JP2011226414A - 自動乗物 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、風力による風車の回転力と原動機の回転力との混成動力を乗物の駆動力に利用し、かつ原動機の動力を減少させる自動乗物を提供することを目的としている。
【解決手段】 自動乗物１において、推進部材４に対する駆動力が、原動機６と、搭載してある風車９の回転力との混成動力としてある自動乗物１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動乗物に係り、特に風車の回転力と原動機の回転力との混成動力を利用した、自動車、船舶、電車など自動乗物に関する。

風車を搭載して発電させ、その電力により走行する電車は、例えば特許文献１に記載されている。また、低風速で発電可能な風車は、例えば特許文献２に記載されている。

特開２００４−１１６３６号公報 特開２００５−１８８４６８号公報

従来の風力を利用した乗物は、既成の乗物に、既成の風車を搭載したものであり、風車によって発電させ、その電力を利用するものである。
本発明は、風力による風車の回転力と、原動機の回転力との混成動力を、乗物の駆動力に利用し、かつ原動機の動力を減少させるようにした自動乗物を提供することを目的としている。

本発明の具体的な内容は次の通りである。

（１） 自動乗物において、推進部材に対する駆動力を、原動機と、搭載してある風車の回転力との混成動力とした自動乗物。

（２） 前記自動乗物において、推進部材の駆動軸に、原動機の出力軸と風車の回転軸とを連結してなる、前記（１）に記載の自動乗物。

（３） 前記自動乗物において、推進部材を駆動する駆動軸に、原動機の出力軸と、風車の回転主軸とを、それぞれ伝動手段を介して連結し、原動機と風車の回転力を、個別に断接可能に構成してある、前記（１）又は（２）に記載の自動乗物。

（４） 前記原動機と駆動軸の間に、変速機とクラッチを配設してなる前記（２）又は（３）に記載の自動乗物。

（５） 前記風車の回転主軸と駆動軸との間に、変速機とクラッチを配設してなる前記（２）又は（３）に記載の自動乗物。

（６） 前記原動機と風車の回転力を、クラッチの操作で併用又は単独で使用するように切換え可能としてある前記（２）〜（５）の何れかに記載の自動乗物。

（７） 前記クラッチは、風車における回転主軸の回転速度の計測値に基づき、自動制御器により自動制御されるようになっている、前記（４）〜（６）のいずれかに記載の自動乗物。

（８） 前記自動乗物に発電機が搭載され、風車の回転主軸と発電機の回転軸との間に、断接可能な伝動手段が配設され、自動乗物の停止中に、風車の回転力で発電機を駆動可能にされてなる前記（２）〜（７）のいずれかに記載の自動乗物。

（９） 前記風車は、縦軸風車である前記（１）〜（８）のいずれかに記載の自動乗物。

（10） 前記風車は、横軸風車である前記（１）〜（８）のいずれかに記載の自動乗物。

（11） 前記自動乗物は、船舶である前記（１）〜（10）のいずれかに記載の自動乗物。

（12） 前記自動乗物は、自動車である前記（１）〜（10）のいずれかに記載の自動乗物。

（13） 前記自動乗物は、電車である前記（１）〜（10）のいずれかに記載の自動乗物。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。

前記（１）に記載の発明においては、船舶、自動車、電車などの自動乗物の、スクリュや車輪などの推進部材の動力として、風車の回転主軸の回転力と、エンジン或いはモータ等の原動機の動力との混成動力が使用されるので、環境に優しい自動乗物を提供することができる。
風がなくても、自動乗物が前進すれば、前進速度に相当する気流が風車に当るので、風車が回転し、その回転力を推進力に利用することができる。

前記（２）に記載の発明においては、推進部材の駆動軸に、原動機ので力軸と風車の回転軸が連結されているので、原動機の駆動によって推進部材の駆動軸が駆動されて自動乗物が前進すると共に、連動して風車が回転し、前進する速度に相当する相対流が風車に当り、風車は回転するため、風車の回転に対する原動機の負荷は生じず、風車の回転力により、原動機の駆動力は軽減される。

前記（３）に記載の発明において、推進部材の駆動軸に対する、原動機と風車の回転軸の接続が、切替可能であるため、風速の強い時には、風力だけの推進もできる。

前記（４）に記載の発明において、原動機と駆動軸の間に、クラッチが配設されているので、走行中に原動機の動力を切離すことができる。

前記（５）に記載の発明において、風車の回転主軸と駆動軸との間に、クラッチが配設されているので、走行中に風車の動力を切離すことができる。

前記（６）に記載の発明において、風車と原動機の動力を、単独もしくは併用使用に切替えが可能であるので、風車の回転力を十分に利用することができる。

前記（７）に記載の発明において、風車の回転速度を計測し、自動制御でクラッチの自動操作ができるので、走行中に風速が変化しても、これに対応してあらかじめ設定した駆動手段で、走行することができる。

前記（８）に記載の発明においては、 前記自動乗物に発電機が搭載され、風車の回転主軸と発電機の回転軸との間に、断接可能な伝動手段が配設されているので、自動乗物の停止中に、風車の回転力で発電機を駆動させて発電をすることができる。

前記（９）に記載の発明において、自動乗物に縦軸風車が搭載されると、風向きに関わらず回転するので、走行方向とは異なった方向に風向きが変っても、風車は回転する。

前記（10）に記載の発明は、自動乗物に横軸風車が搭載されると、風車の回転効率が縦軸風車よりも高く、大きな駆動力を得ることができる。

前記（11）に記載の発明は、船舶に実施されるので、強い海風を風車に利用して、大きな駆動力を得ることができる。

前記（12）に記載の発明は、自動車に実施されるため、風力による駆動力相当の駆動力が原動機から低減されるので、石油系燃料消費によるＣＯ₂の削減をすることができる。

前記（13）に記載の発明は、電車に実施されるため、風力による駆動力相当の駆動力が原動機から低減されるので、電力使用の削減をすることができる。

本発明に係る自動乗物の実施例１の一部縦断側面図である。 同じく自動乗物の平面図である。 図１における伝動系の略側面図である。 本発明に係る自動乗物の実施例２の一部縦断側面図である。 本発明に係る自動乗物の実施例３の一部縦断側面図である。 図５における伝動系の略側面図である。

本発明の実施例１を、図１〜図３を参照して説明する。自動乗物１は、自動車、船舶、電車等いずれでもよいが、図１においては、本発明を船舶２に実施したものを示している。自動乗物１の船舶２の内底部に、前後に長い駆動軸３が配設されている。

駆動軸３の後端には、スクリュからなる推進部材４が固定されている。駆動軸３の前端には、クラッチ５を介して原動機６が連結されている。原動機６には図示しない変速機が内蔵されており、任意に変速させることができる。

原動機６の回転により、スクリュからなる推進部材４を、回転させることができる。原動機６の種類は任意である。前記駆動軸３の中間に、笠歯車からなる伝動手段７が配設されている。

前記船舶２の上面の後部寄りには、筒状の支持体８が配設され、支持体８には、ベアリング８Ａを介して、風車９の支柱を兼ねる垂直の回転主軸１０の基部が、回転可能に枢支されている。
回転主軸１０の基部の下端部には、前記伝動手段７と係合された笠歯車からなる伝動手段１１が配設されている。

前記船舶２の上方へ突出している回転主軸１０の上下部には、固定部材９Ａ、９Ａを介して、放射方向を向く複数の支持腕１２、１２が配設されている。
支持腕１２、１２は、図２に示すように、回転主軸１０を挾んで対称的に配設され、図２においては２本であるが、３本〜５本と増加させることができる。しかし、５本を超えると、空気抵抗が負担になるので望ましくない。

上下の支持腕１２、１２の先端部には、垂直の揚力型ブレード１３、１３が配設されている。揚力型ブレード１３の本体の横断面は、図２に示すように、揚力型ブレード１３の回転軌跡Ｔ上に、中心が沿うように形成されている。これによって、揚力型ブレード１３の回転時における空気抵抗を小さくすることができる。

揚力型ブレード１３の上下端部には、回転主軸１０方向へ傾斜した傾斜部１３Ａが形成されている。該傾斜部１３Ａは、揚力型ブレード１３の本体に当って、上下方向へ滑流する気流を把握抑制して、回転効率を高めることができる。

揚力型ブレード１３の弦長は、図においては回転半径の約５０％としてあるが、揚力型ブレード１３の枚数が５枚まで増加するときには、２０％まで減少させることができる。ブレードの枚数を増加させる時の翼弦長は、回転半径÷翼枚数でサイズをきめる。また揚力型ブレード１３の回転半径は、船舶２の運行上の理由から、船幅の１００％〜２００％であることが好ましい。

揚力型ブレード１３の上下寸法は、長い方が受風効率がよいが、反面、強風時には強い風を受けるので、船幅の２倍程度であることが好ましい。支持腕１２が長い時には、梃子の原理が作用するので、揚力型ブレード１３の縦方向の長さを小として、受風量を少なくしても、高い回転効率を維持することができる。

図３は、伝動機構を示す略側面図である。風車９における支持体８内には、クラッチ１４を備えた変速手段１４Ａが配設されている。また支持体８内には、回転主軸１０に近接して、回転速度センサ２４が配設されている。

図３において、符号２５は自動制御器、２６、２８はオンスイッチ、２７、２９はオフスイッチである。回転速度センサ２４が、台風などに因る一定以上の高速回転を検知した時は、検知数値が自動制御器２５に入力され、オフスイッチ２９が作動して、電磁クラッチ１４は解除される。そのため風車９は空回りをし、その回転力は駆動軸３には伝動されない。

風車９の回転速度が、あらかじめ設定してある一定速度以下になったことを、回転速度センサ２４が検知した時は、自動制御器２５により、オンスイッチ２８が作動し、クラッチ１４が作動して、風車９の回転力は駆動軸３に伝動される。

風車９の回転力のみで走行が可能な回転速度の時には、自動制御器２５により、オフスイッチ２７が作動して、クラッチ５は解除され、原動機６の回転力は駆動軸３に伝動されない。風速が弱まり、風車９の回転速度が一定以下になると、自動制御器２５により、オンスイッチ２６が作動し、クラッチ５は接続されて、原動機６の回転力が駆動軸３に伝動される。

上記のように構成された自動乗物１である船舶２は、例えば原動機６の駆動によって、スクリュからなる推進部材４を回転させることにより出港する。
この場合、駆動軸３に伝動手段７が固定され、回転主軸１０下端の伝動手段１１が連結されているので、風車９の揚力型ブレード１３も回転する。
その回転に伴い、揚力型ブレード１３は、気流によるコアンダ効果によって、自然に回転速度が高まる。

例えば、風速４ｍ／ｓ程度でも、風車９は高速回転をする。船舶の速度が時速３６ｋｍであると、風速約１０ｍ／ｓの気流が風車９に当ることになる。時速７２ｋｍでは、風速約２０ｍ／ｓという強風を受けたのと同様となる。
従って、この気流を受ける風車９と、原動機６の回転力との混成によって、揚力型ブレード１３は、高速で回転し、船舶２は高速進行をすることとなる。

船舶２が港から外洋に出ると、強い海風によって、揚力型ブレード１３は回転速度を増加し、推進部材４の回転速度は高まる。
この場合、クラッチ５を切って、原動機６の回転力を駆動軸３から解除しても、風車９の回転力によって、推進部材４を回転させることができる。進行速度は、変速手段１４Ａの調整によって制御することができる。

縦軸風車の揚力型ブレード１３は、風向きの方向に関わらず回転をする。従って、自動乗物１が風上に向かっても進行することができる。風車９の回転力に原動機６の動力を併用すると、一定の速度維持に対して、風力による揚力型ブレード１３の回転力相当分の力を、原動機６から減少させることができる。

図３は、クラッチ５、１４の自動制御システムの概略を示している。図３において、回転主軸１０の一側面に対面して、支持体８内に回転速度センサ２４が配設され、これに外部の自動制御器２５が連結されている。

回転速度センサ２４によって計測された、回転主軸１０の回転数が、自動制御器２５に入力され、あらかじめ設定してある設定値に達すると、自動制御器２５によりオフスイッチ２７が入力され、クラッチ５は解除される。

そのため、回転主軸１０には、原動機６の動力は伝達されず、風車９の回転力のみが伝わるため、推進力は弱まる。回転主軸１０の回転速度が、あらかじめ設定してある一定の値まで低下すると、自動制御器２５により、オンスイッチ２６が入力され、原動機６の回転力が駆動軸３に伝動されて加速される。

これによって、原動機６と風車９との双方による回転力によって、推進部材４は駆動されるが、これに要する動力としての、原動機６の出力は、風車９の出力相当分だけ軽減させることができる。

同じく、あらかじめ設定してある一定の高速回転時には、風車９側のクラッチ１４は、オフスイッチ２９により解除され、風車９の回転力は駆動軸３に伝動されなくなり、風車９は空回りをする。

風車９の回転速度が、あらかじめ設定されている一定値まで低下すると、自動制御器２５により、オンスイッチ２８がクラッチ１４を作動させて、風車９の回転力が駆動軸３に伝動される。
このように、風車の回転力と、原動機の回転力の混成ないし切換の制御によって、自動乗物１の推進に関わる原動機の駆動力を減少させることができる。

図４は、自動車を自動乗物１とした実施例２を示す略示的要部縦断側面図である。全例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例では、自動乗物１として自動車１５が選択されている。

自動車１５の側後部内側に、支持体８を介して、縦軸風車９の支柱を兼ねる回転主軸１０が、回転可能に配設され、回転主軸１０の下端部は、クラッチ１４を介して駆動軸３に連結されている。出力軸１０Ａの下部は、駆動軸３と連結されたデフレンシャルギア１６に連結されている。

また、変速機を備えた原動機６が、クラッチ５、伝動手段７を介して、出力軸１０Ａに配設された伝動手段１１に連結されている。図中の符号１７は車輪である。これによって、原動機６並びに風車９の回転力は、駆動軸３に配設された車輪からなる回転部材１７を回転させることができ、自動車１５は走行することができる。

図４において、停車中の自動乗物１においては、風車９の回転主軸１０におけるクラッチ１４を切ることによって、風があっても揚力型ブレード１３は回転する。原動機６を始動させて、駆動軸３を回転させることによって、自動乗物１は進行する。

走行途中で風車９のクラッチ１４を接続させると、駆動軸３を回転させることができる。風力が強ければ、風車９は回転し、原動機６側のクラッチ５を切っても、風力で自動乗物１は進行する。従って、原動機６を併用すると、風車９の回転力相当の力を原動機６から減殺させることができる。

図５は、実施例３を示す自動乗物の側面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。この自動乗物１は、電車１８としたものである。電車１８の前部には、プロペラ型の横軸風車２０が、首振り可能に配設され、その筐体１９内に、回転可能に横架された回転主軸２１の後端部に、笠歯車からなる伝動手段２１Ａが固定されている。

伝動手段２１Ａに、伝動手段２２Ａを介して伝動軸２２が連結されている。伝動軸２２は、伝動手段２２Ａ、２２Ｂ、３Ａを介して、伝動軸２３に連結されている。また伝動軸２２にはクラッチ１４が介在されている。

出力軸２２は、クラッチ５を介して原動機６の出力軸６Ａに連結され、また伝動手段２２Ｂ、７、２３Ａを介して伝動軸２３に連結されている。伝動手段２３Ａは、車輪からなる推進部材１７を、両端部に有する駆動軸３上の伝動手段３Ａと連結されている。

以上の構成において、原動機６の駆動によって、駆動軸３並びに車輪からなる推進部材１７が回転して、電車１８は進行する。これに伴って、プロペラ風車２０も回転する。

電車１８が進行すると、その進行速度に対応した速度の気流が、横軸風車２０にあたり、ブレード２０Ａが回転する。その回転力は駆動軸３に伝動されるので、横軸風車２０の回転力相当の駆動力が、原動機６の負担から軽減される。

前記伝動手段としては、公知の様々なものを組合わせることができる。実施例２、３においても、自動制御器２５と回転速度センサ２４によるクラッチ５、１４、並びに変速機の自動制御をすることができる。

使用される風車は、縦軸風車９、横軸風車２０のうちで都合の良い方を使用する。風車の回転軸１０、２１には、図示しない断接可能な伝動手段を介して、図示しない発電機を接続しておき、自動乗物１の停車中には、風車９、２０の回転力を発電機に接続して発電し、蓄電するようにすることができる。

原動機の動力と風力の混成により、乗物を推進することができる。風力の利用度合いにより、原動機の負担は軽減され、交通手段における石油系の消費を抑制することができ、環境保全に有利となる。

１．自動乗物
２．船舶
３．駆動軸
４．推進部材
５．クラッチ
６．原動機（変速機内蔵）
６Ａ．出力軸
７．伝動手段
８．支持体
８Ａ．ベアリング
９．縦軸風車
１０．回転主軸
１１．伝動手段
１２．支持腕
１３．揚力型ブレード
１３Ａ．傾斜部
１４．クラッチ
１４Ａ．変速手段
１５．自動車
１６．デフレンシャル
１７．車輪
１８．電車
１９．筐体
２０．横軸風車
２０Ａ．ブレード
２１．回転主軸
２１Ａ．伝動手段
２２．伝動軸
２２Ａ．２２Ｂ．伝動手段
２３．伝動軸
２３Ａ、２３Ｂ．伝動手段
２４．回転速度センサ
２５．自動制御器
２６．２８．オンスイッチ
２７．２９．オフスイッチ

Claims (13)

1. 自動乗物において、推進部材に対する駆動力を、原動機と、搭載してある風車の回転力との混成動力としたことを特徴とする自動乗物。
2. 前記自動乗物において、推進部材の駆動軸に、原動機の出力軸と風車の回転軸とを連結してなることを特徴とする請求項１に記載の自動乗物。
3. 前記自動乗物において、推進部材を駆動する駆動軸に、原動機の出力軸と、風車の回転主軸とを、それぞれ伝動手段を介して連結し、原動機と風車の回転力を個別に断接可能に構成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動乗物。
4. 前記原動機と駆動軸の間に、変速機とクラッチが配設されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の自動乗物。
5. 前記風車の回転主軸と駆動軸との間に、変速機とクラッチが配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の自動乗物。
6. 前記原動機と風車の回転力を、クラッチの操作で併用又は単独で使用するように切換え可能としてあることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の自動乗物。
7. 前記クラッチは、風車における回転主軸の回転速度の計測値に基づき、自動制御器により自動制御されるようになっていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の自動乗物。
8. 前記自動乗物に発電機が搭載され、風車の回転主軸と発電機の回転軸との間に、断接可能な伝動手段が配設され、自動乗物の停止中に、風車の回転力で発電機を駆動可能にされてなることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかに記載の自動乗物。
9. 前記風車は、縦軸風車であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自動乗物。
10. 前記風車は、横軸風車であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自動乗物。
11. 前記自動乗物は、船舶であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自動乗物。
12. 前記自動乗物は、自動車であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自動乗物。
13. 前記自動乗物は、電車であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自動乗物。

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