(57)【要約】  エネルギー回収システムは、車両に装着するように適合されて磁界を生成する装置と、車両の経路又はその近傍に設置するように適合されている固定導体とからなり、車両が導体を通過するときに磁界が電流を誘導し導体に流す。
2008505600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装着するように適合された磁界生成装置と、
車両の経路又はその近傍に設置するように適合された固定導体とからなり、
前記車両が導体を移動するときに前記磁界は電流を誘導し前記導体に流すエネルギー回収システム。
【請求項２】
前記磁界生成装置は永久磁石からなる請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項３】
前記磁界生成装置は電磁石からなる請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項４】
前記電磁石を起動するコントローラを含む車両をさらに有する請求項３に記載のエネルギー回収システム。
【請求項５】
前記車両が前記固定導体の近傍にあるときを検出し、前記コントローラに前記電磁石を起動する起動信号を生成するセンサをさらに有する請求項４に記載のエネルギー回収システム。
【請求項６】
前記磁界生成装置を含む車両をさらに有する請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項７】
前記車両は自動車を含む請求項６に記載のエネルギー回収システム。
【請求項８】
前記導体はエネルギー貯蔵装置に接続されている請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項９】
前記エネルギー貯蔵装置はバッテリーからなる請求項８に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１０】
前記導体はエネルギー変換システムに接続されている請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１１】
前記エネルギー変換システムは少なくとも１つの水素燃料電池を含む請求項１０に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１２】
前記エネルギー変換システムは少なくとも前記水素燃料電池用の水素を発生させる電気分解システムを含む請求項１１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１３】
車両と、
前記車両に装着された磁界生成装置と、
前記車両が移動するときに前記車両の経路に設置するように適合された固定導体を含む回路とからなり、
前記車両が導体を通過するときに前記磁界は電流を誘導し前記回路に流すエネルギー回収システム。
【請求項１４】
前記導体はワイヤの束からなる請求項１３に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１５】
前記ワイヤの束は、路面に配設するように適合されている請求項１４に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１６】
前記磁界生成装置は永久磁石からなる請求項１５に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１７】
前記磁界生成装置は電磁石からなる請求項１５に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１８】
前記車両が前記導体の少なくとも近傍にあるときに前記電磁石を選択的に起動するコントローラをさらに有する請求項１７に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１９】
前記車両が前記固定導体の近傍にあるときを検出し、前記コントローラに前記電磁石を起動する起動信号を生成するセンサをさらに有する請求項１８に記載のエネルギー回収システム。
【請求項２０】
前記車両は自動車を含む請求項１３に記載のエネルギー回収システム。
【請求項２１】
前記導体はエネルギー貯蔵装置に接続されている請求項１３に記載のエネルギー回収システム。
【請求項２２】
前記導体はエネルギー変換システムに接続されている請求項２１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項２３】
前記エネルギー貯蔵装置はエネルギー変換システムに選択的に接続されている請求項２２に記載のエネルギー回収システム。
【請求項２４】
磁界発生装置を車両に装着し、
車両の経路に固定導体を設け、前記車両が前記導体を通過するときに前記磁界は前記導体に電流を生成するようにし、
前記導体をエネルギー貯蔵装置、伝送システム及びエネルギー変換システムから選択される少なくとも１つに接続することからなるエネルギー回収方法。
【請求項２５】
前記導体を接続する工程は、前記導体をエネルギー貯蔵装置に接続することからなる請求項２４に記載のエネルギー回収方法。
【請求項２６】
前記エネルギー貯蔵装置をエネルギー変換システムに接続することをさらに有する請求項２５に記載のエネルギー回収方法。
【請求項２７】
前記エネルギー貯蔵装置が所定の閾値以上にエネルギーを貯蔵したときを検出し、前記貯蔵エネルギーが所定の閾値を超えたときに前記エネルギー貯蔵装置からエネルギーを前記エネルギー変換システムに伝送することをさらに有する請求項２６に記載のエネルギー回収方法。
【請求項２８】
前記磁界発生装置を選択的に起動し、前記磁界を選択的に生成することをさらに有する請求項２４に記載のエネルギー回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両のような移動体からエネルギーを回収するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回復不能の資源のエネルギー消費、このエネルギー消費により生じる汚染、エネルギーが生成されるときに生じる汚染は、長い間関心事であった。例えば車において、回収不能のエネルギー資源の消費を抑制し汚染を低減する努力の結果、電気及び／又はハイブリッド車が発展した。電気及びハイブリッド車はある回復不能の資源の消費を低減し汚染を減少するが、電気自動車の使用は再充電を必要とし、車と発電所−典型的には石炭火力発電所−の間で汚染場所を変え再配置し、エネルギー消費の少なくともある部分を一つの回復不能の資源から他の回復不能の資源に、例えばガソリンから石炭に変える。しかしながら、両タイプの車により消費されるエネルギーの総量は一般に変化しない。
【０００３】
車のエネルギー効率を増加することは大きく進歩したが、依然として本質的なエネルギーの非効率と浪費があり、これらは現在取り組まれていない。例えば、車両が丘や坂道を上り、エンジンをかけたまま下がるとき、エネルギーは浪費され、これは現在回収不能である。
【０００４】
したがって、例えば車両から浪費エネルギーを回収でき、さらに浪費エネルギーを即時又は後の使用に有用なエネルギー資源に変換することができるシステムに対する要求がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、車両のような移動体からエネルギーを回収して、使用し又はその後の使用のために貯蔵することができるエネルギー回収システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの形態では、エネルギー回収システムは、自動車、列車等のような車両に装着するように適合されて磁界を生成する装置と、車両の経路又はその近傍に設置するように適合されている固定導体とからなり、車両が導体を通過するときに磁界が電流を誘導し導体に流し、該電流を直ちに利用し又はその後の使用のために貯蔵する。
【０００７】
例えば、前記装置は、永久磁石又は電磁石からなっていてもよい。装置が電磁石からなるとき、車両は電磁石を起動するコントローラをオプションとして含む。さらに、回収システムは、車両が固定導体の近傍にあるときを検出するセンサを有し、さらに電磁石を起動するコントローラに起動信号を生成するようにしてもよい。
【０００８】
他の局面では、導体は、キャパシタやバッテリーのようなエネルギー貯蔵装置に接続される。代案として又は付加的に、導体はエネルギー変換システムに接続されてもよい。例えば、エネルギー変換システムは、少なくとも１つの燃料電池を含んでいてもよい。さらに、エネルギー変換システムは、水素燃料電池のための少なくとも水素を生成する電気分解システムを含んでいてもよい。
【０００９】
さらに他の局面では、導体はワイヤの束からなる。例えば、ワイヤの束は、路面に装着されるように適合されていてもよい。
【００１０】
さらに他の局面では、車両はホイールを含み、該ホイールに例えばホイールの外周に前記装置を装着する。好ましくは、前記装置の負極はホイールの中心すなわちホイール軸から外方に面している。さらに、ホイールは複数の前記装置を含んでいてもよく、各負極をホイールの中心すなわちホイール軸から外方に面するようにする。
【００１１】
本発明の他の形態では、エネルギー回収方法は、磁界発生装置を車両に装着し、車両の経路又は車両の経路の近傍に固定導体を設け、車両が導体を通過するときに磁界が導体に電流を生成するようにする。導体はエネルギー貯蔵装置、伝送システム、又はエネルギー変換システムに接続し、車両から回収されたエネルギーを車両から離れて使用できるようにする。
【００１２】
一つの局面では、導体はエネルギー貯蔵装置に接続する。さらなる局面では、エネルギー貯蔵装置は、エネルギー変換システムに接続する。オプションとして、前記システムは貯蔵エネルギーが所定の閾値を超えたときを検出し、貯蔵エネルギーが所定の閾値を超えたときに、エネルギーをエネルギー貯蔵装置からエネルギー伝送システムに伝送する。
【００１３】
他の局面では、前記システムは磁界発生装置を選択的に起動し、選択的に磁界を生成する。
【発明の効果】
【００１４】
したがって、本発明のエネルギー回収システムは、車両のような移動体からエネルギーを回収し、この浪費となるかもしれないエネルギーを直ちに又はその後の使用のためのエネルギー供給源に変換することができることを理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の前記目的、利点、課題、特徴は添付図面を参照する以下の説明から明らかになる。
【００１６】
図１を参照すると、符号１０は本発明のエネルギー回収システムを全体的に示す。以下に詳細に示すように、本発明のエネルギー回収システムは、移動体の運動を使用してエネルギー及び／又は資源を生成し、これらは直ちに使用し又はその後の使用のために貯蔵することができ、さらに物体から離れた位置に供給することができる。説明を簡単にするために、以下、車両を移動体として言及する。しかし、本発明はこれに限定するものではない。
【００１７】
エネルギー回収システム１０は、磁界発生装置１２、閉ループ回路を形成する導電性ワイヤの束のような導体１４、前記回路を流れる電流により生成されるエネルギーを貯蔵するバッテリー又はキャパシタのようなエネルギー貯蔵装置１６を有する。磁界発生装置１２は永久磁石又は電磁石を有し、自動車、ＳＵＶ、トラック、バス、列車などのような車両Ｖに搭載されている。例えば、磁界発生装置１２は、焼結又は接合ネオジウム鉄ボロン、サマリウムコバルト、アルニコ又はセラミックのような材料から商業的に製造された永久磁石を有していてもよい。磁石の寸法は、車両のサイズ、導体面で望まれる最大磁界強さに依存する。一例としては、幅５．７５インチ、１．９３インチ×１．９３インチの正方形断面の焼結又は接合ネオジウム合金の永久磁石である。この永久磁石の例は、導体と対向する５．７５インチの面から１インチの距離において約２３００ガウスの磁界強さを供給する。より大きな磁界強度の永久磁石が望ましいが、この磁界強度は時速２５マイルの車両速度での交流導体回路設計ではＡＣ１２０ボルトで約１０アンペアの電流を生成することができる。
【００１８】
導体１４は、車両の経路に設置され、磁界発生装置１２が導体１４を通過するときに該導体１４に電流が誘導され、該電流は以下に詳細に説明するように貯蔵とその後の使用のためにエネルギー貯蔵装置１６に伝送される。前述したように、導体回路は電流と電圧の生成に対する様々な目的で設計することができる。しかし、基本的には、交流回路又は直流回路のいずれかである。最終的な導体の設計は、所望される特定の電圧及び電流、発生した電気の貯蔵や使用の方法に依存する。例えば、水素生成が望まれるときは、所望される導体の設計は直流であるが、直接照明では、交流相対回路が考慮される。
【００１９】
上で一般的に説明したように、磁界発生装置１２は車両に搭載され、車両が進行し導体１４を通過すると、磁界発生装置１２は導体１４に電流を誘導する。ファラデーの誘導法則によると、磁石又は導体の一方が他方に対して移動する、例えば導体が磁界を横切って移動すると、電流が発生して導体を流れる。さらに、磁力を増大又は減少すると、電流が生成され、増減が速ければ速いほど、多くの電流が発生する。換言すれば、導体に誘導される電圧は磁束の変化速度に比例する。さらに、ファラデーの法則及びマックスウェルの方程式によると、磁界が速く変化すればするほど、大きな電圧が誘導される。したがって、車両が導体１４を速く通過すればするほど、電流が大きくなり、貯蔵装置１６に貯蔵されるエネルギー量が大きくなる。
【００２０】
レンツの法則から知られているように、電流が導体１４に誘導されると、当該電流は導体１４に磁界を生成し、この磁界は磁界発生装置１２により生成される外部磁界の変化に反抗する。この結果、車両の前進運動は減速されるが、この前進運動が減速される割合はそれぞれの磁界の大きさに依存して変化する。したがって、エネルギーを回収する目的を達成するためには、導体１４は、車両の経路に沿って、車両が最も非効率である場所（すなわち、車両がエネルギーを浪費する場所）及び車両が最大速度になる場所に配置されることが好ましい。例えば、導体１４は、車両の速度がエンジンが誘起する速度を超えて重力により増加する丘や山等の下りのような下り坂に配置してもよい。車両の速度が重力により増加する下り坂では、ドライバーはブレーキをかけて車両を減速し、速度制限内に維持するであろう。通常、車両のエンジンは連続して回転するので、エネルギーを浪費し、このエネルギーは本システムで回収される。２つの磁界の間の相互作用による車両の速度の減少は重力による速度の増加を超えないとすると、車両からのエネルギーの回収は車両により消費されるエネルギーを増大しない。したがって、さもなければ浪費されるエネルギーは車両から回収される。しかし、導体は、車両がブレーキをかけ初めなければならない場所又は減速しなければならない場所を含む、車両の経路に沿う他の位置に配置してもよいことは、理解されるべきである。
【００２１】
前述したように、導体１４は、車両の経路に（又は経路に隣接して）配置される導電性ワイヤの束からなるのが好ましい。好ましくは、車両がワイヤの束を通過するように、ワイヤは経路を横切って例えば車両の進行方向にほぼ直角に道路を横切って延設される。さらに好ましくは、道路の路面の下方に埋設してもよい。例えば、ワイヤは路面の凹所に設置し又は埋設してもよいし、さらにオプションとして、路面の凹所に設置し又は埋設した本体に収容してもよい。例えば、ワイヤを収容する本体を形成する材料は、ワイヤを絶縁し風雨や道路破片から保護するために、プラスチックやゴム等の非導電性及び／又は非磁性材料であることが好ましい。
【００２２】
図１を再び参照すると、エネルギー貯蔵装置１６は、制御システム１８に接続され、該制御システム１８はエネルギー貯蔵装置１６が貯蔵エネルギーの閾値に到達するか又は超えるときを監視し及び／又は検出する。好ましくは、制御システム１８は、エネルギー貯蔵装置１６のエネルギーレベルが閾値に到達したときに、エネルギー貯蔵装置１６からのエネルギーを伝送し、さらにエネルギーを伝送システム又はエネルギー変換システム等に移送し、そこで伝送されたエネルギーはエネルギー供給源として使用し、車両を駆動する以外の目的の資源を生成することができる。
【００２３】
例えば、制御システム１８は、エネルギーをエネルギー変換システム２０に伝送し、エネルギーを酸素、水素、その他の消耗製品の供給源のような他の資源に変換してもよい。さらに、１又は複数のこれらの製品は以下に説明するようにさらにエネルギーを生成するのに使用してもよい。図示する実施形態では、エネルギー変換システム２０は、電気分解システム２２を含み、該電気分解システムは伝送されたエネルギーを使用して例えば水を酸素と水素に変換し、酸素を実験室や病院等に供給してもよい。前述したように、水素はエネルギー生成に使用してもよい。水素は、燃料、エネルギー供給源として使用し、車両に動力を供給し、タービン又は燃料電池を駆動して電気を生成し、建物用の熱や電気を生成するのに使用してもよい。図示する実施形態では、水素は水素燃料電池２３を駆動するのに使用され、該水素燃料電池２３は水素と酸素を電気に変換し、他の車両に電力を供給し、又は建物に電気及び熱を提供するのに使用することができる。したがって、導体１２の電流は、エネルギーを生成し及び／又は製品を製造するのに使用してもよい。
【００２４】
前述したように、磁界発生装置１２は、永久磁石又は電磁石からなる。電磁石を用いるとき、磁界を選択的に作動させてもよい。例えば、車両は電磁石を作動させるコントローラを有していてもよい。さらに、エネルギー回収システム１０はセンサ２４を有し、車両が導体１４に接近していることをセンサが検出すると車両のコントローラに信号を発生し、コントローラを起動して電磁石を作動させるようにしてもよい。センサ２４は車両に搭載してもよいし、導体に又はその近傍に取り付けてもよい。
【００２５】
図２を参照すると、符号３０は全体的に車両を示す。車両３０は自動車として図示されているが、ここで使用されている車両の用語は列車、バス、トラック、その他物体を運搬又は搬送する如何なる手段も包含する広い意味で使用されていることを理解されるべきである。前述したように、磁界発生装置１２の速度が速ければ速いほど、エネルギー消費が多くなる。図示された実施形態では、磁界発生装置１２は車両３０のホイール装置３２に装着されている。代案として、磁界発生装置１２は例えば車両エンジンにより駆動されるフライホイールに装着してもよい。
【００２６】
好ましい形態では、磁界発生装置１２では負極（Ｎ）はホイール装置の中心から外方に面し、これにより負極は車両の固定位置に装着された場合よりも高速で移動する。したがって、車両が導体１４の上又は近傍を移動するとき、磁界発生装置１２の回転速度は、導体１４の上又は近傍を通過するごとに、電気発生率を著しく増加する。この増加したエネルギー生成は、磁界発生装置を列車のホイール装置に装着することで、使用することができる。
【００２７】
さらに、回転磁界発生装置１２は、複数の永久磁石から形成された円筒構造からなり、１極は円筒形状部材の外周に向かって配置され、他極は円筒形状部材の中心に向かって配置されている。これは、導体内での誘導電流指向性に対するレンツの法則の保持を保証する。
【００２８】
さらに、多数の磁界発生装置を前述の応用例のいずれにも使用してもよく、これによりエネルギー回収をさらに高めることができる。例えば、このシステムが列車に使用されるとき、各車両は１又は複数の磁界発生装置を含むことができ、これにより各車両が好ましくはトラックの近傍に位置する導体を通過する際に、各磁界発生装置からエネルギーを生成することができる。
本発明の幾つかの形態を示し説明したが、他の形態も当業者には明白である。したがって、図面に示され上に記載された実施形態は単に図説するためのものであり、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲を限定するものではなく、均等論を含む特許法の原理により解釈されることを理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のエネルギー回収システムの概略図である。
【図２】車への磁界発生装置の搭載を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エネルギー回収システム
１２  磁界発生装置
１４  導体
１６  エネルギー貯蔵装置
１８  制御システム
２０  エネルギー変換システム
２２  電気分解システム
２３  水素燃料電池
２４  センサ
３０  車両
３２  ホイール装置
【図１】
2008505600.tif 000003
【図２】
2008505600.tif 000004
【国際調査報告】
2008505600.tif 000005