JP2010112367A - 移動体の風力による過給発電方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車などの立方体が移動時に必然的に生ずる空気との衝突による空気抵抗や空気流動のエネルギ−を過給や電気エネルギ−に変換して利用しエンジンの熱効率を向上し自動車移動用動力の負荷を軽減する。
【解決手段】人為的に車体移動走行の出来る動力を有する自動車などが走行中に避けることの出来ない立方体前面と大気との衝突による空気流動現象を利用する手段として、車体の前部に衝突空気の吸入口を設け車体の天井部や車体内にすぼまり状の空気回路を形成して空気流動回路とし、増速した流動空気を回路内に設けた長軸の回転フアンに衝突させてフアン軸を回転せしめる動力で発電機や補機を駆動し別の回路で過給を行うなど走行中の発電や過給を風力利用によっておこない蓄電・充電機能を向上することにより蓄電能力を高めて電気自動車の走行距離延長やエンジン負荷の軽減により省エネと低公害化の目的を達成する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は自動車などの移動物体と空気との衝突によって生ずる空気圧力や空気流動を利用した大気エネルギーや風力エネルギ−の利用方法と、空気流動利用の回転動力変換方法や風力で発電・蓄電・過給を行なう移動体の省エネとエンジンの低公害化技術に関する。

地球の環境と資源保護のため自動車エンジンの効率向上や低公害化技術が進歩しており近時は都市部では電動により走行する電気自動車やハイブリッド方式が静かで排気による空気汚染も軽減される等環境に優しい車として歓迎されている。又文化的生活に必要不可欠な電力も自然な風や太陽エネルギーによって得るべく多くの風車発電方式や化学による太陽エネルギーの利用技術が工夫されているが自然の天候に左右される風の問題や物理化学の複雑な整合条件による太陽エネルギーの電力変換技術等はコストや効率改善に未だ時間を要する事が知られている。

発明が解決しようとする課題

本発明は自然の空気流れを利用し気候に左右される風車や太陽光発電方式とは異なり人間が操作して移動走行を行う自動車などの立方体において速度の二乗程に増加する進行方向の空気衝突抗力条件（空気流動）の利用技術に関するものであり空気流動のエネルギ−を発電機や補機の駆動用に利用すべく空気流動回路を移動体内に形成し流動空気によって回転フアンを駆動しフアンの回転トルクによって発電機や補機を作動せしめ発電した電気をバッテリーに蓄電し蓄電した電力によって市内などの走行を電動モーターにより行うハイブリッドや電気自動車システムの省エネ低公害化機能を向上せしめることを課題とする。

本発明は移動体の車体を利用して風力発電機駆動や過給用の空気流動回路を形成し、低圧の流動空気を発電機駆動用フアン部まで抵抗や騒音の少ないように導入すべく車体の天井部や床部や車体の両側前部域を空気の取り入れ口とし流路後部に排出口を有する空気流動回路を設け走行中には常時空気流動による発電と蓄電を可能とする空気回路を構成し走行中の風力による過給や発電によってエンジン効率を高め発電機やコンプレッサーに使われている補機類の負担を軽減する事でエンジンの負荷を軽減し省エネ化とハイブリッドシステムに必要な電力の蓄電作用を走行中に風力により行ない電力走行の範囲を広め環境保護と省エネに適した自動車省エネ低公害化技術の開示を目的とする。

課題を解決するための手段

上記課題を解決する手段として第１の発明は自動車などの移動体が走行中に必ず発生する空気と車体前面の衝突現象と衝突によって生ずる空気流体の物理的流動条件を利用し空気流れの一部を空気回路に取り入れて低圧の空気流動回路を構成し回路内にラジアルフアンによる回転部を設けフアンに連結した回転駆動部を作動せしめる事や回路により走行中の自然風力を利用した過給システムでエンジンの効率向上を図り、回転動力を発生せしめる事で動力による発電・充電等を行う衝突空気利用による風力動力システムの構成にある。

２番目の発明は低圧の空気流動を効果的に発電機駆動用フアン部に供給し発電機の回転トルクを得る手段としてフアン部を軸長的に幅広く形成しこれに対する空気噴出口も幅広く整合形成し低圧の噴出空気においても回転トルクが得られるように長軸フアンとこれに適合する扁平な絞り状の空気流動回路と空気噴出口とを整合形成したことにある。

３番目の発明は走行時に車体との衝突による空気流動を利用した１・２番目の発電蓄電方式においてハイブリッド方式による電動走行時間や距離の拡大を図るため特に立体的投影面積が大きく空気抵抗の大きな車体とデイゼルエンジン使用の大型トラックやバスの省エネ化と有害な超微粒粉麈の排出を低減する手段として空気流動回路によって流速を高め低温の空気を過給用に供給し充填効率を高め過給機の負荷と排圧抵抗を減じエンジン出力の増加と負荷を軽減する事によって熱効率を向上し排気の低公害化を図りたることにある。

４番目の発明は車体のデザインが重視される自動車において衝突空気を利用するための空気流動回路の形成をデザインを損なう事少なく構成する手段として空気流動回路を天井部か床面下に設ける事とし空気取り入れ口を広げ回路後部の回転フアン部にいたる間に回路の断面積が次第に絞られ空気の流れ速度が速められて運動エネルギーとして利用すべく回路後部に回転フアン部を設け後域に開放する空気開放回路部を負圧的に構成する事とした回路を目的別に複数ヶ所に構成することにある。

５番目の発明は燃料電池やリチウ−ム電池で走行する電気自動車でも必要とする暖房や冷房や補機用電力と走行距離延伸に欠かす事の出来ない電力蓄電供給手段を高める方法として車体前部に衝突する空気を車体下面に構成した空気流動回路に導入し回路の絞り作用によって運動エネルギ−に変換して発電用フアンを駆動し、走行中において常時風力発電による充電を可能とした電気自動車の風力発電システムの空気回路を車体下部に構築する事を特徴としたことにある。

自動車技術やその省エネ低公害化に関しては多くの研究と開発が競われ今日の如き自動車社会が作られている、その中でも電池電力を併用して省エネと低公害の目的に近づくハイブリッドシステムが優れていることは周知のことであるが省エネ低公害化技術の開発には更なるる技術開発の努力が求められている。

以下本発明の実施例を図によって説明する。図１・２・３は本発明の移動体ど大気との衝突による状態や作用を説明する手段として移動体を自動車車体に置き換えし空気の流れを矢印線により表示して説明する。自然風力の動力利用はオランダの風車で知る如く自然の風力を利用して風車を回し回転動力によって揚水や粉引き作業に使われ近時は改善された大径の回転翼による風力発電が資源節約と環境保全に役立っているが風の弱い時には使えないのがこれら自然風力利用による動力や発電の欠点である。

本技術は気候・天候に左右される事無く風のない大気条件においても立体的自動車車体を人為的に走行移動せしめれば大気と車体との衝突条件は必ず構成される物理の基本を利用し空気が車体１に衝突して生ずる圧力や流動の変化を集合整流し流動を利用する為の空気回路２を構成し回路形状によって流速３を高めた空気流動を流動回路内に配備したラジアル長軸フアン４に衝突供給しフアン軸の回転により発電機５を作動する仕組みである。

衝突空気の空気回路取り入れ口６は主にフロント部７の上部域８や床面に構成する事とし天井域９や下部床面に構成する空気回路はフアン部４に空気流れが進行するほど回路の断面積が絞られ空気流速が高まる構造でありフアンの後域１０は空気抵抗の少ない開放負圧的な回路構造である。

ラジアルフアンと発電機と空気回路は図２の如く回転トルクの向上手段とした軸長構造でありこれに対する空気の噴出口１１も幅広く造られている。フアン軸１２によって発電機５が駆動され別の回路１４は過給用など別の空気を供給しうる回路に構成されている。

自動車の走行前面に衝突する空気流は傾斜角度を有するフロント１５の上に設けたスポイラ−部１６を空気取り入れ口の上部として天井部に作られ回路断面積をせばまり構造とした空気流動回路２中に設けられた軸長フアン１７に運動エネルギーを高めた状態の空気流が衝突し回転トルクに変換され発電機軸を駆動しフアン後域の開放回路１０より放出される。

如何なるデザインでも走行時に避けることの出来ない空気衝突抵抗の問題は前部投影面積の大きなトラックやバスなど大型車や商用車・タクシーなど走行を主とする車の省エネや低公害化に特に重要な問題であり風の抵抗は致し方なしと看過できない問題である。即ち移動走行に要する燃料の消費量はエンジンの負荷と時間によって決まり燃料消費量の増加は地球温暖化の原因であるＣＯ２の排出量の増加となることからこれの低減技術（省エネ技術）の開発は低炭素化社会・低公害社会を求める地球人類全体の課題であり特に自動車を多用する国においてはその責任の重大な事から改善・解決を急ぐ必要がある。

本発明は大気（空気）と大気中を移動（走行）する立体的自動車との相関によって必然的に生ずる流体の物理的衝突条件を簡便な空気流動回路の構成によって利用し速度の二乗程に増える空気抵抗の負の現象を走行時の風による抗力を利用して発電や過給により行いエンジン効率向上並びに負荷を風力の変換技術によって達成することにある。

以下自然大気（空気）と移動体との衝突による空気流動とその利用による動力変換と発電や過給による方法の利点について移動体を自動車として説明する。

本発明の主役である空気は無限的に存在し我々の生存に関わっていおり自動車も今世紀まで改良が重ねられ人間の生活文化には欠かせない存在となっている。この自動軍は各種の原動機（エンジンやモーター）によって動かされエンジンは主に有限な地下の原油や植物から作られる燃料の燃焼反応と熱変換により動力を得ており燃料の燃焼反応に伴い地球温暖化の原因の一つである二酸化炭素や有害な微粒粉麈などが負荷の増加に伴い排出されるのでこれを減ずるにはエンジンの負荷を軽減することが効果的なのである。

自動車の走行時における抵抗因は図４に示す如くタイヤの転がり抵抗と風との衝突抵抗であり速度の増加による風の抵抗の大きな事が知られているがその対応策はデザインでは避けがたいと諦められ居住性や運転性を重視した画一したデザインが主となっている。従って燃費や排ガスの節減を図るには風力抵抗の少ない速度で移動するのが効果的であるが時間を重視する人間社会では速度が優先されるので矛盾が生じ時間重視の社会では移動体の高速化は依然として変わらない要求なのである。

従って高速走行時に必然的に生ずる風との衝突条件を応用し自然エネルギ−の風力を利用して発電し低温の過給により充填効率を高めてエンジン熱効率の向上と補機負荷の軽減を行う本発明は簡便な構成によって目的とするエンジン出力の向上に役立ち発電蓄電エネルギ−をエンジン以外の風力より得てこれをサブ蓄電池に蓄電し自動車の電力保有能力を高め冷凍用や冷房用補機類の作動に使いその分エンジンの負荷を軽減しうる作用は省エネ低公害化の目的を達成しその効果は大きい。

走行の高速化に伴いエンジンに要求される空気過給の条件も空気回路の利用により目的が達成され高速走行時のタ−ボ過給方法による問題も改善される等その効果は大きい。

空気回路部の構成は車体天上部や下部アンダ−カバ−の水平面を回路の一面として利用して構成すれば自動車としての投影面積やデザインを損なうこと少なく任意な空気回路を複数ヶ所に設けることが出来るので各回路を目的別に構成すれば利便性と効果が向上し電気自動車の走行距離や決適性を高める事ができる。本説明においては回転フアンとしラジアルフアンで説明したが他のフアン等の使用も噴口相対として使用可能である。

自動車の車体デザインを変える事少なく車体の天井域や床面部に扁平に空気回路を構成して長軸フアンとの整合により発電用空気回路を構成する本技術は実施が容易であり従来利用していなかった移動体と移動に伴う空気との衝突現象による物理的な条件を活用しての風力発電や過給装置を移動体に作為的に構成した流動空気の利用方法と装置によって達成した事にありエンジン省エネと地球環境の保全に役立つ作用効果は大きい。

本発明の一つの実施例を示す側面図である。 図１に示した実施例の平面図である。 図１に示した実施例の正面図である。 図１に示した実施例の抗力図である。 別の実施例の側面図である。 別の実施例の側面図である 別の実施例の側面図である。

符号の説明

１ 車体
２ 空気回路
３ 衝突空気流
４ 回転フアン部
５ 発電機
６ 空気取り入れ口
７ フロント部
８ フロント上部
９ 天井域
１０ フアン後域部
１１ 空気噴出口
１２ フアン軸
１３ 発電機軸
１４ 過給用回路
１５ フロントスポイラー
１６ 空気開放回路
１７ 開放口カバー
１８ 空気抵抗
１９ ころがり抵抗
２０ 流れを示す矢印線
２１ エンジン吸気口
２２ 蓄電池
２３ ドラックフオイラー
２４ ライト
２５ 走行抵抗
図中の斜線は空気流動回路を示す。

Claims (5)

1. 大気中の人工移動体が移動に伴い移動方向前面に衝突して抵抗となる空気体の一部を捕捉・集合・誘導・整流しうるしぼり状の空気流動回路を移動体内に設け、回路中の空気流動エネルギ−によって回路中に設けた風力回転フアンを有する回転体を作動させ、風力フアンの軸駆動作用によって動力を発生させる事や集合空気圧により過給をおこなう事を特徴とした移動体に衝突空気流動回路を形成した流動空気利用の動力変換方法。
2. 自動車など人為的走行時に避けることの出来ない移動体と自然空気との前面衝突によって生ずる空気流動や空気圧力を制御利用する手段として、低圧空気流動の制御回路を移動体の内外部に扁平状に構成する事とし、扁平な空気流動回路内に長軸の回転軸とフアン部を有する回転体を配備し、この長軸フアンに噴出供給する空気流動も扁平状に供給し得るようよう空気噴出口と長軸フアンとを相対的に構成しフアン軸の回転トルクを直接的・間接的に伝導する事により補機や発電機を作動せしめ蓄電力の強化を図りたることを特徴とした低圧流動空気による風力発電方法。
3. 請求項１・２の空気流動回路の空気取り入れ口の断面積を大としエンジンの吸気部にいたる空気回路の断面積を絞り状に形成して流速と圧力を大気圧より高めて過給機の空気吸入口やエンジン吸気マニホールド部に供給すべく空気噴出口の形状を相対的に位置付けして過給空気の温度上昇を制御しエンジン給気用空気の密度を高め空気温度の低下により充填効率を高めエンジンの出力と熱効率を高める事によって排圧利用のターボ過給システムの欠点を改善した過給システムによりエンジンの省エネと低公害化を図りたる流動空気による過給利用方法。
4. 自動車の車体上部面を利用し車体の前面に衝突する空気を集合誘導する空気流動回路をすぼまり状に形成し、回路後域に回転フアン部のフアンを位置付けし、フアンの前域に空気流動方向や流速を変えうる可変翼部を設けて空気流動方向や絞り条件を可変しうる構造とし、回転フアンの後域に開放排出する空気の抵抗を減ずる手段として進行後方向に空気流を開放すべく回路上部面を開放口とし開放口を覆う車体部分を後部のみ開放したカバ−で覆う事とし車体に突状に位置付けしされたカバ−と外部空気との空気流により生ずるベンチュリ−作用を利用しフアン回転に利用した後の空気排出抵抗を負圧によって減ずる事とし車体上面を利用した空気利用回路を複数に構成した衝突空気利用の回路を有するハイブリッド自動車の発電蓄電過給方法。
5. 燃料電池や太陽エネルギ−の電気変換と蓄電力によって走行するハイブリッドや電気式自動車において暖房や冷房に要する電力並びに走行距離の延伸を図るうる蓄電・充電能力の向上手段として、走行中に車体前面に衝突する空気を車体前面の吸い込み口に取り込み後部で開放する空気回路を車体の低部に設け、前面に衝突する空気を回路内に導入し回路の絞り構造によって空気の流動エネルギ−を高め、回路中に設けた回転フアンを駆動することにより発電装置を作動する事とし、走行中車体に衝突する空気流動エネルギ−を回路内で運動エネルギ−に変換し発電装置によって電池の充電・蓄電機能の向上を図りたる電気自動車の空気流動発電並びに装置

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