JP2015165737A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】空気中の電荷による静電気を有効利用して安定した電力を安価に得ることが可能な電源システムを提供する。
【解決手段】電源手段の電力で作動して集電荷モジュールの吸引孔から空気を吸引する空気吸引手段と、該空気吸引手段で吸引孔内に吸引した空気に摩擦力を作用させることで発生した静電気を検出する静電気検出手段と、該静電気検出手段で検出された静電気に基づく電力を蓄積する蓄電手段と、を備え、前記蓄電手段に蓄電された電力が、当該蓄電手段に接続された負荷ユニットに供給可能に構成されると共に、前記電源手段にも供給可能に構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気中の電荷による静電気を有効利用して所定の電力を得ることが可能な電源システムに関する。

近年、電力事情により太陽光を利用したソーラシステムによる太陽光発電が注目されて、その普及が促進されている。このソーラシステムは、太陽光パネルで太陽光を集光して電力に変換すると共にバッテリィに蓄電し、このバッテリィに蓄電された電力を家庭用電源等として使用するようにしたものである。なお、エネルギー資源の利用効率を高めた電源システムとしては、例えば特許文献１がある。

特開２００２−２８９２１０号公報

しかしながら、ソーラシステムによる太陽光発電では、太陽が雲に隠れた雨の日や曇りの日の発電効率が劣るため、安定した電力を得ることが困難であると共に、バッテリィの容量や能率を高める必要がある等、構造的に複雑となって、電源システムがコスト高になり易いという不都合を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、空気中の電荷による静電気を有効利用して安定した電力を安価に得ることが可能な電源システムを提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、電源手段の電力で作動して集電荷モジュールの吸引孔から空気を吸引する空気吸引手段と、該空気吸引手段で前記吸引孔内に吸引した空気に摩擦力を作用させることで発生した静電気を検出する静電気検出手段と、該静電気検出手段で検出された静電気に基づく電力を蓄電する蓄電手段と、を備え、前記蓄電手段に蓄電された電力が、当該蓄電手段に接続された負荷ユニットに供給可能に構成されると共に、前記電源手段にも供給可能に構成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記静電気検出手段が、前記吸引孔内に配設されて空気中の電荷を検出する電荷検出器を有し、該電荷検出器は、前記吸引孔内に吸引した空気に渦巻き状の回転力による摩擦力を作用させて、吸引孔の内面に配設した金属体に電荷を帯電させることを特徴とする。さらに、請求項３に記載の発明は、前記電荷検出器が、吸引した空気に横方向、縦方向もしくは斜め方向の少なくとも一方向の渦巻き状の回転力を作用させることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、空気吸引手段で吸引孔内に吸引される空気に摩擦力を作用させることで発生した静電気を静電気検出手段で検出すると共に、この静電気に基づく電力を蓄電手段に蓄電しつつ、蓄電手段に接続された負荷ユニットや電源手段に供給するため、空気中の電荷による静電気を有効利用しつつ電力を得ることができて、室内外は勿論のこと天候等に影響されることなく安定した電力を安価に得ることが可能になる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、静電気検出手段が電荷検出器を有し、該電荷検出器が吸引孔内に吸引した空気に渦巻き状の回転力による摩擦力を作用させることで吸引孔の内面に配設した金属体に電荷を帯電させて静電気を発生させるため、静電気を効率的に得ることができ、一層安定した電力を得ることが可能になる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、電荷検出器が吸引した空気に横方向、縦方向もしくは斜め方向の少なくとも一方向の渦巻き状の回転力を作用させるため、吸引孔の内面に配設した金属体に静電気を一層効率的に帯電できて、より一層安定した電力を得ることができる。

本発明に係わる電源システムの一実施形態を示す概略構成図 同その静電気検出手段の回路構成図 同電荷検出器の平面図及び側面図 同図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図 同電荷検出器の他の例を示す平面図及び側面図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明に係わる電源システムの一実施形態を示している。図１に示すように、電源システム１は、空気中の電荷による静電気を検出可能な集電荷モジュール２を有している。この集電荷モジュール２は、吸引口３ａから空気を吸引可能な吸引孔３と、この吸引孔３の反吸引口３ａ側に配設されたファン４と、このファン４の前方に配設された電荷検出器５ａを有している。

また、前記集電荷モジュール２の電荷検出器５ａには増幅器５ｂが接続され、この増幅器５ｂと前記電荷検出器５ａとで、本発明の静電気検出手段が構成されている。また、前記ファン４（空気吸引手段）には、制御部６を介してバッテリィあるいは商用電源等からなる電源装置７（電源手段）が接続されると共に、前記増幅器５ｂには、複数個のバッテリィ（蓄電器）からなる蓄電ユニット８が接続され、この蓄電ユニット８には、前記電源装置７と各種の負荷ユニット９（例えばソーラシステム等）が接続されている。さらに、前記制御部６は、前記電源装置７に接続されると共に前記蓄電ユニット８や増幅器５ｂに接続されて、その制御信号によりこれらが制御されるようになっている。

前記増幅器５ｂは、図２に示すように、前記集電荷モジュール２の電荷検出器５ａに接続されたＦＥＴ１０と、このＦＥＴ１０に直列的に接続された一対のトランジスタ１１、１２と、抵抗１３〜１６及びスイッチ１７等を有して、スイッチ１７がオン状態の場合に、電荷検出器５ａで検出した空気中の電荷（静電気）を検出しつつ増幅して、蓄電ユニット８に供給（蓄電）するようになっている。なお、この増幅器５ｂの回路構成は一例であって、電荷検出器５ａで検出された静電気を増幅等が可能な適宜の回路構成を採用することができる。

また、前記電荷検出器５ａは、図３及び図４に示すように構成されている。すなわち、図３に示すように、電荷検出器５ａは、上下方向に螺旋状に複数回（図では２回もしくは３回）巻回され内部に空気の流通孔１９ａを有する例えば不透明な筒体からなる螺旋筒体１９を有し、この螺旋筒体１９の流通孔１９ａの内面の全面には、図４に示すように、例えば銅板等の金属体２０が密着状態で配設されている。

そして、この螺旋筒体１９の入口が前記吸引孔３に接続され出口が前記ファン４に接続されている。これにより、ファン４が回転することにより、吸引孔３内に吸引された空気が、図３（ａ）の矢印の如く流通して、ファン４から集電荷モジュール２外に排気されるようになっている。この螺旋筒体１９の流通孔１９ａ内を空気が流通する際に、空気が螺旋筒体１９の金属体２０に接触（衝突）しつつ、つまり空気が渦巻き状の回転力（遠心力）による摩擦力を受けつつ流通し、金属体２０に空気中の電荷が効率的に帯電されることになる。

この金属体２０に帯電された電荷（静電気）が検出されて前記増幅器５ｂに供給され、適宜に増幅されることになる。なお、図１に示すように、前記金属体２０は、前記電荷検出器５ａの他に吸引孔３の内面にも配設して互いの金属体２０を電気的に接続することにより帯電量を増して、電荷検出器５ａによる静電気の検出効率を高めることが好ましい。

また、電荷検出器５ａの螺旋筒体１９は、図３（ｂ）に示すように、上下方向の螺旋径を略同一にしたり、図３（ｃ）に示すように、螺旋径が上下方向で異なるようにしても良い。さらに、電荷検出器５ａの螺旋形態は、図３に示すような上下方向に限らず、図５に示すように、左右方向（水平方向）の螺旋形態であっても良いし、あるいは斜め方向の螺旋形態としたり、これらを組み合わせた螺旋形態であっても良い。

このように構成された電源システム１は、例えばソーラシステムが設置されるバッテリィや制御装置の近傍に配置されて次のようにして使用される。すなわち、前記蓄電ユニット８に負荷ユニット９としてのソーラシステムを接続し、増幅器５ｂのスイッチ１７をオンすると共に、電源装置７を作動させて制御部６を介しファン４を所定回転数で吸引方向に回転させる。このとき、電源システム１の電源装置７として、ソーラシステムの電源装置を供用する構成とすることもできる。

ファン４が回転すると、集電荷モジュール２の吸引孔３内に空気が吸引され、この吸引された空気が電荷検出器５ａの螺旋筒体１９の流通孔１９ａ内を流通し、螺旋筒体１９の金属板２０に空気中の電荷が帯電され、この帯電された電荷による静電気が増幅器５ｂで増幅等されて蓄電ユニット８に蓄電される。この蓄電ユニット８に蓄電された電力は、制御部６の制御信号により、電源装置１７に供給されて例えばバッテリィが充電されたり、負荷ユニット９に供給されてそのバッテリィ等が充電される。

このとき、制御部６は、各バッテリィの蓄電容量（蓄電状態）等に応じて、電源装置１７か負荷ユニット９かのいずれかに供給するように切り替え制御されるようになっている。また、各バッテリィの蓄電容量が十分な場合で、かつ蓄電ユニット８の蓄電容量が十分な場合等には、制御部６の制御信号によりファン４を停止させるかその回転数を低くすることにより、蓄電ユニット８に蓄電される電力を停止させたり、低下させるようになっている。

つまり、空気中の電荷（例えば負電荷）をファン４の回転で吸孔孔３内に吸引し、電荷検出器５ａの金属体２０等に摩擦させつつ流通させることにより、金属体２０に電荷を効率的に帯電させて静電気を発生させ、この静電気が増幅されて蓄電ユニット８に蓄電される。そして、この蓄電された電力が、負荷ユニット９等のバッテリィの蓄電容量に応じて、適宜に供給されて蓄電されることになり、空気中の電荷による静電気を有効利用することが可能になる。

このように、前記電源システム１によれば、集電荷モジュール２の吸引孔３内に吸引される空気に螺旋筒体１９で摩擦力を作用させることで発生した静電気を電荷検出器５ａで検出すると共に、この静電気に基づく電力を蓄電ユニット８に蓄電しつつ、蓄電ユニット８に接続された負荷ユニット９や電源装置７に供給するため、空気中の電荷による静電気を有効利用しつつ電力を得ることができて、天候や室内外等に影響されることなく安定した電力を安価に得ることが可能になる。

また、電荷検出器５ａが吸引孔３内に吸引した空気に螺旋筒体１９により渦巻き状の回転力を作用させることで、螺旋筒体１９の流通孔１９ａ内面に配設した金属体２０に電荷を帯電させて静電気を発生させるため、静電気を効率的に発生させることができて、一層安定した電力を得ることが可能になる。特に、電荷検出器５ａが吸引した空気に上下方向（縦方向）の渦巻き状の回転力を作用させるため、吸引孔３の内面に配設した金属体２０に電荷を一層効率的に帯電できて、より一層安定した電力を得ることができる。

これらにより、この電源システム１を例えばソーラシステムに付設することにより、天候不順等でソーラシステムによる十分な電力が得られない場合等に、前記電源システム１で補うことができると共に、空気中の電荷を使用するため、太陽光と共に自然エネルギーの有効利用の効率を一層高めることができて、時代の要望に合致した電源システムを提供することが可能になる。

なお、前記実施形態においては、電荷検出器５ａとして螺旋筒体１９を使用して吸引した空気に渦巻き状の回転力による摩擦力を作用させる構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、入口が経大で出口が径小の内径を有する金属体からなるパイプを複数本併設使用したり、金属の網体を使用する等、流通する空気に所定の摩擦力を作用させ得る適宜の構成の電荷検出器を使用することもできる。また、前記実施形態における電源システム１のブロック構成図等も一例であって、本発明の各発明に係わる要旨を逸脱しない範囲において適宜の構成を採用することができる。

本発明は、負荷ユニットとしてのソーラシステムに適用される電源システムに限らず、バッテリィ等を有して例えば自然エネルギーによる電力を得るための各種負荷ユニットにも利用できる。

１・・・電源システム、２・・・集電荷モジュール、３・・・吸引孔、４・・・ファン、５・・・電荷検出器、５ｂ・・・増幅器、６・・・制御部、７・・・電源装置、８・・・蓄電ユニット、９・・・負荷ユニット、１９・・・螺旋筒体、１９ａ・・・流通孔、２０・・・金属体。

Claims (3)

1. 電源手段の電力で作動して集電荷モジュールの吸引孔から空気を吸引する空気吸引手段と、該空気吸引手段で前記吸引孔内に吸引した空気に摩擦力を作用させることで発生した静電気を検出する静電気検出手段と、該静電気検出手段で検出された静電気に基づく電力を蓄電する蓄電手段と、を備え、
   前記蓄電手段に蓄電された電力が、当該蓄電手段に接続された負荷ユニットに供給可能に構成されると共に、前記電源手段にも供給可能に構成されていることを特徴とする電源システム。
2. 前記静電気検出手段は、前記吸引孔内に配設されて空気中の電荷を検出する電荷検出器を有し、該電荷検出器は、前記吸引孔内に吸引した空気に渦巻き状の回転力による摩擦力を作用させて、吸引孔の内面に配設した金属体に電荷を帯電させることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
3. 前記電荷検出器は、吸引した空気に横方向、縦方向もしくは斜め方向の少なくとも一方の渦巻き状の回転力を作用させることを特徴とする請求項２に記載の電源システム。

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