(57)【要約】  バッテリー駆動式電力自動車は、ルーフ上のタンクに蓄えた水で発電された電気エネルギーで走行する。タンクからの水の落差により水車を回転させて発電する。発電に使用した後の水は再びタンクに揚水し、水を循環使用する。また、太陽光発電パネルを併設してバッテリーを充電する。
2009101680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーに蓄えた電気エネルギーを用いて走行するバッテリー駆動式電力自動車であって、
車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、
このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、
上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、
この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、
上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、
この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根と、
上記ルーフに設けられ、雨水を捕集してこの捕集した雨水を上記タンクに導く雨水捕集パンと、
上記揚水管の途中に設けられた切替弁と、
この切替弁に接続して設けられ、上記水車に当接後の水を車外に排出する排水管とを備えたバッテリー駆動式電力自動車。
【請求項２】
上記導水管の途中には、タンクからの水を回転流とする回転羽根が収納され、
上記タンクの内部には、平面視してくし歯状の仕切材で区画された水路が設けられた請求項１に記載のバッテリー駆動式電力自動車。
【請求項３】
上記バッテリーには、上記ルーフに設けられた太陽電池パネルで受光して得られた電気エネルギー、または、上記車体に設けられた風力発電機で発電された電気エネルギーの、少なくともいずれかが蓄えられる請求項１または請求項２に記載のバッテリー駆動式電力自動車。
【請求項４】
バッテリーに蓄えた電気エネルギーによる走行と、内燃機関による走行とを切り換え可能としたバッテリー駆動式電力自動車であって、
車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、
このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、
上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、
この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、
上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、
この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根と、
上記ルーフに設けられ、雨水を捕集してこの捕集した雨水を上記タンクに導く雨水捕集パンと、
上記揚水管の途中に設けられた切替弁と、
この切替弁に接続して設けられ、上記水車に当接後の水を車外に排出する排水管とを備え、
上記排水管からの排水を、この内燃機関のラジエータにて熱交換された後の冷却水の冷却水管と接触させ、このラジエータにより熱交換された冷却水を冷却するバッテリー駆動式電力自動車。
【請求項５】
上記揚水用回転羽根は、その回転軸の一部が上記揚水管の外へ突出し、この回転軸の外へ突出した部分に羽根車が固定され、この羽根車を、上記内燃機関に連通された排ガス管の途中より分岐された排ガス分岐管からの排ガスによって回転させる請求項４に記載のバッテリー駆動式電力自動車。
【請求項６】
バッテリーに蓄えた電気エネルギーによる走行と、内燃機関による走行とを切り換え可能としたバッテリー駆動式電力自動車であって、
車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、
このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、
上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、
この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、
上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、
この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根とを備え、
上記揚水用回転羽根は、その回転軸の一部が上記揚水管の外へ突出し、この回転軸の外へ突出した部分に羽根車が固定され、この羽根車を、上記内燃機関に連通された排ガス管の途中より分岐された排ガス分岐管からの排ガスによって回転させるバッテリー駆動式電力自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバッテリー駆動式電力自動車、詳しくは車体のルーフに設置されたタンク内の水を利用して発電し、得られた電気で駆動する電動機を備えた自動車の駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの内燃機関を駆動源として搭載している。その駆動源の燃料となるガソリンは、その価格の変動が激しく、また急に高騰する場合も生じる。これにより、自動車を駆動する燃料費が高騰してしまう。また、ガソリンエンジンから二酸化炭素が排出され、この排出量が大きいと、地球温暖化などの環境問題に影響を及ぼしてしまう。
最近では、このような地球温暖化の対策として、内燃機関と電動機とを含む複数の駆動源を備えた自動車が開発されている。すなわち、始動時や減速時に電動機を駆動源として併用することにより、内燃機関から排出される二酸化炭素を減らすとともに、燃費を向上させた自動車が開発されている。
例えば、特許文献１に記載のように、内燃機関と電動機との駆動源を備えた自動車のエンジンシステムの制御装置が開示されている。【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００４−２８０６６号公報
【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、電動モータで駆動する自動車でも、始動時にはバッテリー（鉛蓄電池）からの電気が必要である。また、上記バッテリーは時間が経つと、電解液が無くなる消耗品である。これにより、バッテリーを消耗したときは、別のバッテリーを準備して交換する手間が生じてしまう。
また、自動車の駆動能力を高める場合、電動モータが大型化すれば、その消費電力も大きくなってしまう。このため、走行距離を伸ばすには容量の大きな大型のバッテリーを搭載する必要がある。しかしながら、重量が嵩み、余分なスペースが必要になり、特に軽自動車などの小型の自動車にとっては好ましくない。
したがって、従来のバッテリー（鉛蓄電池）に蓄えられた電気エネルギーをさほど必要とせず、自動車においてその駆動源となる電気エネルギーを走行時に備えていれば、上記問題を解決することができる。【０００５】
そこで、本願発明者は、鋭意研究した結果、走行時、車体の上部から下部にかけて配設された導水管に水を導き、その導いた水で水車ランナーを回してダイナモで電気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを自動車の駆動源に使用できることを知見し、この発明を完成させた。【０００６】
この発明は、自動車の車体に設けられた水車による水力を利用して発電した電気エネルギーを自動車の駆動源に使用するバッテリー駆動式電力自動車を提供することを目的とする。
また、この発明は、自動車を走行させるために、バッテリー（鉛蓄電池）の容量をさほど必要としないバッテリー駆動式電力自動車を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、自動車の走行時においても有効に発電を行うことができるバッテリー駆動式電力自動車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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを用いて走行するバッテリー駆動式電力自動車であって、車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根と、上記ルーフに設けられ、雨水を捕集してこの捕集した雨水を上記タンクに導く雨水捕集パンと、上記揚水管の途中に設けられた切替弁と、この切替弁に接続して設けられ、上記水車に当接後の水を車外に排出する排水管とを備えたバッテリー駆動式電力自動車である。【０００８】
自動車は、原動機（電動モータ）の動力によって車輪を回転させ、レールや架線を用いないで路上を走る車であれば任意である。例えば、乗用車、軽自動車、トラックまたはバスでもよい。
ルーフに設けられるタンクの容量は任意である。タンクは、ルーフ（屋根）などの車体において最も高い位置に設けられる。タンクの水の容量は任意である。
タンクに溜める水は、水道水、自然水または雨水を使用してもよい。夏などの気温が高い場合、水が蒸発してしまうおそれが生じる。よって、タンクを断熱材により被覆保護してもよい。
寒冷時において、タンクおよび導水管の水が凍結しないように、これらを断熱材により被覆する方が好ましい。断熱材の素材としては、例えば、グラスウール、ウレタンまたはポリスチレンフォームなどを採用することができる。また、凍結防止剤として使用されている塩化カルシウムをタンクの水に添加してもよい。
雨水の捕集は、タンクに連通された雨水捕集パン（皿）により行う。雨水捕集パンは、例えばルーフ全面に配設することができる。バス、トラックなどのルーフにおいては相当量の雨水を一時に捕集することができる。
発電用の水車の車体への取り付け位置は、タンクより低い位置であれば任意である。
水車は、車体の前部または後部に配設してもよい。例えば、ボンネットの下方のエンジンルーム内が挙げられる。【０００９】
水車の構造、形式は任意である。例えば、ペルトン水車（衝動水車）、フランシス水車（反動水車）でもよい。
水車の大きさは任意である。水車ランナー（羽根車）に設けられる羽板の数、水車ランナーの水圧を受ける羽板の面積も任意である。
水車は、１個または複数個設けてもよい。
導水管および揚水管の設置本数は、それぞれ１本でも複数本でもよい。また、その導水管および揚水管の直径も任意である。導水管および揚水管の長さも任意である。さらに、導水管および揚水管の水平な路面に対する勾配も任意である。
上記ダイナモ（発電機）から発電される電気エネルギーの発電量は任意である。発電した電気エネルギーは、インバータ、コンバータなどを使用して直流または交流の電気に変換される。【００１０】
バッテリーの蓄電容量も任意である。バッテリーの素材も任意で、例えば、ニッケル水素などを採用することができる。
蓄電池（バッテリー）は、２種類のことなった電極と電解液などから構成され、その化学的エネルギーを電気的エネルギーとして取り出すことができ、また逆に外部から電気的エネルギーを与えれば、元の化学的エネルギーとして蓄積可能な装置である。 
例えば、正極板の素材としては、鉛と鉛との合金（活物質は二酸化鉛）、負極板の素材としては鉛と鉛との合金（活物質は海綿状鉛）を採用することができる。また、セパレータの素材としては、強化繊維、合成樹脂などを採用することができ、電槽および蓋を合成樹脂製とし、電解液を希硫酸液とすることもできる。 
バッテリーには、構成物の相違によって様々な種類があるが、自動車用バッテリーにはペースト式鉛バッテリーが使用されている。自動車用バッテリーの重要な役割は、エンジン始動時のスタータに電力を供給することである。エンジン回転中には、発電機（オルタネーター）により定電圧で電力が供給され、バッテリーも定電圧で浮動充電されるシステムとなっている。 【００１１】
正極板および負極板は鉛合金製格子の空間に、鉛粉または酸化鉛に希硫酸を加えて練ったペーストを充填し、乾燥、化成などの工程を経て、正極板は二酸化鉛、負極板は海綿状鉛を活物質としたものである。格子は活物質を保持し、脱落を防止することと、外部と活物質の間の電気伝導の役目を果たすもので、機械的強度および硫酸に対する耐食性が大きく、かつ電導性が高いことが必要である。一般に、格子はアンチモンまたはカルシウムなどを添加した鉛合金で、添加金属は鉛を固く、強くし、かつ格子の製造を容易にするために用いられる。正極板の活物質である二酸化鉛は、こげ茶色の結晶性微粒子集合体で、多孔性に富み、粒子間を電解液の拡散浸透が自由にできるように製造されている。
負極板の活物質である海綿状鉛は、灰色で多孔性と反応性に富み結合力が強いため、正極板の二酸化鉛のような脱落は少ないが、使用年月が長くなると、結晶が成長して極板の多孔度を減少させ、寿命がつきることが多い。これを防止するため、膨張剤を活物質に添加し、寿命の延長をはかっている。【００１２】
セパレーター（隔離板）は、正極板と負極板の間に挿入され、両極板のショート（短絡）を防止するために使用される。両極板がショートすれば、バッテリーは蓄えた電気的エネルギーを短時間に失い、電流を取り出すことができなくなる。 
セパレータの必要条件は、非電導性で多孔性に富み、電解液の拡散が自由に行われ（電気抵抗が低く）、機械的強度が高くて酸にも耐え、極板に悪影響をおよぼす物質を溶出させないことである。このような条件を満足するものとして、合成樹脂セパレータが挙げられる。セパレータには平板状のもの、袋状のものなどがある。これらのセパレータは、ガラスマットを併用して使う場合と、ガラスマットを使用しない場合とがある。ガラスマットは非常に細いガラス繊維を縦横に交差させフェルト状にしたもので、これを正極板とセパレータの間に配して正極板を加圧することにより、活物質の脱落を防止する役目を果たす。【００１３】
極板群は、正極板、負極板およびセパレータを必要な枚数だけ重ね合わせ、極柱付ストラップに溶接したものである。セル（単電池）は１個の極板群より構成されたバッテリーで、その開路電圧は極板の大きさや枚数に関係なく、約２．１Ｖである。自動車用の１２Ｖバッテリーは、セルを６個直列に接続している。
電槽は合成樹脂により一体に成形され、１２Ｖバッテリーでは６つのセルに区画されている。一般に電槽の各セル底部には「くら」があり、正極板、負極板の足部が別々の「くら」に乗るようになっている。くらの役目は極板群を支えるとともに、極板から脱落した活物質の沈殿、堆積によるショートを防止することである。蓋は、主として合成樹脂製の一枚蓋で、接着剤または溶着により電槽の開口に接着させ、機密を保つようにしている。蓋には、希硫酸、精製水の注入あるいは電解液の密度（比重）、温度の計測用の液口が形成されている。この液口から電解液が漏れたり、ごみが入らないように、液口は合成樹脂製の液口栓により塞がれている。この栓の上部または測部には排気孔（細孔）が形成され、バッテリーより発生する水素ガスおよび酸素ガスを放出する。【００１４】
各セルは、鉛合金製で直列に接続されている。接合部の太さは、大きなエンジン始動電流が流れても、電圧の降下が少ないように設計されている。
バッテリーに使用される電解液は、硫酸と水を混合した無色、無臭の希硫酸の溶液で、いずれも純度の高いものを使用する。電解液は、正極板の二酸化鉛、負極板の海綿状鉛と反応して、流れ込んだ電流を蓄えたり、電気を発生させる作用を行うばかりでなく、セル内部の電流の伝導を行う。電解液の比重は、一般に完全充電時に電解液温度２０℃において１．２８０±０．０１０のもが使用されている。
バッテリーに蓄えられた電気エネルギーは、電動モータ、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの駆動源の他、自動車用の電装部品、例えば、エアコン、方向指示灯、照明灯、運転席のパネル表示などに供給される電源として使用することができる。【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、自動車の車体のルーフには、水が蓄えられたタンクが設けられている。車体のうち、タンクよりも低い位置には、水車（水車ランナー、羽根車）が設けられている。まず、タンクに充填された水が導水管に導入され、水車が回転する。この水車の回転により機械エネルギーが発生する。また、水車ランナーの回転軸をダイナモ（発電機）の入力回転軸に連結すれば、上記機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。さらに、この変換された電気エネルギーを、バッテリーに蓄えることができる。水車を回転させた水は、揚水管に配設された揚水用回転羽根により、揚水管を通してタンクに戻される。【００１６】
そして、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを、自動車内で消費される電力として利用することができる。例えば、バッテリーに蓄えた電気エネルギーにより、電動モータを備えた自動車の駆動源に使用することができる。また、その電源を使用してガソリンエンジンの自動車の始動時などの電源として使用することができる。車体に搭載された揚水発電装置により電気エネルギーを得るので、環境汚染が生じにくい。
水力は、水の落差と水量に比例する。例えば、水力が同じであっても、落差が大きい場合には水量を減らすことができ、反対に落差が小さい場合には、大きな水量が必要となる。このことから、落差と水量との関係により、水力発電機の形態および形式も大きく異なる。
また、雨水捕集パンにより捕集された雨水を利用しても発電を行えるので、降雨時には、仮にバッテリー駆動式電力自動車が停車状態であっても発電、充電が可能となる。
降雨時であれば、走行中も雨水の捕集と落差発電を行うことができる。その発電に使用した後の雨水は、再び揚水することなく外部に排出してもよい。この場合、雨水の揚水が不要となるので、より効率的にエネルギーを使用することができる。【００１７】
比重が大きい水の位置エネルギーを利用しているので、エネルギー密度が高く、小規模な発電システムで大きな電力が得られる。
水力エネルギーの運転状態は安定的で、２４時間、通年にわたって利用することができる。そのため、使いやすく有益な電源システムを構築することが可能である。大きい水の落差が得られる環境では、水圧を利用して発電用のタービンを高速度で回転させて発電することができる。
水の落差が数メートル程度用のタービンとしては、水の落差をそのまま位置エネルギーとして利用する上掛け水車タイプのものや、運動エネルギーに変えて水の流れの勢いでタービンを回すターゴ型、カプラン型のタービンタイプのものなどがある。【００１８】
請求項２に記載の発明は、上記導水管の途中には、タンクからの水を回転流とする回転羽根が収納され、上記タンクの内部には、平面視してくし歯状の仕切材で区画された水路が設けられた請求項１に記載のバッテリー駆動式電力自動車である。【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、上記タンクには、ラジエータのコルゲーテッドフィンのように、水路が設けられている。すなわち、タンクの水は、くし歯状の仕切材により細かく区切られ、水路が迷路のように設けられている。これにより、仕切材と直交する方向に車が揺れても、その仕切材により水がタンクから溢れにくくなる。
なお、くし歯状の仕切材は、車体の長さ方向に設けても、その長さ方向とは直交する方向に設けてもよい。【００２０】
請求項３に記載の発明は、上記バッテリーには、上記ルーフに設けられた太陽電池パネルで受光して得られた電気エネルギー、または、上記車体に設けられた風力発電機で発電された電気エネルギーの、少なくともいずれかが蓄えられる請求項１または請求項２に記載のバッテリー駆動式電力自動車である。【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、通常の走行時、水車の回転により得られた電気エネルギーをバッテリーに蓄えることができる。また、車体のルーフ（屋根部）に設けられたプロペラが風力により回転し、この回転で得られた電気エネルギーをバッテリーに蓄えることができる。
しかしながら、自動車の始動時には、水車の回転数が低く、得られる電気量も小さい。また、風力発電の場合も同様である。そこで、始動時には、太陽光により蓄えられた電気エネルギーを使用することができる。晴天時に太陽光発電パネルにより得られた電気エネルギーをバッテリーに蓄えておき、その蓄えた電気エネルギーを自動車の駆動時の電源として使用することができる。すなわち、水力発電の他、風力発電、太陽光発電による電気エネルギーを用いて車両を走行させることができる。太陽光発電は晴天時、雨水利用の落差発電は降雨時と全天候型の発電を可能としたものである。【００２２】
請求項４に記載の発明は、バッテリーに蓄えた電気エネルギーによる走行と、内燃機関による走行とを切り換え可能としたバッテリー駆動式電力自動車であって、車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根と、上記ルーフに設けられ、雨水を捕集してこの捕集した雨水を上記タンクに導く雨水捕集パンと、上記揚水管の途中に設けられた切替弁と、この切替弁に接続して設けられ、上記水車に当接後の水を車外に排出する排水管とを備え、上記排水管からの排水を、この内燃機関のラジエータにて熱交換された後の冷却水の冷却水管と接触させ、このラジエータにより熱交換された冷却水を冷却するバッテリー駆動式電力自動車である。【００２３】
内燃機関による駆動走行機構と、バッテリーによるモータ駆動機構とを備えた車両において、水力発電設備（落差発電）が搭載されたものである。
排水管からの排水を冷却水管に接触させる方法としては、例えば熱交換器を用いる方法を採用することができる。具体的には、冷却水管の途中に熱交換器を外装し、熱交換器の内部空間に排水を通すことで、冷却水管を流れる冷却水を冷却する。【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、例えば雨水の量が多くなり、タンクに溜まりすぎた水を排出する際に、ラジエータで熱交換した後のエンジン冷却水を、この排水によりさらに冷却することで、より高い冷却効果を得ることができる。【００２５】
請求項５に記載の発明は、上記揚水用回転羽根は、その回転軸の一部が上記揚水管の外へ突出し、この回転軸の外へ突出した部分に羽根車が固定され、この羽根車を、上記内燃機関に連通された排ガス管の途中より分岐された排ガス分岐管からの排ガスによって回転させる請求項４に記載のバッテリー駆動式電力自動車である。【００２６】
揚水用回転羽根の回転軸の一部を揚水管の外へ突出させる構成としては、例えば揚水管の一部に屈曲部を設け、この屈曲部の管壁に軸孔を形成し、この軸孔に、揚水用回転羽根の回転軸の一部を防水構造の軸受を介して挿通することなどが考えられる。
羽根車としては、例えば、軸流ポンプの羽根車、斜流ポンプの羽根車、遠心ポンプの羽根車などを採用することができる。
また、羽根車は、揚水管の外周壁に固定され、かつ一部に排ガス分岐管が連通されたケーシングに収納される。
排ガス管を流れる排ガスの一部または全部を排ガス分岐管を通して羽根車に衝突させることができる。例えば、排ガス管と排ガス分岐管との間に開閉弁を設ければ、その弁開度を調整することで、排ガスの一部または全部を任意に分岐することができる。
排水ガス分岐管が連通される排ガス管の部分は、内燃機関とマフラーとの間の前部排気管の部分でも、マフラーより下流の後部排気管の部分でもよい。【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、内燃機関の駆動中、排ガス管を流れる排ガスの一部または全部を、排ガス分岐管を通して羽根車に衝突させ、羽根車を回転させる。これにより、揚水管内で揚水用回転羽根が回転し、水車に当接した後の水をタンクへ揚水する。その結果、永久機関を構成せず、タンクとダイナモとの間で水を循環させて発電することができる。【００２８】
請求項６に記載の発明は、バッテリーに蓄えた電気エネルギーによる走行と、内燃機関による走行とを切り換え可能としたバッテリー駆動式電力自動車であって、車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根とを備え、上記揚水用回転羽根は、その回転軸の一部が上記揚水管の外へ突出し、この回転軸の外へ突出した部分に羽根車が固定され、この羽根車を、上記内燃機関に連通された排ガス管の途中より分岐された排ガス分岐管からの排ガスによって回転させるバッテリー駆動式電力自動車である。【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、内燃機関の駆動中、排ガス管を流れる排ガスの一部または全部を排ガス分岐管を通して羽根車に衝突させ、羽根車を回転させる。これにより、揚水管内で揚水用回転羽根が回転し、水車に当接した後の水をタンクへ揚水する。その結果、永久機関を構成せず、排ガスを利用してタンクとダイナモとの間で水を循環させ、発電することができる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、タンクの水が導水管に導入され、水車（水車ランナー）が回転する。これにより、水車の回転による機械エネルギーを発生することができる。そして、この機械エネルギーをダイナモにより電気エネルギーに変換することができる。さらに、その変換された電気エネルギーを、バッテリーに蓄えることができる。水車を回した水は、揚水管に配設された揚水用回転羽根により、揚水管を通してタンクに戻される。揚水用回転羽根の駆動も、蓄えた電気エネルギーを用いてモータを駆動することにより行う。【００３１】
そして、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを、自動車内で消費される各種の電源（自動車の走行電力）として使用することができる。また、雨水捕集パンにより捕集した雨水を利用して発電できるため、降雨時には、例えば停車しても発電、充電が可能となる。【００３２】
さらに、電気モータと内燃機関との両方を搭載したハイブリッド車の場合、内燃機関の駆動中、揚水用回転羽根の回転軸と同軸連結された羽根車を、排ガス管を流れる排ガスにより回転させれば揚水管内で揚水用回転羽根が回転し、水車に当接した後の水をタンクへ揚水することができる。その結果、永久機関を構成することなく、排ガスを利用してタンクとダイナモとの間で水を循環させ、発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施例１に係る乗用車タイプのバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係るバスタイプのバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施例１に係るバスタイプのバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す平面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るバッテリー駆動式電力自動車の一部を構成するタンクの使用状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施例１に係るバッテリー駆動式電力自動車の一部を構成するタンク内の水の状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施例１に係るバッテリー駆動式電力自動車の一部を構成する回転体の斜め下方からの斜視図である。
【図７】この発明の実施例１に係る風力発電機を搭載したバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す斜視図である。
【図８ａ】この発明の実施例２に係るバッテリー駆動式電力自動車の要部の全体構成を示す拡大断面図である。
【図８ｂ】この発明の実施例２に係るバッテリー駆動式電力自動車の他の形態の要部を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  車体、
１１  導水管、
１２  水車ランナー（水車）、
１３  ダイナモ、
１４  バッテリー、
１５  揚水管、
１５ａ  切替弁、
１６  タンク、
１６ａ  パン（雨水捕集パン）、
１７  回転体（揚水用回転羽根）、
２１  風力発電機、
２２  太陽電池パネル
３０  排水管、
３１  ラジエータ、
５１  羽根車、
５５  排ガス管、
５６  排ガス分岐管。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３６】
以下、この発明の実施例１を図１〜図７を参照して説明する。
実施例１では、乗用車およびバスを使用したバッテリー駆動式電力自動車について説明する。
図１〜図３に示すように、乗用車およびバスの車体１０のルーフ（天井部、屋根部）には、水が溜められた所定容量のタンク（水のリザーバ）１６が設けられている。タンク１６は、底壁と、４つの側壁と、天井壁とを備えた略直方体形状を有している。タンク１６の内部には、所定量の水が溜められている。タンク１６は、密閉型とすることもできるが、蓋の一部に大気に開放された通気口を形成することができる。【００３７】
また、図４に示すように、タンク１６の内部には、ラジエータのコルゲーテッドフィンのように、波状に水路２３が設けられている。すなわち、タンク１６の内部において、くし歯状の仕切板（仕切材）２４が底壁と垂直方向に設けられることにより、水路２３が迷路のように波状に形成されている。これにより、図５に示すように、仕切板２４と直交する方向に車がゆれても、タンク１６から水があふれにくい状態となっている。その結果、タンク１６内の水位を安定化させることができる。また、安定した水量の供給を行うことが可能となる。【００３８】
なお、くし歯状の仕切板２４は、車体１０の車長方向に沿って延びるように設けてもよいし、その車長方向とは直交する車幅方向に沿って設けてもよい。仕切板２４の延在方向は、タンク１６の大きさと車体１０の大きさなどにより適宜決定される。タンク１６内には、水位センサが設けられている。
また、タンク１６の蓋部には、上向きに開放されたパン（雨水捕集パン）１６ａが一体に設けられている。パン１６ａの大きさ（広さ）はタンク１６と同じであるか、または、タンク１６より大きくルーフとほぼ同じサイズとすることもできる。パン１６ａは浅い皿状に形成され、その底の一部にタンクに連通する穴が設けられている。パン１６ａにより雨水を捕集してタンクに導くこととなる。パン１６ａは、蓋部に着脱自在に設けてもよい。【００３９】
また、タンク１６には、水車１２が収納された略箱形状の水槽１９へタンク１６内の水を導水する導水管１１の上端部が連通されている。導水管１１は、剛性でかつ対錆性を有する素材で形成されている。例えば、プラスチック（硬質塩化ビニルなどの硬質合成樹脂）製でもよい。導水管１１は、所定の大きさを有している。
水槽１９には、水車１２に当接させた水を、揚水してタンク１６に戻す揚水管１５の元部が連通されている。揚水管１５の素材、径などは上記導水管１１と同じである。
なお、例えば冬の寒冷時には、導水管１１および揚水管１５が凍結するおそれがある。そこで、例えば、グラスウール、ウレタンまたはポリスチレンフォームなどを素材とした断熱材を、導水管１１および揚水管１５に巻き付けてもよい。
さらに、導水管１１および揚水管１５には、水車１２への水の供給を調節する弁１８が設けられている。揚水管１５の水槽１９と弁１８との間には、自動車のラジエータ３１に向かって延びる排水管３０が分岐されている。排水管３０は、ラジエータ３１の熱交換器に連通されている。揚水管１５のうち、配水管３０との連通部分には、切替弁１５ａが設けられている。切替弁１５ａの弁操作により、揚水管１５内を流れる水がタンク１６へ揚水されたり、ラジエータ３１の熱交換器へ給水される。【００４０】
また、導水管１１の中には、回転体１７が収納されている。また、揚水管１５の中にも回転体１７（揚水用回転羽根）が収納されている。図６に示すように、これらの回転体１７は、例えば、螺旋状のスクリューの形状を有している。両回転体１７は、金属などの剛性な素材、例えばアルミニウム板で形成されている。両回転体１７は、それが回転することにより、導水管１１および揚水管１５の水の流速を高めて送水する。
両回転体１７の動力は、外部から供給される電力、例えば、太陽光発電で得られた電力を使用する。【００４１】
次に、水車１２について説明する。図１に示すように、車体前部のボンネットの下方のエンジンルームには、水車１２が配設されている。また、図２に示すように、バスの場合、車体１０の前部に設けられている。なお、バスではエンジンルームが車体後部に設けられているので、水車１２をそのエンジンルームに配設してもよい。
水車１２には、ペルトン水車が採用されている。水車１２の水車ランナー（羽根車）は、その周方向に所定間隔を有して複数個の水かき用の羽板を備えている。その水車１２の大きさは、自動車の車体１０の大きさによって決定される。また、羽板の数は、自動車に大きさによって決定される。また、水圧を受ける羽板の面積も自動車の大きさによって決定される。これらの羽板および面積により、水車１２の回転数が決定される。
水車ランナー（水車）１２は、上記水槽１９に収納されている。水槽１９の一方の側面には、導水口を介して、導水管１１が連通されている。すなわち、水車ランナー１２は、水槽１９の中で、導水管１１からの水が、その羽板に当接するように配設されている。
水槽１９の他方の側面側には、水車ランナー１２を当接した後の水を排出する排水口が形成されている。排水口には揚水管１５の元部が連通され、揚水管１５を介して、水槽１９内の水をタンク１６へ戻す。【００４２】
次に、ダイナモ１３について説明する。車体１０の下部には、水車ランナー１２の回転軸と連結され、水車ランナー１２の回転を電気エネルギーに変換するダイナモ１３が設けられている。ダイナモ１３は、水車ランナー１２の回転に伴い、所定電圧、所定電力の電気エネルギーに変換して発電するものである。【００４３】
車体１０には、水車１２とは別に、風力発電機および太陽電池パネルを設けてもよい。例えば、図７に示すように、車体１０の屋根には、風力発電機用のプロペラ２１を設けてもよい。そして、車体１０の屋根には、風力で回転するプロペラ２１の機械エネルギーを電気エネルギーに変換する第２のダイナモ（図示せず）が設けられる。
また、図１、図２、図７に示すように、車体１０の屋根には太陽電池パネル２２が配設されている。なお、太陽電池パネル２２は、必ずしも車体１０の屋根に設置しなくても、太陽光を受けやすい場所に設置してもよい。【００４４】
車体１０には、ダイナモ１３により発電した電気エネルギーを蓄えるバッテリー１４が設けられている。また、バッテリー１４には、風力発電用のプロペラ２１の回転により得られた電気エネルギー、太陽電池パネル２２により得られた電気エネルギーをそれぞれ蓄えることができる。水力、風力または太陽光の切り換えは、図示しないスイッチ回路により行うことができる。【００４５】
次に、この発明の実施例１に係る自動車のバッテリー駆動法について説明する。
まず、自動車の走行前に、タンク１６に給水する。次いで、自動車の運転席の前面に設けられたキースイッチを回すことにより、導水管１１および揚水管１５の中に設けられた回転体１７にバッテリー電源から電気が供給され、両回転体１７が回転する。同時に、導水管１１および揚水管１５に設けられた弁１８を開く。これにより、タンク１６から水が流れ出し、導水管１１に水が導かれる。このとき、導水管１１の水は、回転体１７が回転することで、回転体１７を回転させない場合に比べて、流速を高めることができる。このように流速を高めた状態で、水車１２に水を供給して発電を行う。
水車１２に当接後の水は、揚水管１５内の回転体１７の揚水作用（吸い上げ力）により、揚水管１５からタンク１６へ揚水される。回転体１７は外部からの電気エネルギー、例えば太陽光発電により得られた電力により回転する。【００４６】
タンク１６の水量が所定量より超えた時に、このタンク１６内に設けられた図示しない水位センサから信号が切替弁１５ａに送られる。その信号により、切替弁１５ａが作動して揚水管１５の下流部が閉じるとともに排水管３０が開く。これにより、揚水管１５内の排水はタンク１６へ戻らず、排水管３０を通ってラジエータ３１の熱交換器に供給され、駆動中のエンジンの熱により昇温した冷却水が冷却される。この排水は車外に放水される。
そして、タンク１６の水量が所定量になった時に、水位センサから切替弁１５ａへ信号が送られ、切替弁１５ａが作動し、揚水管１５の下流部が開くとともに排水管３０が閉じる。このように、タンク１６に溜まった水を有効に利用することができる。【００４７】
導水管１１は、車体１０の上部より車体１０の下方に向かって設けられている。また、導水管１１は、その径の大きさが車体１０の上部から下部に向かって先細りに形成することもできる。これにより、導水管１１を流れる水には、ベルヌーイの定理が作用する。
すなわち、導水管１１の上部の直径と導水管１１の下部の直径とが同じで、導水管１１の下部の位置が導水管１１の上部の位置より低ければ、導水管１１の下部内の水の流速が、導水管１１の上部内の水の流速より大きくなる。
また、導水管１１の上部の位置と導水管１１の下部の位置とが同じ高さの場合には、導水管１１の下部の直径が導水管１１の上部の直径より小さければ、下部の水の流速が上部の水の流速より大きくなる。
これにより、車体１０の上部から下部にかけて、導水管１１の水の流れをよくすることができるとともに、導水管１１の水の流速を増すことができる。これにより、水車ランナー１２の羽板への水の当接力を高めることができる。【００４８】
また、導水管１１を流れる水により、車体１０の下部のエンジンルームに設けられた水車ランナー１２を回す。すなわち、導水管１１から導かれた水が水車ランナー１２の羽板に当接する。これにより、水車ランナー１２を所定の回転数で回し、その回転で機械エネルギーを発生することができる。
このとき、この機械エネルギーによりダイナモ１３を駆動させれば、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。その変換された電気エネルギーを、バッテリー１４に蓄えることができる。【００４９】
また、バッテリー１４に蓄えた電気エネルギーを、自動車を駆動させる動力限として使用することができる。すなわち、バッテリー１４に蓄えた電気エネルギーを使用し、例えば、電動モータにより自動車を走行させる駆動源に使用することができる。また、従来のバッテリー（鉛蓄電池）の代わりに、その電源を使用してガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの始動時などの電源として使用することができる。【００５０】
また、この揚水発電システムは、駆動源が電動機と内燃機関とを有するハイブリッドエンジンを備えた自動車にも使用することができる。具体的には、始動時、バッテリー１４から電動機に電力が供給される。このとき、タンク１６から水車１２に水が供給され、水車１２が回転して電気エネルギーを生成するので、電気エネルギーがバッテリー１４に供給される。よって、バッテリー１４の充電量が低下しない。【００５１】
次に、自動車の通常走行時には、電動機と内燃機関との何れか一方、または両方を使用して走行する。このとき、電動機および内燃機関の回転によりダイナモ（図示せず）が発電し、この発電した電気エネルギーがバッテリー１４に供給される。
さらに、減速時には、ブレーキをかけることにより、電動機のみが動作する。このとき、水車が動作して電気エネルギーを生成しているので、バッテリー１４にはその電気エネルギーが供給される。
何れの電気エネルギーをバッテリー１４に供給するかについての制御は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を使用して行われる。すなわち、エンジンの回転数により、ＥＣＵが、始動時、通常運転時等の判定を行い、水車１２からバッテリー１４への電気エネルギーの供給または内燃機関からの電気エネルギーの供給を制御する。【００５２】
上述したように、通常の走行時、バッテリー１４には水車ランナー１２の回転により得られた電気エネルギーを蓄えることが可能である。また、図７に示すように、車体１０のルーフ（天井部）に設けられた風力発電機２１のプロペラが風の力により回転し、この回転により得られた電気エネルギーをバッテリー１４に蓄えることができる。
しかしながら、始動時には、水車ランナー１２の回転数が低く、得られる電気量も小さい。また、風力発電の場合も同様である。
そこで、図７に示すように、太陽電池パネル２２を車体１０のルーフに配設してもよい。これにより、晴天時に太陽光発電により得られた電気エネルギーをバッテリー１４に蓄えておき、その蓄えられた電気エネルギーを始動時の自動車の駆動用として使用することができる。【００５３】
次に、図８ａ，図８ｂを参照して、この発明の実施例２に係るバッテリー駆動式電力自動車を説明する。
図８ａに示すように、実施例２のバッテリー駆動式電力自動車は、揚水管１５の回転体（揚水用回転羽根）１７を内燃機関の排ガスを利用して回転させることで、内燃機関の駆動中であれば、永久機関を構成することなく、タンク１６と水車１２との間で円滑に水の循環を行えるものである。なお、内燃機関の停止時には、実施例１と同じように、バッテリー１４に蓄えた電気エネルギーにより、揚水管１５の回転体１７を回転させることができる。【００５４】
回転体１７は、軸流ポンプ用である。揚水管１５のうち、回転体１７の収納部分の一帯には、屈曲したクランク流路部１５ｂが形成されている。クランク流路部１５ｂの周壁の一部には、軸孔１５ｃが形成されている。軸孔１５ｃには、回転体１７の長尺な回転軸１７ａが、回転軸１７ａの元部側の半分を揚水管１５の外へ突出させた状態で挿通されている。回転軸１７ａの突出部分は、遠心ポンプ型のエアモータ５０の羽根車５１の回転軸を兼用している。すなわち、回転軸１７ａの兼用部分は、エアモータ５０のケーシング５２の内部空間に横架され、かつ回転軸１７ａの兼用部分の長さ方向の略中間には、羽根車５１が固定されている。ケーシング５２には、排ガスの吸込口５３と、排ガスの吐出口５４とが離間してそれぞれ形成されている。吸込口５３には、内燃機関の排気部に連通された排ガス管（前部排気管）５５の途中から分岐された排ガス分岐管５６の上流部分が連通されている。吐出口５４には、排ガス分岐管５６の下流部分が連通され、その排ガス分岐管５６の下流部分の下流端はマフラーに連通されている（大気開放されてもよい）。これにより、羽根車５１を回転させた後の使用済みの排ガスが外部へ放出される。排ガス管５５のうち、排ガス分岐管５６が分岐される部分は、内燃機関とマフラーとの間の前部排気管の部分である。これは、前部排気管から分岐した排ガスを羽根車５１へ導入した方が、排ガス管５５のうち、マフラーより下流部分の後部排気管から分岐した排ガスを利用した場合に比べて、マフラーの通過中に排ガスの流速低下が生じない分だけ、羽根車５１、ひいては回転体１７を高速回転させ、高電力の発電ができる。また、排ガス分岐管５６の下流部分をマフラーに連通したので、使用済みの排ガスの消音化を図ることができる。【００５５】
排ガス管５５の内壁のうち、排ガス分岐管５６との分岐部分には、内燃機関側から流れ込む排ガスの一部を効率良く排ガス分岐管５５へ導入できるように、ダクト形状の導入ガイド５７が形成されている。導入ガイド５７に代えて、排ガス管５５の排ガス分岐管５６との分岐部分に電磁弁５８を設けてもよい（図８ｂ）。電磁弁５８は、排ガス管５５の排ガス分岐管５６との分岐部分に軸支された弁軸５９と、弁軸５９に固定された弁体６０と、弁軸５９を所定角度回転させる電動式の弁モータＭにより構成されている。弁モータＭによる弁体６０の回転角度を変更することで、排ガス管５５を流れる排ガスの一部または全部を排ガス分岐管５６に流すことができる。
排ガス分岐管５６の途中には、排ガス中からドレンおよび微細な固形物などを、濾過作用または遠心力により除去するガス圧（空気圧）フィルタ６１が設けられている。ガス圧フィルタ６１は使用しなくてもよい。また、ガス圧フィルタ６１に代えて、ガス圧（空気圧）調整ユニットを採用してもよい。ガス圧調整ユニットは、フィルタ、ゲージ付き減圧弁、ルブリケータの３つから構成され、一定条件の排ガスを供給する。【００５６】
内燃機関の駆動中、排ガス管５５を流れる排ガスの一部を、導入ガイド５７を介して排ガス分岐管５６に導入する。その後、導入された排ガスを羽根車５１に衝突させ、回転軸５９を介して、羽根車６０ととともに回転体１７を回転させる。これにより、揚水管１５内で回転体１７が回転し、水車１２に当接した後の水をタンク１６へ揚水する。その結果、永久機関を構成せず、排ガスを利用して、タンク１６とダイナモ１３との間で水を循環させて発電することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを、電動モータを備えた自動車の駆動源に使用することができる。また、その電源を使用してガソリンエンジンの自動車の始動時などの電源として使用することができる。
【図１】
2009101680.tif 000003
【図２】
2009101680.tif 000004
【図３】
2009101680.tif 000005
【図４】
2009101680.tif 000006
【図５】
2009101680.tif 000007
【図６】
2009101680.tif 000008
【図７】
2009101680.tif 000009
【図８ａ】
2009101680.tif 000010
【図８ｂ】
2009101680.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月22日(2008.5.22)
【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】
バッテリーに蓄えた電気エネルギーによる走行と、内燃機関による走行とを切り換え可能としたバッテリー駆動式電力自動車であって、
車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、
このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、
上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、
この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、
上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、
この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根と、
上記ルーフに設けられ、雨水を捕集してこの捕集した雨水を上記タンクに導く雨水捕集パンと、
上記揚水管の途中に設けられた切替弁と、
この切替弁に接続して設けられ、上記水車に当接後の水を車外に排出する排水管とを備え、
上記排水管からの排水を、この内燃機関のラジエータにて熱交換された後の冷却水の冷却水管と接触させ、このラジエータにより熱交換された冷却水を冷却し、
上記揚水用回転羽根は、その回転軸の一部が上記揚水管の外へ突出し、この回転軸の外へ突出した部分に羽根車が固定され、この羽根車を、上記内燃機関に連通された排ガス管の途中より分岐された排ガス分岐管からの排ガスによって回転させるバッテリー駆動式電力自動車。
【請求項２】
上記バッテリーには、上記ルーフに設けられた太陽電池パネルで受光して得られた電気エネルギーが蓄えられる請求項１に記載のバッテリー駆動式電力自動車。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバッテリー駆動式電力自動車、詳しくは車体のルーフに設置されたタンク内の水を利用して発電し、得られた電気で駆動する電動機を備えた自動車の駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの内燃機関を駆動源として搭載している。その駆動源の燃料となるガソリンは、その価格の変動が激しく、また急に高騰する場合も生じる。これにより、自動車を駆動する燃料費が高騰してしまう。また、ガソリンエンジンから二酸化炭素が排出され、この排出量が大きいと、地球温暖化などの環境問題に影響を及ぼしてしまう。
最近では、このような地球温暖化の対策として、内燃機関と電動機とを含む複数の駆動源を備えた自動車が開発されている。すなわち、始動時や減速時に電動機を駆動源として併用することにより、内燃機関から排出される二酸化炭素を減らすとともに、燃費を向上させた自動車が開発されている。
例えば、特許文献１に記載のように、内燃機関と電動機との駆動源を備えた自動車のエンジンシステムの制御装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００４−２８０６６号公報
【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、電動モータで駆動する自動車でも、始動時にはバッテリー（鉛蓄電池）からの電気が必要である。また、上記バッテリーは時間が経つと、電解液が無くなる消耗品である。これにより、バッテリーを消耗したときは、別のバッテリーを準備して交換する手間が生じてしまう。
また、自動車の駆動能力を高める場合、電動モータが大型化すれば、その消費電力も大きくなってしまう。このため、走行距離を伸ばすには容量の大きな大型のバッテリーを搭載する必要がある。しかしながら、重量が嵩み、余分なスペースが必要になり、特に軽自動車などの小型の自動車にとっては好ましくない。
したがって、従来のバッテリー（鉛蓄電池）に蓄えられた電気エネルギーをさほど必要とせず、自動車においてその駆動源となる電気エネルギーを走行時に備えていれば、上記問題を解決することができる。
【０００５】
そこで、本願発明者は、鋭意研究した結果、走行時、車体の上部から下部にかけて配設された導水管に水を導き、その導いた水で水車ランナーを回してダイナモで電気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを自動車の駆動源に使用できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００６】
この発明は、自動車の車体に設けられた水車による水力を利用して発電した電気エネルギーを自動車の駆動源に使用するバッテリー駆動式電力自動車を提供することを目的とする。
また、この発明は、自動車を走行させるために、バッテリー（鉛蓄電池）の容量をさほど必要としないバッテリー駆動式電力自動車を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、自動車の走行時においても有効に発電を行うことができるバッテリー駆動式電力自動車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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、バッテリーに蓄えた電気エネルギーによる走行と、内燃機関による走行とを切り換え可能としたバッテリー駆動式電力自動車であって、車体のルーフに設けられ、水が充填されたタンクと、このタンクよりも車体の低い位置に設けられ、このタンクからの水により駆動回転させられて機械エネルギーを生成する水車と、上記タンクの水をこの水車に導く導水管と、この水車により得られた機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを上記バッテリーに蓄えるダイナモと、上記水車に当接した水を上記タンクに揚水する揚水管と、この揚水管の内部に配設され、駆動源により回転させられてタンクに揚水する揚水用回転羽根と、上記ルーフに設けられ、雨水を捕集してこの捕集した雨水を上記タンクに導く雨水捕集パンと、上記揚水管の途中に設けられた切替弁と、この切替弁に接続して設けられ、上記水車に当接後の水を車外に排出する排水管とを備え、上記排水管からの排水を、この内燃機関のラジエータにて熱交換された後の冷却水の冷却水管と接触させ、このラジエータにより熱交換された冷却水を冷却し、上記揚水用回転羽根は、その回転軸の一部が上記揚水管の外へ突出し、この回転軸の外へ突出した部分に羽根車が固定され、この羽根車を、上記内燃機関に連通された排ガス管の途中より分岐された排ガス分岐管からの排ガスによって回転させるバッテリー駆動式電力自動車である。
【０００８】
自動車は、原動機（電動モータ）の動力によって車輪を回転させ、レールや架線を用いないで路上を走る車であれば任意である。例えば、乗用車、軽自動車、トラックまたはバスでもよい。
ルーフに設けられるタンクの容量は任意である。タンクは、ルーフ（屋根）などの車体において最も高い位置に設けられる。タンクの水の容量は任意である。
タンクに溜める水は、水道水、自然水または雨水を使用してもよい。夏などの気温が高い場合、水が蒸発してしまうおそれが生じる。よって、タンクを断熱材により被覆保護してもよい。
寒冷時において、タンクおよび導水管の水が凍結しないように、これらを断熱材により被覆する方が好ましい。断熱材の素材としては、例えば、グラスウール、ウレタンまたはポリスチレンフォームなどを採用することができる。また、凍結防止剤として使用されている塩化カルシウムをタンクの水に添加してもよい。
雨水の捕集は、タンクに連通された雨水捕集パン（皿）により行う。雨水捕集パンは、例えばルーフ全面に配設することができる。バス、トラックなどのルーフにおいては相当量の雨水を一時に捕集することができる。
発電用の水車の車体への取り付け位置は、タンクより低い位置であれば任意である。
水車は、車体の前部または後部に配設してもよい。例えば、ボンネットの下方のエンジンルーム内が挙げられる。
【０００９】
水車の構造、形式は任意である。例えば、ペルトン水車（衝動水車）、フランシス水車（反動水車）でもよい。
水車の大きさは任意である。水車ランナー（羽根車）に設けられる羽板の数、水車ランナーの水圧を受ける羽板の面積も任意である。
水車は、１個または複数個設けてもよい。
導水管および揚水管の設置本数は、それぞれ１本でも複数本でもよい。また、その導水管および揚水管の直径も任意である。導水管および揚水管の長さも任意である。さらに、導水管および揚水管の水平な路面に対する勾配も任意である。
上記ダイナモ（発電機）から発電される電気エネルギーの発電量は任意である。発電した電気エネルギーは、インバータ、コンバータなどを使用して直流または交流の電気に変換される。
【００１０】
バッテリーの蓄電容量も任意である。バッテリーの素材も任意で、例えば、ニッケル水素などを採用することができる。
蓄電池（バッテリー）は、２種類のことなった電極と電解液などから構成され、その化学的エネルギーを電気的エネルギーとして取り出すことができ、また逆に外部から電気的エネルギーを与えれば、元の化学的エネルギーとして蓄積可能な装置である。 
例えば、正極板の素材としては、鉛と鉛との合金（活物質は二酸化鉛）、負極板の素材としては鉛と鉛との合金（活物質は海綿状鉛）を採用することができる。また、セパレータの素材としては、強化繊維、合成樹脂などを採用することができ、電槽および蓋を合成樹脂製とし、電解液を希硫酸液とすることもできる。 
バッテリーには、構成物の相違によって様々な種類があるが、自動車用バッテリーにはペースト式鉛バッテリーが使用されている。自動車用バッテリーの重要な役割は、エンジン始動時のスタータに電力を供給することである。エンジン回転中には、発電機（オルタネーター）により定電圧で電力が供給され、バッテリーも定電圧で浮動充電されるシステムとなっている。 
【００１１】
正極板および負極板は鉛合金製格子の空間に、鉛粉または酸化鉛に希硫酸を加えて練ったペーストを充填し、乾燥、化成などの工程を経て、正極板は二酸化鉛、負極板は海綿状鉛を活物質としたものである。格子は活物質を保持し、脱落を防止することと、外部と活物質の間の電気伝導の役目を果たすもので、機械的強度および硫酸に対する耐食性が大きく、かつ電導性が高いことが必要である。一般に、格子はアンチモンまたはカルシウムなどを添加した鉛合金で、添加金属は鉛を固く、強くし、かつ格子の製造を容易にするために用いられる。正極板の活物質である二酸化鉛は、こげ茶色の結晶性微粒子集合体で、多孔性に富み、粒子間を電解液の拡散浸透が自由にできるように製造されている。
負極板の活物質である海綿状鉛は、灰色で多孔性と反応性に富み結合力が強いため、正極板の二酸化鉛のような脱落は少ないが、使用年月が長くなると、結晶が成長して極板の多孔度を減少させ、寿命がつきることが多い。これを防止するため、膨張剤を活物質に添加し、寿命の延長をはかっている。
【００１２】
セパレーター（隔離板）は、正極板と負極板の間に挿入され、両極板のショート（短絡）を防止するために使用される。両極板がショートすれば、バッテリーは蓄えた電気的エネルギーを短時間に失い、電流を取り出すことができなくなる。 
セパレータの必要条件は、非電導性で多孔性に富み、電解液の拡散が自由に行われ（電気抵抗が低く）、機械的強度が高くて酸にも耐え、極板に悪影響をおよぼす物質を溶出させないことである。このような条件を満足するものとして、合成樹脂セパレータが挙げられる。セパレータには平板状のもの、袋状のものなどがある。これらのセパレータは、ガラスマットを併用して使う場合と、ガラスマットを使用しない場合とがある。ガラスマットは非常に細いガラス繊維を縦横に交差させフェルト状にしたもので、これを正極板とセパレータの間に配して正極板を加圧することにより、活物質の脱落を防止する役目を果たす。
【００１３】
極板群は、正極板、負極板およびセパレータを必要な枚数だけ重ね合わせ、極柱付ストラップに溶接したものである。セル（単電池）は１個の極板群より構成されたバッテリーで、その開路電圧は極板の大きさや枚数に関係なく、約２．１Ｖである。自動車用の１２Ｖバッテリーは、セルを６個直列に接続している。
電槽は合成樹脂により一体に成形され、１２Ｖバッテリーでは６つのセルに区画されている。一般に電槽の各セル底部には「くら」があり、正極板、負極板の足部が別々の「くら」に乗るようになっている。くらの役目は極板群を支えるとともに、極板から脱落した活物質の沈殿、堆積によるショートを防止することである。蓋は、主として合成樹脂製の一枚蓋で、接着剤または溶着により電槽の開口に接着させ、機密を保つようにしている。蓋には、希硫酸、精製水の注入あるいは電解液の密度（比重）、温度の計測用の液口が形成されている。この液口から電解液が漏れたり、ごみが入らないように、液口は合成樹脂製の液口栓により塞がれている。この栓の上部または測部には排気孔（細孔）が形成され、バッテリーより発生する水素ガスおよび酸素ガスを放出する。
【００１４】
各セルは、鉛合金製で直列に接続されている。接合部の太さは、大きなエンジン始動電流が流れても、電圧の降下が少ないように設計されている。
バッテリーに使用される電解液は、硫酸と水を混合した無色、無臭の希硫酸の溶液で、いずれも純度の高いものを使用する。電解液は、正極板の二酸化鉛、負極板の海綿状鉛と反応して、流れ込んだ電流を蓄えたり、電気を発生させる作用を行うばかりでなく、セル内部の電流の伝導を行う。電解液の比重は、一般に完全充電時に電解液温度２０℃において１．２８０±０．０１０のもが使用されている。
バッテリーに蓄えられた電気エネルギーは、電動モータ、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどの駆動源の他、自動車用の電装部品、例えば、エアコン、方向指示灯、照明灯、運転席のパネル表示などに供給される電源として使用することができる。
【００１５】
自動車の車体のルーフには、水が蓄えられたタンクが設けられている。車体のうち、タンクよりも低い位置には、水車（水車ランナー、羽根車）が設けられている。まず、タンクに充填された水が導水管に導入され、水車が回転する。この水車の回転により機械エネルギーが発生する。また、水車ランナーの回転軸をダイナモ（発電機）の入力回転軸に連結すれば、上記機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。さらに、この変換された電気エネルギーを、バッテリーに蓄えることができる。水車を回転させた水は、揚水管に配設された揚水用回転羽根により、揚水管を通してタンクに戻される。
【００１６】
そして、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを、自動車内で消費される電力として利用することができる。例えば、バッテリーに蓄えた電気エネルギーにより、電動モータを備えた自動車の駆動源に使用することができる。また、その電源を使用してガソリンエンジンの自動車の始動時などの電源として使用することができる。車体に搭載された揚水発電装置により電気エネルギーを得るので、環境汚染が生じにくい。
水力は、水の落差と水量に比例する。例えば、水力が同じであっても、落差が大きい場合には水量を減らすことができ、反対に落差が小さい場合には、大きな水量が必要となる。このことから、落差と水量との関係により、水力発電機の形態および形式も大きく異なる。
また、雨水捕集パンにより捕集された雨水を利用しても発電を行えるので、降雨時には、仮にバッテリー駆動式電力自動車が停車状態であっても発電、充電が可能となる。
降雨時であれば、走行中も雨水の捕集と落差発電を行うことができる。その発電に使用した後の雨水は、再び揚水することなく外部に排出してもよい。この場合、雨水の揚水が不要となるので、より効率的にエネルギーを使用することができる。
【００１７】
比重が大きい水の位置エネルギーを利用しているので、エネルギー密度が高く、小規模な発電システムで大きな電力が得られる。
水力エネルギーの運転状態は安定的で、２４時間、通年にわたって利用することができる。そのため、使いやすく有益な電源システムを構築することが可能である。大きい水の落差が得られる環境では、水圧を利用して発電用のタービンを高速度で回転させて発電することができる。
水の落差が数メートル程度用のタービンとしては、水の落差をそのまま位置エネルギーとして利用する上掛け水車タイプのものや、運動エネルギーに変えて水の流れの勢いでタービンを回すターゴ型、カプラン型のタービンタイプのものなどがある。
【００１８】
揚水用回転羽根の回転軸の一部を揚水管の外へ突出させる構成としては、例えば揚水管の一部に屈曲部を設け、この屈曲部の管壁に軸孔を形成し、この軸孔に、揚水用回転羽根の回転軸の一部を防水構造の軸受を介して挿通することなどが考えられる。
羽根車としては、例えば、軸流ポンプの羽根車、斜流ポンプの羽根車、遠心ポンプの羽根車などを採用することができる。
また、羽根車は、揚水管の外周壁に固定され、かつ一部に排ガス分岐管が連通されたケーシングに収納される。
排ガス管を流れる排ガスの一部または全部を排ガス分岐管を通して羽根車に衝突させることができる。例えば、排ガス管と排ガス分岐管との間に開閉弁を設ければ、その弁開度を調整することで、排ガスの一部または全部を任意に分岐することができる。
排水ガス分岐管が連通される排ガス管の部分は、内燃機関とマフラーとの間の前部排気管の部分でも、マフラーより下流の後部排気管の部分でもよい。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、上記バッテリーには、上記ルーフに設けられた太陽電池パネルで受光して得られた電気エネルギーが蓄えられる請求項１に記載のバッテリー駆動式電力自動車である。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、通常の走行時、水車の回転により得られた電気エネルギーをバッテリーに蓄えることができる。
しかしながら、自動車の始動時には、水車の回転数が低く、得られる電気量も小さい。そこで、始動時には、太陽光により蓄えられた電気エネルギーをバッテリーに蓄えておき、その蓄えた電気エネルギーを自動車の駆動時の電源として使用することができる。すなわち、水力発電の他、太陽光発電による電気エネルギーを用いて車両を走行させることができる。太陽光発電は晴天時、雨水利用の落差発電は降雨時と全天候型の発電を可能としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、タンクの水が導水管に導入され、水車（水車ランナー）が回転する。これにより、水車の回転による機械エネルギーを発生することができる。そして、この機械エネルギーをダイナモにより電気エネルギーに変換することができる。さらに、その変換された電気エネルギーを、バッテリーに蓄えることができる。水車を回した水は、揚水管に配設された揚水用回転羽根により、揚水管を通してタンクに戻される。揚水用回転羽根の駆動も、蓄えた電気エネルギーを用いてモータを駆動することにより行う。
【００２２】
そして、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを、自動車内で消費される各種の電源（自動車の走行電力）として使用することができる。また、雨水捕集パンにより捕集した雨水を利用して発電できるため、降雨時には、例えば停車しても発電、充電が可能となる。
【００２３】
さらに、電気モータと内燃機関との両方を搭載したハイブリッド車の場合、内燃機関の駆動中、揚水用回転羽根の回転軸と同軸連結された羽根車を、排ガス管を流れる排ガスにより回転させれば揚水管内で揚水用回転羽根が回転し、水車に当接した後の水をタンクへ揚水することができる。その結果、永久機関を構成することなく、排ガスを利用してタンクとダイナモとの間で水を循環させ、発電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２５】
以下、この発明の実施例１を図１〜図７を参照して説明する。
実施例１では、乗用車およびバスを使用したバッテリー駆動式電力自動車について説明する。
図１〜図３に示すように、乗用車およびバスの車体１０のルーフ（天井部、屋根部）には、水が溜められた所定容量のタンク（水のリザーバ）１６が設けられている。タンク１６は、底壁と、４つの側壁と、天井壁とを備えた略直方体形状を有している。タンク１６の内部には、所定量の水が溜められている。タンク１６は、密閉型とすることもできるが、蓋の一部に大気に開放された通気口を形成することができる。
【００２６】
また、図４に示すように、タンク１６の内部には、ラジエータのコルゲーテッドフィンのように、波状に水路２３が設けられている。すなわち、タンク１６の内部において、くし歯状の仕切板（仕切材）２４が底壁と垂直方向に設けられることにより、水路２３が迷路のように波状に形成されている。これにより、図５に示すように、仕切板２４と直交する方向に車がゆれても、タンク１６から水があふれにくい状態となっている。その結果、タンク１６内の水位を安定化させることができる。また、安定した水量の供給を行うことが可能となる。
【００２７】
なお、くし歯状の仕切板２４は、車体１０の車長方向に沿って延びるように設けてもよいし、その車長方向とは直交する車幅方向に沿って設けてもよい。仕切板２４の延在方向は、タンク１６の大きさと車体１０の大きさなどにより適宜決定される。タンク１６内には、水位センサが設けられている。
また、タンク１６の蓋部には、上向きに開放されたパン（雨水捕集パン）１６ａが一体に設けられている。パン１６ａの大きさ（広さ）はタンク１６と同じであるか、または、タンク１６より大きくルーフとほぼ同じサイズとすることもできる。パン１６ａは浅い皿状に形成され、その底の一部にタンクに連通する穴が設けられている。パン１６ａにより雨水を捕集してタンクに導くこととなる。パン１６ａは、蓋部に着脱自在に設けてもよい。
【００２８】
また、タンク１６には、水車１２が収納された略箱形状の水槽１９へタンク１６内の水を導水する導水管１１の上端部が連通されている。導水管１１は、剛性でかつ対錆性を有する素材で形成されている。例えば、プラスチック（硬質塩化ビニルなどの硬質合成樹脂）製でもよい。導水管１１は、所定の大きさを有している。
水槽１９には、水車１２に当接させた水を、揚水してタンク１６に戻す揚水管１５の元部が連通されている。揚水管１５の素材、径などは上記導水管１１と同じである。
なお、例えば冬の寒冷時には、導水管１１および揚水管１５が凍結するおそれがある。そこで、例えば、グラスウール、ウレタンまたはポリスチレンフォームなどを素材とした断熱材を、導水管１１および揚水管１５に巻き付けてもよい。
さらに、導水管１１および揚水管１５には、水車１２への水の供給を調節する弁１８が設けられている。揚水管１５の水槽１９と弁１８との間には、自動車のラジエータ３１に向かって延びる排水管３０が分岐されている。排水管３０は、ラジエータ３１の熱交換器に連通されている。揚水管１５のうち、配水管３０との連通部分には、切替弁１５ａが設けられている。切替弁１５ａの弁操作により、揚水管１５内を流れる水がタンク１６へ揚水されたり、ラジエータ３１の熱交換器へ給水される。
【００２９】
また、導水管１１の中には、回転体１７が収納されている。また、揚水管１５の中にも回転体１７（揚水用回転羽根）が収納されている。図６に示すように、これらの回転体１７は、例えば、螺旋状のスクリューの形状を有している。両回転体１７は、金属などの剛性な素材、例えばアルミニウム板で形成されている。両回転体１７は、それが回転することにより、導水管１１および揚水管１５の水の流速を高めて送水する。
両回転体１７の動力は、外部から供給される電力、例えば、太陽光発電で得られた電力を使用する。
【００３０】
次に、水車１２について説明する。図１に示すように、車体前部のボンネットの下方のエンジンルームには、水車１２が配設されている。また、図２に示すように、バスの場合、車体１０の前部に設けられている。なお、バスではエンジンルームが車体後部に設けられているので、水車１２をそのエンジンルームに配設してもよい。
水車１２には、ペルトン水車が採用されている。水車１２の水車ランナー（羽根車）は、その周方向に所定間隔を有して複数個の水かき用の羽板を備えている。その水車１２の大きさは、自動車の車体１０の大きさによって決定される。また、羽板の数は、自動車に大きさによって決定される。また、水圧を受ける羽板の面積も自動車の大きさによって決定される。これらの羽板および面積により、水車１２の回転数が決定される。
水車ランナー（水車）１２は、上記水槽１９に収納されている。水槽１９の一方の側面には、導水口を介して、導水管１１が連通されている。すなわち、水車ランナー１２は、水槽１９の中で、導水管１１からの水が、その羽板に当接するように配設されている。
水槽１９の他方の側面側には、水車ランナー１２を当接した後の水を排出する排水口が形成されている。排水口には揚水管１５の元部が連通され、揚水管１５を介して、水槽１９内の水をタンク１６へ戻す。
【００３１】
次に、ダイナモ１３について説明する。車体１０の下部には、水車ランナー１２の回転軸と連結され、水車ランナー１２の回転を電気エネルギーに変換するダイナモ１３が設けられている。ダイナモ１３は、水車ランナー１２の回転に伴い、所定電圧、所定電力の電気エネルギーに変換して発電するものである。
【００３２】
車体１０には、水車１２とは別に、風力発電機および太陽電池パネルを設けてもよい。例えば、図７に示すように、車体１０の屋根には、風力発電機用のプロペラ２１を設けてもよい。そして、車体１０の屋根には、風力で回転するプロペラ２１の機械エネルギーを電気エネルギーに変換する第２のダイナモ（図示せず）が設けられる。
また、図１、図２、図７に示すように、車体１０の屋根には太陽電池パネル２２が配設されている。なお、太陽電池パネル２２は、必ずしも車体１０の屋根に設置しなくても、太陽光を受けやすい場所に設置してもよい。
【００３３】
車体１０には、ダイナモ１３により発電した電気エネルギーを蓄えるバッテリー１４が設けられている。また、バッテリー１４には、風力発電用のプロペラ２１の回転により得られた電気エネルギー、太陽電池パネル２２により得られた電気エネルギーをそれぞれ蓄えることができる。水力、風力または太陽光の切り換えは、図示しないスイッチ回路により行うことができる。
【００３４】
次に、この発明の実施例１に係る自動車のバッテリー駆動法について説明する。
まず、自動車の走行前に、タンク１６に給水する。次いで、自動車の運転席の前面に設けられたキースイッチを回すことにより、導水管１１および揚水管１５の中に設けられた回転体１７にバッテリー電源から電気が供給され、両回転体１７が回転する。同時に、導水管１１および揚水管１５に設けられた弁１８を開く。これにより、タンク１６から水が流れ出し、導水管１１に水が導かれる。このとき、導水管１１の水は、回転体１７が回転することで、回転体１７を回転させない場合に比べて、流速を高めることができる。このように流速を高めた状態で、水車１２に水を供給して発電を行う。
水車１２に当接後の水は、揚水管１５内の回転体１７の揚水作用（吸い上げ力）により、揚水管１５からタンク１６へ揚水される。回転体１７は外部からの電気エネルギー、例えば太陽光発電により得られた電力により回転する。
【００３５】
タンク１６の水量が所定量より超えた時に、このタンク１６内に設けられた図示しない水位センサから信号が切替弁１５ａに送られる。その信号により、切替弁１５ａが作動して揚水管１５の下流部が閉じるとともに排水管３０が開く。これにより、揚水管１５内の排水はタンク１６へ戻らず、排水管３０を通ってラジエータ３１の熱交換器に供給され、駆動中のエンジンの熱により昇温した冷却水が冷却される。この排水は車外に放水される。
そして、タンク１６の水量が所定量になった時に、水位センサから切替弁１５ａへ信号が送られ、切替弁１５ａが作動し、揚水管１５の下流部が開くとともに排水管３０が閉じる。このように、タンク１６に溜まった水を有効に利用することができる。
【００３６】
導水管１１は、車体１０の上部より車体１０の下方に向かって設けられている。また、導水管１１は、その径の大きさが車体１０の上部から下部に向かって先細りに形成することもできる。これにより、導水管１１を流れる水には、ベルヌーイの定理が作用する。
すなわち、導水管１１の上部の直径と導水管１１の下部の直径とが同じで、導水管１１の下部の位置が導水管１１の上部の位置より低ければ、導水管１１の下部内の水の流速が、導水管１１の上部内の水の流速より大きくなる。
また、導水管１１の上部の位置と導水管１１の下部の位置とが同じ高さの場合には、導水管１１の下部の直径が導水管１１の上部の直径より小さければ、下部の水の流速が上部の水の流速より大きくなる。
これにより、車体１０の上部から下部にかけて、導水管１１の水の流れをよくすることができるとともに、導水管１１の水の流速を増すことができる。これにより、水車ランナー１２の羽板への水の当接力を高めることができる。
【００３７】
また、導水管１１を流れる水により、車体１０の下部のエンジンルームに設けられた水車ランナー１２を回す。すなわち、導水管１１から導かれた水が水車ランナー１２の羽板に当接する。これにより、水車ランナー１２を所定の回転数で回し、その回転で機械エネルギーを発生することができる。
このとき、この機械エネルギーによりダイナモ１３を駆動させれば、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。その変換された電気エネルギーを、バッテリー１４に蓄えることができる。
【００３８】
また、バッテリー１４に蓄えた電気エネルギーを、自動車を駆動させる動力限として使用することができる。すなわち、バッテリー１４に蓄えた電気エネルギーを使用し、例えば、電動モータにより自動車を走行させる駆動源に使用することができる。また、従来のバッテリー（鉛蓄電池）の代わりに、その電源を使用してガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの始動時などの電源として使用することができる。
【００３９】
また、この揚水発電システムは、駆動源が電動機と内燃機関とを有するハイブリッドエンジンを備えた自動車にも使用することができる。具体的には、始動時、バッテリー１４から電動機に電力が供給される。このとき、タンク１６から水車１２に水が供給され、水車１２が回転して電気エネルギーを生成するので、電気エネルギーがバッテリー１４に供給される。よって、バッテリー１４の充電量が低下しない。
【００４０】
次に、自動車の通常走行時には、電動機と内燃機関との何れか一方、または両方を使用して走行する。このとき、電動機および内燃機関の回転によりダイナモ（図示せず）が発電し、この発電した電気エネルギーがバッテリー１４に供給される。
さらに、減速時には、ブレーキをかけることにより、電動機のみが動作する。このとき、水車が動作して電気エネルギーを生成しているので、バッテリー１４にはその電気エネルギーが供給される。
何れの電気エネルギーをバッテリー１４に供給するかについての制御は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を使用して行われる。すなわち、エンジンの回転数により、ＥＣＵが、始動時、通常運転時等の判定を行い、水車１２からバッテリー１４への電気エネルギーの供給または内燃機関からの電気エネルギーの供給を制御する。
【００４１】
上述したように、通常の走行時、バッテリー１４には水車ランナー１２の回転により得られた電気エネルギーを蓄えることが可能である。また、図７に示すように、車体１０のルーフ（天井部）に設けられた風力発電機２１のプロペラが風の力により回転し、この回転により得られた電気エネルギーをバッテリー１４に蓄えることができる。
しかしながら、始動時には、水車ランナー１２の回転数が低く、得られる電気量も小さい。また、風力発電の場合も同様である。
そこで、図７に示すように、太陽電池パネル２２を車体１０のルーフに配設してもよい。これにより、晴天時に太陽光発電により得られた電気エネルギーをバッテリー１４に蓄えておき、その蓄えられた電気エネルギーを始動時の自動車の駆動用として使用することができる。
【００４２】
次に、図８ａ，図８ｂを参照して、この発明の実施例２に係るバッテリー駆動式電力自動車を説明する。
図８ａに示すように、実施例２のバッテリー駆動式電力自動車は、揚水管１５の回転体（揚水用回転羽根）１７を内燃機関の排ガスを利用して回転させることで、内燃機関の駆動中であれば、永久機関を構成することなく、タンク１６と水車１２との間で円滑に水の循環を行えるものである。なお、内燃機関の停止時には、実施例１と同じように、バッテリー１４に蓄えた電気エネルギーにより、揚水管１５の回転体１７を回転させることができる。
【００４３】
回転体１７は、軸流ポンプ用である。揚水管１５のうち、回転体１７の収納部分の一帯には、屈曲したクランク流路部１５ｂが形成されている。クランク流路部１５ｂの周壁の一部には、軸孔１５ｃが形成されている。軸孔１５ｃには、回転体１７の長尺な回転軸１７ａが、回転軸１７ａの元部側の半分を揚水管１５の外へ突出させた状態で挿通されている。回転軸１７ａの突出部分は、遠心ポンプ型のエアモータ５０の羽根車５１の回転軸を兼用している。すなわち、回転軸１７ａの兼用部分は、エアモータ５０のケーシング５２の内部空間に横架され、かつ回転軸１７ａの兼用部分の長さ方向の略中間には、羽根車５１が固定されている。ケーシング５２には、排ガスの吸込口５３と、排ガスの吐出口５４とが離間してそれぞれ形成されている。吸込口５３には、内燃機関の排気部に連通された排ガス管（前部排気管）５５の途中から分岐された排ガス分岐管５６の上流部分が連通されている。吐出口５４には、排ガス分岐管５６の下流部分が連通され、その排ガス分岐管５６の下流部分の下流端はマフラーに連通されている（大気開放されてもよい）。これにより、羽根車５１を回転させた後の使用済みの排ガスが外部へ放出される。排ガス管５５のうち、排ガス分岐管５６が分岐される部分は、内燃機関とマフラーとの間の前部排気管の部分である。これは、前部排気管から分岐した排ガスを羽根車５１へ導入した方が、排ガス管５５のうち、マフラーより下流部分の後部排気管から分岐した排ガスを利用した場合に比べて、マフラーの通過中に排ガスの流速低下が生じない分だけ、羽根車５１、ひいては回転体１７を高速回転させ、高電力の発電ができる。また、排ガス分岐管５６の下流部分をマフラーに連通したので、使用済みの排ガスの消音化を図ることができる。
【００４４】
排ガス管５５の内壁のうち、排ガス分岐管５６との分岐部分には、内燃機関側から流れ込む排ガスの一部を効率良く排ガス分岐管５５へ導入できるように、ダクト形状の導入ガイド５７が形成されている。導入ガイド５７に代えて、排ガス管５５の排ガス分岐管５６との分岐部分に電磁弁５８を設けてもよい（図８ｂ）。電磁弁５８は、排ガス管５５の排ガス分岐管５６との分岐部分に軸支された弁軸５９と、弁軸５９に固定された弁体６０と、弁軸５９を所定角度回転させる電動式の弁モータＭにより構成されている。弁モータＭによる弁体６０の回転角度を変更することで、排ガス管５５を流れる排ガスの一部または全部を排ガス分岐管５６に流すことができる。
排ガス分岐管５６の途中には、排ガス中からドレンおよび微細な固形物などを、濾過作用または遠心力により除去するガス圧（空気圧）フィルタ６１が設けられている。ガス圧フィルタ６１は使用しなくてもよい。また、ガス圧フィルタ６１に代えて、ガス圧（空気圧）調整ユニットを採用してもよい。ガス圧調整ユニットは、フィルタ、ゲージ付き減圧弁、ルブリケータの３つから構成され、一定条件の排ガスを供給する。
【００４５】
内燃機関の駆動中、排ガス管５５を流れる排ガスの一部を、導入ガイド５７を介して排ガス分岐管５６に導入する。その後、導入された排ガスを羽根車５１に衝突させ、回転軸５９を介して、羽根車６０ととともに回転体１７を回転させる。これにより、揚水管１５内で回転体１７が回転し、水車１２に当接した後の水をタンク１６へ揚水する。その結果、永久機関を構成せず、排ガスを利用して、タンク１６とダイナモ１３との間で水を循環させて発電することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、バッテリーに蓄えた電気エネルギーを、電動モータを備えた自動車の駆動源に使用することができる。また、その電源を使用してガソリンエンジンの自動車の始動時などの電源として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施例１に係る乗用車タイプのバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係るバスタイプのバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施例１に係るバスタイプのバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す平面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るバッテリー駆動式電力自動車の一部を構成するタンクの使用状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施例１に係るバッテリー駆動式電力自動車の一部を構成するタンク内の水の状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施例１に係るバッテリー駆動式電力自動車の一部を構成する回転体の斜め下方からの斜視図である。
【図７】この発明の実施例１に係る風力発電機を搭載したバッテリー駆動式電力自動車の全体構成を示す斜視図である。
【図８ａ】この発明の実施例２に係るバッテリー駆動式電力自動車の要部の全体構成を示す拡大断面図である。
【図８ｂ】この発明の実施例２に係るバッテリー駆動式電力自動車の他の形態の要部を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  車体、
１１  導水管、
１２  水車ランナー（水車）、
１３  ダイナモ、
１４  バッテリー、
１５  揚水管、
１５ａ  切替弁、
１６  タンク、
１６ａ  パン（雨水捕集パン）、
１７  回転体（揚水用回転羽根）、
２１  風力発電機、
２２  太陽電池パネル
３０  排水管、
３１  ラジエータ、
５１  羽根車、
５５  排ガス管、
５６  排ガス分岐管。
【国際調査報告】
2009101680.tif 000012
2009101680.tif 000013
2009101680.tif 000014
2009101680.tif 000015