(57)【要約】【課題】液体が流動する際に確実に発電する。【解決手段】発電装置１０は、固定体１２と浮動体１３とを有する複数の発電ユニット１６と、燃料タンク１１とを備える。発電ユニット１６の固定体１２は、筒状部材１７や電磁コイル１８等を有し、燃料タンク１１の側壁部１１ｃの内側面に固定される。筒状部材１７の内周面２４は、上下方向に貫通する貫通孔２１を区画する。発電ユニット１６の浮動体１３は、浮き部材３２と永久磁石３３とを一体的に有し、筒状部材１７の貫通孔２１に収容される。浮動体１３は、浮力によって筒状部材１７の貫通孔２１の燃料に浮かび、貫通孔２１の燃料の液面が揺動した際に、その液面の揺動に応じて固定体１２に対して上下方向に移動する。永久磁石３３が電磁コイル１８に対して上下方向に移動すると、電磁コイル１８は、永久磁石３３の上下方向の移動に応じた電磁誘導によって発電する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、内部に液体を貯留するタンクと、
軸芯が上下方向に沿った状態で前記タンクの前記内部に固定され、内径部への液体の流入を許容する電磁コイルと、
永久磁石を有し、前記電磁コイルの前記内径部に配置され、前記内径部に貯留される液体に浮かび、前記液体の液面の揺動に応じて前記電磁コイルに対して上下方向に移動する浮動体と、を備え、
前記電磁コイルは、前記永久磁石の前記上下方向の移動に応じた電磁誘導によって発電する
ことを特徴とする車両の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内部に燃料を収容する燃料タンクと、燃料タンクの内部に配設されるエネルギー変換装置とを有する燃料タンク装置が記載されている。エネルギー変換装置は、円筒状のケースと、円盤状のピストンと、円柱状の磁石と、コイルとを有し、燃料タンクの底面に取り付けられている。ケースには、内部にピストンを収容する軸方向中央のピストン収容部と、ピストン収容部の両側の２つのコイル収容部とが形成されている。さらに、コイル収容部の周囲には、ケースの端面部からピストン収容部に連続し、燃料タンク内で流動した燃料をケースの外部からピストン収容部内へ案内する複数の案内孔が形成されている。ピストンには、ピストンの移動に伴ってコイル収容部のコイル内を移動する円柱状の磁石が軸方向両側に向かって取り付けられている。ピストンの移動に伴って磁石がコイル内を移動することで、電磁誘導により誘導起電力が発生する。また、同公報には、車両の旋回や加減速で燃料が流動する場合が多いので、エネルギー変換装置の配設方向は、軸方向が車幅方向又は車両前後方向と一致する方向や、車両を平面視したときの斜め方向とすればよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９９８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料タンク装置では、エネルギー変換装置は、燃料タンクの底面に取り付けられるので、ピストンは、燃料タンクの底面近傍に配置され、燃料タンクの底面近傍の燃料の流動によって移動する。しかし、燃料の流動状態（流動方向や流速等）は、燃料タンク内において一様ではないので、燃料の液面側では車両前後方向や車幅方向に燃料が大きく流動しても、燃料タンクの底面側では燃料の流動が小さくなる可能性がある。この場合、燃料が流動しているにも拘らずピストンが移動せず、発電できないおそれがある。
【０００５】
また、燃料の一部がケースの外部からピストン収容部へ複数の案内孔に案内されてピストンに当たり、ピストンが軸方向に移動するので、エネルギー変換装置の軸方向を燃料タンク内の燃料の流動方向と一致させることにより、エネルギー変換装置が効果的に機能する。しかし、燃料タンク内の燃料の流動方向は、運転者による車両の運転操作（旋回操作や加減速操作など）や、路面の傾斜などによって様々な方向に変化するので、エネルギー変換装置の軸方向を燃料タンク内の燃料の流動方向と常に一致させることはできない。このため、例えば、エネルギー変換装置の軸方向を車両前後方向と一致する方向に設定してエネルギー変換装置を配設すると、車両の旋回等により燃料が車幅方向に流動した際に、燃料が流動しているにも拘らずピストンが軸方向へ移動せず、発電できないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、液体が流動する際に確実に発電することが可能な車両の発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の車両の発電装置は、タンクと電磁コイルと浮動体とを備える。タンクは、車両に搭載され、内部に液体を貯留する。電磁コイルは、軸芯が上下方向に沿った状態でタンクの内部に固定され、内径部への液体の流入を許容する。浮動体は、永久磁石を有し、電磁コイルの内径部に配置され、電磁コイルの内径部に貯留される液体に浮かび、液体の液面の揺動に応じて電磁コイルに対して上下方向に移動する。電磁コイルは、永久磁石の上下方向の移動に応じた電磁誘導によって発電する。
【０００８】
上記構成では、運転者による車両の運転操作（加減速操作や旋回操作など）や、走行中の路面の傾斜等によって、タンクの内部の液体に車両の前後方向や車幅方向の力が作用すると、力の作用方向に応じてタンクの内部の液体がタンクの内部を流動し、液体の液面が揺動する。液体の液面が揺動すると、浮動体が液体の液面の揺動に応じて電磁コイルに対して上下方向に移動し、電磁コイルが永久磁石の移動に応じた電磁誘導によって発電する。このように発電した電力を車両で使用することにより、車両の走行中にタンクの内部で流動する液体のエネルギーを有効利用することができ、車両の燃費を向上させることができる。
【０００９】
また、液体が流動する際には液体の液面が揺動する。液体の液面が揺動すると、液面の揺動に応じて永久磁石が移動し、永久磁石の移動によって電磁コイルが発電する。このように、電磁コイルは、液面の揺動を利用して発電するので、例えば、液体の液面側とタンクの底面側とで液体の流動状態（流動方向や流速等）が異なっても、液体の流動状態に応じて永久磁石等の配置位置を変更することなく、確実に発電することができる。
【００１０】
また、永久磁石は、液体に浮かぶので、タンク内の液体の量が変化しても、常に液体の液面近傍に配置されて、液体が流動する際に液面の搖動に応じて移動する。このため、タンク内の液体の量が変化しても、電磁コイルの上下方向の長さを十分に確保することにより、確実に発電することができる。
【００１１】
また、電磁コイルは、電磁コイルの内径部への液体の流入を許容する。すなわち、電磁コイルの内径部にも液体を貯留可能なので、タンクの内部に電磁コイルを設けることによるタンクの容量の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液体が流動する際に確実に発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る発電装置を備える車両の側面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】図２のIII−III矢視断面図である。
【図４】固定体の分解斜視図である。
【図５】図４の固定体を組み立てた状態におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】図２の燃料タンクをＶI方向から視た燃料タンクの内部の複数の浮動体の動きを示す概略図であり、（ａ）は液面が静止した状態を、（ｂ）は液面が揺動した状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、ＦＲは車両の前方を、ＵＰは上方を、ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示し、一点鎖線ＣＬは貫通孔２１の中心軸を示す。また、以下の説明において、左右方向は車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る発電装置１０は、ディーゼルエンジン（図示省略）を備える車両１に搭載される。発電装置１０は、燃料タンク（タンク）１１と複数（本実施形態では、２０個）の発電ユニット１６とを備える。
【００１６】
燃料タンク１１は、矩形板状の上壁部１１ａと、矩形板状の底壁部１１ｂと、上下方向に延びる矩形筒状の側壁部１１ｃを有し、車両１の前後方向が長手方向となる略直方体状（箱体状）に一体形成され、車両１の前後方向に延びるサイドフレーム２に固定される。燃料タンク１１の内部には、車両１の燃料である軽油（液体）を貯留する燃料貯留空間１４が区画される。上壁部１１ａには、燃料貯留空間１４と外部とを連通する給油口１５が設けられる。
【００１７】
複数の発電ユニット１６は、固定体１２と浮動体１３とをそれぞれ有する。複数の発電ユニット１６は、燃料タンク１１の燃料貯留空間１４に、燃料タンク１１の側壁部１１ｃに沿ってそれぞれが隣接するように配置される。燃料タンク１１の燃料貯留空間１４の前端部及び後端部には、燃料タンク１１の側壁部１１ｃに沿って車幅方向に４個並んで配置され、燃料貯留空間１４の車幅方向両端部には、燃料タンク１１の側壁部１１ｃに沿って前後方向に８個並んで配置される。
【００１８】
図３〜図５に示すように、発電ユニット１６の固定体１２は、筒状部材１７と、電磁コイル１８と、コイルカバー１９と、ストッパ２０とを有し、燃料タンク１１の側壁部１１ｃの内側面に固定される。
【００１９】
筒状部材１７は、上下方向に延びる樹脂製の円筒状体であって、円形の上端開口２２と、略円形の下端開口２３と、上端開口２２と下端開口２３とを連続して上下方向に直線状に延びる内周面２４とを有し、燃料タンク１１の燃料貯留空間１４の上下方向の長さよりも短く形成される。筒状部材１７の内周面２４は、上下方向に貫通する貫通孔２１を区画する。また、筒状部材１７は、上下の厚肉領域１７ａ，１７ｂと、上下の厚肉領域１７ａ，１７ｂの間の薄肉領域１７ｃとを有する。薄肉領域１７ｃの上下方向の長さは、上下の厚肉領域１７ａ，１７ｂの各々よりも長い。貫通孔２１の中心軸ＣＬ（図４及び図５中に一点鎖線で示す）から上側の厚肉領域１７ａの外周面２６ａまでの距離と、貫通孔２１の中心軸ＣＬから下側の厚肉領域１７ｂの外周面２６ｂまでの距離とは、略同じ距離に設定される。貫通孔２１の中心軸ＣＬから薄肉領域１７ｃの外周面２６ｃまでの距離は、貫通孔２１の中心軸ＣＬから上下の厚肉領域１７ａ，１７ｂの外周面２６ａ，２６ｂまでの距離よりも短く設定される。すなわち、筒状部材１７の薄肉領域１７ｃの外周面２６ｃが、上下の厚肉領域１７ａ，１７ｂの外周面２６ａ，２６ｂよりも貫通孔２１の中心軸ＣＬ側に配置されることにより、薄肉領域１７ｃの外周面２６ｃの外側には、周方向に延びる環状の凹部２７が形成される。内周面２４の下端縁部には、貫通孔２１の中心軸ＣＬ側へ突出する突出部２５が形成される。突出部２５は、下端開口２３から下方への後述する浮動体１３の脱落を規制する。
【００２０】
電磁コイル１８は、その内径が筒状部材１７の薄肉領域１７ｃの外周面２６ｃに接する状態で、薄肉領域１７ｃの外周面２６ｃの外側の凹部２７に取り付けられる。すなわち、電磁コイル１８の内径部には、筒状部材１７の貫通孔２１が上下方向に延び、電磁コイル１８の軸芯は、貫通孔２１の中心軸ＣＬと略同一である。電磁コイル１８の両端は、交流を整流するコンバータ３へ接続される。なお、コンバータ３は、燃料タンク１１の外部に配置されて車両１に搭載され、バッテリ（図示省略）や補機類（図示省略）等に接続される。
【００２１】
図４に示すように、コイルカバー１９は、樹脂製の湾曲板状の１対のカバー分割体１９ａ，１９ｂから構成され、上下方向の長さが筒状部材１７の薄肉領域１７ｃの上下方向の長さよりも僅かに短く形成される。カバー分割体１９ａ，１９ｂは、電磁コイル１８の外周面に沿った内周面１９ｃを有する中空円筒を、中心軸を含む切断面で略２等分した半円筒形状である。カバー分割体１９ａ，１９ｂは、その切断面から延びる上下１対の爪部２８と、爪部２８と係合する上下１対の係合部２９とをそれぞれ有する。カバー分割体１９ａの上下の爪部２８と、カバー分割体１９ｂの上下の係合部２９とが対向する位置に配置され、カバー分割体１９ａの上下の係合部２９と、カバー分割体１９ｂの上下の爪部２８とが対向する位置に配置される。カバー分割体１９ａ，１９ｂのそれぞれの内周面１９ｃが電磁コイル１８の外周面に接するように、カバー分割体１９ａ，１９ｂによって電磁コイル１８を挟んだ状態で、カバー分割体１９ａ，１９ｂの各爪部２８と係止部２９とを係合し、コイルカバー１９によって電磁コイル１８を覆う。カバー分割体１９ａには、電磁コイル１８の両端部が突出可能な上下１対の切欠部３０が形成され、コイルカバー１９によって電磁コイル１８を覆った状態で、切欠部３０から電磁コイル１８の両端部が突出する。なお、筒状部材１７の上側の厚肉領域１７ａの下端縁とコイルカバー１９の上端縁との境界部、筒状部材１７の下側の厚肉領域１７ｂの上端縁とコイルカバー１９の下端縁との境界部、カバー分割体１９ａ，１９ｂの境界部、カバー分割体１９ａ，１９ｂの複数の係合部２９、及びカバー分割体１９ａの上下の切欠部３０は、コイルカバー１９の外部から内部（電磁コイル１８側）へ燃料が入り込まないようにシール加工される。また、カバー分割体１９ａの上下の切欠部３０から突出する電磁コイル１８の両端部や、電磁コイル１８の両端部からコンバータ３へ延びる配線は、燃料に直接接触しないように樹脂製のカバー等によって覆われる。
【００２２】
ストッパ２０は、樹脂製の矩形状の板片であって、筒状部材１７の上端縁から貫通孔２１の中心軸ＣＬ側へ突出するように、筒状部材１７の上端縁に固定される。ストッパ２０は、上端開口２２から上方への後述する浮動体１３の移動を規制する。
【００２３】
図３に示すように、発電ユニット１６の固定体１２は、筒状部材１７の上端開口２２が燃料タンク１１の上壁部１１ａの下面から下方に離間して対向し、且つ筒状部材１７の下端開口２３が燃料タンク１１の底壁部１１ｂの上面から上方に離間して対向した状態で、上下の取付部材３１によって燃料タンク１１の側壁部１１ｃの内側面に固定される。燃料タンク１１の燃料貯留空間１４に燃料を給油すると、筒状部材１７の下端開口２３から貫通孔２１（図５参照）へ燃料が流入し、貫通孔２１にも燃料が貯留される。
【００２４】
図５に示すように、発電ユニット１６の浮動体１３は、上部の浮き部材３２と、下部の永久磁石３３とを一体的に有し、貫通孔２１の内径よりも僅かに小さな外径の円柱状に形成され、筒状部材１７の上端開口２２から貫通孔２１に挿入されて収容される。貫通孔２１内での浮動体１３の上下方向の移動は、ストッパ２０と突出部２５との間に規制される。浮き部材３２は、樹脂製の円柱形状の箱体であって、内部に空気が密閉され、筒状部材１７の貫通孔２１に貯留される燃料（以下、単に貫通孔２１の燃料という）に浮かぶ。永久磁石３３は、樹脂製のカバー３４によって全体的に覆われ、カバー３４の上面が浮き部材３２の下面に接着材等により固定される。浮動体１３の体積や重さは、浮動体１３が貫通孔２１の燃料に浮かぶように、実験やシミュレーションや計算等によって求められた値に設定される。浮動体１３は、浮力によって筒状部材１７の貫通孔２１の燃料に浮かび、貫通孔２１の燃料の液面が揺動した際に、その液面の揺動に応じて固定体１２に対して上下方向に移動する。すなわち、貫通孔２１の燃料の液面が揺動した際に、その液面の揺動に応じて、永久磁石３３が電磁コイル１８に対して上下方向に移動する。永久磁石３３が電磁コイル１８に対して上下方向に移動すると、電磁コイル１８は、永久磁石３３の上下方向の移動に応じた電磁誘導によって発電する。
【００２５】
上記のように構成された発電装置１０では、例えば、傾斜しない路面上で車両１が長時間停止し、燃料タンク１１内の燃料が流動しない場合、図６（ａ）に示すように、燃料の液面（図６（ａ）中に破線で示す）が静止する。燃料の液面が静止した状態では、複数の発電ユニット１６の複数の浮動体１３は、燃料の液面の高さ位置に水平方向に並んで配置され、固定体１２に対してそれぞれ静止する。一方、車両１の走行中に運転者が行う運転操作（加減速操作や旋回操作など）や、走行中の路面の傾斜等によって、燃料タンク１１内の燃料に車両１の前後方向や車幅方向の力が作用し、この力の作用方向に応じて燃料タンク１１内の燃料が燃料タンク１１内で流動する場合、図６（ｂ）に示すように、燃料タンク１１内の燃料の液面（図６（ｂ）中に破線で示す）が揺動する。燃料の液面が揺動すると、複数の浮動体１３は、各々が収容される筒状部材１７の貫通孔２１内の燃料の液面の高さ位置の変化に応じて、貫通孔２１内を上下方向に移動する。浮動体１３が貫通孔２１内を上下方向に移動すると、永久磁石３３が電磁コイル１８に対して上下方向に移動し、電磁コイル１８が永久磁石３３の移動に応じた電磁誘導によって発電する。この電磁誘導によって発電された電力は、コンバータ３を介してバッテリ（図示省略）に蓄電されたり、補機類（図示省略）の動力として使用されたりする。このように発電した電力を車両１で使用することにより、車両１の走行中に燃料タンク１１の内部で流動する液体（燃料）のエネルギーを有効利用することができ、車両１の燃費を向上させることができる。
【００２６】
また、燃料が燃料タンク１１内を流動する際には燃料の液面が揺動する。燃料の液面が揺動すると、液面の揺動に応じて永久磁石３３が筒状部材１７の貫通孔２１内を上下方向に移動し、永久磁石３３の移動によって電磁コイル１８が発電する。このように、電磁コイル１８は、燃料の液面の揺動を利用して発電するので、燃料タンク１１内の所定の高さ位置の燃料の流動を利用して発電する場合とは異なり、燃料の流動状態（流動方向や流速等）に応じて発電ユニット１６や永久磁石３３の配置位置を変更することなく、確実に発電することができる。例えば、燃料タンク１１内の底壁部１１ｂの近傍では燃料の流動が小さく、燃料の液面側では燃料の流動が大きい場合であっても、燃料の流動が大きい液面側に発電ユニット１６の配置位置を変更することなく、燃料の液面の揺動を利用して確実に発電することができる。
【００２７】
また、車両１の走行中に運転者が行う運転操作（加減速操作や旋回操作など）や、走行中の路面の傾斜等によって流動する燃料の流動方向（前後方向や車幅方向）に拘わらず、燃料の液面が揺動するので、電磁コイル１８は、燃料の流動方向（前後方向や車幅方向）に拘わらず、確実に発電することができる。
【００２８】
また、永久磁石３３は、燃料に浮かぶので、燃料タンク１１内の燃料の量が変化しても、常に燃料の液面近傍に配置されて、燃料が流動する際に液面の搖動に応じて移動する。このため、燃料タンク１１内の燃料の量が変化しても、電磁コイル１８の上下方向の長さを十分に確保することにより、確実に発電することができる。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、燃料が流動する際に確実に発電することができる。
【００３０】
また、燃料タンク１１の燃料貯留空間１４に燃料を給油すると、筒状部材１７の下端開口２３から貫通孔２１へ燃料が流入し、貫通孔２１にも燃料が貯留されるので、燃料タンク１１の燃料貯留空間１４に発電ユニット１６を設けることによる燃料タンク１１の容量の低下を抑制することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、ディーゼルエンジンを備える車両１に発電装置１０が搭載され、燃料タンク１１に軽油が貯留されたが、ガソリンエンジンを備える車両に発電装置１０を搭載し、燃料タンク１１にガソリンが貯留されてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、複数の発電ユニット１６を燃料タンク１１の側壁部１１ｃに固定したが、これに限定されるものではなく、少なくとも１つの発電ユニット１６を燃料タンク１１の側壁部１１ｃに固定すればよい。
【００３３】
また、発電ユニット１６を、燃料タンク１１の側壁部１１ｃに沿って配置して側壁部１１ｃに固定したが、発電ユニット１６を、燃料タンク１１の燃料貯留空間１４の他の場所に配置して、燃料タンク１１の内部に固定してもよい。例えば、燃料タンク１１の側壁部１１ｃから離間した位置に発電ユニット１６を配置してもよいし、燃料タンク１１の上壁部１１ａや底壁部１１ｂに対して固定してもよい。
【００３４】
また、浮動体１３の浮き部材３２は、内部に空気を密閉したが、例えば、多数の空洞部分が内在する発泡スチロールや発泡ポリエチレンや発泡ウレタン等を密閉してもよい。また、浮動体１３の構造は、上部の浮き部材３２と下部の永久磁石３３とを固定する構造に限定されるものではない。例えば、永久磁石よりも大きな内部空間を有する箱体の内部に永久磁石が配置され、空気と共に前記箱体に収容されて密閉されてもよい。
【００３５】
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、軽油を貯留する燃料タンク１１をタンクとして適用したが、これに限定されるものではなく、内部に液体を貯留するタンクであればよく、ウィンドウウォッシャー液を貯留するタンク等であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：車両
１０：発電装置
１１：燃料タンク（タンク）
１３：浮動体
１６：発電ユニット
１７：筒状部材
１８：電磁コイル
２１：筒状部材の貫通孔
３２：浮き部材
３３：永久磁石
【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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