(57)【要約】【課題】  高効率で発電ができる風力発電装置付車両を提供する。【解決手段】  車両８００に風車装置２００で発電機５００を駆動する風力発電装置１００を配置する。風車装置２００のケース３００の側壁部３１０を排気側に先すぼまりの円錐台形状とし、内部に羽根車４００を配置し、ケース３００には、側壁部３１０に羽根車の軌跡の接線方向から羽根車４００に走行風を供給する給気管３３０を備え、小径側に羽根車４００の軸線に沿い空気を排出する排気管３４０を備える。羽根車４００は円錐台形状の軸部材４１０の周囲に排気管側に向け回転軸からの距離が小さく構成した１２枚のブレード４２０を備え、周縁が排気側壁部３１０の内壁に近接した円錐台形の軌跡を描く。ブレード４２０は、回転軸に対して４５°で傾斜し、かつ回転軸からの放射方向に対して４５°で傾斜するよう設ける。【選択図】  図１
2014118830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行風で発電を行う風力発電装置を備える風力発電装置付車両において、
前記風力発電装置は、
軸部材およびこの軸部材から放射方向に配置した複数のブレードを備える羽根車、
および前記軸部材と同軸に形成され、内部に前記羽根車が回転自在に配置され、一端側から前記ブレードに向けて外部からの空気を流入させるとともに、他端側から前記羽根車を回転させた前記空気を外部に流出させるケースを備え、
前記ブレードは、外縁線を前記一端側から前記他端側に向けて前記軸部材の回転軸からの距離が小さくなる形状とするとともに、前記回転軸に対して第１の角度で傾斜し、かつ前記回転軸からの放射方向に対して第２の角度で傾斜して前記軸部材に取り付けられており、
前記ケースは、前記羽根車の周囲に配置される円錐台形の側面をなす側壁部、この側壁部の大径側底部を密閉するとともに前記回転軸を支持する鏡板、前記回転軸に対する垂直面に沿って配置され前記羽根車の回転軌跡の接線に沿って前記空気を前記ブレードに放出する給気管、および前記側壁部の小径部に配置され、前記羽根車の軸方向に沿って前記空気を排出する排気管を備える風車装置と、
この風車装置で駆動される発電機と、を備えることを特徴とする風力発電装置付車両。
【請求項２】
前記ブレードは、前記軸部材の軸線に対して４５°の取付角をなし、前記放射方向に対して４５°の取付角をなすことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置付車両。
【請求項３】
前記軸部材が、円錐台形状であり、前記ブレードが４辺形の板状部材であり、その外縁の軌跡が前記ケースの側壁部内面に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の風力発電装置付車両。
【請求項４】
前記風車装置と発電機との間に減速機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の風力発電装置付車両。
【請求項５】
前記鏡板と所定距離だけ離間して平行に配置するとともに前記発電機を取り付けた板状部材を備え、前記鏡板と前記板状部材との間に前記減速機構を配置したことを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置付車両。
【請求項６】
前記発電機が直流発電機であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の風力発電装置付車両。
【請求項７】
前記減速機構が、前記発電機および前記羽根車にそれぞれ設けた２つのプーリーと、前記２つのプーリーに掛け渡した歯付ベルトとで構成することを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置付車両。
【請求項８】
前記風力発電装置の吸気管に空気を導入する空気取り入れ口を車体前面部に配置したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の風力発電装置付車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置を備えた車両に関し、特に車両が受ける走行風を利用して発電を行う風力発電装置付車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両でも省エネルギー化が要請されている。従来、車両に風車を搭載し、走行風を利用して風車を回転させることで発電を行う風力発電装置付車両が提案されている。
【０００３】
特許文献１には車両本体と、車両本体に組み込まれた風力発電機構と、を備えた風力発電機構付車両であって、前記風力発電機構が、車両走行風を取り込む走行風取込口と、走行風取込口の下流に位置する発電風路と、発電風路に並行して設けられた迂回風路と、発電風路および迂回風路の下流側に設けられた排出口と、を有する通風路と、発電風路内に配置された風車と、風車の回転力を利用して発電する風力発電機と、風力発電機により発電された電力を蓄える蓄電池とを備えるものが記載されている。
【特許文献１】特開２０１０−１６３９５５公報参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の風力発電装置付車両にあっては、風車が必ずしも十分な効率を備えないし、また小型化も十分ではないという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した課題に鑑みなされたものであり、小型で、かつ高効率で発電ができる風力発電装置を備えた風力発電装置付車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、走行風で発電を行う風力発電装置を備える風力発電装置付車両において、前記風力発電装置は、軸部材およびこの軸部材から放射方向に配置した複数のブレードを備える羽根車、および前記軸部材と同軸に形成され、内部に前記羽根車が回転自在に配置され、一端側から前記ブレードに向けて外部からの空気を流入させるとともに、他端側から前記羽根車を回転させた前記空気を外部に流出させるケースを備え、前記ブレードは、外縁線を前記一端側から前記他端側に向けて前記軸部材の回転軸からの距離が小さくなる形状とするとともに、前記回転軸に対して第１の角度で傾斜し、かつ前記回転軸からの放射方向に対して第２の角度で傾斜して前記軸部材に取り付けられており、前記ケースは、前記羽根車の周囲に配置される円錐台形の側面をなす側壁部、この側壁部の大径側底部を密閉するとともに前記回転軸を支持する鏡板、前記回転軸に対する垂直面に沿って配置され前記羽根車の回転軌跡の接線に沿って前記空気を前記ブレードに放出する給気管、および前記側壁部の小径部に配置され、前記羽根車の軸方向に沿って前記空気を排出する排気管を備える風車装置と、この風車装置で駆動される発電機と、を備えることを特徴とする風力発電装置付車両である。
【０００７】
同じく請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の風力発電装置付車両において、前記ブレードは、前記軸部材の軸線に対して４５°の取付角をなし、前記放射方向に対して４５°の取付角をなすことを特徴とする。
【０００８】
同じく請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の風力発電装置付車両において、前記軸部材が、円錐台形状であり、前記ブレードが４辺形の板状部材であり、その外縁の軌跡が前記ケースの側壁部内面に位置することを特徴とする。
【０００９】
同じく請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の風力発電装置付車両において、前記風車装置と発電機との間に減速機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
同じく請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の風力発電装置付車両において、前記鏡板と所定距離だけ離間して平行に配置するとともに前記発電機を取り付けた板状部材を備え、前記鏡板と前記板状部材との間に前記減速機構を配置したことを特徴とする。
【００１１】
同じく請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の風力発電装置付車両において、前記発電機が直流発電機であることを特徴とする。
【００１２】
同じく請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の風力発電装置付車両において、前記減速機構が、前記発電機および前記羽根車にそれぞれ設けた２つのプーリーと、前記２つのプーリーに掛け渡した歯付ベルトとで構成することを特徴とする。
【００１３】
同じく請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の風力発電装置付車両において、前記風力発電装置の吸気管に空気を導入する空気取り入れ口を車体前面部に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る風力発電装置付車両によれば、小型化を図った風力発電装置で走行風から高い効率で電気エネルギーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る風力発電装置付車両を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示した風力発電装置付車両を示すものであり、（ａ）は拡大側方段面図、（ｂ）は拡大正面断面図である。
【図３】同風力発電装置付車両に使用する風力発電装置を示す側面説明図である。
【図４】同風力発電装置の各装置の配置状態を示す平面説明図である。
【図５】同風車装置のケースを示す断面図である。
【図６】同風車装置の羽根車の軸部材を示す断面図である。
【図７】同風車装置のブレードを示す斜視図である。
【図８】同風車装置のブレードを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下発明の実施形態に係る風力発電装置付車両について説明する。図１は実施形態に係る風力発電装置付車両を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、図２は風力発電装置付車両を示すものであり、（ａ）は拡大側方断面図、（ｂ）は拡大正面断面図である。実施形態に係る風力発電装置付車両８００（以下単に車両８００という）は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関で駆動される自動車や内燃機関と電動モーターで駆動されるハイブリッド車である。車両８００では、風力発電装置１００を車体８１０の内部であって、車両８００の走行方向の前面部の両側部にそれぞれ１台、合計２台が配置される。風力発電装置１００には、ラジエタグリル８２０の外方端部に開設された給気口８３０から走行風が導入される。風力発電装置１００の車両８００への取り付け状体については後述する。
【００１７】
次に、風力発電装置１００について説明する。図３は実施形態に係る風力発電装置付車両に使用する風力発電装置を示す側面説明図、図４は同風力発電装置の各装置の配置状態を示す平面説明図である。
【００１８】
風力発電装置１００は、空気で受けて回転する風車装置２００と、発電機５００とを備える。風車装置２００および発電機５００は、減速機構６００を介して接続される。実施形態に係る風力発電装置１００では、発電機５００は、円形の取付板７１０に固定され、風車装置２００と取付板７１０とは長尺のボルト７２１および鞘管７２２で固定されている。減速機構６００は風車装置２００および取付板７１０の間に配置する。これにより、風車装置２００、発電機５００、減速機構６００を一体に組み合わせて構成する。
【００１９】
風車装置２００は、ケース３００とこのケース３００内に回転可能に配置した羽根車４００とから構成する。まず、ケース３００について説明する。図３は実施形態に係る風車装置のケースを示す断面図である。ケース３００は、円錐台の側面を構成する側壁部３１０を備える。この側壁部３１０には、大径側の開口３１１と小径側の開口３１２とを備える。また、ケース３００は、側壁部３１０の大径側の開口３１１をふさぐ円板状の鏡板３２０と、側壁部３１０の大径側に配置した給気管である給気管３３０と、側壁部３１０の小径側の開口３１２に延設した排気管である排気管３４０とを備える。排気管３４０は、側壁部３１０と一体に形成する。
【００２０】
鏡板３２０は、その中央に羽根車４００を保持する軸受７５０を取り付ける穴部３５０を備える。また、側壁部３１０と鏡板３２０とは、金属リング７３０で固定する。この金属リング７３０は、前述のボルト７２１および鞘管７２２を用いることにより、側壁部３１０を鏡板３２０に押し付けられるように配設されている。また、側壁部３１０と鏡板３２０との間には気密用のパッキン部材７４０を配置する。
【００２１】
給気管３３０は、内部で回転する羽根車４００の回転軌跡の接線方向から空気を供給するため、給気管３３０の軸ＯＩは羽根車４００の回転軸Ｏに対してねじれの位置に配置する（図３、図４参照）。なお、実施形態では、ケース３００の各部は、合成樹脂、金属などで作成することができる。
【００２２】
次に羽根車４００について説明する。まず軸部材４１０について説明する。図６は実施形態に係る風車装置の羽根車の軸部材を示す断面図である。軸部材４１０は、円錐台形の基部４１１と、この基部４１１の大径部から広がってのびるスカート部４１２とから構成される。軸部材４１０は、基部４１１およびスカート部４１２が例えば合成樹脂で一体に形成される。そして、ブレード４２０は、基部４１１およびスカート部４１２で一体に形成された軸部材４１０の側面に形成される。さらに、基部４１１の大径側端面には軸４３０が固定される。この軸４３０は、軸受７５０に取り付けられる他、減速機構６００をなす後述する大径のプーリー６１０が取り付けられる。
【００２３】
次に羽根車４００のブレード４２０について説明する。図７は同風車装置のブレードを示す模式図、図８は同風車装置のブレードを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。ブレード４２０は、図３および図４に示すように、１２枚が軸部材４１０から放射状に配置される。ブレード４２０が回転したとき、各ブレード４２０の外側縁部の軌跡は円錐台４４０（図７、図８参照）の側面をなす、このブレード４２０の軌跡は、空気流を効率的にブレードでとらえるため、ケース３００の側壁部３１０の内面と近接させることが望ましい。
【００２４】
次にブレード４２０の形状について説明する。なお、図７および図８では１枚のブレードだけを描いている。また、軸部材４１０はその輪郭だけを描き、さらにブレード４２０の厚さは表していない。ブレード４２０は、軸部材４１０の小径部４２１（中心Ｏ１）から大径部４２２（中心Ｏ２）にかけて配置された図中ａ、ｂ、ｃ、ｄで囲まれたほぼ４辺形状の板部材である。そして、ブレード４２０が回転したときの軌跡が基部４１１と、基部４１１の外側に位置する円錐台４４０との間の領域を占める。また、実施形態に係る羽根車４００は、ブレード４２０を湾曲させて、空気流を効果的に補足できるようにしている。なお、このブレード４２０の幅方向の寸法、湾曲の程度は、風量、圧力等の条件により適宜変更できる。
【００２５】
そして、図７に示すように、ブレード４２０は、軸線Ｏ１−Ｏ２に対して傾斜角θとして４５°をなす。すなわち、ブレード４２０の小径部４２１側の起点ａと、大径部４２２側の起点ｂとを結ぶ線ａｂの面ＢＣＤＥ（軸Ｏ１−Ｏ２を含み、半径Ｏ１ａと直角な面）への投影線Ｏ１Ａが軸Ｏ１−Ｏ２との傾斜角θが４５°をなすようにする（図５参照）。
【００２６】
またブレード４２０は、放射方向（図中Ｒ１、Ｒ２）に対して傾斜角φ（線分ａｂ、線分ｃｄがＲ１、Ｒ２となす角）を４５°としている。なお、これらの傾斜角θ、φの値は風量、圧力等の条件により適宜選択することができる。
【００２７】
このような構成を備える風車装置２００にあっては、給気管３３０からの走行風が側壁部３１０で絞られつつ羽根車４００を通過し、通過する走行風は効果的にブレード４２０に補足され羽根車４００を高い効率で回転させる。このため、少量で小圧力の走行風でも効率よく羽根車４００を回転させることができる。
【００２８】
次に発電機５００について説明する。実施形態で使用する発電機５００としては、１２ボルトで駆動する直流モーターを使用している。そして、この発電機５００を適正回転数で回転させるため、風車装置２００と発電機５００の間に減速機構６００を配置している。減速機構６００は、大小２つのプーリー６１０、６２０と、このプーリー６１０、６２０に掛け渡した歯付ベルト６３０とで構成する。なお、減速機構として、歯車装置など他の機構を用いることができる。
【００２９】
大径のプーリー６１０を軸部材４１０の軸４３０に取り付け、小径のプーリー６２０を発電機５００の軸５１０に取り付けた。減速機構６００の減速比は風車装置２００の回転数と発電機５００の仕様によって定める。なお、発電機としては、交流発電機等他の発電機を適宜使用することができる。
【００３０】
次に風力発電装置１００の車両８００への取り付け状態について説明する。図１および図２に示すように、実施形態に係る車両８００では、車両前面に配置されるラジエタグリル８２０の外方端部に２つの給気口８３０が形成されている。給気口８３０は、給気管３３０と同径の円筒状としている。そして、風力発電装置１００の給気管３３０はこの給気口８３０に接続されている。走行風は給気管３３０から風力発電装置１００に流入する（図２（ａ）中矢印I）。また、風力発電装置１００の排気管３４０は車体８１０内側に向けて開放して配置される。排気管３４０からの空気は外気に向け放出される（図２（ｂ）中矢印Ｏ）。なお、給気口の形状も前記実施形態に限らず、給気管に走行風を圧縮して導入する大口径から小口径に変化する円錐形状とすることができる。
【００３１】
そして、風力発電装置１００で発生した電力は、車両８００の蓄電池（図示していない）に蓄えられ、車両の電装品や、車両駆動用のモーターに供給される。なお、風力発電装置１００で発電した電気を効率よく蓄電池に充電するため、風力発電装置１００と充電器の間に充電制御装置を配置することができる。
【００３２】
以上のように、実施形態に係る風力発電装置付車両８００によれば、少ない走行風でも高い効率で発電を行うことができる。
【００３３】
なお、風力発電装置１００の車体における配置位置は上記実施形態に限定されることなく、車体の条件等により車体の適宜の位置にすることができる。また、上記のように、風力発電装置１００で発生した電力は、車両８００の適宜の蓄電池に蓄えられ、車両の電装品、車両駆動用のモーター等の電気部品に供給され、また、風力発電装置１００で発電した電気を効率よく充電するために風力発電装置１００と充電器の間に、適宜、充電制御装置を配置することもでき、上記実施の形態に限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
１００：風力発電装置
２００：風車装置
３００：ケース
３１０：側壁部
３１１：開口
３１２：開口
３２０：鏡板
３３０：給気管
３４０：排気管
３５０：穴部
４００：羽根車
４１０：軸部材
４１１：基部
４１２：スカート部
４２０：ブレード
４３０：軸
４４０：円錐台
５００：発電機
５１０：軸
６００：減速機構
６１０、６２０：プーリー
６３０：歯付ベルト
７１０：取付板
７２１：ボルト
７２２：鞘管
７３０：金属リング
７４０：パッキン部材
７５０：軸受
８００：車両
８１０：車体
８２０：ラジエタグリル
８３０：給気口
【図１】
2014118830.tif 000003
【図２】
2014118830.tif 000004
【図３】
2014118830.tif 000005
【図４】
2014118830.tif 000006
【図５】
2014118830.tif 000007
【図６】
2014118830.tif 000008
【図７】
2014118830.tif 000009
【図８】
2014118830.tif 000010