(57)【要約】【課題】受風通過ダクトを車両の底面に前面から後背面まで貫通して設け、その中に複数の風車の設置し、走行時に受ける風圧からより多くの電力を発電し、かつ、蓄電する構成の風力発電電気自動車を提供する。【解決手段】車両本体内部の全長に渡って車両の底面に貫通して設けられた受風通過ダクトと、受風通過ダクトの内部空間に一列に複数設置された発電用の風車と、生じた電力を蓄電するとともに他の電源からも充電可能な二次電池と、車輪を回転させる駆動装置とからなり、受風通過ダクト内を通過する風により車体内部に複数設置された風車を回転させて、効率よく発電・充電し、長距離走行を可能とした風力発電電気自動車。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体内部の前面から後背面までの全長に渡って車両の底面に直線的に貫通して設けられた受風通過ダクトと、前記受風通過ダクトの内部空間に前方から後方へ一列に複数設置された走行風を受風して回転する発電用の風車と、前記風車の回転エネルギーを電力に変換する発電機と、該発電機により生じた電力を蓄電するとともに他の電源からも充電可能な二次電池と、少なくとも両側の一対の車輪を回転させる駆動装置とからなり、蓄電した電力を使用して車両を始動させ、走行中に走行風により充電することを特徴とする風力発電電気自動車。
【請求項２】
前記風車は、前記受風通過ダクト内に配置され、車両を走行させることにより生じる前記受風通過ダクト内を通過する風により風車を回転させて発電した電力を蓄電し、蓄電した電力を使用して車両を始動させるとともに走行中に充電することを特徴とする請求項１記載の風力発電電気自動車。
【請求項３】
前記受風通過ダクトは、車両先端部に吸入口を設けるとともに車両後端部に排出口を設けた構成であるとともに、前記車両の車軸巾内に複数本並列に配置され、前記受風通過ダクトが車両のシャシの一部を構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電電気自動車。
【請求項４】
前記受風通過ダクトは、車両の走行によって生じるダクト通風により充電する際に生ずる前記二次電池の熱、または前記発電機である風車から生じる熱に対して冷却装置として機能することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の風力発電電気自動車。
【請求項５】
前記二次電池は、シャシに設けられた複数の受風通過ダクトの底部に設置され、軽量で大容量であり、かつ、継ぎ足し充電の可能なリチウムイオン二次電池で構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の風力発電電気自動車。
【請求項６】
前記駆動装置は、車輪内部に直接装着されるインホイールモータ、または、車輪のハブと一体化して繋がるハブモータから構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の風力発電電気自動車。
【請求項７】
前記風車は、３枚の半球状の回転翼からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の風力発電電気自動車。
【請求項８】
前記風車は、低速運行時に警告となる音を発生する音発生機能を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の風力発電電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行風を受風する受風通過ダクトと、走行風を受風して回転する発電用風車とを装備した風力発電自動車に関し、特に、車両本体内部の前面から後背面までの全長に渡って貫通した受風通過ダクトを設けるとともに、前記受風通過ダクトの内部に前方から後方へ設置された複数の発電用風車を走行風で回転させることにより、より効率的に発電・蓄電が可能な風力発電電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境の保全、資源の確保の観点から、２酸化炭素などの地球温暖化に悪影響を及ぼす排出ガスを抑制するための技術が開発されている。また、化石燃料の消費を減少するため、ガソリン駆動と併用したハイブリッド車などの開発や、ガソリン・軽油などの化石燃料を使用しない内燃機関に代わる駆動装置が研究され、様々なエネルギー源とのマッチングが研究されている。
その中でも風力発電は、昔から開発の行われている発電技術であるが、昨今再び注目されており、自然力を応用した発電方法として、様々な分野で使用されている。また、自動車は自走することにより走行時に正面から走行風を受けるため、搭載した風力発電装置によって発電した電気で充電しつつ走行する自動車の研究開発は盛んに行われている。
【０００３】
風力発電を利用した電気自動車の開発において、既存の電池ではガソリン等の化石燃料と比べ遥かに質量当りのエネルギー密度が低いため、一回の充電で化石燃料を使用した内燃機関を動力源とする車と同等の走行距離を確保しようとすると予想外に大きな容量の電池を搭載しなければならず、極端な車両重量の増加に繋がってしまう結果となっている。そこで、蓄電しておいた電気を使用して走行しながら、かつ、走行中に発電しながら充電して蓄電量の減少を最小限に抑えて一回の充電で走行できる距離を最大に確保する各種の工夫を施すことが考えられている。
【０００４】
通常の風力発電を利用した自動車には、従来の自動車のシャシ、フレーム、ボディに、１つ又は数個の風車を設置した構造が既に考えられている。しかしながら、風力発電は発電量が少ないため、自動車の車体内部に設置可能な大きさの風車を僅かな数だけ設置しても、走行風による風力発電の効果により充電しながら蓄電しても、電気自動車による長距離走行を達成するのが難しかった。
【０００５】
また、従来の自動車に発電用風車を設置するには、風車の設置場所、設置可能な風車の数に制限が多く、極僅かな数の風車しか設置できなかったため発電量が少なく、効率よく二次電池の蓄電をすることが困難であった。そのため、自動車の外観に変化を及ぼすことなく、車体内部に設置可能な大きさの風車であって、かつ、十分な発電量を得るために多数の風車を設置することが可能な構造の風力発電電気自動車の開発が待たれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９０５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本件発明は、上記問題点を解消するために、受風通過ダクトを車両の底面に前面から後背面まで直線的に貫通して設けることにより複数の風車の設置を可能にするとともに、複数の風車を用いることにより、走行時に受ける風圧からより多くの電力を発電し、かつ、蓄電することが可能な風力発電電気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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る風力発電電気自動車は、車両本体内部の前面から後背面までの全長に渡って車両の底面に直線的に貫通して設けられた受風通過ダクトと、前記受風通過ダクトの内部空間に前方から後方へ一列に複数設置された走行風を受風して回転する発電用の風車と、前記風車の回転エネルギーを電力に変換する発電機と、前記発電機により生じた電力を蓄電する二次電池と、少なくとも両側の一対の車輪を回転させる駆動装置とからなり、蓄電した電力を使用して車両を始動させ、走行中に走行風により充電する構造である。
【０００９】
また、前記風車は、前記受風通過ダクト内に配置され、車両を走行させることにより生じる前記受風通過ダクト内を通過する風により風車を回転させて発電した電力を蓄電し、蓄電した電力を使用して車両を始動させるとともに走行中に充電する構造でもある。
【００１０】
本発明に係る風力発電電気自動車に設置される前記受風通過ダクトは、車両先端部に吸入口を設けるとともに車両後端部に排出口を設けた構成で、前記車両の車軸巾内に複数本並列に配置され、前記受風通過ダクトが車両のシャシの一部を構成している構造としてもよく、また、車両の走行によるダクト通風により充電する際に生ずる前記二次電池の熱、または前記発電機である風車から生じる熱の冷却装置として機能する構造としてもよい。
【００１１】
本発明に係る風力発電電気自動車に搭載される前記二次電池は、シャシに設けられた複数の受風通過ダクトの底部に設置され、軽量で大容量であり、継ぎ足し充電の可能なリチウムイオン二次電池で構成される。
【００１２】
また、前記駆動装置は、車輪内部に直接装着されるインホイールモータ、または、車輪のハブと一体化して繋がるハブモータから構成される構造とすることも可能である。
【００１３】
本発明に係る風力発電電気自動車に設置される前記風車は、３枚の半球状の回転翼からなり、更に、低速運行時に警告となる音を発生する音発生機能を備える構造とすることも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る風力発電自動車は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果を奏する。
１．受風通過ダクトを、車両本体の底部の前面から後背面まで直線的に貫通して設ける構造であるため、車両の全長に渡ってダクト内に走行風を貫通させることが出来、かつ、受風した風をそのまま後背面に排出できるので抵抗が少ないうえに風が強力に風車に当たるため、複数の風車を強力に回転させ十分な風力により最大の発電することが可能である。
２．受風通過ダクト内を通過する走行風によって複数の風車が十分に稼働するので、その強力な回転で発生した電力を使用して自動車を走行させることができると同時に走行中に充電(蓄電)することが出来る。
【００１５】
３．受風通過ダクトが車両のシャシの一部となる底面を形成している構造であるとともに車両の車軸巾内に複数本並列に配置されることにより、走行風が車両の全巾の全長に渡って車両内部を通過し設置された複数の風車を万遍なく回転させることが出来る。また、ダクト内の通風により充電による二次電池の熱、または発電機である風車から生じる熱を冷却する為の装置として機能することも可能である。
【００１６】
４．二次電池は、シャシに設けられた複数の受風通過ダクトの底部に設置される軽量で大容量なリチウムイオン二次電池からなり、継ぎ足し充電も可能である。リチウムイオン電池を使用しているので、継ぎ足し充電による顕著な電池の劣化がない。
５．車輪内部に直接装着されるインホイールモータやハブモータを搭載した場合はギアやシャフトによる伝道が不要となるので、より効率的な駆動が可能となる。
【００１７】
６．風車は、３枚の半球状の回転翼により効率よく受風をエネルギーに変換することができる。また、音発生構造とすることにより、走行音の極めて静かな電気自動車の接近、または、存在の警告音を発生させ歩行者等に注意を促すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る風力発電電気自動車の側面図である。
【図２】本発明に係る風力発電電気自動車の正面図である。
【図３】本発明に係る風力発電電気自動車の背面図である。
【図４】本発明に係る受風通過ダクトの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明に係る風力発電電気自動車を図面に従って詳細に説明する。
本発明の風力発電電気自動車１０は、車体の枠体であるシャシの一部に設けられた、受風通過ダクト２０、風車３０と、車本体のボディ４０と、からなり、既存の風力発電システムにより走行中の風を利用して、より効率的に発電するために複数の風車を内部に設置した構成である。
【００２０】
図１は、本発明の風力発電電気自動車の一例の側面図であり、図２は同じく正面図である。また、図３はシャシに組み込まれていない状態の受風通過ダクトの斜視図である。
風力発電自動車１０は、受風通過ダクト２０、風車３０、ボディ４０、駆動装置５０、車輪６０、６２、二次電池７０と、とからなり、底面シャシ２２の一部として断面四角形の筒状(中空)の受風通過ダクトが車両本体内部の前面から後背面までの全長に渡って車両の底面に直線的に貫通して一列に車巾に相当する本数だけ複数本設置されている。設置する本数は車両の巾に合わせて１以上の適宜な数が選択され、全長は車両に合わせて適宜な長さに設定される。
【００２１】
受風通過ダクト２０は車両の全長に対応した長さであり、この実施例ではアルミニウムの素材から構成される１８ｃｍ×１８ｃｍの断面四角形の中空のダクトであり、前記車両の車幅となる車軸巾内に合わせて設置可能な数だけ複数本並列に配置され、外枠体であるシャシ２２と一体となって車両を形成する。本実施例において受風通過ダクト２０の断面は正方形に形成されているが、正方形に限定されるものではなく、長方形であっても、また、風車の形状または蓄電池、駆動装置他の搭載物等に合わせて角部に丸みを持たせた略半円状のダクトとすることも可能である。この実施例では、受風通過ダクトは車両の全長に渡って同一の幅で形成されている。
【００２２】
本発明の別の実施例において受風通過ダクトは、車両先端の吸入口部分が、より多くの空気を取り込めるように先端部をラッパ状に広げた構造としている。更に別の実施例として、受風通過ダクトの構造を、車両先端部の吸入口から車両後端部の排出口までの全長に渡って徐々に断面の一辺が小さくなる先細り状の断面四角形の筒状(中空)に構成することも可能である。
先端部分をラッパ状に、または、車両本体の前面から後背面に向けてテーパ状に形成された受風通過ダクトを、上記のように車軸巾内に合わせて設置可能な数だけ複数本並列に配置することにより、車両内部に略扇状の空間を形成して、各々の受風通過ダクトの内部に風車を設置する構造とすることも可能である。
さらに、同一の幅で形成された受風通過ダクトの先端部分にラッパ状の張り出しを付加的に設置する構成も可能である。
【００２３】
発電用の風車３０は、回転エネルギーを電力に変換する従来の発電機構を内部に備えるものであり、走行中にダクトの吸入口２６から取り入れられて排出口２８から排出される走行風を受けて風車の受風翼(パドル)３２が回転して、発電する構造である。本実施例において、３つの受風翼(パドル)３２である半球状のカップが回転軸のアームに接続されているパドル型風車が示されているが、風車に求められる回転スピード・トルクなどに合わせて、ジャイロミル型などの他の垂直軸風、または、プロペラ型などの水平軸風車とすることも可能であり、本件実施例で示されているパドル型の発電用風車に限定されるものではない。
【００２４】
風車３０は、シャシ２２と一体的に形成された各々の受風通過ダクト２０の内部に車体の前面から後背面までの全長に渡って形成されたダクト内部の空間２４に整列配置され、前方から後方へ一列に複数の風車が設置される。また、受風通過ダクトの形状に合わせて、複数列に設置することも可能である。前記風車は風車の中心軸と他の風車の中心軸が２０ｃｍ間隔でダクト内部空間２４に設置される。なお、風車と風車の設置間隔は、風車の特性または車の出力等により任意に変更されるものである。
【００２５】
従来は車両に搭載できる風車の数が極僅かに限られていたので発電量が限られていたが、本発明の風力発電電気自動車は、発電量の少ない風力発電用の小径の風車を複数台可能な限り多く車体内に搭載しているので、車自体の外観を損なわずに多くの発電容量が得られる。シャシに風車設置用のダクトを組み込むことにより、正面からの走行風をまともに受風するので風速が強く、発電効率を向上させることが可能である。
【００２６】
車両の始動時には大きな電力を必要とするので、予めプラグ等から充電して電池に蓄電して置いた電力を使用して車輪を駆動するモータ等の駆動装置を動かして車両を始動させる。走行中に十分充電された場合は、その後の始動については、前記風車で発電された電力を蓄電し、始動および走行に使用する循環になる。安定走行中に受ける強風を利用して発生する余剰電力を充電および蓄電することにより、電気自動車の解決課題とされていた蓄電能力の向上と車の連続走行距離を飛躍的に延長するという大目的が容易に達成される。
【００２７】
受風通過ダクト２０は、切欠や、受風通過ダクト２０の一部から蓄電池へ延びる分岐管を設けることにより、走行風吸入口から取り入れられ排出口へと流れる走行風を、蓄電池および関連する蓄電システムへと流すことにより、蓄電した電気の使用・充電で発熱した蓄電池の冷却装置としても機能させることができる。また、走行風による回転により発熱する風車の回転部を冷却する装置としても機能する構成である。
【００２８】
二次電池７０は、メモリー効果が小さく、継ぎ足し充電が可能で、エネルギー密度が高く、デンドライト問題が無く、また、自己放電の少ないリチウムイオン二次電池が使用されている。リチウムイオンの特性により、これを利用した二次電池では、従来より問題となっていたバッテリーのメモリー効果の問題が解消されるので、従来のニッケル水素電池のように、搭載しているバッテリーの残容量を厳しくチェックする必要がない。また、こまめに気兼ねなく継ぎ足し充電を行うことができ、容易に常に完全に充電されている状態を作り出せる。また、エネルギー密度が高い蓄電池であるため、車両に搭載する蓄電池の軽量・小型化が図られ、蓄電容量を確保するために大型化して車重に大きく影響を及ぼしていた電池の重量を比較的小型に抑えられることにより、同一の発電・充電量での連続走行距離を延ばすことを可能にする構造となっている。
【００２９】
二次電池７０は、本実施例では、シャシと一体形成された複数の受風通過ダクトのさらに底部に設置される構成である。重量の重い蓄電池を床下に配置することにより、車両全体の重心が下がるため車両安定性が向上する。また、リチウムイオン電池は従来の電池に比べ大容量でコンパクトかつ軽量であるため、シャシに設けられた受風通過ダクトの底部のみならず、様々な場所に設置することも可能である。
【００３０】
車両の駆動源である駆動装置としてのモータは、車輪外部に設けられる構造であってもよいが、車輪内部に直接装着されるインホイールモータとすることも可能である。使用される駆動装置としては、車輪のハブと一体化して繋がるハブモータであってもよい。駆動装置を車輪内に納めることにより、シャシ上に搭載しなければならない部品点数が格段に減る構成とすることが出来るため、容易に受風通過ダクトを車体内部の全長に渡って設置することが可能となる。
【００３１】
また、インホイールモータは、電気により発生した駆動装置の駆動力を、一般の自動車に必要なギア機構やドライブシャフト等を経ず殆ど直接動力が車輪に伝わるため、車輪に動力が伝わるまでに消費されるエネルギーのロスが少なく、エンジン・ギア・シャフト等の部品を省くことで、自動車全体の機構をシンプルにすることが可能となる。その結果、重量の軽減により走行に使用される電力が抑えられるだけでなく、故障、保守などを容易に行うことが可能な構成である。
【００３２】
本実施例の図中には示されていないが、受風通過ダクト中に設置される複数の風車は、翼の形状の音発生の薄片を懸下して風きり音またはブーブー音を発生させる等の音発生機能を備える構成とする事ができる。ハイブリッド車や電気自動車の走行音が静か過ぎてエンジン音のような警告音が無いことから、かえって危険であるとされる問題で、国土交通省により、音を出して接近を知らせる装置に関するガイドラインが発表された。本発明に係る風力発電電気自動車においても、ガソリンエンジン搭載車と比較して低速での走行音が非常に静かであるため、走行時に発生する走行風を利用して歩行者への注意を促すための警告音発生を可能としたものである。低速走行中の音発生装置としては、高速では利かなくなる極簡単な垂下薄膜や凧に付ける“うなり”、または、風鈴のような安価な装置も考えられる。
警告音発生のための手段は上記に挙げた方法に限られるものではなく、受風通過ダクトの任意の位置に、低速時に音を発する笛を設置し、走行風の風圧で発音させる構造とすることも可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    風力発電電気自動車
２０    受風通過ダクト
２２    シャシ
２４    ダクト内部空間
２６    ダクト吸入口
２８    ダクト排出口
３０    風車
３２    受風翼(パドル)
４０    ボディ
５０    駆動装置
６０、６２    車輪
７０    二次電池
【図１】
2011169297.tif 000003
【図２】
2011169297.tif 000004
【図３】
2011169297.tif 000005
【図４】
2011169297.tif 000006