(57)【要約】【課題】エネルギー変換による損失の少ない高効率の風力利用エアーシステムを実現する。【解決手段】風車１の近傍に設けた空気採り入れ口９と、風車の回転力を駆動源とし入口に空気採り入れ口９と出口に開閉弁６を有する圧縮機と、入口を圧縮機出口に接続し出口に開閉弁を設けたエアータンク５とを備えている。これによって、外気空気を採り入れて風車の回転エネルギーで直接圧縮機を動作させて空気を圧縮するため、エネルギー変換損失および消費電力の少ない運転ができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車と、風車の近傍に設けた空気採り入れ口と、前記風車の回転力を駆動源とし前記空気採り入れ口からの空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の出口に接続され開閉弁を有するエアータンクとを備えた風力利用エアーシステム。
【請求項２】
風車の回転を圧縮機に伝えるクラッチと、エアータンクの内圧を検出する圧力検出手段と、前記エアータンクに設けられた排出弁とを備え、前記圧力検出手段の値が設定値以上になったときに前記クラッチの伝達を停止するとともに前記排出弁を開放するように制御する制御器を設けた請求項１に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項３】
圧縮機の出口に電動機で駆動する第２圧縮機を設けた請求項１又は２に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項４】
圧力検出手段と入口と出口に開閉手段をそれぞれ備え並列に設けられた複数台のエアータンクと、前記圧力検出手段の信号に応じて前記開閉手段を作動する制御器を設けた請求項１、２又は３に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項５】
エアータンクの出口配管は住宅内の各部屋に設けられた開閉弁と分岐接続管を介して接続された請求項１から４のいずれか１項に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項６】
エアータンクの出口配管に設けたエジェクターと、液流量調整弁を介して設けた液タンクと、エアータンク出口配管に設けられた開閉弁と前記液流量調整弁と制御する制御器を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項７】
エアータンク出口配管を浴槽の液面より下方に位置するように接続した請求項１から６のいずれか１項に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項８】
エアータンクの出口配管に設けられた開閉弁を介して、順次加熱器、温度センサー及び吹出し口を備え、前記開閉弁と前記加熱器は制御器によって制御される請求項１から７のいずれか１項に記載の風力利用エアーシステム。
【請求項９】
エアータンクの出口配管に設けた流量調整弁を介して、エアーモータを設け、前記流量調整弁を制御器によって制御する請求項１から８のいずれか１項に記載の風力利用エアーシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧空気を利用した洗浄装置、泡風呂、温風暖房乾燥装置などに用いられる高圧空気の製造装置に関するもので、特に風力を駆動源とする風力利用エアーシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の風力利用ヒートポンプ装置は図１０に示す構成となっている。図１０において１は風車、２は風車の回転力を駆動源とする発電機、３は電動機４を駆動源とする圧縮機、５は圧縮機３の出口に設けたエアータンク、６はエアータンク５の出口に設けられた開閉弁、７は発電機２と商用電源８とを入力として電動機４に電力を供給して圧縮機３を運転する制御器である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、風車１で発生する回転エネルギーを発電機２で電気エネルギーに変換した後、制御器７を介して電動機４を作動させて回転エネルギーに再度変換して圧縮機３を動かして空気を圧縮加圧していたが、エネルギー変換によるエネルギー損失が多くシステムの効率が低いという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、エネルギー変換損失および電力消費の少ない高効率の風力利用エアーシステムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の風力利用エアーシステムは、風車の近傍に設けた空気採り入れ口から空気を取り入れて風車の回転軸に直接または間接的に圧縮機の回転軸を接続して空気を圧縮加圧してエアータンクに高圧の空気として蓄えて運転するものである。これによって、風車で得られた回転エネルギーが、電気エネルギーに変換されることなく回転エネルギーとして圧縮機に伝えられ空気を加圧圧縮することができるのでエネルギー変換損失が大幅に低減されて効率を高くすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、風車と、風車の近傍に設けた空気採り入れ口と、風車の回転力を駆動源とし入口に空気採り入れ口と出口に開閉弁を接続する圧縮機と、入口を圧縮機出口に接続し出口に開閉弁を接続したエアータンクとから構成することにより、風車の回転力で直接圧縮機を作動させて空気を加圧圧縮させることができるので、エネルギー変換による損失を最少にすることができシステムの効率を高くすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の風力利用エアーシステムに、風車の回転を圧縮機に伝えるクラッチと、エアータンクの内圧を検出する圧力検出手段と、エアータンクに設けられた排出弁と、圧力検出手段の値が設定値以上になったときにクラッチの伝達を停止するとともに排出弁を開放するように制御する制御器とを設けたもので、暴風のように風速が大きい場合、エアータンクの内圧が充分に高くなって圧力検出手段が設定値以上になったとき排出弁を開放するとともに、クラッチにより風車と圧縮機の回転を切り離すことにより、エアータンクの内圧を一定値以下に保ってエアータンクの破裂を防止して安全に運転することができる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、特に、請求項１と２に記載の風力利用エアーシステムに、風車の回転力を駆動源とする第１圧縮機の出口に電動機で駆動する第２圧縮機を設けたもので、風力の弱い時で風車の回転でエアータンクの内圧まで加圧することができない場合、第１圧縮機で加圧した後商用電力で駆動する第２圧縮機で所定の圧力まで加圧することにより、風速の低いエネルギーも有効に利用することができる。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、特に、請求項１〜３に記載の風力利用エアーシステムに、圧力検出手段と入口と出口に開閉手段を備え並列に設けられた複数台のエアータンクと、圧力検出手段の信号に応じて開閉弁を作動する制御器とを設けたもので、圧力検出手段でエアータンクの内圧を検出し圧力の低いエアータンクから順に一定値以上になるまで加圧した空気を導入するように制御器で開閉弁を制御することにより、高圧の空気を常時利用することができる。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、特に、請求項１〜４に記載の風力利用エアーシステムに、エアータンクの出口配管を住宅内の各部屋に開閉弁を介して分岐して設けた分岐接続管を設けたもので、分岐接続管の先に高圧エアー利用機器を接続することができるので、住宅内の各部屋で用途に応じた高圧エアー利用機器を同時に使用することができる。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、特に、請求項１〜５に記載の風力利用エアーシステムに、エアータンクの出口配管に設けたエジェクターと、液流量調整弁を介して設けた液タンクと、エアータンクの出口に設けた開閉弁と液流量調整弁を制御する制御器とを設けたもので、エジェクターにより、高圧の空気に水を混入させて高圧洗浄水を作ることができる。
【００１２】
請求項７に記載した発明は、特に、請求項１〜６に記載の風力利用エアーシステムを、エアータンクの出口配管を浴槽の液面下方に開放接続したもので、浴槽内に大量の気泡を送りこむことができる。
【００１３】
請求項８に記載した発明は、特に、請求項１〜７に記載の風力利用エアーシステムに、エアータンクの出口配管に設けた加熱器と、吹き出し口と、流量調整弁と加熱器を制御する制御器とを設けたもので、高温高圧の空気を作ることができるので、吹き出し口を各部屋に設けることにより部屋暖房および乾燥装置等の温風利用機器として利用することができる。
【００１４】
請求項９に記載した発明は、特に、請求項１〜８に記載の風力利用エアーシステムに、エアータンクの出口にエアーモータを設けたもので、高圧エアーを回転力に変換することにより洗濯機および掃除機などのような回転機器として利用することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図１において、３は入口に空気採り入れ口９を有し風車１の回転力で駆動する圧縮機であり、５は圧縮機３の出口に逆止弁１０を介して接続され出口に開閉弁６を有するエアータンクである。
【００１７】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。まず、風が風車１に当たると風車１が回転軸を介して圧縮機３を作動させることにより風車１の近傍に設けた空気採り入れ口９から空気を取り入れて圧縮機３で空気を圧縮加圧してエアータンク５に圧送する。エアータンク５に蓄えられた高圧空気は使用する時に開閉弁６を開放して負荷へ送られる。
【００１８】
以上のように、本実施例においては、圧縮機３の駆動源として風力を直接利用する構成としているためエネルギー変換によるエネルギー損失が少なく高効率で空気を加圧することができる。
【００１９】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図２において、１１は風車１と圧縮機３の接続切離しを行うクラッチで、１２はエアータンク５の内圧を検出する圧力センサーで、１３は排出弁で、７は商用電源８を入力とする制御器である。実施例１と異なるところは、風車１の回転を圧縮機３に伝達切離しを行うクラッチ１１と、エアータンク５に圧力検出手段１２と排出弁１３と、商用電源８を入力としてクラッチ１１と排出弁１３を制御する制御器７とを設けた点である。
【００２０】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。まず、エアータンク５に設けた圧力検出手段１２の値が所定の値以下の時は、制御器７で排出弁１３を閉じクラッチ１１を接続状態にして風車１の回転で圧縮機３を運転させて空気を圧縮してエアータンク５の内圧を上げる。エアータンク５の内圧が上昇して圧力センサー１２の値が所定の値以上になった時は、制御器７は排出弁１３を開放すると同時にクラッチ１１を切離して風車１の回転を圧縮機３に伝達しないようにして圧縮機３の運転を停止状態にする。
【００２１】
以上のように、本実施例においては、風車１と圧縮機３の間にクラッチ１１を設けるとともにエアータンク５に排出弁１３を設けているので、暴風のような風の強い天候においてもエアータンク５の内圧を過剰に上げすぎてエアータンク５を破壊すること無く所定の圧力以下で安全に装置を運転することができる。
【００２２】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図３において、１４は電動機４で駆動する第２圧縮機である。実施例１および実施例２と異なるところは、風車１で駆動する圧縮機３の出口に制御器７から商用電源８の供給を受けて回転する電動機４で駆動する第２圧縮機１４をもうけた点である。
【００２３】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。まず、空気採り入れ口９から流入する空気は圧縮機３で加圧されるが、風の弱い天候では風力エネルギーが小さいので、エアータンク５の内圧以上に圧力が上がらないことがあるが、このとき制御器７で商用電源８を電動機４に供給することにより電動機３が第２圧縮機１４を駆動して圧縮機３から出た空気をエアータンク５の内圧以上に加圧してエアータンク５に送る。
【００２４】
以上のように、本実施例においては、風車１で駆動する圧縮機３の出口に電動機４で駆動する第２圧縮機１４を設けているため、風力で加圧した後に商用電源８の電力で加圧するので、風の弱い時でも風力エネルギーを無駄にすることなく電動機４の電力消費を低減することができる。
【００２５】
（実施例４）
図４は、本発明の実施例４の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図４において、１５は第１入口開閉弁１６と第１出口開閉弁１７と第１圧力センサー１８を有する第１エアータンクであり、１９は第１エアータンク１５と並列に設けられ第２入口開閉弁２０と第２出口開閉弁２１と第２圧力センサー２２とを有する第２エアータンクである。
【００２６】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。まず、制御器７は第１圧力センサー１８と第２圧力センサー２２の値を比較して低い方のエアータンクの入口開閉弁を開放して高圧空気を導入するように制御する。今、第１圧力センサー１８が第２圧力センサー２２より低い値を示した場合は、第１開閉弁１６を開放して他の弁を全て閉じて圧縮機３を運転して第１エアータンク１５の内圧を上げる。第１エアータンク１５の内圧が第２エアータンクの内圧を越えた場合は第１入口開閉弁１６を閉じて第２開閉弁２０を開放して第２エアータンク１９の内圧を上昇するように運転する。前記の運転を繰り返して両方のタンクの内圧を上昇させる。一方、高圧空気を利用する場合は、第１圧力センサー１８と第２圧力センサー２２の値を比較して高い方のエアータンクの出口開閉弁を開放して使用する。
【００２７】
以上のように、本実施例においては、複数のエアータンクを備えているため高圧の空気をすばやく製造できるとともに高圧の空気を常時使用することができる。
【００２８】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図５において、２３はエアータンク５の出口配管５Ａから住宅２４の部屋に第１開閉弁２５を介して分岐して設けられた第１分岐接続口で、２６はエアータンク５の出口配管５Ａから住宅２４の部屋に第２開閉弁２７を介して分岐して設けられた第２分岐接続口である。
【００２９】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。まず、空気採り入れ口９から流入する空気は、風車１を駆動源とする圧縮機３で圧縮加圧され、高圧空気としてエアータンク５内に蓄えられる。エアータンク５の出口配管５Ａは住宅２４内の各部屋に分岐されて第１開閉弁２５を介して分岐接続口２３と第２開閉弁２７を介して分岐接続口２６とを設けて構成となっているので、各接続口に高圧利用機器を独立して接続することができる。
【００３０】
以上のように、本実施例においては、住宅２４の各部屋に開閉弁を有する接続口を分岐して設けているので、各部屋の用途に応じた高圧利用機器を接続して使用することができるので、利便性の良いシステムを実現することができる。
【００３１】
（実施例６）
図６は、本発明の実施例６の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図６において、２８はエアータンク５の出口配管に開閉弁６２を介して設けたエジェクター２８で、２９は液流量調整弁３０を介してエジェクター２８の吸入口に接続され洗剤などを含む水溶液を収納する液タンクで、３１は高圧洗浄水の噴出口である。７は開閉弁６と液流量制御弁３０を制御する制御器である。
【００３２】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。エアータンク５内の高圧空気を利用する時は、制御器７により開閉弁６を開放しエジェクター２８で高速気流を生成させて液タンク２９より液を吸引して噴出口３１より噴出させて住宅の外壁、車などの洗浄物を洗浄する。このとき液タンク２９出口に設けた液流量制御弁３０の開度を調整して適当な液量を噴出させる。
【００３３】
以上のように、本実施例においては、エジェクター２８を設けることにより高圧空気流に洗剤を含んだ液を混入させて噴出口３１から噴出させることができ、液量を液流量調整弁３０で制御することにより、洗浄物に適した高圧洗浄が可能となる。
【００３４】
（実施例７）
図７は、本発明の実施例７の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図７において、３２はエアータンク５の出口配管を液面下方に開放する浴槽で、エアータンク５と浴槽３２の間には制御器７で開閉制御される開閉弁６が設けられている。実施例１〜６と異なるところは、エアータンク５の出口配管に浴槽３２を設けた点である。
【００３５】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。制御器７で開閉弁６を開放すると、エアータンク５内部の高圧空気はエアータンク５から出口配管を通って浴槽３２の液面下部から噴出する。
【００３６】
以上のように、本実施例においては、エアータンク５の出口配管を浴槽３２の下部に開放しているため、大量の空気を浴槽３２内の液部に噴出させることができ快適な入浴ができる。
【００３７】
（実施例８）
図８は、本発明の実施例８の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図８において、３３はエアータンク５の出口配管に設けた加熱器で、３４は加熱器３３の下流側に設けた温度センサーで、３５はエアータンク５の出口配管の先端に設けた吹出し口で、７は開閉弁６と加熱器３３を制御する制御器である。
【００３８】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。制御器７で開閉弁６を開放すると、エアータンク５内部の高圧空気は出口配管から開閉弁６を通って吹出し口３４から吹出す。このとき吹出し口３４からの空気温度が所定の温度になるように温度センサー３４の値に応じて制御器７で加熱器３３への入力量を制御することにより、任意の温度の温風をうることができる。
【００３９】
以上のように、本実施例においては、外気を空気採り入れ口９より導入し、風車１の動力で駆動する圧縮機３で加圧してエアータンク５に蓄圧した高圧空気を加熱機３３で所定の温度にして吹出すことにより、送風ファンなどを用いる必要の無い、低騒音で消費電力の少ない部屋暖房装置および乾燥装置等の温風利用機器として利用することができる。
【００４０】
（実施例９）
図９は、本発明の実施例９の風力利用エアーシステムの構成を示す説明図である。図９において、３６はエアータンク５内部の高圧空気で駆動するエアーモータで、３７はエアーモータ３６で駆動されて回転する洗濯槽３８を有する洗濯機である。
【００４１】
以上のように構成された風力利用エアーシステムについて、以下にその動作、作用を説明する。空気採り入れ口９より流入した外気は風車１の回転で駆動する圧縮機３で圧縮加圧されてエアータンク５内部に蓄圧される。制御器７で開閉弁６を開放すると，エアータンク５の高圧空気は洗濯機３７に内設されたエアーモータ３６を回転させるので、エアーモータ３６に接続された洗濯槽３８が回転して洗濯をすることができる。
【００４２】
以上のように、本実施例においては、空気採り入れ口９より導入した気でエアーモータ３６を回転させてエアーモータ３６に接続した洗濯槽３８を回転して洗濯をすることができるので、消費電力の少ない経済的な運転ができる。またエアーモータ３６の先に吸引ファンを接続することにより掃除機として利用することも可能であり、電動モータの代わりに本装置を使用することにより、消費電力の少ない経済的運転の行える回転機器の利用が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜９に記載の発明によれば、風車近傍に設けた外気採り入れ口から採り入れた空気を、風車の回転力で駆動する圧縮機で加圧圧縮してエアータンクに蓄圧して使用することにより、消費電力の少ない経済的運転ができる高圧空気利用機器として使用することができる。特に住宅内で用いられる洗浄機、泡風呂、部屋暖房、乾燥機、洗濯機などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における風力利用エアーシステムの構成図
【図２】本発明の実施例２における風力利用エアーシステムの構成図
【図３】本発明の実施例３における風力利用エアーシステムの構成図
【図４】本発明の実施例４における風力利用エアーシステムの構成図
【図５】本発明の実施例５における風力利用エアーシステムの構成図
【図６】本発明の実施例６における風力利用エアーシステムの構成図
【図７】本発明の実施例７における風力利用エアーシステムの構成図
【図８】本発明の実施例８における風力利用エアーシステムの構成図
【図９】本発明の実施例９における風力利用エアーシステムの構成図
【図１０】従来の風力利用エアーシステムの構成図
【符号の説明】
１　風車
３　圧縮機
４　電動機
５　エアータンク
６　開閉弁
７　制御器
９　空気採り入れ口
１１　クラッチ
１２　圧力センサー
１３　排出弁
１４　第２圧縮機
１５　第１エアータンク
１６　第１入口開閉弁
１７　第１出口開閉弁
１８　第１圧力センサー
１９　第２エアータンク
２０　第２入口開閉弁
２１　第２出口開閉弁
２２　第２圧力センサー
２３　第１分岐接続管
２４　住宅
２５　第１開閉弁
２６　第２分岐接続管
２７　第２開閉弁
２８　エジェクター
２９　液タンク
３０　液流量調整弁
３１　噴出口
３２　浴槽
３３　加熱器
３４　温度センサー
３５　吹出し口
３６　エアーモータ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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