JP2008267371A - 車両搭載風力発電装置及びハイブリッド対応風力発電装置システム - Google Patents

Abstract

【課題】流通業界においては様々な製品を搬送するために、その用途に合わせた大型、普通、小型の冷蔵車、冷凍車、保冷車、加温車が普及し、生鮮食品、冷凍食品、花卉、医薬品、精密部品等の輸送時に製品の安全性、質の維持等の温度管理を保つために、そのために冷蔵・冷凍のためのエネルギーをエンジンから継続して供給しなければならないという制限があった。
【解決手段】 本発明は、搬送用冷凍冷蔵トラックに脱着可能に取り付けられ、発電エネルギーとして搬送時の風力を利用して得た車両搭載風力発電装置からの発電力を用いて冷凍・冷蔵の電源とするを用いる新規なハイブリッド対応風力発電システムを提供するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は車両搭載風力発電システムに関し、さらに詳しくは、搬送用冷凍冷蔵トラックに脱着可能に取り付けられ、発電エネルギーとして搬送時の風力を利用して得た発電力を用いて冷凍・冷蔵の電源とする車両搭載風力発電装置を用いる新規なハイブリッド対応風力発電システムに関するものである。

近年、温度管理の技術が進歩し、流通業界においては様々な製品を搬送するために、その用途に合わせた大型、普通、小型の冷蔵車、冷凍車、保冷車、加温車が普及し、生鮮食品、冷凍食品、花卉、医薬品、精密部品等の輸送時に製品の安全性、質の維持等の温度管理を保っている。

しかしながら、上記車両を用いて製品を搬送する場合に、温度管理は常に必要であり、そのために冷蔵・冷凍のためのエネルギーを継続して供給しなければならないという制限があった。

このうち特開平８−２７５５９６号公報「冷凍冷蔵車の電源機構」は、「走行車両に設けられ、該走行車両の電源電圧より低い電源電圧で動作する冷凍冷蔵設備を具備した冷凍冷蔵車の電源機構において、走行車両側の電源電圧をチョッピング動作によりパルス化してその平均電圧を冷凍冷蔵庫の冷凍設備に変換する変換手段と、該変換手段により変換された電力により冷凍機用エンジンを始動する始動用電動機と、冷凍機用エンジンにより駆動され、発電された電力で冷凍された電力で冷凍冷蔵庫側の蓄電設備を充電する充電手段と、を具備することを特徴と冷凍冷蔵庫の電源機構」が開示され、従来の複雑な電力系統を使用する事無く、車両を駆動する部分と、冷凍冷蔵機を装備した部分の電源系統をコンチブルとし、かつ冷凍冷蔵庫に搭載するバッテリを省略することが記載されている。

また特開２００１−４８４２５号公報「車両用空気調和装置」には、「エンジンの駆動力が伝達され冷媒を圧縮する開放型圧縮機と、このエンジンの駆動力が伝達され発電する発電機と、この発電機が発電した電力を充電するバッテリと、このバッテリから電力が供給される社内電装品と、このバッテリから電力が供給され冷媒を圧縮する密閉型殿堂圧縮機とを備えた車両用空気調和機」が開示され、車両の走行条件、走行中の負荷条件に影響されず、常に好適な駐車中の車両用空気調和装置が記載されている。

さらに特開２００４−１９５６５号公報「エンジンの燃料供給装置」は、「エンジンと主燃料タンクの間に補助燃料タンクをエンジン及び主燃料タンクより高い位置に設け、主燃料タンク内の燃料を補助燃料に供給する第１供給路を設け、同第１供給路の途中に燃料を補助燃料タンクに送り出す燃料ポンプを設け、補助燃料タンク内の液面が所定高さを超えると燃料をオーバーフローさせて主燃料タンクに戻すリターン路を設け、補助燃料タンク内の燃料をエンジンに自重で供給する第２供給路を設け、主燃料タンクが傾斜して第１供給路を介しての燃料供給が一時的に停止しても補助燃料タンクで燃料供給を継続できるようにしたエンジンの燃料供給装置」が開示され、搬送時のローリングやピッチングによる燃料タンクの傾斜で燃料供給が一時的に停止してもエンジンへの燃料供給を継続してエンジンの不調やエンストを防止できるようにする事が記載されている。
特開平８−２７５５９６号公報 特開２００３−４８４２５号公報 特開２００４−１９５６５号公報

発明が解決しようとする課題

しかしながら、上記の技術はいずれも車両において主エンジンを利用して冷凍冷蔵する技術であり、いわゆるメインエンジン直結式、サブエンジン搭載式であるために、燃料のロスが生じ排ガス等の環境上の問題を有するものであった。

一方で、京都議定書において、地球温暖化等の防止のためにＣＯ２の削減が議定書を批准した国々に数値目標として課せられており、ただ単に、製品の安全性や質の維持が保たれておっても、それによってエネルギーを余計に使用しているという現実はさらに改善の余地が求められていた。

課題を解決するための手段

本出願人は、かかる課題を解決するために鋭意研究したところ、車両上に風力発電機を備えることによってＣＯ２やＮＯｘを発生させないで冷凍冷蔵可能な新規な車両搭載風力発電装置及び車両搭載風力発電装置システムを開発する事が出来た。

すなわち本発明の第一は、前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる事を特徴とする冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置である。

本発明の第二は、前記箱体は、前面部が緩やかな曲線部を有することを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置である。

本発明の第三は、前記ラッパ状吸込み体は、ラッパ状口径が略楕円形状又は略四角形状であることを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置である。

本発明の第四は、前記回転体は、支持体に複数の羽根体が取り付けられている事を特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置である。

本発明の第五は、前記発電機は、回転体の支持体の端部に脱着可能に固定されて、回転体の回転力を利用して発電される事を特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置である。

本発明の第六は、前記排出筒は、前面部の筒口が前記回転体の回転位置に相対峙するように固定されている事を特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。

本発明の第七は、車体に取り付けられ前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる冷凍冷蔵車用の風力発電装置を用いて、
前記風力発電装置から得られた発電力をアイソレーターを介してコンプレッサーに直接供給して冷却を行うと共に、余剰電力を少なくとも１系統以上のバッテリーに蓄電を行うことを特徴とする冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システムである。

本発明の第八は、車体に取り付けられ前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる冷凍冷蔵車用の風力発電装置を用い、
前記風力発電装置から得られた電力をキャパシターに蓄電した後にコンプレッサーに直接供給して冷却を行うか、少なくとも１系統以上のバッテリーに蓄電を行ないながらコンプレッサーに電力を供給することを特徴とする冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システムである。

本発明の第九は、電源として車体に取り付けられ前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる冷凍冷蔵車用の風力発電装置と、冷凍用サブエンジンとを用い、
前記風力発電装置から得られた電力をキャパシターに蓄電した後にコンプレッサーに直接供給して冷却を行うか、
少なくとも１系統以上のバッテリーに蓄電を行ないながらコンプレッサーに電力を供給すると共に、
上記風力発電装置からの電力供給量が少なくなった場合にセンサー検地して前記冷凍用サブエンジンを始動させて電力をコンプレッサーに供給することを特徴とする冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システムである。

発明の効果

本発明は、運転席の上部に設けた風防を兼ねた風力発電装置によって、走行中の空気抵抗を減らしながらラッパ状吸込み体で得た圧縮空気で発電力を得ることができる新規な冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システムを提供するものである。

本発明の車両搭載型風力発電装置は、風防の無いトラックにおいては運転席の上部にキャリーを取り付けて固定すればよく、大きさの異なるトラックにおいても装着が容易となっている。

あらかじめ風防のあるトラックにおいては、風防内部を加工して本発明の風力発電装置を装着すると良い。

本発明の風力発電装置を用いたハイブリッド対応風力発電システムは、走行中に得た風力発電による電流を直接にコンプレッサーに供給することができるほか、少なくとも１以上の蓄電池にアイソレーターで蓄電量の少ない蓄電池を検知してその蓄電池に蓄電を順次行うことができるものである。

特に米国、中国、ヨーロッパ、豪州等の国々において長距離を走行する大型トラックにおいては、長時間走行するために体憩時間も多くとる必要があるために、走行時に蓄積した電力が消耗される場合があるために、そのような時には、冷凍専用のサブエンジンを始動させて体憩時の冷凍を継続するようにしても良い。

本発明の風力発電装置を用いたハイブリッド対応風力発電システムの他の特徴は、風力発電装置で得た発電力を直接コンプレッサーに供給する場合、蓄電池に蓄電して渋滞時や停車時の冷凍電源とするほかに、別途、発電機からの電力を直接受けるキャパシターを設けて蓄電池に電力が充電する間に、キャパシターを介してコンプレッサーに電力を供給することができるようになっている。

以下、図面を参照にして本発明の詳細を説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されないものである。

図１は、通常の冷凍・冷蔵車両の運転席２上部に搭載型の風力発電装置１を搭載したトラックの概要を示す説明図である。

この場合、通常のトッラクにおいては運転席２と冷凍・冷蔵庫３の高さが異なることから運転席の上部を抜けた風は冷凍・冷蔵庫の垂直面に衝突し、トラック走行時の空気抵抗を受けることになる。

このため近年は、上記運転席の上部に流線型上の風防を設けて空気抵抗を少なくして走行時の燃費を挙げる工夫が施されるようになっている。

本発明においては、上記運転席上に従来の風防に代えて図２に示す車両搭載型風力発電装置１を取り付けて、車両の走行時に受ける風力を硬質アルミニウム製の箱体４の表面開口部に取り付けた硬質アルミニウム製のラッパ状吸込み体５で受け、受けた風力は圧力を受けながら吐出口６から抜け出るが、この場合、車両が時速６０ｋｍで走行すると秒速１６，７ｍの風速を受けることになり、さらに前記吐出口６からの風力はリンガムの流動法則に従い相当な風速を出せるようになっている。

この場合、ラッパ状吸込み体５表面は走行時の風力を受け易いために略楕円形状であるが、略四角形状であっても構わない。

前記吐出口６の前面には、複数の回転羽根体９を支持軸１０に有する回転体８が相対峙する位置に設置され、吐出口６から吐出された圧力風を回転体の複数の羽根体９が受けて回転を行うようになっている。

上記回転体８の両端部には、支持軸１０に固定される１ｋｗのタービンとジェネレーターが一体型の円形状の発電機７が２個接続されて、前記のように吐出口６から吐出された圧力風を回転体の複数の羽根体９が受けて支持軸１０を回転させ、この支持軸１０の回転力が発電機７のジェネレーター（図示せず）を作動させて電力を発電させる構造となっている。

前記回転体８の回転用羽根体９を通過した風は、前記羽根体９の位置に相対峙する排出筒１２の受入れ口１３から後端部に設けた排出口１４から抜け出される構造となっている。

この場合、前記排出筒１２は、１個の受入れ口を有し排出口が２個有する蛇腹形状のものや、１個の受入れ口と１個の排出口とを有する排出筒を２個組み合わせた蛇腹形状のものを用いても構わない。

上記風力発電装置１を２トントラックの運転席の上部に搭載して発電試験を行ったところ、平均４０ｋｍの速度で２時間走行したところ発電機からの電力が２４ボルトの直流電力であることを測定でき、冷凍・冷蔵用の電力源として使用できる事を確認できた。

上記風力発電装置１の材質として硬質アルミニウムを一例として記載したが、軽質で耐圧力に強い材質であればジュラルミンや他の材質であっても構わない。

図４は、本発明の車両搭載型発電装置を組み合わせたハイブリッド対応風力発電システムを示す説明図である。

風力発電装置１の発電機７から発電された電力は、冷凍・冷蔵庫３の底部スペースに設置されたキャパシター１６、アイソレーター１７、バッテリー１８、コンプレサー１９を配置するシステム部１５が設けられ、これらの機器に直接的、あるいは間接的に供給される構造となっている。

上記冷凍・冷蔵庫３の底部スペースの別な空間部には、冷凍・冷蔵用のサブエンジン部１６を設けてあり、風力発電部１で得られた電力が冷凍・冷蔵のために消費された場合に、緊急的に発電が可能にして長時間の停車時や渋滞時の対応ができるようにしている。

本発明システムにおいては、車両の走行中に上記風力発電装置１の発電機７から得た２４ボルトの直流電力を直接的にシステム部１５内に設置したコンプレッサー１９を通して冷凍・冷蔵庫３内を冷凍できる。

より好ましい形態としては、上記発電機７からの電力を複数系列のバッテリー１８に蓄電して順次使用するのが好ましく、この場合、アイソレーター１７でどのバッテリー１８の容量が低いかを検知して、低いバッテリー１８から順次充電するように設定している。

あるいは、別な形態としては上記発電機７からの電力をバッテリー１８に蓄電する場合には、ある程度の充電時間を要することから、キャパシター１６を利用して直接コンプレッサー１９に電力を供給することができる。

上記例示として発電力を２４ボルトのみを記載したが、３６ボルトや４８ボルト対応が可能であり、また、直流電圧をインバーター（図示せず）を介して交流電圧に変換して使用することも可能である。

また、特に外国のように大陸間を長距離を走行する場合には、サブエンジン部１６に設けた燃料系サブエンジン（図示せず）を使用して、上記発電機からの電力が不足した場合に、蓄電可能にしているが、通常は、稼動させる確率は低いものである。

本発明の車両搭載型風力発電装置を取り付けた車両を示す説明図である。 図１における車両搭載型風力発電装置を示す部分開放斜視図である。 図２における車両搭載型風力発電装置の断面図である。 ハイブリッド対応風力発電システムを示す説明図である。

符号の説明

１・・・車両搭載型風力発電装置
２・・・運転席
３・・・冷凍・冷蔵庫
４・・・箱体
５・・・ラッパ状吸込み体
６・・・吐出口
７・・・発電機
８・・・回転体
９・・・回転用羽根体
１０・・支持軸
１１・・固定具
１２・・排出筒
１３・・受入れ口
１４・・排出口
１５・・システム部
１６・・サブエンジン部
１７・・キャパシター
１８・・アイソレーター
１９・・バッテリー
２０・・コントローラー
２１・・過充電防止装置

Claims (9)

1. 前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる事を特徴とする冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。
2. 前記箱体は、前面部が緩やかな曲線部を有することを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。
3. 前記ラッパ状吸込み体は、ラッパ状口径が略楕円形状又は略四角形状であることを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。
4. 前記回転体は、支持体に複数の羽根体が取り付けられている事を特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。
5. 前記発電機は、回転体の支持体の端部に脱着可能に固定されて、回転体の回転力を利用して発電される事を特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。
6. 前記排出筒は、前面部の筒口が前記回転体の回転位置に相対峙するように固定されている事を特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵車用の車両搭載型風力発電装置。
7. 車体に取り付けられ前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる冷凍冷蔵車用の風力発電装置を用い、
   前記風力発電装置から得られた電力をコンプレッサーに直接供給して冷却を行うか、少なくとも１系統以上のバッテリーに蓄電を行ないながらコンプレッサーに電力を供給することを特徴とする冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システム。
8. 車体に取り付けられ前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる冷凍冷蔵車用の風力発電装置を用い、
   前記風力発電装置から得られた電力をキャパシターに蓄電した後にコンプレッサーに直接供給して冷却を行うか、少なくとも１系統以上のバッテリーに蓄電を行ないながらコンプレッサーに電力を供給することを特徴とする冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システム。
9. 電源として車体に取り付けられ前面に空間部を有する箱体と、前期空間部を被覆するラッパ状吸込み体と、該吸込み体の後端口に対峙して前記ラッパ状吸込み体内部を通過する風力を受けて回転する回転体と、前記回転体の側面に配置されて回転体の回転力を利用して発電可能な発電機と、前記回転体を通過した風力を箱体外部に排出する排出筒とが前記箱体内部に固定されてなる冷凍冷蔵車用の風力発電装置と、冷凍用サブエンジンとを用い、
   前記風力発電装置から得られた電力をキャパシターに蓄電した後にコンプレッサーに直接供給して冷却を行うか、
   少なくとも１系統以上のバッテリーに蓄電を行ないながらコンプレッサーに電力を供給すると共に、
   上記風力発電装置からの電力供給量が少なくなった場合にセンサー検地して前記冷凍用サブエンジンを始動させて電力をコンプレッサーに供給することを特徴とする冷凍冷蔵車用のハイブリッド対応風力発電システム。

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