作動液収容部３７ｂに移動する。すると図４（ｃ）に示すように、羽根車３９が流過する作動液４１によってＲ２方向に回転して発電機４０が発電機電力を発電する。また、同時に圧縮変形した前方作動液収容部３７ａに貼着した前方発電シート３７ｄはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。さらに、後方作動液収容部３７ｂに移動した作動液４１によって、後方作動液収容部３７ｂが膨張変形するので、後方作動液収容部３７ｂに貼着した後方発電シート３７ｅがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。
【００４７】
上記した発電機４０から得た発電機電力及び前方発電シート３７ｄと後方発電シート３７ｅから得た発電シート電力はそれぞれ制御回路部４２を経て、充電電池４４に充電する。上述したとおり、本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の中敷３２は、歩行に伴って作動液４１が作動液収容部３７を移動・流過することにより得た発電機電力及び発電シート電力を連続的に充電することができる。
【００４８】
次に、歩行後に本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の中敷が充電した後の取り扱いについて、図５に基づき詳細に説明する。
中敷３２の後方部３４の後端に位置する接点部カバー４８を図５に示すように開けて接続装置４６ｂを外部接続部４５に接続する。このとき図３（ｂ）、（ｃ）に示すように接続装置４６ｂの２個の磁石４６ｂ２、４６ｂ２がその磁力によって外部接続部４５の２個の強磁性体部４５ｂ、４５ｂにおのおの吸着する。これにより接続装置４６ｂ及び外部接続部４５の相互位置が確定する。接続装置４６ｂが外部接続部４５に固定されると、接続装置４６ｂに設置されて接続装置４６ｂの下端面から例えば１（ｍｍ）突出した位置で係止されているコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は外部接続部４５に配設されている接点部４５ａ、４５ａに押圧し、中敷３２と電力取出し装置４６は電気的に接続する。
【００４９】
中敷３２が電力取出し装置４６に電気的に接続すると、中敷３２の充電電池４４に貯留された電力が、制御回路部４６ａの電力変換部４６ａ１及び充電制御部４６ａ３の動作により汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２用の電力に変換され、汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２に充電される。充電が完了した汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２は電力取出し装置４６から取出して、携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等の電源として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は外出時に於いて装用した靴に敷設した中敷で充電した電力を、外出先で電力取出し装置に取り付けた汎用充電電池に充電することで、携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等の電源として利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
３２ 中敷
３３ 前方部
３４ 後方部
３５ 中間部
３６ 上方部
３７ 作動液収容部
３７ａ 前方作動液収容部
３７ｂ 後方作動液収容部
３７ｃ 作動液流過部
３７ｄ 前方発電シート
３７ｅ 後方発電シート
３８ 発電ユニット
３９ 羽根車
３９ａ コア部
３９ｂ ブレード
４０ 発電機
４０ａ 外筐
４１ 作動液
４２ 制御回路部
４２ａ 発電シート電力制御部
４２ｂ 発電機電力制御部
４２ｃ 充電電力制御部
４２ｄ 外部電力取出し制御部
４３ 制御用電池
４４ 充電電池
４５ 外部接続部
４５ａ 接点部
４５ｂ 強磁性体部
４６ 電力取出し装置
４６ａ 制御回路部
４６ａ１ 電力変換部
４６ａ２ 汎用充電電池
４６ａ３ 充電制御部
４６ａ４ 電源
４６ｂ 接続装置
４６ｂ１ ケース
４６ｂ２ 磁石
４６ｂ３ コンタクトピン
４６ｃ４ 圧縮コイルばね
４６ｂ５ 接点
４６ｂ６ コンタクトピン収容部
４６ｂ７ 壁
４６ｃ 接続ケーブル
４７ 樹脂モールド材
４８ 接点部カバー
４９ 前方足裏部
５０ 後方足裏部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が歩行するときの運動エネルギーの一部を電力に変換して蓄電する履物の中敷に関する。
【背景技術】
【０００２】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
この種、従来の技術に於ける一例としては、図６に示す特開２０００−２３６９０４号公開特許公報に開示された技術がある。これについて説明すれば、（ａ）は（ｂ）に示す発電機能付き靴の縦断面図であって、（ｂ）の矢視Ｅ−Ｅ線方向の断面図、（ｂ）は図６（ａ）の矢視Ｄ−Ｄ線方向の断面図である。
【０００４】
図６において、靴１の靴底２には、空気ポンプ３、タービン４、発電機５、整流・電圧調整器６及びバッテリ７が内装されている。空気ポンプ３は、靴底２の後部上面に形成された第１凹部８に収納するので、その内部をポンプ室１１とするゴム等の弾性袋１０を備えている。この弾性袋１０の上部はポンプダイヤフラム１０ａであって使用者の足２８の踵に対向すべく位置に配置され、このポンプダイヤフラム１０ａを上方へ付勢するコイル状の戻しばね１２がポンプ室１１に縮設される。
【０００５】
ポンプ室１１の一方側に連通する吸入ポート１３は、靴１の後面に開口するように設けられ、その開口部には防水・防塵用フィルタ１５が取付けられる。また吸入ポート１３には、ポンプ室１１側への一方向のみ空気の流れを許容する吸入弁１４が介裝される。
【０００６】
また、ポンプ室１１の他方側に連通する吐出ポート１６は、タービン４の入口ポート１８に連通するように設けられ、この吐出ポート１６には、タービン４側への一方向のみ空気の流れを許容する吐出弁１７が介裝される。
【０００７】
靴底２の中央部上面に形成された第２凹部９にはケーシング２０が嵌め込まれ、このケーシング２０内にタービン４を備えている。即ちタービン４は、ケーシング２０に形成された円筒状のタービン室２１と、このタービン室２１の上下両壁に出力軸（図示せず）を回動自在に支持させるタービン羽根車２２とからなるもので、タービン室２１の一方側に連なる入口ポート１８はケーシング２０の側壁に穿設され、タービン室２１の他方側に連なる出口ポート（図示せず）は発電室２７に開口するように設けられる。
【０００８】
発電室２７は、ケーシング２０の上面を開放可能に閉じる蓋板２４に穿設された出口孔（図示せず）を介して靴底２上面に開放され、その出口孔には、防水・防塵用フィルタ（図示せず）が取付けられる。したがって、タービン４の出口ポートは、発電室２７を介して蓋板２４の出口孔に連通することになる。
【０００９】
ケーシング２０には、また、タービン室２１に隣接して発電室２７が設けられており、この発電室２７に発電機５と、前記出力軸の回転をこの発電機５のロータに伝達する伝動ギヤ装置２９と、発電機５の出力交流を整流し且つ電圧調整する整流・電圧調整器６とが設置される。
【００１０】
ケーシング２０には、さらに、タービン室２１及び発電室２７に隣接してバッテリ室３０が設けられている。このバッテリ室３０の両端壁には、前記整流・電圧調整器６の出力端子に連なる一対の充電端子３１ａ、３１ｂが付設されており、これら充電端子３１ａ、３１ｂと接続されるようにバッテリ７がバッテリ室３０に着脱可能に装着される。バッテリ室３０の上面も前記蓋板２４によって開放可能に閉じられる。
【００１１】
従来の技術の第２の例としては、図７に示す実開平６−２１３６３号公開実用新案公報に開示された技術がある。これについて説明すれば、靴底１９の周縁の箇所に出力コンセント２３を設けて、靴底１９内部に備えた空気流通空間２５に、出力コンセント２３と連結した電気回路を内装し、靴底１９のかかと底面の位置に押圧発電手段２６を装着して、歩行時における踏み圧により押圧発電手段２６が電気エネルギーを生じ、且つ生じた電気エネルギーを、出力コンセント２３に押し込んだプラグを通して携帯用電気具に供給できる。
【特許文献１】特開２０００−２３６９０４号公開特許公報
【特許文献２】実開平６−２１３６３号公開実用新案公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の技術は、叙上の構成であるので次の課題が存在した。
すなわち、図６に示す従来技術の第１の例に於いては、ポンプ室１１の一方側に連通する吸入ポート１３は、靴１の後面に開口するように設けられ、その開口部には防水・防塵用フィルタ１５が取付けられる。そこで人の歩行動作に従って、外気が該吸入ポート１３から防水・防塵用フィルタ１５を通過して間欠的にポンプ室１１に流入するが、防水・防塵用フィルタ１５によって塵埃や水を確実に捕捉・除去しようとすると、防水・防塵用フィルタ１５に於ける空気の通過抵抗が増大してポンプ室１１へ外気の流入がさまたげられるので、空気ポンプ３の円滑な動作を行うことができないという問題点があった。
また、空気ポンプ３の円滑な動作を行わせるために防水・防塵用フィルタ１５に於ける空気の通過抵抗を低減させると、塵埃や水を確実に捕捉・除去できずに靴底２の内部に塵埃や水が侵入するという問題点があった。
また、図７に示す従来技術の第２の例に於いては、靴底３２の周縁の箇所に出力コンセント３３を設けているので、出力コンセント３３が泥水等の水に浸かり動作不良を発生するという問題点があった。
さらに、従来技術の第１の例及び第２の例に於いて、靴の本体が発電機能を有しているので、歩行時に常に発電機能を得るためには、所持する全ての靴に発電機能を付加する必要があるという問題点があった。
本発明が解決しようとする課題は、上記背景技術に存在する問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る発電機能を有する履物の中敷は叙上の問題点を解決すべく発明したものであって、次の構成、手段から成立する。
【００１４】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、前方部と後方部と中間部で構成する履物の中敷に於いて、前方部、後方部及び中間部の上面に一体的に形成した袋状作動液収容部と、該袋状作動液収容部内に作動液を充填しかつ前記中間部に羽根車と該羽根車に接続した発電機とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、履物に敷設する中敷に於いて、ピエゾフィルムによる発電シートと、作動液収容部に収容した作動液の流過エネルギーによって回転する羽根車に接続した発電機と、該発電シート及び該発電機からの電力を充電する充電電池と、該充電電池に充電した電力を取出すための外部接続部と、発電電力を制御しかつ前記外部接続部から発電電力を送出する制御回路を備えた履物の中敷と、前記外部接続部に接続する接続装置と、該接続装置に接続した接続ケーブルと、前記接続装置から流入する前記発電電力を充電する充電電池と、該充電電池の充電動作を制御する制御回路部を備えた電力取出し装置とを備えたことを特徴する。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発電機能を有する履物の中敷に於いて、前記電力取出し装置の充電電池は汎用充電電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る発電機能を有する履物の中敷は、叙上の構成を有するので次の効果がある。
【００１８】
すなわち、請求項１ないし３記載の発明によれば、履物の中敷に発電機能を持たせたので、所有する複数の靴に対しても全ての靴に発電機能をもたせる必要がなく、使用する靴にのみ当該発電機能を有する履物の中敷を敷設して発電することができるので、経済的であると共に、発電の効率を高めることができるという効果がある。また、中敷に発電機能を付加したで、靴の外部と連通する孔が不必要であり水や泥などで発電機能が損なわれることなく、耐久性に優れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は当該発電機能を有する履物に於ける中敷の平面図、（ｂ）は（ａ）に於いて矢視Ａ−Ａ線方向から見た断面図である。
【図２】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、電力取出し装置を示す平面図である。
【図３】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の後方部の要部拡大図、（ｂ）は中敷の外部接続部に接続装置を接続した要部拡大縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｃ方向から見た外部接続部に接続装置を接続した要部拡大縦断面図である。
【図４】人が歩行するときの本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の動作を示す図であって、（ａ）は人の足が中敷の前方部と後方部の両方に均等に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｂ）は人の足が中敷の後方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｃ）は人の足が中敷の前方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図である。
【図５】本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、当該発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷を靴に装着し、電力取出し装置を前記中敷に接続した縦断面図である。
【図６】従来の技術に於ける第１の例を示す図面であって、（ａ）は（ｂ）に示す発電機能付き靴の縦断面図であって、（ｂ）の矢視Ｅ−Ｅ線方向の断面図、（ｂ）は図６（ａ）の矢視Ｄ−Ｄ線方向の断面図である。
【図７】従来の技術に於ける第２の例を示す図面であって、ダイナモシューズの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は当該発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の平面図、（ｂ）は（ａ）に於いて矢視Ａ−Ａ線方向から見た断面図である。
【００２１】
３２は発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷であって中敷３２の平面形状は概ね従来の履物の中敷と同様である。３７は作動液収容部であって柔軟性を有する略袋状をなしており、作動液収容部３７はその内側に後述する作動液４１または気体、例えば窒素を充填し密封している。そして作動液収容部３７は当該中敷３２の上方部３６のほぼ全域を被覆している。該作動液収容部３７は中敷３６の前方部３３に配設した前方作動液収容部３７ａと、中敷３６の後方部３４に配設した後方作動液収容部３７ｂとで形成されており、前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂはそれぞれ略袋状をなしている。そして略袋状の前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂは中敷３２の土踏まず近傍すなわち中間部３５に位置する作動液流過部３７ｃによって連通し、略袋状の前方作動液収容部３７ａ、後方作動液収容部３７ｂ及び作動液流過部３７ｃは一体化されている。
【００２２】
ここで該作動液収容部３７は例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）材料やポリエステル材料、ナイロン材料等で形成され、また、柔軟性や弾力性に富み、軽量かつ無公害の素材でありポリエチレンの如き塩素を包含せず焼却してもダイオキシンが発生せず環境上好ましい材料で略袋状に形成する。
【００２３】
また後述する発電ユニット３８を作動液流過部３７ｃの近傍に固定するために作動液流過部３７ｃを図１（ａ）、（ｂ）に示すような形状に形成し、作動液流過部３７ｃの上面に発電ユニット３８を固定するとともに、後述する羽根車３９の一部が作動液流過部３７ｃの内面すなわち前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂの連通部であって作動液４１の流れによって羽根車３９が回転するように配置されている。そして、発電ユニット３８の出力端子（図示せず）は後述する制御回路部４２の入力端子群（図示せず）に接続している。
【００２４】
３７ｄ及び３７ｅはそれぞれ前方発電シート及び後方発電シートである。前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅはそれぞれ前方作動液収容部３７ａ及び後方作動液収容部３７ｂの上面の略全面に於いて硬化後も柔軟性を有する接着剤で貼着されている。前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅは図示しないが薄膜の３層構造を有しており、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムと、該ピエゾフィルムの両面すなわち上・下面に密着させた電極としての導電被膜で形成する。ピエゾフィルムの厚さは例えば０．０３（ｍｍ）から０．１（ｍｍ）程度であり、前方発電シート３７ｃ及び後方発電シート３７ｄのように耐久性を要する場合は０．１（ｍｍ）程度の厚さが好適である。
【００２５】
また、前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅはそれぞれ１対の出力端子（図示せず）を有している。これらの前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅのそれぞれ１対の出力端子はリード線またはフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）で作成し、後述する制御回路部４２の入力端子群（図示せず）に接続している。
【００２６】
３８は発電ユニットであって、羽根車３９と発電機４０とで構成する。羽根車３９は図１（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒状のコア部３９ａの円筒面に複数個の長方形状のブレード３９ｂを放射状に突設してなる。具体的には羽根車３９はナイロン樹脂やポリアセタール樹脂等のエンジニアリングプラスティックによる一体成形品、アルミニウムの押出し品または引抜き品、アルミニウムやマグネシウムなどのダイキャスト成形品によって作成する。また、羽根車３９の回転軸方向の長さＬ２は図１（ａ）に示すとおり、前記作動液流過部３７ｃのＬ１で示す幅寸法と同等か若干長め、即ちＬ２≧Ｌ１の関係を満足するようにに設定する。
【００２７】
発電機４０は、一般的な超小型モータと同様な形状を有しており、外筐４０ａと回転軸（図示せず）からなる。そして発電機４０の回転軸は、前記羽根車のコア部３９ａの中心に於いて羽根車３９を固定している。また、発電機４０の外筐４０ａは前記作動液流過部３７ｃに形成した空間に嵌合・固定されている。
発電機４０は１対の出力端子（図示せず）を有しており、該出力端子はリード線またはフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）で作成し、後述する制御回路部４２の入力端子群（図示せず）に接続している。
【００２８】
４１は作動液であって、前述のとおり作動液収容部３７の内側に密閉・保持されている。作動液４１は、具体的にはシリコーン油及び絶縁油等であり、電気絶縁性を有し流動性に富みかつ温度変化によって粘度変化のない不活性の液体が好ましい。
【００２９】
４２は制御回路部であって、制御回路部４２は発電シート電力制御部４２ａと、発電機電力制御部４２ｂと、充電電力制御部４２ｃと、外部電力取出し制御部４２ｄとで構成する。発電シート電力制御部４２ａは、前方発電シート３７ａ及び後方発電シート３７ｂから得られる微小かつ間欠的で常に極性の変化する電力を後述する充電電池４４に充電可能な電力に変換する。発電機電力制御部４２ｂは発電機４０から得られる微小かつ間欠的で常に極性の変化する電力を後述する充電電池４４に充電可能な電力に変換する。充電電力制御部４２ｃは充電電池４４に於いて充電時の電流・電圧の制御及び放電時の電流・電圧の制御を行う。外部電力取出し制御部４２ｄは、中敷３２が後述する電力取出し装置４６に接続したときの制御を行う。該制御回路部４２はフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）で構成して柔軟性を有する。
【００３０】
４３は制御用電池であって、制御用電池４３はシート形状を有する充電電池で構成し、上記の前方発電シート３７ａ、後方発電シート３７ｂ及び発電機４０が発電する電力の一部を充電すると共に、制御回路部４２に電力を供給する。
尚、制御用電池４３はシート形状を有する物に限定せず、一般的なガム形状の充電電池でもよい。
【００３１】
４４はシート形状で柔軟性を有する充電電池であって、前記の前方発電シート３７ａ、後方発電シート３７ｂ及び発電機４０が発電する電力の大半を充電すると共に貯留した電力を後述する外部接続部４５を経由して、後述する電力取出し装置４６の充電電池に供給する。
【００３２】
４５は外部接続部であって、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、外部接続部４５は中敷３２の後方部３４の後端部に位置しており、複数の上面が平坦な接点部４５ａ、４５ａと少なくとも２個以上の直方体の形状を有する強磁性体部４５ｂ、４５ｂとで構成する。前記複数の接点部４５ａ、４５ａは制御回路部４２と接続している。
【００３３】
作動液収容部３７と、制御回路部４２と、制御用電池４３と、充電電池４４と外部接続部４５の接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂは、柔軟性を有する樹脂モールド材４７、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）材料やポリエステル材料、ナイロン材料等によって、図１（ａ）、（ｂ）に示すように一体化され靴の中敷の形状を形成する。そして、接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂは図１（ｂ）に示すようにＢ面において面一に一体的にモールド成形する。
【００３４】
４８は板状の形状を有する接点部カバーであって、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）材料やポリエステル材料、ナイロン材料等によって形成する。接点部カバー４８はその一端が図１（ｂ）に示すように、モールド材４７に接着若しくは超音波融着等で固定されている。使用者が中敷３２を靴の内部に収容して歩行に供するとき、接点部カバー４８は接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂを被覆・保護している。そして歩行した後に、中敷３２の充電が完了して中敷３２から電力を取出すとき、該接点部カバー４８の後端部を指で引き起こして持ち上げて、接点部４５ａ、４５ａ及び強磁性体部４５ｂ、４５ｂを露出して後述する接続装置４６ｂを接続する。
【００３５】
次に電力取出し装置について、図２に基づき詳細に説明する。図２は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、電力取出し装置の平面図である。
４６は電力取出し装置であって、電力取出し装置４６は制御回路部４６ａと、接続装置４６ｂと、接続ケーブル４６ｃとで構成する。
制御回路部４６ａは電力取出し装置４６の全体の制御を行うもので、電力変換部４６ａ１（図示せず）と、汎用充電電池４６ａ２と、充電制御部４６ａ３（図示せず）と、電源４６ａ４（図示せず）とで構成する。
【００３６】
電力変換部４６ａ１は中敷３２から送られてきた電力を後述の汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２用の電力に変換する。汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２は電力取出し装置４６に配設した電池ボックス（図示せず）に取付・取外しが可能な単数個または複数個の充電電池であって、例えば、単三充電池である。汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２は充電が完了した後に電力取出し装置４６から取出して、携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等の電源として利用することができる。充電制御部４６ａ３は前記汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２を充電するとき、充電電流、充電電圧、温度等を管理して充電動作を制御する。電源４６ａ４は電力変換部４６ａ１及び充電制御部４６ａ３を駆動するための電源である。
【００３７】
次に接続装置４６ｂについて図３（ａ）ないし（ｃ）に基づき詳細に説明する。
図３は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける実施の形態を示す図面であって、（ａ）は本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷３２の後方部３４の要部拡大図、（ｂ）は中敷３２の外部接続部４５に接続装置４６ｂを接続した要部拡大縦断面図（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｃ方向から見た図であって、外部接続部４５に接続装置４６ｂを接続した要部拡大縦断面図である。
【００３８】
接続装置４６ｂはケース４６ｂ１と、磁石４６ｂ２と、コンタクトピン４６ｂ３と圧縮コイルばね４６ｂ４と、接点４６ｂ５と、接続ケーブル４６ｃで構成される。ケース４６ｂ１は電気絶縁性を有する材料により直方体に形成する。ケース４６ｂ１の内部の左右両側に、図３（ｃ）に示すように直方体の形状を有する２個の磁石４６ｂ２、４６ｂ２が配設されている。該磁石４６ｂ２、４６ｂ２の下端面はケース４６ｂ１の下端面と面一である。該磁石４６ｂ２、４６ｂ２は図３（ｃ）に示すＢ面上に於いてモールド材４７にモールドされた上述した強磁性体部４５ｂ、４５ｂの上面に対向し、かつ該磁石４６ｂ２、４６ｂ２を内包したケース４６ｂ１は前記強磁性体部４５ｂ、４５ｂの上面に磁力によって吸着している。該磁石４６ｂ２、４６ｂ２はネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等の強力な磁石が望ましい。
【００３９】
ケース４６ｂ１の内側はコンタクトピン収容部４６ｂ６、４６ｂ６を擁し、かつ該コンタクトピン収容部４６ｂ６、４６ｂ６は図３（ｃ）に示すように複数の壁４６ｂ７、４６ｂ７で仕切られている。各々のコンタクトピン収容部４６ｂ６、４６ｂ６に於いてコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３と、圧縮コイルばね４６ｂ、４４６ｂ４と、接点４６ｂ５、４６ｂ５が図３（ｂ）、（ｃ）に示すように配設されている。
【００４０】
コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は例えば銅合金等の良導体で一体化されている。そして図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３の上端に於いてケーブル４６ｃの各素線に接続している。コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は圧縮コイルばね４６ｂ４、４６ｂ４によって下方に付勢・押圧されており、接点４６ｂ５、４６ｂ５の下面が中敷３２の接点部４５ａ、４５ａに密着する。このとき、強磁性体部４５ｂ、４５ｂに吸着した磁石４６ｂ２、４６ｂ２の吸着力が圧縮コイルばね４６ｂ４、４６ｂ４の押圧力に勝るので、接続装置４６ｂが中敷３２から離脱することはない。また、磁力によって接続装置４６ｂと中敷３２を接続しているので、手によって接続装置４６ｂを中敷３２から容易に分離、離脱させることができる
【００４１】
中敷３２から接続装置４６ｂを分離したとき、圧縮コイルばね４６ｂ４、４６ｂ４によって下方に付勢・押圧されているコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は、ケース４６ｂ１に配設した図示しない係止部によって係止される。このとき接点４６ｂ５、４６ｂ５は接点４６ｂ５、４６ｂ５の下端面がケース４６ｂ１の下端面から例えば１（ｍｍ）突出した位置で係止され、コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５がケース４６ｂ１から脱落することはない。
４６ｃは接続ケーブルであって、一端が図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにケース４６ｂ１にモールドされ固定されて、コンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３に接続しており、他端が制御回路部４６ａに接続している。
【００４２】
次に図４及び図５に基づき本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の実施の形態についてその動作等を説明する。
図４は、人が歩行するときの本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷の動作を示す図であって、（ａ）は人の足が中敷の前方部と後方部の両方に均等に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｂ）は人の足が中敷の後方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図、（ｃ）は人の足が中敷の前方部に荷重を印加したときの要部垂直断面図である。
図５は、本発明に係る発電機能を有する履物の中敷に於ける中敷を靴に装着し、該中敷に電力取出し装置を接続した図であって、中敷を装着した靴は垂直断面図である。
【００４３】
先ず、図５に示すように本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の中敷３２を靴の内側の底面に敷設して該靴を履く。このとき図５に示す接続装置４６ｂは取り付けない。
図４（ａ）に於いて人は立位を保持していて静止している。このとき足裏に印加される荷重は、人の足に於ける中足骨（図示せず）と基接骨（図示せず）とで構成される関節部に相当する位置に於ける足裏部すなわちの前方足裏部４９及び、人の足に於ける踵の足裏部即ち後方足裏部５０にそれぞれ均等にＷ／２（ｋｇ）の荷重が均等に印加されている。このとき中敷３２の上方部３６は変形していないので、作動液４１の移動・流過はなく羽根車３９が回転することはない。従って発電機４０が発電機電力を発生しない。また、前方発電シート３７ｄ及び後方発電シート３７ｅに於いても変形が生じていないので、発電シート電力が発電機電力を発生しない。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように人が足を前方に踏み出して踵から地面に着地すると、後方足裏部５０に荷重Ｗ（ｋｇ）が印加される。そして後方作動液収容部３７ｂは後方足裏部５０によって押圧され圧縮変形する。そこで後方作動液収容部３７ｂに貯留した作動液４１は図４（ｂ）に示すように、作動液流過部３７ｃが矢印 に示す方向に勢いよく流過して前方作動液収容部３７ａに移動する。すると図４（ｂ）に示すように、羽根車３９が流過する作動液４１によってＲ１方向に回転して発電機４０が発電機電力を発電する。また、同時に圧縮変形した後方作動液収容部３７ｂに貼着した後方発電シート３７ｅはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。さらに、前方作動液収容部３７ａに移動した作動液４１によって、前方作動液収容部３７ａが膨張変形するので、前方作動液収容部３７ａに貼着した前方発電シート３７ｄがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。
【００４５】
上記した発電機４０から得た発電機電力及び前方発電シート３７ｄと後方発電シート３７ｅから得た発電シート電力はそれぞれ制御回路部４２を経て、充電電池４４に充電する。
【００４６】
次に、図４（ｃ）に示すように人が足を後方に蹴り出すと、前方足裏部４９に荷重Ｗ（ｋｇ）が印加される。そして前方作動液収容部３７ａは前方足裏部４９によって押圧され圧縮変形する。そこで前方作動液収容部３７ａに貯留した作動液４１は図４（ｃ）に示すように、矢印 に示す方向に作動液流過部３７ｃを勢いよく流過して後方作動液収容部３７ｂに移動する。すると図４（ｃ）に示すように、羽根車３９が流過する作動液４１によってＲ２方向に回転して発電機４０が発電機電力を発電する。また、同時に圧縮変形した前方作動液収容部３７ａに貼着した前方発電シート３７ｄはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。さらに、後方作動液収容部３７ｂに移動した作動液４１によって、後方作動液収容部３７ｂが膨張変形するので、後方作動液収容部３７ｂに貼着した後方発電シート３７ｅがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる発電機能を有するピエゾフィルムがピエゾ効果理論により発電シート電力を発電する。
【００４７】
上記した発電機４０から得た発電機電力及び前方発電シート３７ｄと後方発電シート３７ｅから得た発電シート電力はそれぞれ制御回路部４２を経て、充電電池４４に充電する。上述したとおり、本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の中敷３２は、歩行に伴って作動液４１が作動液収容部３７を移動・流過することにより得た発電機電力及び発電シート電力を連続的に充電することができる。
【００４８】
次に、歩行後に本発明に係る発電機能を有する履物の中敷の中敷が充電した後の取り扱いについて、図５に基づき詳細に説明する。
中敷３２の後方部３４の後端に位置する接点部カバー４８を図５に示すように開けて接続装置４６ｂを外部接続部４５に接続する。このとき図３（ｂ）、（ｃ）に示すように接続装置４６ｂの２個の磁石４６ｂ２、４６ｂ２がその磁力によって外部接続部４５の２個の強磁性体部４５ｂ、４５ｂにおのおの吸着する。これにより接続装置４６ｂ及び外部接続部４５の相互位置が確定する。接続装置４６ｂが外部接続部４５に固定されると、接続装置４６ｂに設置されて接続装置４６ｂの下端面から例えば１（ｍｍ）突出した位置で係止されているコンタクトピン４６ｂ３、４６ｂ３及び接点４６ｂ５、４６ｂ５は外部接続部４５に配設されている接点部４５ａ、４５ａに押圧し、中敷３２と電力取出し装置４６は電気的に接続する。
【００４９】
中敷３２が電力取出し装置４６に電気的に接続すると、中敷３２の充電電池４４に貯留された電力が、制御回路部４６ａの電力変換部４６ａ１及び充電制御部４６ａ３の動作により汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２用の電力に変換され、汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２に充電される。充電が完了した汎用充電電池４６ａ２、４６ａ２は電力取出し装置４６から取出して、携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等の電源として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は外出時に於いて装用した靴に敷設した中敷で充電した電力を、外出先で電力取出し装置に取り付けた汎用充電電池に充電することで、携帯音楽プレーヤやデジタルカメラ等の電源として利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
３２ 中敷
３３ 前方部
３４ 後方部
３５ 中間部
３６ 上方部
３７ 作動液収容部
３７ａ 前方作動液収容部
３７ｂ 後方作動液収容部
３７ｃ 作動液流過部
３７ｄ 前方発電シート
３７ｅ 後方発電シート
３８ 発電ユニット
３９ 羽根車
３９ａ コア部
３９ｂ ブレード
４０ 発電機
４０ａ 外筐
４１ 作動液
４２ 制御回路部
４２ａ 発電シート電力制御部
４２ｂ 発電機電力制御部
４２ｃ 充電電力制御部
４２ｄ 外部電力取出し制御部
４３ 制御用電池
４４ 充電電池
４５ 外部接続部
４５ａ 接点部
４５ｂ 強磁性体部
４６ 電力取出し装置
４６ａ 制御回路部
４６ａ１ 電力変換部
４６ａ２ 汎用充電電池
４６ａ３ 充電制御部
４６ａ４ 電源
４６ｂ 接続装置
４６ｂ１ ケース
４６ｂ２ 磁石
４６ｂ３ コンタクトピン
４６ｃ４ 圧縮コイルばね
４６ｂ５ 接点
４６ｂ６ コンタクトピン収容部
４６ｂ７ 壁
４６ｃ 接続ケーブル
４７ 樹脂モールド材
４８ 接点部カバー
４９ 前方足裏部
５０ 後方足裏部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方部と後方部と中間部で構成する履物の中敷に於いて、前方部、後方部及び中間部の上面に一体的に形成した袋状作動液収容部と、該袋状作動液収容部内に作動液を充填しかつ前記中間部に羽根車と該羽根車に接続した発電機とを備えたことを特徴とする発電機能を有する履物の中敷。
【請求項２】
履物に敷設する中敷に於いて、ピエゾフィルムによる発電シートと、作動液収容部に収容した作動液の流過エネルギーによって回転する羽根車に接続した発電機と、該発電シート及び該発電機からの電力を充電する充電電池と、該充電電池に充電した電力を取出すための外部接続部と、発電電力を制御しかつ前記外部接続部から発電電力を送出する制御回路を備えた履物の中敷と、前記外部接続部に接続する接続装置と、該接続装置に接続した接続ケーブルと、前記接続装置から流入する前記発電電力を充電する充電電池と、該充電電池の充電動作を制御する制御回路部を備えた電力取出し装置とを備えたことを特徴する発電機能を有する履物の中敷。
【請求項３】
前記電力取出し装置の充電電池は汎用充電電池であることを特徴とする請求項２記載の発電機能を有する履物の中敷。
【請求項１】
前方部と後方部と中間部で構成する履物の中敷に於いて、前方部、後方部及び中間部の上面に一体的に形成した袋状作動液収容部と、該袋状作動液収容部内に作動液を充填しかつ前記中間部に羽根車と該羽根車に接続した発電機とを備えたことを特徴とする発電機能を有する履物の中敷。
【請求項２】
履物に敷設する中敷に於いて、ピエゾフィルムによる発電シートと、作動液収容部に収容した作動液の流過エネルギーによって回転する羽根車に接続した発電機と、該発電シート及び該発電機からの電力を充電する充電電池と、該充電電池に充電した電力を取出すための外部接続部と、発電電力を制御しかつ前記外部接続部から発電電力を送出する制御回路を備えた履物の中敷と、前記外部接続部に接続する接続装置と、該接続装置に接続した接続ケーブルと、前記接続装置から流入する前記発電電力を充電する充電電池と、該充電電池の充電動作を制御する制御回路部を備えた電力取出し装置とを備えたことを特徴する発電機能を有する履物の中敷。
【請求項３】
前記電力取出し装置の充電電池は汎用充電電池であることを特徴とする請求項２記載の発電機能を有する履物の中敷。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２４６３６１（Ｐ２０１０−２４６３６１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５６７０（Ｐ２００９−１０５６７０）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（５０７００７６６９）株式会社翔栄クリエイト (2)
【出願人】（５０９０４５５５３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（５０７００７６６９）株式会社翔栄クリエイト (2)
【出願人】（５０９０４５５５３）
【Ｆターム（参考）】
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