(57)【要約】【課題】人力で運搬が可能であり、災害時などに緊急的に利用などができる蓄電池へ車両走行しながら自動的に充電を行う。【解決手段】車両の屋根上部に設置する車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、車両の進行方向に形成され、空気取入口を車幅方向に開口した空気取入ダクトと、車幅方向に回転軸を有し、車が前方に進行することによって前記ダクト内に取り込まれる空気にて回転する、車幅方向に長い複数の羽根を有する第一羽根車と、前記第一羽根車の上部に空気の流出を防ぎ、空気取入ダクトが取り込まなかった空気の空気抵抗を防ぐ流線形状のカバーと、前記ダクトによって取り込まれた空気が羽根を回転させた後に排気される排気ダクトと、前記第一羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第一発電機と、前記第一発電機から充電可能な第一汎用蓄電池と、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、を備える。【選択図】図２
2020205665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上部に設置する車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、
車両の進行方向前方から空気を取り込むように形成され、空気取入口を車幅方向に開口した空気取入ダクトと、
車幅方向に回転軸を有し、車が前方に進行することによって前記ダクト内に取り込まれる空気にて回転する、車幅方向に長い複数の羽根を有する第一羽根車と、
前記第一羽根車の上部に空気の流出を防ぎ、空気取入ダクトが取り込まなかった空気の空気抵抗を防ぐ流線形状のカバーと、
前記ダクトによって取り込まれた空気が羽根を回転させた後に排気される排気ダクトと、
前記第一羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第一発電機と、
前記第一発電機から充電可能な第一汎用蓄電池と、
前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記カバー、前記第一発電機、および前記第一汎用蓄電池が一体化され、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、
前記筐体と車両を接続可能とする接続具と、
を備えることを特徴とした車両搭載用自動充電蓄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、
前記第一羽根車の上段、もしくは後段に前記第一羽根車同様の構造である第二羽根車と、
前記第二羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第二発電機と、
前記第二発電機から充電可能な第二汎用蓄電池と、
前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記第二羽根車、前記カバー、前記第一発電機、前記第二発電機、前記第一汎用電池および前記第二汎用蓄電池が一体化され、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、
を備えることを特徴とした請求項１に記載の車両搭載用自動蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等の車両に人力で車両に搭載でき、車両走行時に自動充電を行う発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関を動力とする自動車、搭載電池を動力とする電気自動車、前記両装置を動力とするハイブリッド車には充電池を積んでおり、内燃機関動作時又は自動車の走行時に回転する車軸などの駆動力によって回転するオルタネーター（ＡＣ発電機）とそのレギュレーターによる充電用発電装置を備えている。
【０００３】
近年では自動車の走行時にエアーインレットから取入れられる空気流や、様々な形状のダクトから取り入れられた空気によって回転する、様々な形状を有したプロペラの回転軸に上記オルタネーターを接続し、バッテリーを充電する発電装置が開発されている。
【０００４】
また電気自動車の普及やスマートフォンなどの電池駆動の電子機器普及により、車搭載のバッテリー以外の予備バッテリーの重要度が増している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５７６９０号公報
【特許文献２】特開平１１−１５５２０３号公報
【特許文献３】特開２００２−３５９９０３号公報
【特許文献４】特開２０１４−１３４１００号公報
【特許文献５】特開２０１１−２２６４１４号公報
【特許文献６】特開２０１８−９３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載されている従来の発電装置では、プロペラの回転軸は自動車の進行方向であるため、空気取入口や空気取入ダクトの断面積を自動車の横幅全体に拡大することが困難であって受風面積は制限されている。また発電装置自体も車の設計時点で組み込む必要がある。
【０００７】
特許文献３に記載されているに記載されている従来の装置では、ダクトを車の形状に合わせて形成する必要があるため、車の設計時点で発電装置を組み込む必要があり、かつ発電装置がプロペラ回転軸と直結しているため、車両に搭載されている蓄電池以外には充電ができない。
【０００８】
特許文献４に記載されているに記載されている従来の装置では、ダクトで取り込む思想が入っておらず発電効率が低い。またこの装置も車の設計時点で発電装置を組み込む必要があり、車両に搭載されている蓄電池以外には充電ができない。
【０００９】
特許文献５、６に記載されているに記載されている従来の装置では、ダクト内での空気流層に言及しておらず、風車の回転効率が低い。またこの装置も車の搭載バッテリーに充電することを目的としており、車両と切り離すことはできない。
【００１０】
そこで、本発明のいくつかの態様はかかる事情に鑑みてなされたものであり、車幅サイズに設けられた空気取り入れダクトで効率的に空気を流入させ、汎用蓄電池に充電を行う装置であり、脱着可能な装置で人力で持ち運びできることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、車両の屋根上部に設置する車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、車両の進行方向前方から空気を取り込むように形成され、空気取入口を車幅方向に開口した空気取入ダクトと、車幅方向に回転軸を有し、車が前方に進行することによって前記ダクト内に取り込まれる空気にて回転する、車幅方向に長い複数の羽根を有する第一羽根車と、前記第一羽根車の上部に空気の流出を防ぎ、空気取入ダクトが取り込まなかった空気の空気抵抗を防ぐ流線形状のカバーと、前記ダクトによって取り込まれた空気が羽根を回転させた後に排気される排気ダクトと、前記第一羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第一発電機と、前記第一発電機から充電可能な第一汎用蓄電池と、前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記カバー、前記第一発電機、および前記第一汎用蓄電池が一体化され、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、前記筐体と車両を接続可能とする接続具と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、車両の走行時に、効率よく自動的に発電することができる蓄電装置を、人の力で車両の上部に当たるルーフへ設置することができ、かつ自動的に蓄電池へ充電することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、  前記第一羽根車の上段、もしくは後段に前記第一羽根車同様の構造である第二羽根車と、前記第二羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第二発電機と、前記第二発電機から充電可能な第二汎用蓄電池と、前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記第二羽根車、前記カバー、前記第一発電機、前記第二発電機、前記第一汎用電池および前記第二汎用蓄電池が一体化され、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、２つの蓄電池に充電することが可能となり、様々な用途により蓄電池を使い分けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、車両の走行に必須となる蓄電池に接続するだけでなく、汎用的な蓄電池として人の力で持ち運ぶことができ、多様な用途で使用が可能となる蓄電池にいつでも自動的に充電され、災害時などに必要な電源として利用が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係る車両搭載用自動充電式蓄電装置を車両の屋根上部に設置した実施例の外観図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る車両搭載用自動充電式蓄電装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る車両搭載用自動充電式蓄電装置左側面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る車両搭載用自動充電式蓄電装置の上面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る車両搭載用自動充電式蓄電装置の上面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る車両搭載用自動充電式蓄電装置を車両の屋根上部に設置して、車両が走行した場合の使用実施例図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な変形が可能である。さらに、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
＜実施形態１＞
図１の実施外観図、図２の本装置斜視図を用いて本装置の概要と構造について説明する。
【００１９】
本装置１００は車両１のルーフ１１に搭載するため、筐体の全長Ｌは車両１のルーフサイズＲＳ以下とすることが望ましい。例えば軽自動車等の構造を鑑みると、全長Ｌ、全幅Ｗともに１０００ｍｍ前後であると汎用性が高まる。全長Ｌは長ければ長いほど空気抵抗を減らす流線形とすることができるため、可能な限り長くにとる。全幅Ｗは空気流入ダクト２の空気流入量に比例するため、全幅Wも可能な限り大きくとる。
【００２０】
全高Ｈは全幅Ｗと同様に空気流入ダクトの空気流入量に比例するが、全高Ｈを大きくとると同時に空気抵抗が大きくなり、車両の走行に支障をきたすため、車両のボンネット全長ＡＢＬ、本装置の設置高ＡＲＨをもとに、以下の計算式を用いた適度な高さとすることが望ましい。
＜本装置全高Ｈの計算式Ｓ＞
2020205665.tif 000003
（ｘ、ｙは変数）
【００２１】
図２の本装置斜視図、図３の本装置左側面図、図４の本装置上面図を参照しながら、実施形態１での構造について説明する。なお実線で示したものは外観を表し、破線は装置内部の構造を示したものである。本装置１００の筐体四隅には車両のルーフに設置可能となる取り付け金具２４を取り付ける。
【００２２】
本装置１００は走行時に空気を空気流入ダクト２に取り込む空気取込口２１にを設け、前記空気取込口２１の上部には空気流入ガイド２２を設ける。前記ダクト２内には羽根車室３を車幅方向に長く設け、前記羽根車室３内に本装置全幅Ｗ方向に回転軸３１１を有する羽根車３１を配置する。前記回転軸３１１の方端にプーリー３１２を接続し、一体とし、プーリー３１２はベルト３１ｂを介して発電機４１の回転軸４１１と接続され、羽根車３１が回転すると発電機の回転軸が回転し、発電する構造となっている。上記羽根車３１は図３の断面図の通り、ダクト２内に流入した空気層ａを捉えやすくするため、羽根３１ａは平板に一折させ、羽根車３１に力を伝導しやすい構造としておく。折角度は４５度程度が好ましいが、４５度よりも大きくても小さくてもよい。
【００２３】
発電機４１は充電池５１と電気的に接続されており、発電機４１が発電することによって、蓄電池５１は自動的に充電される。発電機４１および蓄電池５１の配置は特に指定しないが、人力での持ち運びを考慮すると、比較的重量がある発電機４１と蓄電池５１は図４の上面図の通り別両端に配置することが好ましい。また装置の総量は、５５kg以下に設計する。これは厚生労働省の「職場における腰痛予防対策指針」の指定から導き出されている数字で、人力が持ち上げる最大瞬間重量は、５５ｋｇ以下とされてるためである。
【００２４】
またダクト２は上面２ｒを流線型に成形し、ダクト内の空気層ａ、もしくが取り込まれなかった外部の空気ａｏの抵抗を減少させるものとする。空気抵抗を少なくすることで車両の走行の妨げとなる（車両を減速させてしまう）ことを防ぐ。
【００２５】
ダクト２の後方に空気排気口２３を設け、ダクト２に取り込まれた空気は、羽根車３１を回転させた後、空気排気口２３を通って排気される。
【００２６】
＜実施形式２＞
次に図５の実施形式２に係る本装置上面図を参照しながら、実施形式２での構造について説明する。ダクト構造は実施形式１と同様であるため省略する。
【００２７】
実施形式１と同様の前記ダクト２内の羽根車室３には、前記羽根車室３内に本装置全幅Ｗ方向に回転軸３２１を有する羽根車３２を配置し、さらにその後方に同様の構造で回転軸３３１を有する羽根車３３を配置する。羽根車３３は羽根車３２の上方に配置しても良いが、本装置の全高Ｈが構造的に計算式Ｓで定まる数値以内となることが好ましい。さらに前記回転軸３２１の方端にプーリー３２２を接続し、一体とし、プーリー３２２はベルト３２ｂを介して発電機４２の回転軸４２１と接続され、羽根車３２が回転すると発電機の回転軸が回転し、発電する構造となっている。同様に、前記回転軸３３１の方端にプーリー３３２を接続し、一体とし、プーリー３３２はベルト３３ｂを介して発電機４３の回転軸４３１と接続され、羽根車３３が回転すると発電機の回転軸が回転し、発電する構造となっている。
【００２８】
発電機４２は充電池５２と電気的に接続されており、発電機４２が発電することによって、蓄電池５２は自動的に充電される。同様に発電機４３は充電池５３と電気的に接続されており、発電機４３が発電することによって、蓄電池５３は自動的に充電される。発電機４２、４３および蓄電池５２、５３の配置は特に指定しないが、人力での持ち運びを考慮すると、比較的重量がある発電機４２と蓄電池５２は同じ側、発電機４３と蓄電池５３は共に発電機４２と蓄電池５２の別側、と図５の上面図の通り配置することが好ましい。また装置の総量は、実施形式１と同様の理由で５５kg以下に設計する。
【００２９】
＜使用形態＞
次に、使用実施例図である図６を参照しながら、実施形式１の場合の実際の本装置１００の使用形態について説明する。車両１のルーフ１１の上に本装置１００を設置する。設置には市販のルーフキャリアを利用してルーフキャリアに結合しても良いし、ルーフキャリアを設置するように車両に直接接合しても良い。接続は取り付け金具２４を介して行う。
【００３０】
車両１を走行させると、前記空気取込口２１の上部には空気流入ガイド２２が、車両１のボンネット１２の上面からフロントガラス１３の前面に沿って上昇する空気流層ａを捕え、これを空気層ａの厚さよりも小さい高さの前記空気取入口２１ダクト内に案内導入することによって導入空気を圧縮状態に空気取込ダクト２内に取込む。取り込まれた空気は車両１の走行速度に応じた圧縮比となり、導入空気の密度は大となり、かつ導入空気のダクト２内の流速も大きくなる。
【００３１】
空気流層ａによって回転する羽根車３１は、回転軸３１１とプーリー３１２を回転させ、ベルト３１ｂを介して、発電機４１の回転軸４１１を回転させる。回転軸４１１が回転した発電機４１は発電をし、電気的に接続されている充電池５１へ給電する。
【００３２】
給電された充電池５１は充電される。この充電池５１はさらに電気的に車両１に搭載された搭載蓄電池に接続をして給電しても良いし、家電設備や外部電源と接続して、屋外の電源として、災害時の非常電源として使用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１  車両
２  空気流入ダクト
３  羽根車室
１１  車両ルーフ
１２  車両ボンネット
１３  車両フロントガラス
２１  空気取込口
２２  空気流入ガイド
２３  空気排気口
２４  取り付け金具
３１  羽根車
３２  羽根車
３３  羽根車
４１  発電機
４２  発電機
４３  発電機
５１  汎用蓄電池
５２  汎用蓄電池
５３  汎用蓄電池
１００  本装置
３１１  羽根車回転軸
３１２  プーリー
３１ａ  羽根車
３１ｂ  ベルト
３２１  羽根車回転軸
３２２  プーリー
３２ａ  羽根車
３２ｂ  ベルト
３３１  羽根車回転軸
３３２  プーリー
３３ａ  羽根車
３３ｂ  ベルト
４１１  発電機回転軸
４２１  発電機回転軸
ａ  空気層
ａｏ  外部の空気層
Ｈ  本装置高
Ｌ  本装置長
Ｓ  本装置高を求める計算式
Ｗ  本装置幅
ＲＳ  車両のルーフ長
ＡＢＨ  車両高
ＡＢＬ  車両長
ＡＢＷ  車両幅
【図１】
2020205665.tif 000004
【図２】
2020205665.tif 000005
【図３】
2020205665.tif 000006
【図４】
2020205665.tif 000007
【図５】
2020205665.tif 000008
【図６】
2020205665.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月10日(2020.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上部に設置する車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、
車両の進行方向前方から空気を取り込むように形成され、空気取入口を車幅方向に開口し、開口の高さが車両のボンネット全長、及び車両搭載用自動充電式蓄電装置の設置高から算出される空気取入ダクトと、
前記空気取り入れダクト上部にとりつけられた空気流入ガイドと、
車幅方向に回転軸を有し、車が前方に進行することによって前記ダクト内に取り込まれる空気にて回転する、車幅方向に長く、平板を一折させた構造の羽根を複数有する第一羽根車と、
前記第一羽根車の上部に空気の流出を防ぎ、空気取入ダクトが取り込まなかった空気の空気抵抗を防ぐ流線形状のカバーと、
前記ダクトによって取り込まれた空気が羽根を回転させた後に排気される排気ダクトと、
前記第一羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第一発電機と、
前記第一発電機から充電可能な第一汎用蓄電池と、
前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記カバー、前記第一発電機、および前記第一汎用蓄電池が一体化され、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、
前記筐体と車両を接続可能とする接続具と、
を備えることを特徴とした車両搭載用自動充電蓄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、
前記第一羽根車の上段、もしくは後段に前記第一羽根車同様の構造である第二羽根車と、
前記第二羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第二発電機と、
前記第二発電機から充電可能な第二汎用蓄電池と、
前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記第二羽根車、前記カバー、前記第一発電機、前記第二発電機、前記第一汎用電池および前記第二汎用蓄電池が一体化され、前記第一発電機、及び前記第一汎用電池は車両搭載用自動充電式蓄電装置片側に配置し、前記第二発電機、および前記第二汎用蓄電池は前記車両搭載用自動充電式蓄電装置片側とは逆片側に配置して、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、
を備えることを特徴とした請求項１に記載の車両搭載用自動蓄電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、車両の屋根上部に設置する車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、車両の進行方向前方から空気を取り込むように形成され、空気取入口を車幅方向に開口し、開口の高さが車両のボンネット全長、及び車両搭載用自動充電式蓄電装置の設置高から算出される空気取入ダクトと、前記空気取り入れダクト上部にとりつけられた空気流入ガイドと、車幅方向に回転軸を有し、車が前方に進行することによって前記ダクト内に取り込まれる空気にて回転する、車幅方向に長く、平板を一折させた構造の羽根を複数有する第一羽根車と、、前記第一羽根車の上部に空気の流出を防ぎ、空気取入ダクトが取り込まなかった空気の空気抵抗を防ぐ流線形状のカバーと、前記ダクトによって取り込まれた空気が羽根を回転させた後に排気される排気ダクトと、前記第一羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第一発電機と、前記第一発電機から充電可能な第一汎用蓄電池と、前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記カバー、前記第一発電機、および前記第一汎用蓄電池が一体化され、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、前記筐体と車両を接続可能とする接続具と、を備えることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両搭載用自動充電式蓄電装置であって、  前記第一羽根車の上段、もしくは後段に前記第一羽根車同様の構造である第二羽根車と、前記第二羽根車の回転軸と一体となったプーリーとベルトを介して接続された第二発電機と、前記第二発電機から充電可能な第二汎用蓄電池と、前記空気取り入れダクト、前記第一羽根車、前記第二羽根車、前記カバー、前記第一発電機、前記第二発電機、前記第一汎用電池および前記第二汎用蓄電池が一体化され、前記第一発電機、及び前記第一汎用電池は車両搭載用自動充電式蓄電装置片側に配置し、前記第二発電機、および前記第二汎用蓄電池は前記車両搭載用自動充電式蓄電装置片側とは逆片側に配置して、総量５５ｋｇ以下で形成された筐体と、を備えることを特徴としている。