自転車発電日記
自転車発電機の作成にはいろいろドラマがありました。その場での記録なので読みにくいところがあるかと思いますが、開発の経緯をそのまま記しておきます。
その１ 10月1日
鈴木＠京都大学環境保全センターです。 温暖化防止京都会議に向けて、自転車で発電をさせようとしています。もし何 か情報があったらよろしくお願いします。 今日は研究室にも行かず、京都市内をぶらぶらしていました。 昔、学園祭で自転車発電をやったのですが、その時には普通の自転車について いるダイナモを利用して作りました。扇風機を壊してモーターをつけてみたので すが、どうもうまく発電ができなく、形だけ扇風機のモーターをつないだように 見せて、実は細々と自転車のダイナモを動かすという情けないことをしていまし た。 でも、パソコンにつないでメータを表示させ、電球をつけてみると結構楽しめ るものができ、好評でした。「缶ジュースを製造する分の電力を自転車で作って みてください」というアナウンスでみなに発電してもらったのですが、10時間以 上かかることから成功した人はいませんでした。 人間の力で発電できる電力量はだいたい１００Ｗくらいのようです。瞬間的に は３００Ｗ程度は発電できるのを、テレビで見たことがありますが、まあそんな もんなんでしょうね。 モーターを探して一度バイク屋に、バイクの発電器を使えない物かと尋ねたの ですが、どうもバイクはエンジンに直接コイルを巻いているらしく、取り出すの は難しいようです。バイク屋には自動車のモーターなら分離しているから使える だろうという話をしてくれました。 という訳で、今日は自動車の解体屋へ出かけて、自動車の発電器（オルタネー ター）を譲ってもらったのですが、以外と回転が軽く自転車でも十分回せそうで す。ただ回転数が自転車でまかなえるのかがちょっと疑問です。 「北の国から」というテレビ番組が昔から好きで見ているのですが、純君でし たっけ、自動車の発電器から風力発電機を作っていましたね。実際には自動車の １２Ｖ直流の電気から、１００Ｖの交流を作り出すのは結構大変なのですが、と りあえず風力発電機のモーターとしては十分使えそうな感じです。 インターネットで風力発電機を作成しているメーカーのページも見てみたので すが、やはり自動車の発電機を転用しているそうです。 中古品でも十分使えますし、結構安く譲ってもらえるので（ポンコツをみつけ たらただで取ってこれるでしょう）、風力発電でも水力発電でもかなり価値があ るかもしれません。 さすがに自動車の部品だけあって単純な発電装置ではなく、見事に考えて作ら れており感動しました。端子が５つあり、単純に回しただけでは電気は起きない ようになっています。複雑なようで、非常に理にかなった作りをしていて、見て いて美しいものです。12V以上の電圧が出ないようにICも組み込まれています。 文献にはE,B,F,Nの4端子のもの、E,B,L,Nの4端子のもの、E,Bの2端子のものは 載せられているのですが、今回のやつは、E,B,L,FR,IGの5端子のものでした。多 分Eがアース（０Ｖ）で、Bが12Vなんでしょうが、他の3つがどうもよくわかりま せん。多分IGがイグニッションでここに最初に電流を流したらいいはずなんです が・・・。とりあえず明日以降実験してみたいと思います。
その２ 10月2日
鈴木＠京都大学環境保全センターです。 ondanka と 京大co2 へのダブルポストです。 自転車発電の続報です。 今日も半日、自転車発電に時間を費やしました。 前回もらってきた軽自動車用の発電器（オルタネーター）で、多分回転速度が 足りないのではないかということで、協力者2名（Thanks to 田村＆酒井）をつ れて実験を行いました。 自動車のエンジンって最低1000rpm（分速1000回転）くらいしますよね。その 速度で回すためには、どうも自転車で時速30kmくらいの回転をかけないといけな いようです。そのために、こぎ手と測定係りに分かれて行いました。 結果は惨敗。いくらまわしても、ぴくりともテスターの針は動きませんでした。 というわけで、図書館巡りで資料集めから出直すことにしました。機械系の図 書館でちょうど自動車の構造についての本があり、借りてきてみると、どうも今 までみてきた資料とは違った回路図が書かれていました。 自動車のオルタネーターは面白い作りをしていて、永久磁石がモーターの中に 入っておらず、外から電流を流して電磁石を作り、それを回転させて周りのコイ ルに誘磁電流を起こすようになっています。単純に磁石でやれば効率がいいのか も知れませんが、あまり高い電圧を作ってしまうと他の電気系統を壊してしまう ので、電圧が高くなったことを検出してこの電磁石の電流を小さくするように設 計されています。これで、一定の電圧が出てくるように調整されているというす ぐれものです。 問題は、そのコイルの電流をどこから流すのかという点なのですが、とにかく 端子がたくさんあって困っていたのですが、（詳しい説明は省きますが）どうも 新しい図を見てみると、IG端子だけでなくB端子にも電圧を加えないといけない ようです。 B端子は発電された電気のプラス端子です。コイル電流を乾電池で供給してい たので、下手をすると発電された電気で乾電池を充電してしまい、液漏れもしく は最悪の場合には爆発も考えられます。 そんな危険はもろともしない勇敢無知無謀な我々は、早速実験にかかりました。 電流計がふりきれたのでびっくりしたのですが、回転させるのに今までとは違っ て力が必要となることが確かめられました。きっとこれこそが電磁石の効果のは ずです。電流も一応許容範囲内。早速自転車に接続してみました。 乾電池とオルタネーターを並列に繋いでいるので、どちらから電気が供給され ているのは明らかではありませんが、とにかく電圧を測ることにしました。乾電 池を6個直列に繋いでいて本来9Vでるはずですが、かなりの電流がコイルに流れ ているらしく、5Vしか出ていません。これが動けば発電が行われた証拠となるは ずです。 自転車に接続し、こぎ始めると、おお、針がぴくぴくと動き始めたではありま せんか。電圧としてはわずかかも知れません。しかし我々にとっては非常に大き な１Ｖが生み出されたのです。針は６Ｖ付近をふれ、そして自転車の回転が止ま るともとの５Ｖへと戻っていったのです。 我々は歓声をあげ、あたかも世界初の飛行機が大地を離れたかのごとく、感動 の嵐につつまれていました。お互い肩をたたきあい、周りで成功を喜び叫ぶ大観 衆の声も届かず、自分たちだけの世界に酔いしれていました・・・・・。 −−−−−−−− 3時間の格闘の末、わずかながらも発電に成功した我々であるが、その前には まだ大きな壁が立ちふさがっている。ちゃんと発電したと言えるのか（なんか核 融合みたい）、そしてどうやって自転車に接続させるのかである。 学園祭の場で注目を集めるためには、まだまだ多くの試練が待ちかまえている。 決して遅れることは許されないのだ。 急げ、自転車発電部隊。学園祭展示まで、あと50と1日、50と1日・・・・。 [BGM:ヤマトのテーマ高らかに] ・・・・つづく
その３ 10月4日
鈴木＠京都大学環境保全センターです。 さすがに研究室にきて何も仕事をしないのは気まずいものがあり、昨日はち ゃんと研究室にこもり、研究をしているふりをしていました。 今日は土曜日なので、遠慮なく自転車の続きをしています。 前回の実験で、発電器の構造がわかり「こうすればきっと発電ができるんだ」 というところまでこぎ着けました。今日は乾電池への充電を防ぐ安全回路（と いってダイオード1個だけなんだけど）を取り付け、12Vまでちゃんと電気が起こ るのか試してみました。 ダイオードも10年以上昔にテレビを壊したときに取ってきた部品を流用してい るので、本当に使えるのか保証はありませんが、まあ大丈夫でしょう。心配なの は、かなりの電流が流れるのでダイオードが壊れないかということですが、まあ どうにかなるでしょう。 「安全」を口にしながらも、結構いい加減なまま実験に入りました。だいたい 技術ってこんなもんです。（隠し事をしないだけ動燃よりましでしょう） まずは発電器を手でもって、自転車もペダルを手で回して、ちゃんと電気が起 こるのかの確かめです。前回と同じく、５Ｖからかなり電圧が上がるのが確認さ れました。ただ、どうもタイヤと発電器の接触が悪く、空回りをしてしまうこと が多いようです。ちゃんと接触している時には、１０Ｖ程度の電圧も一瞬出てく るようです。 電気回路系統はこれで十分確認ができたということで、次はいかにして発電器 を固定してタイヤと接触させるかです。あまり考えておらず、木の板に木ねじと Ｌ金具で取り付ければいいだろうと単純に考えていたのですが、まあこれがどん ぴしゃり。見事に固定され、しっかりとタイヤと接触しています。自転車に乗っ てこいでも空回りをすることがなく、力を入れてこぐことができそうです。 早速先ほどの回路を繋ぎ、電気を起こす状態（＝負荷をかける状態）で、どん な様子なのか確かめました。 なかなかいい感じです。空回りの状態よりは、確かに回転をかけるのに負荷が かかり、エネルギーの転換を行っている様子がうかがえます。1秒間に1回転程度 の比較的軽くこぐだけで、十分規定の１２Ｖを達成することができました。４０ Ｗの電球を繋いで試してみましたが、確かに発電は行われているようです。 こぎ心地もなかなかよろしく、多少揺れても空回りすることはないようです。 今回で問題のほとんどが解決されました。あとはいかにアピールできるかとい うところでしょう。 現状では、起動のために乾電池を繋いでいるので、これはちょっと見栄えが悪 いものです。やはり自分の力で一から発電してはじめて感動できるのではないで しょうか。 そこで、自転車のダイナモも平行して使い、ダイナモの電力でオルタネーター の電磁石を作動させて発電を行うことを考えています。子供向けにはダイナモだ けで発電してもらい、もし力に余裕がある人は「パワードライブスイッチ」をＯ Ｎにしてもらうと、メインの発電が始まるという仕掛けです。 あと１２Ｖの直流では発電を行っても利用する機材がないので、１００Ｖ交流 に変換する必要があるようです。回路図はあるので作ろうと思えばできないこと はないのですが・・・・、既製品を買ってくることになりそうですね。
その４ 10月7日
鈴木＠京都大学環境保全センターです。 前回の段階で、乾電池から電流を流して発電を開始することができるようにな りました。問題は、それでは「乾電池つこうとるやないけ」というつっこみに わらってごまかす以外に手だてはなかったため、今回はその始動電流も発電して しまおうという試みです。 ■一口メモ 自転車のダイナモ ・回せばすぐに発電できる ・単純 ・小さい ・電圧は交流１２Ｖくらい。電力は５Ｗ程度まで。 オルタネーター（自動車の発電器） ・回しただけでは発電できない。始動電流を流す必要がある。 ・端子が5本もあって複雑 ・大きい（重さは5kgくらい） ・電圧は直流１５Ｖに自動調整。電力は構造的には1kwまで出せる。 ■今回の試み 自転車に、ダイナモ（普通ライトをつけるために使っている発電器）と、オル タネーター（自動車の発電器）の２つを搭載します。自転車をこいで、最初にダ イナモで一定の電圧を出した後、オルタネーターの始動電流として流します。す るとめでたしめでたし、オルタネーターの発電がはじまり、人力だけで発電が完 成することになります。 ------------------- 構造がかなり複雑になってきたため、回路図を組んでとりかかることになりま した。基本的な電源回路なのでそれほど苦労はないのですが、なにせ高校以来ほ とんどさわったことがなかったので、勘を取り戻すのに時間がかかりました。三 端子レギュレータをつけて、パスコンと電解コンデンサーをつけて、抵抗を付け て・・・。回路図だけをみるとなかなか格好いいです(^^)。 電球を2つセットしてあり、一つはダイナモから直付け、もう一つはオルタ ネーターから接続しています。スイッチ（ターボスイッチ）があり、適当に回転 をつけたあとにこれをひねるとオルタネーターが始動するという仕組みです。 今日は京都の寺町（電気店街）へ出かけて部品を調達してきました。しかし京 都でも店がないですね。部品を扱っているのは、ニノミヤとHIENNDOだけでした。 しかも引き出しにはちゃんと部品名が書いてあるのに引き出しを開けてみると、 品切れというのがちょくちょくありました。最近はパーツから組み立てる人も少 ないのでしょうか。あのにぎやかな秋葉原が恋しくなりました。 早速組み立てをしましたが、まあ部品もそろわないということもあり、ほとん ど回路図を参照せずに組み立ててしまいました。ひさびさに握ったはんだごても、 あのビニール被覆の焦げるにおいも懐かしいものです。いいですね、あのはんだ がじゅわーっと融けて、穴に流れ込んでいく様子は、いつ見ても見飽きません。 鉛が入っていて危ないんだよってことは重々承知しているんですが、ついつい多 めに使ってしまいます。 午後7時。発電器の置いてある安全センターへでかけたところ、小島君を発見。 手伝ってもらうことにしました。 回路はもう組んであるので、あとはオルタネーターに接続するだけ。とりあえ ずダイナモからの電気は起こっているようで、順調に1個めのライトは点灯しま した。 ところがターボスイッチをONにしても、まったくオルタネーターが作動しない 事態が発生しました。ターボスイッチをONにすると、電流が大量に流れるために 電圧降下が起こってしまうようです。電球は２つとも点灯するようになるのです が、非常に暗くなり電圧が４Ｖ程度まで下がってしまいました。このままでは回 路の見直しが必要になるかもしれません。 ところがしばらく自転車をこいでいて、だめかなと思ったその時、突然明るく 電球が光るではありませんか。電球を壊してしまったかなと驚いて回転を止めて しまったのですが、どうも壊れている様子もありません。もう一度回し始めると 明かりが小さくつき始めます。 今度はちょっと自転車を早めにこいで、ターボスイッチを入れてもらったので すが、一定の速度を超えると突然明るくつき始めました。ちゃんとオルタネー ターからの発電が始まったのです。怖いくらいにいきなり点灯するのは見事でし た。ちょどエンジンを始動させる時に似ており、一度かかってしまえばターボス イッチをはずしてもちゃんと自己発電を行っています。 夜の安全センター前での明かりはまぶしいくらいでした。 今回の電球の負荷は併せて１５Ｗ程度ですが、比較的軽くこいで発電ができま す。この勢いだと１００Ｗの発電も夢ではないかも知れません。 次のステップはDC-ACコンバーターを作ってコンセントからいろいろな電気を 供給することになります。果たして人間の力でどのくらいの発電ができるもん なんでしょうかね。 コンセントができたらもう実用品として売り出せるでしょう。今でも停電の時 の明かりとしては十分なんですけれどもね。
その５ 10月13日
鈴木＠京都大学環境保全センターです。 連休に東京の秋葉原へ出かけて、DC-ACインバーターの部品を調達してきまし た。自作をすると大型のトランスを購入しなくてはならず、これが値段が高くて ネックになります。製品を購入すると１５０Ｗタイプで正価2万円程度。値段を どこまで下げられるかがポイントです。 ガードレール下のトランス屋を覗くと、まあよくもこんだけ揃えた物かと思う ほどあるある。ただ、１２Ｖ−１００Ｖのトランスだと3アンペア程度まではよ く出回っているものの、１０アンペアのものだとなんと8千円以上もしてしまう ようです。店のおじさんと回路についての相談もしましたが、素直に製品のもの を買った方が安上がりになるという話でした。そこで１００Ｗタイプを8千円で 購入してきた次第です。 というわけで京都に帰ってきて、今日は最後の実験を行いました。ちゃんと家 電製品が動くのかという実験です。 車のシガーソケットに差し込むタイプなので、新品のインバーターのコネク ターをいきなり切り落としました。そして「多分ここからちゃんと１５Ｖが出て きている」と思われる端子に接続し、とりあえず１００Ｖが出てきているのか チェックしました。 本来はバッテリーの１２Ｖから１００Ｖに昇圧させると書かれた製品なので、 １５Ｖをかけて大丈夫かなという心配もあったのですが、特に発熱する様子もな く、安定して１００Ｖを出しているようでした。 何か適当な電気器具があればと探してみたのですが、電気スタンドが安全セン ターに転がっているのを発見し、早速繋いでみました。１００Ｗの電球で、どこ まで発電が可能かチェックするのにはちょうどいい負荷です。 自転車を回し始めて、ダイナモから発電が始まり、順調にオルタネータに点火 し、いざインバーターのスイッチを入れたと思ったら、自転車の回転が極端に重 たくなってしまい一瞬明るく点灯するもののすぐに消えてしまいました。 何度チャレンジしてもだめ。どうも１００Ｗは、自転車で回すのには負担が大 きすぎるようです。 そこで電球を４０Ｗに変えてみたところ、これは見事に明かりがともりました。 電圧も非常に安定していて、ちゃんとこいでいればちらつきなしで光っています。 他の人にも試してもらったのですが、ちょっとままチャリに慣れていない人は自 転車を揺らし過ぎて発電器との接触が悪くなるようで、安定して出ないようです。 今日見に来てくれた立命館の女の子もちゃんと４０Ｗの発電をしていましたので、 多分乗り方に気を付けたらだれでも発電できるんでしょう。 ちょうど軽い登りの坂道を、ちょっと息をはずませながら軽快に走っていくと いった感じのこぎ心地です。体をあまり動かさずに、足だけ回転させていれば ４０Ｗくらいは発電できるようです。 でも電球ではつまらないな、といった意見もあり、テレビを付けてみることに しました。安全センターのテレビを持ち出してきて、インバーターのコンセント へ差し込みました。定格消費電力は７１Ｗとなっているので、ちょっと耐えられ るか心配でした。 自転車をこいで１００Ｖが順調に発電され、テレビのスイッチを入れると、 ちゃんと電源の赤いランプがついて、だんだん画面が明るくなり、砂嵐の画像の 右上に緑色に「１」の文字が出てきたときには感動しました。みんなで「ついた ついた」と大喜びで、あたかも始めてテレビに接した人間のようにうれしがりま した。周りからみてかなり変な人たちだったと思います。 急いでチャンネルを回したところ、京都テレビだけが映り、野球中継をしてい ました。アンテナをつければもっとよく見えたのでしょうが、なんかもうこれで 十分といった感じでした。自転車のこぎ手が疲れてくると、画面が小さくなって ぱっと消えてしまいました。安定して発電している間は、きれいに見えるのです が、ちょっと足が遅くなってくると急に発電能力が落ちてしまうみたいです。 女の子でもちゃんとテレビを付けていましたので、結構誰でも楽しめそうです。 ただ5分以上こぎ続けるとかなり汗をかくほど疲れてきます。テレビの大変さを 認識してもらうのには非常に好都合な具合です。「ダイエットにもきく」といっ た形で売り出そうかなと思います。 何カ所かのイベントでお目見えすることになりますが、自転車は何台かあった ほうが楽しい気もします。ただインバーターなどかなり高価なものなので、やは りネックは資金不足になりそうです。こればっかりは自作をしても安くならない ですね。 ■部品一覧 自転車： スタンドで後輪が浮く物（現状では My Bicycleを流用） ダイナモ： 自転車用発電器（道ばたに捨ててある自転車から拝借） オルタネーター：軽自動車用（自動車の解体屋から5000円で購入） インバーター：DC12V-AC100V変換100W（8000円で購入） ダイオード： ダイナモ整流用（テレビを壊した部品を流用：買ったら30円くらい） コンデンサー：直流安定用25V2200μF（250円で購入） ナツメ球： ダイナモ、オルタネーターチェック用５Ｗ（130円×２） 配線： 15A流せるやつ（テレビのコードを流用） Ｌ金具： オルタネーター固定用（160円×２） 固定板： オルタネーター固定用40cm×60cm×1cm（ゴミ捨て場から） 部品がそろっていて、回路がわかっていれば、2時間くらいで作れる簡単な作 業です。どうぞ皆さんも作ってみてください。 勝手に長いメールを送ってしまい、ご迷惑をおかけしました。完成しましたの で発電日記はこれにて終わりとさせていただきます。