人力

人力とは、人体から生み出される仕事またはエネルギーの速度です。また、人間の力（時間当たりの仕事速度）を指すこともあります。力は主に筋肉から生まれますが、避難所、食料、または他の人間を暖めるなどの作業には体温も使用されます。

人間のパワーパフォーマンスの世界記録は、作業計画者や作業プロセスエンジニアにとって興味深いものです。一定期間にわたって維持できる人間のパワーの平均レベルは、産業界で作業オペレーションを設計するエンジニアにとって興味深いものです。

人力による交通手段には、自転車、ボート、スキー、その他多くの移動手段が含まれます。

人力装置は、他の電源が利用できない場所で使用するために、電気エネルギーを生成したり、時には蓄えたりするために時々使用されます。これには、ギブソンガールサバイバル ラジオ、ゼンマイ式または (時計仕掛けの) ラジオ、ペダル式ラジオが含まれます。

通常の人間の代謝では、約80ワットの基礎代謝率で熱が発生します。^[1]

自転車レースでは、一流のサイクリストは1 時間で約 440ワットの機械的パワーを生成でき、トラック サイクリストは短時間で 2500 ワットを超えるパワーを生成できます。現代のレース用自転車は 95% を超える機械的効率を備えています。健康な成人は、1 時間の激しい運動で平均 50 ～ 150 ワットの出力を維持する可能性が高くなります。^{[説明が必要]} 8 時間の労働シフトで、健康で栄養状態が良く、やる気のある平均的な肉体労働者は、約 75 ワットのパワー出力を維持できます。^{[2]ただし、実際の発電機はすべて}エネルギー変換プロセスで損失が発生するため、人間の電力の潜在的な収量は発電機の非効率性によって減少します。^{[3] [4]}

運動器具を発電機の部品に取り付けることで、運動器具を発電に利用することも可能です。^[5]一部の家庭用ジム器具では、DC発電機を使用して、表示器やディスプレイに電力を供給し、機械の抵抗量を制御しています。^[5]生成されるエネルギー量は産業用電源に比べて非常に小さいため、変換装置のコストを考えると経済的に現実的ではありません。^[5]たとえば、平均的な米国の家庭に運動器具から生成される電力のみを1日供給するには、100人以上がエアロバイクに乗ってその電力をすべて賄う必要があります。^{[5] [6]}

人力を利用する輸送手段はいくつかある。自転車、車椅子、歩行、スケートボード、手押し車、ボート、スキー、人力車などである。形態によっては、複数の人員を必要とする場合もある。歴史上のガレー船は、古代には自由民や市民が推進し、近代には海賊に捕らえられた奴隷が推進した。マクレディ・ゴッサマー・コンドルは、制御された持続飛行が可能な初の人力飛行機で、1977年に初飛行を行った。2007年、エクスペディション360のジェイソン・ルイスは、極地以外の緯度で人力のみを使用して地球を一周した初の人物となった。陸地では徒歩、自転車、ローラーブレードで横断し、海では水泳、カヤック、ボート、長さ26フィートのペダル駆動のボートで横断した。^{[7] [8]}

トレッドホイールはトレッドミルとも呼ばれ、人力で動くエンジンまたは機械です。外見は水車に似ており、周囲に設置されたパドルを人が踏むことで動かす（トレッドミル）か、人が中に立って動かす（トレッドホイール）ことができます。

一部のデバイスは人力を使用します。筋肉からの機械的力を直接使用する場合もあれば、発電機が身体によって生成されたエネルギーを電力に変換する場合もあります。

人力機器は主に、使い捨て一次電池や電力網などの従来の電源の代わりとして、人間の筋力で発電した電気で動く電気機器で構成されています。このような機器には、電池を充電するための発電機または誘導システムが含まれています。携帯電話などの電池駆動のポータブル電子機器を充電するために、クランクで操作する別の発電機が現在利用可能です。機械式懐中電灯などの他の機器では、機器内に発電機が組み込まれています。腕時計は筋力を使用してゼンマイを巻き上げることができます。

充電式バッテリーに代わる電気貯蔵手段としてスーパーキャパシタが挙げられます。現在、ここに示した機械式懐中電灯などの一部の機器で使用されています。電気ではなく機械的にエネルギーを貯蔵する機器には、ゼンマイを備えたゼンマイ仕掛けのラジオがあります。ゼンマイはクランクで巻き上げられ、発電機を回してラジオに電力を供給します。

人力電気機器の常用例としては、初期の電話システムが挙げられる。電話の受話器を回すための電流は、加入者が電話のハンドルを回すことで供給され、小型の磁気発電機が作動した。人力機器は、自然災害、戦争、内乱などで通常の電力供給が受けられない場合に、緊急機器として役立つ。また、電池が高価で主電源が不安定または利用できない貧困国では、人力機器が経済的であると考えられてきた。使い捨て電池はエネルギーの無駄であり、環境に重金属を排出する恐れもあるため、人力機器は使い捨て電池に代わる環境的に好ましい選択肢でもある。人力機器は、発電機を回すことで比較的少量の電力を生成できるため、通信によく利用されている。

第二次世界大戦時代のギブソン・ガール・サバイバルラジオは、手回し発電機を使って電力を供給していた。乾電池の不安定な性能を回避できたため、乾電池は必要な時まで何ヶ月も保存できるが、生存者がクランクを回せるほど健康でなければならないという欠点があった。サバイバルラジオは戦争中に両陣営で発明され、配備された。^[9]海上作戦で航空機に搭載されたSCR-578（および戦後の同様のAN/CRT-3）サバイバルラジオ送信機は、その「砂時計」形状から「ギブソン・ガール」というニックネームが付けられた。砂時計形状のおかげで、発電機のハンドルを回している間、脚の間に固定して保持できた。

第二次世界大戦中、米軍は信号部隊無線 送信機/受信機に電力を供給するために、手回し発電機GN-35とGN-45を使用することがありました。^{[10]手回しは面倒でしたが、SCR-131、SCR-161、SCR-171、} SCR-284、SCR-694などの小型無線機に十分な電流を生成しました。^[11]

ゼンマイ式ラジオまたはぜんまい式ラジオは、電池や電力網ではなく、人間の筋力で動くラジオです。最も一般的な構成では、内部の発電機が、ケースの手回しクランクで巻き上げる主ゼンマイによって作動します。クランクを回すとゼンマイが巻き上げられ、完全に巻き上げると数時間作動します。また、発電機で内部の電池を充電することもできます。

手回し発電機で動くラジオは目新しいものではないが、その市場は以前は緊急組織や軍事組織に限られていると考えられていた。現代のゼンマイ式ラジオは、1991年にイギリス人発明家トレバー・ベイリス氏によってHIV/AIDS危機への対応策として設計され、特許を取得した。ベイリス氏は、発展途上国、特にアフリカの、電池を入手できない貧しい人々が使うラジオとしてこれを思い描いた。1994年、イギリス人会計士のクリス・ステインズ氏と南アフリカ人のパートナー、ロリー・ステア氏はこの発明の世界的なライセンスを取得し、ベイジェン・パワー・インダストリーズ（現フリープレイ・エナジー社）を共同設立して、最初の市販モデルを製造した。現在は使われていないその設計の鍵は、位置エネルギーを蓄える等速バネの使用だった。ベイジェン社がフリープレイ社になった際にベイリス氏が発明の管理権を失った後、フリープレイ・エナジー社のユニットは、より安価な手回し発電機で充電する使い捨て電池に切り替えられた。

他の電源内蔵機器と同様に、手巻き式ラジオは、キャンプや緊急時、発展途上国や遠隔地の集落など、電力網がなく交換用電池の入手が難しい地域での使用を目的としています。また、別荘や山小屋など、ラジオを定期的に使用せず電池が劣化する場所でも役立ちます。

緊急時に使用するように設計された手巻き式ラジオには、懐中電灯、点滅する非常灯、緊急サイレンが搭載されていることがよくあります。また、使い捨てまたは充電式電池、シガーライターソケット、太陽電池など、複数の代替電源が搭載されている場合もあります。

ペダルラジオ（またはペダルワイヤレス）は、ペダル駆動の発電機で動く無線送受信機です。1929年に南オーストラリアの技術者で発明家のアルフレッド・トレーガーによって、オーストラリアの奥地にある遠隔地の農家や牧場に無線 通信を提供する方法として開発されました。^[12]当時は主電源や発電機の電源がなく、必要な電力を供給するための電池は高価すぎたでしょう。これは非常に重要な発明でした。^[13]この技術により、ロイヤルフライングドクターサービス、後には航空学校が遠隔地に住む人々を救急サービスや教育に結び付けることができました。^[14]

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