JP2009068482A - 風力発電ハイブリット車 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディーゼルエンジン及びガソリンエンジン等の内燃機関を持つ車両は化石燃料を使用し、近年開発されている電気モーターと内燃機関の併用するハイブリッド車に於いても化石燃料を使用し、社会的に問題視されている地球温暖化の一因である化石燃料による二酸化炭素を車からの排出を削減する。
【解決の手段】 ハイブリット車の化石燃料を使用する内燃機関の代わりに発電機兼駆動用モーターと各種小型風力発電機を搭載し、電気自動車も同様に各種小型風力発電機を搭載し、これら車両に搭載の小型風力発電機は走行により発生する走行風で発電され、この電力は動力源と車両に搭載の２次電池の充電を行う、これらの車両は外部電力からの充電を必要とするもので、この外部電力からの充電回数の削減か、充電をする事無く走行出来る風力発電ハイブリット車及び風力発電電気自動車を提案する。
【選択図】図２９

Description

本発明は各種風力発電装置を搭載したハイブリット車に関する

電気モーターと内燃機関の併用のハイブリッド車は、発進時に電気モーターを用い、加速時には内燃機関とモーターを併用し、通常走行時は内燃機関で走行するといった動的な出力配分でエネルギー消費を最適化している。

併用されている内燃機関は化石燃料を使用しているために有毒排気ガスの排出がある。

発明が解決しようとする課題

電気モーターと内燃機関の併用のハイブリッド車は、通常の内燃機関のみの車両に比べ二酸化炭素などの温室効果ガスの排出量は少ないが、近年社会的に地球温暖化が問題視され、ハイブリッド車においても有害排気ガスの二酸化炭素の削減に努力しなければならない。

課題を解決するための手段

ハイブリッド車の化石燃料を使用した内燃機関の代わりに、小型風力発電装置を搭載し、車両の走行と共に発電される電力を動力源に、電動モーター及び発電機兼駆動用モーターの駆動と電池の充電を行うハイブリッド車を提案する。

小型風力発電装置として、トーネード風車、クロスフロー風車、風レンズ風車を塔載した車両が走行することで発生する気流をより多く取り入れ、各風車を回転させ連結された発電機で発電する

各風車は発電効率を最大限にするために発電機を複数連結する事で風車の起動トルクの増大の補助として、車両走行に伴う気流が一定速度に達したとき、風車の発電機は短時間風車駆動用モーターとして駆動し、風車の起動の補助を行いその後発電機として作動する。

発電機は磁石部分が回転する回転界磁形と鉄心を使用しないコアレス構造の採用で電気的な接触部分がなく、コギングトルクや鉄損が発生しない、始動がスムーズな高効率で信頼性の高い発電機を使用する。

クロスフロー風車に於いてクロスフローファンは送風機や空気撹拌機としてモーター等の駆動源によって回転させられ周囲に風を送ることを目的として使用されている。
しかし近年は逆に風を受けることで高トルク、低騒音で安全性も極めクロスフロー風車として提案されている。

小型普通乗用車に搭載用クロスフロート風車図１，大型乗用車及び貨物自動車に搭載用クロスフロート風車図２はそれぞれ車両搭載用に考案した物で、車両の大きさと必要発電量に応じてクロスフロート風車の回転ドラムと発電機の数量を設定し、クロスフロート風車の回転を最大限にするために車体より持ち上げた状態で取り付け、空気取り入れ口７よりの空気が回転ドラム４の羽根６によって回転が起こり、空気は車体の屋根の気流により本体の下より吸い出される。

ガイドベーン５を取り付ける事で空気の流入の増大と、取り入れ口７と車体の屋根との間の気流の変化で空気がより多く吸い出され、気流速度の増大で回転ドラム４がより多く回転し発電量が通常より数倍になる。

特開２００４−１２４９２１ 特開平５−２４０１４１

提案されているトーネード方式風車図２３の円筒状の空気導入ケース２２に設けた空気取入れ案内羽根によりトーネード室に流入する気流に旋回を与えて強力なトーネードを発生させる。
これによりプロペラ風車２０の後方の圧力を減少させ、下方のスロート部１７を通過することでより強力な気流によりプロペラ風車２０の回転数を増大させ、同一直径のプロペラ風車と比べて１０〜１００倍の出力が得られる事が提案されている。

車載用に考案したトーネード風車発電機図５、図１５はトーネード風車用風洞ケース１６内に納め、車両の走行と共に発生する気流を図７、図１６の空気取り入れ口７より取り入れる。

強制的に流入された空気は、空気取入れ案内羽根２３によりトーネード室２１に流入し強力なトーネード２４が発生する。
これによりプロペラ風車２０の後方の圧力が減少し、気流はスロート部１７を通過することでより強力な気流になり、プロペラ風車２０の回転数を増大と連結された発電機の発電量が増大する。

小型自動車等の積載面積の少ない車両に於いては、トーネード風車発電機図７を車両後方両側面に取り付ける図１１〜図１４。

大型乗用車、貨物自動車搭載用トーネード風車発電機は小型自動車に搭載発電機図５を車両寸法と搭載駆動用モーター及び発電機兼駆動用モーターの駆動に必要な電力容量に応じた規模と必要台数図１５を風洞１６に組み込んだトーネード風車発電機図１６を搭載する。

搭載された発電機図１６は車両両サイドの空気取入れガイドベーン１９により空気は強制的に風洞ないに送り込まれ、空気は図１８の空気の流れ２の様に各トーネード室２１に入り、強力なトーネード２４が発生する。
小型自動車搭載トーネード風車発電機と同様に、プロペラ風車２０の後方の圧力が減少し、気流はスロート部１７を通過することでより強力な気流になり、プロペラ風車２０の回転数の増大と連結された発電機の発電量が増大する。

本発明は大型乗用車、貨物自動車搭載用トーネード風車発電機は中型発電機数台を取り付け、このトーネード風車発電機を数台連結させ風洞内に収容することで、大容量の発電を可能にしているのが特徴である。

図１３は従来提案されている風レンズで、２重の囲いを用い第一の囲いに外側を通る風の流れが、ロータ後方の第２の囲いの定圧域を吹き抜け、吸い込みの効果を増加させる。出力は同一直径の風車の数倍になるといわれている。

図１４は図１３の原理を基に近年使用されている風レンズ風車の風の流れを示したもので、最近は効果が同様でディフューザ部分を短くした風レンズ風車が提案されている。

図９は風レンズ風車を風洞内に収容し搭載車両の前方両サイドに設置し、車両正面空気取り入れ口７より走行と共に強制的な空気の流入で風レンズ風車の効果図１０で発電用プロペラの回転が通常より数倍の増加に加え、車両サイド排出口より強力に空気が吸い出され、プロペラの回転がより増加され、連結された発電機の発電量が増加する。

小型乗用車及びワンボックス車の風力発電ハイブリット車として内燃機関の代わりに風力発電による電力を駆動用モーター及び発電機兼駆動モーターの動力源と２次電池の充電を行うには図１１，図１３で示すように前面両サイドに風レンズ風車発電機を後部両サイドには、トーネード風車発電機と天井部には連結されたクロスフロー風車発電機を搭載し、車両の走行と共に発電される電力量は内燃機関の代わりの発電機兼駆動モーターの電力源と２次電池の充電等に必要な量を得る事でハイブリット車としての走行を可能にしている。

小型普通乗用車１３ワンボックスカー１４に於いての風力発電は車両サイズに合わせたトーネード風車図５の複数の中型発電機１と複数の連結されたクロスフロー風車３に組み込まれた相当数の小型発電機と車載用風レンズ風車１０の複数の小型発電機等より発電される電力量は内燃機関の代わりの発電機兼駆動モーターの電力源と２次電池の充電等に必要な量を得る事でハイブリット車としての走行を可能にしている。

大型乗用車の風力発電ハイブリット車とするには図１９、図２０の様に従来の使用に支障をきたさない場所の最後部に連結されたトーネード風車発電機と車両天井全面に連結されたクロスフロー風車発電機３を搭載し、車両の走行と共に各発電機より発電される電力で内燃機関の代わりの、発電機兼駆動モーターの電力源と２次電池の充電等に必要な量を得る事でハイブリット車としての走行を可能にしている。

貨物自動車の風力発電ハイブリット車とするには図２１、図２２の様に従来の使用に支障のない運転席と荷物台との間に、複数の連結されたトーネード風車発電機図１６と車両天井全面に多数の連結されたクロスフロー風車発電機３を搭載し、車両の走行と共に各発電機より発電される電力で内燃機関の代わりの、発電機兼駆動モーターの電力源と２次電池の充電等に必要な量を得る事でハイブリット車としての走行を可能にしている。

大型乗用車１１及び貨物自動車１２に於いての風力発電はトーネード風車図１６の複数の中型発電機の発電とクロスフロー風車発電機図７の数十台の連結による小型発電機で発電さる発電量は数十キロワットの発電が可能で、ハイブリット車の内燃機関の代わりの駆動モーターと発電機を兼ねた２次駆動モーターと２次電池の充電等に必要な量を得る事でハイブリット車としての走行を可能にしている。

発明の効果

従来の車両は車体を大きくすると重量の増大と共に内燃機関の排気量の増大が比例的に増えるが、本発明の風力発電ハイブリット車は車両が大きくなることで、風力発電機の搭載規模の増大と共に発電量が増大され、より風力発電ハイブリット車の利点を生かすことが出来る。

従来車体の周りの空気抵抗を少なくし燃費を良くするかが課題で有ったが、本発明の風力発電ハイブリット車は各車載用風車が車両の走行することで発生する気流を最大限に取り入れ発電効率を上げる事で走行が良くなる。
車両の設計は流線型を基本であったが風車を如何に効率の良い方法で取り入れるか、車体の設計理念の変更が求められる。

従来の化石燃料を使用する内燃機関のように燃料の補給をすることなく、風力発電ハイブリット車に搭載全ての車両部品及び電池の劣化するまで、燃料の補給をすることなく走行することができる。

従来の化石燃料を使用する車両から排出される有害排気ガス特に二酸化炭素が近年社会的に地球温暖化の根源で問題視され削減が叫ばれているが、本発明の風力発電ハイブリッド車に切り替える事で車両からの有害排気ガスは完全に取り除く事が出来る。

近年化石燃料の代替燃料として、代表的な物でバイオエタノール燃料の製造設備の巨大化と製造原料の不足と連鎖反応によるいろいろな食料品の値段の高騰、水素においては危険物としての製造方法、貯蔵供給方法等の取り扱いの難しさ、またプラグインハイブリット車においても家庭用電力で充電をするために一般化すると使用電力の増加、などの問題点が我々の身の回りに一応無尽蔵に有る空気が車両の走行する起きる気流を取り入れる
本発明の風力発電ハイブリット車に切り替えることですべて解決することが出来る。

小型車両用クロスフロート風車正面図 大型乗用車及び貨物自動車用クロスフロート風車正面図 クロスフロート風車断面図 クロスフロート風車空気の流れ断面図 小型普通乗用車に搭載トーネード風車断面図 小型普通乗用車に搭載トーネード風車空気の流れ断面図 小型普通乗用車に搭載トーネード風車上面図 小型普通乗用車に搭載トーネード風車空気の流れ上面図 小型普通乗用車に搭載風レンズ風車上面図 小型普通乗用車に搭載風レンズ風車空気の流れ上面図 小型普通乗用車にクロスフロー風車とトーネード風車と風レンズ風車を搭載側面図 小型普通乗用車にクロスフロー風車とトーネード風車と風レンズ風車を搭載上面図 ワンボックスカーにクロスフロー風車とトーネード風車と風レンズ風車を搭載側面図 ワンボックスカーにクロスフロー風車とトーネード風車と風レンズ風車を 大型乗用車、貨物自動車搭載用トーネード風車断面図 大型乗用車、貨物自動車搭載用トーネード風車連結上面図 大型乗用車、貨物自動車搭載用トーネード風車空気の流れ断面図 大型乗用車、貨物自動車搭載用トーネード風車連結空気の流れ上面図 大型乗用車にトーネード風車とクロスフロー風車の搭載側面図 大型乗用車にトーネード風車とクロスフロー風車の搭載上面図 貨物自動車にトーネード風車とクロスフロー風車の搭載側面図 貨物自動車にトーネード風車とクロスフロー風車の搭載上面図 提案されているトーネード方式風車 提案されている風レンズ風車 提案されている風レンズ風車の空気の流れ図

符号の説明

１ 発電機
２ 空気の流れ
３ クロスフロー風車
４ 回転ドラム
５ ガイドベーン
６ 羽根
７ 空気取り入れ口
８ ディフューザ
９ ツバ
１０ 風レンズ風車
１１ 大型乗用車
１２ 貨物自動車
１３ 小型普通乗用車
１４ ワンボックスカー
１５ 風レンズ風車発電機
１６ トーネード風車用風洞ケース
１７ スロート部
１８ トーネード風車発電機
１９ 空気取入れガイドベーン
２０ プロペラ風車
２１ トーネード室
２２ 空気導入ケース
２３ 空気取入れ案内羽根
２４ トーネード

Claims (4)

1. ハイブリッド車にトーネード風車発電機、クロスフロー風車発電機、風レンズ風車発電機等の小型風力発電機を搭載し、化石燃料を使用した内燃機関の代わりに発電機兼駆動用モーターを取り付け、車両の走行と共に小型風力発電機より発電された電力を動力源と、車両に搭載の電池の充電も行う風力発電ハイブリット車。
2. トーネード風車発電機を、車両寸法に応じた規模で単独または複数連結させ風洞内に納め車両に搭載し、車両の走行に伴い発生する車両周囲の気流を最大限に取り入れ、トーネード風車特有の強力なトーネードの発生による気流で大容量の電力を発電する。
3. クロスフロー風車発電機を車両屋根の広さに合わせて数十台連結させ、これをクロスフロー風車の利点を最大限にするために、屋根より浮かせて取り付け車両の走行に伴い屋根に発生する気流を取り入れ風力発電を行う。
4. 風レンズ風車発電機を風洞内に取り付け、車両正面に搭載し車両の走行と共に流入する空気で、風レンズ風車特有の渦巻きによる気圧差による強力な気流で風力発電を行う。

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