(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ユニットと発電ユニットを有する風力発電装置であって、
前記電源ユニットが羽根アセンブリとブレーキアセンブリとを有し、
前記羽根アセンブリが前側からの風力を受けて回転する羽根と、前記羽根に伝動するように前記羽根と接続することで前記羽根の回転運動を伝動する伝動軸と、を有し、
前記ブレーキアセンブリがブレーキディスクとブレーキ作動器と、を有し、
前記ブレーキディスクが前記羽根の後側に位置し前記羽根と連動して共に回転するように設置され、
前記ブレーキ作動器が棒と風受けとブレーキパッドと、を有し、
前記棒が梃子支点を有し、
前記風受けが前記棒の一端に設置され、
前記ブレーキパッドが前記棒の他端に設置され前記ブレーキディスクに対応し、
前記梃子支点が前記風受けと前記ブレーキパッドの間に位置し、
前記棒が前記梃子支点を支点にして揺動し、
前記ブレーキパッドのブレーキ面の方向が前記羽根の前方に向かう方向と同様で前側からの前記風力に向かい、
前記風受けが前側からの前記風力で推されて後側へ揺動するときに、前記ブレーキ作動器の前記棒の梃子支点の梃子作用によって前記ブレーキパッドが相対的に前へ揺動させ前記ブレーキディスクと接触してブレーキ力を施し、前記羽根アセンブリにブレーキをかけ、
前記発電ユニットが、互いに電気的に接続される発電部と最大電力点追従器とバッテリとを有し、
前記発電部が、前記伝動軸と接続して前記伝動軸の連動を受けることで発電し、
前記バッテリが、前記最大電力点追従器の制御で前記発電の電力を貯蔵することを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記ブレーキアセンブリが、一端が固定棚に接続し、もう一端が前記ブレーキ作動器に接続して、前記ブレーキ作動器に対して弾性回復力を施す弾性復位部材を有することにより、前記ブレーキ作動器の前記風受けを前へ揺動させ復位させて、前記ブレーキ作動器の前記ブレーキパッドを後方へ揺動させてブレーキを解除することを特徴とする請求項１に記載する風力発電装置。
【請求項３】
前記ブレーキアセンブリが、前記固定棚と前記弾性復位部材の間に接続し、前記弾性復位部材と前記固定棚の間の相対位置を変更するように設置され、前記弾性復位部材が前記ブレーキ作動器に対する前記弾性回復力の大きさを調整する調整部材を有することを特徴とする請求項２に記載する風力発電装置。
【請求項４】
前記調整部材が前記固定棚に調整可能に螺合し、前記固定棚に対するねじ締め、或はねじ緩めで前記弾性復位部材と前記固定棚の相対位置を調整し、前記弾性復位部材が前記ブレーキ作動器に対する前記弾性回復力の大きさを調整することを特徴とする請求項３に記載する風力発電装置。
【請求項５】
前記風受けが平面板形状であることを特徴とする請求項１に記載する風力発電装置。
【請求項６】
前記風受けが杓子形状であることを特徴とする請求項１に記載する風力発電装置。
【請求項７】
前記羽根が、渦巻き式羽根、螺旋式羽根、球形羽根あるいはルーバー式羽根であることを特徴とする請求項１に記載する風力発電装置。
【請求項８】
前記ブレーキ作動器が、風速が９０ｋｍ／ｈ以下の場合に風力に推されないように設置されることを特徴とする請求項１に記載する風力発電装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載する風力発電装置を含むことを特徴とする乗り物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置に関し、特にブレーキ機能を有する風力発電装置を備える乗り物に関する。
【背景技術】
【０００２】
適切なエネルギーの利用ができるように、オートバイや自動車などの乗り物に、風力発電装置が設置され、乗り物が運転される時に発生する風力を運動エネルギーに変換し、その運動エネルギーが電力に変換されて使用されることになっている。
【０００３】
このような風力発電装置は、主に、羽根、伝導軸および発電機を備え、羽根が風力で回転して風の運動エネルギーを伝導軸の機械エネルギーに変換させ、発電機が伝導軸の伝導で回転して発電する。
【０００４】
しかしながら、乗り物の走行速度が速すぎると、風速が上がりすぎて、羽根や発電機が回転しすぎて故障になる場合がある。このため、現有の乗り物の風力発電装置は改良の必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、本発明は、ブレーキを自動的に調整できる機能を備える風力発電装置を提供し、その風力発電装置を備える乗り物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、課題を解決するための手段として、電源ユニットと発電ユニットを有する風力発電装置であって、前記電源ユニットが、前側からの風力を受けて回転する羽根と、前記羽根に伝動するように前記羽根と接続することで前記羽根の回転運動を伝動する伝動軸と、を有する羽根アセンブリと、前記羽根の後側に位置し前記羽根と連動して共に回転するように設置されるブレーキディスクと、梃子支点を中心にして揺動するように設置され、前記梃子支点に対する一方には前側からの風力を受ける風受けが設置され、前記梃子支点に対するもう一方には前記ブレーキディスクに対応するブレーキパッドが設置されるブレーキ作動器と、を有し、前記風受けが前側からの前記風力で推されて後側へ揺動するときに、前記ブレーキ作動器の梃子作用によって前記ブレーキパッドが相対的に前へ揺動し前記ブレーキディスクと接触してブレーキ力を施し、前記羽根アセンブリにブレーキをかけるブレーキアセンブリと、を有し、前記発電ユニットが、互いに電気的に接続され、前記伝動軸と接続して前記伝動軸の連動を受けることで発電する発電部と、最大電力点追従器（Ｍａｘ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ、ＭＰＰＴ）と、前記最大電力点追従器の制御で前記発電の電力を貯蔵するバッテリと、を有することを特徴とする風力発電装置を提供する。
【０００７】
本発明に係る１つの実施形態は、前記ブレーキアセンブリが、一端が固定棚に接続し、もう一端が前記ブレーキ作動器に接続して、前記ブレーキ作動器に対して弾性回復力を施す弾性復位部材を有することにより、前記ブレーキ作動器の前記風受けを前へ揺動させ復位させて、前記ブレーキ作動器の前記ブレーキパッドを後方へ揺動させてブレーキを解除することを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【０００８】
本発明に係る１つの実施形態は、前記ブレーキアセンブリが、前記固定棚と前記弾性復位部材の間に接続し、前記弾性復位部材と前記固定棚の間の相対位置を変更するように設置され、前記弾性復位部材が前記ブレーキ作動器に対する前記弾性回復力の大きさを調整する調整部材を有することを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【０００９】
本発明に係る１つの実施形態は、前記調整部材が前記固定棚に調整可能に螺合し、前記固定棚に対するねじ締め、或はねじ緩めで前記弾性復位部材と前記固定棚の相対位置を調整し、前記弾性復位部材が前記ブレーキ作動器に対する前記弾性回復力の大きさを調整することを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【００１０】
本発明に係る１つの実施形態は、前記風受けが平面板形状であることを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【００１１】
本発明に係る１つの実施形態は、前記風受けが杓子形状であることを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【００１２】
本発明に係る１つの実施形態は、前記羽根が、渦巻き式羽根、螺旋式羽根、球形羽根あるいはルーバー式羽根であることを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【００１３】
本発明に係る１つの実施形態は、前記ブレーキ作動器が、風速が９０キロメートル以下の場合に風力に推されないように設置されることを特徴とする上記の風力発電装置を提供する。
【００１４】
本発明に係る１つの実施形態は、上記の風力発電装置を含むことを特徴とする乗り物を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の技術手段によれば、羽根アセンブリが所定の風速を超えた運転において、風受けが風力を受けることで後側へ揺動してブレーキパッドが相対的に前へ揺動させ、前側のブレーキディスクと接触してブレーキ力を施し、羽根アセンブリにブレーキをかける効果を達する。また、最大電力点追従器（Ｍａｘ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ、ＭＰＰＴ）の設置により給電の効果を最大限に発揮できる。好ましくは、調整部材が弾性復位部材と前記固定棚の相対位置を調整して、弾性復位部材がブレーキ作動器に対する弾性回復力の大きさを調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】は本発明に係る実施形態の風力発電装置を示す斜視図である。
【図２】は本発明に係る実施形態の風力発電装置においてブレーキパッドが相対的に前へ揺動されブレーキディスクと接触することを示す上面図である。
【図３】は本発明に係るもう１つの実施形態の風力発電装置の風受けを示す斜視図である。
【図４】は本発明に係る実施形態の風力発電装置の発電ユニットを示す断面模式図である。
【図５】の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る実施形態の風力発電装置の風速と車両速度の関係を示す表とグラフである。
【図６】の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る実施形態の風力発電装置の発電電圧と風速の関係を示す表とグラフである。
【図７】の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る実施形態の風力発電装置の発電電流と風速の関係を示す表とグラフである。
【図８】の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る実施形態の風力発電装置の電力と風速の関係を示す表とグラフである。
【図９】は、本発明に係る実施形態の風力発電装置の仕事率と風速の関係を示す関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１から図９に基づいて、本発明の実施形態について説明する。該当説明は本発明の実施形態の一つの例示にすぎず、本発明の実施形態を限定するものではない。
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１実施形態において、風力発電装置１００は、電源ユニット１と発電ユニットを備える。
【００１９】
詳細としては、本発明の風力発電装置は、例えば、電動自動車、電動バイク、電動自転車、電車、船や飛行機などの乗り物に設置されて使用される。図１に示すように、電源ユニット１が羽根アセンブリとブレーキアセンブリとを有する。羽根アセンブリが、羽根１１と伝動軸１２を有する。羽根１１が渦巻き式羽根であり、前側からの風力を受けて回転する。伝動軸１２が、羽根１１に伝動するように羽根１１と接続することで羽根１１の回転運動を伝動する。もちろん、本発明はこれに限定されない。他の実施形態において、羽根が、螺旋式羽根、球形羽根あるいはルーバー式羽根であることができる。ブレーキアセンブリがブレーキディスク１３とブレーキ作動器とを有する。ブレーキディスク１３が羽根１１の後側に位置し前記羽根１１と連動して共に回転するように設置され、ブレーキ作動器が梃子支点を中心にして揺動するように設置される。詳細としては、ブレーキ作動器が、梃子１４と固定棚１５を有する。固定棚１５が、発電ユニットに設置され、略逆Ｌ字形である架台１５１と、架台１５１の下側部と接続する基板１５２とを有する。梃子１４が横方向に延長するように固定棚１５の架台１５１に設置され、梃子１４と固定棚１５の架台１５１との接続点が梃子支点である。ブレーキ作動器が、前記梃子支点に対する一方には前側からの風力を受ける風受け１６が設置され、前記梃子支点に対するもう一方には前記ブレーキディスク１３に対応するブレーキパッド１７が設置される。風受け１６が前側からの前記風力で推されて後側へ揺動するときに、前記ブレーキ作動器の梃子作用によって前記ブレーキパッド１７が相対的に前へ揺動させ前記ブレーキディスク１３と接触してブレーキ力を施し、前記羽根アセンブリにブレーキをかける。注意すべきところは、ブレーキ作動器が、風速が９０キロメートル以下の場合に風力に推されないように設置される。詳細としては、時速が１００キロメートルを超えた風速で、ブレーキ作動器が風力によって起動されて風力発電装置は自動ブレーキすることになり、風力が強いほど、ブレーキ力が大きくなる。もちろん、本発明はこれに限定されない。他の実施形態において、ブレーキ作動器が、他の時速での風力に推されないようにすることができる。例えば、６０、７０、８０、１００や１１０キロメートル以下。また、梃子支点が梃子１４の風受け１６側に設置される。詳細としては、本実施形態において、風受け１６が平面板形状である。もちろん、本発明はこれに限定されない。他の実施形態において、図３に示すように、風受けが杓子形状であり、凹面が前側に向かっている。
【００２０】
図１、図２に示すように、詳細としては、ブレーキアセンブリが、更に、弾性復位部材１８を有する。本実施形態において、弾性復位部材１８がバネである。弾性復位部材１８の一端が固定棚に接続し、もう一端が前記ブレーキ作動器の梃子１４に接続して、前記ブレーキ作動器に対して弾性回復力を施すことにより、前記ブレーキ作動器の前記風受け１６を前へ揺動させ復位させて、前記ブレーキ作動器の前記ブレーキパッド１７を後方へ揺動させてブレーキを解除する。好ましくは、ブレーキアセンブリが、前記固定棚１５と前記弾性復位部材１８の間に接続し、前記弾性復位部材と前記固定棚の間の相対位置を変更するように設置され、前記弾性復位部材１８が前記ブレーキ作動器に対する前記弾性回復力の大きさを調整する調整部材１９を有する。本実施形態において、前記調整部材１９が前記固定棚１５に調整可能に螺合し、前記固定棚１５に対するねじ締め、或はねじ緩めで前記弾性復位部材１８を調整し、前記弾性復位部材１８と前記固定棚１５の相対位置を調整し、前記弾性復位部材１８が前記ブレーキ作動器に対する前記弾性回復力の大きさを調整する。
【００２１】
発電ユニットが、互いに電気的に接続される発電部２と、最大電力点追従器（Ｍａｘ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ、ＭＰＰＴ）と、バッテリ（未図示）と、を有する。詳細としては、図４に示すように、発電部２が発電機であり、前記伝動軸１２と接続して、固定子磁極２１、コイル２２および永久磁石２３を有し、前記伝動軸１２の連動を受けることでコイル２２を発電させ、前記最大電力点追従器の制御で前記発電の電力をバッテリに貯蔵する。このような発電部２の出力電圧が、ＤＣ１２Ｖ、２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖ、７２Ｖ、８４Ｖや９６Ｖであることができる。詳細としては、発電部２が独立に作動する１つの装置であり、他の実施形態において、発電部２が並列連結されて使用される複数の発電機であることが可能で、発電量が１００Ｗから３６００Ｗ以上の並列連結を使用することができる。
【００２２】
図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂおよび図９に示すように、車両速度が約２０ｋｍ/ｈｒであって風速が５ｍ/ｓ以上であるときに、本発明の風力発電装置は、優れた発電効果を有する。
【００２３】
当該分野の技術を熟知するものが分かるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の調節や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１００ 風力発電装置
１     電源ユニット
１１   羽根
１２   伝動軸
１３   ブレーキディスク
１４   梃子
１５   固定棚
１５１ 架台
１５２ 基板
１６、１６ａ   風受け
１７   ブレーキパッド
１８   弾性復位部材
１９   調整部材
２     発電ユニット
２１   固定子磁極
２２   コイル
２３   永久磁石
３     最大電力点追従器
【図１】
0006955626.tif 000002
【図２】
0006955626.tif 000003
【図３】
0006955626.tif 000004
【図４】
0006955626.tif 000005
【図５Ａ】
0006955626.tif 000006
【図５Ｂ】
0006955626.tif 000007
【図６Ａ】
0006955626.tif 000008
【図６Ｂ】
0006955626.tif 000009
【図７Ａ】
0006955626.tif 000010
【図７Ｂ】
0006955626.tif 000011
【図８Ａ】
0006955626.tif 000012
【図８Ｂ】
0006955626.tif 000013
【図９】
0006955626.tif 000014