CN110077178B - 发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高效率地将风力转换成电力的发电系统。发电系统具备：充气轮胎（10）；轮毂（20），其安装有充气轮胎（10）；以及至少一台发电风车（40），其在由充气轮胎（10）和轮毂（20）划分形成的内腔（30）中，安装于充气轮胎（10）和轮毂（20）中的至少一方。

Description

发电系统

本申请为我方卷号为DFP16JP2863的分案申请，申请号为201580023879.4，申请日为2015年05月12日，发明名称为发电系统。

技术领域

本发明涉及能够高效率地将风力转换成电力的发电系统。

背景技术

以往，作为利用轮胎的旋转力进行发电的技术，已知有在轮盖的外侧安装有两个旋转体的车辆用照明装置(专利文献1)，以及利用轮盖外侧的风力的车轮内发电机的旋转方法(专利文献2)。

专利文献1：日本特开2004－90884号公报

专利文献2：日本特开平2－55556号公报

发明内容

专利文献1、2中公开的技术都是在充气轮胎的外侧利用大气压下的风力的技术。因此，由于能够利用的气体并不是高密度的状态，所以无法高效率地将风力转换成电力。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种发电系统，其能够高效率地将风力转换成电力。

本发明涉及的一种发电系统，其具备：充气轮胎；轮毂，其安装有上述充气轮胎；以及至少一台发电风车，其在由上述充气轮胎和上述轮毂划分形成的内腔中，安装于上述充气轮胎和轮毂中的至少一方。

在本发明涉及的发电系统中，对用于获得电力的发电风车的安装位置加以改良。其结果，根据本发明涉及的发电系统，能够高效率地将风力转换成电力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的发电系统的侧视截面图。

图2是表示图1所示的发电风车40的具体结构示例(螺旋桨型)的立体图。

图3是详细地表示图2的由圆圈包围的部分A附近的侧视透视图。

图4是表示在内腔中没有发电风车的状态下，安装在车辆上的轮胎转动时的气流状态的侧视截面图。

图5是表示在图4所示的情况下车辆(轮胎)按通常的行驶步骤行驶时，轮胎转速与存在于内腔中的气体的转速之间随时间变化的关系的图表。

图6是表示安装于轮毂的发电风车伴随轮胎旋转而产生的动作的侧视图，(a)表示没有离心力作用于轮胎的状态，(b)表示离心力作用于轮胎的状态。

图7是表示在安装于轮胎内表面的轨道间配置发电风车，且能够使发电风车在轮胎周向上滑动的发电系统的透视立体图。

图8是表示从图2所示的发电风车获取的电力的供给类型的不同种类的立体图，分别示出：(a)从发电风车40经由电线70a向外部直接供给电力的类型；(b)从发电风车40经由电线70a将电暂时存储在二次电池中之后经由电线70b向外部供给电力的类型；(c)从发电风车40经由电线70a向本系统内的各种传感器90直接供给电力的类型；以及(d)从发电风车40经由电线70a将电暂时存储在二次电池中之后经由电线70b向本系统内的各种传感器90供给电力的类型。

图9是表示在轮毂的中空区域内配置有电线的类型的发电系统的示例的轮胎子午截面图。

图10－1是表示图2所示的发电风车40的变形例的立体图。

图10－2是图10－1所示的发电风车40的侧视截面图。

图11是表示能够适用于本发明的发电系统的发电风车的外观的立体图，分别示出：(a)图2所示的螺旋桨型的变形例；(b)多叶型的示例；(c)桨型的示例；(d)桶型(萨沃纽斯型)的示例；(e)达里厄型的示例；以及(f)垂直轴H型(gyro-mill型)的示例。

图12是表示能够适用于本发明的发电系统的发电风车在轮胎周向上的配置方式的侧视截面图，分别示出：(a)和(b)将发电风车安装于轮毂的示例；(c)、(d)和(e)将发电风车安装于充气轮胎的示例；以及(f)将发电风车安装于轮毂和充气轮胎两方的示例。

图13是表示能够适用于本发明的发电系统的发电风车在轮胎宽度方向上的配置方式的侧视截面图，分别示出：(a)在轮毂上配置有一台发电风车的示例；以及(b)在轮毂上配置有多台发电风车的示例。

符号说明

2、4、6 发电系统

10 充气轮胎

10a 充气轮胎的内表面

20 轮毂(轮辋)

20a 轮毂表面

20b 轮辐的中空区域

20c 压力隔板

20d 轴毂安装部

30 内腔

40、100 发电风车

42、102 基部

44、104 塔架部

46、106 舱部

46a 旋转轴

46b 增速机

46c 发电机

46d 变压器

48、108 风叶部

48a、48b、48c 叶片

48X 风叶头

48Y 风叶轮毂

50 弹性部件

60(60a、60b) 轨道

70a、70b 电线

80 二次电池

90 本系统内的各种传感器

110 支柱

112 筒状主体

114 凸缘

A 圆圈包围的部分

AT 转动轴部

H 分隔部件

RS 路面

S 支承部

Vf 垂直尾叶

具体实施方式

下面，基于附图详细地说明本发明涉及的发电系统的实施方式(以下所示的基本方式及附加的方式1～7)。另外，这些实施方式并非用于限定本发明。此外，在上述实施方式的结构要素中包含本领域技术人员能够置换且容易置换的结构要素、或者实质上相同的结构要素。而且，上述实施方式中包含的各种方式能够由本领域技术人员在显而易见的范围内任意组合。

基本方式

以下，针对本发明涉及的发电系统说明其基本方式。在以下的说明中，轮胎径向是指与充气轮胎的旋转轴正交的方向，轮胎径向内侧是指在轮胎径向上靠近旋转轴的一侧，轮胎径向外侧是指在轮胎径向上远离旋转轴的一侧。此外，轮胎周向是指以上述旋转轴为中心轴的旋转方向。而且，轮胎宽度方向是指与上述旋转轴平行的方向，轮胎宽度方向内侧是指在轮胎宽度方向上靠近轮胎赤道面(轮胎赤道线)的一侧，轮胎宽度方向外侧是指在轮胎宽度方向上远离轮胎赤道面的一侧。另外，轮胎赤道面是指与充气轮胎的旋转轴正交并且穿过充气轮胎的轮胎宽度中心的平面。

图1是表示本发明的实施方式涉及的发电系统的侧视截面图。如该图所示，发电系统2包括充气轮胎10(仅示出表层)、以及安装有充气轮胎10的轮毂20，在充气轮胎10与轮毂20之间划分形成有内腔30。充气轮胎10的内腔30中填充有空气。而且，在图1所示的发电系统2中，在内腔30中，一台发电风车40被安装于轮毂20。不过，在内腔30中，发电风车40也能够安装于充气轮胎10，并且形成在内腔30中的发电风车40可以是多台。

在图1所示的发电系统2中，轮毂20是规定轮辋，内腔30被赋予规定内压，且充气轮胎10被施加规定载荷。即，图1所示的发电系统2内的充气轮胎10和轮毂20处于所称谓的静负荷状态。另外，图1所示的符号RS表示路面。

在此，“规定轮辋”是指日本汽车轮胎制造商协会(JATMA)所规定的“适用轮辋”、美国轮胎协会(TRA)所规定的“Design Rim(设计轮辋)”、或者欧洲轮胎轮辋技术组织(ETRTO)所规定的“Measuring Rim(测量轮辋)”。此外，“规定内压”是指JATMA所规定的“最高气压”、TRA所规定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES(各种冷充气压力下的轮胎负载极限)”的最大値、或者ETRTO所规定的“INFLATION PRESSURES(充气压力)”。并且，“规定载荷”是指JATMA所规定的“最大负荷能力”、TRA规定的“TIRE LOADLIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”的最大値、或者ETRTO所规定的“LOADCAPACITY(负荷能力)”。但是，在本实施方式中，规定内压设定为200kPa以上300kPa以下的范围，规定载荷设定为最大负荷能力的40％以上90％以下。

图2是表示图1所示的发电风车40的具体结构示例(螺旋桨型)的立体图。此外，图3是详细地表示图2的由圆圈包围的部分A附近的侧视透视图。在图2所示的示例中，发电风车40包括：基部42、从基部42沿铅垂方向延伸的塔架部44、安装在塔架部44的铅垂方向最高部的舱部46、以及安装在舱部46的水平方向一侧的风叶部48。

如图2所示，基部42起到支承塔架部44的作用，并且是无论发电风车40安装于充气轮胎10和轮毂20中的哪一个时都与这些部件10、20接触的结构要素。

如图2所示，塔架部44起到支承舱部46的作用，并且是无论发电风车40安装于充气轮胎10和轮毂20中的哪一个时都决定风叶部48在内腔30中的轮胎径向位置的结构要素。

如图2所示，舱部46起到支承风叶部48的作用，同时其主要是将风力转换成电力的结构要素。更详细而言，如图3所示，舱部46包括：旋转轴46a，其一端与风叶部48连结，用于传递风叶部48的旋转力；增速机46b，其与旋转轴46a的另一端连结，对旋转轴46a的旋转力进行增大；发电机46c，其连结于增速机46b的与旋转轴46a相反的一侧，将由增速机46b增大的旋转力转换成电力；变压器46d，其连结于发电机46c的与增速机46b相反的一侧，将由发电机46c获得的电力转换成所需的电压。

另外，在本实施方式中，舱部46的上述结构要素中的增速机46b不是必要结构要素。此外，关于变压器46d，也可以不作为舱部46的结构要素，而是作为别的部分收容在发电系统2的任意区域(例如图8所示的二次电池80)内。而且，除了上述结构要素以外，在舱部46中也可设置计算机等，用于使风叶部48相对于主平方向的角度自动地变化。

如图2所示，风叶部48包括在风叶头48X的旋转方向上等间隔地连接的多个(在图2所示例中为三个)叶片48a、48b、48c，并且如图3所示，具有配置在风叶头48X内的风叶轮毂48Y。采用这样的结构，风叶部48将通过风力而获得的叶片48a、48b、48c的旋转力经由风叶头48X和风叶轮毂48Y传递到舱部46内。

作用等

图4是表示在内腔中没有发电风车的状态下，安装在车辆上的轮胎转动时的气流状态的侧视截面图。在该图中，符号10a表示充气轮胎10的内表面，符号20a表示轮毂表面，符号30表示内腔，符号RS表示路面。该图所示的多个箭头的朝向表示气体的行进方向，其大小表示气流速度的大小。如该图所示，在内腔30中，气流在轮胎周向上各处都形成层流，越靠近轮胎径向外侧气体受到的离心力越大，因此气流的速度越大。

基于上述见解，在本实施方式的发电系统2中，由充气轮胎10和轮毂20划分形成的内腔30中，在充气轮胎10和轮毂20中的至少一方安装有至少一台发电风车40。此外，轮胎转动时的内腔30的气体压力远高于外部气压，因此存在于内腔30中的气体的密度相当高。

因此，在本实施方式的发电系统2中，由于是在高密度气体以层流状态移动的状态下来设置发电风车40，所以在发电风车40与气体进行相对运动的情况下，高密度的层流状态的气体与风叶部48碰撞，能够使舱部46的旋转轴46a高效率地旋转，因此能够高效率地获得电力。

如上所述，本实施方式的发电系统2是将用于获得电力的发电风车40的安装位置设在内腔30来加以改良的。其结果，根据本发明涉及的发电系统2，基于上述理由，能够高效率地将风力转换成电力。

另外，以上所示的本实施方式涉及的发电系统2是通过在所指定的充气轮胎10与所指定的规定轮毂(规定轮辋)20组合的阶段，将发电风车40安装于充气轮胎10的内表面10a和轮毂表面20a中的至少一方而得到的。制造本实施方式的发电系统2时，特别是在安装上述发电风车40时，关键是合适地设定图2、图3所示的发电风车40的塔架部44的长度，以使发电风车40能够不与内表面10a和轮毂表面20a发生干扰地设置在内腔30中。

附加方式

接着，说明能够对本发明涉及的发电系统的上述基本方式任意选择性实施的附加方式1～7。

附加方式1

图5是表示在图4所示的情况下车辆(充气轮胎：以下也称为轮胎)按通常的行驶步骤行驶(即加速行驶、匀速行驶和减速行驶)时，轮胎转速与存在于内腔中的气体的转速之间随时间变化的关系的图表。

如图5所示，当轮胎加速时，与轮胎相比气体产生更大的惯性力。因此，气体转速的上升比轮胎转速的上升缓慢。其次，当轮胎匀速时，轮胎产生的惯性力和气体产生的惯性力之间不存在差值。因此，气体的转速与轮胎转速逐渐接近，最终与轮胎转速大致相同。最后，当轮胎减速时，与轮胎加速时一样，与轮胎相比气体产生更大的惯性力。因此，气体转速的下降比轮胎转速的下降缓慢。

鉴于上述情况，如图5所示那样，在轮胎转动第一阶段(轮胎加速时和轮胎匀速时的初期)，轮胎转速与气体转速之间产生差值。此外，在轮胎转动第二阶段(从轮胎匀速时的中期至轮胎减速时的初期)，轮胎转速与气体转速之间几乎不产生差值。进而，在轮胎转动第三阶段(轮胎减速时的中期以后)，轮胎转速与气体转速之间产生差值。

基于以上见解，在基本方式中，能够将上述发电风车40固定于上述充气轮胎10和上述轮毂20中的至少一方(附加方式1)。发电风车40的固定能够使用普通的结合件(粘扣带、纽扣、束带等)来进行。

在本实施方式中，发电风车40固定于充气轮胎10和轮毂20中的至少一方，因此与充气轮胎10进行相同的旋转动作。所以，在本实施方式中，在图5所示的轮胎转动第一阶段和轮胎转动第三阶段，能够认为发电风车40(轮胎10)的转速与气体转速相差足够大，换言之，即发电风车40相对于气体进行相对运动，因此能够特别高效率地发电。

特别是，在将发电风车40固定于轮毂20的情况下，发电风车40不容易受到轮胎转动时的振动的影响，因此振动难以传递到发电风车40，而发电风车40不容易发生故障，从而能够提高发电风车40的耐久性。而在将发电风车40固定于充气轮胎10的情况下，与轮毂20一侧相比，充气轮胎10的内表面10a处气体的流动速度更大，因此能够获得较大的发电量。

附加方式2

在基本方式上附加了附加方式1而得到的方式中，能够将上述发电风车40安装在上述轮毂20上，并且使其相对于与轮胎旋转轴(未图示)平行的直线能够旋转(附加方式2)。轮胎旋转轴是指轮胎旋转时的中心。

这里，作为使安装于轮毂的发电风车40相对于与轮胎旋转轴平行的直线能够旋转的结构，例如有如图6所示的结构：在固定于轮毂表面20a的支承部S和经由转动轴部AT与支承部S连接的塔架部44之间配置有弹性部件(例如弹簧)50，使塔架部44相对于支承部S能够转动。转动轴部AT沿着与轮胎旋转轴平行的直线设置。即，图6是表示安装于轮毂的发电风车伴随轮胎旋转而产生的动作的侧视图。在该图中，(a)表示没有离心力作用于轮胎的状态，(b)表示离心力作用于轮胎的状态。

另外，在本实施方式中，弹性部件50不是必需的结构部件，但是在使用弹性部件50的情况下，能够使发电风车40的旋转缓慢地进行，从而能够提高发电风车40的耐久性。

如图6的(a)所示，在没有离心力作用于轮胎的状态、即轮胎的静止状态下，发电风车40横置于轮毂表面20a。而如图6的(b)所示，在离心力作用于轮胎的状态、例如轮胎加速行驶的状态下，发电风车40相对于轮毂表面20a立起，成为与气体的流动相向的发电状态。而且，在使发电风车40保持上述立起状态的方向上受风的情况下，能够使发电状态持续。

本实施方式中，特别是将充气轮胎10组装于轮毂20时，不使发电风车40立起而是将其放倒，因此不妨碍组装，能够良好地进行该组装，从而能够实现优异的轮辋组装的作业性。另外，弹性部件50例如是在拉伸方向上具有弹力的拉伸弹簧，其牵引力设定得比上述离心力小，如图6的(a)所示那样在没有离心力作用于轮胎的状态(轮胎的静止状态)下，向使发电风车40横置于轮毂表面20a的方向牵引，如图6的(b)所示那样在离心力作用于轮胎的状态(轮胎加速行驶的状态)下，离心力超过牵引力而使发电风车40相对于轮毂表面20a立起。因此，仅在产生离心力时发电风车40才立起，在其他状态下则不会产生妨碍，在立起时旋转因弹性部件50而变得缓慢。

附加方式3

在基本方式中，优选上述发电风车40相对于上述充气轮胎10或上述轮毂20能够滑动(附加方式3)。

这里，作为使发电风车40相对于充气轮胎10或轮毂20能够滑动的结构，例如有如图7所示的结构：在充气轮胎10的内表面10a安装沿轮胎周向延伸的两个轨道60a、60b，在该轨道60a、60b之间配置发电风车40并使其滑动。即，图7是表示在安装于轮胎10的内表面10a的轨道60a、60b之间配置发电风车40，并使发电风车40能够在轮胎周向上滑动的发电系统4的透视立体图。另外，图中虽然没有明确示出，但也可以是轨道60a、60b以沿轮胎周向延伸的方式安装于轮毂表面20a，并且相对于该轨道60a、60b以在轮胎周向上能够滑动的方式来配置发电风车40。

在充气轮胎10的内表面10a上或者在轮毂表面20a上固定轨道60a、60b例如能够通过下述方式进行：将(未图示)拆装式粘扣带的一个部件(刺毛(hook)状部件)的背面固定于充气轮胎10的内表面10a(轮毂表面20a)，并且在该粘扣带的另一个部件(圆毛(loop)状部件)的背面安装轨道60，再将上述两个部件结合。

轨道60a、60b能够由金属、橡胶和树脂中的至少一种形成。特别是，在将轨道60a、60b固定于充气轮胎10的内表面10a并且由橡胶或树脂形成轨道60a、60b的情况下，能够将轨道60a、60b硫化粘接于充气轮胎10的内表面10a。

在本实施方式中，发电风车40相对于充气轮胎10和轮毂20中的至少一方能够在轮胎周向上滑动，因此不将发电风车40固定于轨道60a、60b而是使其自由滑动时，发电风车40进行与充气轮胎10不同的旋转动作，不会受到轮胎的转动状态的支配，而是受到重力的影响，于是总是位于最接近地面的位置。

因此，在本实施方式中，只要气体具有转速，就能够进行发电，因此在图5所示的从轮胎转动第一阶段至轮胎转动第三阶段的全部时间段内都能够高效率地进行发电。

附加方式4

在基本方式以及对基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，优选上述发电风车40的轮胎径向尺寸为轮胎截面高度的15％以上75％以下(附加方式4)。另外，本实施方式中的发电风车40的轮胎径向尺寸是指，在发电风车40安装于轮毂20的轮毂表面20a上的情况下从轮毂表面20a经由塔架部44沿着轮胎径向立起而承受内腔30内的风的状态下的尺寸。此外，发电风车40的轮胎径向尺寸也还指，在发电风车40安装于充气轮胎10的内表面10a的情况下从内表面10a经由塔架部44沿着轮胎径向立起而承受内腔30内的风的状态下的尺寸。此外，轮胎截面高度是指，在将充气轮胎10组装于规定轮辋并且充气至规定内压的无负载状态时的轮胎外径与轮辋直径之间的差值的1/2。

通过将上述发电风车40的轮胎径向尺寸设定为轮胎截面高度的15％以上，能够充分确保图2所示的叶片48a、48b、48c的表面积，从而能够进一步提高发电效率。此外，通过将上述尺寸设定为轮胎截面高度的75％以下，即使在轮胎转动时轮胎发生变形的情况下，也能够防止安装于充气轮胎10侧(轮毂20侧)的发电风车40与轮毂20(充气轮胎10)的表面接触，从而提高发电风车40的耐久性。另外，优选风叶部48的轮胎径向尺寸(外形的径向尺寸)为发电风车40的轮胎径向尺寸的75％以上95％以下。通过将风叶部48的轮胎径向尺寸设定为发电风车40的轮胎径向尺寸的75％以上95％以下，能够充分确保图2所示的叶片48a、48b、48c的表面积，从而能够进一步提高发电效率。

附加方式5

在基本方式以及对基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，优选具有二次电池，其用于存储通过上述发电风车40获得的电力(附加方式5)。这里，二次电池是指，通过进行充电来储电从而能够作为电池使用并且能够反复使用的电池。

图8是表示从图2所示的发电风车40获取的电力的多种供给类型的立体图。在该图中，发电风车40使由舱部46的发电机46c产生的电力穿过中空的塔架部44内供给到发电风车40的外部。而且，在该图中，(a)是从发电风车40经由电线70a向内腔30的外部直接供给电力的类型，例如能够用于向车辆主体(未图示)供电的情况。此外，(b)是从发电风车40经由电线70a将电暂时存储在二次电池80中之后经由电线70b向外部供给电力的类型，能够用于与(a)所示的类型相同的用途。(c)是从发电风车40经由电线70a向本系统内的各种传感器90直接供给电力的类型，例如能够用于向设置在本系统内的气压传感器的发送器电路供电的情况。此外，(d)是从发电风车40经由电线70a将电暂时存储在二次电池80中之后经由电线70b向本系统内的各种传感器90供给电力的类型，能够用于与(c)所示的类型相同的用途。

本实施方式相当于图8中的(b)、(d)的类型。这样，由于具有用于存储通过发电风车40而获得的电力的二次电池，即使在不进行发电的时间段内也能够向本发电系统2(内腔30)的内部或外部供给电力。另外，向本发电系统2的内部供给电力是指，向各种传感器90供给电力，例如如果在舱部46内设置有用于监视发电(旋转轴46a的旋转)状态的传感器，则也可以向其供给电力。

附加方式6

在基本方式以及对基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，优选上述轮毂20的轮辐具有中空区域，电线从上述发电风车40经由上述中空区域延伸至发电系统的外部(附加方式6)。

图9是表示在轮毂的中空区域内配置有电线的类型的发电系统的示例的轮胎子午截面图。在该图中，符号6表示发电系统，符号10表示充气轮胎，符号20表示轮毂，符号20b表示在轮毂20的轮辐中形成的中空区域，符号20c表示用于保持中空区域20b的气密性的压力隔板，符号40表示发电风车，符号70a、70b表示电线，以及符号80表示二次电池。

图9所示的示例是图8的(b)所示的电力供给类型的一个示例。如图9所示，通过使电线70b从发电风车40经由轮毂20的轮辐的中空区域20b延伸至发电系统6的外部，能够向电动车辆、混合动力车、搭载有电力再生系统的车辆的蓄电池供给电力。

另外，作为用于向车辆的蓄电池供给电力的具体结构，例如有下述结构：通过在轴毂安装部20d设置滑环等机构，使电线70b从内腔30依次穿过轮毂20的轮辐的中空区域20b及车轴内而延伸至车辆的蓄电池，该轴毂安装部20d经由轮辐与轮毂20连结，并且安装于车轴侧的轴毂(hub)上(未图示)。即，电线70b从发电风车40到达轴毂安装部20d再延伸至发电系统2的外部，由此能够经由轴毂安装部20d向车辆供电，能够实现车辆的节能化。另外，在经由轴毂安装部20d向车辆供电的情况下，可以采用使电线70b经由轮毂20的轮辐的中空区域20b延伸至发电风车40的外部的结构，但是也可以使电线70b不经由轮辐的中空区域20b而延伸至轴毂安装部20d。

附加方式7

在基本方式以及对基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，优选上述发电风车40包括：风叶部，形成在上述风叶部周围的筒状主体，以及形成在上述筒状主体的一侧边缘部的凸缘(附加方式7)。

图10－1是表示图2所示的发电风车40的变形例的立体图。图10－2是图10－1所示的发电风车40的侧视截面图。在该图中，符号100表示发电风车，符号102表示基部，符号104表示塔架部，符号106表示舱部，符号108表示风叶部。

此外，在图10－1和图10－2所示的发电风车100中，四根支柱110以舱部106为中心呈放射状地延伸。此外，支柱110的放射方向外侧与筒状主体112连结，筒状主体112以覆盖风叶部108的周围的方式配置。而且，在筒状主体112的一侧的开口边缘部形成有板状的凸缘114，该凸缘114向筒状主体112的外侧延伸。

这样，通过使发电风车100包括筒状主体112和凸缘114，如图10－2所示那样，当气体从没有形成凸缘114的一侧的另一个开口流向形成有凸缘114的一个开口时，在一个开口侧，气体在筒状主体112的外侧与凸缘114碰撞，由此在凸缘114的下游侧因产生涡旋而变成低压，因此在筒状主体112的内侧产生要将气体从另一个开口朝向一个开口吸入的作用。即，能够使筒状主体112的形成有凸缘114的一侧的一个开口边缘部附近(凸缘附近)的气压低于没有形成凸缘114的一侧的另一个开口边缘部附近(非凸缘附近)的气压。由此，产生从处于相对高压状态的非凸缘附近流向处于相对低压状态的凸缘附近的气流，能够使气体的转速(气体的速度)在发电风车100附近局部地增大。因此，根据本实施方式，高速度气体作用于发电风车100，能够使发电风车100与气体之间产生更剧烈的相对运动，因此能够提高舱部106的旋转轴的转速，使发电机的发电量增加，从而进一步高效率地获得电力。

另外，关于图10－2所示的筒状主体112，在使凸缘附近的开口的内径大于非凸缘附近的开口的内径并在其间设置倾斜部112a的情况下，气体从小径侧向大径侧穿过，由此能够进一步使气体与凸缘114碰撞，并且能够在凸缘114附近获得较大的低压区域，从而能够进一步使气体的转速(气体的速度)在发电风车100附近局部地增大。因此，能够使发电风车100与气体之间产生非常大的相对运动，从而能够提高舱部106的旋转轴的转速，进一步使发电机的发电量增加，因此能够极为高效地获得电力。

其他附加方式

接下来，例举的示例是对本发明涉及的发电系统的上述基本方式等能够任意选择性实施的其他优选附加方式。

发电风车的种类

在本发明中，发电风车不局限于图2所示的类型或图10所示的种类。图11是表示能够适用于本发明的发电系统的发电风车的外观的立体图。在该图中，(a)是图2所示的螺旋桨型的变形例，是相对于图2所示的示例，使舱部46相对于塔架部44能够在水平面内旋转，并且在舱部46的与风叶部48相反的一侧安装有垂直尾叶Vf的示例。在图11(a)所示的示例中，在垂直尾叶Vf受到横风的情况下，舱部46、风叶部48左右摇摆，因此能够高效率地使风叶部48向直接受到气流的方向转向，从而能够进一步高效率地获得电力。

此外，作为能够适用于本发明的发电系统的其他发电风车，例如有图11的(b)的多叶型、图11的(c)的桨型、图11的(d)的桶型(萨沃纽斯型)、图11的(e)的达里厄型、以及图11的(f)的垂直轴H型(gyro-mill型)的发电风车。在轮胎转动时，轮胎径向外侧的离心力也作用于发电风车风叶的旋转轴，上述各种发电风车中的图11的(c)～图11的(f)所示的发电风车，其风叶的旋转轴的延伸方向与上述离心力的作用方向一致。因此，不会因为轮胎转动而产生的朝向轮胎径向侧的离心力而风叶的旋转轴的旋转方向偏离所期望的方向，所以能够实现发电风车的高度耐久性。

另外，如图11的(a)、(b)所示，在风叶的旋转轴的延伸方向与轮胎径向垂直的示例中，不仅包括从轮胎径向外侧观察的风叶的形状与从轮胎径向内侧观察的风叶的形状不相同的示例，还包括二者相同的情况。关于前者，仅在风叶从轮胎周向一侧受风时才旋转，关于后者，无论风叶从轮胎周向各侧的哪个方向受风时都向某个方向旋转。而如图11的(c)～图11的(f)所示，在风叶的旋转轴的延伸方向与轮胎径向平行的示例中，不管风叶的形状如何，无论风叶从轮胎周向各侧的哪个方向受风时都向某个方向旋转。

发电风车的风叶部所包含的叶片的数量

在本发明中，发电风车的风叶部所包含的叶片的数量不局限于图2、图10和图11所示的数量，优选为两个以上二十个以下。通过将该叶片的数量设为两个以上，能够使风叶部具有良好的旋转平衡，能够提高图3所示的相当于风叶部48的轴的风叶头48X和风叶轮毂48Y的耐久性。此外，通过将该叶片的数量设为二十个以下，来抑制风叶部整体承受的风压变得过高，避免上述风叶头48X和风叶轮毂48Y受力过度，从而能够提高这些结构要素48X、48Y的耐久性。

另外，通过将发电风车的风叶部所包含的叶片的数量设为三个以上十个以下，能够得到更高的上述各种效果。

发电风车的风叶部的受风面积

在本发明中，优选在将充气轮胎组装于规定轮辋并施加规定内压的无负载状态下的轮胎子午截面视图中，发电风车的风叶部的受风面积为内腔面积(内腔30的截面积)的1％以上35％以下。这里，风叶部的受风面积是指，将风叶部旋转时所描画的最大圆投影到轮胎子午截面上的图形的面积。

通过将风叶部的受风面积设为内腔面积的1％以上，能够高效率地将风力转换为电力而能够实现足够高的发电效率。此外，通过将风叶部的受风面积设为内腔面积的35％以下，不会使发电系统的重量过大，从而能够实现较高的发电效率。

发电风车在轮胎周向上的配置方式

在本发明中，发电风车在轮胎周向上的配置方式不局限于图1所示的类型。图12是表示能够适用于本发明的发电系统的发电风车在轮胎周向上的配置方式的侧视截面图，在该图中，(a)和(b)是将发电风车安装于轮毂的示例，(c)、(d)和(e)是将发电风车安装于充气轮胎的示例，(f)是将发电风车安装于轮毂和充气轮胎两方的示例。另外，在图12中，符号10表示充气轮胎，符号20表示轮毂，符号30表示内腔，以及符号40表示发电风车。

在这些示例中，特别是图12的(a)、图12的(b)、图12的(d)和图12的(e)所示的示例，在轮胎径向相同的位置上，沿轮胎周向均等地配置有发电风车40，因此能够实现与均匀性相关的优异性能故优选。另外，在发电系统内还配置二次电池及气压传感器的发送器电路的情况下，在发电风车与该电池及电路的组合中，优选尽可能减小本发电系统在轮胎周向上的重量差的配置。

此外，在将配置在一个发电系统中的发电风车的数量设为8台以下的情况下，当轮胎旋转时能够使气流充分地形成层流状态，因此能够高效率地获得电力。而且，在将该发电风车的数量设为8台以下的情况下，能够抑制发电系统本身的重量增加，从而能够实现与滚动阻力相关的优异性能。

发电风车在轮胎宽度方向上的配置方式

在本发明中，发电风车在轮胎宽度方向上的配置方式不局限于图7或图9所示的类型。图13是表示能够适用于本发明的发电系统的发电风车在轮胎宽度方向上的配置方式的侧视截面图。另外，在图13中，符号10表示充气轮胎，符号20表示轮毂，符号30表示内腔，符号40表示发电风车，以及符号H表示分隔部件。

图13的(a)是在轮毂上配置有一台发电风车的示例，在抑制发电系统的重量从而发挥与滚动阻力相关的优异性能的方面来说，是最优选的示例。

而图13的(b)是在轮毂上配置有多台发电风车的示例，在轮胎宽度方向上相邻的各发电风车40分别配置在由筒状的分隔部件H划分形成的空间内。由此，能够将由相邻的发电风车40、40产生的各气流之间的干扰抑制到最小限度，在轮胎周向整体上使气流接近于层流，从而能够高效率地获得电力。

实施例

实施例组1

实施例组1涉及将发电风车固定于轮毂的类型的多个实施例。

设轮胎尺寸为215/60R16，并且设轮辋尺寸为16×6.5j，进一步设胎压为230kPa，来制作满足下述表1所示的各条件的实施例1～实施例7的发电系统。

与此相对，使轮胎尺寸、轮辋尺寸和胎压与上述各实施例相同地，来制作专利文献1中公开的车辆用照明装置，将其作为现有例的发电系统。

将这样制作出的实施例1～实施例7及现有例的各发电系统安装于转鼓试验机，在用8秒加速到60km/h之后，以该速度进行30秒钟的匀速行驶，再用8秒减速停止，测量其间所获得的电量。然后，基于该测量结果进行以现有例为基准(100)的指数评价。该评价的指数越大，表示所获得的电量越大。表1中示出其结果。

表1

根据表1可知，就发电风车固定于轮毂的类型而言，属于本发明的技术范围(对用于获得电力的发电风车的安装位置实施改良)内的实施例1～实施例7的发电系统，其任意一个与不属于本发明的技术范围内的现有例的发电系统相比，都能够高效率地将风力转换成电力。

实施例组2

实施例组2涉及发电风车能够相对于轮毂滑动的类型的多个实施例。

设轮胎尺寸为215/60R16，并且设轮辋尺寸为16×6.5j，进一步设胎压为230kPa，来制作满足下述表2所示的各条件的实施例8～实施例12的发电系统。

与此相对，使轮胎尺寸、轮辋尺寸和胎压与上述各实施例相同地，来制作专利文献1中公开的车辆用照明装置，将其作为现有例的发电系统。

将这样制作出的实施例8～实施例12以及现有例的各发电系统安装于转鼓试验机，在用8秒加速到60km/h之后，以该速度进行30秒钟的匀速行驶，再用8秒减速停止，测量其间所获得的电量。然后，基于该测量结果进行以现有例为基准(100)的指数评价。该评价的指数越大，表示所获得的电量越多。表2中示出其结果。

表2

根据表2可知，就发电风车能够相对于轮毂滑动的类型而言，属于本发明的技术范围(对用于获得电力的发电风车的安装位置实施改良)内的实施例8～实施例12的发电系统，其任意一个与不属于本发明的技术范围内的现有例的发电系统相比，都能够高效率地将风力转换成电力。

Claims (14)

1.一种发电系统，其特征在于，具备：

充气轮胎；

轮毂，其安装有所述充气轮胎；以及

多台发电风车，其在由所述充气轮胎和所述轮毂划分形成的内腔中，安装于所述轮毂，

分隔部件，其将所述内腔划分成多个空间；

所述发电风车具有：

固定于所述轮毂表面的支承部；

沿着与轮胎旋转轴平行的直线设置的转动轴部；

经由所述转动轴部与所述支承部连接的塔架部；

安装在所述塔架部的铅垂方向最高部的舱部；

安装在所述舱部的水平方向一侧的风叶部，

所述发电风车具有以所述转动轴部为中心相对于与所述轮胎旋转轴平行的直线能够旋转的结构，且以能够相对于所述轮毂横置及立起的方式安装于所述轮毂，

所述多台发电风车沿着轮胎宽度方向并排设置，

所述多台发电风车分别设置在由所述分隔部件划分形成的空间中。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：

所述发电风车的轮胎径向尺寸为轮胎截面高度的15%以上75%以下。

3.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：

所述发电风车中的风叶部的轮胎径向尺寸为所述发电风车的轮胎径向尺寸的75%以上95%以下。

4.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于，具备：

二次电池，其用于存储由所述发电风车获得的电力。

5.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：

所述轮毂的轮辐具有中空区域，电线从所述发电风车经由所述中空区域延伸至发电系统的外部。

6.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：

电线从所述发电风车到达所述轮毂的轴毂再延伸至发电系统的外部。

7.一种发电系统，其特征在于，具备：

充气轮胎；

轮毂，其安装有所述充气轮胎；以及

多台发电风车，其在由所述充气轮胎和所述轮毂划分形成的内腔中，安装于所述充气轮胎或轮毂；

分隔部件，其将所述内腔划分成多个空间，

所述多台发电风车沿着轮胎宽度方向并排设置，

所述多台发电风车分别设置在由所述分隔部件划分形成的空间中，

所述轮毂包括：具有中空区域的轮辐；从所述发电风车经由所述中空区域延伸至发电系统的外部的电线。

8.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于：

所述发电风车固定于所述充气轮胎和所述轮毂中的至少一方。

9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于：

所述发电风车安装于所述轮毂，并且相对于与轮胎旋转轴平行的直线能够旋转。

10.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于：

所述发电风车相对于所述充气轮胎或所述轮毂能够滑动。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的发电系统，其特征在于：

所述发电风车的轮胎径向尺寸为轮胎截面高度的15%以上75%以下。

12.根据权利要求11所述的发电系统，其特征在于，具备：

所述发电风车中的风叶部的轮胎径向尺寸为所述发电风车的轮胎径向尺寸的75%以上95%以下。

13.根据权利要求7至10 中任一项所述的发电系统，其特征在于，具备：

二次电池，其用于存储由所述发电风车获得的电力。

14.根据权利要求7至10中任一项所述的发电系统，其特征在于：

电线从所述发电风车到达所述轮毂的轴毂再延伸至发电系统的外部。

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