(57)【要約】【課題】車両等の移動時には、車両の方向と反対向きに走行風が発生する。この走行風が車両の抵抗となって燃費を低下する原因となっている。しかし、この走行風は、車両を移動させているときには相対的に必ず発生するものである。地上に固定して設置されている風力発電機では、無風状態で発電しない場合もある点で異なっている。この走行風を発電に利用するものである。【解決手段】車両等の移動時に相対的に発生する走行風により、円筒状の外面に、その軸芯方向に平行に複数の羽根を付けた羽根車が回転し、電力が発生する風力発電機を提供するものである。そのため、羽根車の回転効率を上げ、また充放電制御盤によりバッテリに充電をし易くしていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両等の移動時に相対的に発生する走行風により、円筒状の外面に、その軸芯方向に平行に複数の羽根を付けた羽根車が回転し、電力が発生する風力発電機。
【請求項２】
走行風に対し、くの字型の羽根を付けた羽根車とした請求項１の風力発電機。
【請求項３】
円筒の軸芯を中心として、その外面に撚りを入れた羽根車とした請求項１又は請求項２のいずれかの風力発電機。
【請求項４】
円筒状の羽根車の断面の上部半分に走行風を当てるように形成されたシュラウド内に請求項1ないし請求項３の羽根車を設置した風力発電機。
【請求項５】
請求項1ないし請求項４の風力発電機により発生した電力をバッテリに充放電させる充放電制御盤。
【請求項６】
車両等に２台以上のバッテリを搭載し、バッテリの充電状態により、風力発電機により発生した電力を複数のバッテリに配分する請求項５の充放電制御盤。
【請求項７】
請求項1ないし請求項4の風力発電機、請求項５ないし請求項６の充放電制御盤及びバッテリを搭載した車両又は船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動車両等の移動時に相対的に発生する空気流である走行風を利用し、風力発電機により発電し、その電力をバッテリに充電し、この電力を有効活用することを目的とする移動式風力発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気自動車、ハイブリッド車、内燃機関自動車等の車両には、消費した電力を補うため、車両内に発電機が備えられている。この発電機は、車両用の駆動軸に連結された発電機を回転させて電力を発生させ、あるいは、車両の制動時における機械的エネルギを電力に変換し、この電力をバッテリに充電するように構成されている。そして、バッテリの消費電力に対して充電し、電力の収支が図られている。
【０００３】
車両等は、その移動時に相対的に発生する空気流である走行風を受けるが、この走行風のエネルギを利用して、車両等の移動時の補助エネルギ等とする方法は、種々提案されている。
【０００４】
車載可能な羽根車を発電機に結合し、発生電力を制御装置を用いて、バッテリに充電するようにした風力発電による車載バッテリ充電装置(特許文献１)、空気取入ダクトを車両の進行方向に形成し、そのダクトの空気取入口を車幅方向に開口し、車幅方向に回転軸を有し、車幅方向に長い複数の羽根を有する羽根車をダクトの取入空気により回転可能に配設し、上記回転軸に発電機を接続してなる車両搭載バッテリ充電用発電装置(特許文献２)、風車による回転力を高めるための変速装置と、該変速装置を介して風車の回転力で作動する発電機とからなる風力発電機を、自動車のエンジンルーム内に設置する風力発電による電気自動車(特許文献３)がある。また、自動車の走行時に正面にかかる風圧を正面に風道パイプを設置した上，末尾にプロペラやパイプ内部に風車を置いて風力発電するとしたもの(特許文献４)、船舶の航行中の風圧によって風車を回転させ、この風車の回転力で発電機を作動させて電気を発生させ、この電力で船舶を推進させるようにした提案(特許文献５)がある。
【０００５】
さらに、シュラウドの形状に特徴がある風力発電機全体の構造を改良して風の流路を制御することにより発電出力を増大させることを目的とした風力発電機(特許文献６)、電力回生開始時に制動効果によって、回転可能なファンによる回転電機の回転速度が低下しても、所定の回転速度に低下するまで回転電機が発電機として動作し続けることができる車両用の車両用電力回生装置(特許文献７)、風車の回転により駆動される発電機と、該発電機により充電されるバッテリとを含む車載風力発電機において、特に発電機を効率良く発電させる場合に、発電機が過負荷により停止するのを確実に防止する車載風力発電機(特許文献８)等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５５２０３号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９９０３号公報
【特許文献３】特開２００３−２９９２０７号公報
【特許文献４】特開平１０−３３９２６０号公報
【特許文献５】特開２００４−１７６６９７号公報
【特許文献６】特開２００６−３０７７８３号公報
【特許文献７】特開２００４−４０９３３号公報
【特許文献８】特開２００８−２１５２０８号公報
【０００７】
上記特許文献１ないし５では、走行風を利用して風車により発電し、バッテリに充電する技術的思想は開示されているが、風車の構造、充電方法等は、具体的に記載されていない。特許文献６のシェラウドの形状も同様に具体性に欠けている。また、特許文献７ないし８では、複数のバッテリを充電することまでは開示されていない。
【０００８】
そこで、本発明では、移動車両等において、走行風を利用して効率よく発電し、その電力を充電して移動時の補助エネルギとするだけでなく、広く他の用途に使用することを目的とするものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、車両等が移動時に相対的に発生する空気流である走行風を効率よく利用して発電し、その電力を複数のバッテリに充電し、車両等の移動時の補助エネルギだけでなく、広く他の用途に使用することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのため、第1発明は、車両等の移動時に相対的に発生する走行風により、円筒状の外面に、その軸芯方向に平行に複数の羽根を付けた羽根車が回転し、電力が発生する風力発電機である。
【００１１】
車両等の移動時には、車両の方向と反対向きに走行風が発生する。この走行風が車両の抵抗となって燃費を低下する原因となっている。しかし、この走行風は、車両を移動させているときには相対的に必ず発生するものである。地上に固定して設置されている風力発電機では、無風状態で発電しない場合もある点で異なっている。この走行風を発電に利用するものである。
【００１２】
走行風は、車両等に設置された羽根車を回転させ、この運動を発電機に伝え発電させる。羽根車は、円筒形の筒状となっていて、その外面には、円筒の軸芯に平行に複数の羽根が付けられ、この羽根に走行風があたり羽根車を回転させる。
発電機は、交流発電機、直流発電機を使用する。自動車用の交流発電機オルタネータは他励式であるが、励磁スイッチを使用することにより利用できる。なお、バッテリに充電するためには、交流は直流に変換する必要があるが、整流回路により容易に変換することができる。
複数の羽根を付けた羽根車と、この羽根車の回転運動を利用して発電する発電機を組み合わせたものを風力発電機とする。
【００１３】
第２発明は、走行風に対し、くの字型の羽根を付けた羽根車とした第１発明の風力発電機である。
【００１４】
羽根は、走行風を効率よく受けやすい形状が望ましい。正面から来る走行風に対し、羽根に当たり上昇する走行風を、羽根の先をくの字に曲げて、上昇する走行風をさらに羽根が受けやすくして回転効率を上げるものである。
【００１５】
第３発明は、円筒の軸芯を中心としてその円筒に撚りを入れた羽根車とした第１又は第２発明のいずれかの風力発電機である。
【００１６】
羽根が円筒の法線上に軸芯と平行に付けられると、実験結果から羽根車が回転するとき騒音を発生することに気付いた。そこで、円筒の軸芯を中心として、円筒に撚りを入れるすなわち円筒を捩じったときには、この騒音が低下することが実験的に証明できた。さらに走行風に含まれるごみ等が羽根に当たった時でも、羽根に直角に当たることはなく、ごみ等は羽根の外部に逃がしやすくできることも判明した。
【００１７】
第４発明は、円筒状の羽根車の断面の上部半分に走行風を当てるように形成されたシュラウド内に第1発明ないし第３発明の羽根車を設置した風力発電機である。
【００１８】
走行風が羽根車の羽根全体に当たっても、回転効率は低下する。そこで、シュラウドいわゆる導風管を用い、円筒形の羽根車の上半分以上に走行風を当てるようにして、走行風による羽根車の回転効率は向上させる。シュラウド内には羽根車だけではなく発電機も設置することができる。
【００１９】
第５発明は、第1発明ないし第４発明の風力発電機により発生した電力をバッテリに充放電させる充放電制御盤である。
【００２０】
車両用のバッテリとしては、鉛蓄電池とニッケル−カドミニウム蓄電池が一般的であるが、その大きさや放電特性は様々である。バッテリに充電するには、そのバッテリの公称電圧より高い電圧を与える必要があり、充電電流の制限もある。さらにバッテリは、その容量以上の電力を蓄えることはできず、充電を続けていくと過充電状態とるため注意を要する。また、羽根車の回転は常時一定ではなく、瞬時変動によるバッテリへの充電及びバッテリからの放電の制御対応も必要となる。
従って、風力発電機により発生した電力を、そのままバッテリに送り充電することは困難であり、風力発電機により発生した電力は、充放電制御盤を通してバッテリに充電されることとなる。
【００２１】
充放電制御盤には、充電電圧検出センサ、充電電流検出センサ、満充電検出センサ、バッテリ液温・イオン濃度検出センサ等が備えられ、風力発電機により発生した電力を、そのバッテリに適した充電条件にして充電させる。さらに、安全対策として、風力発電機の温度上昇、過回転、過発電、過充放電、緊急時によるシステムのシャットダウン、羽根車の停止機能充放電制御盤により行われる。
【００２２】
第６発明は、車両等に２台以上のバッテリを搭載し、バッテリの充電状態により、風力発電機により発生した電力を複数のバッテリに配分する第５発明の充放電制御盤である。
【００２３】
車両等には、移動時の補助エネルギとして、少なくとも１つのバッテリは搭載されている。風力発電機により発生した電力をこのバッテリに充電することも必要であるが、他のバッテリを準備し、それに充電し、移動時の補助エネルギとしてだけではなく、他の用途例えば車両等から取り外して、キャンプ等の照明用等の電源に利用することも考えられる。
そこで、複数のバッテリを搭載し、１のバッテリが満充電になった時は他のバッテリを充電する、あるいは複数のバッテリを並行して充電する等の制御も必要となってくる。そのため、充放電制御盤に複数のバッテリにその充電量に応じて電力を配分し、バッテリ間においては充放電しないような機能をも設けるようにする。
【００２４】
第7発明は、第1発明ないし第4発明の風力発電機、第５発明ないし第６発明の充放電制御盤及びバッテリを搭載した車両又は船舶である。
【００２５】
車両だけでなく、移動する物体であれば相対的に走行風は生じ、風力発電機及び充放電制御盤を利用することができる。そこで、列車や船等にも適用範囲を広げたものである。車両には、2輪車を含む自動車だけでなく列車等も含まれる。
【発明の効果】
【００２６】
第１発明では、移動時には常に生ずる走行風を利用し発電でき、いわゆるクリーンエネルギを電力に変換することができる。第２発明では、走行風をより羽根車が受けやすくなり、効率よく発電できる。第３発明では、羽根車の回転時騒音を低下できるとともに、羽根に当たったごみ等の除去も容易となる。第４発明では、走行風が回転を生ずる羽根に限定的に当たるため、回転効率が上昇する。
【００２７】
第５発明では、風力発電機で発生した電力を円滑にバッテリに充放電できる。第６発明では、車両等に搭載した複数のバッテリに充電することにより、多目的に充電した電力を使用できる。第７発明では、車両等だけでなく船などにも上記各発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、円筒状の羽根車であり、くの字型の羽根が付いている。
【図２】図２は、くの字型の羽根が付いた円筒状の羽根車を、その軸芯を中心とし捩じりを入れた羽根車である。
【図３】図３は、羽根車をシュラウド内に設置した図である。
【図４】図４は、発電機として機能する、羽根車と固定軸をシュラウド内に設置する図である。
【図５】図５は、風力発電機、充放電制御盤及びバッテリの連絡図である。
【図６】図６は、風力発電機、バッテリを車両に搭載した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明を実施するための代表的な形態を示す。
【実施例１】
【００３０】
図１に示す円筒状の羽根車２は、外面にくの字型の羽根２１が付けられている。この羽根車は、エンジニアリングプラスチックを材料として、射出成型により製造される。ただし材料、製造方法はこれに限られるものではない。
図２は、円筒の軸芯を中心として約１５度捩じった羽根車２である。捩じりの角度は、15度から30度が好ましい。羽根車の回転時の騒音やごみ等の流れを考慮したものである。羽根を付けた羽根車を後の加工により15度捩じり、羽根車だけでなく羽根も同じ角度で捩じられている。
【００３１】
図3には、羽根車２１がシュラウド４内に設置されたものである。走行風が、羽根車全体に当たると羽根車の回転は低下する。そこで羽根車の軸芯より上半分の箇所に走行風が当たるようにシュラウドを形成させる。またシュラウドにはスロープを付けて羽根に走行風がより当たりやすくなるようにされている。
シュラウド４内には、羽根を付けた羽根車だけが設置される場合もあり、また羽根車２と発電機３が一緒にシュラウド４に設置される場合もある。
【００３２】
図４は、羽根車２と固定軸３３が発電機としての機能を有し風力発電機１として作動するものであり、シュラウド４の中に固定冶具３２により固定軸３３と羽根車２が設置され、固定軸３３を中心として羽根車２が回転し電力を生ずる。
【実施例２】
【００３３】
図５は、風力発電機、充放電制御盤５及び複数のバッテリ６の連絡図である。図５では、発電機３はシュラウド４内に設置されている。羽根車２の回転数を増速機２３により、さらに増加して発電機３に送られる。ロータ２５は回転する部分全体をいう。
図４では、整流器３１が付けられているが、直流発電機では必要がなく、交流発電機でも整流機能を充放電制御盤内に付ければ足りる。
充放電制御盤５では、充電時の電圧、電流、バッテリのイオン濃度等がセンサにより検出され、バッテリに適した充電条件を選択しバッテリに充電される。複数のバッテリに充電することもできる。
【００３４】
図６は車両に風力発電機とバッテリを搭載した一例図である。充放電制御盤は、実際には搭載されているが、ここでは図示されていない。風力発電機１は1か所に付けるとは限られず、図6のように複数の箇所に付けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
いわゆるクリーンエネルギの利用である。羽根車の抵抗等により結果としてエネルギ保存則により使用した燃料と充電した電力は変化しないとの見方もあるが、実際に走行すると走行風により、予想以上にバッテリは充電される。こうした装置は、リサイクル製品でも十分に製造でき、今後需要が予想される。
【符号の説明】
【００３６】
１  風力発電機  
２  羽根車  ２１  羽根車の羽根  ２２  羽根車の軸芯    ２３増速機  
２５  ロータ
３  発電機  ３１整流器  ３２  固定字具  ３３  固定軸
４  シュラウド
５  充放電制御盤
６  バッテリ  
７  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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