JP2015175358A

JP2015175358A - 空気移動エネルギ発生方法

Info

Publication number: JP2015175358A
Application number: JP2014054904A
Authority: JP
Inventors: 中松　義郎; Yoshiro Nakamatsu; 義郎中松
Original assignee: Dr Nakamatsu Soken Co Ltd
Current assignee: Dr Nakamatsu Soken Co Ltd
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2015-10-05

Abstract

【課題】
ソーラー発電は夜、雨、室内では使用出来ず、燃料電池は水素を必要とし、風力発電は屋外、特に風の強いところでしか使用出来ず、都心では使用できず、まして建物内で使用出来なかった。またパオ式は、スペースファクタ、設計自由度、メンテナンスで装置設置は難しい。
【解決手段】
建物内の空気の移動を利用して建物内でエネルギを発生する。
【選択図】図７

Description

本発明はエネルギ発生に関する。

ソーラー発電は光が必要で、燃料電池は水素を必要とし、風力発電は屋外の特に風の強いとこでしか使用できなかった。ソーラー発電は、
夜は発電せず、昼も雪や雨天などで発電しない。燃料電池は水素貯留タンクや水素ステーションのインフラを必要とし、風力発電は、屋外特に１４ｍ以上の風の強いところでしか使用できないのみならず、３０ｍの暴風ではプロペラが折れて使用できなかった。

また、図１に示す如き公知の特許文献もあるが、また、図１の如きその出願の書類の段落０００７〜００１９及び図１〜図５を見ると、所謂パオ式の構造を持ち、建物内の空気を天井から吐き出し、その空気の流れで発電機を回すもので、周囲に無駄な空間ができてしまい、また小型のパオではパワーが不足する。更に、建物の最上階の真上に発電機を設けているため、雨が降りこんでしまう。このため発電機の上方に雨が降り込まないようにダクトをかぶせて斜め方向に空気を出す措置が取られるが、このようにすると、空気抵抗が大きくなり、発電能力が低下してしまうという問題がある。

また、メンテナンスも上方にあるので、困難であり十分にメンテナンスがおこなえない。更に、パオという特定の構造が必要であり、また周りが二重構造になるので、周りの空間が必要であり、住宅としてのスペースファクタが悪い。また、部屋割り制限される欠点があった。

特開平７−２１７２３１号公報

ソーラー発電は雨、夜、室内では発電出来ず、コストも高く、エネルギ効率も低い。又、燃料電池は水素を必要とする。又、風力発電は、屋外、特に風の強いところでしか使用出来ず、都心では使用できず、まして建物内で使用するという思想は全くなかった。

また、パオ式は特定の構造しか作れず、スペースファクタも悪く、部屋割りも制限され位置としても不定のものであった。

パオ方式でなく、建物室内の空気の流れを利用して空気の流れをつくり、エネルギを発生させる。

従来の所謂新エネルギは種々の欠点があった。ソーラーは夜、雨天で使用出来ず、コストも高く効率も低かった。風力発電は強風域に限られ、しかも暴風には破壊し、一方都心では使えず、まして建物内で使用出来なかった。本発明は１ｍ程度の風の弱い都心でも使用出来、しかも家屋内で使用出来、暴風時も安心で夜中や雨天でも発電し、しかも、設備費が安く、効率が良い上、小型軽量である。又、シックハウス対策に伴う建築基準法でアパートなどに設置が義務付けられている機械換気設備のための電力や、照明、床暖、給湯にも使用出来、原発停止又は廃止の電力としてしかも地球環境にも良いので、理想的且つ決定的な電力システムとなる。

また、パオ式のように風力に空間を必要としないので、スペースファクタもよく、部屋割りも自由にできる。また、発電機やプロペラを高い天井に載せ、メンテナンスが不充分になるパオ式ではなく、地上にプロペラや発電機を設けられるので、メンテナンスが容易であり、建設コストも安くてすむし、故障も少ないという大きな効果がある。また、パオのようにダクトが不要で構造がシンプルで安価であり、前述したようにパオ式の煙突効果よりエネルギ効率がよい。

本発明により日本全国のビルや家庭内で発電できるので、日本の電力需要は完全に満たされ、電力の為のエネルギ（石油、LPG、石炭など）が減少し、石油生産国のコントロールを排除出来、輸入代金削減が出来るので、日本の財政を改善し、また住民の原発使用が必要なくなり、地球環境も改善し、住民の原発の不安もなくなり、従来のあらゆる発電装置（ソーラーや風力など）より普及が期待できる、画期的な発明である。

公知のパオ方式を示す図従来のソーラー方式山上にある従来の風力発電装置海上にある従来の風力発電装置都市部で風力発電不可の説明図住宅地で風力発電不可の説明図本発明実施例建物の平面図本発明建物の実施例建物の縦断面図本発明発電機部の横断面図本発明発電機部を空気流出側から見た図本発明発電機部を空気流入側から見た図本発明建物空気流入ドアを入口正面から見た図本発明実施例の原理を簡単に説明した建物断面図本発明他の実施例の建物の平面図本発明他の実施例の建物の縦断面図

本発明を以下図面に基づき説明する。
図１のパオ方式の説明は前述して記した。図２は従来のソーラーシステムを示し、家屋２の屋根の上にソーラーパネル1を設け、太陽３により発電するが、昼間でも雲４があったり、雨であったり、又は夜５の場合は発電しない欠点があった。又図３の如く、従来の風力発電は１４ｍの風速が必要となるため、高い山6の上に更に高い塔７を立て、その上にプロペラ８を設けたものであり、場所的に限られていたし、設備費がかかり、強風では最近の沖縄や八丈島の台風により、沖縄の風力発電のプロペラや塔が全部倒れた）。

又、１４ｍの風を得るべく従来の風力発電は図４の如く、海上９に塔7を設け、プロペラ８を設け、これも設置場所が限られ、設備投資が大きい。

図５は都市部で風力発電はできない説明図で、ビル１０が並ぶ都市部では風１１が、陸部でエネルギが落ち、更にビル１０が障害となり風力が落ち、都市部１２では風速０から１メートル程度となり到底プロペラ８を回すことが出来ない。

住宅地でも同上で、図６に示す如く風１２は住宅１１に邪魔され、住宅地域１３では風速ゼロから１メートル程度で、到底プロペラ８を回すことが出来ない。

図７は本発明者が設計し実際に建設した本発明実施例のドクター中松ハウスを示す。図７は平面図で、土地２１に建物２２があり、その入り口１４に格子状のドア１５を設け、それに連なる廊下２３の奥に丸孔１７を設けた壁１６を設け、その丸孔の奥にプロペラ１8が回転する発電機１９の外側に設けられ、プロペラ１８と発電機１９は丸孔１７の内側に支えられている指示具２０により支えられている。２４はプロペラを覆う保護網である（これらの構造は本発明実施例図９、図１０、図１１で拡大されて描いてあるので、そちらをご覧いただきたい）。

入口１４から入った空気は、入口廊下２３を通り、孔１７を通りプロペラ１８を通り、内側廊下２５に流れ、吹抜け２６に流れて上空に上がり、この建物内の空気の移動によりプロペラ１８が回わり、これにより発電機１９が電気を起こす。図８は図７の本発明実施例の縦断面図を示し、廊下２３の突き当たりにある壁１６、そこに設けた丸孔１７、プロペラ１８、発電機１９、吹抜け２６を示し、入口１４から流入し鉄格子１５を通った空気が廊下２３を抜け、孔１７を吹抜け、孔１７にあるプロペラ１８を回し、発電機１９を廻して発電し、吹抜け２６に抜けていることを示す。

プロペラ前方には図９と図１１に示す如く縦の格子により手が入らないようにし、プロペラの後からは図９と図１０に示す如く、指が入らないように間隔１１ミリ程度の網２４を設ける

図９は断面図で、壁１６に設けた孔１９の内径に固定具２０を固着し、これに発電機軸３９を固定し、これを中心に回転するプロペラ１８付アウターローター発電機１９からの電気的出力はケーブル３８により蓄電用バッテリ、又は蓄電用系統連携基板に接続される。

断面図９に示す如く、プロペラ１８の位置は風３２が壁１６の孔１７を出た後に設け、且つ、孔１７の内径は、プロペラ１８の直径の７０〜７５％の内径の孔にすることが、孔１７の中にプロペラ１８を入れるよりも効率が良い事が、風洞実験により確認された。２５は壁１６に取り付けた円筒状のもので、ここに安全用網２４をかぶせる。この網側から見た図が図９で、格子３０側から見た図が図１０である。図１１は前記空気導入用入り口ドア１５を示し、開閉ハンドル２７、手を入れてカギが開かないようにする防犯板２８、更にその外側に空気孔２９を設けた腕の入らない防犯板３０を設けた格子戸１５で、扉のほぼ全面から空気が入るけれども、泥棒などが侵入しないように工夫されている。

図１３は図７及び図８の原理を説明したもので、建物２２にある吹抜け２６の上部を吹いている風３１のベンチュリ効果により吹抜け上部の空気が減圧され、吹抜け内の空気が上部に吸い上げられ、吹抜け自身による煙突効果と相俟って、入口１４から空気流入３２が起こり、壁１６の孔１７を通りプロペラ１８が回転し、これにより発電機１９が回り発電することを示す。
これに関する理論的計算の数式は次の通りである。

風路流量係数φ*=Q／｛π・d²／4｝・Vo｝
全圧許容差圧係数φ*=ΔP_WT／（1/2・ρ・Vo²）
全圧損失係数ζ=ΔPc／（1/2・ρ・Vo²）
発生動力係数理想値
Cp
ideal=Q・P_WT／（1/2・ρ・Vo³・B・H）
ここで、d：風路直径 Vo：基準風速 ρ：空気密度
ΔP_WT：プロペラ全圧差 ΔPc：風路圧力差
B：供試体直径 H：供試体高さ

これにより計算すると、以下に示す表のようになる。

表２は空気流速を試算した結果である。風速は、吹抜け開口部面積の低下により減少するが、外部温度１０℃、吹抜け部温度１５度と仮定した場合、風速２m/sec〜3.4m/secを得ることができる。
表３は、吹抜け部で発生する上昇気流とその上昇気流によって発電部で発生する風速についての試算結果で、僅か屋上屋外風速３mで屋内風速２３m/secという大きな風速が発生する。表２から分かるとおり、得られる風量は、60m²から1m²に絞った場合、2m³/secから1.3m³/secと大きく低下する。屋内空気流入口２３に発電部を設ければ、上部の開口部面積を最大限に活用することが可能となり有利となる。

発生する屋内風速は、パオ式のような煙突効果に成るよりも周辺風により生ずる風速の方が寄与率が高い。周辺風により効果的に風速を発生させるためには＋発電部は天井でなく流入部に設けることが必要で、排気部の面積をできるだけ大きくし、流入面積をできるだけ小さくすることが望ましい。
流入部では、排気部（吹き抜け部）面積を大きくとることで、発電しない僅か風速３ｍ／ｓｅｃの風でも、発電可能な数１０ｍ／ｓｅｃの風速を得ることができ、これによって従来風力発電が不可能であった都心の殆ど風のない処でも、数１０ｍの巨大な空気の流れを発生させ、従来到底不可能であったと考えられていた都心や建物内での発電が可能となった画期的な発明である。本発明は上記実施例のほか図１４の如く、建物の両側がほぼ南北の方向の時、建物２２の北側入り口３４から南玄関３５方向に建物内の空気３２が移動し、ここにプロペラ１８を設け、１９で発電する本発明実施例を示す。

本発明は上記の他、前記プロペラ方式以外による発電機駆動方式や、空気移動を利用した燃料電池による発電や空気移動によるバイオマスによるなどでも、空気の移動を利用して発電するものは全て本発明に含まれる。

又、本発明は建物内に空気を移動させる機能を持つ建造物（ビル、家屋，船舶，自動車用等）は本発明に含まれ、更に本発明エネルギ発生装置単体（プロペラ発電機、発電システム等々）も本発明に含まれ、又、建造物と発電装置の組み合わせも本発明に含まれるものである。又、発電機を設けず屋内空気の流れ船舶調等に利用する組み合わせも本発明に含まれるものである。

本発明は上記の他、前記プロペラ方式以外による発電機方式や、空気移動を利用した燃料電池により発電や空気移動によるバイオマスによるなどでも、空気の移動を利用して発電するものは全て本発明に含まれる。

本発明は上記の他、前記プロペラ方式以外による発電機方式や、空気移動を利用した燃料電池による発電や空気移動によるバイオマスによるなどでも、建造物内での空気の移動を利用して発電するものは全て本発明に含まれる。

１ソーラーシステム
２家屋
３太陽
４雲
５夜
６山
７塔
８プロペラ
９海上
１０ビル
１１風
１２都市部の風
１３住宅地の風
１４本発明建物の入口
１５本発明空気流入格子戸
１６本発明孔のある壁
１７本発明発電装置の丸孔
１８プロペラ
１９発電機
２０発電装置を孔１７に固定する固定具
２１本発明建物の土地
２２本発明建物
２３本発明建物空気流入用廊下
２４プロペラに指が入らない網
２５本発明建物内側廊下
２６本発明建物吹抜け
２７空気流入ドア１５のハンドル
２８泥棒防止プレート
２９泥棒防止用空気孔付プレート
３０プロペラ防護柵
３１吹抜け２６の上部を吹いている風
３２流入空気
３３排気窓
３４北側裏口
３５南向玄関
３６空調装置
３７バッテリ又は系統連携盤
３８発電機から電気を取り出すケーブル
３９軸

Claims

プロペラと発電装置を天井を除く特定の空間に配置し、
建築物内に空気移動を発生させる空気移動発生手段を設け、この空気移動発生手段により発生させた空気移動をエネルギとすることを特徴とするエネルギ発生方法。